第7章糖类和糖生物学

1、第第7章章 糖类和糖生物学糖类和糖生物学第一节第一节 糖类概述糖类概述一、糖类是地球上数量最多的一、糖类是地球上数量最多的 化合物化合物 植物类植物类 8590 细菌类细菌类 1030 动物类动物类 2二、糖类的生物学作用二、糖类的生物学作用生物体的结构成分（植物、动物、细菌）生物体的结构成分（植物、动物、细菌）生物体内的主要能源物质（淀粉、糖原）生物体内的主要能源物质（淀粉、糖原）能转化为生物体内的其它物质能转化为生物体内的其它物质(碳源碳源)作为细胞识别的信号分子（糖蛋白作为细胞识别的信号分子（糖蛋白糖生物学糖生物学）三、三、 糖类的化学本质糖类的化学本质碳水化合物（碳水化合物（carbo

2、hydrate）大多数的糖类的实验式为大多数的糖类的实验式为（CH2O）n糖包括多羟基的醛类或酮类化合物，以及它们的衍糖包括多羟基的醛类或酮类化合物，以及它们的衍生物或聚合物。生物或聚合物。 四、糖的命名和分类四、糖的命名和分类1. 单糖：不能被水解成更小分子的糖（葡萄糖、单糖：不能被水解成更小分子的糖（葡萄糖、 果糖、核糖等）；果糖、核糖等）；2. 寡糖：寡糖：2-20个单糖分子脱水缩合而成（蔗糖、麦个单糖分子脱水缩合而成（蔗糖、麦 芽糖等）；芽糖等）；3. 多糖：同多糖（淀粉、糖原、纤维素、壳多糖等）多糖：同多糖（淀粉、糖原、纤维素、壳多糖等） 杂多糖（透明质酸、半纤维素等杂多糖（透明质酸

3、、半纤维素等)；4. 糖缀合物：糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等糖缀合物：糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等淀淀 粉粉几个常见多糖几个常见多糖糖原糖原纤纤 维维 素素根据分子中所含碳的个数，单糖可分为己糖、戊糖等。 分子中含醛基的糖称为醛糖，含有酮基的糖称为酮糖。例： CHOCHOHCHOHCHOHCHOHCH2OH12345654321CHOHCHOHCHOHCHOCH2OHCH2OHCHOCHOH123654321CH2OHCHOHCHOHCHOHCH2OHC=O己醛糖己酮糖戊醛糖丙醛糖4个 C*16个对映异构3个 C*8个对映异构8个对映异构3个 C*2个对映异构 第二节第二节 单单 糖糖一、单糖的结构一

4、、单糖的结构1、单糖的链状结构、单糖的链状结构 醛糖醛糖葡萄糖是开链的五羟基己醛葡萄糖是开链的五羟基己醛构型的标记构型的标记D,LD,L标记法标记法人为规定，确定对映体的相对构型。人为规定，确定对映体的相对构型。人为规定：人为规定：甘油醛分子中的第二甘油醛分子中的第二个碳原子是不对称碳原子，这个个碳原子是不对称碳原子，这个碳上的羟基有两种安排，羟基在碳上的羟基有两种安排，羟基在右面的指定其构型为型。右面的指定其构型为型。人为规定：人为规定：指定羟基在左面指定羟基在左面的甘油醛的构型为型。的甘油醛的构型为型。D-(+)D-(+)甘油醛甘油醛L-(-)L-(-)甘油醛甘油醛HOCH2OHCHOHO

5、HCH2OHCHOH 用用Fischer投影式表示单糖的结构：竖线表投影式表示单糖的结构：竖线表示碳链，羰基在上，编号从靠近羰基一端开始，示碳链，羰基在上，编号从靠近羰基一端开始，羰基具有最小编号；将编号最大的手性碳（即羰基具有最小编号；将编号最大的手性碳（即离羰基最远的一个手性碳）的构型与离羰基最远的一个手性碳）的构型与D-甘油醛甘油醛相比较，相比较，和和D-甘油醛中甘油醛中C-2构型相同时（羟基在构型相同时（羟基在右侧）确定为右侧）确定为D 构型，反之（羟基在左侧）为构型，反之（羟基在左侧）为L构型。构型。CH2OHCHOHOHOHHOHHCH2OHHOHCHOHOHOHHOHHCH2OH

