第一章糖的结构与功能课件

第一章糖的结构与功能

carbohydrate陕西科技大学.第一章糖的结构与功能

carbohydrate陕西科1教学内容1.1概述

1.2单糖

1.3寡糖

1.4多糖

1.5复合糖.教学内容1.1概述.21.1概述糖类的主要生物学作用:

①是生物体主要的能量来源。②可转变为生命所必需的其它物质，如脂类、蛋白质、核酸等生物合成的碳源。③可作为生物体的结构物质，如纤维素、甲壳素。④可作为细胞识别的信息分子。⑤其它功能。(解毒作用、增加胃的充盈感、增强肠道功能）.1.1概述糖类的主要生物学作用:.3糖的化学概念糖也称碳水化合物（carbohydrate），用Cm(H2O)n表示。碳水化合物这个名称并不确切，但因沿用已久，所以至今在西文中还广泛使用。糖类是多羟醛或多羟酮及其缩聚物和某些衍生物的总称。糖类saccharide.糖的化学概念糖也称碳水化合物（carbohydrate），用4糖的分类根据分子的构成，糖可以分成：单糖monosacchride寡糖oligosacchride多糖polysacchride结合糖comsacchride.糖的分类根据分子的构成，糖可以分成：.51.2单糖

单糖是不能再水解成更小分子的多羟基醛或多羟基酮。有葡萄糖、果糖等。.1.2单糖单糖是不能再水解成更小分子的多羟61.2.1葡萄糖（Glc）的分子结构1.化学组成（1）元素组成（2）结合方式的测定和证明2.分布（1）游离形式（2）结合形式.1.2.1葡萄糖（Glc）的分子结构1.化学组成.7Glc的链状结构式差向异构体：Man，Gal.Glc的链状结构式差向异构体：Man，Gal.8Glc构型概念球棍模型投影式透视式旋光异构现象和旋光度单糖构型的确定.Glc构型概念.9

以单糖离羰基最远一个不对称碳在空间上的排布与甘油醛的不对称碳原子上的羟基在空间上的排布相比较而确定单糖的构型（configuration

）.以单糖离羰基最远一个不对称碳在空间上的排布与10D型和L型以甘油醛作标准.D型和L型以甘油醛作标准.11Glc的环状结构单糖的链状结构不能解释一些性质葡萄糖的醛基不能和NaHSO3反应，也不能和Schiff(希夫)试剂反应。CH3OH无水HCl半缩醛缩醛CH3OH无水HClC6H12O6+CH3OH(C6H11O5)－OCH3甲基葡萄糖葡萄糖的变旋现象.Glc的环状结构单糖的链状结构不能解释一些性质葡萄糖的醛基不12希夫试剂(Schiff试剂):品红与二氧化硫反应得到的无色溶液叫希夫试剂,也叫品红醛试剂。希夫试剂与醛类反应显紫红色,而酮类不反应。因此,可用品红醛试剂检验醛及区别醛、酮。

.希夫试剂(Schiff试剂):品红与二氧化硫反应得到的无色溶13Fischer式水溶液中Glc主要以环状结构存在五元环：呋喃型六元环：吡喃型.Fischer式水溶液中Glc主要以环状结构存在.14Fru.Fru.15Haworth式吡喃吡喃糖呋喃呋喃糖由Fischer写成Haworth式：顺时针画平面，左上右下，氧桥一端反向1926年，W.H.Haworth提出利用透视式解决可能带来的误解：.Haworth式吡喃吡喃糖呋喃呋喃糖由Fischer写成Ha16为什么氧桥一端反向?.为什么氧桥一端反向?.17链状环状互变.链状环状互变.18链环式互变规则

F式右边羟基写在H式的平面之下

D型的羟甲基在平面之上，L型在平面之下

碳原子顺序按顺时针方向排列.链环式互变规则F式右边羟基写在H式的平面之下D型的19单糖的构象(椅式)－－讨论葡萄糖吡喃糖的构象C11C.单糖的构象(椅式)－－讨论葡萄糖吡喃糖的构象C11C.201.2.2单糖的分类（classification）单糖（monosaccharide）：是多羟醛或多羟酮碳原子数目：丙糖、丁糖、戊糖、已糖、庚糖等。根据醛与酮：醛糖、酮糖。根据构型：D-；L-表1-1单糖分类及构型数目糖类醛糖酮糖D－系L－系D－系L－系丙糖11二羟丙酮二羟丙酮丁糖2211戊糖4422己糖8844※环状结构有－、－异头体之分

