第十四章 糖类

第十四章 糖类讲师：第二军医大学学习目标 知道糖的分类知道糖的分类 熟悉单糖的结构和性质熟悉单糖的结构和性质 知道二糖和多糖的结构和性质知道二糖和多糖的结构和性质 了解常见的糖在医学与生活上的应用了解常见的糖在医学与生活上的应用糖类 糖类化合物由 C、 H、 O 三种元素组成。 最早被称为 “碳水化合物 ”。 后来发现这个名称并不恰当。 从分子结构上看，糖类化合物是多羟基醛、多羟基酮或它们的脱水缩合物。糖类 根据能否水解和水解情况的不同，糖类化合物一般可以分为单糖、低聚糖和多糖。 通常把不能水解的糖称为单糖。如葡萄糖、果糖及核糖等都是单糖。 水解后能生成 2 10个单糖分子的糖称为低聚糖。低聚糖又可分为双糖、三糖 等 , 其中最重要的是双糖，如麦芽糖、蔗糖和乳糖等。 水解后能生成 10个以上单糖分子的糖称为多糖，如淀粉、糖原、纤维素等。第一节 单糖一、单糖的结构一、单糖的结构 单糖是不能水解的糖，一般是含有单糖是不能水解的糖，一般是含有 3 6个碳原子的多羟个碳原子的多羟基醛或多羟基酮。基醛或多羟基酮。 单糖可分为醛糖和酮糖。多羟基醛称为醛糖，多羟基酮单糖可分为醛糖和酮糖。多羟基醛称为醛糖，多羟基酮称为酮糖。称为酮糖。 与生命活动关系密切的有葡萄糖、果糖、核糖、脱氧核与生命活动关系密切的有葡萄糖、果糖、核糖、脱氧核糖、半乳糖和氨基糖等。糖、半乳糖和氨基糖等。 最有代表性的是葡萄糖和果糖，它们的分子式均为最有代表性的是葡萄糖和果糖，它们的分子式均为C6H12O6，互为同分异构体。，互为同分异构体。（一） 葡萄糖的结构1开链式开链式 葡萄糖的分子式为葡萄糖的分子式为 C6H12O6，是己醛糖。它，是己醛糖。它的分子结构中有的分子结构中有 5个羟基和个羟基和 1个醛基。葡萄糖属于醛糖。个醛基。葡萄糖属于醛糖。 D - ( + ) - 葡萄糖葡萄糖（一） 葡萄糖的结构2氧环式氧环式-吡喃葡萄糖和 -吡喃葡萄糖的互 变 关系如下：吡喃葡萄糖 开 链 式葡萄糖 吡喃葡萄糖（ 约 占 37） （ 约 占 63）（一） 葡萄糖的结构哈沃斯式哈沃斯式 吡喃葡萄糖 吡喃葡萄糖（二）果糖的结构1开链式开链式 果糖的分子式为果糖的分子式为 C6H12O6，是己酮糖，与葡萄，是己酮糖，与葡萄糖互为同分异构体。糖互为同分异构体。 （二）果糖的结构2氧环式氧环式 氧环式果糖的结构也有氧环式果糖的结构也有 型和型和 型两种，苷型两种，苷羟基在碳链右边的为羟基在碳链右边的为 型，在左边的为型，在左边的为 型。型。 呋 喃果糖 链 状果糖 呋 喃果糖（二）果糖的结构哈沃斯式哈沃斯式 - 吡喃果糖 - 呋 喃果糖二、单糖的化学性质 单糖都是结晶性固体，有吸湿性，易溶于水，难溶于酒精等有机溶剂。 单糖有甜味，不同的单糖甜度不同。 单糖还具有旋光活性。（一）还原性 单糖无论是醛糖还是酮糖，在碱性条件下，都能被弱氧化剂托伦试剂和班氏试剂等氧化，说明单糖具有还原性。 凡是具有还原性的糖称为还原性糖，反之称为非还原性糖。（一）还原性1与托伦试剂反应 托伦试剂是硝酸银与适量氨水配成的溶液，其主要成分Ag(NH3)2+具有弱氧化性，能被单糖还原生成单质银，附着在玻璃器皿壁上形成光亮的银镜，因此该反应也称为银镜反应。OH 葡萄糖 Ag(NH3)2+ Ag 复 杂 氧化 产 物（一）还原性2. 与班氏试剂反应 班氏试剂是硫酸铜、碳酸钠和柠檬酸钠配成的碱性溶液，其主要成分是 Cu2+和柠檬酸根离子形成的配合物。其中Cu2+的配离子有弱氧化性，可被单糖还原生成砖红色的Cu2O沉淀。 在临床上，常用这一反应来检验尿糖。 OH OH葡萄糖 Cu2+(配离子 ) Cu2O 复 杂 氧化 产 物 （一）还原性3. 与其它试剂反应 单糖还可被其他氧化剂氧化成不同的产物。例如，葡萄糖被硝酸氧化成葡萄糖二酸，被溴水氧化成葡萄糖酸，而酮糖则不被溴水氧化。 因此可用溴水区分醛糖和酮糖。