《工学糖化学》PPT课件.ppt

第三章 糖类化学 第一节 糖类的概念与分类 第二节 单糖的结构与性质 第三节 寡糖 第四节 多糖和糖复合物（复合 糖） 第一节 糖类的概念与分类 是一类多羟基醛或多羟 基酮及其缩聚物和某些衍 生物的总称。 一、糖类（Carbohydrate）的概念 通式为 Cm（H2O）n 二、糖类的分类 单糖 根据C数目分为丙糖、丁糖、戊糖 、己糖、庚糖 根据羰基特点分为醛糖和酮糖 寡糖 多糖 同多糖：由相同的单糖组成，如淀粉 杂多糖：由一种以上的单糖或其衍生 物组成，如透明质酸 （homosaccharide） （heterosaccharide） (2-10单糖) 第二节 单糖的结构及性质 一、单糖的结构 重要的己糖包括：p.70. 葡萄糖 Glc ( glucose )、 果糖 Fru ( fructose )、 半乳糖 Gal ( galactose )、 甘露糖 Man ( mannose ) D-葡糖胺： D-氨基葡萄糖 N-乙酰D-葡糖胺: NAG N-乙酰胞壁酸:NAM 唾液酸 SA(或SIA): sialic acid(N-乙 酰神经氨酸NAN) (9碳糖) 氨基葡萄糖 D-葡糖胺 N-乙酰D-葡糖胺 NAG 和NAM是细菌细胞壁的组成分 。 胞壁酸:2-葡糖胺-3-乳酸醚 N-乙酰D-葡糖 胺: NAG N-乙酰胞壁 酸:NAM 直链式 环式 唾液酸Sia的结构式 H 葡萄糖醛酸 H2OH 葡萄糖 葡萄糖醛酸 开链糖分子构型(D/L) L-葡萄糖D-葡萄糖 以甘油醛的构型为基准，将糖链中离羰基碳最 远的手性碳的构型与其比较，确定糖的构型。 -D-（+）-葡萄糖 -D-（+）-葡萄糖 糖的直链结构与氧环式结构的转换 C1上的-OH叫半缩醛羟基； 如果它在右边称为-型；在左边称为-型。 指葡萄糖分子形成环状半缩醛结构以 后，C1原子也变成了不对称碳原子 ，半缩醛羟基可产生两种不同的排 列方位，因此形成了-及-两种异头 物，型的羟基位于决定构型的羟基 的同侧，型则位于相反的一侧。 -及-异头物（or anomer）： 思考题:葡萄糖的-型及-型是对映体吗? 差向异构体(epimers) 相同点： (1)全含六个碳原子 (2)五个OH，一个 CHO (3)四个不对称的碳原子 不同点： 1.基团排列有所不同 2.除了一个不对称C原子 不同外，其余结构部分 相同 Glc Man Gal 三、单糖的性质 （一）物理性质 1. 旋光性：p.68 比旋光度 2. 变旋性 3. 甜度 葡萄糖的变旋现象 在不同条件下获得的D（+）- 葡萄糖，其比旋值不同。从 低于30的乙醇中结晶、熔 点146、D20=+112.2 的称为型；从98吡啶中结 晶、熔点148-155、 D20= +18.7的称为型。 葡萄糖的型和型两种晶 体分别溶于水中，放置一 定时间后，其比旋达到同 一恒定值：+52.6 ，这 种现象称为变旋现象。 -D-（+）-葡萄糖 -D-（+）-葡萄糖 36%64%0.024% (二)化学性质 1氧化反应 2还原反应 3、成苷反应 4、成脎反应 5、氨基化反应 单糖中含有-OH和-CHO，因此具有一般醛 、酮和醇的性质，能参与一些特定的生化反 应： l斐林氏法:Fehling试剂法 l旋光仪定量测定糖溶液的浓度 四、定量分析 第三节 寡糖 棉子糖 松三糖 蔗糖 乳糖 麦芽糖 纤维二糖 海藻二糖 (一)二糖 (二)三糖 思考题:说明下列双糖所含单 糖的种类、糖苷键的类型及有无 还原性。