《糖类与脂类》PPT课件.ppt

第7章 糖类和脂类,7.1.1 糖的化学概念和生物学功能,糖类是多羟醛或多羟酮及其缩聚物和某些衍生物的总称。也称碳水化合物(carbohydrate),用Cm(H2O)n表示。 较简单的糖类物质称saccharide ，如monosaccharide，polysaccharide ，或称suger ,7.1 糖类,糖类的主要生物学作用,是生物体主要的能量来源。 转变为生命所必需的其它物质，如脂类、蛋白质等。 生物体的结构物质，如纤维素。 细胞识别的信息分子。,7.1.2 单糖(monosaccharide),概念：不能被水解成更小分子的糖类如： 可分成三碳糖，四碳糖，五碳糖，六碳糖等 或分为醛糖和酮糖 结构：多羟基醛或多羟基酮 具开链式结构，可以Fischer投影式表示； 除二羟基丙酮外都含有手性碳原子，用R和S进行标记；具有对映异构体，数目n； 可分为D和L两种构型（ configuration）：最末手性碳原子上的羟基在Fischer投影式右边的为D型，在左边的为L型； 在溶液中具环状结构：以半缩醛或半缩酮形式存在,Glc的链状结构式,2R,3S,4R,5R-2,3,4,5,6-五羟基己醛糖葡萄糖,D型和L型以甘油醛作标准：以离羰基最远一个不对称碳在空间上的排布与甘油醛的不对称碳原子上的羟基在空间上的排布相比较而确定,水溶液中Glc主要以环状结构存在,六元环：吡喃型,根据半缩醛或半缩酮羟基的取向分为和两种构型,-D-吡喃葡萄糖 -D-吡喃葡萄糖,吡喃型葡萄糖的形成,吡喃,吡喃糖,Fru的半缩酮呋喃环状结构,呋喃,呋喃糖,单糖分类及构型数目,环状结构有、异头体之分,链状与环状互变,单糖的构象,讨论吡喃葡萄糖的构象,物理性质,（1）旋光性（opticity）： 比旋光度：,单糖的性质,变旋现象（mutarotation）：,一个有旋光性的溶液放置后，其比旋光度改变的现象称变旋。,变旋的原因：,（2）甜度（sweetness）,易溶于水，不溶于乙醚等非极性有机溶剂,（3）溶解性,化学性质,脱水作用,AMolischs test （莫利希试验）,糖 糠醛或糠醛衍生物 紫色,浓H2SO4,脱水,- 萘酚,鉴定糖类的共同反应,- 萘酚,间苯二酚,间苯三酚,甲基间苯二酚,糠醛或羟甲基糠醛能与多种酚类物质作用产生有色物质，可用作糖的定性测定。,BSeliwanoffs test （西里瓦诺夫试验）,鉴定酮糖,醛糖：反应较慢，且浅色略带粉,CTollens test（土伦试验）,DBials test（比亚尔试验，也称苔黑酚试验）,鉴定戊糖,鉴定戊糖,D-Glc,烯二醇,DFru,DMan,Ba(OH)2,Ba(OH)2,与碱作用异构化,形成糖苷（缩醛）,单糖的氧化（即单糖的还原性）,弱氧化剂：常用的为含Cu2+的碱性溶液,糖被氧化,Fehling试剂：CuSO4、NaOH、酒石酸钾钠,Benedict试剂：CuSO4、Na2CO3、柠檬酸钠,糖被氧化成糖酸，同时还原Cu2+生成Cu2O，产生红色沉淀,由醛、酮基产生的化学性质,温和氧化剂；Br2H2O,强氧化剂：浓HNO3,O,+,果糖,乙醇酸,三羟基丁酸,酮糖不被弱氧化剂氧化；但可被强氧化剂氧化成较小的分子,单糖的还原,单糖的成脎作用,单糖衍生物,糖胺,（NAG）,（NAM）,还有 糖酯 糖醇 糖酸 糖苷,2-脱氧-D-核糖,L-鼠李糖 （6-脱氧-L-甘露糖）,L-岩藻糖 （6-脱氧-L-半乳糖）,脱氧糖,蔗糖（sucrose）,7.1.3 寡糖 双糖：,蔗糖的结构,物理性质：白色结晶，易溶于水，很甜。 