糖類的結(jié)構(gòu)和功能

糖類的結(jié)構(gòu)和功能第1頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月教材：

1、張洪淵等，生物化學(xué)（第三版）化學(xué)工業(yè)出版社，2006年2、羅紀(jì)盛等，生物化學(xué)簡明教程（第三版）高等教育出版社1999年參考書：1.沈同，王鏡巖著。生物化學(xué)（第二/三版）

高等教育出版社，1990/2002年

2.Biochemistry(secondedition)Hames&Hooper第2頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月教學(xué)方法：講授為主，對講課的意見要求及時提出——

內(nèi)容、深度、速度。

學(xué)習(xí)方法：1、課后復(fù)習(xí)，多看書，筆記盡量詳細。

2、注意各章節(jié)聯(lián)系，善于綜合分析總結(jié)教學(xué)內(nèi)容。

3、不懂的地方及時提出。

考核方法：1、平時10％

2、期中考試占40%

3、期末考試50％

4、成績：百分制第3頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月課時安排：80學(xué)時緒論：1學(xué)時第一章：糖類4學(xué)時第二章：蛋白質(zhì)化學(xué)8學(xué)時第三章:核酸化學(xué)6學(xué)時第四章：脂質(zhì)和生物膜4學(xué)時第五章：酶8學(xué)時第六章：維生素和輔酶4學(xué)時期中考試：2學(xué)時第4頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月第七章：生物氧化5學(xué)時第八章：糖代謝8學(xué)時第九章：脂質(zhì)代謝8學(xué)時第十章：氨基酸代謝8學(xué)時第十一章：核酸代謝6學(xué)時第十二章：蛋白質(zhì)生物合成6學(xué)時期末考試2學(xué)時第5頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月緒論1、生物化學(xué)發(fā)展史簡述生物化學(xué)的研究始于18世紀(jì)下半葉，但作為一門獨立的學(xué)科是在20世紀(jì)初。（1）生物化學(xué)研究的開始18世紀(jì)生物化學(xué)發(fā)展歷程：拉瓦錫：動物熱理論——呼吸相當(dāng)于不發(fā)光的燃燒（1783年，生化開始年）普利斯特列：光合現(xiàn)象舍勒：在1770年發(fā)現(xiàn)了酒石酸，之后又從膀胱結(jié)石中分離出尿酸。第6頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)19世紀(jì)科學(xué)發(fā)展大大加快，成果不斷涌現(xiàn)＊1828年維勒（李比西的學(xué)生）人工合成了第一個有機物——尿素，證明有機物可以人造。＊1838年：施來登與施旺發(fā)表細胞學(xué)說＊1860年：巴斯德對酒精發(fā)酵進行了研究，提出發(fā)酵是由酵母菌或細菌引起的，此研究為后來的糖代謝和呼吸作用研究奠定了基礎(chǔ)。

＊1871年：米切爾發(fā)表文章分離出核素，即DNA＊

1897年：Buchner用酵母無細胞提取液發(fā)酵成功，證明酶的存在。

第7頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)20世紀(jì)初，在酶、代謝機理方面的研究發(fā)展較快。1905年：Knoop提出了脂肪酸的b-氧化作用。1937年：Krebs提出了三羧酸循環(huán)的假說1944年：Avery，Maeleod和McCarty完成了肺炎球菌轉(zhuǎn)化試驗，證明DNA是遺傳物質(zhì)。

1953年：Watson和Crick利用X–射線衍射分析了DNA結(jié)構(gòu)，提出了DNA結(jié)構(gòu)的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型這一發(fā)現(xiàn)為生物的遺傳研究奠定了分子基礎(chǔ)。第8頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月2、生物化學(xué)的涵義：

生物化學(xué)是研究生命現(xiàn)象化學(xué)本質(zhì)的科學(xué)。它主要是利用化學(xué)的理論和方法研究生命現(xiàn)象。

3、生物化學(xué)的研究對象和目的研究生物體內(nèi)的化學(xué)分子構(gòu)成，分子結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、功能及其在體內(nèi)代謝過程。第9頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月

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研究范圍：

1.生物體由那些物質(zhì)組成？其結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和功能如何？

2.這些物質(zhì)在生命體內(nèi)發(fā)生什么變化？怎樣變化的？

變化過程中能量是怎樣轉(zhuǎn)變的？——物質(zhì)在體內(nèi)怎

樣進行物質(zhì)代謝和能量代謝。

3.物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，代謝和生物功能及生命現(xiàn)象（生長、

繁殖、遺傳、運動等）之間的關(guān)系。

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目的：不僅要了解上述現(xiàn)象，而且要利用已經(jīng)了解

