第2章糖的化学

1、第二章 糖化学什么是糖？什么是糖？你知道的糖有哪些？你知道的糖有哪些？本章内容：本章内容： 第一节第一节 糖化学概论 第二节 单糖的结构和理化性质 第三节 的结构和理化性质的结构和理化性质本章要求本章要求掌握糖的概念、分类及单糖、二糖和多糖的化掌握糖的概念、分类及单糖、二糖和多糖的化学结构和性质。学结构和性质。l几种重要的单糖几种重要的单糖（葡萄糖、果糖）（葡萄糖、果糖）的结构和性的结构和性质；质；l几种重要的二糖（几种重要的二糖（蔗糖、乳糖和麦芽糖蔗糖、乳糖和麦芽糖等）；等）；l几种重要的多糖（淀粉、糖原等）；几种重要的多糖（淀粉、糖原等）；l单糖、二糖、多糖学习，对糖结构性质进行了单糖、二

2、糖、多糖学习，对糖结构性质进行了解；解；l联系醛、酮化学知识，用比较的方法来学习，联系醛、酮化学知识，用比较的方法来学习，已较好地认识各种糖的特征。已较好地认识各种糖的特征。第一节第一节 糖化学概论糖化学概论1 1糖的概念和来源：糖的概念和来源：糖糖具有生物学功能的具有生物学功能的多羟基醛、酮类多羟基醛、酮类化合物及其聚合物和衍生物的总称。化合物及其聚合物和衍生物的总称。来源：来源：绿色植物绿色植物光合作用将光合作用将COCO2 2和和H H2 2OO糖。糖。自然界中来源最广、数量最多的一类化合物。自然界中来源最广、数量最多的一类化合物。细菌、动物、植物体内均含有多种糖类。细菌、动物、植物体内

3、均含有多种糖类。2 2糖的生物学功能糖的生物学功能氧化供能氧化供能(17(17千焦千焦/ /克糖克糖4 4千卡千卡/ /克糖克糖) )；转换成其他生物分子转换成其他生物分子（脂质、蛋白质）；（脂质、蛋白质）；作为生物体的结构物质作为生物体的结构物质（如：（如：纤维素纤维素植物结构的支持物质）；植物结构的支持物质）；作为细胞识别的信息物质作为细胞识别的信息物质（如细胞黏附、（如细胞黏附、接触抑制、免疫识别等功能均与糖蛋白的接触抑制、免疫识别等功能均与糖蛋白的糖链密切相关）。糖链密切相关）。3.3.糖的元素组成与结构特点糖的元素组成与结构特点1）元素组成：）元素组成： 碳碳(C)、氢、氢(H)、氧

4、、氧(O)2）基本通式）基本通式 以六碳糖为例：以六碳糖为例： 六碳糖：六碳糖：C6H12O6 寡糖：寡糖：n(C6H12O6)(n-1)H2O; n=2,3,4,5.n 多糖：多糖：n(C6H10O5) 相当于：相当于：C + H2O ； 旧称：旧称：碳水化合物碳水化合物 D-葡萄糖葡萄糖 D-果糖果糖OC缩写缩写3)3)糖糖 多羟基醛、酮类化合物及其衍多羟基醛、酮类化合物及其衍生物或聚合物生物或聚合物链状结构链状结构D-葡萄糖葡萄糖D-果糖果糖4 4）根据糖的水解性质分类：）根据糖的水解性质分类： 单糖、寡糖、多糖和复合糖单糖、寡糖、多糖和复合糖单糖单糖不能进一步水解的最简单糖类不能进一步

5、水解的最简单糖类。 根据含碳数分类：根据含碳数分类： 丙糖、丁糖、戊糖、己糖、庚糖丙糖、丁糖、戊糖、己糖、庚糖 根据羰基特点分为：根据羰基特点分为：醛糖和酮糖醛糖和酮糖 如：葡萄糖、果糖、核糖如：葡萄糖、果糖、核糖 （具体见下面结构图）（具体见下面结构图）三三 碳碳 糖糖三三 碳碳 醛醛 糖糖三三 碳碳 酮酮 糖糖（甘油醛甘油醛）（二羟基丙酮二羟基丙酮）四四 碳碳 糖糖（苏阿糖）（苏阿糖）（赤藓糖）（赤藓糖）（赤藓酮糖）赤藓酮糖）四四 碳碳 醛醛 糖糖四四 碳碳 酮酮 糖糖（核糖）（核糖）（阿拉伯糖）（阿拉伯糖）（木糖）（木糖）（来苏糖）（来苏糖）五五 碳碳 醛醛 糖糖（核酮糖）（核酮糖）（木

