生物化学糖类.ppt

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1、 存在：普遍存在：普遍v定义与组成定义与组成 1：定义糖是：定义糖是多羟基醛或酮及其衍生物或缩多羟基醛或酮及其衍生物或缩聚物的总称。聚物的总称。 2：元素组成：元素组成：C、H、O 3：通式：通式：Cn(H2O)m-过去称为碳水化合物，过去称为碳水化合物， 不准确。不准确。 4：作用：作用 储存能量；结构物质；信号识别储存能量；结构物质；信号识别第六章第六章 糖类糖类第一节第一节 单糖单糖 糖类物质根据其水解情况可分为单糖、寡糖糖类物质根据其水解情况可分为单糖、寡糖和多糖；和多糖； 单糖单糖：不能被水解成更小分子的糖。不能被水解成更小分子的糖。 根据其碳原子数又可分为根据其碳原子数又可分为:

2、己糖：己糖：C6， 戊糖：戊糖：C5， 丙糖丙糖C3，丁糖，丁糖C4 根据羰基的存在形式，分为根据羰基的存在形式，分为醛糖和酮糖。有醛糖和酮糖。有时时结合碳原子数和羰基，如葡萄糖为己醛糖结合碳原子数和羰基，如葡萄糖为己醛糖。一、单糖的直链状结构及构型一、单糖的直链状结构及构型1.丙糖：丙糖：C3，只有两种，甘油醛和二羟丙酮，只有两种，甘油醛和二羟丙酮v不对称碳原子不对称碳原子vD,L-构型构型v旋光性旋光性v旋光异构体，旋光异构体，2n*（n:手性碳数目）手性碳数目）2丁糖：赤藓糖丁糖：赤藓糖3戊糖：核糖，脱氧核糖，木糖戊糖：核糖，脱氧核糖，木糖4己糖：己糖：v 己醛糖：己醛糖：D-葡萄糖，葡

3、萄糖， D-半乳糖，半乳糖， D-甘露糖甘露糖v 己酮糖：果糖己酮糖：果糖 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 (glyceraldehyde 3-phosphate)OHCHOCH2OPO3H2HC醛醛 糖糖 Aldose酮酮 糖糖 Ketose磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 (dihydroxyacetone phosphate)CH2OHCH2OPO3H2C=O二羟丙酮二羟丙酮(dihydroxyacetone)CH2OHCH2OHC=O123甘油醛甘油醛 (glycerose)OHCHOCH2OHHC123OD-D-葡萄糖葡萄糖(D-glucose)CHOCCCCCH2OHHOHOHHHOHHOH12

4、3456D-D-葡萄糖葡萄糖(D-glucose)CHOCCCCCH2OHHOHOHHHOHHOH123456二、单糖的环状结构二、单糖的环状结构v单糖的性质链状结构不能解释的地方：单糖的性质链状结构不能解释的地方：无无Schiff试剂（品红试剂（品红亚硫酸）颜色反应。亚硫酸）颜色反应。只能与只能与1分子甲醇结合成甲基葡萄糖，不能如分子甲醇结合成甲基葡萄糖，不能如一般醛类分子能与一般醛类分子能与2分子甲醇作用形成缩醛。分子甲醇作用形成缩醛。 v变旋现象变旋现象：一般醛类在水溶液中只有一一般醛类在水溶液中只有一个比旋光度，但新配制的葡萄糖水溶液的个比旋光度，但新配制的葡萄糖水溶液的比旋光度比旋光

5、度数值随时间而改变（非方向）数值随时间而改变（非方向）。v以葡萄糖为例：平衡处以葡萄糖为例：平衡处+52.6+52.60 0v链式链式 型（乙醇）型（乙醇） 型（吡啶）型（吡啶） 0.0240.024 3636 6464 ？ +146+1460 0 +18.7 +18.70 0v本质：糖在水溶液中要发生链式结构与环式结构本质：糖在水溶液中要发生链式结构与环式结构的互变，的互变，型与型与型的互变，最后达到平衡。型的互变，最后达到平衡。（1） 1893年Fischer提出环 状结构1*半缩醛羟基单糖的单糖的型和型和型型v在在D系糖中，半缩醛羟基（即系糖中，半缩醛羟基（即C1上的上的OH）和氧桥在和

6、氧桥在同侧同侧的称的称一型一型，在异侧的称，在异侧的称型。型。C1称异头碳原子，所以称异头碳原子，所以和和两种不两种不同形式的异构体称异头物。同形式的异构体称异头物。v15氧桥型氧桥型（氧桥是第（氧桥是第1和第和第5碳原子连碳原子连接），接），15氧桥的环形糖为氧桥的环形糖为吡喃糖。吡喃糖。还可还可以有以有14氧桥型，为呋喃糖氧桥型，为呋喃糖 。 （2）单糖的）单糖的Haworth式（式（1926年）年）天然单糖大多数是 D-型糖C1上羟基位置不同出现-，-两种构型 吡喃型（葡萄糖结构式）OOHOHHHOHOHHHHOHOOHHOHOHHHOHOH -D-吡喃甘露糖吡喃甘露糖 -D-呋喃果糖呋

