糖類(lèi)化學(xué)課件

第Ⅰ篇生物分子第一章糖類(lèi)化學(xué)1糖1.1糖的概念1.1.1分布及其重要性糖類(lèi),又稱(chēng)碳水化合物,分布于動(dòng)植物體中,所有生物的細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核皆含核糖,動(dòng)物血液含有葡萄糖,肝臟,肌肉中含有糖元,乳汁含有乳糖.植物體內(nèi)組分約85%-90%為糖類(lèi).植物的細(xì)胞壁,木質(zhì)部,棉花,竹木等除水分以外,幾乎全是由纖維素所組成.糧食(谷類(lèi))含豐富的淀粉,甘蔗和甜菜含大量蔗糖,鮮果含果糖和果膠.所有這些核糖,葡萄糖,果糖,乳糖,蔗糖,糖元,果膠,纖維素,淀粉以及麥芽糖(俗稱(chēng)飴糖)都屬于糖類(lèi).生物化學(xué)2糖糖類(lèi)對(duì)人類(lèi)十分重要,我們用的竹,木,棉制品,吃的米,麥,雜糧,果糖,工業(yè)和醫(yī)藥上用的各種糖都屬于糖類(lèi)的物品.人類(lèi)及動(dòng)物的器官和個(gè)體活動(dòng)(包括做工)所需的能量主要靠食物中的糖類(lèi)(特別是淀粉)供給.植物的種子萌發(fā)和生長(zhǎng)所需的能源主要靠其自身制造的淀粉.食草動(dòng)物(如牛,羊等)和某些微生物能利用纖維素作能源.生物化學(xué)3糖單糖：在溫和條件下不能水解為更小的單位寡糖（雙糖）：水解時(shí)每個(gè)分子產(chǎn)生2-10個(gè)單糖殘基多糖:能水解成多個(gè)單糖分子，屬于高分子碳水化合物，分子量可達(dá)到數(shù)百萬(wàn)。1.1.3糖類(lèi)的分類(lèi)生物化學(xué)5糖1.1.4單糖根據(jù)所含的碳原子數(shù)目由分為丙糖,丁糖,戊糖和己糖.每種單糖都有醛糖(含醛基)和酮糖(含酮基).戊糖主要有核糖、脫氧核糖（木糖和阿拉伯糖）己糖主要有葡萄糖、果糖和半乳糖（甘露糖、山梨糖）

生物化學(xué)6糖1.1.5低聚糖由2-10個(gè)分子的單糖組合而成,水解后產(chǎn)生單糖.二糖:由兩個(gè)單糖組合而成,如蔗糖,麥芽糖和乳糖等.三糖:由三分子單糖所組成,如棉子糖.生物化學(xué)7糖低聚糖的通式,以六碳低聚糖為例,可表示如下:n(C6H12O6)-(n-1)H2O，n=2,3,4…..多糖是單糖或其衍生物的高聚合體.嚴(yán)格的說(shuō),它的通式和低聚糖的通式相同,但因多糖分子含單糖分子多，當(dāng)n很大時(shí)，n-1就可以看作等于n，例如:：n(C6H10O5)n(H2O)=n(C6H10O5)+n(H2O)因此,已聚糖的分子式用(C6H10O5)來(lái)表示，其他多糖類(lèi)推。生物化學(xué)9糖1.2單糖1.2.1單糖的結(jié)構(gòu)1.2.1.1鏈狀結(jié)構(gòu)單糖是多羥基醛或多羥基酮,又因葡萄糖被鈉汞劑(鈉和汞的合金)和HI還原后生成正己烷,被濃硝酸氧化產(chǎn)生糖二酸(二羧酸),而多羥基醛,多羥基酮,正己烷和糖二酸都是開(kāi)鏈化合物,所以單糖的結(jié)構(gòu)必然是鏈狀的,可以下列公式表示：生物化學(xué)10糖生物化學(xué)11糖水面鍵被視為垂直放置在紙平面之前，垂直鍵則在紙平面之后D-型及L-型甘油醛，是兩類(lèi)彼此相似但并不等同的物質(zhì)，只要將它們重疊起來(lái)，即可證明它們并非等同而是互為鏡像，不能重疊，這兩類(lèi)化合物稱(chēng)為一對(duì)"對(duì)映體"。生物化學(xué)13糖L--旋光管的長(zhǎng)度。以分米表示。

