第一章+糖的結(jié)構和功能ppt課件

1、第一章第一章 糖類的構造與功能糖類的構造與功能糖類的概念和分類單糖的構型、構造、構象自然界存在的重要單糖及其衍生物寡糖多糖多糖代表物糖復合物一、糖類一、糖類(carbohydrate)的構造與功能的構造與功能最初，糖類化合物用Cn(H2O)m表示，統(tǒng)稱碳水化合物。 鼠李糖及巖藻糖C6H12O5)、脫氧核糖C5H10O4)甲醛CH2O)、乳酸C3H6O3)、乙酸C2H4O2)定義：定義：糖類是多羥基的醛或多羥基酮及其縮聚物和某些衍生物的總稱。糖類的生物學作用：糖類的生物學作用：1.1.作為生物體的構呵斥分作為生物體的構呵斥分2 2作為生物體內(nèi)的主要能源物質(zhì)作為生物體內(nèi)的主要能源物質(zhì)3. 3. 在

2、生物體內(nèi)轉(zhuǎn)變成其它的物質(zhì)在生物體內(nèi)轉(zhuǎn)變成其它的物質(zhì)4.4.作為細胞識別的信息分子作為細胞識別的信息分子糖的分類：糖的分類：糖類化合物單糖寡糖多糖：不能水解的最簡單糖類，是多羥基的醛或酮醛糖或酮糖：有210個分子單糖縮合而成，水解后產(chǎn)生單糖由多分子單糖或其衍生物所組成，水解后產(chǎn)生原來的單糖或其衍生物。同多糖同多糖雜多糖雜多糖糖復合物糖復合物二、單糖的構型、構造、構象二、單糖的構型、構造、構象1、異構 存在兩個或多個具有一樣數(shù)目和種類原子并因此具有一樣分子量的一類化合物。異構構造異構原子銜接的次序不同立體異構幾何異構順反異構旋光異構分子存在手性呵斥 組成(composition)、構造(const

3、itution)、 構型(configuration)、構象(conformation)當平面偏振光經(jīng)過旋光物質(zhì)的溶液時，那么光的偏振面會向右順時針，+或向左反時針，旋轉(zhuǎn)。具有這種才干的物質(zhì)稱為旋光物質(zhì)。在一定條件下旋光度與待測溶液的濃度和偏振光經(jīng)過溶液的途徑的乘積成正比。 = t tcL2、旋光異構、旋光異構3、D、L構型構型實際上可由實際上可由D-甘油醛衍生出來的單糖皆為甘油醛衍生出來的單糖皆為D-型糖。型糖。CCCH OOHH2OHHCCCH OH2OHHOHD(+)甘油醛L()甘油醛CHCOHCH2OHHOHOHCHOCCH2OHOHCHOCH2OHHCCH OOHH2OHHCD甘油醛

4、的立體構造透視式投影式投影式可以看成是立體模型或透視式在紙面上的投影。4、Fischer投影式投影式5、構型的、構型的RS表示法表示法DL構型命名系統(tǒng)能較好的反映旋光化合物之間的構型聯(lián)絡，但也有很大的局限性。CCCCO O HHOHOHHOOH2134()酒石酸的立體異構CHOHCH2OHCHO4123S甘油醛的投影式CCHOH214CH2OH3H O紐曼式S甘油醛首先：運用RS表示法指定與每個手性碳原子直接相連的4個取代基團的優(yōu)先順序；第二步：旋轉(zhuǎn)手性四面體碳，使那個優(yōu)先性最小的取代基分開察看者最遠，另外三個取代基面向察看者。第三步：看看面向察看者的三個取代基優(yōu)先性的大小順序，假設是順時針，