7、喃果糖三、单糖的椅式和船式构象三、单糖的椅式和船式构象 v折叠成折叠成2椅式和椅式和6船式两种构象船式两种构象 v椅式比船式稳定椅式比船式稳定 四、单糖的性质四、单糖的性质（一）物理性质（一）物理性质1.旋光性：一切糖类（除二羟丙酮）都具有旋光性：一切糖类（除二羟丙酮）都具有不对称碳原子，都具有旋光性，可左旋或不对称碳原子，都具有旋光性，可左旋或右旋；右旋；2.甜度：甜度不一，以蔗糖为基准，单糖中甜度：甜度不一，以蔗糖为基准，单糖中果糖最甜，甜度果糖最甜，甜度1.33；多糖无甜味；多糖无甜味 。3.溶解度：溶于水，不溶于有机溶剂溶解度：溶于水，不溶于有机溶剂（二）化学性质（二）化学性质v.与强

8、酸的作用：形成糠醛及其衍生物v反应式及其原理：书反应式及其原理：书P213，分子内脱水成环，分子内脱水成环，再脱水成双键。再脱水成双键。v糠醛（戊糖）及羟甲基糠醛（己糖）皆能与酚糠醛（戊糖）及羟甲基糠醛（己糖）皆能与酚类化合物产生结构尚不明了的各种有色物质。类化合物产生结构尚不明了的各种有色物质。v用途：鉴定糖用途：鉴定糖。v一萘酚，一萘酚， Molisch，紫，糖类，紫，糖类v间苯二酚间苯二酚 ，Seliwanoff，红，红,鉴定酮糖鉴定酮糖v间苯三酚，间苯三酚，Tollen试验，樱桃红色物质，试验，樱桃红色物质，鉴定戊糖鉴定戊糖 v甲基间苯二酚，甲基间苯二酚，Bial试验，绿色溶液或试验，

9、绿色溶液或沉淀沉淀 ，鉴定戊糖，鉴定戊糖 v蒽酮反应：蓝绿色，鉴定糖类，用蒽酮反应：蓝绿色，鉴定糖类，用于总糖含量的测定。于总糖含量的测定。 （2 2）单糖的氧化（即单糖的还原性）单糖的氧化（即单糖的还原性）v 单糖和部分二糖的半缩醛羟基在碱性溶液中单糖和部分二糖的半缩醛羟基在碱性溶液中具还原性。具还原性。v 常用的试剂为含常用的试剂为含CuCu2+2+的碱性溶液（的碱性溶液（FehlingFehling试试剂）剂）。即硫酸铜溶液与。即硫酸铜溶液与KOHKOH和酒石酸钾钠配成和酒石酸钾钠配成的试剂称的试剂称FehlingFehling试剂试剂。v如用无水如用无水NaNa2 2COCO3 3代替

10、代替KOHKOH（或（或NaOHNaOH）所成的试剂，）所成的试剂，则称则称BenedictBenedict试剂试剂。检测糖尿病。检测糖尿病。v此反应可用来作为还原糖的此反应可用来作为还原糖的定性定性依据。依据。Fehling反应定量测糖含量反应定量测糖含量形成糖苷 v糖的糖的半缩醛羟基半缩醛羟基与其它物质的羟基或氨基脱与其它物质的羟基或氨基脱水缩合形成的化合物为糖苷。水缩合形成的化合物为糖苷。v若羟基由另一分子糖提供，生成的糖苷则称若羟基由另一分子糖提供，生成的糖苷则称为二糖，如麦芽糖：葡萄糖为二糖，如麦芽糖：葡萄糖-1,4-1,4-葡萄糖苷。葡萄糖苷。v糖苷的糖苷的构型构型由提供半缩醛羟基

11、的糖决定。分由提供半缩醛羟基的糖决定。分为为及及糖苷。糖苷。v糖苷无还原性。糖苷无还原性。第二节第二节 寡糖寡糖 寡糖是由26个单糖分子缩合形成的糖。较常见的为二糖和三糖。v一：二糖一：二糖disaccharides 由两个相同或不同的单糖组成由两个相同或不同的单糖组成,常见的有乳糖常见的有乳糖、蔗糖、麦芽糖等、蔗糖、麦芽糖等. 表示方法表示方法：指出糖苷键所连接的两个碳原子指出糖苷键所连接的两个碳原子的位置，由糖基的碳位用箭头指向配基的碳位的位置，由糖基的碳位用箭头指向配基的碳位。OCH2OHHHOHHHOHHOHOOHOH2CHOHHOHHHOHH14-D-葡萄糖葡萄糖基基-（14）-D-

