糖类和糖生物学.ppt

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1、第七章第七章 糖类和糖生物学糖类和糖生物学韧带韧带结构糖结构糖结缔组织结缔组织结构糖结构糖 肌糖原肌糖原能源能源动物干重动物干重2学习重点学习重点l糖的命名和分类糖的命名和分类l糖的结构（难点）糖的结构（难点）l糖的性质糖的性质l糖的分析方法糖的分析方法内容内容一一.引言引言二二.单糖的结构和性质单糖的结构和性质三三.重要的单糖和单糖衍生物重要的单糖和单糖衍生物四四.寡糖寡糖五五.多糖多糖六六.糖缀和物糖缀和物七七.寡糖结构分析寡糖结构分析一一.引言引言(一一).糖的生物学功能糖的生物学功能糖的生物学功能概括糖的生物学功能概括:1.作为生物体的结构成分作为生物体的结构成分2.作为生物能源的主要

2、物质作为生物能源的主要物质3.在生物体内转变为其他物质在生物体内转变为其他物质4.作为细胞识别的信号分子作为细胞识别的信号分子细胞表面识细胞表面识别标记别标记糖糖糖糖蛋白、蛋白、糖糖脂、信息分子脂、信息分子糖糖糖是生物信息分子糖是生物信息分子 l直到直到2020世纪世纪7070年代后，随着分子生物学的发展，年代后，随着分子生物学的发展，人们逐步认识到，糖类是涉及生命活动本质的人们逐步认识到，糖类是涉及生命活动本质的重要生物大分子之一。重要生物大分子之一。l大量的研究已表明，各种错综复杂的生命现象大量的研究已表明，各种错综复杂的生命现象的产生与疾病的形成过程均包含了许多分子变的产生与疾病的形成过

3、程均包含了许多分子变化和复杂的代谢过程，其中糖蛋白的糖链在受化和复杂的代谢过程，其中糖蛋白的糖链在受精、发生、发育、分化、炎症与自身免疫疾病，精、发生、发育、分化、炎症与自身免疫疾病，在癌细胞异常增殖及转移，病原体感染，植物在癌细胞异常增殖及转移，病原体感染，植物与病原体相互作用，豆科植物与根瘤菌的共生与病原体相互作用，豆科植物与根瘤菌的共生过程中，都起到重要作用。过程中，都起到重要作用。糖生物学这一个名词的提出是在糖生物学这一个名词的提出是在1988年。牛津年。牛津大学德威克教授在当年的生化年评中撰写大学德威克教授在当年的生化年评中撰写了以了以“糖生物学糖生物学”为题的综述，这标志了糖生物为

4、题的综述，这标志了糖生物学这一新的分支学科的诞生。学这一新的分支学科的诞生。糖生物学糖生物学(glycobiology)是研究聚糖及其是研究聚糖及其衍生物的结构衍生物的结构,化学化学,生物合成及生物功能的科生物合成及生物功能的科学学糖生物学的研究方兴未艾，成为继蛋白质，核糖生物学的研究方兴未艾，成为继蛋白质，核酸后又一热点领域。酸后又一热点领域。（二）.糖类的化学本质1.碳水化合物名称由来碳水化合物名称由来Carbon（碳）（碳）+hydrate（水合物）（水合物）通式通式Cm(H2O)n 碳水化合物碳水化合物2.糖类的化学本质糖类的化学本质糖类是多羟醛糖类是多羟醛,多羟酮或其衍生物多羟酮或其

5、衍生物,或水解时能产或水解时能产生这些化合物的多聚体生这些化合物的多聚体.鼠李糖及岩藻糖（鼠李糖及岩藻糖（C6H12O5)、脱氧核糖（、脱氧核糖（C5H10O4)(三三)分类与命名（按糖的聚合度分）分类与命名（按糖的聚合度分）l单糖：不能被水解成更小分子的糖类，也称为单糖：不能被水解成更小分子的糖类，也称为简单糖，三碳简单糖，三碳七碳（丙糖七碳（丙糖庚糖），常见庚糖），常见的是五碳和六碳糖，如核糖，葡萄糖、果糖、的是五碳和六碳糖，如核糖，葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖半乳糖、甘露糖。l寡糖（寡糖（Oligosaccharides）：水解时生成几）：水解时生成几个单糖（个单糖（210个），如二糖（

6、蔗糖、麦芽糖、个），如二糖（蔗糖、麦芽糖、乳糖）、三糖、四糖等乳糖）、三糖、四糖等l多糖（多糖（Polysaccharides）：水解时产生）：水解时产生20个个以上单糖分子的糖类以上单糖分子的糖类.l包括：包括：同多糖（水解时只产生一种单糖或其衍生物，同多糖（水解时只产生一种单糖或其衍生物，如淀粉、糖原）如淀粉、糖原）杂多糖（水解时产生一种以上单糖或其衍生物杂多糖（水解时产生一种以上单糖或其衍生物构成如，如半纤维素、透明质酸）。构成如，如半纤维素、透明质酸）。l糖缀合物糖缀合物(糖复合物糖复合物)：糖类物质与蛋白质或脂：糖类物质与蛋白质或脂类等生物分子形成的共价缀合物类等生物分子形成的共价缀

