第1章 糖的结构与功能

1、第1章 糖的结构与功能,第一节 概述 糖的存在：动物、植物、微生物 植物干重的80左右 微生物干重的1030 动物干重的2以下，但是在肝脏中糖原占湿重的5，人乳中乳糖浓度57 一、糖的概念 1. 糖类是含有多羟基的醛类或酮类化合物及其衍生物。由C、H、O三种元素组成,2.糖的功能 作为生物能量物质； 合成其他物质（蛋白质、核酸、脂类）的原料； 生物体的结构物质（纤维素、几丁质） ； 生理活性物质（细胞识别、免疫活性）。,二、糖的种类,根据能否被水解以及其水解产物的情况，糖主要可分为以下四大类：,单糖 (monosacchride):不能再水解的糖（葡萄糖、果糖）。 寡糖 (oligosacch

2、ride):能水解生成2-6个分子单糖的糖，各单糖之间借脱水缩合的糖苷键相连。 多糖 (polysacchride):能水解生成多个分子单糖的糖。 复合糖(glycoconjugate): 糖与非糖物质的结合物（糖蛋白、糖脂、蛋白聚糖）。 衍生物：糖胺、糠醛酸,常见的多糖有,淀 粉 (starch),糖 原 (glycogen),纤维素 (cellulose),糖原 是动物体内葡萄糖的储存形式,纤维素 作为植物的骨架,糖脂 (glycolipid)：是糖与脂类的结合物。 糖蛋白 (glycoprotein)：是糖与蛋白质的结合物。,常见的结合糖有,第二节 单糖,定义：不能再水解成更小分子的多羟

3、基醛或多羟基酮。 一、葡萄糖分子的结构及构型 1.单糖直连结构与D/L标记 旋光性：使透过不对称碳原子的化合物水溶液的平面偏振光的振动平面发生偏转的性质。 右旋 “+” 顺时针； 左旋 “-” 逆时针 比旋光度；外消旋（等量混合，旋光消失） D型单糖/L型单糖：以甘油醛为标准（氢左羟右） 2. 单糖环状结构与构象,吡喃糖的形成,呋喃糖的形成, 环状结构与哈沃斯投影 环状结构的提出是为了解释某些用直连结构无法解释的性质，如葡萄糖的变旋。 葡萄糖的醛基可以和C5羟基缩合成六元环的半缩醛，C1即成为不对称碳原子。 哈沃斯投影：将直立环式右边的羟基写在平面的环下方，左边的羟基写在平面的环上方。 船式构

4、象和椅式构象 变旋现象 葡萄糖与葡萄糖在水溶液中通过开链式互相转化的现象。,构象(conformation)： 是指有机物分子的一切原子沿共价键旋转而产生的不同的空间排列。构象可以准确表达不在同一个平面上的原子之间的关系。葡萄糖以较稳定的椅式构象存在, 果糖五元环 六碳酮糖，呋喃环 判断糖的构型原则 直连中以C5羟基为判据 环状中C5羟基在环下的为L型，环上为D型 型 半缩醛羟基在环下；型在环上 二、单糖的理化性 1.物理性质 旋光性（特例） 甜度：标准以及顺序（果糖蔗糖葡萄糖） 溶解性,2.化学性质 .与强酸的作用：形成糠醛及其衍生物 糖的鉴定： Molish反应：糠醛及其衍生物与 -萘酚反

5、应作用生成紫色的化合物，原理是羰基于酚类进行了缩合，这样，将糖与浓酸作用后再与-萘酚反应作用就能生成紫色的化合物，可鉴别糖。（多羟、醛基） Seliwanoff反应：同样的原理，将糖与浓酸作用后再与间苯二酚反应，若是酮糖就显鲜红色，若是醛糖就显淡红色，由此可鉴别酮糖和醛糖。 .形成糖苷：糖的半缩醛羟基与其它物质的羟基或氨基脱水缩合形成的化合物。 反应部位 主体、配体、糖苷键的键型（半缩醛羟基的构型-半缩醛羟基的位置，另一羟基的位置） 全名：配体 半缩醛羟基的构型-半缩醛羟基的位置,另一羟基的位置-主体苷, 糖的还原性 费林反应（Fehling）：定量法 与铁氰化钾的反应： 将葡萄糖与铁氰化钾（

6、K3Fe（CN）6）溶液共热时，铁氰化钾被还原成亚铁氰化钾（K4Fe（CN）6）。 反应式： K3Fe（CN）6 + 葡萄糖 K4Fe（CN）6 + 葡萄糖酸, 形成糖脎 糖与三分子苯肼的反应 用途：鉴定单糖的种类：糖脎为黄色的不溶于水的晶体，不同的糖脎其晶型和熔点均不同，由此可鉴别单糖的种类。 思考题： 葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖哪几种可被糖脎反应所鉴别，哪些不能？其余的反应如酯化作用、对碱的作用、糖的氧化性等 三、重要的单糖 丙糖、丁糖 D半乳糖是乳糖、蜜二糖、棉子糖、琼脂以及半纤维素的组成成分。,苯肼只和糖的C-1和C-2成脎后，分子内氢键使其形成较为稳定的六元环结构，从而糖的其他碳原

