糖類PPT學(xué)習(xí)課件PPT課件

1、一、單糖1. 單糖的命名和縮寫2. 單糖的旋光異構(gòu)3. 單糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)和異頭物4. 單糖的構(gòu)象5. 單糖的衍生物6. 單糖的性質(zhì)7. 幾種生化上重要的單糖二、寡糖三、多糖1. 貯能多糖2. 結(jié)構(gòu)多糖3. 糖綴合物第1頁/共49頁糖類的命名糖類的命名糖類也稱為碳水化合物，是指多羥基醛或多羥基酮以及它們的縮合物和某些衍生物。含有醛基的糖稱為醛糖，含有酮基的糖稱為酮糖。根據(jù)聚合度的不同，糖類可以分為單糖、寡糖和多糖。第2頁/共49頁單糖單糖單糖已不能再水解成更簡單的糖單位。根據(jù)碳原子的數(shù)目，可將單糖分為丙糖、丁糖、戊糖、己糖和庚糖等。根據(jù)各單糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)，丙糖以外的單糖可看成是由丙糖衍生而來的，其中

2、醛糖衍生于甘油醛，酮糖衍生于二羥丙酮第3頁/共49頁 常見的單糖或衍生物的名稱和縮寫第4頁/共49頁單糖的單糖的立體化學(xué)立體化學(xué)最簡單的單糖是丙糖，包括甘油醛和二羥丙酮。其中甘油醛含有1個手性C原子，因此具有對映異構(gòu)體。在甘油醛的Fischer投影結(jié)構(gòu)式中，醛基畫在最上方，羥基位于左側(cè)的甘油醛定為L-型，羥基位于右側(cè)的甘油醛定為D-型。在各單糖的Fischer投影結(jié)構(gòu)式之中，將編號最高的手性C原子（距離羰基最遠的手性C原子）與甘油醛上的手性C原子進行比較，與D-型甘油醛一致的單糖就是D-型單糖，反之就是L-單糖。D型和L型并不能告訴我們一種單糖本身的旋光方向。第5頁/共49頁二羥丙酮和甘油醛的

3、Fischer投影結(jié)構(gòu)式第6頁/共49頁果糖的對應(yīng)異構(gòu)體第7頁/共49頁更多的立體化學(xué)更多的立體化學(xué)在各種旋光異構(gòu)體之中，互為鏡像的一對異構(gòu)體稱為對映異構(gòu)體對映異構(gòu)體；一個或一個以上的手性C原子構(gòu)型相反，但并不呈鏡像關(guān)系的一對異構(gòu)體稱為非對映異構(gòu)體非對映異構(gòu)體；只有一個手性C原子的構(gòu)型不同的一對異構(gòu)體稱為差向異構(gòu)體，如D-葡萄糖與D-甘露糖，D-葡萄糖與D-半乳糖就互為差向異構(gòu)體差向異構(gòu)體。第8頁/共49頁葡萄糖的差向異構(gòu)體第9頁/共49頁需要熟悉的結(jié)構(gòu)需要熟悉的結(jié)構(gòu)葡萄糖葡萄糖：是一種標準的六碳糖半乳糖半乳糖：是葡萄糖的差向異構(gòu)體甘露糖甘露糖：是葡萄糖的差向異構(gòu)體核糖：核糖：是一種標準的五碳

4、糖阿拉伯糖：阿拉伯糖：是核糖的差向異構(gòu)體木糖：木糖： 是核糖的差向異構(gòu)體果糖：果糖：是葡萄糖的酮糖形式第10頁/共49頁單糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)與異頭體單糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)與異頭體醇羥基很容易與醛或酮形成半縮醛或半縮酮。直鏈的單糖分子在分子內(nèi)也能夠發(fā)生類似的反應(yīng)，形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其中醛糖環(huán)化形成環(huán)式半縮醛，酮糖環(huán)化形成環(huán)式半縮酮。在單糖由直鏈變成環(huán)狀結(jié)構(gòu)以后，原來的羰基C便成為一個新手性中心，從而產(chǎn)生和兩種異構(gòu)體。這種在半縮醛C上形成的差向異構(gòu)體稱為異頭體，新出現(xiàn)的手性C稱為異頭體C。半縮醛羥基與編號最高的手性C原子上的羥基具有相同取向的異頭體稱為異頭體，反之就稱為異頭體。由于異頭體比異頭體穩(wěn)定，因此在葡萄糖溶