7、合物,如如,糖蛋白和糖蛋白和糖脂糖脂.l糖衍生物（糖衍生物（Sugar derivatives）：糖胺、糖）：糖胺、糖酸和糖酯酸和糖酯 二二.单糖的结构和性质单糖的结构和性质l(一一).单糖的链状结构单糖的链状结构l(二二).单糖的环状结构单糖的环状结构l(三三).单糖的构象单糖的构象l(四四).单糖的物理和化学性质单糖的物理和化学性质旋光异构旋光异构 原子组成、分子式、分子量相同原子组成、分子式、分子量相同 有关旋光异构的几个概念有关旋光异构的几个概念 1、（同分）异构（、（同分）异构（isomerism）2、手性、手性C原子原子与四个不同的原子或原子基团共价连接并因而与四个不同的原子或原子

8、基团共价连接并因而失去对称性的四面体碳。失去对称性的四面体碳。3、旋光性、旋光性n尼克尔棱镜尼克尔棱镜n平面偏振光平面偏振光n左左/右旋右旋旋光度（旋光性、光学活性）旋光度（旋光性、光学活性）旋光物质使平面偏振光的偏振面发生旋转的能力。旋光物质使平面偏振光的偏振面发生旋转的能力。4 构型与构象构型与构象（1）构型：是指一个分子由于其中各原子特有的固定）构型：是指一个分子由于其中各原子特有的固定空间排列，而使该分子所具有的特定立体化学形式。空间排列，而使该分子所具有的特定立体化学形式。当某一物质由一种构型转变为另一种构型时，要求当某一物质由一种构型转变为另一种构型时，要求共价键的断裂和重新形成。

9、共价键的断裂和重新形成。（2）构象：一个分子中，不改变共价键结构，仅单键）构象：一个分子中，不改变共价键结构，仅单键周围的原子旋转所产生的原子的空间排布。一种构周围的原子旋转所产生的原子的空间排布。一种构象改变为另一种构象时，不要求共价键的断裂和重象改变为另一种构象时，不要求共价键的断裂和重新形成。由于单键基本自由旋转以及键角有一定的新形成。由于单键基本自由旋转以及键角有一定的柔性，一种具有相同结构和构型的分子在空间里可柔性，一种具有相同结构和构型的分子在空间里可采取多种形态，分子所采取的特定形态称为构象采取多种形态，分子所采取的特定形态称为构象。构型：构型：原子或基团在空间的相对分布或排列。

10、原子或基团在空间的相对分布或排列。涉及共价键的断裂涉及共价键的断裂。构象：构象：当单键旋转时，取代基团可能形成不同的当单键旋转时，取代基团可能形成不同的立体结构。立体结构。不涉及共价键的断裂不涉及共价键的断裂。最简单的单糖是丙醛糖和丙酮糖。除丙酮最简单的单糖是丙醛糖和丙酮糖。除丙酮糖外，其它单糖分子都有旋光异构体。糖外，其它单糖分子都有旋光异构体。丙醛糖 丙酮糖己醛糖己醛糖己酮糖己酮糖单糖的旋光异构体单糖的旋光异构体24=16 23=8旋光异构体旋光异构体的数目的数目 （2 2n n）Fischer 投影式投影式常见单糖常见单糖D-(+)-甘油醛 L-(-)-甘油醛单糖的构型和标记法单糖的构型

11、和标记法在糖化学中，采用在糖化学中，采用D/LD/L法标记单糖的构型。法标记单糖的构型。单糖构型的确定以甘油醛为标准。单糖构型的确定以甘油醛为标准。距羰基最远的手性碳与D-(+)-甘油醛的手性碳构型相同时，为D型；与L-(-)-甘油醛构型相同时，为L型。自然界存在的单糖大多是D型糖。DD型糖型糖D-(+)-甘油醛单糖构型的确定：单糖构型的确定：D-葡萄糖葡萄糖D-果糖果糖L L型糖型糖L-(-)-甘油醛单糖的几种简写式:D-葡萄糖 L-葡萄糖 D型糖与L型糖是对映体，根据D型糖可写出相应的L型糖。甘露糖 果糖 半乳糖 D系醛糖D-D-葡萄糖与葡萄糖与D-D-甘露糖在构型上只有甘露糖在构型上只有

12、C2C2构型不构型不同，称为差向异构。同，称为差向异构。D-葡萄糖与D-半乳糖也为差向异构。多个手性碳的非对映体，彼此间只有一个手性多个手性碳的非对映体，彼此间只有一个手性碳原子的构型不同，而其余的都相同者，称为碳原子的构型不同，而其余的都相同者，称为差向异构体或表异构体。差向异构体或表异构体。D系酮糖结构通式结构通式 醛糖醛糖 酮糖酮糖有有旋光异构旋光异构现象现象（/-/-）以及以及对映体对映体D D、L L型型碳原子碳原子是不对称是不对称的的链状结构链状结构单糖构型的命名单糖构型的命名含含n个手性个手性C的化合的化合物的旋光异构体的物的旋光异构体的数目数目=2n（个），（个），对映体的数目

13、对映体的数目=2n/2（对）（对）离羰基碳最远的那个离羰基碳最远的那个手性手性C的构型作为醛的构型作为醛糖分子的构型糖分子的构型。DL型、异头物（异头物，异头物）、RS型DL型型l以甘油醛作以甘油醛作为参照物为参照物l单糖的构型单糖的构型指分子中离指分子中离羰基碳最远羰基碳最远的那个手性的那个手性碳原子的构碳原子的构型。型。lD系单糖系单糖和和L系单糖系单糖甘油醛甘油醛L环状结构环状结构环状结构环状结构单糖的变旋现象（单糖的变旋现象（单糖的变旋现象（单糖的变旋现象（单糖的变旋现象（单糖的变旋现象（Mutarotation Mutarotation Mutarotation）D-葡萄糖的变旋现象