5、那么為R構型，假設是反時針，那么為S構型。CHOHCOHHOCHHCOHHCOHCH2OHD葡萄糖的4個手性碳原子：C2、C3、C4、C5的構型分別是R，S，R，R，因此，D葡萄糖的可稱為2R,3S,4R,5R2,3,4,5,6五羥己醛或2R,3S,4R,5R 己醛糖。D葡萄糖三、單糖的構造三、單糖的構造1、單糖的鏈狀構造、單糖的鏈狀構造CHOHCOHHOCHHCOHHCOHCH2OHCNHCHCNOHC( HOH )4CH2OHCOC( HOH )5CH2OHOHCOC(CHOHH)53H2OH+HI葡萄糖正庚酸經(jīng)分子量和組分測定，確定葡萄糖分子式為CH2O)6 。另外葡萄糖與乙酸酐共熱，構

6、成結(jié)晶的五乙酸酯，闡明葡萄糖含有5個羥基。其次與無水氫氰酸加成、水解、HI加成生成正庚酸。確定葡萄糖的構造。2、D系單糖和系單糖和L系單糖系單糖除二羥丙酮外，一切單糖均含有手性碳。旋光異構體數(shù)目2n，組成2 n /2個對映體。一切醛糖可以看成是甘油醛醛基下端插入C*延伸而成，酮糖由二羥丙酮衍生而來。CHOHCOHHOCHHCOHHCOHCH2OH單糖的構型是指分子中離羰基碳最遠的那個手性碳原子的構型D葡萄糖3、單糖的環(huán)狀構造、單糖的環(huán)狀構造1變旋景象 許多單糖，新配制的溶液會發(fā)生旋光度的改動。2環(huán)狀半縮醛CROHCH3OHH+CRO C H3HO C H3H2 O+CROH+R-O HH+CH

7、RO RO H無水甲醇與簡單醛類生成二甲縮醛的化合物，而與葡萄糖生成單甲基的半縮醛。醇與醛或酮可以發(fā)生快速、可逆的親核加成，構成半縮醛，假設它們同在分子內(nèi)部，那么導致環(huán)狀半縮醛的構成。(3)和異頭物CHOHCOHHOCHHCOHHCOHCH2OHD葡萄糖CCCCCCHO HO HHHH OO HHHH2 O HOCCCCCCO HHHH OO HHHH2 O HOH OH D葡萄糖 D葡萄糖單糖由直鏈構造變成環(huán)狀構造后，羰基碳原子成為新的手性中心，導致C1差向異構化，產(chǎn)生的兩個差向異構體稱為異頭物。葡葡萄萄糖糖的的構構造造多羥基醛的開環(huán)方式CHOHCOHHOCHHCOHHCOHCH2OH半縮醛

8、吡喃糖OCH2OHOHOHOHOH15呋喃糖OCH2OHHO-CHOHOHOH14OCH2OHOHOHOH15OHOCH2OHHO-CHOHOH14OH4吡喃糖和呋喃糖4、單糖的構象由于繞單鍵旋轉(zhuǎn)引起的組成原子的不同陳列稱為構象，某種特定的構象稱為構象體或構象異構體。由于構象異構體之間的互變太快，通常不容易別分開來。構象體采用鋸架式或紐曼投影式來表示p11)葡萄糖的構象船式椅式OCH2OHHOHOOHOHOCH2OHHOHOOHOHOCH2OHOHOHOHOH吡喃糖與環(huán)己烷的構造非常類似，因此環(huán)己烷的構象分析很多適用于吡喃糖。平伏羥基異頭物直立羥基異頭物 較穩(wěn)定四、單糖的性質(zhì)四、單糖的性質(zhì)1、

