基礎生物化學課件

基礎生物化學課件第1頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月糖類物質(zhì)是一類廣泛存在于植物體內(nèi)的一類重要有機物，占植物干重的50%以上。第2頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月糖和糖生物化學

碳水化合物是地球上最豐富的生物分子，每年全球植物和藻類光合作用可轉(zhuǎn)換1000億噸CO2和H2O成為纖維素和其他植物產(chǎn)物。植物體85-90%的干重是糖。第3頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月糖的世界

食用糖（蔗糖）醫(yī)療用糖（葡萄糖及其衍生物，如葡萄糖酸的鈉、鉀、鈣、鋅鹽等）綠色植物的皮、桿等（纖維素）糧食及塊根、塊莖中的糖（淀粉）動物體內(nèi)的貯藏多糖（糖元）昆蟲、蟹、蝦等外骨骼（幾丁質(zhì)）食用菌中糖（香菇多糖、茯苓多糖、靈芝多糖、昆布多糖等）細菌、酵母的細胞壁結(jié)締組織中的糖（肝素、透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、硫酸皮膚素等）核酸、脂多糖（糖脂）、糖蛋白（蛋白聚糖）中的糖細胞膜及其他細胞結(jié)構(gòu)中的糖血型糖第4頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月糖的定義

多羥基醛多羥基酮多羥基醛或多羥基酮的衍生物可以水解為多羥基醛或多羥基酮或它們的衍生物的物質(zhì)第5頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月糖研究的簡史I1843年，Dumas測定糖的實驗式為（CH2O）n；1870年，Colley；1883年，Tollens設想葡萄糖的結(jié)構(gòu)式；1881年，EmilFischer對單糖結(jié)構(gòu)分析，人工合成了當時已知的所有的己糖和戊糖；1846年，Dubrunfont提出葡萄糖溶液有變旋現(xiàn)象；1893年，F(xiàn)ischer正式提出葡萄糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)；1895年，Tanret發(fā)現(xiàn)三種葡萄糖，其旋光性不同；1926年，W．N．Haworth提出葡萄糖的Haworth投影式；1928年，Malaprada發(fā)明過碘酸氧化法測定糖的結(jié)構(gòu)；1932年，F(xiàn)leury和Lange把這一方法完善化用于糖化學的研究；第6頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月糖研究的簡史II1933年，N．A．Saeuson提出端基差向異構(gòu)體，以表示還原糖及糖苷的、兩種異構(gòu)體；1950年，R．E．Reeves證明己糖的椅式構(gòu)象；1950s后，把生物化學最新的理論和方法用于糖生物化學的研究，尤其在結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的研究上取得了重要突破，發(fā)展或興起了糖化學或糖生物化學的研究時代，特別是糖復合物的研究上發(fā)起了生命科學研究的又一個熱點。第7頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)生物體內(nèi)的糖類第8頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月糖的組成主要由C、H、O三種元素組成，有些還有N、S、P等。單糖多符合結(jié)構(gòu)通式：（CH2O）n，但僅從通式上并不能判斷某分子是否就是糖，即： 符合通式的不一定是糖，如CH3COOH（乙酸），CH2O（甲醛），C3H6O3（乳酸）； 是糖的不一定都符合通式，如C5H10O4（脫氧核糖），C6H12O5（鼠李糖）。第9頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月糖的分類I

單糖（monosaccharides）不能水解為其他糖的糖，按碳原子數(shù)分為：

丙糖（甘油醛） 丁糖（赤蘚糖） 戊糖（木酮糖、核酮糖、核糖、脫氧核糖等） 己糖（葡萄糖、果糖、半乳糖等）等;第10頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月寡糖（oligosaccharides）可以水解為其他糖的糖（2—十幾個單糖），一般包括： 二糖（disaccharides）蔗糖、麥芽糖、乳糖 三糖（trisaccharides）棉籽糖其他寡糖;第11頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月糖的分類II多糖（polysaccharides）可水解為多個其他單糖或其衍生物的糖，包括： 同多糖（homoglycans,homopolysaccharides）水解為同一單糖的高分子聚合物，淀粉、糖元、纖維素、幾丁質(zhì)、糖苷等。 異多糖（heteroglycans,heteropolysaccharides）水解產(chǎn)物不止一種單糖或單糖衍生物，透明質(zhì)酸、肝素、硫酸軟骨素、硫酸皮膚素等；糖的衍生物指糖的氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物、氨基取代物及糖苷化合物等，如，D-氨基葡萄糖、N-乙酰氨基葡萄糖、糖的硫酸酯等；多糖復合物（polysaccharidescomplex）糖與脂、蛋白等共價相連組成蛋白多糖（proteinpolysaccharides）、糖蛋白（glycanproteins）、糖脂（glycanlipids）。第12頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月差向異構(gòu)體（Epimers)

