第3章糖类化合物

1、第第3章章 糖类化合物糖类化合物教学目的：教学目的： 1. 掌握糖的定义及其生物学功能。掌握糖的定义及其生物学功能。 2. 掌握单糖的化学结构和主要性质。掌握单糖的化学结构和主要性质。 3. 了解寡糖、多糖的结构与性质。了解寡糖、多糖的结构与性质。教学重点：教学重点： 糖的化学结构和主要性质。糖的化学结构和主要性质。一一 引言引言 1 糖类的存在与来源糖类的存在与来源 糖类广泛存在于生物界，特别是植物界。糖糖类广泛存在于生物界，特别是植物界。糖类物质占植物体干重的类物质占植物体干重的85%90%，占细菌的占细菌的10%30%，动物的小于动物的小于2%。动物体内糖的含量。动物体内糖的含量不多，但

2、其生命活动所需能量主要来源于糖类。不多，但其生命活动所需能量主要来源于糖类。 糖类物质是地球上数量最多的一类有机化合糖类物质是地球上数量最多的一类有机化合物，地球的生物量干重的物，地球的生物量干重的50%以上是由葡萄糖的以上是由葡萄糖的聚合物构成的。地球上糖类物质根本来源是绿色聚合物构成的。地球上糖类物质根本来源是绿色细胞进行的细胞进行的光合作用光合作用。2 糖类化合物的生物学功能糖类化合物的生物学功能 1)作为生物体结构物质作为生物体结构物质 植物的根、茎、叶中的纤维素、半纤维素植物的根、茎、叶中的纤维素、半纤维素和果胶物质等和果胶物质等, 这些物质构成植物细胞壁的主要这些物质构成植物细胞壁

3、的主要成分。属于杂多糖的肽聚糖是细菌细胞壁的结成分。属于杂多糖的肽聚糖是细菌细胞壁的结构物质。昆虫和甲壳类动物的外骨骼壳多糖也构物质。昆虫和甲壳类动物的外骨骼壳多糖也是糖类物质。是糖类物质。 2)作为生物体内的主要能源物质作为生物体内的主要能源物质 糖在生物体内糖在生物体内(细胞内细胞内)通过生物氧化释放通过生物氧化释放出能量出能量, 供生命活动的需要。生物体内作为能源供生命活动的需要。生物体内作为能源贮存的糖类有淀粉、糖源等。贮存的糖类有淀粉、糖源等。 3)在生物体内转变为其他物质在生物体内转变为其他物质 糖代谢的一些中间产物可为合成氨基酸、核糖代谢的一些中间产物可为合成氨基酸、核苷酸、脂肪

4、酸提供碳骨架。苷酸、脂肪酸提供碳骨架。 4)作为细胞识别的信息分子作为细胞识别的信息分子 糖蛋白的糖链在生物体内起信息分子的作用糖蛋白的糖链在生物体内起信息分子的作用,如细胞识别中的粘着、接触抑制、归巢行为、免如细胞识别中的粘着、接触抑制、归巢行为、免疫保护疫保护(抗原与抗体抗原与抗体)、代谢调控、代谢调控(激素与受体激素与受体)、受、受精机制、形态发生、发育、癌变、衰老、器官移精机制、形态发生、发育、癌变、衰老、器官移植等。植等。 3 糖类的元素组成糖类的元素组成 大多数糖类物质只由大多数糖类物质只由c、h和和o所组成，其中所组成，其中h和和o原子数之比是原子数之比是2 1，刚好与，刚好与h

5、2o相同。被认为是相同。被认为是c与与h2o的化合物，故有的化合物，故有“碳水化合物碳水化合物”之称。后来之称。后来发现有些糖，如鼠李糖发现有些糖，如鼠李糖(c6h1 2o5)，脱氧核糖，脱氧核糖(c5h10o4)分子中分子中h和和o之比不是之比不是2 1；有些非糖物；有些非糖物质如甲醛质如甲醛(ch2o)，乙酸，乙酸(c2h4o2)，乳酸，乳酸(c3h6o3)，其分子中其分子中h和和o之比正好是之比正好是2 1，所以，所以“碳水化合物碳水化合物”这一名称并不恰当。这一名称并不恰当。1927年国际化学名词重审委员年国际化学名词重审委员会建议用会建议用“糖族糖族(glucide)”一词来代替一词

6、来代替carbohydrate。4 糖类的化学本质及定义糖类的化学本质及定义 糖从化学角度看，是多羟基的醛或多羟基糖从化学角度看，是多羟基的醛或多羟基的酮。如我们所熟悉的葡萄糖、蔗糖、淀粉、的酮。如我们所熟悉的葡萄糖、蔗糖、淀粉、纤维素等都属于糖类，像纤维素等都属于糖类，像n-乙醛葡糖胺、果乙醛葡糖胺、果糖糖-1,6-二磷酸这类糖的衍生物也属于糖类。二磷酸这类糖的衍生物也属于糖类。 从化学本质给糖类下一个定义：糖类是多从化学本质给糖类下一个定义：糖类是多羟基醛羟基醛、多羟基酮多羟基酮或或其衍生物其衍生物，或水解时能产，或水解时能产生这些化合物的物质。生这些化合物的物质。 5 糖的种类糖的种类