.1.2.2单糖的分类（classification）单糖（211．物理性质

（1）旋光性（opticity）：比旋光度单糖的物理性质与化学性质T-温度

a-旋光度L-旋光管的长度(分米)λ-光源的波长C-溶液浓度(g/ml).1．物理性质（1）旋光性（opticity）：比旋光度单22

一个有旋光性的溶液放置后，其比旋光度改变的现象称变旋。

（2）变旋现象（mutarotation）变旋的原因：.一个有旋光性的溶液放置后，其比旋光度改变的现象称变旋。（23..24

糖

甜度

糖

甜度果糖转化糖蔗糖葡萄糖木糖糖精173.3130

100

74.34050000鼠李糖麦芽糖半乳糖棉子糖乳糖Aspartame(阿斯巴甜)32.532.532.122.616.115000甜度（sweetness）与溶解度易溶于水，不溶于乙醚等非极性有机溶剂.糖甜度糖甜度果糖173.3鼠李糖25化学性质与酸作用A．Molisch’stest（莫利希试验）

糖糠醛或糠醛衍生物紫色浓H2SO4脱水α-萘酚.化学性质与酸作用A．Molisch’stest（莫利希试26鉴定糖类的共同反应。.鉴定糖类的共同反应。.27B．Seliwanoff’stest（西里瓦诺夫试验）

己酮糖羟甲基糠醛红色浓HCl,△脱水间苯二酚鉴定酮糖醛糖：淡红色

糠醛或羟甲基糠醛能与酚类物质作用产生各种有色物质，可用作糖的定性测定。

α-萘酚间苯二酚间苯三酚甲基间苯二酚.B．Seliwanoff’stest（西里瓦诺夫试验）28C．Tollen’stest（土伦试验）

戊糖糠醛红色浓HCl,△脱水间苯三酚D．Bial’stest（比亚尔试验，也称苔黑酚试验）

戊糖糠醛绿色浓HCl,△脱水甲基间苯二酚鉴定戊糖鉴定戊糖.C．Tollen’stest（土伦试验）戊糖29D-Glc烯二醇D－FruD－Man(甘露糖)Ba(OH)2Ba(OH)2Ba(OH)2与碱的反应－－异构化.D-Glc烯二醇D－FruD－Man(甘露糖)Ba(OH)230形成糖苷（缩醛）.形成糖苷（缩醛）.31由醛、酮基产生的化学性质

①单糖的氧化（即单糖的还原性）弱氧化剂：常用的为含Cu2+的碱性溶液糖被氧化.由醛、酮基产生的化学性质①单糖的氧化（即单糖的还原性）弱32Fehling试剂：CuSO4、NaOH、酒石酸钾钠Benedict试剂：CuSO4、Na2CO3、柠檬酸钠

(班乃的克试剂).Fehling试剂：CuSO4、NaOH、酒石酸钾钠Bene33温和氧化剂；Br2－H2O强氧化剂：浓HNO3

Br2－H2O浓HNO3（生物体内）糖酸醛糖糖二酸糖醛酸.温和氧化剂；Br2－H2O强氧化剂：浓HNO3Br2－H34[O]+果糖乙醇酸三羟基丁酸.[O]+果糖乙醇酸三羟基丁酸.35醛糖酮糖弱氧化剂（Fehling试剂、Benedict试剂）++温和氧化剂（Br2-H2O）+-强氧化剂（浓HNO3）++氧化剂单糖.醛糖酮糖弱氧化剂（Fehling试剂、Benedict试剂）36[H]D-GlcD－葡萄醇（山梨醇）[H]D－甘露糖（mannose）D－甘露醇单糖的还原.[H]D-GlcD－葡萄醇（山梨醇）[H]D－甘露糖（man37[H][H]D－FruD－葡萄醇D－甘露醇.[H][H]D－FruD－葡萄醇D－甘露醇.38单糖的成脎作用.单糖的成脎作用.39..40氨基化.氨基化.41（NAG）（NAM）.（NAG）（NAM）.42（NAN）.（NAN）.432-脱氧-D-核糖L-鼠李糖（6-脱氧-L-甘露糖）L-岩藻糖（6-脱氧-L-半乳糖）脱氧.2-脱氧-D-核糖L-鼠李糖L-岩藻糖44（一）蔗糖（sucrose）1.3寡糖

自然界中重要的寡糖有二糖（双糖，disaccharide）和三糖等。1.3.1二糖.（一）蔗糖（sucrose）1.3寡糖自然界中重要45蔗糖的结构.蔗糖的结构.46物理性质：白色结晶，易溶于水，很甜。有旋光性，无变旋现象。

化学性质：无还原性，不能成脎。蔗糖的转化作用C12H22O11+H2OC6H12O6+C6H12O6

蔗糖D-GlcD-Fru[α]D+66.4º+52.5º-92º[α]

-20º右旋左旋蔗糖的性质.物理性质：白色结晶，易溶于水，很甜。化学性质：无还原性，不能47麦芽糖是由2分子D-葡萄糖通过α-1，4糖苷键连接而成。（二）麦芽糖（maltose）.麦芽糖是由2分子D-葡萄糖通过α-1，4糖苷键连接而成。（二48（三）异麦芽糖（isomaltose）.（三）异麦芽糖（isomaltose）.49

