王镜岩-生物化学-经典-糖的生物化学PPT课件

.第1，1章碳水化合物，2，1，简介，(1)糖的存在和来源碳水化合物是地球上最丰富的有机化合物，每年可在全球植物和藻类光合作用中转换的1000亿吨CO2和H2O成为纤维素和其他植物的产物。植物干燥重量的85-90%是糖类。总的来说，糖在能量物质、结构物质、活性物质等生物中起着作用。3，(2)糖类的生物作用绿色植物的皮肤、杆等多糖(纤维素、半纤维素、果胶物质等)；昆虫、螃蟹、虾和其他外骨骼糖(甲壳素)；结缔组织中的糖(肝素、透明质酸、硫酸软骨素、皮肤激素等)；细菌细胞壁糖称为结构多糖。食物和根、块茎中的多糖(淀粉)；动物体内储存的多糖(党员)是重要的能量物质。糖蛋白(proteoglycan)中的糖；血型糖等细胞膜和其他细胞结构；活性糖分子是重要的信息分子。医用糖(葡萄糖及其衍生物，如葡萄糖酸的钠、钾、钙、锌盐等)；食用菌中的糖(香菇多糖、灵芝多糖、昆布多糖等)可以入药；药用。糖类是重要的中间代谢产物，可以转化为氨基酸、核苷酸和脂质。4，糖主要由c，h，o三个元素组成，有些是n，s，p等。单糖大部分与结构通过(CH2O)n一致，但不能只通过通用判断哪些分子是糖。也就是说，符合通食的可能不是乙酸(CH3COOH)、甲醛(CH2O)、乳酸(C3H6O3)等糖分。与正常饮食不匹配，例如C5H10O4(脱氧核糖)、C6H12O5(老鼠糖流)。糖可以定义为多羟基醛。多羟基酮；多羟基醛或多羟基酮的衍生物；可以水解为多羟基醛或多羟基酮或其衍生物的物质。(c)糖类的元素组成和化学性质，5，(4)糖类的命名和分类，单糖(monosaccharides)不会根据碳原子的数量水解成不同的糖。c糖(甘油酯)；丁基糖(erythrith)；戊烷(木酮、核酮、核糖、脱氧核糖等)；Hexose(葡萄糖、果糖、半乳糖等)。低聚糖可以水解为几个到十个单糖，一般包括二糖蔗糖、麦芽糖和乳糖。三糖(trisaccharides)棉籽糖和其他低聚糖。多糖(polysaccharides)是可水解为多个单糖或其衍生物的糖分，由相同多糖(homoglycans、homophysaccharides)的单糖水解而成的聚合物聚合物聚合物、淀粉、糖原、纤维素异糖类(heteroglycans，heteropolysaccharides)水解物是透明酸、肝素、硫酸软骨素、皮肤素等单糖或单糖衍生物中的一个或多个。糖的衍生物是指糖的氧化产物、还原产物、氨基取代物和糖苷化合物，例如D-葡萄糖胺、N-乙酰葡萄糖胺、糖的硫酸酯等。多糖复合糖与脂质、蛋白质等共享价格相关联，有蛋白质多糖、糖蛋白、糖脂质(glycanproteins)，6，(3)碳水化合物研究的简要历史，1843年，杜马斯实验性地(ch2o) n糖；1870年，科林；1883年，托伦斯构想了葡萄糖的结构。1881年，EmilFischer分析了单糖的结构，同时合成了当时已知的hexose和pentose。1846年，杜邦提出葡萄糖溶液的旋转现象。1893年，Fischer正式提出葡萄糖的环状结构。1895年，Tanret发现了三种具有不同光学特性的葡萄糖。1926年W.N.Haworth提出葡萄糖的Haworth投影法。1928年，马拉普拉达发明了碘酸氧化法来测量糖的结构。1932年，Fleury和Lange将这种方法完美地用于糖化学研究。1933年，N.A.S1950年，R.E.Reeves证明了己烷的椅子形态。1950s以后，在糖生物化学的研究中使用了生物化学的最新理论和方法，在与结构和功能关系的研究方面取得了重大突破，在糖化学或糖生物化学的研究时代，特别是糖复合物的研究方面，奠定了生命科学研究的另一个热点。7，2，光学异构，(a)关于光学异构的一些概念，葡萄糖和大部分糖都有偏转平面偏振光的能力，即糖的光学旋度，都是因为手性碳。