C--濃度。即在100ml溶液中所含溶質(zhì)的克數(shù)。

α是在鈉光燈（D線，λ：589.6與589.0nm）為光源(偏振光)，溫度為t,管長(zhǎng)為L(zhǎng)，濃度為ｃ時(shí)所測(cè)得的旋光度。[α]-為上述條件下所計(jì)得的旋光率。變旋現(xiàn)象：糖溶液的旋光性（度）隨時(shí)間變化的現(xiàn)象。1.2.3旋光性。

生物化學(xué)14糖D.L--指構(gòu)型“+”，“-”—旋光方向

D與“+”,與“-”并無(wú)必然聯(lián)系生物化學(xué)15糖(1)葡萄糖的醛基不如一般醛基活潑,也不能象一般醛類(lèi)那樣與Schiff試劑起反應(yīng),即不能使被亞硫酸漂白了的品紅呈現(xiàn)紅色.

(2)葡萄糖也不能與亞硫酸氫鈉起加成反應(yīng).

(3)一般醛類(lèi)在水溶液中只有一個(gè)比旋度,但新配制的葡萄糖水溶液的比旋隨時(shí)間而變化

[a]=+112°稱(chēng)α-D-(+)葡萄糖

[a]=+18.7°稱(chēng)β-D-(+)葡萄糖

變旋現(xiàn)象----將這兩種葡萄糖分別溶于水后,其旋光率都逐漸變?yōu)?52.7°,這一現(xiàn)象稱(chēng)變旋現(xiàn)象.

原因----不同結(jié)構(gòu)形式的葡萄糖可互變,各種形式最后達(dá)到一定的平衡所致.1.2.4.葡萄糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)

生物化學(xué)17糖生物化學(xué)18糖生物化學(xué)19糖生物化學(xué)21糖構(gòu)象----指一分子中,不改變共價(jià)鍵結(jié)構(gòu),僅單鍵周?chē)脑有D(zhuǎn)所產(chǎn)生的原子的空間排布.

構(gòu)型----涉及共價(jià)鍵的斷裂.

構(gòu)象----不涉及共價(jià)鍵的斷裂和重新形成.1.2.5葡萄糖的構(gòu)象.生物化學(xué)22糖生物化學(xué)23糖(一).物理性質(zhì)

1.旋光性

2.甜度

3.溶解度

1.2.6單糖的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì).生物化學(xué)25糖(二).化學(xué)性質(zhì)由醛基或酮基.醇基決定的

1.由醛基或酮基產(chǎn)生的性質(zhì)－－單糖氧化還原、成脎、異構(gòu)化。

(1)單糖的氧化(即單糖的還原性)

(2)單糖的還原

(3)單糖的成脎作用

(4)單糖的異構(gòu)化作用

2.由羥基(半縮醛羥基和醇性羥基)產(chǎn)生的性質(zhì)

(1)成脂作用

(2)成苷作用

(3)脫水作用

(4)氨基化

(5)脫氧生物化學(xué)26糖生物化學(xué)29糖生物化學(xué)30糖成脎作用：?jiǎn)翁堑牡?、2碳與苯肼結(jié)合后，成晶體糖脎

（1）一分子葡萄糖與一分子苯肼縮合成苯腙（phenylhydrazone）。生物化學(xué)31糖（2）葡萄糖苯腙(Glucosephenylhydrazone)再被一分子苯肼氧化成葡萄糖酮苯肼生物化學(xué)32糖（3）葡萄糖酮苯腙再與另一分子苯肼縮合，生成葡萄糖脎(glucosazone)生物化學(xué)33糖糖脎黃色結(jié)晶，難溶于水生物化學(xué)34糖異構(gòu)化生物化學(xué)35糖成酯作用生物化學(xué)36糖成苷作用生物化學(xué)37糖脫水作用生物化學(xué)38糖Molisch試驗(yàn)--醛糖及其衍生物與α-萘酚生成紫色物質(zhì)

