生物化学糖类的化学.ppt

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1、主要内容主要内容糖类的概况糖类的概况单糖的结构与性质单糖的结构与性质寡糖的结构与性质寡糖的结构与性质多糖的结构与性质多糖的结构与性质糖类糖类寡糖寡糖多糖多糖同多糖同多糖杂多糖杂多糖复合糖复合糖单糖单糖什么是糖类？什么是糖类？u糖的定义与组成糖的定义与组成定义：定义：糖类是糖类是多羟基的醛多羟基的醛或或多羟基酮多羟基酮及其及其缩缩聚物聚物和某些和某些衍生物衍生物的总称。的总称。组成：组成：糖含有糖含有碳、氢、氧碳、氢、氧三种元素。三种元素。u糖的分类：糖的分类：糖类化合物糖类化合物单糖单糖寡糖寡糖多糖多糖：不能水解的最简单糖类，是多：不能水解的最简单糖类，是多羟基的醛或酮的衍生物（醛糖或羟基的醛

2、或酮的衍生物（醛糖或酮糖）酮糖）：有：有210210个分子单糖缩合而成，个分子单糖缩合而成，水解后产生单糖水解后产生单糖同多糖同多糖杂多糖杂多糖糖缀合物糖缀合物u糖类的生物学功能糖类的生物学功能1.1.1.1.是一切生物体维持生命活动所需是一切生物体维持生命活动所需是一切生物体维持生命活动所需是一切生物体维持生命活动所需能量能量能量能量的主要来源；的主要来源；的主要来源；的主要来源；2.2.2.2.是生物体合成其它化合物的基本原料；是生物体合成其它化合物的基本原料；是生物体合成其它化合物的基本原料；是生物体合成其它化合物的基本原料；3.3.3.3.充当结构性物质；充当结构性物质；充当结构性物质

3、；充当结构性物质；4.4.4.4.糖链是高密度的信息载体，是参与神经活动的基本糖链是高密度的信息载体，是参与神经活动的基本糖链是高密度的信息载体，是参与神经活动的基本糖链是高密度的信息载体，是参与神经活动的基本物质；物质；物质；物质；5.5.5.5.糖类是细胞膜上受体分子的重要组成成分，是细胞糖类是细胞膜上受体分子的重要组成成分，是细胞糖类是细胞膜上受体分子的重要组成成分，是细胞糖类是细胞膜上受体分子的重要组成成分，是细胞识别和信息传递等功能的参与者。识别和信息传递等功能的参与者。识别和信息传递等功能的参与者。识别和信息传递等功能的参与者。第二节第二节 单糖单糖一一 单糖的旋光性与开链结构单糖

4、的旋光性与开链结构1、旋光性？、旋光性？单糖具有旋光性：单糖具有旋光性：D=100tDtcL变旋变旋:在溶液中，糖的链状结构和环状结构在溶液中，糖的链状结构和环状结构(、)之间是可以相互转变，最后达到一个动态平之间是可以相互转变，最后达到一个动态平衡，称为衡，称为变旋现象变旋现象。开链结构开链结构开链结构开链结构以以D-D-甘油醛为参照物，甘油醛为参照物，凡羟基在凡羟基在右右边边的，规定为的，规定为D D型；羟基在左边型；羟基在左边的，规定为的，规定为L L型；型；注意：糖的构型注意：糖的构型（D D、L L）与旋光）与旋光方向（方向（+、-）并）并无直接联系。无直接联系。1234562、开链

5、结构、开链结构旋光异构旋光异构现象现象葡萄糖的结构葡萄糖的结构开链结构开链结构开链结构开链结构环状结构环状结构环状结构环状结构吡喃糖吡喃糖吡喃糖吡喃糖呋喃糖呋喃糖呋喃糖呋喃糖123456二二 单糖的环状结构单糖的环状结构1 1 葡萄糖的环状结构葡萄糖的环状结构葡萄糖的构象葡萄糖的构象葡萄糖的构象葡萄糖的构象船式船式船式船式椅式椅式椅式椅式2 2 构象构象果糖的结构果糖的结构H三三 单糖的衍生物单糖的衍生物衍生物衍生物：糖醇糖醇：较稳定，有甜味。甘露醇、：较稳定，有甜味。甘露醇、山梨醇山梨醇糖醛酸糖醛酸：由单糖的伯醇基氧化而得：由单糖的伯醇基氧化而得葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸氨

