第一章糖类-2PPT课件

第三节寡糖 寡糖是由2 10个单糖通过糖苷键连接而成 主要存在于植物中 结构特点 1 参与组成的单糖单位 2 单糖单位的排列次序 3 参与成键 糖苷键 的碳原子位置 4 参与成键 糖苷键 的每一个异头碳羟基的构型 异头定向 命名原则 1 书写时寡糖的非还原端在左边 2 给出相连两个单糖单位的异头碳的构型 3 为区分五元环和六元环 在单糖单位的名称中插入吡喃或呋喃字样 4 被糖苷键连接的两个碳原子常用括号内经箭头连接的两个序号来表示 一 命名 a 麦芽糖的 异头物 D 吡喃葡萄糖基 1 4 D 吡喃葡萄糖 b 纤维二糖的 异头物 D 吡喃葡萄糖基 1 4 D 吡喃葡萄糖 c 乳糖的 异头物 D 吡喃半乳糖基 1 4 D 吡喃葡萄糖 d 蔗糖 D 吡喃葡萄糖基 1 2 D 呋喃果糖 简写形式参考P36表1 5 1 蔗糖 Glc 1 2 Fru 俗称食糖 主要来源是甘蔗 甜菜 糖枫 无还原性 不能成脎 有旋光性 但无变旋现象 蔗糖 20D 66 5 经水解 稀酸或蔗糖酶 转化酶 后得到等量的D 葡萄糖和D 果糖混合物 20D 19 8 该混合物称为转化糖 2 麦芽糖 Glc 1 4 Glc 俗称饴糖 是淀粉的水解产物 具有还原性 能与苯肼作用生成糖脎 有旋光性和变旋现象 比旋光度为 136 水解后产生两分子D 葡萄糖 晶体麦芽糖为 型 3 乳糖 Gal 1 4 Glc 是乳汁的成分 具有还原性 能成脎 有旋光性和变旋现象 比旋光度为 55 3 水解后产生1分子D 葡萄糖和1分子D 半乳糖 二 双糖 棉子糖 Gal 1 6 Glc 1 2 Fru 主要存在于棉子和甜菜中 是非还原糖 完全水解产生葡萄糖 果糖和半乳糖 在蔗糖酶作用下生成蜜二糖和果糖 在 半乳糖苷酶作用下生成半乳糖和蔗糖 三 三糖 第四节多糖 也称聚糖 glycan 自然界中糖类主要以多糖形式存在 是由多个单糖单位构成的糖类物质 是高分子化合物 相对分子量从3 104到4 108 属非还原糖 有旋光性但不呈现变旋现象 无甜味 大多不溶于水 一般不能结晶 分类 来源 植物多糖 动物多糖 微生物多糖组分 同多糖 杂多糖 复合多糖功能 贮存多糖 结构多糖 是植物和真菌中贮存最多的葡萄糖同多糖 天然淀粉是颗粒状 外层是支链淀粉 约占80 90 内层为直链淀粉 约占10 20 淀粉酶可将淀粉水解为麦芽糖 乙酰溴化物与淀粉作用生成乙酰麦芽糖 淀粉的组成单位是麦芽糖 用热水处理淀粉或用极性溶剂处理淀粉都可以将淀粉分为两种成分 一种为可溶部分 称为支链淀粉 另一种为不溶部分 称为直链淀粉 1 直链淀粉由600 12000个D 葡萄糖残基通过 1 4 糖苷键连接而成的一条长链 分子量约为100 000至2000 000左右 具有方向性 一端是还原端 1 端 右边 另一端是非还原端 4 端 左边 空间构象呈螺旋状 遇碘显紫蓝色 一 淀粉 starch 直链淀粉的结构 P42图1 23图1 24 2 支链淀粉D 葡萄糖通过 1 4 糖苷键连接成一条主链 在此主链上通过 1 6 糖苷键形成分支 侧链一般含有25个D 葡萄糖残基 侧链上每隔6 7个D 葡萄糖残基又能再度形成另一支链结构 使支链淀粉分子呈现复杂的树状分支结构 支链淀粉的分子较直链淀粉大得多 一般平均由6000 37000个D 葡萄糖残基组成 其分子量约为1000 000 6000 000左右 只有一个还原端 所有分支 n个 均具非还原端 n 1 遇碘显紫红色 支链淀粉的结构 糊精 淀粉经水解后生成分子大小不一的中间物 统称糊精 依分子量递减与碘作用呈蓝紫色 紫色 红色 无色 是动物和细菌贮存多糖 高等动物的肝脏和肌肉组织中含有较多的糖原 成分类似淀粉 由D 葡萄糖组成的带有分支的聚合物 