14、(mutarotation)+52.7+52.70 0+112+1120 0+18.7+18.70 0乙醇溶液吡啶溶液D-葡萄糖的变旋光现象，用其链状结构是无法解释的。l葡萄糖作为多羟醛不具有醛类的某些典型反葡萄糖作为多羟醛不具有醛类的某些典型反应性能，如：应性能，如：l缺少缺少SchiffSchiff化反应，不能使化反应，不能使H H2 2SOSO3 3漂白的漂白的品红还原。品红还原。l醛类能与醛类能与NaHSONaHSO3 3反应，而单糖不能与反应，而单糖不能与NaHSONaHSO3 3起加成反应。起加成反应。l仅与一分子醇成半缩醛反应，不能与两分仅与一分子醇成半缩醛反应，不能与两分子醇成

15、缩醛反应。子醇成缩醛反应。-D-葡萄糖和-D-葡萄糖，二者互称异头物。-D-葡萄糖（63%）0.1%-D-葡萄糖（37%）物理及化学方法证明，结晶状态的单糖是以环状结构存在的。FisherFisher投影式环状结构的氧桥过长，不尽合理。投影式环状结构的氧桥过长，不尽合理。投影式环状结构的氧桥过长，不尽合理。投影式环状结构的氧桥过长，不尽合理。转折转折旋转旋转成环成环成环成环-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖l1926年英国化学家年英国化学家Haworth 建议使用建议使用Boeseken首次提出的一种透视式来表示单糖的首次提出的一种透视式来表示单糖的环状结构环状结构D-D-葡

16、萄糖由葡萄糖由葡萄糖由葡萄糖由FischerFischer式改写为式改写为式改写为式改写为HaworthHaworth式的步骤式的步骤式的步骤式的步骤吡喃糖和呋喃糖吡喃糖和呋喃糖：Haworth式（透视式）式（透视式）吡喃型吡喃型呋喃型呋喃型-D-葡萄糖-D-葡萄糖葡萄糖的葡萄糖的HaworthHaworth透视式透视式 吡喃型吡喃型 99.9%99.9%左上右下左上右下单糖的Haworth透视式D-果糖-D-呋喃果糖-D-呋喃果糖果糖的果糖的HaworthHaworth式式-D-吡喃果糖-D-吡喃果糖单糖的名称OHHOHOHHHOHCH2OH-D（）-吡喃型葡萄糖H132456HOHHOHO

17、HHHOHCH2OH-D-D（）（）-吡喃型葡萄糖吡喃型葡萄糖123456HOHHOH1HOHCH2OH-D-呋喃型果糖HOCH223456H-D-呋喃型果糖HOHOH1HOHCH2OHHOCH223456 六元环不是平面型的，透视式仍不能真实地反映单糖的三维空间结构。吡喃糖六元环与环己烷相似，优势构象也是椅式。-D-半乳糖 -D-阿洛糖-D-葡萄糖 -D-葡萄糖 单糖的构象葡萄糖的构象葡萄糖的构象船式船式椅式椅式OCH2OHHOHOOHOHOCH2OHHOHOOHOHOCH2OHOHOHOHOH 单糖都是无色结晶，有甜味，有吸湿性，在水中溶解度很大，能形成过饱和溶液糖浆。除丙酮糖外，单糖都有

18、旋光性，大多数有变旋光现象。单糖的物理性质单糖的物理性质单糖化学性质单糖化学性质 单糖是多羟基醛或多羟基酮，具有醇和醛、酮的某些性质。成酯、成醚、还原、氧化等。分子内羟基和羰基的相互影响，还具有一些特殊的性质。单糖在水溶液中是以链式和环式平衡存在的，单糖的反应有的以环状结构进行，有的则以链式结构进行。单糖化学性质单糖化学性质1.旋光性旋光性v除二羟基丙酮外，都是旋光性物质。除二羟基丙酮外，都是旋光性物质。v比旋光度（旋光率）：比旋光度（旋光率）：旋光度（旋光度（DtD）的表示方法）的表示方法v在旋光率数值前加在旋光率数值前加“+”和和“-”分别表分别表示示 右旋和左旋。右旋和左旋。v旋光方向和

19、程度是由整个分子的立旋光方向和程度是由整个分子的立体结构决定的。与体结构决定的。与DL构型无关构型无关几种常见单糖的比旋光率（tD）l一定温度和波长下测定的旋光性物质的比旋光度，一定温度和波长下测定的旋光性物质的比旋光度，是一个特征性物理常数，因此比旋光度是鉴定糖是一个特征性物理常数，因此比旋光度是鉴定糖类物质的一项重要指标。类物质的一项重要指标。单糖-型平衡-型D-(+)-葡萄糖D-(+)-半乳糖D-(+)-甘露D-(-)-果糖+113.4+144+34-21+52.2+81.5+14.6-92.2+19-15.4-17-133.5 l 2 溶溶解解度度：单单糖糖都都是是无无色色结结晶晶，羟

20、羟基基（多多）在在水水溶溶液液中中溶溶解解度度很很大大，不不溶溶于于乙醇，丙酮。乙醇，丙酮。l 3 甜甜度度：单单糖糖都都有有甜甜味味，果果糖糖170，蔗蔗糖糖100，转化糖，转化糖1301 1、异构化、异构化D-果糖D-甘露糖D-葡萄糖在碱溶液中酮糖不被溴水氧化,可用溴水鉴别醛糖和酮糖。单糖可被多种氧化剂氧化，表现出还原性。D-葡萄糖酸 D-葡萄糖二酸D-葡萄糖醛酸 2、氧化(1)(1)酸性溶液中的氧化酸性溶液中的氧化 醛糖和酮糖都可被FehlingFehling试剂或试剂或TollensTollens试剂试剂氧化。能还原Fehling试剂或Tollens试剂的糖叫还原糖。所所有有的单糖都是