6、基糖氨基糖：糖中的羟基为氨基所取代。：糖中的羟基为氨基所取代。D-D-氨基葡萄糖氨基葡萄糖糖苷糖苷：单糖的半缩醛上羟基与非糖：单糖的半缩醛上羟基与非糖物质（醇、酚等）的羟基形成的缩物质（醇、酚等）的羟基形成的缩醛。洋地黄苷、皂角苷醛。洋地黄苷、皂角苷四四 单糖的化学性质单糖的化学性质1、还原性、还原性2、成酯、成醚、成酯、成醚（酰基化、甲基化反应）（酰基化、甲基化反应）3、形成糖苷、形成糖苷糖苷（键）：环状单糖的半缩醛或半缩酮羟基与另一化合物发生缩合形成糖苷；糖苷键有O-苷、N-苷、S-苷等；糖苷是缩醛，无醛的性质。单糖在浓无机酸的作用下脱水生成糠醛或糠醛的衍生单糖在浓无机酸的作用下脱水生成糠

7、醛或糠醛的衍生物。戊糖变成糠醛，己糖相应地生成物。戊糖变成糠醛，己糖相应地生成5-5-羟甲基糠醛。羟甲基糠醛。糠醛衍生物可与酚或芳胺类缩合，生成有色化合物，糠醛衍生物可与酚或芳胺类缩合，生成有色化合物，经常用于糖的鉴别反应上。经常用于糖的鉴别反应上。4、酸反应、酸反应5、碱反应、碱反应l在弱碱作用下，葡萄糖、果糖和甘在弱碱作用下，葡萄糖、果糖和甘露糖三者可通过烯醇式而相互转化，露糖三者可通过烯醇式而相互转化，称为烯醇化作用。称为烯醇化作用。形成差向形成差向异构体异构体l食品在油炸、焙烤等加工和储藏过食品在油炸、焙烤等加工和储藏过程中，还原糖（主要是葡萄糖）同游程中，还原糖（主要是葡萄糖）同游离

8、氨基酸或蛋白质分子中的游离氨基离氨基酸或蛋白质分子中的游离氨基等含氨基化合物发生等含氨基化合物发生羰氨反应羰氨反应，这种，这种反应即美拉德反应。可产生褐变产物，反应即美拉德反应。可产生褐变产物，包括可溶性与不溶性的聚合物，引起包括可溶性与不溶性的聚合物，引起食品的颜色加深和风味变化。食品的颜色加深和风味变化。利与弊！利与弊！第三节第三节 寡糖寡糖1 1、麦芽糖、麦芽糖(葡萄糖葡萄糖 （1 14 4）葡萄糖苷）葡萄糖苷）性质：性质：性质：性质：变旋现象变旋现象变旋现象变旋现象 具有还原性具有还原性具有还原性具有还原性 一一 寡糖的结构寡糖的结构2 2 2 2、乳糖（、乳糖（、乳糖（、乳糖（葡萄糖

9、葡萄糖葡萄糖葡萄糖-（1 1 1 14 4 4 4）半乳糖苷）半乳糖苷）半乳糖苷）半乳糖苷）1 1 1 14 4 4 4性质：性质：性质：性质：有变旋现象有变旋现象有变旋现象有变旋现象 具有还原性具有还原性具有还原性具有还原性 结构：结构：结构：结构：-半乳糖半乳糖半乳糖半乳糖 (1-4)(1-4)(1-4)(1-4)糖苷键糖苷键糖苷键糖苷键 (或或或或 )-)-)-)-葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖3 3、蔗糖（葡萄糖、蔗糖（葡萄糖-，（1 12 2）果糖苷）果糖苷）性质：性质：无变旋现象无变旋现象 无还原性无还原性二二 寡糖的性质寡糖的性质旋光性和变旋性旋光性和变旋性都有旋光性，个别都有旋光性，

10、个别没有变旋性没有变旋性还原性还原性多数具有还原性：还原糖、多数具有还原性：还原糖、非还原糖（蔗糖）非还原糖（蔗糖）三、环糊精三、环糊精结构结构含有含有6-86-8个葡萄糖基的环状寡糖：个葡萄糖基的环状寡糖：分子结构具有刚性、具抗酸、碱酶的作用；分子结构具有刚性、具抗酸、碱酶的作用；易形成包含配合物。易形成包含配合物。用途用途在工业上有广泛的用途：作为稳在工业上有广泛的用途：作为稳定剂、乳化剂、增溶剂、抗氧化剂、抗光定剂、乳化剂、增溶剂、抗氧化剂、抗光解剂等，应用于食品、医药、轻工及农业解剂等，应用于食品、医药、轻工及农业化工。化工。第四节第四节 多糖多糖一一 同多糖同多糖淀粉分为两种成分；一