5、液之中，-D-葡萄糖要比-D-葡萄糖多。第11頁/共49頁縮醛和縮酮反應(yīng)第12頁/共49頁吡喃葡萄糖和呋喃果糖第13頁/共49頁Harworth式環(huán)狀單糖結(jié)構(gòu)的寫法第14頁/共49頁 D-葡萄糖的異頭體結(jié)構(gòu)第15頁/共49頁第16頁/共49頁單糖的構(gòu)象單糖的構(gòu)象以葡萄糖為例，其半縮醛環(huán)上的C-O-C鍵角為111，與環(huán)己烷的鍵角（109）相近，故葡萄糖的吡喃環(huán)和環(huán)己烷環(huán)相似，也有椅式構(gòu)象和船式構(gòu)象，其中椅式構(gòu)象使各單鍵的扭張強度降低到最小因而較穩(wěn)定。在兩種椅式結(jié)構(gòu)之中，I型上的-OH和-CH2OH這兩種較大的基團均為平伏鍵，所以在熱力學(xué)上I型比II型穩(wěn)定。第17頁/共49頁葡萄糖的椅式構(gòu)象和船式

6、構(gòu)象第18頁/共49頁單糖的衍生物單糖的衍生物在特定的酶催化下，單糖在體內(nèi)可進行各種修飾反應(yīng)而形成一系列衍生物。常見的衍生物包括：氨基糖；氧化糖；脫氧糖；糖醇；糖苷。 第19頁/共49頁單糖的反應(yīng)性質(zhì)單糖的反應(yīng)性質(zhì)第20頁/共49頁D-葡萄糖和D-半乳糖的變旋第21頁/共49頁酮糖和醛糖的互變葡萄糖的還原第22頁/共49頁堿性條件的弱氧化 第23頁/共49頁強酸對糖類的氧化第24頁/共49頁葡萄糖在酶催化下的氧化第25頁/共49頁成脎與成苷反應(yīng)第26頁/共49頁糖類的呈色反應(yīng)糖類的呈色反應(yīng)Molish反應(yīng)反應(yīng)。糖類化合物與-萘酚/乙醇在試管中混合，搖勻后沿管壁滴加濃硫酸，在兩液面交界處出現(xiàn)紫紅

7、色環(huán)，此反應(yīng)稱為Molish反應(yīng)。使用此反應(yīng)，可以將糖類與非糖類化合物區(qū)分開。Seliwanoff反應(yīng)反應(yīng)。糖類化合物與濃酸作用后再與間苯二酚反應(yīng)，若是酮糖就顯鮮紅色，若是醛糖就顯淡紅色，這種反應(yīng)稱為Seliwanoff反應(yīng)。根據(jù)此反應(yīng)可鑒別酮糖和醛糖。間苯三酚反應(yīng)間苯三酚反應(yīng)。戊糖與間苯三酚/濃鹽酸反應(yīng)生成朱紅色物質(zhì)，其他單糖與間苯三酚/濃鹽酸生成黃色物質(zhì)；此外，戊糖還可以和甲基間苯二酚即地衣酚/濃鹽酸反應(yīng)，生成藍綠色物質(zhì)。利用這兩個反應(yīng)可以將戊糖和其他單糖區(qū)分開來。第27頁/共49頁寡糖寡糖也稱為低聚糖，由210個單糖分子縮合并以糖苷鍵相連。在寡糖分子之中，含有自由的異頭體C的一端稱為還原

8、端，異頭體C參與形成糖苷鍵的一端稱為非還原端。在書寫寡糖的序列時，非還原端寫在左邊，還原端寫在右邊，需要標明各單糖單位的名稱、構(gòu)型、相互間的連接方式和異頭體的構(gòu)型。第28頁/共49頁常見二糖的名稱、結(jié)構(gòu)、來源和生理功能 第29頁/共49頁常見二糖的名稱和結(jié)構(gòu)第30頁/共49頁多糖多糖由多個單糖分子縮合而成，其中由相同的單糖分子組成的多糖稱為同多糖，含有不同種單糖單位的多糖稱為雜多糖。多糖中最常見的單糖是D-葡萄糖，某些單糖的衍生物也出現(xiàn)在某些多糖分子之中。 單糖單位之間的連接方式即糖苷鍵的類型直接與多糖的機械強度和溶解性質(zhì)有關(guān)。往往以-1,4糖苷鍵相連的多糖比較軟，在水里有一定的溶解度，而以-