7、根据分子能否水解，以及水解产物的组成，将根据分子能否水解，以及水解产物的组成，将糖类化合物分为：糖类化合物分为：单糖单糖、寡糖寡糖、多糖多糖和和复合糖复合糖。 单糖单糖是不能再水解成更小分子的多羟基醛或多是不能再水解成更小分子的多羟基醛或多羟基酮。含醛基者称为羟基酮。含醛基者称为醛糖醛糖，含酮基者称为，含酮基者称为酮糖酮糖。根据分子中根据分子中c原子数目将单糖分为丙糖、丁糖、戊原子数目将单糖分为丙糖、丁糖、戊糖、己糖等，或根据糖、己糖等，或根据c原子数与羰基的类型分丙酮原子数与羰基的类型分丙酮糖或丙醛糖。糖或丙醛糖。 寡糖寡糖是由是由26个相同或不同的单糖分子缩合而个相同或不同的单糖分子缩合而

8、成的低聚糖分子，水解时得到相应数目和种类的单成的低聚糖分子，水解时得到相应数目和种类的单糖分子，如蔗糖、乳糖、麦芽糖、棉子糖等。糖分子，如蔗糖、乳糖、麦芽糖、棉子糖等。 多糖多糖是由很多个是由很多个单糖分子单糖分子脱水缩合而成的生脱水缩合而成的生物物大分子大分子, 是自然界中糖类化合物存在的主要形式，是自然界中糖类化合物存在的主要形式，根据其组成特点根据其组成特点, 可将多糖分为可将多糖分为均质多糖均质多糖和和非均质非均质多糖多糖。前者又称为同型多糖。前者又称为同型多糖, 后者又称为异型多糖后者又称为异型多糖或杂多糖。或杂多糖。 复合多糖复合多糖是糖和非糖物质共价结合成的复合是糖和非糖物质共价

9、结合成的复合物物, 如脂多糖、糖蛋白等。复合多糖主要为动物组如脂多糖、糖蛋白等。复合多糖主要为动物组织中的免疫球蛋白、血型多糖、细胞膜多糖。织中的免疫球蛋白、血型多糖、细胞膜多糖。二二 单糖的结构和性质单糖的结构和性质 在单糖的名称前面常常冠有符号在单糖的名称前面常常冠有符号d-或或l-，-或或-，“+”或或“-”以及以及“吡喃吡喃”或或“呋喃呋喃”等字样。例如：等字样。例如：-d (+)-吡喃葡萄糖，吡喃葡萄糖，-d(-)-呋喃果糖等。呋喃果糖等。 这些符号和字样除这些符号和字样除“+”或或“-”是代表旋光性之外，是代表旋光性之外，其余的都代表单糖分子特定的结构。其余的都代表单糖分子特定的结

10、构。 d-或或l-代表代表构型构型； -或或-代表代表异头物异头物； “呋喃呋喃”或或“吡喃吡喃”则代表环状半缩醛的则代表环状半缩醛的成环方成环方式式。 手性分子中的不对称碳原子，可形成互为镜象手性分子中的不对称碳原子，可形成互为镜象关系的两种异构体，分别用关系的两种异构体，分别用d-型或型或l-型表示。构型型表示。构型常以甘油醛作为基准，在其开链结构式投影图中，常以甘油醛作为基准，在其开链结构式投影图中，氧化程度高的基团氧化程度高的基团(-cho)写在上方，最下方是伯写在上方，最下方是伯醇基醇基(-ch2oh)，中间是不对称碳原子，羟基在右，中间是不对称碳原子，羟基在右边边(dexter)者

11、为者为d-型，在左边型，在左边(left)者为者为l-型。型。1 单糖分子的开链结构及构型单糖分子的开链结构及构型 choccchoch2ohch2ohhhohhod-甘油醛甘油醛l-甘油醛甘油醛 自然界中的自然界中的糖基本上是糖基本上是d-型结构型结构。在甘油醛分子。在甘油醛分子的基础上，每增加一个不对称碳原子，将产生两种立的基础上，每增加一个不对称碳原子，将产生两种立体结构不同的醛糖。含不对称碳原子的化合物具有旋体结构不同的醛糖。含不对称碳原子的化合物具有旋光性，光性，d-型和型和l-型异构体的旋光方向不同，又称其为型异构体的旋光方向不同，又称其为旋光异构体旋光异构体。使偏振光平面发生。使

12、偏振光平面发生顺时针方向偏转顺时针方向偏转者称者称为右旋为右旋，用，用“+”号表示，发生号表示，发生逆时针方向偏转逆时针方向偏转者称者称为为左旋左旋，用，用“- -”号表示。号表示。旋光性与旋光性与d-或或l-构型没有必然构型没有必然的联系的联系。同一种化合物的。同一种化合物的d-型和型和l-型异构体的旋光方型异构体的旋光方向相反，比旋光度相同，两者等量混合时，旋光互相向相反，比旋光度相同，两者等量混合时，旋光互相抵消，这种现象称为抵消，这种现象称为外消旋外消旋，用，用dl-表示。表示。 chohochch2ohohch2hcchoohohchochch2ohcchcohhhoohhchooh

