糖类的结构与功能1实用教案

1、 大多数单糖都是手性化合物，有大多数单糖都是手性化合物，有D-D-及及L-L-两种异构两种异构体。以体。以D-, L-D-, L-甘油醛为参照，以距醛基最远的不对甘油醛为参照，以距醛基最远的不对称称(duchn)(duchn)碳原子为准，羟基在左的为碳原子为准，羟基在左的为L L构型，羟构型，羟基在右的为基在右的为D D构型。构型。(一)、单糖(dn tn)的构型CHOHCOHCH2OHD-D-甘油醛甘油醛 CHOHOCHCH2OHL-L-甘油醛甘油醛二、单糖的构型、结构(jigu)、构象CHOHCOHHOCHHCOHHCOHCH2OH12345D-葡萄糖CH2OHCOHOCHHCOHHCOH

2、CH2OH12345D-果糖第2页/共29页第1页/共29页第一页，共29页。-古洛糖古洛糖-艾杜糖艾杜糖-半乳糖半乳糖-塔罗糖塔罗糖-阿洛糖阿洛糖-阿卓糖阿卓糖-葡萄糖葡萄糖-甘露甘露(gnl)糖糖-木糖木糖-来苏糖来苏糖-核糖核糖-阿拉伯糖阿拉伯糖-赤藓糖赤藓糖 -苏糖苏糖-甘油醛甘油醛六六碳碳醛醛糖糖五五碳碳醛醛糖糖四四碳碳醛醛糖糖三三碳碳醛醛糖糖葡萄糖葡萄糖G Glucoselucose第3页/共29页第2页/共29页第二页，共29页。D-阿洛酮糖阿洛酮糖 D-果糖果糖(gutng) D-山梨糖山梨糖 D-塔格糖塔格糖D-核酮糖核酮糖 D-木酮糖木酮糖D-赤藓酮糖赤藓酮糖二羟丙酮二羟丙

3、酮(bn tn)六六碳碳酮酮糖糖五碳五碳酮糖酮糖四四碳碳酮酮糖糖三三碳碳酮酮糖糖果糖果糖(gutng)Fructo(gutng)Fructosese第4页/共29页第3页/共29页第三页，共29页。葡萄糖的结构葡萄糖的结构(jigu)半缩醛半缩醛吡喃糖吡喃糖呋喃糖呋喃糖OCH2OHOHOHOH15OH-D-吡喃葡萄糖OCH2OHOHOHOHOH15-D-吡喃葡萄糖OCH2OHHO-CHOHOHOH14-D-呋喃葡萄糖多羟基多羟基醛的开醛的开环形式环形式CHOHCOHHOCHHCOHHCOHCH2OH12345OCH2OHHO-CHOHOH14OH-D-呋喃葡萄糖( (二二) )、单糖、单糖(d

4、n tn)(dn tn)的结构的结构第5页/共29页第4页/共29页第四页，共29页。D-核糖核糖D-脱氧核糖脱氧核糖第6页/共29页第5页/共29页第五页，共29页。葡萄糖的构象(u xin)船式椅式OCH2OHOHOHOHOH椅式构象椅式构象(u xin)(u xin)使扭使扭张强度减到最低因而较稳定。张强度减到最低因而较稳定。椅式构象椅式构象(u xin)(u xin)中中- -型异构体全部为平伏键，较型异构体全部为平伏键，较- -型异构体更稳定。型异构体更稳定。( (三三) )、单糖、单糖(dn tn)(dn tn)的构的构象象OCH2OHHOHOOHOHOCH2OHHOHOOHOH第

5、7页/共29页第6页/共29页第六页，共29页。三、自然界存在的重要三、自然界存在的重要(zhngyo)(zhngyo)单糖及其单糖及其衍生物衍生物 自然界的单糖以已糖最重要，包括葡萄糖、果糖、半自然界的单糖以已糖最重要，包括葡萄糖、果糖、半乳糖等。自然界中只有乳糖等。自然界中只有(zhyu)葡萄糖和果糖有游离葡萄糖和果糖有游离态存在。态存在。 -D-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖 -D-D-吡喃半乳糖吡喃半乳糖 -D-D-呋喃呋喃(fnn)(fnn)果糖果糖第8页/共29页第7页/共29页第七页，共29页。 单糖(dn tn)的重要衍生物：v糖醇糖醇v糖醛酸：由单糖的伯醇基氧化而糖醛酸：由单糖的伯

6、醇基氧化而得。得。v氨基糖或糖胺：糖中的羟基为氨氨基糖或糖胺：糖中的羟基为氨基所取代。基所取代。v糖苷：单糖的半缩醛上羟基与非糖苷：单糖的半缩醛上羟基与非糖物质糖物质(wzh)(wzh)(醇、酚等醇、酚等) )的羟基的羟基形成的缩醛。形成的缩醛。第9页/共29页第8页/共29页第八页，共29页。四、寡糖 寡糖寡糖(oligosaccharide)(oligosaccharide)是少数单糖是少数单糖(2(21010个个) )缩合的聚合物缩合的聚合物 最重要的寡糖是双糖最重要的寡糖是双糖, ,如麦芽糖、蔗糖、乳糖如麦芽糖、蔗糖、乳糖(r tn)(r tn)、纤维二糖。、纤维二糖。第10页/共29