有旋光性，无变旋现象。,化学性质：无还原性，不能成脎。,蔗糖的转化作用,蔗糖的性质,麦芽糖是由2分子D-葡萄糖通过-1，4糖苷键连接而成。,麦芽糖（maltose）,异麦芽糖（isomaltose）,乳糖由1分子D-半乳糖和1分子D-葡萄糖通过-1，4糖苷键连接而成。,乳糖（lactose）,三糖（trisaccharide）,多糖的共同特性,分子量一般很大，在几万以上。在水中不能形成真溶液，有的根本不溶于水，如纤维素。,物理性质：有旋光性，但无变旋现象。无甜味。,化学性质：无还原性，不能成脎。,7.1.4 多糖（polysaccharide）,淀粉（starch）:天然淀粉呈颗粉状，其外层为支链淀粉，约占8090%；内层为直链淀粉，约占1020%。,同多糖（homopolysaccharide）,Nonreducing end (NRE),reducing end (RE),直链淀粉（amylose）：,直链淀粉的空间结构,-1,4-糖苷键,-1,4-糖苷键,支链淀粉（amylopectin）,结构式,-1,6-糖苷键,-1,4-糖苷键,溶解度,分子量,化学性质,直链、支链淀粉的性质,水解,淀粉 红色糊精 无色糊精 麦芽糖 葡萄糖,与碘的 呈色反应,蓝(紫) 红色 不显色 不显色 不显色,还原性,无 有 有 强 最强,糖原（glycogen）:结构与支链淀粉相似，由D-Glc以-1,4和-1,6 糖苷键相连。,与支链淀粉的不同在于糖原分子分支更多、链短、结构紧密。,结构,纤维素（Cellulose）,-1,4-糖苷键,纤维素（Cellulose）不溶于水,纤维素的水解,纤维素的性质,其他同多糖：琼脂、几丁质、葡聚糖,透明质酸（hyaluronic acid）,杂多糖 (heterosaccharide)或称糖胺聚糖,细胞间的粘合剂，关节滑液中起润滑作用,葡萄糖醛酸,N-乙酰葡萄糖胺,硫酸软骨素（chondroitin salfate）,肝素（heparin）,主要功能：抗凝，降血脂,肽聚糖（peptidoglycan）,细菌细胞壁的多糖：肽聚糖、磷壁酸、脂多糖,细菌多糖,乳酸,五聚甘氨酸桥,甘油醇磷壁酸，核糖醇磷壁酸,甘油醇磷壁酸,磷壁酸,核糖醇磷壁酸,Glc or 氨基糖 D-Ala,核糖醇基,脂多糖（lipopolysaccharide）,具抗原性，是细菌的致病成分，称O抗原,概念：短链寡糖与蛋白质共价连接而形成的复合物。,糖蛋白（glycoproteins）,糖苷键相连:（1）O-糖苷键 ；（2）N-糖苷键,糖蛋白中糖链与肽链的连接方式,蛋白聚糖（proteoglycan）,概念：由一条或多条糖胺聚糖和一个核心蛋白质通过共价键连接而成的大分子复合物。,连接方式,（1）D-木糖与丝氨酸的-OH形成的O-糖苷键,（2）GalNAc与苏氨酸或丝氨酸的-OH形成的O-糖苷键,（3）Glc NAc 与天冬酰胺的一NH2形成的N-糖苷键,生理功能,蛋白聚糖主要存在于软骨、腱等结缔组织，构成细胞间质。由于糖胺聚糖有密集的负电荷，在组织中可吸收大量的水而赋予粘性和弹性，具有稳定、支持和保护细胞的作用。,(a),蛋白聚糖聚集体,硫酸软骨素,硫酸角质素,透明质酸,7. 脂质,7.2.1 脂类的概念和类别,概念: 脂肪酸+醇酯，酯的衍生物,脂类物质具有三个特征：,一般不溶于水而溶于有机溶剂。 是脂酸与醇所组成的酯。 一般能被生物体利用，作为构建、修补组织或供能。