9、1,4糖苷鍵相連的多糖比較硬，不溶于水。與蛋白質(zhì)不同，組成多糖的單糖單位的數(shù)目不是固定的，因此，多糖無確定的相對分子質(zhì)量。與單糖相比，多糖無變旋現(xiàn)象和還原性，無甜味。按照功能的不同，多糖可分為貯能多糖和結(jié)構(gòu)多糖 第31頁/共49頁貯能多糖貯能多糖常見的貯能多糖有淀粉、糖原和右旋糖酐。這三類多糖的基本組成單位都是D-葡萄糖，因此都屬于同多糖。結(jié)構(gòu)多糖 組成類似于貯能多糖，但是結(jié)構(gòu)上的細微差異導(dǎo)致性質(zhì)上比較大的不同。 常見的結(jié)構(gòu)多糖包括纖維素、幾丁質(zhì)和肽聚糖等。第32頁/共49頁糖原、支鏈淀粉和纖維素的結(jié)構(gòu)第33頁/共49頁淀粉淀粉淀粉又分為直鏈淀粉和支鏈淀粉兩類。直鏈淀粉只有-1,4糖苷鍵，無分

10、支，其重復(fù)的二糖單位為麥芽糖，而支鏈淀粉既含有-1,4糖苷鍵，還有-1,6糖苷鍵，其重復(fù)的二糖單位主要是麥芽糖，還有少數(shù)異麥芽糖。盡管直鏈淀粉在水中的溶解性很低，但它能在水中形成膠束懸液。膠束中的多糖鏈采取螺旋構(gòu)象。碘能夠插入到疏水螺旋的中間從而產(chǎn)生藍色。支鏈淀粉在水中也形成膠束結(jié)構(gòu)，但碘與其反應(yīng)產(chǎn)生的是紫紅色。第34頁/共49頁直鏈淀粉和支鏈淀粉的化學(xué)結(jié)構(gòu)第35頁/共49頁淀粉的碘反應(yīng)第36頁/共49頁右旋糖酐右旋糖酐是一種主要以-1,6糖苷鍵相連的分支多糖，通常存在于酵母和細菌中，其重復(fù)的二糖單位主要是異麥芽糖，分支點可能是12,13或14糖苷鍵。生長在牙齒表面的細菌產(chǎn)生的右旋糖酐是牙菌斑

11、或菌斑的重要成分。細菌產(chǎn)生的右旋糖酐經(jīng)常在實驗室中被用作層析柱的支持介質(zhì).第37頁/共49頁常見多糖的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)第38頁/共49頁纖維素的構(gòu)象-1,4的連接方式最穩(wěn)定的構(gòu)象是葡萄糖單位沿著鏈交替翻轉(zhuǎn)180,于是纖維素鏈采取的是一種完全伸展的帶狀構(gòu)象。每一條纖維素鏈除了有鏈內(nèi)氫鍵以外，還與周圍的纖維素鏈形成鏈間氫鍵，這就賦予纖維素一定的強度 第39頁/共49頁糖胺聚糖（糖胺聚糖（GAG）糖胺聚糖也叫粘多糖，主要參與細胞外功能，是由多個重復(fù)的二糖單位組成的無分支的雜多糖，通常與核心蛋白以共價鍵相連構(gòu)成蛋白聚糖。在體內(nèi)占據(jù)很大的空間，形成水合的膠狀物。第40頁/共49頁糖胺聚糖的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)第41頁/共49頁肽聚糖肽聚糖又稱粘肽，是細菌細胞壁中的一種特殊成分。它由N-乙酰葡萄糖胺（NAG）、N-乙酰胞壁酸（NAM）以及短肽等構(gòu)成。NAG和NAM兩種氨基糖經(jīng)-1,4糖苷鍵連接，間隔排列形成聚糖骨架，短肽則靠肽鍵連接在聚糖骨架的NAM上；相鄰的肽鏈之間再由肽橋或肽鏈聯(lián)系起來，組成一個機械性很強的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。不同種類的細菌，組成肽聚糖的聚糖骨架相同，但短肽的組成和相鄰短肽間的聯(lián)結(jié)方式不同。如金黃色葡萄球菌的短肽由L-Glu、D-Glu、L-Lys和D-Ala組成。肽聚糖分子之間可以通過五聚甘氨酸橋共價相連形成一種復(fù)雜的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。第42頁/共49頁肽聚糖的結(jié)構(gòu)第43頁/共49頁糖