6、酮糖）（木酮糖）五五 碳碳 酮酮 糖糖五五碳碳糖糖六六 碳碳 醛醛 糖糖（阿洛糖）（阿洛糖）（阿卓糖）（阿卓糖）（葡萄糖）（葡萄糖）（甘露糖（甘露糖）（古洛糖）（古洛糖）（艾杜糖）（艾杜糖）（半乳糖）（半乳糖）（塔罗糖）（塔罗糖）六六 碳碳 酮酮 糖糖（阿洛酮糖）（阿洛酮糖）（果糖）（果糖）（山梨醇）（山梨醇）（塔格糖）（塔格糖）六六碳碳糖糖寡糖寡糖双糖双糖 如：乳糖、麦芽糖、蔗糖（如下图）如：乳糖、麦芽糖、蔗糖（如下图）三碳糖三碳糖 如：棉子糖等如：棉子糖等 只有形成环状结构后才能聚合。只有形成环状结构后才能聚合。( (乳糖乳糖) )( (麦芽糖麦芽糖) )( (蔗糖蔗糖) )(纤维二糖纤维

7、二糖)（异麦芽糖）（异麦芽糖）(,-1,2)葡萄糖葡萄糖半乳糖半乳糖果糖果糖游离半缩游离半缩醛羟基醛羟基游离半缩游离半缩醛羟基醛羟基游离半缩游离半缩醛羟基醛羟基游离半缩游离半缩醛羟基醛羟基 多糖多糖生物体内的主要糖类生物体内的主要糖类 通常以同多糖、杂多糖、糖蛋白和蛋白通常以同多糖、杂多糖、糖蛋白和蛋白 聚糖等形式存在。聚糖等形式存在。 多糖特点多糖特点由由2020个以上单糖缩合而成个以上单糖缩合而成第二节第二节 单糖的结构和理化性质单糖的结构和理化性质pp.8链状结构（醛糖和酮糖）链状结构（醛糖和酮糖） 葡萄糖葡萄糖 果糖果糖OC链状结构式的表达方式链状结构式的表达方式（链状结构）（链状结构

8、）单糖链状结构的简单表示法：单糖链状结构的简单表示法：“”表示醛基；表示醛基；“”表示羟甲基表示羟甲基“”表示碳链中表示碳链中 手性碳上羟基结合手性碳上羟基结合 部位；部位；“”表示酮基表示酮基 葡萄糖葡萄糖 果糖果糖什么是手性碳什么是手性碳（C C* *）？分子中含分子中含n n个手性碳原子时个手性碳原子时l旋光异构体数：旋光异构体数：2 2n nl对映体数：对映体数： 2 2n n/2/2对对 镜子镜子球棒状模型球棒状模型手手性性碳碳镜镜像像结结构构透视式透视式投影式投影式 单糖的构型单糖的构型D型、型、L型型距离距离CHO或或C=O最远的最远的C*上上 -OH在右侧为在右侧为D型，型，-

9、OH在左侧为在左侧为L型；型；旋光性旋光性 “+” 右旋，右旋，“”左旋。左旋。 D型、型、L型与型与 “+”、“”没有必然的联系。没有必然的联系。 pp.9D-(+)-葡萄糖葡萄糖(己醛糖己醛糖)D-(-)-果糖果糖(己酮糖己酮糖)CH2OHHHOHOHHOH*HOH*CHOCH2OHHHOHOHHOH*OCH2OH两个两个D D型己糖构型型己糖构型D-D-系醛糖系醛糖(D-甘油醛甘油醛)(D-赤藓糖赤藓糖) (D-(D-核糖核糖) )(D-阿拉伯糖阿拉伯糖)(D-木糖木糖)(D-(D-半乳糖半乳糖) )(D-(D-葡萄糖葡萄糖) )(D-甘露糖甘露糖)标志性手性碳标志性手性碳上羟基在其右侧