糖的光学旋转和旋转是由糖分子中所有手性碳的羟基方向决定的。糖的光学旋转用右手(用d或表示)或左手(用l或-表示)表示。构成是一个分子因每个原子特有的空间排列而使其具有特定的立体化学结构。物质从一个配置转换到另一个配置时，必须打破或重新形成共价键。物质必须有自己的构成。单糖的组成以甘油酯为基准，甘油酯C2为手性碳，在投影中与其连接的-OH为右(d型)，左侧为左(l型)，d型和l型为立体异构，具有对映体的对映体(entipode)单糖的组成是一个或多个手性碳(在离羰基最远的不对称c到-OH方向上决定糖分的组成，在右侧有d型，在左侧有l型)。8，对映体结构的示意图，糖分的构成和光学旋转性之间不一定。也就是说，d型不一定表示右手，l型不一定表示左边。因为两者的结构特性不同。对于葡萄糖，D型正好在右侧，D-()-Glc，L型为L-(-)-Glc。天然葡萄糖因旁路而属于d型。9，(2) Fischer投影，10，3，单糖的结构，(a)单糖链结构的单糖链结构的证据：1。葡萄糖与Fehling试剂或其他醛试剂和醛基2。产生葡萄糖和酸酐的反应，生产5个乙酸衍生物的5个羟基存在，3 .葡萄糖和钠汞合金(Na，Hg的合金)效果还原为具有6个羟基的山梨醇(Sorbitol，glocitol)。证明葡萄糖的结构是由6个碳连接的分子。11，12，13，(2) d是单糖，l是单糖。14、阿罗卜党、索宾党、塔格党、15，(3)单糖的环结构，葡萄糖的特定物理和化学性质不能解释为糖分的链结构。也就是说，1 .徐普华反应不敏感，不能将H2SO3漂白的紫红色变成红色。2.不能与NaHSO3进行3号添加反应3。葡萄糖水溶液可以产生醛糖C1或酮糖的C2-和-一对差异异构体，水溶液中很快相互转化为混合物。也就是说，溶解过程中发生自旋变化，这是反常和自发的相互变化。新制造的葡萄糖D20=112，如果平衡，则为52.7。类型约占36.2%，类型约占63.8%，醛直链的比例很低，因此对Schiff不敏感，但依赖于醛分子的某些反应(例如加成、氧化等)可以作为平衡迁移。此外，葡萄糖与醛不同，与2分子醇不同，不能与1分子醇反应，不产生乙酰，只产生半缩醛，这意味着分子中已经存在半醛基。16，17，葡萄糖的形成环，18，19，20，21，22，(4)单糖的结构，结构，不改变一个分子中的共享结合结构，只产生单个结合的旋转或扭曲，改变分子组在空间中的排列位置的其他排列。x射线晶体分析表明，葡萄糖吡喃环类似于环己烷的椅子结构葡萄糖的可能结构是两把椅子(a，b)和六把椅子，主要是a椅子的形式。23，4，单糖的特性，(a)单糖的物理特性所有糖类都有不对称c，都有光学旋转，用于识别单糖；各种党徒不同。甜味与单糖的使用价值有关。溶解度与单糖的制造有关。聚羟基增加了单糖的溶解度，在热水中更大，不溶于醚、丙酮等有机溶剂。(b)单糖的化学性质单糖的化学性质主要体现在多羟基醛、或多羟基酮的化学结构特征上，具有氧化、酯化、缩醛反应等所有羟基和多羟基反应；也有醛基或羰基的反应。还有一些特殊的反应是由组之间的相互作用引起的。24，1。酮-稀醇互变2。Fehling试剂或Bennedict试剂可以将醛糖的醛固酮氧化成羧基，二价铜还原成硫红一价铜，用于糖的定性和定量分析。在一定条件下，葡萄糖C1的-CHO和C6的-OH分别氧化，形成葡萄糖酸、葡萄糖醛酸和葡萄糖酸，唐山都是盐和糖酸，葡萄糖氧化是葡萄糖酸，25，3。强氧化剂(如热硝酸)可以使醛糖氧化成二氧化醛糖，此反应可用于估算糖的组成；26，测定血糖(Bloodsugar)的葡萄糖含有醛基，具有还原性，被碱性CuSO4等弱氧化剂氧化，产生葡萄糖酸等各种氧化产物，兰色Cu(OH)2还原为砖红Cu2O。最常用的碱性CuSO4溶液是本尼迪克特试剂，正常人的尿液用反氏试剂阴性检测，血糖浓度超过160-180mg/dL时呈阳性反应。