13、ch2hchohchohohchochd-甘油醛甘油醛 d-葡萄糖葡萄糖 l-甘油醛甘油醛 l-葡萄糖葡萄糖d-甘油醛d-苏阿糖d-赤鲜糖d-来苏糖d-木糖d阿拉伯糖d-核糖d-塔罗糖d-半乳糖d-艾杜糖d-古洛糖d-甘露糖d-葡萄糖d-阿卓糖d-阿洛糖c ooc c ooc 二羟丙酮d-赤鲜酮糖d-木酮糖d-核酮糖c ooc d-塔格糖d-山梨糖c ooc d阿洛酮糖d-果糖2 单糖的环状结构单糖的环状结构 研究发现葡萄糖的一些理化性质与其开链分子结研究发现葡萄糖的一些理化性质与其开链分子结构不符，不具有醛类的某些典型反应性能。如不能使构不符，不具有醛类的某些典型反应性能。如不能使被被h2s

14、o3漂白了的品红呈现红色；不能与漂白了的品红呈现红色；不能与nahso3起起加成反应；仅与一分子醇成半缩醛反应，不能与两分加成反应；仅与一分子醇成半缩醛反应，不能与两分子醇成缩醛反应。子醇成缩醛反应。fisher提出了一种葡萄糖分子的投提出了一种葡萄糖分子的投影式环状结构，认为其醛基不是游离的，而与分子中影式环状结构，认为其醛基不是游离的，而与分子中的醇羟基发生加成反应，分子环化成为环状半缩醛结的醇羟基发生加成反应，分子环化成为环状半缩醛结构式。醛基如与构式。醛基如与c4-oh成氧桥结合形成五元环，如与成氧桥结合形成五元环，如与c5-oh结合形成六元环，分别与呋喃和吡喃环相似。结合形成六元环，

15、分别与呋喃和吡喃环相似。 形成环状半缩醛后，形成环状半缩醛后，c1原子成了不对称原子成了不对称c原子，原子，半缩醛羟基有两种不同的排列方式，产生了半缩醛羟基有两种不同的排列方式，产生了-和和-型型两种异头物。半缩醛羟基与决定构型的醇羟基在同侧两种异头物。半缩醛羟基与决定构型的醇羟基在同侧者为者为-型，在相反侧者为型，在相反侧者为-型。型。d-型糖的型糖的-缩醛羟基缩醛羟基位于右边，位于右边，-半缩醛羟基位于左边。半缩醛羟基位于左边。h chchohohcho c hhohcohch2ohohcho c hohchhohch cohch2ohohcho c hhchohohch cohch2oo

16、hch2ohchh chohcohohcho c h-d(+)-呋喃型呋喃型葡萄糖葡萄糖-d(+)-呋喃型呋喃型葡萄糖葡萄糖-d(+)-吡喃型吡喃型葡萄糖葡萄糖-d(+)-吡喃型吡喃型葡萄糖葡萄糖 -d-葡萄糖与葡萄糖与-d-葡萄糖不是镜象异构体，而是葡萄糖不是镜象异构体，而是异头物，两者比旋光度不同，异头物，两者比旋光度不同，-d-葡萄糖的比旋光度葡萄糖的比旋光度为为+112.2o，-d-葡萄糖为葡萄糖为+18.7o。在溶液中。在溶液中-型与型与-可可通过开链结构相互转化，故新配的葡萄糖溶液表现出通过开链结构相互转化，故新配的葡萄糖溶液表现出变旋现象变旋现象。变旋平衡后，。变旋平衡后，-型浓

17、度占型浓度占37%，-型占型占63%，开链结构不到，开链结构不到0.1%，d-葡萄糖的这葡萄糖的这3种结构动种结构动态平衡混合液的比旋光度为态平衡混合液的比旋光度为+52.5o。h c ohoch2ohchoch2ohhcoch2ohho-d(+)-葡萄糖葡萄糖-d(+)-葡萄糖葡萄糖ohhoch2ohohhohhhhoh123456och2ohohhohhhhoh123456hoh-d-吡喃葡萄糖-d-吡喃葡萄糖-d-呋喃果糖-d-呋喃果糖cch2cch23 单糖的单糖的haworth式式 fisher投影式结构中的氧桥过长显得不合理。投影式结构中的氧桥过长显得不合理。1926年年hawor

18、th提出用透视式表达糖的环状结构，称提出用透视式表达糖的环状结构，称为透视式。为透视式。4 单糖的构象单糖的构象 按照按照haworth式结构，葡萄糖的成环元素都在一式结构，葡萄糖的成环元素都在一个平面上，实际上并非如此，而是整个环的平面发生个平面上，实际上并非如此，而是整个环的平面发生折叠形成近似椅形的构象。这种构象最为稳定。折叠形成近似椅形的构象。这种构象最为稳定。ohohohohohhhch2ohohohohhhch2ohhhohohhh -d-吡喃葡萄糖 -d-吡喃葡萄糖5 单糖的性质单糖的性质 1)物理性质物理性质 溶解度溶解度 单糖为白色结晶，单糖为白色结晶，分子中有许多亲水基团，