葡萄糖與甘露糖、葡萄糖與半乳糖，兩兩之間除一個不對稱C（分別是C2和C4上的-OH位置）有所不同外，其余部分的結(jié)構(gòu)完全相同，這種僅有一個不對稱C原子構(gòu)型不同，兩鏡像非對映體異構(gòu)物稱為差向異構(gòu)體（epimers）。

第13頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月差向異構(gòu)體第14頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月甘油醛（醛糖）和

二羥丙酮（酮糖）三碳糖：第15頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月四碳糖（赤蘚糖）第16頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月五碳糖第17頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月葡萄糖（醛糖）

和果糖（酮糖）第18頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月吡喃葡萄糖和呋喃果糖第19頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月縮醛（醛縮醇）和

縮酮（酮縮醇）半縮醛縮醛半縮酮縮酮第20頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月葡萄糖成環(huán)第21頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月吡喃葡萄糖的構(gòu)象第22頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第23頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月寡糖

（Oligosaccharides,oligose）

由2-10個單糖通過糖苷鍵連接而成，一般易溶于水、具甜味，最簡單的是二糖。

第24頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月麥芽糖（Maltose)第25頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月麥芽糖（Maltose）

又稱飴糖，分子式：C12H22O11，有變旋（存在、形式），能還原Tollens和Fehling試劑（具還原性），與笨肼成脎C12H20O9C=NNH(C6H5)2（一個半縮醛羥基），被溴水氧化為一元羧酸（一個半縮醛羥基），稀酸、麥芽糖酶水解，產(chǎn)物為D-(+)-Glc，結(jié)構(gòu)為4-O-(-D-吡喃葡萄糖基)-D-吡喃葡萄糖[-1，4]。第26頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第27頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第28頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月異麥芽糖第29頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月蔗糖（Sucrose）

常用食糖，甜度大，易結(jié)晶，易溶于水，甘蔗、甜菜中豐富，分子式C12H22O11，不能還原Tollens或Fehling試劑（無還原性），不能成脎（無異頭物形式），不變旋，由一分子-D-Glc和一分子-D-Fru組成，既使葡萄糖苷，又是果糖苷，結(jié)構(gòu)為：-D-Glc基-D-Fru[-1，2]，蔗糖水解反應中伴隨有從+到-的旋光符號的變化，這種水解稱為（+）蔗糖的轉(zhuǎn)化。第30頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月蔗糖(Sucrose)第31頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月乳糖(Lactose)第32頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月乳糖（Lactose）

存在于人乳（5-7%）和牛乳（4%）中，分子式C12H22O11，還原糖，能成一個脎，脎水解產(chǎn)物是D(+)-Gal和D-葡萄糖脎，有變旋（有、形式）酸或酶（苦杏仁酶，只水解連接糖苷鍵）水解得到D(+)-Glc及Gal，結(jié)構(gòu)為4-O-（-D-吡喃半乳糖基）D-吡喃葡萄糖[-1，4]，乳糖酶缺乏，小腸乳糖升高引起滲透性腹瀉，腸道細菌使乳糖發(fā)酵產(chǎn)生大量氣體。第33頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月纖維二糖（Cellobiose）

纖維素的結(jié)構(gòu)單位，分子式C12H22O11，還原糖，能成脎，有變旋，水解為2分子-D-（+）-葡萄糖，可為苦杏仁酶水解（連接），結(jié)構(gòu)為4-O-（-吡喃葡萄糖基）-D-吡喃葡萄糖[-1，4]。第34頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月纖維二糖（Cellobiose)第35頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月三糖（Trisaccharide）

棉子糖(raffinose)，分子式C18H32O16，許多植物中存在，棉籽與桉樹分泌物中尤多。[]t=105.2，不能還原Fehling試劑，與酸共熱水解生成Glc、Fru及Gal，結(jié)構(gòu)為：

第36頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月棉子糖(Raffinose)蔗糖酶

-半乳糖苷酶第37頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月多糖（Polysaccharides）

由許多單糖或單糖衍生物聚合而成，縮合時單糖分子以糖苷鍵相連，一般無甜味、無還原性、酸或酶的作用下可水解為雙糖、寡糖或多糖，重要的有淀粉、糖元、纖維素、幾丁質(zhì)、粘多糖等?？煞譃橥嗵呛碗s多糖。第38頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月同多糖

(Homopolysaccharides)

和雜多糖

（Heteropolysaccharides)第39頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第40頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月淀粉（Starch)第41頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第42頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月幾種主要農(nóng)作物的淀粉含量第43頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月糖元（Glycogen）

有動物淀粉之稱，細菌細胞中也有存在，動物組織內(nèi)主要的貯藏多糖。肝臟、肌肉中含量多，分別稱為肝糖元、肌糖元。結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉相似，但分支長度較短，一般由8-12個Glc殘基組成，分支多，分子量高達106-108。與KI-I2呈紅褐色或棕紅色。水解終產(chǎn)物是葡萄糖。第44頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月糖原（Glycogen)第45頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月糖原示意圖第46頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第47頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月纖維素（Cellulose）