,脂类的分类,单脂（simple lipid）：脂（fat）、油（oil）、蜡（wax） 复合脂（complex lipid）：磷脂: 含磷酸的单脂衍生物 ；糖脂: 含糖的单脂衍生物,提供能量：人体内氧化1g脂肪可得到38KJ热能，氧化1g糖或蛋白质只能得到17KJ热能； 保护作用和御寒作用； 为脂溶性物质提供溶剂，促进人及动物体吸收脂溶性物质； 提供必需脂酸； 构建生物膜； 脂类作为细胞表面物质，与细胞识别、免疫等密切相关； 有些脂类还具有维生素和激素的功能；,7.2.2 脂类的主要生理功能,脂肪的组成和结构,脂肪：甘油三酯（或三酰甘油） triglyceride（TG）,7.2.3 单脂（simple lipid）,脂酸的空间结构,脂质过氧化及其对机体的损伤,蜡：长链脂肪酸与长链一元醇或固醇形成的酯,磷脂（phospholipid or phosphatide）,甘油磷脂（glycerophosphatide）,7.2.4 复合脂（complex lipid or compound lipid）,R=胆碱，乙醇胺，丝氨酸或肌醇,1967年IUPAC-IUB（International Union of Pure and Applied chemistry - International Union of Biochemistry）国际理论和应用化学协会以及国际生物化学协会建议采用立体专一编号（stereospecific numbering, sn）,规定：手性原中心的S-原羟甲基碳为位，手性原中心为位，R原羟甲基碳为位,磷脂酰胆碱(phosphatidyl Choline, PC)：也称卵磷脂(lecithin),几种重要的甘油醇磷脂的结构,胆碱具有碱性、醇性,磷脂酰乙醇胺 (phosphatidyl ethanolamine): 也称脑磷脂( cephalin),磷脂酰丝氨酸(phosphatidyl serine)： 也称血小板第三因子,磷脂酰肌醇(phosphatidyl inositol): 也称肌醇磷脂(inositol phosphatide),磷脂酰甘油（phosphatidyl glycerol）,双磷脂酰甘油（diphosphatidyl glycerol） 也称心磷脂（cardio lipid or cardiolipin）,磷脂酰甘油（phosphatidyl glycerol）,溶解性,可解离成两性离子型或带电荷的分子,甘油醇磷脂的性质,容易氧化,磷脂分子中有极性头部和非极性尾部，称为两亲化合物（amphipathic compound）,pH7时，几种常见的甘油醇磷脂的净电荷, 水解,甘油醇磷脂可被酸、碱或酶水解,甘油磷脂可被磷脂酶(phospholipase)催化水解,溶血磷脂,溶血磷脂1,结构：,phospho-,鞘氨醇磷脂（phosphosphingolipid）,鞘磷脂由鞘氨醇、脂酸、磷酸及胆碱组成。,神经酰胺,甘油糖脂,是由二酰甘油与己糖（主要是Gal、Man、deoxy-Glc等）以糖苷键连接而成。,糖脂（glycolipid）,组成：鞘氨醇、脂酸、糖,根据糖基的不同，可分为两大类,中性鞘糖脂:脑苷脂(cerebroside),酸性鞘糖脂 ：糖基中除中性糖基外，含酸性基团或含唾液酸。,N-酰基鞘氨醇糖脂（神经酰胺糖脂）,神经节苷脂,固醇的结构,天然固醇的通式,固醇是环戊烷多氢菲的衍生物,固醇（sterol）：也称甾醇,-型固醇,-型固醇,胆固醇（cholesterol）,Cholesterol,麦角固醇