生物化学10糖类化合物

第三章糖类糖类的结构与功能ChemistryandFunctionofCarbohydrate糖类的概念和分类单糖的构型、结构、构象自然界存在的重要单糖及其衍生物寡糖及其代表物多糖及其代表物糖复合物糖类概念：糖类是多羟基的醛、多羟基酮及其缩聚物和衍生物的总称。最初，糖类化合物用Cn(H2O)m表示，统称碳水化合物。鼠李糖及岩藻糖（C6H12O5)、脱氧核糖（C5H10O4)一、糖类的概念和分类糖类化合物单糖寡糖多糖：不能水解的最简单糖类，是多羟基的醛或酮的衍生物（醛糖或酮糖）：有2-10个分子单糖缩合而成，水解后产生单糖由多分子单糖或其衍生物所组成，水解后产生原来的单糖或其衍生物。同多糖:由相同的单糖组成杂多糖：由不同的单糖组成糖缀合物：糖+蛋白、脂等一、糖类的概念和分类一、糖类的概念和分类糖类的生物学意义：1.是一切生物体维持生命活动所需能量的主要来源---如淀粉、糖原；2.充当结构性物质--如纤维素、甲壳质；3.是生物体合成其它化合物的基本原料；4.糖类是细胞膜上受体分子的重要组成成分，是细胞识别和信息传递等功能的参与者；是参与神经活动的基本物质；5.糖链是高密度的信息载体。糖类的生物学意义：1.是一切生物体维持生命活动所需能量的主要来源---如淀粉、糖原；2.充当结构性物质--如纤维素、甲壳质；3.是生物体合成其它化合物的基本原料；4.糖类是细胞膜上受体分子的重要组成成分，是细胞识别和信息传递等功能的参与者；是参与神经活动的基本物质；5.糖链是高密度的信息载体。一、糖类的概念和分类与膜蛋白和膜脂相连的糖—通信天线单糖有D-及L-两种异构体，理论上由D-甘油醛衍生出来的单糖皆为D-型糖，由L-甘油醛衍生出来的单糖皆为L-型糖。

二、单糖的结构、构型、构象L-(-)甘油醛D-(+)甘油醛甘油醛的对映体D-苏阿糖D-赤藓糖D-甘油醛D-木糖D-阿拉伯糖D-核糖D-来苏糖D-阿洛糖D-阿卓糖D-葡萄糖D-甘露糖D-古洛糖D-艾杜糖D-半乳糖D-塔洛糖D-型醛糖（开链）L-型醛糖是D-型醛糖的对映体D-型酮糖（开链）单糖的结构多羟基醛的开环形式：半缩醛吡喃糖：呋喃糖：葡萄糖环状形式与链状形式的互变α-D-吡喃葡萄糖36％β-D-吡喃葡萄糖63％D-葡萄糖醛式＜0.1％α-D-呋喃葡萄糖β-D-呋喃葡萄糖单糖的构象葡萄糖的构象船式椅式单糖具有旋光性及变旋现象；

甜度：以蔗糖的甜度为标准；

溶解性：易溶于水，难溶于乙醚、丙酮等有机溶剂单糖的性质(1)单糖的物理性质单糖的性质(2)单糖的化学性质单糖的化学性质由醛基/酮基及醇基的性质决定异构化（弱碱的作用）：羰基发生分子重排；