21、还原糖。的单糖都是还原糖。(2)(2)碱性溶液中的氧化碱性溶液中的氧化醛糖或酮糖也能还原Benedict试剂。H2/NiNaBH4LiAlH4还原产物叫糖醇 葡萄糖醇亦称山梨醇,存在于许多水果中。葡萄糖醇3、还原反应 单糖与苯肼作用，先羰基与苯肼生成苯腙；苯肼过量时，生成不溶于水的黄色结晶，叫糖脎（过量）苯肼4、成脎反应 醛糖或酮糖的成脎反应成脎反应，都发生在C1和C2上。同碳数的单糖，只是C1和C2 不同，其它C原子的构型相同，与苯肼反应得到相同的脎。5 5、成酯反应、成酯反应 生物体内，糖在酶的作用下形成一些单酯或二酯。其中最重要的是磷酸酯，它们在生物代谢过程中起着重要的作用。6-磷酸葡萄

22、糖1-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖甲基-D-葡萄糖苷-苷键苷键-D-葡萄糖甲苷 单糖的半缩醛羟基(称苷羟基)，与其他含羟基的化合物形成环状缩醛，在糖化学中叫糖苷。6、成苷反应 糖苷中，非糖部分叫配糖基，配糖基，连接配糖基与糖苷基的键叫苷键苷键。7 7、甲基化、甲基化糖分子中的醇羟基，可进行甲基化成醚。糖对碱敏感，醇羟基甲基化时，首先将糖转化为糖苷，然后以硫酸二甲酯进行甲基化。甲基-2，3，4，6-四-O-甲基-D-葡萄糖 反应产物中甲氧基的性质是不同的，以稀酸水解，只能除去C1上的甲氧基。2，3，4，6-四-O-甲基-D-葡萄糖糖的甲基化在测定结构时极为有用。支链淀粉支链淀粉2,3

23、,6-三甲基葡三甲基葡萄糖萄糖2,3-二甲二甲基葡萄糖基葡萄糖2,3,4,6-四甲四甲基葡萄糖基葡萄糖糖链结构测定的常用方法糖链结构测定的常用方法高碘酸氧化高碘酸氧化甲基化分析：甲基化分析：甲醚基甲醚基 糖醇糖醇 乙酰化乙酰化寡糖顺序降解寡糖顺序降解化化学学法法测定直链多糖的聚合度和支链多糖的分测定直链多糖的聚合度和支链多糖的分支数目支数目确定糖苷键的位置确定糖苷键的位置酶酶法法外切糖苷酶：外切糖苷酶：从糖链非还原端从糖链非还原端内切糖苷酶：内切糖苷酶：从糖链内部从糖链内部Molish试剂：试剂：-奈酚与糠醛、羟奈酚与糠醛、羟甲基糠醛生成紫色物质，鉴别糖的甲基糠醛生成紫色物质，鉴别糖的存在。存

24、在。Seliwanoff反应：间苯二酚与盐反应：间苯二酚与盐酸遇酮糖呈红色，遇醛糖呈很浅的酸遇酮糖呈红色，遇醛糖呈很浅的颜色。颜色。三三.重要的单糖和单糖衍生物重要的单糖和单糖衍生物1、丙糖丙糖 和丁糖和丁糖 D-甘油醛甘油醛 D-赤藓糖赤藓糖丙糖丙糖 丁糖丁糖 二羟基丙酮二羟基丙酮 D-赤藓酮糖赤藓酮糖2 2、戊糖、戊糖D-D-核糖核糖 D-2-D-2-脱氧核糖脱氧核糖 D-D-木糖木糖 L-L-阿拉伯糖阿拉伯糖 D-D-核酮糖核酮糖 D-D-木酮糖木酮糖3 3、己糖、己糖 D-D-葡萄糖葡萄糖 D-D-果糖果糖 己醛糖己醛糖 D-D-甘露糖甘露糖 己酮糖己酮糖 D-D-半乳糖半乳糖 D-D

25、-山梨糖山梨糖糖衍生物的多样性糖衍生物的多样性 1.1.糖醇糖醇 l糖的羰基被还糖的羰基被还原（加氢）生原（加氢）生成相应的糖醇，成相应的糖醇，如葡萄糖加氢如葡萄糖加氢生成山梨醇。生成山梨醇。常见的糖醇有常见的糖醇有甘露醇和山梨甘露醇和山梨醇，它们广泛醇，它们广泛分布于各种植分布于各种植物组织中。物组织中。2.2.糖醛酸糖醛酸 l糖的醛基被氧化成羧基时生成糖酸；糖的末端羟糖的醛基被氧化成羧基时生成糖酸；糖的末端羟甲基被氧化成羧基时生成糖醛酸。重要的糖醛酸甲基被氧化成羧基时生成糖醛酸。重要的糖醛酸有有D-D-葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸。葡萄糖醛酸是肝葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸。葡萄糖醛酸是肝脏内的一种解