主链以 1 4 糖苷键相连 支链连接键为 1 6 糖苷键 分支更多 分子量为3000 000 15000 000 分子为球形 遇碘呈红色 无还原性 二 糖原 glycogen 是自然界中分布最广 含量最多的一种多糖 植物体内约有50 的碳存在于纤维素的形式 棉花 亚麻 芊麻和黄麻等含有大量优质的纤维素 木材中的纤维素则常与半纤维素和木质素共同存在 由 D 葡萄糖以 1 4 糖苷键连接而成的直链 二糖单位是纤维二糖 空间构象呈带状 糖链之间通过分子间氢键堆积成片层结构 天然纤维素为无臭 无味的白色丝状物 不溶于水 稀酸 稀碱和有机溶剂 与碘无颜色反应 三 纤维素 cellulose P46图1 27 在天然聚合物中几丁质的贮存量占第二位 仅次于纤维素 大量存在于昆虫和甲壳类动物的甲壳之中 虾 蟹壳中富含的甲壳质是一种白色 无定形的半透明物质 几丁质分子是2 乙酰氨基 D 吡喃葡萄糖的同聚物 各个残基通过 l 4 糖苷键的形式连接成不分支的长链结构 也称为聚乙酰氨基葡糖 或壳多糖 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 四 几丁质 壳多糖 chitin 几丁质的结构 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 是多聚戊糖 如多聚阿拉伯糖 多聚木糖 和多聚己糖 如多聚半乳糠和多聚甘露糖 的混合物 五 半纤维素 hemicellulose 六 琼脂 agar 是某些海藻 如石花菜属 所含的多糖混合物 主要成分是多聚半乳糖 含硫及钙 它是微生物培养基组分 也是电泳 免疫扩散的支持物之一 琼脂糖是琼脂的主要组分 由半乳糖和半乳糖衍生物交替组成的线性分子 食品工业中常用来制造果冻 果酱等 1 2 的琼脂在室温下便能形成凝胶 又称为粘多糖 氨基多糖 酸性糖胺聚糖等 是一类含己糖胺和糖醛酸的杂多糖 由多个二糖单位形成的长链多聚物 一般与蛋白质结合 形成蛋白聚糖 糖胺聚糖是一类重要的动物杂多糖 存在于软骨 体腔等结缔组织中 构成组织间质 各种腺体分泌的润滑粘液 多富有粘多糖 它在组织成长和再生过程中 在受精过程中以及机体与许多传染病原 细菌 病毒 的相互作用上都起着重要作用 代表性物质有透明质酸 hyaluronicacid 软骨素4 或6 硫酸 chondroitinsulfate 硫酸皮肤素 dermatansulfate 硫酸角质素 keratansulfate 肝素 heparin 及硫酸乙酰肝素 heparansulfate 等 七 糖胺聚糖 glycosaminoglycan GAG 1 透明质酸 HA 由D 葡糖醛酸 GlcUA 与N 乙酰葡糖胺 GlcNAc 以 1 3糖苷键连接成二糖单位 后者以 1 4糖苷键同另一二糖单位连接 可高达2 5万个单位 Mr107 分子为链形 无分支 不与蛋白质结合 在生理条件下是多糖阴离子 广泛分布于哺乳动物体内 特别是滑液 玻璃样体液中 也存在于关节液 疏松结缔组织 脐带 皮肤 动脉管壁心脏瓣膜 角膜以及雄鸡冠中 主要功能是在组织中吸着水 是细胞间的粘和物质 具有润滑作用和保护作用 2 硫酸软骨素 CS 由D 葡萄糖醛酸与N 乙酰半乳糖胺 GalNAc 以 1 3糖苷键连接成二糖单位 重复单位之间通过 1 4苷键连接 一般有250个二糖单位 Mr105 常形成硫酸酯 有软骨素 4 硫酸与软骨素 6 硫酸两类 存在于软骨组织 皮肤 角膜 巩膜 白细胞 血小板和软骨瘤等基质中 是软骨组织的组成成分 硫酸皮肤素最初是从猪皮中分离出来 后发现它存在于许多动物组织 如猪胃粘膜 脐带 肌腱 脾 脑 心瓣膜 巩膜 肠粘膜 关节囊 纤维性软骨等中 硫酸皮肤素 DS 