Seliwanoff試驗(yàn)--間苯二酚與鹽酸遇酮糖呈紅色，遇醛糖呈很淺的顏色生物化學(xué)39糖氨基化生物化學(xué)40糖脫氧

生物化學(xué)41糖單糖的化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)反應(yīng)重要性由醛化酮學(xué)產(chǎn)性生質(zhì)的氧化（還原性）還原金屬離子，氧化成糖酸為鑒定還原糖的基礎(chǔ)還原成醇醛酮基可被還原成醇某些植物中所含醇如山梨醇甘露糖醇可能是由此反應(yīng)生成成脎和苯肼作用成脎可作為鑒定單糖的基礎(chǔ)異構(gòu)化（在弱堿溶液中）在弱堿溶液中單糖的醛酮基通過(guò)稀醇化作用起分子重排為單糖轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)發(fā)酵

酵母使糖產(chǎn)生乙醇為釀酒的依據(jù)，

亦可用來(lái)鑒別單糖及制造化學(xué)品由羥化基學(xué)產(chǎn)性生質(zhì)的成酯形成磷酸糖酯及乙酰糖酯磷酸糖酯是糖代謝的中間產(chǎn)物細(xì)胞膜吸收糖也要將糖先轉(zhuǎn)化為磷酸糖酯成苷單糖C-1的OH基H可被烷基或其他基團(tuán)取代產(chǎn)生糖苷有些糖苷是藥物脫水經(jīng)加濃HCl與加熱，成糖產(chǎn)生醛己糖產(chǎn)生羥甲基糠醛可用此反應(yīng)鑒別醛糖酮糖

氨基化C-2，C-3上的OH可被NH2取代成氨基糖氨基糖是糖蛋白的組分脫氨經(jīng)脫氨酶作用產(chǎn)生脫氨糖脫氨糖是核酸的成分生物化學(xué)42糖1.2.7單糖的分類(lèi)及某些重要的單糖

丙糖

丁糖

戊糖

己糖

庚糖1.2.8單糖的重要衍生物

1、糖醇：山梨醇、甘露醇

2、糖醛酸：葡萄醛酸

3、糖胺：D－葡萄糖胺、D－半乳糖胺

4、糖苷：皂角苷、毛地黃苷、苦杏仁苷、根皮苷生物化學(xué)43糖醛糖的構(gòu)型生物化學(xué)44糖酮糖的構(gòu)型生物化學(xué)45糖生物化學(xué)46糖糖分子立體異構(gòu)體是數(shù)量為不對(duì)稱(chēng)碳原子數(shù)的指數(shù)關(guān)系。N=2n(n為不對(duì)稱(chēng)C數(shù))大多以多聚戊糖或糖苷形式存在生物化學(xué)47糖己糖許多糖的組成成分生物化學(xué)48糖半纖維素乳糖的組成成分生物化學(xué)49糖植物粘質(zhì)和半纖維素的組成成分生物化學(xué)50糖是糖類(lèi)中最甜的糖生物化學(xué)51糖抗壞血酸合成的重要中間產(chǎn)物生物化學(xué)52糖生物化學(xué)53糖生物化學(xué)54糖第二節(jié)寡糖