6、OHHCHOD-(+)-葡萄糖葡萄糖D-(+)-甘露糖甘露糖差向异构体差向异构体 构造相同的含多个手性碳原子的不同旋光分子中构造相同的含多个手性碳原子的不同旋光分子中, 若只有一若只有一个手性碳原子的构型相反，而其它手性碳原子的构型完全相同，个手性碳原子的构型相反，而其它手性碳原子的构型完全相同，则把这些异构体称为差向异构体。则把这些异构体称为差向异构体。如：如：C-2差向差向 异构体异构体 2、单糖的环状结构、单糖的环状结构变旋现象变旋现象单糖的开链结构展示分子中含有醛基或酮基。单糖的开链结构展示分子中含有醛基或酮基。但开链结构不能完全体现单糖的性质。但开链结构不能完全体现单糖的性质。 从醇

7、与醛可以形成半缩醛得到启示：葡萄糖从醇与醛可以形成半缩醛得到启示：葡萄糖分子内同时存在醛基和羟基，可发生分子内的羟分子内同时存在醛基和羟基，可发生分子内的羟醛缩合反应，生成环状半缩醛醛缩合反应，生成环状半缩醛 。X-衍射结果也衍射结果也证实了单糖是环状化合物。证实了单糖是环状化合物。CHO- -C- -HCH2OHH- -C- -OHH- -C- -OHH- -COHHO异头物异头物：单糖由开链结构单糖由开链结构变成环状结构后，羰基变成环状结构后，羰基碳原子成为新的手性中碳原子成为新的手性中心，导致心，导致C-1差向异构化，差向异构化，产生两个非对映体，这产生两个非对映体，这种羰基碳上形成的差

8、向种羰基碳上形成的差向异构体称异头物。异构体称异头物。 -异头物异头物：半缩醛羟基与：半缩醛羟基与C5上的羟基上的羟基在链同侧在链同侧 -异头物异头物：半缩醛羟基与：半缩醛羟基与C5上的羟基上的羟基在链在链异异侧侧CCCCCOHHHHOOHHCH2OHHHOHOCCCCCOHHHHOOHHCH2OHHHOHOCCCCCOHHHHOOHHCH2OHHH-D-吡喃葡萄糖（36%） D-葡萄糖（0.024%） -D-吡喃葡萄糖（64%）OOH（Fischer式） （Fischer式） （Fischer式） 由于形成环状半缩醛，原来没有手性的由于形成环状半缩醛，原来没有手性的羰基变成了手性中心，结果生

9、成两种不同的羰基变成了手性中心，结果生成两种不同的环状半缩醛环状半缩醛:、两种异构体。当把葡萄糖两种异构体。当把葡萄糖溶于水中，它可通过开链结构进行半缩醛形溶于水中，它可通过开链结构进行半缩醛形式的相互转化，最终达到平衡。混合物中式的相互转化，最终达到平衡。混合物中-异构体占异构体占36% ，-异构体异构体 占占64%，开链结，开链结构占构占0.01%; 比旋光度为比旋光度为+52.5。葡萄糖的环状半缩醛结构可以解释变旋现象。葡萄糖的环状半缩醛结构可以解释变旋现象。 糖的环状半缩醛结构较稳定。通常以五、六元环形糖的环状半缩醛结构较稳定。通常以五、六元环形式存在，当式存在，当以六元环存在以六元环

10、存在时，与杂环化合物吡喃相似，时，与杂环化合物吡喃相似，故称为吡喃糖故称为吡喃糖 (glycopyranose)。若以五元环存在时，若以五元环存在时，与杂环呋喃相似，故称为呋喃糖与杂环呋喃相似，故称为呋喃糖(glycofuranose)。呋喃呋喃吡吡 喃喃D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖呋喃呋喃D-呋喃葡萄糖呋喃葡萄糖二、二、 单糖的物理和化学性质单糖的物理和化学性质 （一）物理性质（一）物理性质旋光性：是鉴定糖的一个重要指标，几乎所有的单旋光性：是鉴定糖的一个重要指标，几乎所有的单糖及其衍生物都有旋光性。糖及其衍生物都有旋光性。变旋现象：在溶液中，糖的链状结构和环状结构之变旋现象：在溶液中，糖的链状