的知識去改造自然。第10頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月糖類的結(jié)構(gòu)及功能第11頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月第12頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月本章內(nèi)容一、糖的命名與分類二、單糖的結(jié)構(gòu)、構(gòu)型與性質(zhì)（重點及難點）三、寡糖，重點學(xué)習(xí)二糖四、多糖，重點學(xué)習(xí)淀粉、糖原第13頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月

糖是自然界存在的一類有機物，廣泛存在于動、植物及微生物體內(nèi)，尤其以植物含量最多，約占干重80%以上。

①一切生物體維持生命活動所需的能量來源；

②生物體合成其它化合物的基本原料——C源；

③參與細胞識別和信息傳遞；

④與免疫、血型、細胞間聯(lián)系有關(guān)。

糖的生理功能：第14頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月一、糖的定義、分類及功能糖是多羥基醛或多羥基酮及其縮聚物和衍生物的總稱，它包括多羥醛、多羥酮、它們的縮聚物及其衍生物。

例如：葡萄糖為多羥基醛——醛糖（aldose）

果糖為多羥基酮——酮糖（ketose）1．糖（saccharide）的定義第15頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月3．糖的分類按組成及水解情況—能否水解和水解后的產(chǎn)物分為：①單糖：不能被水解為更小的單位，具有一個自由的醛基(酮基)以及兩個以上OH。

②寡糖：由2-10個單糖縮合而成，水解后產(chǎn)生單糖。

如：蔗糖、麥芽糖、乳糖等。

③多糖：由多個單糖縮合而成，水解后產(chǎn)生多個單糖。

如：淀粉、纖維素、糖原等。

第16頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月二、單糖的定義及分類

具有一個自由的醛基(或酮基)以及兩個以上羥基的糖類物質(zhì)稱為單糖。按含有羰基官能團的種類分為：醛糖和酮糖甘油醛二羥基丙酮第17頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月按所含碳原子的數(shù)目分類

醛糖酮糖丙糖甘油醛二羥基丙酮丁糖赤蘚糖

戊糖核糖木酮糖

脫氧核糖核酮糖己糖半乳糖果糖

甘露糖

葡萄糖

庚糖

景天庚酮糖辛糖

辛酮糖第18頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）單糖的開鏈結(jié)構(gòu)及D、L構(gòu)型例如：甘油醛分子（最簡單的單糖）**三、單糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)第19頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）單糖的旋光性1）單糖分子中含有不對稱碳原子，且分子本身內(nèi)部不對稱2）單糖可使平面偏振光的偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的性質(zhì)。比旋光度或旋光率：旋光物質(zhì)在一定條件下可使偏振光的偏振面旋轉(zhuǎn)到一定的角度。表示方法：[]tD。第20頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月比旋光度或旋光率L：旋光管的長度，單位厘米C：為100mL溶液中含溶質(zhì)的克數(shù)以鈉光燈為光源，溫度為t時測得的旋轉(zhuǎn)角度物質(zhì)的右旋性常用d或（+）表示，物質(zhì)的左旋性常用l或（-）表示。第21頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月注意：旋光物質(zhì)的構(gòu)型（D或L）與物質(zhì)的旋光性（d或l）構(gòu)型D-或L-是人為規(guī)定的，與物質(zhì)的旋光性無光，d-或l-是實際測得的右旋性或左旋性。第22頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月其他單糖都以甘油醛為標(biāo)準(zhǔn)比較。

3C以上的糖有2個以上不對稱碳C*，故構(gòu)型的確定以距醛基（或酮基）最遠的C*為準(zhǔn)：在該C*上的OH在右邊為D-型糖，

在C*上的OH在左邊為L-型糖。

第23頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月單糖的旋光異構(gòu)體

理論上含有n個手性碳原子的單糖有2n個旋光異構(gòu)體。****如己醛糖，開鏈結(jié)構(gòu)有24=16個旋光異構(gòu)體；環(huán)狀結(jié)構(gòu)有25=32個旋光異構(gòu)體。第24頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月醛糖第25頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月酮糖第26頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月變旋性質(zhì)：旋光度自行改變的現(xiàn)象α-D-葡萄糖D-葡萄糖β-D-葡萄糖36%0.024%64%+112°平衡后+18.7°（酒精）（變旋現(xiàn)象）*（吡啶）+52.7°第27頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）單糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)與α-β構(gòu)型