9、單糖的物理性質(zhì)旋光性甜度溶解度2、單糖的化學性質(zhì)異構化單糖的氧化氧化成醛糖酸氧化成醛糖二酸單糖的復原構成糖脎構成糖酯和糖醚構成糖苷糖的高碘酸氧化單糖鏈的延伸和縮短五、自然界存在的重要單糖及其五、自然界存在的重要單糖及其 衍生物衍生物一單糖1、丙糖 主要是甘油醛和二羥丙酮，它們的磷酸酯是糖酵解的重要的中間物。二羥丙酮是沒有光學活性，甘油醛用來確定生物分子的DL構型。2、丁糖主要有D赤蘚糖和D赤蘚酮糖，常見于地衣、藻類等低等植物中。其中，D赤蘚糖的磷酸酯是磷酸戊糖途徑和光協(xié)作用固定二氧化碳的Calvin循環(huán)的中間產(chǎn)物。3、戊糖自然界中存在的戊醛糖主要是D核糖及其脫氧的衍生物2脫氧D核糖、D木糖、L

10、阿拉伯糖；戊酮糖主要有核酮糖和木酮糖。4、己糖常見的有D葡萄糖、D半乳糖、D甘露糖、D果糖，另外還有L山梨糖和L半乳糖。5、庚糖庚糖主要有D景天庚酮糖和D甘露庚酮糖等。二單糖的重要衍生物：1、單糖磷酸酯或稱磷酸化單糖： 廣泛分布在各種細胞中，它們是很多代謝途徑的主要參與者。如：D葡萄糖1磷酸，D果糖6磷酸，D果糖1，6二磷酸，D甘油醛3磷酸，磷酸二羥丙酮，D核糖5磷酸，D木酮糖5磷酸，D核酮糖5磷酸，D景天戊酮糖7磷酸，ATP，AMP，ADP等。2、糖醇、糖醇 較穩(wěn)定，有甜味，是生物體的代謝產(chǎn)物。如：較穩(wěn)定，有甜味，是生物體的代謝產(chǎn)物。如：甘露醇、山梨醇、核糖醇、木糖醇、肌醇等。甘露醇、山梨醇

11、、核糖醇、木糖醇、肌醇等。甘露醇廣泛分布在各種植物組織中，海帶中的甘露醇廣泛分布在各種植物組織中，海帶中的甘露醇含量占干物質(zhì)總量的甘露醇含量占干物質(zhì)總量的5.220.5，是制，是制取甘露醇的主要原料。取甘露醇的主要原料。山梨醇是植物中分布最廣泛的一種糖醇，薔薇山梨醇是植物中分布最廣泛的一種糖醇，薔薇科植物的果實中含量豐富?？梢詫⑵咸烟谴呋浦参锏墓麑嵵泻控S富。可以將葡萄糖催化加氫獲得，產(chǎn)品主要用于合成加氫獲得，產(chǎn)品主要用于合成Vc。3、糖酸：按照氧化的條件不同，醛糖被氧化、糖酸：按照氧化的條件不同，醛糖被氧化成成3類糖酸：醛糖酸、糖二酸和糖醛酸。類糖酸：醛糖酸、糖二酸和糖醛酸。醛糖酸在生物體

12、內(nèi)不以游離方式存在，它們的醛糖酸在生物體內(nèi)不以游離方式存在，它們的衍生物可以作為代謝的中間產(chǎn)物。衍生物可以作為代謝的中間產(chǎn)物。糖二酸較少見，如：酒石酸可看成是糖二酸較少見，如：酒石酸可看成是D蘇糖蘇糖的糖二酸。的糖二酸。糖醛酸由單糖的伯醇基氧化而得。葡萄糖醛酸、糖醛酸由單糖的伯醇基氧化而得。葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸。半乳糖醛酸。CCCCO O HHOHOHHOOH2134()酒石酸4、氨基糖、氨基糖分子中一個羥基被氨基取代的單糖，常見分子中一個羥基被氨基取代的單糖，常見C2上上的羥基被氨基取代的的羥基被氨基取代的2脫氧氨基糖。脫氧氨基糖。常見的氨基糖有：半乳糖胺、人乳汁中游離氨常見的氨基糖有：半

