「生物化学简明教程__第4章 糖【上课课件】」.ppt

第四章糖类 1 学校类 糖类的组成 由碳 氢 氧三种元素组成 可由实验式Cn H2O m表示 由于式中碳氢比例与水相同 故过去将糖类称为碳水化合物 概述 糖类是自然界含量最丰富的有机物质 淀粉和纤维素是植物中的主要糖类 占干重的85 95 2 学校类 糖的分类 单糖即不能水解为其他糖的糖 寡糖可以水解为2 10个单糖的糖 常见蔗糖 麦芽糖 乳糖等二糖 及棉籽糖和其他寡糖 多糖可水解为多个单糖或其衍生物 同多糖 水解产物为同一单糖 杂多糖 水解产物不止一种单糖或单糖衍生多糖复合物指糖与脂 蛋白等共价相连组成蛋白多糖 糖蛋白 糖脂等 3 学校类 4 1单糖 一 单糖的构型1 单糖根据含醛基或酮基的特点可分为醛糖与酮糖 2 根据碳原子数目 4 学校类 一 单糖的构型 3 最简单的单糖是甘油醛和二羟丙酮 4 1单糖 二羟丙酮 酮糖 甘油醛 醛糖 5 学校类 糖的构型以L或D型的甘油醛为欸参照物 以离醛基 酮基 最远的一个不对称碳原子为准 羟基在右为D型 羟基在左为L型 D 醛基 6 学校类 二 单糖的结构 单糖由于自身就具有醛基和羟基 因此二者可以自发反应形成半缩醛化合物 使糖类具有环状结构 以葡萄糖为例 单糖的成环方式有两种 天然葡萄糖多以吡喃式结构存在 吡喃式成环 六元环 呋喃式成环 五元环 7 学校类 以葡萄糖为例 单糖的成环方式有两种 天然葡萄糖多以吡喃式结构存在 1 环状结构的形成方式 吡喃式成环 六元环 呋喃式成环 五元环 8 学校类 吡喃式成环 六元环 D 吡喃葡萄糖 半缩醛式 D 葡萄糖 吡喃 9 学校类 呋喃式成环 五元环 D 葡萄糖 D 呋喃葡萄糖 半缩醛式 呋喃 10 学校类 三 单糖的构象 11 学校类 4 2重要的单糖及衍生物 三碳糖 三碳糖 甘油醛 甘油醛 常见的醛糖 12 学校类 赤藓糖 苏糖 四碳糖 13 学校类 核糖 阿拉伯糖 木糖 五碳糖 14 学校类 六碳糖 15 学校类 木酮糖 核酮糖 常见的酮糖 16 学校类 阿洛酮糖 果糖 山梨糖 塔格糖 17 学校类 糖醇糖醇较稳定 有甜味 山梨醇用于合成维生素C 甘露醇在临床上用于降低颅内压和治疗肾衰 核糖醇参与核黄素的合成 是FMN和FAD的组成成分 木糖醇是无糖咀嚼胶的成分 糖醛酸途径的中间物 肌醇常以游离态存在于肌肉 心脏 肺 肝脏中 18 学校类 常见糖醇结构 19 学校类 糖酸 葡萄糖氧化酶可将葡萄糖氧化形成葡萄糖醛酸 glucuronate 葡萄糖醛酸是人体内一种重要的解毒剂 热硝酸可将醛糖氧化成糖二酸 glucaricacid 这一反应可用于推定糖的构型 Fehling试剂或Bennedict试剂可将葡萄糖氧化形成葡萄糖酸 gluconicacid 葡萄糖酸 内酯可用于制造内酯豆腐 20 学校类 脱氧糖2 脱氧核糖是DNA的组成成分 植物和微生物含有鼠李糖 岩藻糖等脱氧糖 乌本苷为K Na ATP酶的抑制剂 使细胞内钠离子浓度升高 与胞外Ca2 进行交换 使细胞内Ca2 浓度升高 可加强心肌收缩力 减慢心率 为强心剂 可做箭毒 21 学校类 氨基糖糖中的羟基为氨基所取代称为氨基糖 常见的D 氨基葡萄糖 氨基半乳糖 N 乙酰神经氨酸 22 学校类 糖苷糖的半缩醛羟基与非糖物质 醇 酚等 的羟基形成的缩醛结构称为糖苷 形成的化学键为糖苷键 糖苷键对碱稳定 易被酸水解 糖苷的作用 皂角苷有溶血作用 苦杏仁苷有止咳作用 人参皂苷有抗疲劳 抗感染等功效 糖苷中常见的糖基有葡萄糖 半乳糖 鼠李糖等 配糖体有醛类 醇类 酚类 固醇类等多种类型的化合物 23 学校类 24 学校类 寡糖是少数单糖 2 10个 缩合的聚合物 低聚糖通常是指20个以下的单糖缩合的聚合物 构成激素 抗体 生长素的重要分子 覆盖细胞表面 是细胞间识别的物质基础 最常见的寡糖是二糖 麦芽糖 蔗糖 乳糖 纤维二糖等 