7、子不再成脎。不同的脎结晶形状不同，熔点不同，生成时间也不同。,第三节 寡糖,定义： 结构单位：环状的糖 糖苷键 主体和配体 寡糖（以及淀粉）中的单糖叫残基 一.几种重要的二糖 1.麦芽糖：葡萄糖-1,4-葡萄糖苷，直链淀粉的形成方式 2.异麦芽糖：葡萄糖-1,6-葡萄糖苷，枝链淀粉分支处的的形成方式 3.蔗糖： -葡萄糖 -D 果糖 ， -1,2葡萄糖苷 4.乳糖： 5.纤维二糖：葡萄糖 -1,4-葡萄糖苷：纤维素的形成方式。,第四节 多糖,一、同多糖：即均一多糖：以同种单糖结构单元组成的多糖。 1.淀粉 结构单位：-D-葡萄糖（在淀粉和寡糖中叫做葡萄糖残基） 连接方式（即糖苷键型） 直链淀粉

8、 胶性淀粉 结构：还原端（游离半缩醛羟基）和非还原端各一。无还原性。 枝链淀粉的结构：还原端一个，非还原端多个 淀粉的二级结构（空间结构）：右手螺旋（像个弹簧），每一圈含有6个葡萄糖残基,碘显色机理：钻圈，圈越多（分子量越大即葡萄糖残基越多）色越深 淀粉水解碘显色的变化： 淀粉（蓝色或紫色）红色糊精无色糊精寡糖葡萄糖 性质：与葡萄糖相比，没有还原性、有旋光性但无变旋现象、溶解度降低,直链淀粉：-1,4糖苷键,-1,6糖苷键 -1,4糖苷键,思考题：支链淀粉难消化的原因。 1，6糖苷建的分支处不易彻底水解，形成-界限糊精。,2.糖原 动物体内多糖的储存形式，为组织提供能源，主要在肌肉和肝脏中，结

9、构与支链淀粉相同。 糖原具有右旋性，无还原性，遇碘显红色，溶于热水。 3.纤维素 植物细胞细胞壁的主要成分，是植物支撑组织的基础。 D-葡萄糖以-1，4糖苷建连接。 纤维素分子的链与链之间以氢键作用，具有很高的机械强度和化学稳定性。 性质：不溶于水和有机溶剂，吸水膨胀。难水解 半纤维素：多种单糖聚合而成，糖苷建连接 纤维二糖 4.果胶质,作用：存在与细胞壁之间起粘合细胞作用。 化学结构：D半乳糖醛酸甲酯，以-1，4糖苷建连接。 性质：胶体性质，有离子结合作用。 分类：原果胶；可溶性果胶；果胶酸 5.卡拉胶 红藻中提取，天然植物胶 性质：水溶性好；热可逆性；亲水性；凝胶性；增稠作用；乳化成膜，稳

10、定分散。澄清剂。 6.环状糊精 环状中空结构；环外亲水；环内疏水，可以包埋大分子，用作医药的包埋剂。,7.多聚葡萄糖 -1，3糖苷键的作用抗癌。 8.氨基多糖 粘多糖，润滑作用，蛋白多糖。 透明质酸，硫酸软骨素，硫酸角质素和肝素等 9.糖类在生物技术中的应用 发酵原料和新产品 新型食品添加剂,第五节 复合糖,糖脂、糖蛋白、蛋白多糖 糖脂与细胞的识别有关；保护作用；决定血型（细胞表面抗原） 糖蛋白、蛋白多糖可控制细胞膜的通透性（细胞膜的结构物质以及功能物质）。 糖蛋白是指短链寡糖与蛋白质以共价键连接而成的复合糖。 蛋白多糖是指蛋白质和糖胺聚糖通过共价键连接而成的大分子复合物。,多糖的提取、纯化和鉴定,提取依据：结构和性质 提取方法：一般用热水提取，用乙醇除杂（糖分结合的蛋白质），再用丙酮沉淀可得到半纯品；用柱层析纯化，得纯品。 糖的鉴定：成脎反应，molish反应等 糖的定量：旋光度测定，HPLC测定,旋光度测定示意图,小结,内容： 常见单糖的化学结构及分类，投影式和构型 多羟基醛或酮；碳原子个数，费歇尔和哈沃斯投影（能 够表现分子中原子或原子团的空间排布） 单糖的化学性质 还原性；成苷反应；氧化性；与含氮试剂反应； 糖的鉴定方法 molish 反应（糠醛&酚类）；seliwanoff 反应（间苯二 酚） 寡糖和多糖的分类、结构特点与主要性质 二糖（蔗糖；麦芽糖；乳糖