7、页第9页/共29页第九页，共29页。纤维二糖纤维二糖 - -葡萄糖葡萄糖(14)(14)葡萄糖葡萄糖 乳糖乳糖 - -半乳糖半乳糖(1(14)4) - -葡萄糖葡萄糖 蔗糖蔗糖 - -葡萄糖葡萄糖( (12)12) - -果糖果糖 麦芽糖麦芽糖 - -葡萄糖葡萄糖(14)(14)葡萄糖葡萄糖 第11页/共29页第10页/共29页第十页，共29页。v 糖的还原性可反应的羰基可反应的羰基葡萄糖、麦芽糖、纤维二糖、乳糖葡萄糖、麦芽糖、纤维二糖、乳糖(r tn)：还：还原糖原糖蔗糖蔗糖(zhtng)：非还原糖非还原糖第12页/共29页第11页/共29页第十一页，共29页。五、多糖(du tn) 多糖多

8、糖(polysaccharide)(polysaccharide)是由多个单糖基以糖是由多个单糖基以糖苷键相连而形成的高聚物。苷键相连而形成的高聚物。 贮存多糖：淀粉和糖原；结构多糖：纤维素和贮存多糖：淀粉和糖原；结构多糖：纤维素和几丁质。几丁质。 多糖没有还原性和变旋现象，无甜味，大多不多糖没有还原性和变旋现象，无甜味，大多不溶于水。溶于水。 多糖的结构包括多糖的结构包括(boku)(boku)单糖的组成、糖苷键单糖的组成、糖苷键的类型、单糖的排列顺序的类型、单糖的排列顺序3 3个基本结构因素。个基本结构因素。第13页/共29页第12页/共29页第十二页，共29页。( (一一) )、淀粉、淀

9、粉(dinfn)(Starch)(dinfn)(Starch)与糖原与糖原(Glycogen)(Glycogen)1. 1. 淀粉（分为直链淀粉和支链淀粉）淀粉（分为直链淀粉和支链淀粉）直链淀粉分子量约直链淀粉分子量约1 1万万-200-200万，万，250-300250-300个葡萄糖分子以个葡萄糖分子以-(1,4)-(1,4)糖苷键连接聚合糖苷键连接聚合(jh)(jh)而成。呈螺而成。呈螺旋结构。旋结构。 -Amylose1-4 linkage, no branchingStarch a storage polysaccharide第14页/共29页第13页/共29页第十三页，共29页。支

10、链淀粉中除了以支链淀粉中除了以-(1,4)-(1,4)糖苷键连接构成糖苷键连接构成(guchng)(guchng)糖链以外，在支点处存在糖链以外，在支点处存在-(1,6)-(1,6)糖苷键，糖苷键，分子量较高。分子量较高。Amylopectin 1-4 linkage with 1-6 branching第15页/共29页第14页/共29页第十四页，共29页。淀粉用酸或酶或酸淀粉用酸或酶或酸- -酶水解为酶水解为G G的过程的过程(guchng)(guchng)是逐步的。是逐步的。淀粉与碘的呈色反应与淀粉糖苷链的长度有关：淀粉与碘的呈色反应与淀粉糖苷链的长度有关：链长链长6 6个葡萄糖基，无色

11、个葡萄糖基，无色(w s);(w s);链长链长2020个葡萄糖基，呈红色个葡萄糖基，呈红色; ;链长链长6060个葡萄糖基，呈蓝色。个葡萄糖基，呈蓝色。 淀粉淀粉紫色糊精紫色糊精红色糊精红色糊精无色糊精无色糊精麦芽糖麦芽糖G G 蓝色蓝色 紫色紫色 红色红色 无色无色 无色无色 无色无色与碘作用生与碘作用生成的颜色成的颜色淀粉的水淀粉的水解过程解过程第16页/共29页第15页/共29页第十五页，共29页。2. 2. 糖原糖原 又称动物淀粉，与支链淀粉结构又称动物淀粉，与支链淀粉结构(jigu)(jigu)相相似。与碘反应呈红紫色。似。与碘反应呈红紫色。第17页/共29页第16页/共29页第十

12、六页，共29页。8,000-12,000 residues in a plant microfilament（二）纤维素（二）纤维素(Cellulose - a structural polysaccharide)纤维素是自然界最丰富纤维素是自然界最丰富(fngf)(fngf)的有机化合物，是一种线性的由的有机化合物，是一种线性的由D-D-吡喃葡萄糖基借吡喃葡萄糖基借-(1,4)-(1,4)糖苷键连接的没有分支的同多糖。糖苷键连接的没有分支的同多糖。第18页/共29页第17页/共29页第十七页，共29页。（三）壳多糖（几丁质）（三）壳多糖（几丁质）由由N-N-乙酰乙酰-D-D-氨基葡萄糖以氨基