五個碳以上單糖除直鏈結(jié)構(gòu)外還可通過醛（酮）基與其它碳原子上的羥基成環(huán)生成半縮醛形式，形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。如葡萄糖分子C1-C4成五元環(huán)呋喃糖C1-C5成六元環(huán)吡喃糖第28頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月成環(huán)后，C1也成為不對稱C*原子，半縮醛羥基可有兩種不同的排列方式，由此產(chǎn)生α和β兩種異構(gòu)體。α、β-的確定：

α-型：半縮醛羥基與決定DL構(gòu)型的羥基同側(cè)為α-型；

β-型：半縮醛羥基與決定DL構(gòu)型的羥基不同側(cè)為β-型。

異頭物：只是在羰基碳原子上構(gòu)型不同的同分異構(gòu)體。

異頭碳：決定異頭現(xiàn)象的碳原子。

**第29頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月Fischer式結(jié)構(gòu)第30頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月

從開鏈或環(huán)式改寫成哈沃斯式，要將左側(cè)原子或原子團寫在上方，右側(cè)原子或原子團寫在下方。

Haworth投影式OHOH第31頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月α和β異頭物（anomers,a&b）

異頭C（anomericC1）

a(OHbelowthering)

b(OHabovethering).63%36%第32頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）、構(gòu)象式(立體結(jié)構(gòu))：

船式構(gòu)象椅式構(gòu)象第33頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月椅式構(gòu)象：第34頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月二.單糖的理化性質(zhì)

1.物理性質(zhì)：

旋光性：

變旋性：一種旋光物質(zhì)由于有不同的構(gòu)型，在溶液中其比旋光度可發(fā)生改變，最后達到某一比旋光度值即恒定不變，這種現(xiàn)象稱為變旋性。第35頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月Mutarotation

變旋現(xiàn)象：旋光度改變的現(xiàn)象原因：不同結(jié)構(gòu)形式的葡萄糖可互變，各種形式最后達到一定的平衡所致。第36頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月溶解度：單糖都是無色結(jié)晶，羥基（多）在水溶液中溶解度很大，不溶于乙醇，丙酮。甜度：單糖都有甜味，果糖170，蔗糖100，轉(zhuǎn)化糖130

第37頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月單糖分子除了具有上述的旋光性和變旋性外，由于其分子結(jié)構(gòu)上存在醛基，酮基，羥基等官能團，因此在特定條件下可以發(fā)生氧化還原反應(yīng)，酯化反應(yīng)，形成糖苷等反應(yīng)。（1）氧化反應(yīng)斐林氏反應(yīng)杜倫氏反應(yīng)二、單糖的化學(xué)性質(zhì)第38頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月成脎反應(yīng):糖脎黃色晶體，鑒別多種還原糖第39頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月果糖也是還原糖，原因在于其α-羥甲基酮在堿性條件下可通過酮-烯醇式互變異構(gòu)轉(zhuǎn)變成醛：第40頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月單糖的醛基和伯醇基都易被氧化第41頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）酯化反應(yīng)單糖具有多個醇性羥基，故具有醇的性質(zhì)。尤其是半縮醛羥基更活潑，容易與酸反應(yīng)生成酯。