功能 低聚糖具有防病抗病及增强健康等生理功效 被称为功能性食品 寡糖的结构可用符号表示 如麦芽糖为 O D Glcp 1 4 D Glcp 4 3寡糖 25 学校类 蔗糖常用食糖 甜度大 易结晶 易溶于水 是植物糖类运输的主要分子 无还原性 由一分子 D 葡萄糖和一分子 D 果糖组成 26 学校类 乳糖存在于人乳 5 7 和牛乳 4 中 分子式C12H22O11 还原糖 葡萄糖和乳糖 27 学校类 麦芽糖又称饴糖 分子式 C12H22O11 具还原性 稀酸 麦芽糖酶水解 产物为两个D 葡萄糖 28 学校类 纤维二糖纤维素的结构单位 分子式C12H22O11 还原糖 水解为2分子 D 葡萄糖 29 学校类 4 4多糖 Polysaccharides 由许多单糖或单糖衍生物聚合而成 缩合时单糖分子以糖苷键相连 一般无甜味 无还原性 酸或酶的作用下可水解为双糖 寡糖或多糖 重要的有淀粉 糖元 纤维素 几丁质 粘多糖等 可分为同多糖和杂多糖 30 学校类 4 5多糖代表物掌握各种同多糖的基本结构 特别是淀粉 starch 糖原 glycogen 右旋糖苷 dextran 纤维素 cellulose 壳多糖 chitin 的结构特点 在生产和科研中有重要意义 4 5 1淀粉 Starch 直链淀粉平均250 300个 D 葡萄糖通过 1 4糖苷键相连 旋转卷曲成螺旋状 每6个Glc残基盘旋一圈 与KI I2呈 深 兰色 水解的唯一双糖为麦芽糖 唯一单糖为葡萄糖 支链淀粉由2000 22000个Glc残基组成 大约每24 30个葡萄糖就有一个 1 6糖苷键的分支 与KI I2呈紫 红 色 水解时只生成一种双糖 麦芽糖 31 学校类 淀粉可以分为 支链淀粉和直链淀粉 通过 1 4 糖苷键相连 支链淀粉的分支处是 1 6 支链淀粉具有高度的分支结构 每隔20 30个单糖残基就存在一处支链 32 学校类 淀粉的结构 1 4糖苷键 1 6糖苷键 33 学校类 34 学校类 淀粉显色 将直链淀粉悬浮在水中呈现螺旋的构象 这时I2可以插入到直链淀粉的轴心位置 使其产生蓝色 这种方法可以鉴定淀粉类型 35 学校类 糖原 Glycogen 有动物淀粉之称 细菌细胞中也有存在 动物组织内主要的贮藏多糖 肝脏 肌肉中含量多 分别称为肝糖元 肌糖元 结构与支链淀粉相似 但分支长度较短 一般由8 12个Glc残基组成 分支多 分子量高达106 108 与KI I2呈红褐色或棕红色 水解终产物是葡萄糖 糖原示意图 非还原端 分支点 还原端 36 学校类 纤维素 Cellulose 自然界中分布最广的糖 以纤维二糖 cellobiose 为基本单位缩合而成 纤维状 僵硬 不溶于水的分子 分子不分支 约由10000 15000个 D Glc残基组成 水解需高温 高压和酸 人体消化酶不能水解纤维素 食草动物利用肠道寄生菌分泌的纤维素酶 cellulase 将部分纤维素水解为葡萄糖 37 学校类 纤维素的结构 a 纤维素链上连个糖单元D 葡萄糖通过 1 4 糖苷键相连 b 两条相互平行的纤维素链 D 葡萄糖残基构象通过氢键相连 38 学校类 39 学校类 右旋糖酐 dextran 利用微生物制造的右旋糖酐 是由许多Glc通过 1 6 1 4 1 3糖苷键组成的多糖 相对分子质量平均在75000左右的为高分子质量右旋糖酐 是一种血浆代用品 用于提高血浆胶体渗透压 使组织的水分渗透到血中 维持血容量 临床用于出血性休克和创伤性休克 40 学校类 4 5 6壳多糖 几丁质 自然界中每年生物合成的资源量高达10亿吨 是地球上仅次于植物纤维的第二大生物资源 由N 乙酰 D 氨基葡萄糖以 1 4 糖苷键缩合成的不分枝同多糖 同纤维素伸展的链式结构类似 将乙酰氨基换成羟基便成为纤维素 甲壳素在链间以氢键交联集合成片 由于氢键比纤维素多 因而比较坚硬 是藻类 昆虫 甲壳动物的结构材料 