高中物理生物化学第二章课件

第二章糖类(carbohydrate),糖类是多羟醛、多羟酮或其衍生物，或水解时能产生这些化合物的物质。,糖类的生物学作用：,1.作为生物体的结构成分,2.作为生物体细胞内的主要能源物质,3.在生物体内转变为其它物质,4.作为细胞识别的信息分子,糖的种类:单糖（monosaccharide）寡糖（oligosaccharide）多糖（polysaccharide）,第一节单糖,特殊性C5H10O4CH2O,一、葡萄糖分子结构,（一）葡萄糖的链状结构,6个碳，4个不对称碳原子,（二）葡萄糖的构型（configuration）,构型：RS表示法（有机化学）DL表示法（生物化学）,葡萄糖（及其它单糖）的构型是以甘油醛不对称C上的OH空间排列为标准确定的。,Fisher投影式,透视式,单糖的构型取决于分子中离羰基碳最远的那个手性碳原子的构型。葡萄糖的构型取决于C5*的-OH空间位置。,(+)、(-)表示旋光性,D-(+)葡萄糖D-(-)果糖,D-葡萄糖：D20=+52.6D-果糖：D20=-92.4,D、L构型与(+)、(-)有无必然联系？,D-葡萄糖有两种旋光率：D20=+112.2D20=+18.7,（三）葡萄糖的环状结构,葡萄糖的变旋现象,葡萄糖的醛基为半缩醛形式,葡萄糖分子自我成环（五元环呋喃糖、六元环吡喃糖）,亲核加成,半缩醛,D20=+112.236%,D20=+18.764%,氧环上的碳原子顺序按顺时针排列时，半缩醛羟基在氧环平面之下为-型，在氧环平面之上为-型。-型和-型互为异头物（anomer）.(异头碳羟基与末端羟甲基为反式时为-型,为顺式时为-型),变旋现象:一种新配制的溶液比旋光度改变的现象，称为变旋现象。变旋作用的本质是由于分子立体结构发生了变化.,环状葡萄糖的构型判断羟甲基在氧环平面之上为D-构型，在环之下为L-构型。,Haworth投影式(1926),（四）葡萄糖的构象椅式构象为优势构象。,构型与构象有什么区别？,构型(configuration)指分子中原子的特定空间排列。改变构型需要共价键的断裂与重新形成。,构象(conformation)分子中由于绕单键旋转引起的原子的不同排列。构象的变化不需要共价键的断裂与重新形成。,二、单糖的性质（一）物理性质1.旋光性,旋光率是鉴定糖的重要指标之一。,2.甜度常以蔗糖甜度为标准（100）果糖173，葡萄糖74，麦芽糖32，半乳糖32。人工糖精（saccharin，50000）天然糖精（蛇菊苷30000）甜蛋白（monellin）-非热源性甜味剂,3.溶解度糖因为多羟基而易溶于水。,（二）化学性质1.异构化(弱碱作用下)葡萄糖、果糖、甘露糖三者通过烯醇式结构相互转化。2.酯化作用（G-6-P,F-6-P）,3.单糖的还原性因含游离半缩醛羟基而具有还原性。可以还原Fehling试剂（硫酸铜的碱性溶液），Cu+Cu2O。(还原糖的定量反应),4.形成糖苷(glycosides)甲基-D-吡喃葡糖苷,糖苷稳定。糖苷无半缩醛羟基，无还原性。,糖苷：单糖的半缩醛(或半缩酮)羟基与醇、酚类分子上的羟基发生缩合形成的缩醛(或缩酮)，统称糖苷。由此形成的键叫糖苷键。(糖苷键：O-,N-,S-),三、重要的单糖和单糖衍生物所有的单糖都是由甘油醛、二羟丙酮派生来的。,甘油醛醛糖(L系，D系),二羟丙酮酮糖（L系，D系）,（一）丙糖（三碳糖）D甘油醛二羟丙酮,（二）丁糖（四碳糖）D赤藓糖D赤藓酮糖,（三）戊糖（五碳糖）D核糖D核酮糖D脱氧核糖,（四）己糖（六碳糖）D葡萄糖D半乳糖D甘露糖D果糖,（五）庚糖D-景天庚酮糖,（六）单糖的衍生物1.糖醇（不能还原Fehling试剂）甘露醇,2.糖酸(伯醇基氧化成羧基)葡糖醛酸,3.糖苷强心苷,4.糖胺（氨基糖）,是非题链状葡萄糖成环时，不对称碳原子数发生改变。（）糖属于碳水化合物，糖分子中的H:O比总是2:1.()含不对称碳原子一定有旋光性。（）有旋光性的物质一定含不对称碳原子。（）,己糖有16种光学异构体。（）己醛糖有16种光学异构体。（）糖胺就是氨基糖。（）二羟丙酮属于酮糖。（）,弱碱条件下，葡萄糖、之间可以通过结构相互转化。