10、上羟基在其右侧D-D-二羟丙酮二羟丙酮D-D-赤藓酮糖赤藓酮糖D-D-核酮糖核酮糖D-D-木酮糖木酮糖阿洛酮糖阿洛酮糖D-D-山梨糖山梨糖D-D-塔格糖塔格糖D-D-果糖果糖酮酮糖糖D| |系系pp.122.2.单糖的环状结构单糖的环状结构 pp.12pp.12 变旋现象：变旋现象： 单糖由于具有手性单糖由于具有手性C C* *原子，因此多具原子，因此多具有旋光性。有旋光性。 变旋现象变旋现象由于由于立体结构变化立体结构变化而而导致旋导致旋光度改变光度改变的现象。的现象。 环状半缩醛结构环状半缩醛结构 如如: :葡萄糖是醛糖，但其水溶液与一般的醛类性葡萄糖是醛糖，但其水溶液与一般的醛类性质不同

11、。质不同。 a.a.不能与不能与SchiffSchiff（希福）试剂发生加成反应，（希福）试剂发生加成反应， 即：不能使被即：不能使被H H2 2SOSO3 3漂白的品红呈紫红色；漂白的品红呈紫红色； b.b.不与不与NaHSONaHSO3 3起加成反应；起加成反应； 说明：说明：醛基性质被抑制！为什么？醛基性质被抑制！为什么？ 推测：葡萄糖溶液具有另外一种结构推测：葡萄糖溶液具有另外一种结构环状结构环状结构 18931893年，若贝尔奖获得者：年，若贝尔奖获得者：E.FischerE.Fischer（费歇尔）（费歇尔）提出了葡萄糖的环形结构学说。提出了葡萄糖的环形结构学说。 实验证实：实验证

12、实：糖在水溶液中其醛酮基可与分子内糖在水溶液中其醛酮基可与分子内羟基发生可逆反应，生成半缩醛或半缩酮，羟基发生可逆反应，生成半缩醛或半缩酮，CH2OHD吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖15D吡喃果糖吡喃果糖C H2OH25 CH2OHHOCH -D-呋喃葡萄糖呋喃葡萄糖14O-D-呋喃葡萄糖呋喃葡萄糖HOH2CO14CH2OH 1 1变变1 1差向异构化差向异构化差向差向异构体异构体) )氧桥过长，不合实际氧桥过长，不合实际（费歇尔结构）（费歇尔结构）（费歇尔结构）（费歇尔结构）（链式结构）（链式结构） b. 葡萄糖的葡萄糖的Haworth 结构结构葡萄糖形成键葡萄糖形成键长键角均匀的长键角均匀的六圆六圆

13、- -吡喃环吡喃环五圆五圆- -呋喃环呋喃环稳定存在：稳定存在：六圆环：六圆环： 99%99%；五圆环五圆环: :1.0% 1.0% 链链 状状: :0.02%0.02%（哈沃斯结构式）（哈沃斯结构式）当半缩醛当半缩醛-OH-OH与费歇尔环在同侧，或与与费歇尔环在同侧，或与哈沃斯环的哈沃斯环的C C6 6在异侧时，在异侧时，称为称为型；型；当半缩醛当半缩醛-OH-OH与费歇尔环在异侧，或与与费歇尔环在异侧，或与哈沃斯环的哈沃斯环的C C6 6在同侧时，在同侧时，称为称为型。型。型和型和型可通过链式结构相互转换。型可通过链式结构相互转换。葡萄糖葡萄糖结构结构多羟基醛多羟基醛链式链式半缩醛半缩醛

14、环式环式CHOHCOHHOCHHCOHHCOHCH2OH吡喃糖吡喃糖呋喃糖呋喃糖OCH2OHOHOHOHOH15OCH2OHOHOHOH15OHOCH2OHHO-CHOHOHOH14OCH2OHHO-CHOHOH14OHHaworth要求：要求：背写：背写：葡萄糖、果糖的链状结构与主要的哈沃斯葡萄糖、果糖的链状结构与主要的哈沃斯（吡喃型、呋喃型）环状结构；（吡喃型、呋喃型）环状结构；掌握判断掌握判断-,-构型构型方法方法构型？构型？ 几乎所有的单糖均有旋光性，在水中具变几乎所有的单糖均有旋光性，在水中具变旋现象。各种单糖的比旋光度旋现象。各种单糖的比旋光度如如pp.18 pp.18 表表1-1