12、葡萄糖葡萄糖 （14）糖苷键）糖苷键麦芽糖麦芽糖(maltose)：有还原性：有还原性蔗糖蔗糖(sucrose)：无还原性：无还原性HCH2OHHOHOHHCH2OHOOOHOH2CHOHHOHHHOHH112-D-葡萄糖葡萄糖基基-（1 2）-D-果糖果糖，（1 2）乳糖乳糖(lactose)有还原性有还原性OOCH2OHHOHHOHHHOHHOCH2OHHHOHHHOHOHH14-D-半乳糖半乳糖基基-（14）-D-葡萄糖葡萄糖第三节：多糖第三节：多糖v多糖是由多个单糖分子缩合、失水而成。v按照单体是否相同，多糖可分为按照单体是否相同，多糖可分为v 均一多糖：由一种单糖缩合而成 v 不均一

13、多糖：由不同类型的单体缩合而成v多糖在水溶液中不形成真溶液，只能形成胶多糖在水溶液中不形成真溶液，只能形成胶体，没有甜味，也体，没有甜味，也无还原性无还原性，有旋光性，但，有旋光性，但无变旋现象。无变旋现象。（一）（一） 均一多糖均一多糖1 1，淀粉，淀粉v 来源：植物的种子、根茎及果实来源：植物的种子、根茎及果实v功能：植物储存多糖功能：植物储存多糖v结构：结构： -1,4-1,4-糖苷键糖苷键( (一一) )直链淀粉直链淀粉v 天然淀粉中约有天然淀粉中约有20-30%20-30%的淀粉为直链的淀粉为直链淀粉。淀粉。v直链淀粉分子量约直链淀粉分子量约1 1万万-200-200万，万，600-

14、600-1200012000个个D-D-葡萄糖残基通过葡萄糖残基通过-1,4-1,4-糖苷糖苷键键连接而成的的一条长链。连接而成的的一条长链。v二级结构呈螺旋结构，遇碘显二级结构呈螺旋结构，遇碘显紫蓝色。紫蓝色。直直链链淀淀粉粉的的结结构构( (二二) )支链淀粉支链淀粉v在天然淀粉中约有在天然淀粉中约有70-80%70-80%的淀粉为支链淀的淀粉为支链淀粉。粉。v直链中以直链中以 （1 14 4）糖苷键构成糖主链，分）糖苷键构成糖主链，分支点处以支点处以 （1 16 6）糖苷键相连。）糖苷键相连。v侧链上每隔侧链上每隔6-76-7个个D-D-葡萄糖残基又能再形成另一葡萄糖残基又能再形成另一分

15、支链结构分支链结构。分子呈现复杂的树状分支结构。分子呈现复杂的树状分支结构。v遇碘显紫红色。遇碘显紫红色。OHHOCH2OHCH2OHOOOOCH2CH2OHOOOOHOOOO直链淀粉直链淀粉(amylose) 支链淀粉支链淀粉(amylopectin)蓝色蓝色: -1,4-糖苷键糖苷键红色红色: -1,6-糖苷键糖苷键非还原端还原端还原端非还原端2 2，糖原，糖原v 糖原为糖原为动物体内贮存的主要多糖动物体内贮存的主要多糖，此多糖相当于植，此多糖相当于植物体内贮存的淀粉，所以糖原也称为物体内贮存的淀粉，所以糖原也称为动物淀粉动物淀粉；v高等动物的肝脏和肌肉组织中含有较多的糖原。高等动物的肝脏

16、和肌肉组织中含有较多的糖原。v性质：无定形粉末，遇碘呈棕红色，无还原性。性质：无定形粉末，遇碘呈棕红色，无还原性。v结构类似支链淀粉，结构类似支链淀粉， (1 (14) 4)， (1 (16) 6)3 3，纤，纤 维维 素素v 来源：植物纤维部分来源：植物纤维部分 棉花、亚麻和黄麻都含有大量优质的纤维素。棉花、亚麻和黄麻都含有大量优质的纤维素。木材中的纤维素则常与半纤维素和木质素共同存木材中的纤维素则常与半纤维素和木质素共同存在。在。v功能：植物结构多糖功能：植物结构多糖。v性质：极不性质：极不溶溶于水于水、稀酸、稀碱和有机溶剂、稀酸、稀碱和有机溶剂；天天然纤维素为无臭、无味的白色丝状物；与碘无颜然纤维素为无臭、无味的白色丝状物；与碘无颜色反应。色反应。纤维素的结构纤维素的结构v由葡萄糖以由葡萄糖以 （1 14 4）糖）糖苷键连接而苷键连接而成的直链，成的直链，不含支链。不含支链。纤维结构单纤维结构单位平行排列，位平行排列，链间的链间的G-OHG-OH极易形成氢极易形成氢键。键。植物中纤维素的存在形态植物中纤维素的存在形态淀 粉糖 元纤维素4 4，几丁质（壳多糖），几丁质（壳多糖）v几