19、能以任分子中有许多亲水基团，能以任意比例溶解于水，不溶于乙醚、意比例溶解于水，不溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。丙酮等有机溶剂。 甜度甜度 不同糖的甜度不同，不同糖的甜度不同，通常用感官品评，规定蔗糖溶液通常用感官品评，规定蔗糖溶液的甜度为的甜度为1，在同样的条件下进行，在同样的条件下进行各种糖液的比较品评。各种糖液的比较品评。名名 称称甜度甜度蔗蔗 糖糖1.00果果 糖糖1.33转化糖转化糖1.30葡萄糖葡萄糖0.74木木 糖糖0.40麦芽糖麦芽糖0.32半乳糖半乳糖0.32乳乳 糖糖0.16糖糖 精精400各种糖的甜度各种糖的甜度 旋光度和比旋光度旋光度和比旋光度 单糖分子中都有不对称碳单糖分子

20、中都有不对称碳原子，其溶液都有旋光性。在一定条件下，测定一原子，其溶液都有旋光性。在一定条件下，测定一定浓度糖溶液的旋光度，可计算其比旋光度：定浓度糖溶液的旋光度，可计算其比旋光度：cltd100 比旋光度或称旋光率比旋光度或称旋光率d钠光，波长为钠光，波长为589.6与与589.0 nm t 温度，一般为温度，一般为20 测得的旋光度测得的旋光度l旋光管长度，单位旋光管长度，单位dm c 糖液浓度，以糖液浓度，以100 ml 溶液中溶质的克数表示。溶液中溶质的克数表示。td名名 称称 20d名称名称 20d d-阿拉伯糖阿拉伯糖-105 麦芽糖麦芽糖+130.4 d-木糖木糖+8.8 蔗糖蔗

21、糖+66.5 d-葡萄糖葡萄糖+52.2 转化糖转化糖-19.8 d-果糖果糖-92.4 乳糖乳糖+55.4 d-半乳糖半乳糖+80.2 淀粉淀粉196部分单糖、寡糖和多糖的比旋光度部分单糖、寡糖和多糖的比旋光度 每种糖都有特征性的比旋光度。在已知比旋光每种糖都有特征性的比旋光度。在已知比旋光度的情况下，度的情况下，测定测定样品溶液的样品溶液的旋光度旋光度 , 可可计算出计算出溶溶质的质的浓度浓度c ：lcd201002)单糖的化学性质单糖的化学性质 氧化还原反应氧化还原反应 醛糖的醛基具有还原性。酮糖的酮基由于受相醛糖的醛基具有还原性。酮糖的酮基由于受相邻羟基的影响，也具有还原性。所以邻羟基

22、的影响，也具有还原性。所以所有单糖都为所有单糖都为还原糖，易被氧化成酸还原糖，易被氧化成酸。以葡萄糖为例，因反应条。以葡萄糖为例，因反应条件不同，可有三种方式氧化，生成不同的酸：件不同，可有三种方式氧化，生成不同的酸： 在在弱氧化剂弱氧化剂(溴水溴水)作用下，醛基被氧化生成葡作用下，醛基被氧化生成葡萄糖酸。萄糖酸。(choh)4ch2ohchoch2oh(choh)4coohbr2 h2o 较强氧化剂较强氧化剂(稀硝酸稀硝酸)作用下，醛基和伯醇基同时作用下，醛基和伯醇基同时被氧化，生成葡萄糖二酸。被氧化，生成葡萄糖二酸。(choh)4ch2ohcho(choh)4coohcoohhno3 生物

23、体内，在专一性酶的作用下，伯醇基被氧生物体内，在专一性酶的作用下，伯醇基被氧化，生成葡萄糖醛酸。化，生成葡萄糖醛酸。(choh)4ch2ohcho(choh)4coohchoo酶 酮糖的氧化作用与醛糖不同，酮糖的氧化作用与醛糖不同，弱氧化剂溴水弱氧化剂溴水不能使酮氧化不能使酮氧化。据此，可鉴别酮糖与醛糖。在强氧。据此，可鉴别酮糖与醛糖。在强氧化剂作用下，酮糖在羰基处断裂，生成两种酸，以化剂作用下，酮糖在羰基处断裂，生成两种酸，以果糖为例：果糖为例：(choh)3ch2ohch2ohchohcoohcoohococh2ohchohch2ohd-果糖果糖 乙醇酸乙醇酸 三羟基丁酸三羟基丁酸 在碱性

24、条件下，还原糖的醛基或酮基变在碱性条件下，还原糖的醛基或酮基变成非常活泼的烯醇式结构，具有还原性，能成非常活泼的烯醇式结构，具有还原性，能使金属离子使金属离子(cu2+、ag+、hg+、bi3+等等)还原，还原，本身则被氧化成糖酸及其他产物。本身则被氧化成糖酸及其他产物。还原糖在还原糖在碱性溶液中的氧化还原反应常被用作糖类定碱性溶液中的氧化还原反应常被用作糖类定性、定量分析的依据性、定量分析的依据。常用。常用fehlings试剂和试剂和benedicts试剂。试剂。酯化反应酯化反应och2ohhhhhhoohohopo3h2h123456654321hohohhohhhhoohch2opo3h