单糖的氧化；单糖的还原；

形成糖脎；

形成糖酯与糖醚；

形成糖苷；

脱水反应。常为糖苷的组分，也为多种多糖的组成成分。在常春藤花及叶中游离存在。8.9°93～4L－鼠李糖为海藻细胞壁和一些树胶的组成成分，也是动物多糖的普遍成分－76°145L－岩藻糖是维生素C合成的中间产物，在槐树浆果中存在－43°159～61L－山梨糖游离存在为吡喃型，是糖类中最甜的糖，结合态为呋喃型是蔗糖、果聚糖的组成成分。－92.4°162～4D－果糖以结合态存在于多糖或糖蛋白中146°132D－甘露糖广泛分布于生物界，游离存在于水草与植物的汁液、蜂蜜、血液、淋巴液、尿等中，同时也是许多糖苷、寡糖、多糖的组成成分。52.7°146D－葡萄糖是乳糖、蜜二糖、棉子糖、琼胶、粘质、半纤维素的组成成分。80°167D－半乳糖普遍存在于细胞中为DNA的成分。－58°92.5D－脱氧核糖多以结合态存在于半纤维素、树胶、植物粘质中19°145D－木糖普遍存在于细胞中为RNA的成分、也是一些纤维素、辅酶的组成成分。－29.7°87D－核糖多以结合态存在于半纤维素、树胶、果胶、细菌多糖中。105°160L－阿拉伯糖存在［α］20M.P.℃糖名D三、自然界存在的重要单糖及其衍生物较稳定，有甜味。甘露醇、山梨醇糖醇:三、自然界存在的重要单糖及其衍生物用于合成维生素C；用于表面活性剂，食品、药品等由单糖的伯醇基氧化而得。葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸糖醛酸:三、自然界存在的重要单糖及其衍生物葡萄糖醛酸葡糖醛酸在肝中可与有毒物质结合变成无毒化合物排除体外，可达到解毒作用。糖中的羟基为氢原子所取代。脱氧核糖脱氧糖:三、自然界存在的重要单糖及其衍生物代谢途径的主要参与者。单糖磷酸酯:三、自然界存在的重要单糖及其衍生物糖中的羟基为氨基所取代。D-氨基葡萄糖氨基糖:三、自然界存在的重要单糖及其衍生物糖中的羟基为氨基所取代。D-氨基葡萄糖氨基糖:三、自然界存在的重要单糖及其衍生物动物细胞膜上糖蛋白和糖脂的重要成分单糖的半缩醛上羟基与非糖物质（醇、酚等）的羟基形成的缩醛。乌本苷、洋地黄苷、皂角苷糖苷:三、自然界存在的重要单糖及其衍生物寡糖是少数单糖（2-10个）缩合的聚合物。自然界中最常见的寡糖是双糖麦芽糖蔗糖乳糖纤维二糖四、寡糖及其代表物麦芽糖麦芽糖

淀粉的水解产物，俗称饴糖；

有α-和β-两型，一般晶体麦芽糖为β-型；

食品工业中用作膨松剂，防止食品烘烤干瘪；作为冷冻食品的填充剂和稳定剂蔗糖蔗糖

俗称食糖，广泛存在于光合植物中，不存在动物中；

非还原糖；

水解产生葡萄糖和果糖的混合物，比蔗糖甜，称为转化糖；

加热到200℃左右变成棕褐色的焦糖，用作酱油的增色剂；

溶解度大，作为植物组织间糖的运输形式。乳糖乳糖存在于所有哺乳动物乳汁中，含量约5%；

还原糖，有还原性和变旋现象；结晶时有α-和β-两型，一般以α-型为主；

是婴儿糖类营养的主要来源。纤维二糖Cellobioseβ-D-Glucopyronosyl-(14)-β-D-Glucopyronose纤维二糖

纤维素的二糖单位，属次生寡糖；

主要为β-型；

不被人体消化，也不能酵母发酵。其他寡糖棉子糖（三糖）多糖（Polysaccharides）：超过10个以上单糖残基通过糖苷键相连而形成的生物大分子。是自然界中最丰富的天然产物。多糖的特性：没有还原性和变旋现象；无甜味，有些还有苦味；大多不易溶于水。多糖的分类

中性多糖：糖原、淀粉、纤维素

酸性多糖：果胶、糖胺聚糖

碱性多糖：壳多糖五、多糖及其代表物结构支持物质------纤维素；能量储存物质------淀粉、糖原；抗原性------------荚膜多糖；抗凝血作用--------肝素；细胞间粘合剂------透明质酸；携带生物信息------细胞表面寡糖链。多糖的功能：五、多糖及其代表物1、一级结构：单糖的组成糖苷键的类型单糖的排列顺序还原端、非还原端2、空间结构：直链淀粉的螺旋结构生物大分子结构决定功能，多糖具有多种生物功能，其原因是多糖具有多样性的结构。和其它生物大分子一样，多糖的结构包括：下面我们以几种代表性多糖的分子来学习多糖的结构五、多糖及其代表物中性多糖代表物：直链淀粉—一级结构

葡萄糖组成—同多糖：由相同的单糖组成α-1,4-葡萄糖苷键连接，构型为α型；不涉及单糖排列五、多糖及其代表物直链淀粉与碘的显色反应与糖链的长度有关：链长小于6个葡萄糖基，不显色。链长为20个葡萄糖基，呈红色。链长大于60个葡萄糖基，呈蓝色。中性多糖代表物：直链淀粉—空间结构