11、结构和环状结构之间是可以相互转变的，从而会发生旋光度的改变，间是可以相互转变的，从而会发生旋光度的改变，最后达到一个动态平衡，此称为变旋现象。最后达到一个动态平衡，此称为变旋现象。 甜甜 度：蔗糖的甜度为标准。度：蔗糖的甜度为标准。溶解性：易溶于水而难溶于乙醚、丙酮等非极性溶解性：易溶于水而难溶于乙醚、丙酮等非极性 有机溶剂。有机溶剂。（二）单糖的化学性质（二）单糖的化学性质1.差向异构化差向异构化 在在碱性溶液碱性溶液中，中， D-葡萄糖、葡萄糖、D-甘露糖和甘露糖和D-果果糖可以通过烯二醇中间物发生相互转化。糖可以通过烯二醇中间物发生相互转化。 CHOCH2OHCHOCH2OHD-葡萄糖葡

12、萄糖D-甘露糖甘露糖D-果糖果糖C=OCH2OHCH2OHC=OCH2OHCH2OHCH2OHOHHOOHOHCH2OHCCHOHOHHOOHOHCOHCH2OHCHOHOOHOHCH2OHC OCH2OHHOOHOHHaabbccHOD-葡萄糖 烯醇中间体D-甘露糖D-果糖2.单糖的氧化单糖的氧化 （1）氧化成醛糖酸）氧化成醛糖酸(aldonic acid)（Fehling、Benedict试剂）试剂） （2）氧化成醛糖二酸）氧化成醛糖二酸(aldaric acid) （稀硝酸）（稀硝酸） （3）氧化成糖醛酸）氧化成糖醛酸(uronic acid) （特定的脱氢酶，保留醛基）（特定的脱氢酶，

13、保留醛基） 还原性糖还原性糖：能被弱氧化剂：能被弱氧化剂(如如Fehhing试剂、试剂、Benedict试剂试剂) 氧化的糖。氧化的糖。3.单糖的还原单糖的还原 单糖（醛糖或酮糖）的羰基在适当的还原条件下（如硼氢单糖（醛糖或酮糖）的羰基在适当的还原条件下（如硼氢 酸钠），则被还原为多元醇，称糖醇。酸钠），则被还原为多元醇，称糖醇。 4.成脎反应成脎反应还原糖与苯肼反应生成含苯腙基（还原糖与苯肼反应生成含苯腙基（=NNHC6H5）的衍生物，即糖脎。的衍生物，即糖脎。糖脎较稳定，不溶于水，从热水中以黄色晶体析出。糖脎较稳定，不溶于水，从热水中以黄色晶体析出。不同还原糖生成的脎，晶形和熔点各不相同，

14、因此不同还原糖生成的脎，晶形和熔点各不相同，因此可鉴定多种还原糖。可鉴定多种还原糖。 5.成酯反应（成酯反应（羟基羟基） 所有羟基在碱催化下均可与酰氯和酸酐所有羟基在碱催化下均可与酰氯和酸酐发生成酯反应。葡萄糖的乙酰化是测定葡萄发生成酯反应。葡萄糖的乙酰化是测定葡萄糖结构的重要步骤之一。糖结构的重要步骤之一。 6. 形成糖苷形成糖苷环状单糖的半缩醛（或半缩酮）羟基与另一化合物发生缩合形环状单糖的半缩醛（或半缩酮）羟基与另一化合物发生缩合形成的成的缩醛缩醛（或缩酮）称为（或缩酮）称为糖苷糖苷或苷。或苷。 糖基；配基；糖甘键：糖基；配基；糖甘键：O甘，甘，N甘，甘，S甘等甘等 单糖通过单糖通过O苷

15、键缩合形成寡糖或多糖。苷键缩合形成寡糖或多糖。糖苷与糖的区别：糖苷与糖的区别： 糖苷不显示醛的性质，不与苯肼发生反应，不能还糖苷不显示醛的性质，不与苯肼发生反应，不能还原原Fehling试剂，无变旋现象。糖苷对碱溶液稳定，试剂，无变旋现象。糖苷对碱溶液稳定，但易被酸水解成原来的糖和配基。但易被酸水解成原来的糖和配基。小结单糖（醛糖和酮糖）的化学性质小结单糖（醛糖和酮糖）的化学性质 羰基的性质羰基的性质 1.弱碱溶液中发生异构化弱碱溶液中发生异构化 2.单糖的氧化（单糖的氧化（ Fehling、Benedict试剂常用来检测还原性糖）试剂常用来检测还原性糖） 3.单糖的还原单糖的还原多元醇多元醇