25、2oohohhhhhoch2ohh2o3poch2123456654321h2o3poch2hohhhohohoch2opo3h2 -d-葡萄糖-1-磷酸 -d-葡萄糖-6-磷酸(g-1-p)(g-6-p) -d-果糖-6-磷酸(f-6-p) -d-果糖-1,6-二磷酸(f-1,6-2p) 单糖的所有醇羟基及半缩醛羟基都可与酸单糖的所有醇羟基及半缩醛羟基都可与酸成酯，生物体内常见的糖酯有磷酸酯和硫酸酯，成酯，生物体内常见的糖酯有磷酸酯和硫酸酯，糖的磷酸酯是糖分子进入代谢反应的活化形式，糖的磷酸酯是糖分子进入代谢反应的活化形式，以上为重要的己糖磷酸酯。以上为重要的己糖磷酸酯。och2ohhohh

26、ohhnnnh2nnhoohpopopoohohooatp糖的成苷作用糖的成苷作用 单糖分子的半缩醛羟基易与醇或酚的羟基缩合单糖分子的半缩醛羟基易与醇或酚的羟基缩合脱水，生成缩醛，这类缩醛化合物称为糖苷。如甲脱水，生成缩醛，这类缩醛化合物称为糖苷。如甲醇与葡萄糖生成的糖苷叫做甲基葡萄糖苷。半缩醛醇与葡萄糖生成的糖苷叫做甲基葡萄糖苷。半缩醛羟基有羟基有-型与型与-之分，糖苷也有之分，糖苷也有-型与型与-型之分。型之分。糖苷分子中的糖苷分子中的-c-o-c-氧桥称为糖苷键，而有氧桥称为糖苷键，而有-糖糖苷键和苷键和-糖苷键。半缩醛羟基还能与含氮碱基的亚糖苷键。半缩醛羟基还能与含氮碱基的亚氨基缩合生

27、成氨基缩合生成c-n糖苷键。糖苷键。 och2ohhhhhhoohohhohhohohhohhhhch2ohooch2+ch3ohhcl 或磺酸 -d-葡萄糖 -甲基-d-葡萄糖苷三三 寡糖寡糖1 双糖双糖 蔗糖蔗糖 蔗糖是由一分子蔗糖是由一分子-d-葡萄糖和一分子葡萄糖和一分子-d-呋呋喃果糖通过喃果糖通过,-(1,2)-糖苷键结合而成的。蔗糖分子糖苷键结合而成的。蔗糖分子中无游离半缩醛羟基中无游离半缩醛羟基, 无还原性无还原性, 称为称为非还原糖非还原糖。具。具右旋光性右旋光性, td为为+66.5o。水解后生成等分子的。水解后生成等分子的d-葡葡萄糖和萄糖和d-果糖。前者果糖。前者td为

28、为+52.2o，后者为，后者为-92.4o。两相抵消两相抵消, 水解液表现为左旋水解液表现为左旋, 比旋光度为比旋光度为-19.95o, 与与原来的蔗糖不同原来的蔗糖不同, 故称蔗糖水解产物为故称蔗糖水解产物为转化糖转化糖。蔗糖。蔗糖易结晶易结晶, 易溶于水易溶于水, 难溶于乙醇难溶于乙醇, 熔点为熔点为186加热至加热至200则呈褐色焦糖。则呈褐色焦糖。 o654321hohohhohhhhch2oho654321ch2ohch2ohhohhhoho -d-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖 -d-呋喃果糖呋喃果糖蔗糖蔗糖葡萄糖基葡萄糖基- , -1,2-果糖苷果糖苷乳糖乳糖 乳糖由乳糖由1分子分子-d-

29、半乳糖和半乳糖和1分子分子-d-葡萄葡萄糖缩合而成，是糖缩合而成，是-d-半乳糖的半缩醛羟基与半乳糖的半缩醛羟基与-d-葡萄糖葡萄糖c4上的羟基以上的羟基以方式连接，即：方式连接，即：d-葡萄糖基葡萄糖基-1,4-半乳糖苷。乳糖不易溶于水，甜度低，分子半乳糖苷。乳糖不易溶于水，甜度低，分子中有游离半缩醛羟基，为还原性糖。中有游离半缩醛羟基，为还原性糖。td为为+55.4o。酵母不能发酵乳糖。酵母不能发酵乳糖。 -d-葡萄糖葡萄糖 -d-半乳糖半乳糖乳糖乳糖葡萄糖葡萄糖- -1,4-半乳糖苷半乳糖苷ho654321ohohhhhhch2ohooh654321hohohhhhhch2ohooh麦芽

30、糖麦芽糖 麦芽糖由两分子麦芽糖由两分子-d-葡萄糖缩合而成，是葡萄糖缩合而成，是葡萄糖基葡萄糖基-1,4葡萄糖苷。易溶于水，葡萄糖苷。易溶于水，td为为+136o。为还原性糖，易被酵母发酵。为还原性糖，易被酵母发酵。 -d-葡萄糖葡萄糖 -d-葡萄糖葡萄糖麦芽糖麦芽糖葡萄糖基葡萄糖基- -1,4-葡萄糖苷葡萄糖苷ohh654321hohohhhhhch2ohooh654321hohohhhhhch2ohohoohh654321hohohhhhhch2ohoh654321hohohhhhhch2ohohoo葡萄糖基葡萄糖基- -1,4-葡萄糖苷葡萄糖苷 -d-葡萄糖葡萄糖 -d-葡萄糖葡萄糖纤维