天然多糖中惟一大量存在的带正电荷的氨基多糖 具有一系列特殊功能性质 广泛应用在食品 化妆品 废水处理 重金属回收 生物 医药 纺织 印染 造纸等领域 41 学校类 存在于节肢动物 昆虫 甲壳类动物外骨骼及真菌细胞壁 由N 乙酰 D 葡萄糖胺以 1 4 糖苷键缩合而成 分子线状不分支 几丁多糖的应用 良好的絮凝剂 络合阴离子 降胆固醇 去毒素 人造皮肤 食品 药品和化妆品制造等 42 学校类 Chitin a Ashortsegmentofchitin ahomopolymerofN acetyl D glucosamineunitsin 1 4 linkage b AspottedJunebeetle Pellidnotapunetatia showingitssurfacearmor 盔甲 exoskeleton ofchitin 43 学校类 半纤维素 hemicellulose 碱溶性的植物细胞壁多糖 是木聚糖 葡甘露聚糖 半乳葡甘露聚糖 木葡聚糖的复合物 半纤维素 纤维素 木质素 44 学校类 琼脂 agar 海藻中提取的多糖混合物 主要成分琼脂糖是由D 和L 半乳糖和交替组成的线形链 食品工业 琼脂胶的糖基不同程度地被硫酸基 甲氧基 丙酮酸等修饰 琼脂糖可形成左手双螺旋 再聚集成束 形成刚性的交联凝胶网 可用做电泳和层析的支持物 45 学校类 固体凝胶支持物 液体琼脂溶液 46 学校类 糖胺聚糖重要成分 己糖醛酸和己糖胺重复二糖单位构成 二糖单位常被带负电荷的羧基或硫酸基修饰 因此呈酸性 主要作用 保持结缔组织的水分 调节阳离子在组织中的分布 对关节的保护和润滑作用 促进创伤愈合的作用 糖胺聚糖主要有透明质酸 硫酸软骨素 硫酸角质素 肝素等 47 学校类 1 透明质酸在高等动物组织中发现 细菌中也有存在 主要存在于结缔组织如眼球玻璃体 鸡冠 脐带 软骨等组织 主要功能是在组织中吸着水 有润滑剂作用 对组织起保护作用 可用于眼科手术 骨关节炎治疗和化妆品 48 学校类 2 肝素 Heparin 最早由肝脏和心脏中分离到 以肝脏中最丰富 广泛存在于哺乳动物组织和体液中 猪肠黏膜是较好的材料来源 结构复杂 由D GlcN与L IduUA或D GlcUA组成二糖单位 可抑制丝氨酸蛋白酶 是天然抗凝剂 可防止血栓形成 小剂量可治疗心血管疾病 抑制肿瘤转移 49 学校类 3 硫酸软骨素软骨的主要成分 广泛存在于结缔组织 筋腱 皮肤等 分子量一般低于10万 约250个重复二糖 个别可超过30万 二糖单位为D GlcUA与GalNAc以 1 3相连 有抗凝血 降血脂作用 可治疗心血管疾病 关节炎和链霉素引起的听觉障碍 可用于化妆品 50 学校类 4 硫酸皮肤素 Dermatansulfate DS 存在于许多动物组织 如猪肠胃黏膜 脐带 肌腱等 二糖单位为L 艾杜糖醛酸与N 乙酰半乳糖以 1 3相连 5 硫酸角质素广泛存在于角膜 软骨 骨髓中 N 乙酰氨基葡萄糖与半乳糖以 1 3键构成重复双糖单位硫酸基团位于N 乙酰氨基葡萄糖的C6位及某些半乳糖基上 51 学校类 4 5糖复合物糖复合物是糖类的还原端和非糖组分共价键结合的产物 主要有糖蛋白 glucoprotein 蛋白多糖 proteoglycans 糖脂 glycolipid 和脂多糖 lipopolysaccharide 等 4 6 1糖蛋白与蛋白聚糖糖与蛋白质的复合物可分为糖蛋白 glucoprotein 与蛋白聚糖 proteoglycans 两类 糖蛋白是蛋白质与寡糖链形成的复合物 糖成分的含量在1 80 之间变动 而蛋白多糖是蛋白质与糖胺聚糖形成的复合物 糖成分的含量一般较高 可高达95 蛋白质与糖类的结合有两种不同类型的糖苷键 一种是利用肽链上天冬酰氨的氨基与糖基上的半缩醛羟基形成N 糖苷键 另一种是利用肽链上苏氨酸或丝氨酸 或羟基赖氨酸 羟基脯