13、乳糖胺、人乳汁中游離氨基的葡萄糖葡萄糖胺，但多數(shù)是以乙酰氨基的葡萄糖葡萄糖胺，但多數(shù)是以乙酰氨基的方式存在，如基的方式存在，如N乙酰葡萄糖胺、乙酰葡萄糖胺、N乙酰乙酰半乳糖胺等。半乳糖胺等。5、脫氧糖、脫氧糖指分子中一個或多個羥基被氫原子所取代的單糖，指分子中一個或多個羥基被氫原子所取代的單糖，廣泛分布在植物、動物和細菌中。廣泛分布在植物、動物和細菌中。重要的脫氧糖：重要的脫氧糖：2脫氧核糖脫氧核糖另外，鼠李糖另外，鼠李糖6脫氧脫氧L甘露糖是很多糖甘露糖是很多糖苷和多糖的組成成分，并以游離方式存在于毒葛苷和多糖的組成成分，并以游離方式存在于毒葛的花和葉中。的花和葉中。巖澡糖巖澡糖6脫氧脫氧L半

14、乳糖是海藻和某些動半乳糖是海藻和某些動物細胞壁的水解產(chǎn)物之一。物細胞壁的水解產(chǎn)物之一。6、糖苷：單糖的半縮醛上羥基與非糖物質(zhì)醇、糖苷：單糖的半縮醛上羥基與非糖物質(zhì)醇、酚等的羥基構成的縮醛。洋地黃苷、皂角苷、酚等的羥基構成的縮醛。洋地黃苷、皂角苷、苦杏仁苷、花樣素苷、烏本苷等。苦杏仁苷、花樣素苷、烏本苷等。六、寡糖六、寡糖寡糖是少數(shù)單糖220個 經(jīng)過糖苷鍵；銜接而成的糖類聚合物。與稀酸共煮，寡糖可水解成各種單糖。自然界中最常見的寡糖是雙糖，由兩分子單糖縮合而成，是最簡單的寡糖。常見的二糖有：蔗糖、麥芽糖、乳糖、纖維二糖等。1、蔗糖 日常食用的糖主要是蔗糖。甘蔗、甜菜、胡蘿卜和有甜昧的果實(如香蕉

15、、菠蘿等)里面都富含有蔗糖。蔗糖是由 D葡萄糖和 D果糖各一分子按 (12)鍵型縮合、失水構成的。它是植物機體糖的運輸方式。2、麥芽糖 它大量存在于發(fā)芽的谷粒，特別是麥芽中。淀粉、糖原被淀粉酶水解也可產(chǎn)生少量麥芽糖。它是由2個葡萄糖分子縮合、失水構成的。其糖苷鍵型為(14)。3、乳糖半乳糖+葡萄糖4、寡糖的普通性質(zhì)： 復原糖：有游離半縮醛羥基的寡糖； 如：麥芽糖、乳糖。 非復原糖：無游離半縮醛羥基的寡糖； 如：蔗糖。七、多糖七、多糖多糖是由多個單糖基以糖苷鍵相連而構成的高聚物，自然界的糖類主要以多糖的方式存在。多糖相對分子量極大，沒有復原性、有旋光性但無變旋景象，無甜味，大多不溶于水。多糖的構

16、造包括單糖的組成、糖苷鍵的類型、單糖的陳列順序3個根本構造要素。根據(jù)單糖的組成分為同多糖和雜多糖。方向：左：非復原端； 右：復原端。 多糖的功能：1.貯藏和構造支持物質(zhì)2.抗原性莢膜多糖3.抗凝血作用肝素4.為細胞間粘合劑透明質(zhì)酸5.攜帶生物信息糖鏈一同多糖一同多糖1、淀粉與糖原、淀粉與糖原1淀粉淀粉 天然淀粉由直鏈淀粉以天然淀粉由直鏈淀粉以-(1,4)糖苷鍵銜接與支鏈淀粉分支點為糖苷鍵銜接與支鏈淀粉分支點為-(1,6)糖苷鍵組成。糖苷鍵組成。淀粉與碘的呈色反響與淀粉糖苷鏈的長度淀粉與碘的呈色反響與淀粉糖苷鏈的長度有關：有關：鏈長小于鏈長小于6個葡萄糖基，不能呈色。個葡萄糖基，不能呈色。鏈長為