左手螺旋结构，与碘形成复合物，呈现颜色五、多糖及其代表物d=1.4nm0.8nm中性多糖代表物：支链淀粉

由线性α-1,4-葡萄糖苷键连接成主链，分支点为α-1,6-葡萄糖苷键；

分支长度一般为20~30个葡萄糖基，与碘反应呈紫红色。五、多糖及其代表物中性多糖代表物：支链淀粉

五、多糖及其代表物中性多糖代表物：糖原

五、多糖及其代表物中性多糖代表物：糖原

五、多糖及其代表物中性多糖代表物：糖原

五、多糖及其代表物纤维素是自然界最丰富的有机化合物，是一种线性的由D-吡喃葡萄糖基通过β-(1,4)糖苷键连接的没有分支的同多糖。微晶束相当牢固。中性多糖代表物：纤维素五、多糖及其代表物中性多糖代表物：纤维素五、多糖及其代表物酸性多糖代表物：果胶—植物细胞壁多糖

五、多糖及其代表物

结构特征：包含不同结构域HG结构域RG-I结构域RG-II结构域组成：近20种单糖，富含半乳糖醛酸GalA。杂多糖：由不同的单糖组成的多糖。糖胺聚糖己糖胺糖醛酸SO42－存在透明质酸N-乙酰葡糖胺D-葡糖醛酸无结缔组织、角膜、皮肤肝素葡萄糖胺D-葡糖醛酸有皮肤、肺、肝硫酸软骨素AN-乙酰半乳糖胺D-葡糖醛酸有骨、软骨、角膜、皮肤含有氨基己糖、或乙酰氨基糖，是酸性杂多糖酸性多糖代表物：糖胺聚糖五、多糖及其代表物已经作为药物的糖类Heparin：anticoagulantCurrentconceptionofthestructureofheparin.SomeO-sulfonategroupscanbereplacedbyhydroxylgroupsandreciprocally.Inthesameway,someN-acetylgroupscanbereplacedbyN-sulfonategroupsorevennon-substitutedaminogroups.Structureofthedisaccharideunit→4-(2-O-sulfonato-a-L-iduronicacid)-1→4-(2-N-sulfonato-6-O-sulfonato-a-D-glucosamine)-1→thatconstitutethelargestpartoftheheparinmolecule.肝素：抗凝血碱性多糖代表物：壳多糖（几丁质）

五、多糖及其代表物由N-乙酰-D-氨基葡萄糖以β-(1,4)糖苷键缩合成的同多糖。比较坚硬，为甲壳动物等的结构材料。几丁质中的重复二糖单位β-(1→4)β-(1→4)碱性多糖代表物：壳多糖（几丁质）

五、多糖及其代表物脱乙酰基后壳聚糖（甲壳胺）。自然界第二大资源，化学改性（水解、烷基化、磺化、硝化等等）后用途十分广泛，是21世纪新材料。碱性多糖代表物：壳多糖（几丁质）

五、多糖及其代表物概念：糖类的还原端和其他非糖组分以共价键结合的产物（一）糖蛋白与蛋白多糖两种不同类型苷键：N-糖苷键:

肽链上的Asn的氨基与糖基上的半缩醛羟基形成O-糖苷键:

肽链上的Ser或Thr的羟基与糖基上的半缩醛羟基形成六、糖复合物透明质酸核心蛋白连接蛋白软骨蛋白聚糖聚集体低聚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GNAc（乙酰氨基葡萄糖）

B型：Fuc和Gal（半乳糖）岩藻糖乙酰氨基葡萄糖半乳糖血型物质中寡糖链的结构O型A型GalNAc→FucGal↓↓

或Gal→GNAcGNAcB型Gal→↓↓Gal→GNAc→Gal→GalNAc→丝（苏）A型GalNAc→↑

或Gal→GNAc↓B型Gal→Fuc

脂类与糖（或低聚糖）结合的一类复合糖。1.甘油醇糖脂2.N-酰基神经醇糖脂糖脂种类脂多糖组成外层专一性低聚糖链中心多糖链脂质概念：糖类的还原端和其他非糖组分以共价键结合的产物（二）糖脂与脂多糖六、糖复合物半乳甘油二脂二半乳甘油二脂二甘露甘油二脂磺基6－脱氧葡萄糖甘油二脂甘油醇糖脂（脑苷脂）甘油二酯与己糖（半乳糖、甘露糖和脱氧葡萄糖）结合而成。N-酰基神经醇糖脂