《糖的概念和分类》PPT课件.ppt

第一章糖 第一节糖的概念和分类 作用第二节单糖第三节寡糖第四节多糖 第一节糖的概念和分类 作用 1 糖的作用2 糖的分类3 糖的概念 1 糖的作用 1 1结构物质 分布广 占有机体比重大植物 占干重85 主要是纤维素动物 占干重2 主要以糖原形式存在于血液 肝脏中微生物 占干重20 30 多以糖脂 糖蛋白的形式存在于外壳中1 2能量物质 G是最直接的供能物质1 3合成转化成其它物质 糖代谢是基础 并产生许多重要的中间代谢产物1 4生物识别 可与蛋白质 脂类以共价键结合形成肽聚糖 或糖蛋白 或糖脂 存在生物膜中 担负着大分子及细胞间的相互识别 代谢网络 每种细胞寡糖链的单糖残基具有一定的排列顺序 编成了细胞表面的密码 它是细胞的 指纹 为细胞的识别形成了分子基础 同时细胞表面尚有寡糖的专一受体 对具有一定序列的寡糖链具有识别作用 因此 细胞识别实质上是分子识别 红细胞质膜上的糖鞘脂是AB0血型系统的血型抗原A B O三种血型抗原的糖链结构基本相同 只是糖链末端的糖基有所不同 A型血的糖链末端为N 乙酰半乳糖 B型血为半乳糖 AB型两种糖基都有 O型血则缺少这两种糖基 2 糖的分类 2 1单糖 不能被水解成更小组成单位的糖类根据含碳原子数可分 丙 丁 戊 己 庚 辛 壬 癸重要单糖 戊糖和己糖2 2寡糖 能水解成少数单糖分子的糖 2 6 重要寡糖 双糖 蔗糖 麦芽糖 乳糖等 2 3多糖 能水解成多个单糖分子的糖 6个以上 杂多糖 不均一多糖 由不同的单糖基组成同多糖 均一多糖 由相同的单糖基组成 透明质酸 3 糖的概念 3 1原始概念 又称碳水化合物原因问题 鼠李糖 C6H12O5 脱氧核糖 C5H10O4 3 2现代概念 多羟基醛或多羟基酮及其缩聚物和某些衍生物 糖胺 糖酸 糖酯 的总称 葡萄糖 己醛糖 果糖 己酮糖 第二节单糖 1 单糖的链式结构2 单糖的立体结构3 单糖的环式结构4 单糖的构象5 单糖的分类6 几种重要的单糖7 单糖的重要衍生物8 单糖的理化性质 1 单糖的链式结构 以G为例 1 1 G的化学组成 C 40 H 6 7 O 53 3 分子量180故推分子式为 C6H12O61 2 结构式 链式结构 含5个羟基 1个醛基1 3 简写形式 简写形式 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 除了不对称C原子构型不同外 其余结构部分相同 2 单糖的立体结构 2 1不对称碳原子 2 1 1定义 连接4个不同原子或基团的碳原子2 1 2平面投影式 2 1 3最简单的单糖 甘油醛为例 D 型及L 型甘油醛 是两类彼此相似但并不等同的物质 它们互为镜像 这两类化合物称为一对 对映体 又称 旋光异构体 B E C A D CHO CH2OH OH H C C CHO H HO CH2OH D 甘油醛 L 甘油醛 2 2旋光异构体 对映体 2 2 1定义 结构互为镜象关系的一对化合物2 2 2平面偏振光 一个平面上振动的光2 2 3旋光性 具有不对称C原子的化合物溶液能使平面偏振光的振动平面旋转的特性2 2 4旋光物质 凡能使平面偏振光的振动平面旋转的物质2 2 5右旋光性物质 能使平面偏振光的振动平面右旋 顺时针方向 的物质 用 表示2 2 6左旋光性物质 能使平面偏振光的振动平面左旋 