17、鏈長為20個葡萄糖基，呈紅色。個葡萄糖基，呈紅色。鏈長大于鏈長大于60個葡萄糖基，呈藍色。個葡萄糖基，呈藍色。直鏈淀粉的二級構造呈螺旋形2糖原又稱動物淀粉，與支鏈淀粉類似，區(qū)別在于分支頻率及分子量為其二倍。存在于動物細胞的胞液內(nèi)，糖原是動物體內(nèi)最容易發(fā)動的燃料物質(zhì)。遇碘呈紅色2、纖維素纖維素是自然界最豐富的有機化合物，占植物界碳素的50以上，是植物的構造多糖，細胞壁的主要成分。由D-吡喃葡萄糖基借-(1,4)糖苷鍵銜接的一種線性沒有分支的同多糖。微晶束相當結(jié)實。植物細胞壁中的纖維素具親水性；游離-OH中的H可被其它基團取代，構成各種高分子化合物： 羧甲基纖維素、DEAE-纖維素等層析載體。纖維

18、素酶解成葡萄糖。3、殼多糖幾丁質(zhì)由N-乙酰-D-氨基葡萄糖以-(1,4)糖苷鍵縮合成的同多糖。殼多糖與纖維素的構造類似，只是每個殘基的C2上的羥基被乙?；陌被〈?。根本單位是乙酰氨基葡萄糖比較鞏固，為甲殼動物等的機構資料，是自然界第二多的多糖。4、右旋糖酐 是D-葡萄糖以-(1,6)糖苷鍵縮合為主鏈骨架，以-(1,3)和 -(1,4)糖苷鍵構成支鏈，整個分子構成網(wǎng)狀。經(jīng)交聯(lián)劑處置可成為具有立體網(wǎng)狀構造的交聯(lián)葡聚糖，并可經(jīng)過控制參與交聯(lián)劑的量得到不同孔徑大小的交聯(lián)凝膠，用作分子篩用于生化分別，商品名：Sephadex。二雜多糖二雜多糖1、果膠物質(zhì)果膠物質(zhì)主要存在于植物的初生細胞壁和細胞之間的

19、中層內(nèi)，是細胞壁的基質(zhì)多糖，漿果、果實和莖中含量豐富。果膠物質(zhì)在果實沒有成熟之前是和植物中的纖維素、半纖維素結(jié)合成水不溶性的物質(zhì)稱為原果膠，原果膠受植物體內(nèi)聚半乳糖醛酸酶果膠酶的作用，組織軟化，果實成熟。果膠在糖果和食品工業(yè)中被用在膠凝劑。果膠的相對分子量、糖殘基的組成隨來源而異。2、瓊脂又稱洋菜，是從某些海藻中提取出來的一種多糖的混合物。瓊脂有兩個組分：瓊脂糖和瓊脂膠，前者是主要部分，瓊脂膠是極少量的前者的衍生物。所以瓊脂是多種具有一樣主鏈但不同程度被負電荷基團取代的多糖的混合物。瓊脂不溶于冷水，但溶于熱水，12的瓊脂冷凝后就可構成凝膠。微生物不能利用瓊脂，可以作為組織培育的固體培育基支持物；又可作為果凍、飲料的穩(wěn)定劑；還可作為電泳的支持介質(zhì)和親和層析吸附劑。珠狀瓊脂糖凝膠Sepharose 4B。八、糖復合物八、糖復合物 糖與非糖物質(zhì)結(jié)合而成。 一糖與蛋白質(zhì)的復合物 種類：糖蛋白：主要性質(zhì)接近蛋白質(zhì)； 蛋白聚糖