26、毒剂，半乳糖醛酸存在于果胶中。脏内的一种解毒剂，半乳糖醛酸存在于果胶中。3.3.氨基糖氨基糖 l单糖的羟基（一般为单糖的羟基（一般为C C2 2）可以被氨基取代，形成糖）可以被氨基取代，形成糖胺或称氨基糖。自然界中存在的氨基糖都是氨基胺或称氨基糖。自然界中存在的氨基糖都是氨基己糖，如己糖，如-D-2-D-2-氨基葡萄糖（葡萄糖胺，氨基葡萄糖（葡萄糖胺，GlucosamineGlucosamine）和）和-D-2-D-2-氨基半乳糖（半乳糖胺，氨基半乳糖（半乳糖胺，GalactosamineGalactosamine）。）。氨基糖衍生物氨基糖衍生物 lN-N-乙酰胞壁酸（乙酰胞壁酸（N-acet

27、ylmuramic acid,NAMN-acetylmuramic acid,NAM）是）是胞壁酸胞壁酸(muramic acid)(muramic acid)与乙酰基结合的产物，是肽与乙酰基结合的产物，是肽聚糖的主要构成成分。聚糖的主要构成成分。lN N乙酰神经氨酸（乙酰神经氨酸（N-acetylneuraminic acidN-acetylneuraminic acid）是）是神经氨酸与乙酰基结合形成的化合物，又称唾液酸。神经氨酸与乙酰基结合形成的化合物，又称唾液酸。4.4.糖苷糖苷 l主要存在于植物的种子、叶子及皮内。在天然主要存在于植物的种子、叶子及皮内。在天然糖苷中的糖苷基有醇类、醛

28、类、酚类、固醇和糖苷中的糖苷基有醇类、醛类、酚类、固醇和嘌呤等。如能引起溶血的皂角苷，有强心剂作嘌呤等。如能引起溶血的皂角苷，有强心剂作用的乌本苷，以及能引起葡萄糖随尿排出的根用的乌本苷，以及能引起葡萄糖随尿排出的根皮苷。苦杏仁苷也是一种毒性物质。皮苷。苦杏仁苷也是一种毒性物质。5.单糖衍生物糖苷糖苷v是环状单糖分子的半缩醛羟基与非糖物质的羟基（或是环状单糖分子的半缩醛羟基与非糖物质的羟基（或NH）缩合）缩合形成的缩醛型化合物。（糖基与配基、形成的缩醛型化合物。（糖基与配基、糖苷和糖苷和糖苷）糖苷）v配基有酸类、醛类、酚类、固醇类、嘌呤类、单糖等。配基有酸类、醛类、酚类、固醇类、嘌呤类、单糖等

29、。v其生物学功能由配基决定。（苦杏仁苷、花色苷、单宁等）其生物学功能由配基决定。（苦杏仁苷、花色苷、单宁等）v糖苷有两种类型：糖苷有两种类型：O糖苷糖苷和和N糖苷，糖苷，也有也有C糖苷和糖苷和S糖苷糖苷HOCH2糖苷键5.糖酯 l单糖羟基还可单糖羟基还可与酸作用生成与酸作用生成酯。糖的磷酸酯。糖的磷酸酯是糖在代谢酯是糖在代谢中的活化形式。中的活化形式。糖的硫酸酯存糖的硫酸酯存在于糖胺聚糖在于糖胺聚糖中。中。自然界存在的重要单糖衍生物自然界存在的重要单糖衍生物单糖的重要单糖的重要衍生物衍生物：糖醇糖醇：较稳定，有甜味。甘露醇、山梨醇：较稳定，有甜味。甘露醇、山梨醇糖醛酸糖醛酸：由单糖的伯醇基氧化

30、而得。葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸：由单糖的伯醇基氧化而得。葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸氨基糖氨基糖：糖中的羟基为氨基所取代。：糖中的羟基为氨基所取代。D-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物质（醇、酚等）的羟基：单糖的半缩醛上羟基与非糖物质（醇、酚等）的羟基形成的缩醛。洋地黄苷、皂角苷形成的缩醛。洋地黄苷、皂角苷四、寡糖四、寡糖l2 26 6个单糖分子组成的糖称为寡糖。自然界中，重要的是二糖个单糖分子组成的糖称为寡糖。自然界中，重要的是二糖和三糖。和三糖。（一）、二糖（一）、二糖（disaccharide)disaccharide)1.1.蔗糖（蔗糖（sucrosesucrose）1

31、 1分子分子-D-D-葡萄糖和葡萄糖和1 1分子分子-D-D-呋喃果糖通过呋喃果糖通过 ,(1,2)(1,2)糖苷键结合而成的。蔗糖无游离半缩醛羟基，故无还原性，称糖苷键结合而成的。蔗糖无游离半缩醛羟基，故无还原性，称为为“非还原糖非还原糖”蔗糖的水解产物含蔗糖的水解产物含蔗糖的水解产物含蔗糖的水解产物含D-D-D-D-葡萄糖和葡萄糖和葡萄糖和葡萄糖和D-D-D-D-果糖。前者果糖。前者果糖。前者果糖。前者 D D D D20202020为为为为+52.2+52.2+52.2+52.2，后者为，后者为，后者为，后者为-92.4-92.4-92.4-92.4。两相抵消，水。两相抵消，水。两相抵消

32、，水。两相抵消，水解液表现为左旋，与原来的蔗糖不同，故称其为解液表现为左旋，与原来的蔗糖不同，故称其为解液表现为左旋，与原来的蔗糖不同，故称其为解液表现为左旋，与原来的蔗糖不同，故称其为“转化糖转化糖转化糖转化糖”。蔗糖易结晶、易溶于水，难溶于乙醇，熔点蔗糖易结晶、易溶于水，难溶于乙醇，熔点蔗糖易结晶、易溶于水，难溶于乙醇，熔点蔗糖易结晶、易溶于水，难溶于乙醇，熔点186186186186，加热至，加热至，加热至，加热至200,200,200,200,则是褐色焦糖。则是褐色焦糖。则是褐色焦糖。则是褐色焦糖。2.2.纤维二糖（纤维二糖（纤维二糖（纤维二糖（CellobioseCellobiose