（二）成苷反应 由于单糖多以环状结构存在，其中环状结构的苷羟基比较活泼，能够与另 1分子糖或非糖中的羟基、氨基等脱水生成缩醛或缩酮。这种化合物称为糖苷 (简称苷 )。 如葡萄糖与甲醇在干燥的 HCl催化作用下，脱去 1分子水生成葡萄糖甲苷。吡喃葡萄糖 吡喃葡萄糖甲苷（二）成苷反应 糖苷是由糖和非糖部分通过苷键连接而成的一类化合物。糖的部分称为糖苷基，非糖部分称为配糖基，糖苷基和配糖基之间由氧原子连接而成的键称为糖苷键（或苷键）。由于糖苷分子中已没有苷羟基，所以糖苷不再具有还原性。 糖苷广泛存在于植物体中，且大多数具有生物活性，是许多中草药的有效成分之一。皂苷是一类特殊的糖苷，人参、远志、桔梗、甘草、知母和柴胡等中草药的主要有效成分都含有皂苷。（三）成酯反应 单糖分子中的羟基能和酸作用生成酯。例如，人体内的葡萄糖在酶的作用下可与磷酸作用生成葡萄糖 l磷酸酯、葡萄糖 6磷酸酯或葡萄糖 1， 6二磷酸酯，它们是糖代谢的中间产物，在生命过程中具有重要作用。吡喃葡萄糖 吡喃葡萄糖 1磷酸 酯三、重要的单糖（一）葡萄糖（二）果糖（三）核糖和 2-脱氧核糖（一）葡萄糖 葡萄糖广泛存在于自然界，植物和动物体中都有，因最初是从葡萄汁中分离结晶得到而得名。葡萄糖是无色或白色结晶粉末。有甜味，但甜度仅为蔗糖的 60，熔点 146 (分解 )，易溶于水，稍溶于乙醇，不溶于乙醚。葡萄糖的水溶液具有旋光性，且是右旋，故又称为右旋糖。 葡萄糖是人类重要的营养物质，因为不需消化就可直接被人体吸收利用，所以体弱病人和血糖过低的患者可利用静脉注射葡萄糖溶液的方式来迅速补充营养，并且还有强心、利尿、解毒的作用，临床上用于治疗水种、血糖过低、心肌炎等。在人体失水、失血时用于补充体液，增加人体能量。（二）果糖 纯净的果糖是白色晶体。熔点为 103 105 (分解 )，易溶于水。其水溶液具有旋光性，且是左旋，故又称为左旋糖。 果糖是天然糖中最甜的糖。常以游离态存在于蜂蜜和水果浆汁中，以结合状态存在于蔗糖中。某些植物中含有一种多糖叫菊根粉，是由果糖组成的。动物的前列腺和精液中也含有果糖。（三）核糖和 2-脱氧核糖 核糖的分子式是 C5H10O5，脱氧核糖的分子式是C5H10O4，它们都是戊醛糖。核糖为片状结晶，熔点为87 。脱氧核糖的熔点为 78 82 。核糖是核糖核酸(RNA)的重要组成部分。脱氧核糖是脱氧核糖核酸 (DNA)的重要组成部分。 RNA参与蛋白质和酶的生物合成过程，DNA是传送遗传密码的要素。它们是人类生命活动中非常重要的物质。核糖 脱氧核糖课堂互动1. 如何用化学方法鉴别葡萄糖与果糖。2. 下列物质是同分异构体么？为什么？ 葡萄糖、果糖 核糖、脱氧核糖第二节 双糖 低聚糖中最重要的是双糖。低聚糖中最重要的是双糖。 它是由它是由 2分子单糖脱水缩合而成，水解能生成分子单糖脱水缩合而成，水解能生成 2分子单糖分子单糖。 一种保留苷羟基，还具有还原性称为还原性双糖，如麦一种保留苷羟基，还具有还原性称为还原性双糖，如麦芽糖和乳糖等。另一种没有苷羟基，因而不具有还原性芽糖和乳糖等。另一种没有苷羟基，因而不具有还原性称为非还原性双糖，如蔗糖等。称为非还原性双糖，如蔗糖等。 蔗糖、麦芽糖和乳糖三者分子式均为蔗糖、麦芽糖和乳糖三者分子式均为 C12H22O11,它们它们互为同分异构体。互为同分异构体。一、还原性双糖（一）麦芽糖1麦芽糖的结构 吡喃葡萄糖 1， 4苷健 吡喃葡萄糖麦芽糖 H2O 葡萄糖 葡萄糖2麦芽糖的性质 纯净的麦芽糖为白色晶体。熔点 102 103 ，易溶于水，有甜味，甜度约为蔗糖的 70，是饴糖的主要成分，可用作糖果以及细菌的培养基。 由于麦芽糖分子中仍有 1个游离的苷羟基，所以麦芽糖是还原糖。能与托伦试剂、班氏试剂作用，也能发生成苷反应和成酯反应。麦芽糖是淀粉水解的中间产物。在酸或酶作用下， 1分子麦芽糖能水解生成 2分子葡萄糖：H 或酶（二）乳糖1乳糖的结构吡喃半乳糖 1， 4苷健 吡喃葡萄糖2乳糖的性质 纯净的乳糖是白色粉末，在水中溶解度小，味不甚甜