逆时针方向 的物质 用 表示 2 3单糖分子构型的确定构型 有机分子中基团在空间的走向构型的确定 以甘油醛为标准规律 OH在甘油醛的不对称碳原子的右边者 即与 CH2OH基邻近的不对称碳原子 有 号 的右边 称为D 型 在左边者称L 型 注意 D L代表构型 代表旋光性 二者都是由不对称碳原子引起的 因此有一定的联系 但无必然联系同一物质内二者成固定联系 例D G L G D构型的不一定都是右旋 L构型的不一定都是左旋 例如 R H OH CH2COSCoA HO CH2COSCoA H R C C D 羟脂酰辅酶A L 羟脂酰辅酶A 3 单糖的环式结构 G G不仅以直链结构存在 还以环式结构存在3 1基础 G不能象其它醛类一样可以与两分子醇形成缩醛 它只能与一分子醇形成半缩醛 醛 醇 半缩醛 缩醛 3 2环式结构的形成 糖分子中的醛基与羟基彼此相互作用形成半缩醛 D G半缩醛羟基走向与原羟基相同 D G半缩醛羟基走向与原羟基不同 D G 异头体 同一种单糖的 型和 型称异头体 它们仅是异头碳原子上的构型不同 醛基与C5上羟基形成半缩醛 形成6元环 称吡喃G醛基与C4上羟基形成半缩醛 形成5元环 称呋喃G环式结构中长氧桥是不合理的 故形成的环骨架是 D果糖链式结构 D果糖环式结构 H 3 3 型的确定规定 半缩醛羟基与原羟基同侧为 型半缩醛羟基与原羟基反侧为 型环形G书写标准 向左的羟基在平面之上向右的羟基在平面之下则有 D 吡喃G D 吡喃G D 呋喃G D 呋喃G 可推得 规律 如果氧环上的碳原子顺时针方向排列时 羟甲基在平面之上为D 型 在平面之下为L 型 在D型中半缩醛羟基在平面之下为 型 在平面之上为 型 半缩醛羟基与羟甲基同侧为 型 反侧为 型 4 G的构象 六元环上的C原子不在同一平面上 因此有船式和椅式两种构象 其中椅式较稳定 椅式 船式 5 单糖的分类 分醛糖和酮糖两大类 P70 立体异构体数与不对称碳原子数的关系结论 立体异构体数 2n n为不对称碳原子数 6 几种重要的单糖 丙糖 D 甘油醛 二羟丙酮 丁糖 D 赤藓糖 D 赤藓酮糖 戊糖 D 核糖 D 脱氧核糖 D 木糖 D 核酮糖 D 木酮糖 己糖 D G D 果糖 D 半乳糖 D 甘露糖 庚糖 D 景天庚酮糖 H HO D 木糖 D 木酮糖 H HO 核糖 脱氧核糖 己糖 D 甘露糖植物粘质和半纤维素的组成成分 许多糖的组成成分 半纤维素乳糖的组成成分 是糖类中最甜的糖 抗坏血酸合成的重要中间产物 7 单糖的重要衍生物 7 1氨基糖 可以缓解关节炎的症状 7 2单糖磷酸酯 OP D G 1 P D G 6 P CH2OP CH2OP D F 6 P CH2OP PO2HC D F 1 6 2P D 甘油醛 3 磷酸 葡萄糖的磷酸化 7 3糖苷 核苷 脱氧核苷 碱基 碱基 H H 8 单糖的物理化学性质 8 1物理性质8 1 1旋光性 一切有不对称碳原子的单糖都具有旋光性 每种糖在一定条件下的旋光率是常数 旋光性是鉴定糖的一个重要指标8 1 2甜度 8 1 3溶解度 含有多羟基 易溶于水 不溶于乙醚 丙酮等有机溶剂 8 1 2甜度 各种糖的甜度不一 以蔗糖为标准 100或1 常见糖的相对甜度见下表 其中转化糖为蔗糖水解生成的G和F的混合物 8 2化学性质 由羟基产生的性质8 2 1脱水反应 8 2 2酯化反应 8 