31、二糖纤维二糖纤维二糖纤维二糖 纤维二糖由两分子纤维二糖由两分子-d-葡萄糖缩葡萄糖缩合而成，是纤维素的水解产物。合而成，是纤维素的水解产物。2 三糖三糖 常见的三糖有棉子糖、龙胆三糖和松三糖等。棉常见的三糖有棉子糖、龙胆三糖和松三糖等。棉子糖在棉子、桉树分泌物子糖在棉子、桉树分泌物(甘露蜜甘露蜜)以及甜菜中含量较以及甜菜中含量较多，由多，由-d-半乳糖、半乳糖、-d-葡萄糖及葡萄糖及-d-果糖组成。果糖组成。654321ch2ohch2ohhohhhohoo654321hohohhohhhhch2oohho654321ohohhhhhch2oho-1,6-1,2 -d-半乳糖半乳糖 -d-葡萄

32、糖葡萄糖 -d-果糖果糖棉子糖棉子糖半乳糖基半乳糖基- -1,6-葡萄糖基葡萄糖基- , -1,2-果糖苷果糖苷四四 多糖多糖根据单糖组分，分为同多糖和杂多糖。根据单糖组分，分为同多糖和杂多糖。同多糖同多糖 仅由一种类型单糖组成的多糖。仅由一种类型单糖组成的多糖。 如淀粉、如淀粉、纤维素、壳多糖等。纤维素、壳多糖等。杂多糖杂多糖 由多种单糖组成的多糖。如半纤维素、琼由多种单糖组成的多糖。如半纤维素、琼脂、果胶等。脂、果胶等。 根据生物学功能多糖分为：贮存多糖和结构多糖。根据生物学功能多糖分为：贮存多糖和结构多糖。贮存多糖包括：淀粉、糖原等。贮存多糖包括：淀粉、糖原等。结构多糖包括：纤维素、壳多

33、糖、果胶物质等。结构多糖包括：纤维素、壳多糖、果胶物质等。1 淀粉淀粉分布和结构分布和结构植物组织植物组织淀粉含量淀粉含量%直链淀粉所直链淀粉所占比例占比例%植物组织植物组织淀粉含淀粉含量量%直链淀粉所直链淀粉所占比例占比例%大麦种子大麦种子63.51826大米大米708018.7小麦种子小麦种子63.76725糯米糯米0玉米种子玉米种子64.766.92036光滑豌豆光滑豌豆34.5粘玉米粘玉米0皱皮豌豆皱皮豌豆66高直链玉米高直链玉米5070甘薯甘薯656817.8高粱高粱71.129木薯木薯(鲜鲜)24粘高粱粘高粱0马铃薯马铃薯(鲜鲜)12.3231823部分作物贮藏组织中的淀粉含量部分

34、作物贮藏组织中的淀粉含量高等植物的根、茎、叶、花、果、种子等组织器高等植物的根、茎、叶、花、果、种子等组织器官中都含有淀粉。官中都含有淀粉。谷物种子、薯类块根、马铃薯块茎及各种水果和谷物种子、薯类块根、马铃薯块茎及各种水果和坚果，是贮存淀粉最多的器官。坚果，是贮存淀粉最多的器官。根据分子的结构可分为直链淀粉和支链淀粉。根据分子的结构可分为直链淀粉和支链淀粉。天然淀粉中约有天然淀粉中约有20%30%的淀粉为直链淀粉。的淀粉为直链淀粉。淀粉的相对分子质量随作物品种而异，同一种作淀粉的相对分子质量随作物品种而异，同一种作物因生长条件或生长期不同，或使用不同方法测物因生长条件或生长期不同，或使用不同方

35、法测定，所得结果相差很大。定，所得结果相差很大。直链淀粉又叫胶性淀粉直链淀粉又叫胶性淀粉, 为为250300个个d-葡萄糖葡萄糖残基通过残基通过-1,4-糖苷键联接而成的一条长链。糖苷键联接而成的一条长链。分子的一端有游离半缩醛羟基，称为还原性末分子的一端有游离半缩醛羟基，称为还原性末端，另一端为非还原性末端。端，另一端为非还原性末端。直链淀粉也可认为其基本组成单位是麦芽糖。直链淀粉也可认为其基本组成单位是麦芽糖。直链淀粉分子在溶液中的构象呈左手螺旋，每直链淀粉分子在溶液中的构象呈左手螺旋，每个螺旋由个螺旋由6个椅式吡喃葡萄糖组成，螺旋直径为个椅式吡喃葡萄糖组成，螺旋直径为1.3 nm，螺距，