一、雙糖

1、蔗糖

（1）來(lái)源：甘蔗、菠蘿

（2）結(jié)構(gòu)：蔗糖水解葡萄糖+果糖

（3）物理性質(zhì)：白色結(jié)晶

（4）化學(xué)性質(zhì)：

A、無(wú)還原作用，不能與苯肼作用產(chǎn)生糖脎

B、轉(zhuǎn)化作用生物化學(xué)55糖2、麥芽糖（1）來(lái)源：麥芽

（2）結(jié)構(gòu)：兩分子葡萄糖縮合：失水而成

Aα（1→4）糖苷鍵

Bα（1→6）糖苷鍵

（3）物理性質(zhì)：白色晶體

（4）化學(xué)性質(zhì)：

A．有半縮醛OH，故有還原作用

B．與苯肼作用產(chǎn)生糖脎生物化學(xué)56糖生物化學(xué)57糖3、乳糖（1）來(lái)源：乳汁

（2）結(jié)構(gòu)：α-D-葡萄糖β-D半乳糖以β（1→4）鍵型縮合

（3）物理性質(zhì)：不甜

（4）化學(xué)性質(zhì)：

A、還原性、成脎

B、與HNO3共同煮產(chǎn)生粘酸生物化學(xué)58糖表三種二糖的比較種類(lèi)存在組成物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)蔗糖甘蔗甜菜一分子葡萄糖和一分子果糖白色結(jié)晶，果甜。易溶于水，有旋光作用，無(wú)變旋作用（無(wú)α，β型）無(wú)還原性，不能形成糖脎。不被酵母發(fā)酵，水解后形成一分子葡萄糖與一分子果糖。加熱至200℃以上變成棕黑色焦糖麥芽糖五谷麥芽二分子葡萄糖白色結(jié)晶，甜僅次于蔗糖。有旋光作用，易溶于水，有變旋作用（有α，β型）有還原性，可形成糖脎，可被酵母發(fā)酵，水解后生成二分子葡萄糖乳糖乳類(lèi)一分子葡萄糖和一分子半乳糖白色結(jié)晶，微甜，不易溶于水。有旋光作用及變旋作用（有α，β型）有還原性，可形成糖脎，不被酵母發(fā)酵，水解后產(chǎn)生葡萄糖和半乳糖生物化學(xué)59糖二、三糖生物化學(xué)60糖生物化學(xué)61糖多糖

1.均一多糖(同聚糖)：由一種單糖縮合而成

2.不均一多糖（雜聚糖）：由不同類(lèi)型的單體縮合而成一．均一多糖

1、淀粉

（1）來(lái)源

（2）結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖）第三節(jié)多糖生物化學(xué)62糖生物化學(xué)63糖生物化學(xué)64糖分支短鏈的長(zhǎng)度平均為24～30個(gè)葡萄糖殘基生物化學(xué)65糖2糖元

(1)來(lái)源：

廣泛存在于動(dòng)物體中

(2)結(jié)構(gòu)：

由D-葡萄糖構(gòu)成，α（1→4）糖苷鍵型縮合、失水而成，另有一部分去鏈可通過(guò)α(1→6)糖苷鍵連接。

(3)性質(zhì)：

無(wú)定形粉末，遇碘顯棕紅色，無(wú)還原性，不能與苯肼作用成脎，水解后產(chǎn)生D-葡萄糖生物化學(xué)66糖3纖維素

（1）來(lái)源：植物纖維部分

（2）結(jié)構(gòu)：由葡萄糖構(gòu)成，由β-D-葡萄糖以β（1→4）糖苷鍵相連接，不含支鏈。

纖維素結(jié)構(gòu)單位是平行排列的，鏈間的葡萄糖OH之間極易形成氫鍵

（3）性質(zhì)：

A極不溶于水

B在酸作用下水解，最后形成葡萄糖

C無(wú)色無(wú)臭無(wú)味的物質(zhì)