2 3成苷反应 由醛基或酮基产生的性质8 2 4氧化反应 8 2 5还原反应 8 2 6成脎反应 8 2 1脱水反应 颜色反应 戊糖和己糖与强酸共热分别生成糠醛和羟甲基糠醛 它们与酚类化合物反应生成有色化合物 可以用来鉴定糖 羟甲基糠醛 糠醛 颜色反应 糠醛或羟甲基糠醛可以与酚类物质作用生成有色化合物 此反应可以用来鉴定糖和区分醛糖和酮糖 糠醛或羟甲基糠醛 萘酚生成紫色物质 Molisch试验 鉴定糖的存在 间苯二酚 呈红色 呈浅红色 酮糖 醛糖 Seliwanoff试验 区别醛糖和酮糖 8 2 2酯化反应 多元醇与酸作用生成酯 生化上较重要的糖酯是磷酸酯 它们代表了糖代谢的活性形式 是糖代谢的中间产物 重要磷酸酯如前 3 3 EMP的化学历程 糖原 或淀粉 1 磷酸葡萄糖 6 磷酸葡萄糖 6 磷酸果糖 1 6 二磷酸果糖 3 磷酸甘油醛 磷酸二羟丙酮 2 1 3 二磷酸甘油酸 2 3 磷酸甘油酸 2 2 磷酸甘油酸 2 磷酸烯醇丙酮酸 2 丙酮酸 第一阶段 第二阶段 第三阶段 葡萄糖 葡萄糖的磷酸化 磷酸己糖的裂解 丙酮酸和ATP的生成 磷酸G变位酶 8 2 3成苷反应 糖的半缩醛羟基与醇及酚 氢供体 的羟基反应失水而成的物质称糖苷糖苷分为 糖苷和 糖苷 糖苷 型糖 R如果是非糖物质则称为糖配体如果R为单糖则形成产物为双糖核糖与脱氧核糖与嘌呤或嘧啶形成的糖苷即为核苷或脱氧核苷 2 8 2 4氧化反应 因为醛基和羟基均可以被氧化 所以氧化条件不同 其产物也不同利用糖的氧化作用可以用弱氧化剂 费林试剂来定量测定糖含量费林试剂主要成分为 A液 硫酸铜B液 酒石酸钾钠 氢氧化钠 或氢氧化钾 原理 糖被氧化成糖酸 二价铜离子被还原成氧化亚铜 形成砖红色沉淀 测定氧化亚铜的生成量即可知溶液中原有的糖的量 强氧化剂 如硝酸 D 葡萄糖酸 弱氧化剂 如溴水 酶 D G醛酸 葡萄糖二酸 砖红色沉淀 8 2 5还原反应 糖中的羰基被还原成羟基 形成相应的多羟基醇机体内以NADH2或NADPH2为氢供体 在酶的催化下可以将糖还原成糖醇 甜味剂 保湿剂 防腐 具有低热值 低糖 防龋齿等 为高渗透压性脱水剂 无毒性 作用稳定 8 2 6成脎反应 单糖可以与三个分子苯肼反应生成糖脎 单糖的第1 2碳与苯肼结合后 成晶体糖脎 1 一分子葡萄糖与一分子苯肼缩合成苯腙 NH NH2 2 葡萄糖苯腙再被一分子苯肼氧化成葡萄糖酮苯腙 3 葡萄糖酮苯腙再与另一分子苯肼缩合 生成葡萄糖脎 glucosazone 糖脎为黄色晶体 由于各种糖形成的糖脎结晶形状和熔点不同 所以可以用来区别不同的糖 H2O 第三节寡糖 1 双糖1 1麦芽糖1 2乳糖1 3蔗糖1 4纤维二糖2 三糖棉子糖 1 1麦芽糖 1 来源 麦芽 2 结构 两分子葡萄糖缩合 失水而成A 1 4 糖苷键B 1 6 糖苷键 3 物理性质 白色晶体 4 化学性质 A 有半缩醛OH 故有还原作用B 与苯肼作用产生糖脎 1 2乳糖 1 来源 乳汁 2 结构 D 葡萄糖 D半乳糖以 1 4 键缩合 3 物理性质 不甜 4 化学性质 还原性 成脎 乳糖 半乳糖 1 4 G苷 1 3蔗糖 1 来源 甘蔗 菠萝 2 结构 蔗糖水解 葡萄糖 果糖 3 物理性质 白色结晶 4 化学性质 无还原作用 不能与苯肼作用产生糖脎 三种二糖的比较 1 4纤维二糖 纤维二糖 G 1 4 G苷 2棉子糖 