13、葡萄糖以-(1,4)-(1,4)糖苷键缩合成的同多糖。糖苷键缩合成的同多糖。比较坚硬比较坚硬(jinyng)(jinyng)，为甲壳动物等的结构材料。，为甲壳动物等的结构材料。第19页/共29页第18页/共29页第十八页，共29页。六、糖复合物六、糖复合物 糖复合物是糖类的还原端和其他非糖组分以共价键结合糖复合物是糖类的还原端和其他非糖组分以共价键结合(jih)的产物。的产物。 常见的复合糖有糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂和脂多糖等。常见的复合糖有糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂和脂多糖等。第20页/共29页第19页/共29页第十九页，共29页。N-乙酰氨基葡萄糖丝氨酸残基天冬酰胺残基N-乙酰半乳糖胺( (一一

14、) )、糖蛋白、糖蛋白(Glycoprotein)(Glycoprotein)与蛋白聚糖与蛋白聚糖(proteoglycan)(proteoglycan)1.1.两种不同类型两种不同类型(lixng)(lixng)糖蛋白：糖蛋白：O-O-糖苷键型糖蛋白糖苷键型糖蛋白( (肽链上的肽链上的SerSer或或ThrThr的羟基与糖基上的半的羟基与糖基上的半缩醛羟基形成缩醛羟基形成) )。 N-N-糖苷键型糖蛋白糖苷键型糖蛋白( (肽链上的肽链上的AsnAsn的氨基与糖基上的半缩醛羟的氨基与糖基上的半缩醛羟基形成基形成) )；第21页/共29页第20页/共29页第二十页，共29页。例，糖蛋白中寡糖链末

15、端例，糖蛋白中寡糖链末端(m dun)(m dun)糖基组成的不同决定人体糖基组成的不同决定人体的血型。的血型。 O O型：型：FucFuc（岩藻糖）（岩藻糖） A A型：型：FucFuc和和GNAcGNAc（N-N-乙酰氨基葡萄糖）乙酰氨基葡萄糖） B B型：型：FucFuc和和GalGal（半乳糖）（半乳糖）若若(B(B型血型血)B)B抗原去掉糖链末端抗原去掉糖链末端(m dun)(m dun)半乳糖残基则转化成半乳糖残基则转化成(O(O型型血血)O)O抗原。现在临床上正研究采用半乳糖苷酶酶促作用降解抗原。现在临床上正研究采用半乳糖苷酶酶促作用降解B B抗原，抗原，从而增加从而增加O O抗

16、原血液来源，以满足病人输血的需要。抗原血液来源，以满足病人输血的需要。第22页/共29页第21页/共29页第二十一页，共29页。二聚体的凝集素二聚体的凝集素(绿和蓝绿和蓝)专一专一(zhuny)地键合半乳糖地键合半乳糖(黄黄)第23页/共29页第22页/共29页第二十二页，共29页。膜蛋白中的糖膜蛋白中的糖第24页/共29页第23页/共29页第二十三页，共29页。膜膜蛋蛋白白分分子子(fnz)中中的的糖糖第25页/共29页第24页/共29页第二十四页，共29页。糖胺聚糖与特殊的核心蛋白糖胺聚糖与特殊的核心蛋白(dnbi)和连接蛋白和连接蛋白(dnbi)相互作用形成蛋白相互作用形成蛋白(dnbi

17、)聚糖。聚糖。透明质酸透明质酸硫酸硫酸(li sun)软骨素软骨素硫酸硫酸(li sun)角质素角质素连接蛋白连接蛋白核心蛋白核心蛋白大量的寡糖链大量的寡糖链2.2.蛋白聚糖是细胞外基质的主要蛋白聚糖是细胞外基质的主要(zhyo)(zhyo)成分成分软软骨骨蛋蛋白白聚聚糖糖聚聚集集体体第26页/共29页第25页/共29页第二十五页，共29页。(a)软骨蛋白聚糖的电子显微镜照片软骨蛋白聚糖的电子显微镜照片透明质酸透明质酸核心蛋白核心蛋白连接蛋白连接蛋白第27页/共29页第26页/共29页第二十六页，共29页。( (二二) )、糖脂与脂多糖、糖脂与脂多糖(du tn)(du tn)脂类与糖（或寡糖）结合脂类与糖（或寡糖）结合(jih)的一类复合糖。的一类复合糖。1.1.甘油甘油(n yu)(n yu)醇糖脂：甘油醇糖脂：甘油(n yu)(n yu)二酯与己糖（半乳糖、二酯与己糖（半乳糖、甘露糖和脱氧葡萄糖）结合而成。甘露糖和脱氧葡萄糖）结合而成。2.N-2.N-酰基神经醇糖脂：酰基神经醇糖脂：R OCH2CHCHCH=CHC13H27RNH OH( (R R为糖基或糖链基；为糖基或糖链基；R R为脂肪酸链为脂肪酸链, ,其余其余:N-:N-酰基神经醇酰基神经醇) )第28页/共29页第27页/共29页第二十七页，共29页。课堂作业课堂作业 将下列糖