（麦芽糖、纤维二糖、 乳糖、蔗糖、海藻二糖）P.80 双糖 双糖：由两个相同或不同的单糖组成,常见的 有乳糖、蔗糖、麦芽糖等. 1 4 麦芽糖 -D-葡萄糖苷-（14）-D-葡萄糖 1 1 2 14 -D-葡萄糖苷-（12）-D-果糖 -D-半乳糖苷-（14）-D-葡萄糖 乳糖 蔗糖 ( (无还原性无还原性) )三糖：棉籽糖 -D-半乳糖基 -D-葡萄糖基 -D-果糖基 水苏糖(stachyose) 四糖： 存在于大豆、豌豆、洋扁豆和羽扇豆种子内 ( (无还原性无还原性) ) -D-半乳糖基 -D-葡萄糖基 -D-果糖基 -D-半乳糖基 第四节 多糖和复合糖 同多糖 杂多糖 糖复合物 一、淀粉与糖原 淀粉 直链淀粉： 以（14）糖苷键聚合而成，呈 螺旋结构。可溶于热水，遇碘变蓝 支链淀粉：（14）糖苷键构成直链， （16）糖苷键构成支链， 不溶于热水，遇碘显紫红色 a-1，4-糖苷键 分枝键 直链淀粉 111 1 44 4 4 -1,4-糖 苷键 -1,6-糖苷键 二、纤维素 由葡萄糖以（14）糖苷键连接而成的直链 . 纤维素的构象为带状。 将纤维素分子进行化学修饰， 所得到的具有特殊物理化学 性质的纤维素衍生物称之为 改型纤维素。如DEAE-纤维素 （二乙氨基乙基纤维素）。 改型纤维素改型纤维素（modified cellulosemodified cellulose）：）： 三、几丁质（壳多糖） N-乙酰-D-葡萄糖胺，以（14）糖苷键 缩合而成的线性均一多糖 n 几丁质 果胶酸(pectic acid) 果胶酸的 主要成分为多缩 半乳糖醛酸。水 解产物半乳糖醛 酸。 四、果胶物质 (pectic substances) 果胶物质可分为三类：原果胶、果胶及果胶酸 果胶酸 H 相互关系：原果胶果胶（酯酸）果胶酸 五、杂多糖 糖胺聚糖（粘多糖，酸性多糖 ） 1.透明质酸 2.硫酸软骨素 3.肝素 糖胺聚糖的结构和分布特点 糖胺聚糖 二糖单位 硫酸化位置 透明质酸 (HA) GlcUA, GlcNAc 无 硫酸软骨素(CS) GlcUA, GalNAc C4, C6 硫酸皮肤素(DS) IdoUA, GalNAc, C2, C4，C6 硫酸角质素 (KS)I/II Gal, GlcNAc C6 肝素 (Hp) IdoUA，GlcN C2, C6 , C2-N 硫酸类肝素（HS） GlcUA，GlcN C2, C6 , C2-N 透明质酸 （13）糖苷键 n D-葡糖醛酸基 D-2-N-乙酰葡糖胺基 硫酸软骨素 Chondroitin sulfate 肝素分子中主要的组分 :己糖胺和糖醛 酸 己糖胺:D葡糖胺 糖醛酸: L艾杜糖醛酸 :占70%-90% D葡糖醛酸 肝 素 n D-2-N-硫酰葡糖胺基 L艾杜糖醛酸（硫酸化） 肝 素 六、复合糖（糖复合物） 定义：是糖类的还原端和其他 非糖组分以共价键结合的产物， 主要有：糖蛋白、蛋白多糖、糖 脂、脂多糖等。 意义：复合糖中的糖，在细胞 信息传递和相互识别方面具有重 要作用。 细胞膜表面的糖链 蛋白聚糖 糖脂 糖蛋白 细胞膜 糖蛋白，多糖以共价键形式与蛋白质 连接形成的生物大分子。 糖苷键类型: O-糖苷键: 糖基上的半缩醛羟基与肽 链上氨基酸的羟基形成. N-糖苷键: 糖基上的半缩醛羟基与肽 链上天冬酰胺的-酰胺N原子(-CO- NH2)相连而成. （一）糖蛋白与蛋白多糖 蛋白聚糖的结构 核心蛋白 糖胺聚糖 糖胺 糖醛酸 葡萄糖胺 半乳糖胺 葡萄糖醛酸 艾杜糖醛酸 组成 软骨可聚蛋白聚糖结构示意图 透明质酸 硫酸角 质素 硫酸软骨 素 Fuc GalGNAcGal 血型物质 血型物质中寡糖链的部分结构：