乳糖由1分子D-半乳糖和1分子D-葡萄糖通过β-1，4糖苷键连接而成。（四）乳糖（lactose）.乳糖由1分子D-半乳糖和1分子D-葡萄糖通过β-50

SucroseMaltoseLactose组成（均为D型）苷键旋光变旋还原性成脎1Glc,1Fruα，β-1，2+---2Glcα-1,4++++1Glc,1Galβ-1,4++++二糖总结.SucroseMaltoseLactos511.3.2三糖（trisaccharide）.1.3.2三糖（trisaccharide）.52多糖的共同特性

1．分子量一般很大，在几万以上。在水中不能形成真溶液，有的根本不溶于水，如纤维素。2．物理性质：有旋光性，但无变旋现象。无甜味。3．化学性质：无还原性，不能成脎。1.4多糖（polysaccharide）.多糖的共同特性1．分子量一般很大，在几万以上。在水中不能形53（一）同多糖（homopolysaccharide）

天然淀粉呈颗粉状，其外层为支链淀粉，约占80～90%；内层为直链淀粉，约占10～20%。（1）直链淀粉（amylose）：1．淀粉（starch）1.4.1均一多糖（homopolysaccharide）.（一）同多糖（homopolysaccharide）天然淀54Nonreducingend(NRE)reducingend(RE).Nonreducingendreducingend.55直链淀粉的空间结构.直链淀粉的空间结构.56结构式(2)支链淀粉（amylopectin）.结构式(2)支链淀粉（amylopectin）.57..58溶解度分子量物理性质化学性质直链、支链淀粉的性质水解淀粉→红色糊精→无色糊精→麦芽糖→葡萄糖

与碘的呈色反应

蓝（紫）红色不显色不显色不显色

还原性

无

有有

强最强

.溶解度分子量物理性质化学性质直链、支链淀粉的性质水解淀粉→红59

结构:

结构与支链淀粉相似，由D-Glc以α-1,4和α-1，6糖苷键相连。2.糖原（glycogen）.结构:结构与支链淀粉相似，由D-Glc以α-1,4和α60

与支链淀粉的不同在于糖原分子分支多、链短、结构紧密。.与支链淀粉的不同在于糖原分子分支多、链短、结61结构(3)纤维素（Cellulose）.结构(3)纤维素（Cellulose）.62..63..64纤维素的水解纤维素 较短链Cx(β-1,4葡聚糖酶)C1酶（β-1，4葡聚糖纤维二糖水解酶）纤维二糖酶（β-葡萄糖苷酶）纤维二糖葡萄糖纤维素的性质.纤维素的水解纤维素 较短链Cx(β-1,4葡聚糖酶)C65(1)糖胺聚糖（粘多糖）（X-Y）n n>50 X：糖醛酸 Y：已糖胺1.4.2不均一多糖(heterosaccharide).(1)糖胺聚糖（粘多糖）（X-Y）n n>50 1.4.266(2)透明质酸（hyaluronicacid）.(2)透明质酸（hyaluronicacid）.67硫酸软骨素组成糖苷键硫酸酯键软骨素-4-硫酸（A）葡萄糖醛酸N-乙酰半乳糖胺β-1，3C4

软骨素-6-硫酸（C）葡萄糖醛酸N-乙酰半乳糖胺β-1，3C6

(3)硫酸软骨素（chondroitinsalfate）.硫酸软骨素组成糖苷键硫酸酯键软骨素-4-硫酸（A）葡萄糖醛68..69L-艾杜糖醛酸N-乙酰半乳糖胺α-1,3苷键(4-硫酸酯键)(4)硫酸皮肤素（硫酸软骨素B）.L-艾杜糖醛酸N-乙酰半乳糖胺α-1,3苷键(4-70(5)肝素（heparin）主要功能：抗凝，降血脂.(5)肝素（heparin）主要功能：抗凝，降血脂.71细菌细胞壁的多糖：肽聚糖、磷壁酸、脂多糖抗原性的多糖：肺炎菌多糖细菌多糖(6)细菌多糖.细菌细胞壁的多糖：肽聚糖、磷壁酸、脂多糖抗原性的多糖：肺炎72(7)肽聚糖（peptidoglycan）

.(7)肽聚糖（peptidoglycan）.73--甘油醇磷壁酸，核糖醇磷壁酸甘油基GlcorD-Ala甘油醇磷壁酸(8)磷壁酸.--甘油醇磷壁酸，核糖醇磷壁酸甘油基GlcorD-Ala74核糖醇磷壁酸Glcor氨基糖D-Ala核糖醇基.核糖醇磷壁酸Glcor氨基糖751.5复合糖（结合糖）

复合糖糖类+脂类糖类+蛋白质糖脂脂多糖糖蛋白蛋白聚糖（结合糖）.1.5复合糖（