自然界中分布最廣的糖，以纖維二糖（cellobiose）為基本單位縮合而成，纖維狀、僵硬、不溶于水的分子，分子不分支，約由10000-15000個-D-Glc殘基組成。水解需高溫、高壓和酸，人體消化酶不能水解纖維素，食草動物利用腸道寄生菌分泌的纖維素酶（cellulase）將部分纖維素水解為葡萄糖。第48頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月纖維素（Cellulose)個體鏈第49頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月幾丁質(zhì)（殼多糖）（Chitin）

存在于節(jié)肢動物昆蟲、甲殼類動物外骨骼及真菌細胞壁，地球上僅次于纖維素的第二大類糖。由N-乙酰-D-葡萄糖胺以（14）糖苷鍵縮合而成，分子線狀不分支。幾丁質(zhì)系列開發(fā)在保健及醫(yī)療上的應用。第50頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月幾丁質(zhì)（Chitin）第51頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月香菇多糖、茯苓多糖和昆布素

均為-1，3葡聚糖。香菇多糖存在于香菇中，對動物肉瘤180有明顯抑制作用；茯苓多糖是茯苓中的多糖，也被用于抗腫瘤治療；昆布素是昆布中的葡聚糖，用于治療動脈粥樣硬化。

第52頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月右旋糖酐（dextran）

利用微生物制造的右旋糖酐，由許多Glc通過-1，6、-1，4、-1，3糖苷鍵組合的多糖，分子量平均在75000左右的為高分子右旋糖酐，是一種血漿代用品，用于提高血漿膠體滲透壓，能將組織的水分吸到血中，維持血容量，臨床用于出血性休克和創(chuàng)傷性休克。分子量在20000-40000的為低分子量右旋糖酐，主要用于降低血液粘滯度，防止血栓形成，并有助改善微循環(huán)，兼有利尿作用。第53頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月雜多糖（Heteropolysaccharides）

由不止一種單糖或單糖衍生物組成的多糖，包括糖胺聚（多）糖(glycosaminoglycans)、粘多糖（mucopolysaccharides）、氨基多糖（polyaminoglucose）及酸性糖胺聚糖等名稱，粘多糖就是氨基多糖，主要由氨基己糖與己糖醛酸以及硫酸等脫水縮合而成，溶液粘性較大，分子中的羧基及硫酸等陰離子通過靜電作用與蛋白等大分子結(jié)合。分布很廣，大多以蛋白多糖（proteoglycan）存在，并進一步與膠元蛋白結(jié)合構(gòu)成結(jié)締組織機質(zhì)的重要成分，如透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、硫酸皮膚素等。第54頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月透明質(zhì)酸（Hyaluronicacid,

hyaluronan）高等動物組織中發(fā)現(xiàn)，細菌中也有存在，主要存在于結(jié)締組織如眼球玻璃體、雞冠、臍帶、軟骨等組織。主要功能是在組織中吸著水，有潤滑劑作用，對組織起保護作用。糖胺聚糖中結(jié)構(gòu)最簡單的一種，有重復的二糖結(jié)構(gòu)單位，D-GlcUA與GlcNAc以-1，3糖苷鍵相連，二糖單位間以-1，4連接，分子鏈狀、無分支，分子量很大，可達1000萬以上，分子中不含硫酸取代基，生理pH下為多聚陰離子。第55頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月透明質(zhì)酸（Hyaluronicacid)第56頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月肝素（Heparin）

最早由肝臟和心臟中分離到，以肝臟中豐富，廣泛存在于哺乳動物組織和體液中，豬腸黏膜是較好的材料來源。結(jié)構(gòu)復雜，由D-GlcN與L-IduUA或D-GlcUA組成二糖單位，同時C2上的-NH2和C6上的-OH分別被硫酸酯化。常被用作抗凝劑，防止血栓形成，輸血時添加肝素作抗凝劑。

第57頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月硫酸軟骨素

（Chondroitinsulfate）

軟骨的主要成分，廣泛存在于結(jié)締組織、筋腱、皮膚等。分子量一般低于10萬（約250個重復二糖），個別可超過30萬，有4-硫酸軟骨素（硫酸軟骨素A）和6-硫酸軟骨素（硫酸軟骨素C）兩種，二糖單位為D-GlcUA與GalNAc以-1，3相連，糖鏈生成后由專一性酶在4位或6位進行硫酸化。第58頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月6-硫酸軟骨素第59頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)合糖（復合糖，糖復合物）

糖與非糖物質(zhì)如脂類或蛋白共價結(jié)合，分別形成:

糖脂（Glycolipids）、糖蛋白(Glycoprotei