写出-D-葡萄糖、-D-核糖、-甲基-D-葡萄糖苷、-D-果糖-6-磷酸的环状结构式。名词解释：糖苷,第二节寡糖(oligosaccharides),一、双糖（disaccharides）,（一）麦芽糖(maltose),2分子D葡萄糖（14）糖苷键有还原性,O-D-吡喃葡萄糖基-(14)-D-吡喃葡糖Glc(14)Glc,（二）蔗糖（sucrose）,D葡萄糖，D果糖（12）糖苷键无还原性O-D-吡喃葡糖基-(12)-D-呋喃果糖Glc(12)Fru,（三）乳糖（lactose）,D半乳糖，D葡萄糖（14）糖苷键有还原性O-D-吡喃半乳糖基-(14)-D-吡喃葡糖Gal(14)Glc,（四）纤维二糖,2分子D葡萄糖（14）糖苷键有还原性O-D-吡喃葡糖基-(14)-D-吡喃葡糖Glc(14)Glc,还原性末端(reducingend,RE)非还原性末端(nonreducingend,NRE),二、三糖棉籽糖(raffinose)-D-半乳糖,-D-葡萄糖,-D-果糖(16),(12),练习题：写出蔗糖、乳糖、麦芽糖的结构式。,第三节多糖（polysaccharide）,同多糖（homopolysaccharide）,组成：异多糖（heteropolysaccharide）,一、同多糖,（一）淀粉（starch）植物营养物质的储存形式,1.直链淀粉（amylose),遇碘呈紫兰色。,淀粉：(14)糖苷键,分子量1.0105-2.0106,相当60012000葡萄糖残基.,6G/helix/I2；螺距0.8nm;直径1.4nm特征兰色36G,2.支链淀粉（amylopectin),遇碘呈紫红色.,(14)糖苷键为主，还有(16)糖苷键多分支（1分支/25-30G），端基含量4.,分子量1106-6.106,相当6000-37000个葡萄糖残基.,（二）糖原（glycogen）,-D-葡萄糖残基组成连键：(14)，(16)多分支，端基含量9分子量约5.0106,糖原是动物细胞葡萄糖的储存形式。,（三）纤维素（cellulose）,D葡萄糖，(14)糖苷键,植物(包括某些真菌和细菌)细胞壁的主要成分，不溶于水，分子量约1106,伸展链,氢键;片层结构,（四）几丁质（chitin）壳多糖N-乙酰葡糖胺的同聚物(-2-N-乙酰葡糖胺)-（14）,（一）半纤维素（hemicellulose）,碱溶性的植物细胞壁多糖(15%NaOH)，包括多聚戊糖和多聚己糖（如木聚糖，葡甘露聚糖等)。,二、杂多糖,琼脂糖（agarose）：是琼脂的主要成分,除硫后的中性部分,能相互交联成凝胶网.常用作柱填料或电泳介质。,(二)琼脂（agar）：洋菜是从某些海藻中提取出来的一种多糖混合物，含有不同酸性基团.常用作微生物培养基的凝固剂。,(三)肽聚糖(peptidoglycan)细菌杂多糖、细菌细胞壁主要成分N-乙酰葡糖胺(NAG)和N-乙酰胞壁酸(NAM)交替排列,四肽与NAM相连.溶菌酶的底物,（四）糖胺聚糖（glycosaminoglycan）存在于动物细胞外基质结构多糖含氨基糖或氨基糖衍生物的杂多糖，含酸性基团，不分支。如：透明质酸、硫酸软骨素,第四节结合糖一、糖蛋白（glycoproteins）,寡糖与蛋白质（或多肽）以共价键连接成的结合蛋白质。蛋白质为主体，糖链作为辅基,（一）糖蛋白在生物体内存在的普遍性1.免疫球蛋白2.激素糖蛋白3.血浆糖蛋白4.结缔组织糖蛋白5.细胞膜糖蛋白6.植物凝集素7.酶类,(二)糖链具有多样性,结构信息丰富,多样性的原因：,单糖种类,连接位置（C2，C3，C4，C6）,糖苷键构型（，）,糖环类型（呋喃，吡喃）,(三)糖肽键(glycopeptidelinkage)的类型N-糖肽键O-糖肽键,(四)糖链的生物学功能,1参与新生肽链的折叠（folding）,2影响寡聚蛋白亚基的缔合,3影响糖蛋白的分泌和稳定性,4参与分子识别（molecularrecognition）和细胞识别（cellularrecognition）,二、蛋白聚糖（proteoglycan）,糖胺聚糖和核心蛋白以糖肽键共价相连形成蛋白聚糖。蛋白聚糖中糖的比例高于蛋白质。,透明质酸,蛋白聚糖复