33、）3.3.乳糖（乳糖（LactoseLactose）1 1分子分子-D-D-葡萄糖和葡萄糖和1 1 分子分子-D-D-半乳糖缩合半乳糖缩合而成。不易溶于水，甜度低，是而成。不易溶于水，甜度低，是还原糖还原糖，能成脎，能成脎，酵母不能发酵乳糖。酵母不能发酵乳糖。乳糖是乳汁中的主要糖分，牛奶含乳糖是乳汁中的主要糖分，牛奶含4%4%左右，人左右，人奶含奶含5%5%7%7%。4.4.麦芽糖（麦芽糖（maltose)maltose)由两分子由两分子-D-D-葡萄糖分子缩合而成。葡萄糖分子缩合而成。易溶于水，属还原糖，易被酵母发酵。工业上易溶于水，属还原糖，易被酵母发酵。工业上通过酶促水解淀粉大量生产麦芽

34、糖。通过酶促水解淀粉大量生产麦芽糖。5.5.异麦芽糖（异麦芽糖（isomaltose)isomaltose)由两分子葡萄糖缩合而成，与麦芽糖不同，它是由两分子葡萄糖缩合而成，与麦芽糖不同，它是,-1,6-,-1,6-糖苷键糖苷键,有还原性有还原性,不能被酵母发酵不能被酵母发酵（二）、三糖（二）、三糖 常见的三糖有棉子糖、龙胆三糖、松三糖常见的三糖有棉子糖、龙胆三糖、松三糖 棉子糖半乳糖葡萄糖果糖棉子糖半乳糖葡萄糖果糖五、多糖五、多糖多糖是由多个单糖基以糖苷键相连而形成的高聚物。多糖是由多个单糖基以糖苷键相连而形成的高聚物。多糖没有还原性和变旋现象，无甜味，大多不溶于水。多糖没有还原性和变旋现象

35、，无甜味，大多不溶于水。多糖的结构包括单糖的组成、糖苷键的类型、单糖的排多糖的结构包括单糖的组成、糖苷键的类型、单糖的排列顺序列顺序3个基本结构因素个基本结构因素。多糖的功能：多糖的功能：1.贮藏和结构支持物质贮藏和结构支持物质。2.抗原性（荚膜多糖）。抗原性（荚膜多糖）。3.抗凝血作用（肝素）。抗凝血作用（肝素）。4.为细胞间粘合剂（透明质酸）。为细胞间粘合剂（透明质酸）。5.携带生物信息（糖链）。携带生物信息（糖链）。多糖代表物多糖代表物（一）贮存同多糖：淀粉与糖原（一）贮存同多糖：淀粉与糖原天然淀粉由直链淀粉（以天然淀粉由直链淀粉（以-(1,4)糖苷键连接）与支链淀粉糖苷键连接）与支链淀

36、粉（分支点为（分支点为-(1,6)糖苷键）组成。糖苷键）组成。淀粉与碘的呈色反应与淀粉糖苷链的长度有关：淀粉与碘的呈色反应与淀粉糖苷链的长度有关：链长小于链长小于6个葡萄糖基，不能呈色。个葡萄糖基，不能呈色。链长为链长为20个葡萄糖基，呈个葡萄糖基，呈红色红色。链长大于链长大于60个葡萄糖基，呈个葡萄糖基，呈蓝色蓝色。糖原糖原又称动物淀粉，与支链淀粉相似，与碘反应呈又称动物淀粉，与支链淀粉相似，与碘反应呈红紫色红紫色。1.直链淀粉l直链淀粉结构单位是麦芽糖，分子量约直链淀粉结构单位是麦芽糖，分子量约1 1万万-200-200万，万，250-260250-260个葡萄糖分子，以个葡萄糖分子，以（

37、1 14 4）糖苷键聚合而成。呈螺旋结构，）糖苷键聚合而成。呈螺旋结构，遇碘遇碘显蓝紫色显蓝紫色。直链淀粉的螺旋状空间结构示意图直链淀粉的螺旋状空间结构示意图.1.1.直链淀粉直链淀粉2.2.支链淀粉支链淀粉支链淀粉结构单位是麦芽糖和支链淀粉结构单位是麦芽糖和异麦芽糖异麦芽糖，分子中除了，分子中除了（1 14 4）糖苷键构成糖链以外，在支点处存在）糖苷键构成糖链以外，在支点处存在（1 16 6）糖）糖苷键，分子量较高。数千个苷键，分子量较高。数千个D D葡萄糖分子或更多，遇碘显葡萄糖分子或更多，遇碘显紫红色紫红色。OHOHOHHHCH2H1456HOHOHHHOCH2OHH146HOHOHHH

38、CH2OHH145OHOHOHHHCH2OHH14OHOHOHHHOCH2OHH146HOHOHHHCH2OHH1456OHOHOHHHCH2OHH146OOO.-1，6糖苷键淀粉淀粉-碘复合物的颜色碘复合物的颜色糊精：淀粉在酸和淀粉酶作用下逐步水解，生成分子大小糊精：淀粉在酸和淀粉酶作用下逐步水解，生成分子大小不一的中间物。不一的中间物。链长（链长（D-葡萄糖残基数葡萄糖残基数）螺旋圈数螺旋圈数颜色颜色122无色12152棕203035红354067紫45以上9以上蓝（二）糖原（二）糖原v高等动物的肝脏和肌肉组织中高等动物的肝脏和肌肉组织中含有较多的糖原含有较多的糖原v糖原分子比支链淀粉有更