11、种为可溶部分，称为直淀粉分为两种成分；一种为可溶部分，称为直淀粉分为两种成分；一种为可溶部分，称为直淀粉分为两种成分；一种为可溶部分，称为直链淀粉；另一种为不溶部分，称为支链淀粉链淀粉；另一种为不溶部分，称为支链淀粉链淀粉；另一种为不溶部分，称为支链淀粉链淀粉；另一种为不溶部分，称为支链淀粉1 1、淀粉、淀粉直链淀粉分子量约直链淀粉分子量约直链淀粉分子量约直链淀粉分子量约1 1 1 1万万万万-200-200-200-200万，万，万，万，250-260250-260250-260250-260个葡萄糖个葡萄糖个葡萄糖个葡萄糖分子，以分子，以分子，以分子，以（1 14 4）糖苷键）糖苷键聚合而

12、成。呈螺旋聚合而成。呈螺旋聚合而成。呈螺旋聚合而成。呈螺旋结构，遇碘显结构，遇碘显结构，遇碘显结构，遇碘显紫蓝色紫蓝色。支链淀粉中除了支链淀粉中除了支链淀粉中除了支链淀粉中除了 （1 1 1 14 4 4 4）糖苷键构成糖链以外，）糖苷键构成糖链以外，）糖苷键构成糖链以外，）糖苷键构成糖链以外，在支点处存在在支点处存在在支点处存在在支点处存在（1 16 6）糖苷键）糖苷键，分子量较高。，分子量较高。，分子量较高。，分子量较高。遇碘显遇碘显遇碘显遇碘显紫红色紫红色。直链淀粉直链淀粉直直链链淀淀粉粉为为250300250300个个D-D-葡葡萄萄糖糖残残基基通通过过D-1,4-D-1,4-糖糖苷苷

13、键键联联接接而而成成的的的的一一条条长长链链。一一般般可可认认为为直直链链淀淀粉粉的的基基本本组组成成单单位位是是麦麦芽芽糖。糖。在在天天然然淀淀粉粉中中约约有有20-30%20-30%的的淀淀粉粉为为直直链链淀淀粉。粉。直直链链淀淀粉粉的的分分子子量量约约为为50,00050,000左左右右。文文献献中中也也有有报报导导其其分分子子量量的的范范围围为为10,00010,000至至100,000100,000。直直链链淀淀粉粉的的结结构构支链淀粉支链淀粉在在天天然然淀淀粉粉中中约约有有70-80%70-80%的的淀淀粉粉为为支支链链淀淀粉粉。支支链链淀淀粉粉的的分分子子较较直直链链淀淀粉粉大大

14、得得多多，一一般般平平均均由由60006000个个D-D-葡葡萄萄糖糖残残基基组组成。其分子量约为成。其分子量约为5 5万万-4-4千万。千万。支支支支链链链链淀淀淀淀粉粉粉粉中中中中的的的的一一一一些些些些D-D-D-D-葡葡葡葡萄萄萄萄糖糖糖糖也也也也可可可可同同同同样样样样通通通通过过过过 -1,4-1,4-1,4-1,4-糖苷键连接成一条长链。糖苷键连接成一条长链。糖苷键连接成一条长链。糖苷键连接成一条长链。但但但但是是是是支支支支链链链链淀淀淀淀粉粉粉粉在在在在此此此此主主主主链链链链上上上上尚尚尚尚可可可可通通通通过过过过 -1,6-1,6-1,6-1,6-糖糖糖糖苷苷苷苷键键键键

15、形形形形成成成成分分分分支支支支的的的的例例例例链链链链。此此此此侧侧侧侧链链链链一一一一般般般般含含含含有有有有25252525个个个个D-D-D-D-葡葡葡葡萄萄萄萄糖糖糖糖残残残残基基基基。侧侧侧侧链链链链内内内内部部部部的的的的D-D-D-D-葡葡葡葡萄萄萄萄糖糖糖糖残残残残基基基基仍仍仍仍是是是是通通通通过过过过 -1,4-1,4-1,4-1,4糖糖糖糖苷苷苷苷键键键键而而而而相相相相互互互互连连连连接接接接。侧侧侧侧链链链链上上上上每每每每隔隔隔隔6-76-76-76-7个个个个D-D-D-D-葡葡葡葡萄萄萄萄糖糖糖糖残残残残基基基基又又又又能能能能再再再再度度度度形形形形成成成成