三糖 半乳糖 1 6 G 1 2 F苷 第四节多糖 多糖均一多糖 由一种单糖缩合而成不均一多糖 由不同类型的单体缩合而成1 淀粉 直链淀粉 支链淀粉 2 糖原 3 纤维素4 其他常见多糖化合物 半纤维素 菊糖 琼脂 多聚木糖 葡聚糖 壳多糖 1 淀粉 1 1来源 几乎存在于所有绿色植物的多数组织中1 2分类 直链淀粉和支链淀粉1 3存在 在天然淀粉中约有20 30 的淀粉为直链淀粉1 4性质 直链淀粉 在冷水中不溶解 略溶于热水支链淀粉 吸收水分 吸水后膨胀成糊状 直链淀粉 1 5结构 直链淀粉 D G以 1 4 糖苷键型缩合而成的 支链淀粉 D G以 1 4 糖苷键和 1 6 糖苷键缩合而成的 支链淀粉或糖原分支点的结构 支链淀粉 1 6空间构象 直链淀粉的空间结构 直链淀粉为250 300个D 葡萄糖残基通过D 1 4 糖苷键联接而成的的一条长链 一般可认为直链淀粉的基本组成单位是麦芽糖 直链淀粉的分子量约为50 000左右 文献中也有报导其分子量的范围为10 000至100 000 支链淀粉D 葡萄糖通过 1 4 糖苷键连接成一条长链 在此主链上可通过 1 6 糖苷键形成分支的侧链 此侧链一般含有25个D 葡萄糖残基 侧链内部的D 葡萄糖残基仍是通过 1 4 糖苷键而相互连接 侧链上每隔6 7个D 葡萄糖残基又能再度形成另一分支链结构 于是促使支链淀粉分子呈现复杂的树状分支结构 支链淀粉的分支点应具有 1 6 糖苷键的结构 2 糖原 2 1来源 广泛存在于动物体中2 2性质 无定形粉末 遇碘显棕红色 无还原性 不能与苯肼作用成脎 水解后产生D 葡萄糖 2 3结构 D 葡萄糖通过 1 4 糖苷键和 1 6 糖苷键连接 主链骨架由 D吡喃葡糖残基通过 1 4 糖苷键联接而成支链淀粉的分支结构是以25个葡萄糖残基为其分支的长度 但糖原的分支结构则是平均以12个葡萄糖残基为其分支的长度因此糖原分子具有较多的分支结构 3 纤维素 3 1来源 植物纤维部分3 2性质 A极不溶于水B在酸作用下水解 最后形成葡萄糖C无色无臭无味的物质D与I2无颜色反应E水解 纤维素 纤维素糊精 纤维二糖 葡萄糖3 3结构 由葡萄糖构成 由 D 葡萄糖以 1 4 糖苷键相连接 不含支链纤维素结构单位是平行排列的 链间的葡萄糖OH之间极易形成氢键 植物中纤维素的存在形态 4 其它常见多糖化合物 4 1几丁质 甲壳质 壳多糖几丁质大量存在于昆虫和甲壳类动物的甲壳之中在天然聚合物中几丁质的贮存量占第二位 仅次于纤维素为2 乙酰氨基 2 脱氧 D 吡喃葡糖通过 l 4糖苷键的形式联接成不分支的长链结构几丁质难得单独存在于自然界 一般都与蛋白质络合或呈现共价的结合 4 2半纤维素大量存在于植物木质化部分包括很多高分子的多糖用稀酸水解则产生己糖和戊糖 所以它是多聚戊糖 如多聚阿拉伯糖 多聚木糖 和多聚己糖 如多聚半乳糖和多聚甘露糖 的混合物4 3琼脂 agar 是某些海藻 如石花菜属 所含的多糖物质主要成分是多聚半乳糖 含硫及钙l 2 的琼脂在室温下便能形成凝胶微生物培养基组分 也是电泳 免疫扩散的支持物之一食品工业中常用来制造果冻 果酱等 4 4透明质酸 不均一多糖 透明质酸结构单位 为细胞间的粘合物 又有润滑作用 对组织起保护作用 细胞外基质的成分 胶原 纤粘连蛋白 层粘连蛋白 蛋白聚糖 氨基聚糖与蛋白聚糖 主要成分为透明