结构与性质都与硫酸软骨素的相似 D 葡萄糖醛酸差向异构为L 艾杜糖醛酸 L IdoUA 并以 1 3糖苷键与GalNAc连接 最初从角膜的蛋白水解液中分离出来 婴儿几乎不含硫酸角质素 随着年龄的增大逐渐增加 直到20 30岁时 它的含量约占肋软骨中粘多糖总量的50 3 硫酸角质素 KS 重复二糖单位为Gal和GlcNAC 分子之间以 1 4糖苷键相连 单位之间以 1 3糖苷键连接 Gal和GlcNAC的C6是硫酸化位点 4 肝素 Hep 结构变化比较多 由L 硫酸艾杜糖醛酸或D 葡萄糖醛酸和N 磺酰葡萄糖胺通过 1 4糖苷键或 1 4糖苷键连接 重复单位之间通过 1 4糖苷键连接 肝中肝素含量最为丰富 此外分布于哺乳动物组织和体液中 胃粘膜 肺 脾 肌肉和动脉壁肥大细胞中肝素含量也很高 功能 抗凝血作用 防止血栓形成 结构特点 1 由含D 葡萄糖胺或D 半乳糖胺的重复二糖单位构成 2 含糖醛酸 除硫酸角质素外 3 含硫酸基团 呈多阴离子 除透明质酸外 4 糖苷键多为 1 3 和 1 4 肝素及衍生物具有 1 3 和 1 4 1 肽聚糖 peptidoglycans 又称胞壁质 粘肽 氨基糖肽 胞壁肽 是由N 乙酰葡糖胺 GlcNAc或NAG 和N 乙酰胞壁酸 MurNAc或NAM 通过 1 4糖苷键交替组成的多糖链为骨干并与不同组成的肽 四肽 交叉连接所成的大分子 功能 肽聚糖是细菌细胞壁的主要成分 细菌的细胞壁具有维持细菌形状和保护质膜以避免渗透压波动带来的影响的作用 八 肽聚糖 糖蛋白及蛋白聚糖 金黄色葡萄球菌的肽聚糖 金黄色葡萄球菌的肽聚糖结构示意图 2 糖蛋白 glycoproteins 多糖以共价键形式与蛋白质连接形成的生物大分子 含糖量为2 50 人体1 3以上蛋白质属于糖蛋白 多糖中多为糖的衍生物 如N 乙酰氨基糖等 常见的糖是半乳糖或甘露糖 寡糖链多是分支的 一般仅含有15个以下的单糖 分子量在540 3200 但糖链数目变化很大 寡糖链与多肽链 蛋白质 中的氨基酸以多种形式共价连接 构成糖蛋白的糖肽连接健 简称糖肽键 糖肽连接键的类型有 1 以丝氨酸 苏氨酸和羟赖氨酸的羟基为连接点 形成 0 糖苷键型 2 以天冬酰胺的酰胺基 N 末端氨基酸的氨基以及赖氨酸或精氨酸的氨基为连接点 形成 N 糖苷键型 3 以天冬氨酸或谷氨酸的游离羧基为连接点 形成酯糖苷键型 4 以半胱氨酸为连接点的糖肽键 糖蛋白的功能 在植物和动物 微生物并不如此 中可被分泌 进入体液或作为膜蛋白 包括许多酶 大分子蛋白质激素 血浆蛋白 全部抗体 补体因子 血型物质 细胞因子和粘液组分等 膜蛋白中的糖 糖蛋白中寡糖链末端糖基组成的不同决定人体的血型 O型 Fuc 岩藻糖 A型 Fuc和GalNAc 乙酰氨基半乳糖 B型 Fuc和Gal 半乳糖 3 蛋白聚糖 proteoglycans 由蛋白质和糖胺聚糖通过共价键连接而成的大分子复合物 含糖量高50 90 软骨的主要蛋白聚糖聚集体分子量非常大 大约为2 108 是由透明质酸 硫酸软骨素 硫酸角质素 特殊的核心蛋白 连接蛋白和大量的寡糖链组成的 功能 蛋白聚糖可吸收大量水而具有粘性和弹性 可稳定 支持 保护细胞 并维持水盐平衡 是细胞基质的重要成分 透明质酸 核心蛋白 连接蛋白 蛋白聚糖中的多糖 本章要点 糖的分类 聚合度 水解情况 单糖 寡糖 多糖 复合多糖 糖的生物学功能 细胞结构组成 主要能源物质 组成遗传物质 其他代谢物前体 碳源 信息分子 糖的定义 多羟基醛或酮及衍生物 聚合物 单糖的结构 性质 衍生物 重要单糖构型 D L 的确定标准及两种表示方法 直链 环状 物理性质包括旋光性 比旋光度 变旋现象 化学性质包括 还原性 氧化性 成脎 成苷 成酯 颜色反应等 重要的衍