36、螺距0.8 nm。h654321hohohhhhhch2ohooh654321hohohhhhhch2ohohonh654321hohohhhhch2ohoo直链淀粉的分子结构直链淀粉的分子结构天然淀粉中约天然淀粉中约70%80%为支链淀粉。为支链淀粉。支链淀粉平均由支链淀粉平均由6000个个d-葡萄糖残基组成。葡萄糖残基组成。支链淀粉分子除通过支链淀粉分子除通过-1,4-糖苷键连接成的主链之糖苷键连接成的主链之外，还有外，还有-1,6-葡萄糖苷键引出分支。也可通过葡萄糖苷键引出分支。也可通过-1,6-糖苷键形成侧链。侧链一般含糖苷键形成侧链。侧链一般含25个残基。个残基。侧链内部的残基仍是通

37、过侧链内部的残基仍是通过-1,4-糖苷键而相互连接。糖苷键而相互连接。侧链上每隔侧链上每隔67个残基又能再度形成另一分支链个残基又能再度形成另一分支链结构。每个分支约有结构。每个分支约有50个分支点，分支点间隔个分支点，分支点间隔89个残基。个残基。h654321hohohhhhch2ohoohh654321hohohhhhhooh654321hohohhhhhch2ohohoh654321hohohhhhch2ohoochoho支链淀粉的分子结构支链淀粉的分子结构淀粉的性质淀粉的性质 碘显色反应：淀粉遇碘液立即显蓝色。碘显色反应：淀粉遇碘液立即显蓝色。多糖链的螺旋构象是碘显色反应的必要条件，

38、碘分多糖链的螺旋构象是碘显色反应的必要条件，碘分子落入螺旋圈内时，糖的游离羟基成为电子供体，子落入螺旋圈内时，糖的游离羟基成为电子供体，碘成为电子受体，形成呈现颜色的碘络合物。碘成为电子受体，形成呈现颜色的碘络合物。将显色的溶液加热至将显色的溶液加热至70以上，因螺旋构象破坏，以上，因螺旋构象破坏，伸展成直链，颜色随之消失，冷却后颜色重现。伸展成直链，颜色随之消失，冷却后颜色重现。显色与葡萄糖链的长度有关，聚合度大于显色与葡萄糖链的长度有关，聚合度大于60个残基，个残基，显蓝色；小于显蓝色；小于20个显红色；低于个显红色；低于6个不显色。个不显色。直链淀粉显蓝色，纯支链淀粉显紫红色。直链淀粉显

39、蓝色，纯支链淀粉显紫红色。水解反应：水解反应： 淀粉中的葡萄糖苷键对碱比较稳定，在酸或酶淀粉中的葡萄糖苷键对碱比较稳定，在酸或酶的催化下加水分解，最终生成葡萄糖。淀粉的水解的催化下加水分解，最终生成葡萄糖。淀粉的水解又叫糖化。又叫糖化。 (c6h10o5)n + nh2o nc6h12o6 淀粉的不完全水解产物有糊精，寡糖，麦芽糖淀粉的不完全水解产物有糊精，寡糖，麦芽糖等。糊精是淀粉从轻度水解直到变成寡糖之间的各等。糊精是淀粉从轻度水解直到变成寡糖之间的各种不同相对分子质量中间产物的总称。不同分子量种不同相对分子质量中间产物的总称。不同分子量的糊精遇碘显不同颜色，随分子量逐渐变小，碘显的糊精遇

40、碘显不同颜色，随分子量逐渐变小，碘显色反应依次为：蓝色糊精色反应依次为：蓝色糊精紫色糊精紫色糊精红色糊精红色糊精浅红色糊精浅红色糊精无色寡糖无色寡糖葡萄糖。葡萄糖。2 糖原糖原 糖原主要存在于动物体内的肝脏糖原主要存在于动物体内的肝脏(肝糖原肝糖原)，肌肉，肌肉(肌糖原肌糖原)，肾脏，肾脏(肾糖原肾糖原)中。在一些低等植物，真菌，中。在一些低等植物，真菌，酵母和细菌中也存在糖原类似物质。酵母和细菌中也存在糖原类似物质。 糖原的分子结构与支链淀粉相似，由糖原的分子结构与支链淀粉相似，由-d-葡萄葡萄糖组成，支链一般由糖组成，支链一般由1014个葡萄糖单位组成，每个葡萄糖单位组成，每34个葡萄糖基

41、形成一个分支。主链由个葡萄糖基形成一个分支。主链由-1,4糖苷键糖苷键连接，分支由连接，分支由-1,6糖苷键连接，分子呈球形。糖苷键连接，分子呈球形。 糖原与碘作用呈现红色，无还原性。能溶于水糖原与碘作用呈现红色，无还原性。能溶于水和三氯乙酸，不溶于乙醇及其他有机溶剂。对碱稳和三氯乙酸，不溶于乙醇及其他有机溶剂。对碱稳定，比旋光度约为定，比旋光度约为+200o。3 纤维素纤维素 纤维素是植物细胞壁的主要成分，占植物干重纤维素是植物细胞壁的主要成分，占植物干重的的1/3到到1/2，是贮藏量最大的植物多糖资源。纤维素，是贮藏量最大的植物多糖资源。纤维素是天然植物纤维的主要成分。是由是天然植物纤维的