16、另另另另一一一一分分分分支支支支链链链链结结结结构构构构。于于于于是是是是促促促促使使使使支支支支链链链链淀淀淀淀粉粉粉粉分分分分子子子子呈呈呈呈现现现现复复复复杂杂杂杂的的的的树树树树状状状状分分分分支支支支结结结结构。构。构。构。支链淀粉的分支点应具有支链淀粉的分支点应具有支链淀粉的分支点应具有支链淀粉的分支点应具有 -1,6-1,6-1,6-1,6-糖苷键的结构。糖苷键的结构。糖苷键的结构。糖苷键的结构。支链淀粉的结构支链淀粉的结构支支链链淀淀粉粉的的结结构构还原端？还原端？非还原端？非还原端？2 2、糖原、糖原 糖原为动物体内贮存的主要多糖，此多糖原为动物体内贮存的主要多糖，此多糖相当

17、于植物体内贮存的淀粉，所以糖糖相当于植物体内贮存的淀粉，所以糖原也称为动物淀粉；高等动物的肝脏和原也称为动物淀粉；高等动物的肝脏和肌肉组织中含有较多的糖原。肌肉组织中含有较多的糖原。人类肝脏中的糖原含量可达肝脏于重的人类肝脏中的糖原含量可达肝脏于重的百分之十左右。软体动物也含有糖原，百分之十左右。软体动物也含有糖原，甚至于在玉米和一些细菌中也曾发现能甚至于在玉米和一些细菌中也曾发现能合成类似糖原的多糖成分。合成类似糖原的多糖成分。糖原的结构糖原的结构糖原的主链骨架由糖原的主链骨架由糖原的主链骨架由糖原的主链骨架由 （1-41-41-41-4）糖苷键联接的）糖苷键联接的）糖苷键联接的）糖苷键联接

18、的 -D-D-D-D吡喃葡糖残基构成，由甲基化作用发现糖原的吡喃葡糖残基构成，由甲基化作用发现糖原的吡喃葡糖残基构成，由甲基化作用发现糖原的吡喃葡糖残基构成，由甲基化作用发现糖原的甲基化产物中含有较多的甲基化产物中含有较多的甲基化产物中含有较多的甲基化产物中含有较多的1 1 1 1，4 4 4 4，6666三甲基化的三甲基化的三甲基化的三甲基化的 -D-D-D-D-吡喃葡萄糖。吡喃葡萄糖。吡喃葡萄糖。吡喃葡萄糖。糖原分子具有较多的分支结构。支链淀粉的分支糖原分子具有较多的分支结构。支链淀粉的分支糖原分子具有较多的分支结构。支链淀粉的分支糖原分子具有较多的分支结构。支链淀粉的分支结构是以结构是以

19、结构是以结构是以24242424个葡萄糖残基为其分支的长度，但糖个葡萄糖残基为其分支的长度，但糖个葡萄糖残基为其分支的长度，但糖个葡萄糖残基为其分支的长度，但糖原的分支结构则是平均以原的分支结构则是平均以原的分支结构则是平均以原的分支结构则是平均以12121212个葡萄糖残基为其分个葡萄糖残基为其分个葡萄糖残基为其分个葡萄糖残基为其分支的长度支的长度支的长度支的长度 。糖原遇碘显棕红色糖原遇碘显棕红色糖原遇碘显棕红色糖原遇碘显棕红色3、纤维素、纤维素由葡萄糖以由葡萄糖以由葡萄糖以由葡萄糖以 （1 1 1 14 4 4 4）糖）糖）糖）糖苷键连接而成苷键连接而成苷键连接而成苷键连接而成 的直链，

20、的直链，的直链，的直链，天然天然纤维素为无臭、纤维素为无臭、无味的白色丝无味的白色丝状物。纤维素状物。纤维素不溶于水、稀不溶于水、稀酸、稀碱和有酸、稀碱和有机溶剂。不溶机溶剂。不溶于水。于水。植物中纤维素的存在形态植物中纤维素的存在形态4、几丁质（壳多糖）、几丁质（壳多糖）几几丁丁质质的的结结构构二二 杂多糖杂多糖1 1、糖胺聚糖、糖胺聚糖糖胺聚糖糖胺聚糖糖胺聚糖糖胺聚糖(glycosaminoglycan)(glycosaminoglycan)(glycosaminoglycan)(glycosaminoglycan)，又称为糖胺多糖、，又称为糖胺多糖、，又称为糖胺多糖、，又称为糖胺多糖、粘