16、 4.加成反应（成脎反应）可根据糖脎鉴定多种还原性糖加成反应（成脎反应）可根据糖脎鉴定多种还原性糖 羟基的性质羟基的性质 1. 成酯反应成酯反应 2.异头羟基的成苷反应异头羟基的成苷反应糖苷不同于糖的性质糖苷不同于糖的性质 三、重要的单糖和单糖衍生物三、重要的单糖和单糖衍生物（一）单糖（一）单糖1.丙糖丙糖 甘油醛、二羟丙酮甘油醛、二羟丙酮2.丁糖丁糖 3.戊糖戊糖 D（脱氧）核糖、脱氧）核糖、D木糖、木糖、L阿拉阿拉伯糖等伯糖等4.己糖己糖 D葡萄糖、葡萄糖、D半乳糖、半乳糖、D甘露糖、甘露糖、D果糖等果糖等（二）单糖衍生物（二）单糖衍生物1.单糖磷酸酯（单糖磷酸酯（sugar phosph

17、ate ester） 糖代谢中间产物糖代谢中间产物 如如D葡糖葡糖1磷酸、磷酸、D果糖果糖1，6二磷酸二磷酸 2.糖醇糖醇(sugar alcohol) 单糖的羰基还原产物，糖醇是生物体的代谢产物，单糖的羰基还原产物，糖醇是生物体的代谢产物， 一些是工业产品，用于制药和食品工业。一些是工业产品，用于制药和食品工业。 如：山梨醇、甘露醇、半乳糖醇、木糖醇、肌醇等。如：山梨醇、甘露醇、半乳糖醇、木糖醇、肌醇等。3.糖酸糖酸(sugar acid) 单糖被氧化；糖酸衍生物单糖被氧化；糖酸衍生物 如葡萄糖酸钙等如葡萄糖酸钙等 4.脱氧糖脱氧糖(deoxy sugar) 指分子的一个或多个羟基被氢原子取

18、代的单糖。指分子的一个或多个羟基被氢原子取代的单糖。 广泛存在于植物、细菌和动物中。广泛存在于植物、细菌和动物中。 如：脱氧戊糖、脱氧核糖等。如：脱氧戊糖、脱氧核糖等。5.氨基糖氨基糖(amino sugar) 分子中一个羟基被氨基取代的单糖。分子中一个羟基被氨基取代的单糖。 如葡萄胺、如葡萄胺、N乙酰葡糖胺等乙酰葡糖胺等 。常见单糖及其衍生物的缩写见表常见单糖及其衍生物的缩写见表71 第三节第三节 寡寡 糖糖寡糖是由寡糖是由220个单糖通过糖苷键连接而成的糖类物质。如蔗个单糖通过糖苷键连接而成的糖类物质。如蔗糖、乳糖、麦芽糖、海藻糖等。糖、乳糖、麦芽糖、海藻糖等。 常见的二糖：常见的二糖：

19、1.蔗糖（蔗糖（sucrose） （Glc-( 1 2)-Fru)无还原性无还原性 ,属非还原性糖，无变旋现象属非还原性糖，无变旋现象 , 不能成脎。不能成脎。 2. 乳糖（乳糖（lactose） （Gal -(1 4)-Glc)结构结构: -半乳糖半乳糖; (或或 )-葡萄糖葡萄糖 (1-4)糖苷键糖苷键 l 两种同分异构体：两种同分异构体： -Lactose -lactose性质：性质： 有变旋现象有变旋现象; 具有还原性具有还原性; 能成脎。能成脎。 3.麦芽糖（麦芽糖（maltose） （Glc (1 4)Glc)结构结构:两种异构体两种异构体( 或或 )性质：性质： 变旋现象；变旋现