42、主要成分。是由d-葡萄糖聚合而葡萄糖聚合而成的均质多糖，由成的均质多糖，由 -d-葡萄糖葡萄糖通过通过 -1,4-葡萄糖苷键葡萄糖苷键结合成的结合成的线型线型大分子，不成螺旋构象。大分子，不成螺旋构象。 在植物组织中，纤维素分子平行排列，糖链与在植物组织中，纤维素分子平行排列，糖链与糖之间有氢键联结，构成微纤维。每个微纤维约糖之间有氢键联结，构成微纤维。每个微纤维约60个纤维素分子组成。纤维素具有很强的抗拉强度和个纤维素分子组成。纤维素具有很强的抗拉强度和化学稳定性，以及水不溶性等特性。化学稳定性，以及水不溶性等特性。 nh654321hohohhhhch2ohohh654321hohohhh

43、hch2ohohh654321hohohhhhch2ohohh654321hohohhhhch2ohohooooh654321hohohhhhch2ohohh654321hohohhhhch2ohohohoho纤维二糖纤维二糖纤维素的分子结构纤维素的分子结构4 果胶质果胶质 在高等植物的薄壁细胞组织中在高等植物的薄壁细胞组织中, 细胞与细胞之细胞与细胞之间充满一些起粘合作用的胶状物质间充满一些起粘合作用的胶状物质, 称为细胞间质称为细胞间质, 其组成包括纤维素其组成包括纤维素, 半纤维素半纤维素, 果胶质和水分等。其果胶质和水分等。其中果胶质是主要成分。中果胶质是主要成分。果胶质果胶质分为分为

44、果胶酸果胶酸和和果胶果胶两两类基本多糖成分。类基本多糖成分。果胶酸果胶酸又称为半乳糖醛酸聚糖又称为半乳糖醛酸聚糖(pga), 是由是由d-半乳糖醛酸半乳糖醛酸缩合脱水以缩合脱水以 -1,4-糖苷键糖苷键连接而成的长链分子。连接而成的长链分子。果胶果胶又叫甲氧基半乳糖醛酸又叫甲氧基半乳糖醛酸聚糖聚糖(pmga), 是是pga分子与分子与甲醇甲醇酯化产物。酯化产物。 noo6h54321hohohhhhhocooho6h54321hohohhhhhocoohocooch2ohhhhohohh12345h6oon6h54321hohohhhhhocooch2果胶酸果胶酸(pga)的分子结构的分子结构

45、果胶果胶 (pmga)的分子结构的分子结构5 琼脂糖琼脂糖 从石花菜属多种藻类中提出的多糖制品从石花菜属多种藻类中提出的多糖制品琼脂，琼脂，又叫洋菜。不溶于冷水，溶于热水，其胶凝性很好。又叫洋菜。不溶于冷水，溶于热水，其胶凝性很好。1%2%的水溶液，在的水溶液，在3550就可成凝胶。一般微就可成凝胶。一般微生物不产生琼脂水解酶类，而被广泛用作微生物培生物不产生琼脂水解酶类，而被广泛用作微生物培养基的固体支持物。生化中，琼脂被用作生物固化养基的固体支持物。生化中，琼脂被用作生物固化技术的包埋材料。琼脂的水解产物含有技术的包埋材料。琼脂的水解产物含有40%的的-d-半乳糖，半乳糖，40%的的-3,

46、6-脱水脱水-l-半乳糖，半乳糖，3%的硫酸的硫酸酯，酯，2%的丙酮酸。琼脂实际上是琼脂胶和琼脂糖的丙酮酸。琼脂实际上是琼脂胶和琼脂糖两种多糖的混合物。两种多糖的混合物。6 壳多糖壳多糖壳多糖壳多糖 大量存在于昆虫和甲壳类动物的甲壳之大量存在于昆虫和甲壳类动物的甲壳之中，也称为甲壳质。中，也称为甲壳质。虾、蟹壳中富含的壳多糖是一种白色、无定形的虾、蟹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有一百亿吨。的壳多糖约有一百亿吨。在天然聚合物中壳多糖的贮存量占第二位，仅次在天然聚合物中壳多糖的贮存量占第二位，仅次

47、于纤维素。于纤维素。 壳多糖系列开发在保健及医疗上有广泛的应用。壳多糖系列开发在保健及医疗上有广泛的应用。壳多糖的水解产物为壳多糖的水解产物为2-氨基氨基-d-葡萄糖葡萄糖(简称为葡简称为葡糖胺糖胺)。目前认为壳多糖是由乙酰氨基葡萄糖聚。目前认为壳多糖是由乙酰氨基葡萄糖聚合而成的多糖。也称为聚乙酰氨基葡糖。合而成的多糖。也称为聚乙酰氨基葡糖。由壳多糖的提纯和部分水解作用可鉴出壳多糖由壳多糖的提纯和部分水解作用可鉴出壳多糖中的寡糖成分，从而证明壳多糖分子为中的寡糖成分，从而证明壳多糖分子为2-乙酰乙酰氨基氨基-2-脱氧脱氧- -d-吡喃葡糖的同聚物；各个残基吡喃葡糖的同聚物；各个残基都是通过都是通过 -l,4-糖苷键的形式联接成不分支的长糖苷键的形式联接成不分支的长链结构。链结构。壳多糖也可视为纤维素的类似物。相当于纤维素壳