这个方法很简单，但特异性很差。改用葡萄糖特异性葡萄糖氧化酶、过氧化物酶和无色还原剂染料，可以大大提高特异性和准确度。4.葡萄糖可以在葡萄糖氧化酶的作用下生成糖醛酸，这种反应在代谢中起着重要作用。27，5。醛糖或酮可由硼氢化钠还原为乙二醇，并可用于化学生产。葡萄糖C1中的-秒被还原为-OH，它积累在糖尿病患者的镜头中，可以引起白内障。甘露醇(通透性利尿剂)核糖体(VitB2的组成)6，治疗脑水肿。酯化反应：单糖分子中-OH，尤其是对二茂碳的半缩醛羟基，可以与磷酸、硫酸、酸酐等脱水生成酯。7.形成导体(Osazone)形成：醛糖的醛固酮可以与苯基肼反应，产生苯基肼，过量的苯基肼在每个导体分子中含有二分子苯基肼，第三苯基肼可以转化为苯胺和氨。肾脏的溶解度小，容易结晶，糖结晶形状不同，熔点不同，可以用作糖的定性鉴别。8.在碱性条件下，糖的所有羟基都可以被酸氯或酸酐酯化，糖分的结构很牢固。28，9。糖的甲基化反应可用于糖的结构分析；10.糖的缩醛或半酮羟基和其他化合物生成的缩醛或酮，糖苷、糖苷的种类很多，有生理活动；11.单糖的脱水：戊糖和盐酸的共热脱水产生糠醛，羟基生成羟基硫酰氟和间苯二酚生成红色缩合，糠醛和间苯二酚生成朱红色物质，糠醛和甲酚生成糠醛12.糖的高碘酸氧化：及其盐可以定量氧化o-二羟基、-羟基醛等碳-碳键，生成相应的羰基化合物，顺o-二羟基化合物比反式氧化快，高碘酸消费或甲酸的生成决定了糖苷是呋喃还是吡喃，多糖的聚合度和支链数13.单糖链的延长及缩短：醛糖醛与HCN一起反映氰醇腈的生成，再转化为两个亚胺，最终形成一个或多个碳原子的醛糖(两个手性糖的混合物)。这种反应的反反应可以缩短糖的连接。29，5，重要的单糖和单糖衍生物(a)单糖，3碳糖，3碳糖，30，3，4，5，6碳糖(醛糖)，31，红潮党，津贴，32、利波、阿尔扎堂、贾尔罗斯、小堂、33，芦荟树酮糖，芦荟酮糖，塔格酮糖，果糖，山梨糖。35，三羟丙酮，四羟丙酮。36，木酮糖，核酮，37、芦荟酮糖、果糖、山梨醇、糖糖、38，(2)单糖磷酸盐广泛存在，在代谢途径中发挥重要作用。水解时，P-O键破裂，添加-删除显示为线性机制(图1-17)。39，(c)糖醇*山梨醇用于合成维生素c；*甘露醇临床用于减少颅内压和治疗肾功能衰竭。*核糖体参与核黄素的合成。*木糖醇是乙醛酸途径的中间体。*肌醇存在于多个组织中，是细胞第二个传令肌醇三磷酸是重要化学原料的部分磷脂。40，(4)糖酸(见糖的氧化反应)，(5)脱氧核糖是脱氧核糖核酸的组成部分；植物和微生物中含有老鼠糖和岩藻糖等脱氧糖。K -Na ATP酶抑制剂，41，(6)氨基糖苷类是细胞壁酸和酰胺的成分，在一些其他多糖中少量存在。42，43，44，(7)糖苷，糖苷是苯酚、固体醇、含氮碱性单糖或低聚糖衍生物，大部分是苦味或香气有毒，但具有较少的药理作用。博莱霉素，亚伯拉底霉素，链霉素，45，45，6，寡糖，(a)寡聚糖的结构和性质：寡糖苷结合形成的碳原子位置；前额叶碳的组成；糖单位的顺序。低聚糖的结构是麦芽糖对O-D-Glcp-(14)-D-Glcp，46，(2)一般二糖类包括乳糖、蔗糖、麦芽糖、纤维二糖类、海藻糖、龙胆等。47，1。蔗糖：一般糖多，甜味好，容易溶于水，甘蔗、甜菜中丰富，不能还原亚C12H22O11，Tollens或Fehling试剂(无还原性)，不抗氧化，1分子-D 6155-d-GLC-d-fru -1，2，蔗糖水解反应伴随着从到光学符号。这种水解称为蔗糖转化。48，2。乳糖：在仁油(5-7%)和牛奶(4%)中存在。可以是粉末C12H22O11，还原糖，糖分。糖水解物通过D()-Gal和D-葡萄糖、可变旋转(例如形态)、酸或酶(苦杏仁酶、糖胺酮水解)进行水解。D()-Glc和G