39、多的糖原分子比支链淀粉有更多的分支结构。以分支结构。以1212个葡萄糖残基个葡萄糖残基为其分支的长度为其分支的长度 。增加分子的溶解度；非还原端增加分子的溶解度；非还原端多可有多个非还原端同时受到多可有多个非还原端同时受到降解。降解。v其颗粒含有调节蛋白和催化糖其颗粒含有调节蛋白和催化糖原合成与分解的酶类原合成与分解的酶类v是最易动用的葡萄糖贮库是最易动用的葡萄糖贮库（二）结构同多糖（二）结构同多糖纤维素纤维素纤维素是自然界最丰富的有机化合物，是一种线性的由纤维素是自然界最丰富的有机化合物，是一种线性的由D-吡喃葡萄糖基借吡喃葡萄糖基借-(1,4)糖苷键连接的没有分支的同多糖苷键连接的没有分支

40、的同多糖。微晶束相当牢固。糖。微晶束相当牢固。l-D-D-乙酰氨基葡萄糖聚合而成的多糖。乙酰氨基葡萄糖聚合而成的多糖。l几丁质也大量存在于昆虫和甲壳类动物（虾、蟹壳）的甲壳几丁质也大量存在于昆虫和甲壳类动物（虾、蟹壳）的甲壳之中。之中。l白色、无定形的半透明物质。据研究资料估计白然界中每年白色、无定形的半透明物质。据研究资料估计白然界中每年生成的几丁质约有一百亿吨。生成的几丁质约有一百亿吨。l在天然聚合物中几丁质的贮存量占第二位，仅次于纤维素。在天然聚合物中几丁质的贮存量占第二位，仅次于纤维素。壳多糖（几丁质）壳多糖（几丁质）肽肽聚聚糖糖 l肽聚糖是以肽聚糖是以N-N-乙酰氨基葡萄糖乙酰氨基葡

41、萄糖（NAGNAG）与乙酰胞壁酸（）与乙酰胞壁酸（NAMNAM）组成的多糖链为骨干与四肽连组成的多糖链为骨干与四肽连接所成的杂多糖。接所成的杂多糖。lNAGNAG与与NAMNAM之间的连接为之间的连接为-1-1，4 4苷键。胞壁酸的羧基与四肽苷键。胞壁酸的羧基与四肽的的L-L-丙氨酸的氨基相连。丙氨酸的氨基相连。（三）、结构杂多糖（三）、结构杂多糖 l所有细菌和蓝藻的细胞壁都含有肽聚糖。革兰氏所有细菌和蓝藻的细胞壁都含有肽聚糖。革兰氏阳性细菌细胞壁所含的肽聚糖占其干重的阳性细菌细胞壁所含的肽聚糖占其干重的50508080，革兰氏阴性细菌细胞壁的肽聚糖含量占其，革兰氏阴性细菌细胞壁的肽聚糖含量占

42、其干重的干重的1 11010。肽聚糖的功用是保护细菌细胞。肽聚糖的功用是保护细菌细胞不易被破坏。不易被破坏。糖胺聚糖糖胺聚糖 l糖胺聚糖是由特定二糖单位多次重复构成的杂聚多糖胺聚糖是由特定二糖单位多次重复构成的杂聚多糖，因其二糖单位中都含有己糖胺而得名。糖，因其二糖单位中都含有己糖胺而得名。l不同糖胺聚糖的二糖单位不同，但一般都由一分子不同糖胺聚糖的二糖单位不同，但一般都由一分子己糖胺和一分子己糖醛酸或中性糖构成。单糖之间己糖胺和一分子己糖醛酸或中性糖构成。单糖之间以以1-31-3键或键或1-41-4键相连。键相连。l糖胺聚糖是高分子量的胶性物质，分子量可达糖胺聚糖是高分子量的胶性物质，分子量

43、可达500500万。万。l糖胺聚糖按其分布和组成分为以下五类：硫酸软骨糖胺聚糖按其分布和组成分为以下五类：硫酸软骨素，硫酸皮肤素，硫酸角质素，肝素和透明质酸。素，硫酸皮肤素，硫酸角质素，肝素和透明质酸。其中除角质素外，都含有糖醛酸；除透明质酸外，其中除角质素外，都含有糖醛酸；除透明质酸外，都含有硫酸基。都含有硫酸基。（1 1）透明质酸）透明质酸 l分布于结缔组织、眼球的玻璃体、角膜、细胞间质、关分布于结缔组织、眼球的玻璃体、角膜、细胞间质、关节液、恶性肿瘤组织和某些细菌壁中，有自由及与蛋白节液、恶性肿瘤组织和某些细菌壁中，有自由及与蛋白质结合两种类型。质结合两种类型。l透明质酸的分子为链形，无

44、分支，其单位结构是透明质酸的分子为链形，无分支，其单位结构是D-D-葡糖葡糖醛酸同醛酸同N-N-乙酰葡糖胺以乙酰葡糖胺以-1,3-1,3-糖苷键连接成二糖单位。糖苷键连接成二糖单位。后者以后者以-1,4-1,4-糖苷健同另一二糖单位连接。糖苷健同另一二糖单位连接。（2 2）硫酸软骨素）硫酸软骨素 l为软骨的主要成分，结缔组织、筋腱、皮为软骨的主要成分，结缔组织、筋腱、皮肤、心瓣膜、唾液中也含有。硫酸软骨素肤、心瓣膜、唾液中也含有。硫酸软骨素是由是由D-D-葡糖醛酸与葡糖醛酸与N-N-乙酰半乳糖胺硫酸酯乙酰半乳糖胺硫酸酯以以-1,3-1,3-糖苷键连接成的二糖单位的多聚糖苷键连接成的二糖单位的多