20、象； 具有还原性；具有还原性； 能成脎。能成脎。 第四节第四节 多多 糖糖非还原性糖，无变旋现象，无甜味，形成胶体，一般不能结晶。非还原性糖，无变旋现象，无甜味，形成胶体，一般不能结晶。根据是由一种还是多种单糖单位组成可分为同多糖和杂多糖。根据是由一种还是多种单糖单位组成可分为同多糖和杂多糖。同多糖：淀粉、糖原、纤维素、壳多糖等。同多糖：淀粉、糖原、纤维素、壳多糖等。杂多糖：其代表性物质有透明质酸杂多糖：其代表性物质有透明质酸、软骨素软骨素4-或或6-硫酸硫酸、硫酸皮肤素硫酸皮肤素、硫酸角质素硫酸角质素、肝素及肝素及硫酸乙酰肝素等。硫酸乙酰肝素等。 同 多 糖1.1.淀粉淀粉（starch）用

21、热水处理淀粉或用极性溶剂处理淀粉都可以将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；一种为不溶部分，称为直链淀粉分为两种成分；一种为不溶部分，称为直链淀粉（淀粉（amylose）；）；另一种为可溶部分，称为支链另一种为可溶部分，称为支链淀粉（淀粉（amylopectin） 。直链淀粉直链淀粉 由葡萄糖分子以由葡萄糖分子以 -1,4糖苷键糖苷键连接而成连接而成的一条长链的一条长链( (一一级结构级结构)。一般可认为直链淀粉的基。一般可认为直链淀粉的基本组成二糖单位是麦芽糖。本组成二糖单位是麦芽糖。遇碘显紫蓝色遇碘显紫蓝色,少量溶于热水，溶液放置时重新析少量溶于热水，溶液放置时重新

22、析出淀粉晶体出淀粉晶体。二级结构呈螺旋结构二级结构呈螺旋结构。直直 链链 淀淀 粉粉 的的 结结 构构支链淀粉支链淀粉 在天然淀粉中约有在天然淀粉中约有75-80%75-80%的淀粉为支链淀粉。支链淀粉的分的淀粉为支链淀粉。支链淀粉的分子较直链淀粉大得多，一般平均由子较直链淀粉大得多，一般平均由60006000个以上的个以上的D-D-葡萄糖残葡萄糖残基组成。其分子量约为基组成。其分子量约为1000,0001000,000左右。左右。支链淀粉支链淀粉分子量较高。遇碘显紫红色，易溶于水，形成稳定分子量较高。遇碘显紫红色，易溶于水，形成稳定的胶体，静置时不出现沉淀。的胶体，静置时不出现沉淀。支链淀粉

23、支链淀粉结构结构 支链淀粉中支链淀粉中,主链由主链由 -1, 4糖苷键糖苷键，而分，而分支处为支处为 -1, 6糖苷键糖苷键连接连接。水解淀粉的酶水解淀粉的酶淀粉酶淀粉酶：内切酶，可作用直链淀粉：内切酶，可作用直链淀粉 （14）糖糖苷键苷键，产物为：葡萄糖、少量麦芽糖和麦芽三糖；，产物为：葡萄糖、少量麦芽糖和麦芽三糖；作用支链淀粉作用支链淀粉，产物为：葡萄糖、少量麦芽糖、麦，产物为：葡萄糖、少量麦芽糖、麦芽三糖和芽三糖和糊精（被脱支酶或糊精（被脱支酶或糊精酶继续降解糊精酶继续降解 （16）糖苷键）糖苷键）。）。 淀粉酶淀粉酶：外切酶，从淀粉的非还原端断裂：外切酶，从淀粉的非还原端断裂 （14）

24、糖苷键）糖苷键，产物为：，产物为：麦芽糖和麦芽糖和糊精糊精（含有（含有 （16）糖苷键，被脱支酶继续降解）。）糖苷键，被脱支酶继续降解）。2. .糖原糖原（glycogen）l 糖原为动物体内贮存的主要多糖，此多糖相当于植物糖原为动物体内贮存的主要多糖，此多糖相当于植物体内贮存的淀粉，所以糖原也称为动物淀粉；高等动物体内贮存的淀粉，所以糖原也称为动物淀粉；高等动物的的肝脏肝脏和和肌肉组织肌肉组织中含有较多的糖原。中含有较多的糖原。人类肝脏中的糖原含量可达肝脏于重的百分之十左右。人类肝脏中的糖原含量可达肝脏于重的百分之十左右。软体动物也含有糖原，甚至于在玉米和一些细菌中也曾软体动物也含有糖原，甚