21、多糖粘多糖粘多糖粘多糖(mucopolysaccharides)(mucopolysaccharides)(mucopolysaccharides)(mucopolysaccharides)。糖胺聚糖通过共。糖胺聚糖通过共。糖胺聚糖通过共。糖胺聚糖通过共价键与蛋白质相连接构成蛋白聚糖。价键与蛋白质相连接构成蛋白聚糖。价键与蛋白质相连接构成蛋白聚糖。价键与蛋白质相连接构成蛋白聚糖。它在组织成长和再生过程中，在受精过程中以及它在组织成长和再生过程中，在受精过程中以及它在组织成长和再生过程中，在受精过程中以及它在组织成长和再生过程中，在受精过程中以及机体与许多传染病原机体与许多传染病原机体与许多传染

22、病原机体与许多传染病原(细菌、病毒细菌、病毒细菌、病毒细菌、病毒)的相互作用上的相互作用上的相互作用上的相互作用上都起着重要作用。都起着重要作用。都起着重要作用。都起着重要作用。其代表性物质有其代表性物质有其代表性物质有其代表性物质有透明质酸透明质酸透明质酸透明质酸、硫酸软骨素硫酸软骨素硫酸软骨素硫酸软骨素、肝素肝素肝素肝素(heparin)(heparin)(heparin)(heparin)及硫酸乙酰肝素等。及硫酸乙酰肝素等。及硫酸乙酰肝素等。及硫酸乙酰肝素等。琼脂琼脂一类重要的海藻多糖一类重要的海藻多糖果胶和树胶果胶和树胶植物多糖植物多糖细菌多糖细菌多糖细菌细胞壁杂多糖细菌细胞壁杂多糖三

23、、复合糖类三、复合糖类糖蛋白糖蛋白具有重要的生物学功能。具有重要的生物学功能。糖脂糖脂糖脂和脂多糖是生物膜组分糖脂和脂多糖是生物膜组分两种不同类型苷键：两种不同类型苷键：N-糖苷键糖苷键（肽链上的（肽链上的Asn的氨基的氨基与糖基上的半缩醛羟基形成）；与糖基上的半缩醛羟基形成）；O-糖苷键糖苷键（肽链上的（肽链上的Ser或或Thr的羟基与糖基上的半缩醛羟基形成）的羟基与糖基上的半缩醛羟基形成）糖蛋白中寡糖链糖蛋白中寡糖链末端糖基末端糖基组成的不同决定人体的血型。组成的不同决定人体的血型。O型：型：Fuc（岩藻糖）（岩藻糖）A型：型：Fuc和和GNAc（乙酰氨基葡萄糖）（乙酰氨基葡萄糖）B型：型

24、：Fuc和和Gal（半乳糖）（半乳糖）1 1、糖蛋白、糖蛋白返回2 2、糖脂生物膜组分、糖脂生物膜组分脂类与糖（或低聚糖）结合的一类复合糖。脂类与糖（或低聚糖）结合的一类复合糖。脂类与糖（或低聚糖）结合的一类复合糖。脂类与糖（或低聚糖）结合的一类复合糖。1 1 1 1）.甘油醇糖脂：甘油二酯与己糖（半乳糖、甘露甘油醇糖脂：甘油二酯与己糖（半乳糖、甘露甘油醇糖脂：甘油二酯与己糖（半乳糖、甘露甘油醇糖脂：甘油二酯与己糖（半乳糖、甘露糖和脱氧葡萄糖）结合而成。糖和脱氧葡萄糖）结合而成。糖和脱氧葡萄糖）结合而成。糖和脱氧葡萄糖）结合而成。2 2 2 2）.N-.N-.N-.N-酰基神经醇糖脂（鞘糖脂）：酰基神经醇糖脂（鞘糖脂）：酰基神经醇糖脂（鞘糖脂）：酰基神经醇糖脂（鞘糖脂）：RRRROCHOCHOCHOCH2 2 2 2CHCHCH=CHCCHCHCH=CHCCHCHCH=CHCCHCHCH=CHC13131313H H H H27272727R R R RNHNHNHNHOHOHOHOH（RRRR为糖基或糖链基；为糖基或糖链基；为糖基或糖链基；为糖基或糖链基；R R R R为脂肪酸链。）为脂肪酸链。）为脂肪酸链。）为脂肪酸链。）例题：1、教材 P26 12、教材 P26 73、教材 P26 9