45、聚物，由于硫酸酯的位置不同分为软骨素物，由于硫酸酯的位置不同分为软骨素-4-4-硫酸（硫酸软骨素硫酸（硫酸软骨素A A）和软骨素）和软骨素-6-6-硫酸硫酸（硫酸软骨素（硫酸软骨素C C）。）。治疗肾炎、急慢性肝炎、治疗肾炎、急慢性肝炎、偏头痛、动脉硬化及冠心病等偏头痛、动脉硬化及冠心病等（3 3）硫酸皮肤素）硫酸皮肤素 l又称硫酸软骨素又称硫酸软骨素B B，最初是从猪皮肤中分离出来的，最初是从猪皮肤中分离出来的，后来发现它存在于许多动物组织，如猪胃粘膜、脐后来发现它存在于许多动物组织，如猪胃粘膜、脐带、肌腱、脾、脑、心瓣膜、巩膜、肠粘膜等中。带、肌腱、脾、脑、心瓣膜、巩膜、肠粘膜等中。它的结

46、构与软骨素它的结构与软骨素-4-4-硫酸相似，只不过二糖单位中硫酸相似，只不过二糖单位中的的D-D-葡糖醛酸基被葡糖醛酸基被L-L-艾杜糖醛酸基取代。艾杜糖醛酸基取代。（4 4）硫酸角质素）硫酸角质素 l硫酸角质素首先从角膜的蛋白水解液中分离出来，硫酸角质素首先从角膜的蛋白水解液中分离出来，它是由它是由N-N-乙酰萄糖胺和乙酰萄糖胺和D-D-半乳糖构成的二糖单位的半乳糖构成的二糖单位的多聚物，其多聚物，其N-N-乙酰葡糖胺的乙酰葡糖胺的C-6C-6位上硫酸酯化。位上硫酸酯化。（5 5）肝素）肝素 l最最初初从从肝肝脏脏和和心心脏脏提提取取得得到到，由由于于肝肝脏脏中中的的含含量量最最为为丰丰富

47、富，故故得得此此名名。实实际际上上它它广广泛泛分分布布于于哺哺乳乳动动物物组组织织和和体体液液中中。猪猪肠肠粘粘膜膜中中含含量量十十分分丰丰富富，肺肺、脾脾和和肌肌肉肉中含量亦很高，肾、胸腺和血液中的含量则比较少些。中含量亦很高，肾、胸腺和血液中的含量则比较少些。l肝素的化学结构比较复杂，它是由肝素的化学结构比较复杂，它是由D-D-葡糖胺和葡糖胺和L-L-艾杜艾杜糖醛酸或糖醛酸或D-D-葡糖醛酸构成的二糖单位的多聚物。葡糖醛酸构成的二糖单位的多聚物。l肝素的生物学作用是抗凝血和加速血浆中三酰甘油的肝素的生物学作用是抗凝血和加速血浆中三酰甘油的清除。目前输血时，广泛以肝素为抗凝剂，临床上也清除。

48、目前输血时，广泛以肝素为抗凝剂，临床上也常用于防止血栓形成。常用于防止血栓形成。六、糖缀合物六、糖缀合物是糖类的还原端和其他非糖组分以共价键结合是糖类的还原端和其他非糖组分以共价键结合的的 产物。产物。（一）糖蛋白与蛋白多糖（一）糖蛋白与蛋白多糖两种不同类型苷键：两种不同类型苷键：N-糖苷键糖苷键（肽链上的（肽链上的Asn的氨基与糖的氨基与糖基上的半缩醛羟基形成）；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

49、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：Fuc和和Gal（半乳糖）（半乳糖）（二）糖脂与脂多糖（二）糖脂与脂多糖脂类与糖（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.甘油醇糖脂：甘油二酯与己糖（半乳糖、甘露糖和脱氧葡甘油醇糖脂：甘油二酯与己糖（半乳糖、甘露糖和脱氧葡萄糖）结合而成。萄糖）结合而成。2.N-酰基神经醇糖脂：酰基神经醇糖脂：ROCH2CHCHCH=CHC13H27RNH OH（R为糖基或糖链基；为糖基或糖链基；R为脂肪酸链。）为脂肪酸链。）糖缀合物（聚合物）的多样性糖缀合物（聚合物）

50、的多样性 l糖类具有多个羟基，糖类具有多个羟基，糖苷键又有糖苷键又有、构型之分，单糖的构型之分，单糖的连接可能产生数目连接可能产生数目很大的异构体，如很大的异构体，如由由4 4个己糖组成的个己糖组成的寡糖链，可能的序寡糖链，可能的序列则多达列则多达3 3万多种。万多种。如葡萄糖的二糖异如葡萄糖的二糖异构体有构体有1111种。种。糖蛋白糖蛋白 l糖蛋白在自然界中的分布十分广泛，不仅存在于脊糖蛋白在自然界中的分布十分广泛，不仅存在于脊椎动物和无脊推动物中，也存在于植物、单细胞有椎动物和无脊推动物中，也存在于植物、单细胞有机体和病毒中。机体和病毒中。l在高等动物中大部分糖类聚合物往往都与蛋白质共在高