25、至于在玉米和一些细菌中也曾发现能合成类似糖原的多糖成分。发现能合成类似糖原的多糖成分。 糖糖 原原3. 纤纤 维维 素（素（Cellulose） 纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖。无论一纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖。无论一年生或多年生植物，尤其是各种木材都含布大量的纤维素。年生或多年生植物，尤其是各种木材都含布大量的纤维素。植物体内约有植物体内约有5050的碳以纤维素的形式存在。的碳以纤维素的形式存在。估计地球上绿色植物每年大约净产有机物估计地球上绿色植物每年大约净产有机物15-2015-2010001000吨，吨，其中纤维素占其中纤维素占1/31/3至至1/21/

26、2。棉花、亚麻、芋麻和黄麻部含有大量优质的纤维素。木材中棉花、亚麻、芋麻和黄麻部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。的纤维素则常与半纤维素和木质素共同存在。纤维素的结构纤维素的结构线形葡聚糖线形葡聚糖，残基间通过，残基间通过 （1 14 4）糖苷键连接的纤维二）糖苷键连接的纤维二糖可看成是它的二糖单位。天然纤维素为无臭、无味的糖可看成是它的二糖单位。天然纤维素为无臭、无味的白色丝状物。纤维素不溶于水、稀酸、稀碱和有机溶剂。白色丝状物。纤维素不溶于水、稀酸、稀碱和有机溶剂。纤维素的用途纤维素的用途天然纤维素在工业上用于纺织和造纸。天然纤维素在工业上用于纺织和造纸。

27、改型纤维素：改型纤维素： 乙基纤维素是一种热塑塑料和黏合剂；乙基纤维素是一种热塑塑料和黏合剂； 醋酸纤维素制作胶片和薄膜；醋酸纤维素制作胶片和薄膜； 羧甲基纤维素和微晶纤维素在食品工业中分别用作粘羧甲基纤维素和微晶纤维素在食品工业中分别用作粘稠剂和填充剂。稠剂和填充剂。4.壳多糖（壳多糖（chitin）壳多糖大量存在于昆虫和甲壳类动物的甲壳之中。壳多糖大量存在于昆虫和甲壳类动物的甲壳之中。虾、蟹等壳中富含的壳多糖是一种白色、无定形的半透虾、蟹等壳中富含的壳多糖是一种白色、无定形的半透明物质。据研究资料估计白然界中每年生成的壳多糖约明物质。据研究资料估计白然界中每年生成的壳多糖约有一百亿吨。在天

28、然聚合物中壳多糖的贮存量占第二位，有一百亿吨。在天然聚合物中壳多糖的贮存量占第二位，仅次于纤维素。仅次于纤维素。 壳多糖的结构壳多糖的结构目前认为壳多糖是由目前认为壳多糖是由乙酰氨基葡萄糖乙酰氨基葡萄糖聚合而成的多糖，聚合而成的多糖，各个残基都是各个残基都是通过通过 -l，4-糖苷键糖苷键的形式联接成不分支的长链结构。的形式联接成不分支的长链结构。壳多糖壳多糖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。合。 杂杂 多多 糖糖1. 肽聚糖肽聚糖 （peptidoglycan） 细菌细胞壁的主要成分；细菌细胞壁的主要成分；肽聚糖肽

29、聚糖是由一种基本结构单位是由一种基本结构单位胞壁肽重复排胞壁肽重复排列构成。胞壁肽由一个二糖单位（列构成。胞壁肽由一个二糖单位（N-乙酰葡萄乙酰葡萄糖胺和糖胺和N-乙酰胞壁酸通过乙酰胞壁酸通过-1，4糖苷键连接）糖苷键连接）和一个四肽侧链组成。和一个四肽侧链组成。肽聚糖的结构肽聚糖的结构2. 糖胺聚糖糖胺聚糖糖胺聚糖糖胺聚糖，又称为糖胺多糖等。为己糖醛酸和己糖胺构成的重复又称为糖胺多糖等。为己糖醛酸和己糖胺构成的重复二糖单位连接形成的长链聚合物。二糖单位连接形成的长链聚合物。存在：这类物质存在动植物，特别是动物的软骨、腔等结缔组织存在：这类物质存在动植物，特别是动物的软骨、腔等结缔组织中，构成