第42頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）形成糖苷環(huán)狀單糖是一種半縮醛，它的半縮醛羥基與另一含羥基化合物（或其他非羥基化合物）縮合生成的縮醛類物質(zhì)，稱為糖苷。+糖基配基或配糖體糖基：提供半縮醛羥基的糖第43頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月本節(jié)要點1、單糖中葡萄糖、果糖的開鏈?zhǔn)胶铜h(huán)式結(jié)構(gòu)（Fischer投影式和Haworth投影式）2、d和l，D和L，和的定義和含義3、變旋性和旋光性、變旋現(xiàn)象和旋光現(xiàn)象4、單糖的化學(xué)性質(zhì)第44頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月三、寡糖1、寡糖的命名若干個單糖間若都以糖苷鍵相連接，單糖基數(shù)為2—10個構(gòu)成的糖類物質(zhì)，稱為寡糖或低聚糖。按結(jié)構(gòu)命名，考慮以下幾個方面：（1）單糖種類（2）連接方式（3）糖苷鍵構(gòu)型（4）糖苷鍵連接的方向用箭頭表示，由糖基的半縮醛羥基指向配基糖的位置第45頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）蔗糖：葡萄糖＋果糖。廣泛存在植物，甜菜，甘蔗中最多。因為葡萄糖與果糖結(jié)合成蔗糖后其醛基和酮基都完全喪失，因此，蔗糖沒有還原性。-葡萄糖（12）果糖苷或-果糖（21）葡萄糖苷比較重要的三個寡糖：蔗糖、麥芽糖、乳糖第46頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月蔗糖的水解產(chǎn)物：果糖和葡萄糖。果糖比旋光度為-92.4o葡萄糖比旋光度為+52.5o蔗糖比旋光度為+66.5o在水解過程中蔗糖由右旋變?yōu)樽笮倪^程，稱為轉(zhuǎn)化；轉(zhuǎn)化作用所生成的等量葡萄糖和果糖的混合物稱為轉(zhuǎn)化糖轉(zhuǎn)化的定義第47頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）麥芽糖：葡萄糖＋葡萄糖，谷物發(fā)芽的種子中含有麥芽糖淀粉水解后大多能得到麥芽糖。還原性糖

第48頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月纖維二糖葡萄糖β（14）葡萄糖苷，纖維素的水解產(chǎn)物第49頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）乳糖：半乳糖＋葡萄糖，主要存在于動物乳汁中，還原性糖。

-半乳糖（14）葡萄糖苷第50頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月三糖：棉子糖具有旋光性，無還原性α-半乳糖α-葡萄糖β-果糖α-1，6糖苷鍵α，β-（12）糖苷鍵第51頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月本節(jié)要點（1）寡糖結(jié)構(gòu)式的表示方式（2）掌握常見幾種寡糖的化學(xué)組成，化學(xué)性質(zhì)第52頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月四、多糖多糖是由多個單糖基以糖苷鍵相連而形成的高聚物，包含20個以上單糖分子，是一類結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大分子物質(zhì)，廣泛的存在于動物，植物中?！嗵堑墓残裕簾o還原性、無變旋現(xiàn)象，無甜味，大多不溶于水。※常見的幾種多糖：淀粉、糖原、纖維素等。第53頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）淀粉：由多個α-D-葡萄糖組成。存在于植物的根莖和種子中。直鏈淀粉：α-D-葡萄糖，以α-1，4糖苷鍵相連。直鏈淀粉第54頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月直鏈淀粉分子的空間構(gòu)象是卷曲成螺旋形的，每一回轉(zhuǎn)為6個葡萄糖基，淀粉在水溶液中混懸時就形成這種螺旋圈。第55頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月支鏈淀粉：α-D-葡萄糖，以α-1，4糖苷鍵相連成主鏈，分支處以α-1，6糖苷鍵相連。每支鏈平均含有24-30個葡萄糖基，每兩個分支點的距離平均約為11-12個葡萄糖殘基；支鏈數(shù)目可達50-70個。第56頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月化學(xué)性質(zhì)：

①無還原性；

②淀粉+碘→變色反應(yīng)；

聚合度為20左右，與碘形成紅色絡(luò)合物

聚合度為20-60，與碘形成紫紅色絡(luò)合物

聚合度大于60，與碘形成藍色絡(luò)合物

③淀粉水解最終生成葡萄糖，水解程度可用碘加以檢測：

淀粉→糊精→麥芽糖→葡萄糖

藍藍紫→紅色無色無色

第57頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）糖原:動物淀粉

存在：動物體的肝臟（肝糖原），肌肉（肌糖原）,腎臟（腎糖原)

結(jié)構(gòu)：以α-D-葡萄糖為基本單元，相對分子質(zhì)量很大，相當(dāng)于3

萬個葡萄糖單位。主鏈上每3-5個葡萄糖基就有一個分支，支鏈長度一般由10-14個葡萄糖單位組成。(14)苷鍵和(16)苷鍵連接

與支鏈淀粉相似但分支多而短。糖原整體分子呈球形。

性質(zhì)：與碘反應(yīng)呈紅色無還原性。第58頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）纖維素

存在：植物細胞壁或支撐組織，是地球上最豐富的有機物。

結(jié)構(gòu)：以β-D-葡萄糖為基本單元。以β-1，4糖苷鍵相連，