D與I2無(wú)顏色反應(yīng)纖維素→纖維素糊精→纖維二糖→葡萄糖生物化學(xué)67糖生物化學(xué)68糖4.幾丁質(zhì)(殼多糖）

5.其他

半纖維，葡萄糖，瓊脂，多聚木糖生物化學(xué)69糖

均一多糖的性質(zhì)比較

直鏈淀粉支鏈淀粉糖原纖維素幾丁質(zhì)單體單位-D-葡萄糖-D-葡萄糖-2-N-乙酰葡萄糖胺糖苷鍵型α（1→4）α（1→4）和α（1→6）β（1→4）分支無(wú)≈4％9％無(wú)溶解度融于熱水熱水不溶溶于水水不溶絕大部分溶劑不溶與碘反應(yīng)紫蘭色紫紅色棕紅色——主要功能食物貯存參與結(jié)構(gòu)建成存在形式各種白色微粒白色粉末白色微晶形等不定形固體自然界分布整個(gè)植物界特別是玉米土豆和米動(dòng)物肝肌肉和細(xì)菌整個(gè)植物界低等動(dòng)植物外骨骼，植物生物化學(xué)70糖二、不均一多糖：（糖胺多糖、粘多糖、氨基多糖、酸性糖胺聚糖）

糖胺聚糖：通過(guò)共價(jià)鍵與蛋白質(zhì)相連接構(gòu)成蛋白聚糖

1.透明質(zhì)酸

2.硫酸軟骨素軟骨素-4-硫酸：SO4根在乙酰半乳糖胺的C-4位上

軟骨素-6-硫酸：SO4根在乙酰半乳糖胺的C-6位上為軟骨的主要成分。

3、硫酸皮膚素

4、硫酸角質(zhì)素

5、肝素生物化學(xué)71糖為細(xì)胞間的粘合物，又有潤(rùn)滑作用，對(duì)組織起保護(hù)作用

透明質(zhì)酸結(jié)構(gòu)單位為軟骨的主要成分，結(jié)締組織、筋健、皮膚軟骨素-4-硫酸生物化學(xué)72糖糖總結(jié)1.糖的定義：(CH2O)n

分類(lèi)：?jiǎn)翁枪烟嵌嗵墙Y(jié)合糖2.單糖：甘油醛一個(gè)C*、D-L-一醛糖（丙糖）

由D-甘油醛衍生的糖--D-糖

由L-甘油醛衍生的糖--L-糖

丙糖（酮糖）--二羥基丙酮

生物化學(xué)73糖3.己糖：葡萄糖--分布廣，是構(gòu)成淀粉、糖元、纖維素及其他許多糖類(lèi)物質(zhì)的基本單位，是人類(lèi)血液中的正常成分，給機(jī)體提供能量的重要物質(zhì)

呋喃型己糖：五元環(huán)

吡喃型己糖：六元環(huán)

每種糖又依據(jù)第一碳原子上的OH和H的相對(duì)空間位置又分為α，β兩類(lèi)，它們互為異頭物。

單糖具有旋光性

物理性質(zhì)：旋光性、溶解度、甜度

化學(xué)性質(zhì)：①氧化②還原③成脎④異構(gòu)化

①成酯②脫水③氨基化④脫氧生物化學(xué)74糖4.寡糖：雙糖

蔗糖：α，β（1－2）（葡萄糖、果糖）

乳糖:葡萄糖―β（1－4）―半乳糖

麥芽糖：葡萄糖―α（1－4）或α（1－6）―葡萄糖

生物化學(xué)75糖5.多糖：

淀粉

直鏈：碘紫蘭色α（1－4），α（1－6）

支鏈：無(wú)變旋，無(wú)還原，成脎

糖元：遇碘棕紅色，與淀粉相似

纖維素：β－D－葡萄糖β（1－4），絕大多數(shù)溶劑不溶

生物化學(xué)76糖6.糖胺聚糖：

透明質(zhì)酸

硫酸軟骨素：軟骨、腱等結(jié)締組織和各種腺體分泌的粘液中，構(gòu)成織間的潤(rùn)滑劑、防護(hù)劑等多方面的作用

硫酸皮膚素：

硫酸角質(zhì)素

肝素

硫酸乙酰肝素

生物化學(xué)77糖7.結(jié)合糖：糖蛋白：以蛋白質(zhì)為主，血漿、消化道分泌物

蛋白聚糖：以糖胺聚糖為主：軟骨、腱、粘液生物化學(xué)78糖例題1己醛糖可能有多少個(gè)不同的立體異構(gòu)體？（不包括?，?異構(gòu)體）N=2n=24=16生物化學(xué)79糖例題