30、组织间质；以及各种腺体分泌的润滑粘液中。中，构成组织间质；以及各种腺体分泌的润滑粘液中。结构：通式结构：通式 己糖醛酸己糖醛酸己糖胺己糖胺n n n n：3030250250，单糖残基带有负电荷的羧基或硫酸基。单糖残基带有负电荷的羧基或硫酸基。生物学作用：生物学作用： 其代表性物质：透明质酸其代表性物质：透明质酸、 4-4-或或6-6-硫酸软骨素硫酸软骨素、硫酸皮肤素硫酸皮肤素、硫酸角质硫酸角质素素、肝素等。在体外糖胺聚糖以蛋白聚糖的形式存在，肝素等。在体外糖胺聚糖以蛋白聚糖的形式存在，除了透明质酸。除了透明质酸。透明质酸透明质酸(hyaluronic acid) 透明质酸是糖胺聚糖中结构最简

31、单的一种，它的结构中含有透明质酸是糖胺聚糖中结构最简单的一种，它的结构中含有重复的二糖结构单位如下：重复的二糖结构单位如下： D葡糖醛酸葡糖醛酸 1，3糖苷键糖苷键 N乙酰葡胺乙酰葡胺功功 能能在高等动物组织中发现的在高等动物组织中发现的糖胺聚糖糖胺聚糖唯有透明质酸同时存在唯有透明质酸同时存在于某些细菌中，如于某些细菌中，如A A型链球菌。型链球菌。其主要功能是在组织中吸附着水，具有润滑剂的作用。其主要功能是在组织中吸附着水，具有润滑剂的作用。它广泛分布于哺乳动物体内，特别是滑液、玻璃样体液中，它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

32、壁也存在于关节液、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。心脏瓣膜、角膜以及雄鸡冠中。4-或或6-硫酸软骨素硫酸软骨素- -(chondroitin 4-or 6-sulfate)分为分为4-4-硫酸软骨素与硫酸软骨素与6-6-硫酸软硫酸软骨素两类。两者间，除硫酸基骨素两类。两者间，除硫酸基位置不同，红外光谱差别较明位置不同，红外光谱差别较明显外，其他许多物理、化学性显外，其他许多物理、化学性质都较接近。质都较接近。 硫酸软骨素也含有重复的二硫酸软骨素也含有重复的二糖单位，以糖单位，以6-6-硫酸软骨素为例硫酸软骨素为例其结构单位如图其结构单位如图 体内以蛋白聚糖的形式存

33、在与体内以蛋白聚糖的形式存在与软骨、腱、韧带和主动脉等组软骨、腱、韧带和主动脉等组织的基质中。织的基质中。硫酸皮肤素硫酸皮肤素(dermatan sulfate)硫酸皮肤素最初是从猪皮中分离出来，后发现它存在于许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、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。巩膜、肠粘膜、关节囊、纤维性软骨等中。它的结构与性质都与硫酸软骨素的相似，其二糖单位结构它的结构与性质都与硫酸软骨素的相似，其二糖单位结构如图。如图。 硫酸角质素硫酸角质素(keratan suI

34、fate) 首先从角膜的蛋白水解液中分离出来，后证明它首先从角膜的蛋白水解液中分离出来，后证明它 也存在于也存在于人的主动脉和人、牛的髓核中。婴儿几乎不合硫酸角质索，人的主动脉和人、牛的髓核中。婴儿几乎不合硫酸角质索，随着年龄的增大逐渐增加，直到随着年龄的增大逐渐增加，直到20203030岁时，它的含量约占岁时，它的含量约占肋软骨中粘多糖总量的肋软骨中粘多糖总量的50%50%。硫酸角质素是唯一不含糖醛酸的糖胺聚糖，重复二糖单位结硫酸角质素是唯一不含糖醛酸的糖胺聚糖，重复二糖单位结构如下：构如下： 肝素肝素(heparin)肝中肝素含量最为丰富，因此得名。实际上，它广泛分布于哺乳肝中肝素含量最为

35、丰富，因此得名。实际上，它广泛分布于哺乳动物组织和体液中。猪胃粘膜中含量十分丰富，肺、脾、肌肉和动物组织和体液中。猪胃粘膜中含量十分丰富，肺、脾、肌肉和动脉壁肥大细胞中肝素含量也很高。动脉壁肥大细胞中肝素含量也很高。肝素的生物意义在于它具有阻止血液凝固的特性。目前输血时，肝素的生物意义在于它具有阻止血液凝固的特性。目前输血时，广泛以肝素为广泛以肝素为抗凝剂抗凝剂，临床上也常用于防止血栓形成。，临床上也常用于防止血栓形成。肝素的二糖结构单位如下，除二糖重复单位外还含有糖醛酸分子。肝素的二糖结构单位如下，除二糖重复单位外还含有糖醛酸分子。第五节第五节 糖缀合物糖缀合物 糖缀合物糖缀合物是由糖类与蛋

36、白质或脂类等其它是由糖类与蛋白质或脂类等其它生物分子以共价键连接而成的糖复合物，如生物分子以共价键连接而成的糖复合物，如糖糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等。蛋白、蛋白聚糖、糖脂等。一、糖蛋白（一、糖蛋白（glycoprotein） 是由糖链与蛋白质多肽链共价结合而成的球状高是由糖链与蛋白质多肽链共价结合而成的球状高分子复合物。在分子复合物。在多数情况下，以蛋白质为主，而糖链较多数情况下，以蛋白质为主，而糖链较小小，其总体性质更接近蛋白质。糖蛋白分子结构包含糖，其总体性质更接近蛋白质。糖蛋白分子结构包含糖链、蛋白质和糖肽键三部分。链、蛋白质和糖肽键三部分。 许多膜蛋白和分泌蛋白都是糖蛋白，如：许多膜蛋白

37、和分泌蛋白都是糖蛋白，如：膜蛋白膜蛋白：血型抗原（血型抗原（A、B、O）,组织相容性抗原，移植抗原，组织相容性抗原，移植抗原，免疫球蛋白，病毒和激素的膜受体等免疫球蛋白，病毒和激素的膜受体等 ；分泌蛋白分泌蛋白：激：激素蛋白质、血清蛋白、运铁蛋白等；一些素蛋白质、血清蛋白、运铁蛋白等；一些结构蛋白结构蛋白如胶如胶原蛋白等也是糖蛋白。原蛋白等也是糖蛋白。1.1.糖链与蛋白的连接方式糖链与蛋白的连接方式 糖肽键：糖肽键：寡糖链与多肽链寡糖链与多肽链( (蛋白质蛋白质) )中的氨中的氨基酸以多种形式共价连接，构成糖蛋白的糖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。肽连接健，简称糖肽

38、键。糖肽键主要有两种类型：糖肽键主要有两种类型：N-N-糖肽键和糖肽键和O-O-糖肽键。糖肽键。N-N-糖肽键：糖肽键：糖链的糖链的N-N-乙酰葡萄糖胺（乙酰葡萄糖胺（GlcNAcGlcNAc）的糖环的糖环C1C1原子与多肽链上天冬酰胺的酰胺基原子与多肽链上天冬酰胺的酰胺基N N原子共价连接；原子共价连接；GlcNAc：N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺O-O-糖肽键：糖肽键：糖链的糖链的N-N-乙酰半乳糖胺（乙酰半乳糖胺（GalNAcGalNAc）的糖环的糖环C1C1原子与多肽链上丝氨酸（原子与多肽链上丝氨酸（SerSer）或苏）或苏氨酸（氨酸（ThrThr）的）的OHOH基基O O原子共价连接。原子共价连接。GalNAc: N-乙酰半乳糖胺乙酰半乳糖胺2. 2. 糖蛋白中糖链的结构糖蛋白中糖链的结构N-糖苷键型糖苷键型（N-连接糖链）连接糖链） 糖链一般含糖链一般含1015个单糖单位，所有糖链有个单糖单位，所有糖链有一个共同结构：核心五糖（一个共同结构：核心五糖（GlcNAc和甘露和甘露糖）。糖）。lO-糖苷键型（糖苷键型（O-连接糖链）连接糖链） 没有共同的核心结构没有共同的核心结构ManManManGlcNAcGlcNAcAsn3. 寡糖链的生物学功能寡糖链的生物学功能（自学）（自学）p107p107糖蛋白的糖蛋白的糖链参与肽链的折叠