15、1-1旋光度旋光度( (旋光率）计算方法：旋光率）计算方法：旋光仪读数；旋光仪读数；c:c:糖水溶液浓度糖水溶液浓度(g/100mL);(g/100mL); l ：旋光旋光管长度（管长度（dmdm）；）； 20:20:测定温度；测定温度； D：所用光源为钠光源所用光源为钠光源20100 Dlc变变 旋旋 性（性（mutarotation）糖溶液放置时具有变旋现象。糖溶液放置时具有变旋现象。变旋原因：变旋原因：糖在糖在-、链状、链状、- 间互变。间互变。变旋作用是可逆的。当变旋作用是可逆的。当-与与-互变达到平互变达到平衡时，比旋光度处于稳定的动态平衡状态。衡时，比旋光度处于稳定的动态平衡状态。

16、葡萄糖稳定的比旋光度为葡萄糖稳定的比旋光度为+52.5o。ooo18.75 .52112.2葡葡萄萄糖糖平平衡衡葡葡萄萄糖糖b b溶解度溶解度单糖为多羟基化合物，因此单糖为多羟基化合物，因此易溶于水。易溶于水。微溶于乙醇（常用于糖的分离提取）；微溶于乙醇（常用于糖的分离提取）；不溶于乙醚、丙酮等非极性溶剂。不溶于乙醚、丙酮等非极性溶剂。 甜度通常甜度通常 果糖果糖转化糖转化糖( (水解的蔗糖水解的蔗糖) )蔗糖葡蔗糖葡萄糖萄糖木糖鼠李糖木糖鼠李糖 麦芽糖半乳糖麦芽糖半乳糖 棉子糖棉子糖乳糖乳糖 蜂蜜中含蜂蜜中含83%83%的转化糖。的转化糖。2.2.单糖的化学性质单糖的化学性质单糖的自由醛基、

17、酮基可在碱性条件下，单糖的自由醛基、酮基可在碱性条件下，转变成活泼的烯二醇，因此，转变成活泼的烯二醇，因此，具有还原具有还原性。能使弱氧化剂（性。能使弱氧化剂（CuCu2+2+、AgAg+ +、HgHg2+2+等）等）还原，自身被氧化为糖酸。还原，自身被氧化为糖酸。 如如 pp.19pp.19氧化剂不同，醛糖氧化剂不同，醛糖 氧化产物不同。氧化产物不同。醛醛糖糖酸酸醛醛糖糖糖糖二二酸酸醛醛糖糖糖糖酸酸醛醛糖糖生生物物体体内内水水 3HNOBr酮糖不稳定，遇较强氧化剂可被分解成小酮糖不稳定，遇较强氧化剂可被分解成小分子。分子。 pp.20pp.20 在碱性条件下酮糖可异构化为醛糖在碱性条件下酮糖

18、可异构化为醛糖; ;醛、酮糖均为还原性糖醛、酮糖均为还原性糖葡萄糖在葡萄糖酶催化下可分解成葡萄糖在葡萄糖酶催化下可分解成CO2和水。和水。O 果果糖糖乙乙醇醇酸酸三三羟羟基基丁丁酸酸单糖中的单糖中的游离醛基、酮基可被还原成游离醛基、酮基可被还原成多羟基多羟基的单糖衍生物。如葡萄糖：的单糖衍生物。如葡萄糖：D-(+)-葡萄糖葡萄糖CH2OHHHOHOHHOHHOHCHOD-(+)-山梨醇山梨醇CH2OHHHOHOHHOHHOHCH2OHNa-HgH23 3）单糖的成脎作用）单糖的成脎作用单糖的醛、酮基可与苯肼、单糖的醛、酮基可与苯肼、HCNHCN、羟氨、羟氨(NH(NH2 2OH)OH)等等反应

19、生成苯腙反应生成苯腙, ,苯腙可被苯肼氧化成酮苯腙。酮苯腙可被苯肼氧化成酮苯腙。酮苯腙再与苯肼氧化成脎。苯腙再与苯肼氧化成脎。因此，因此，单糖可与三分子苯肼成脎。单糖可与三分子苯肼成脎。 pp.21 pp.21 （黄色晶体）（黄色晶体）甘露糖甘露糖苯肼苯肼甘露糖苯腙甘露糖苯腙甘露糖甘露糖葡萄糖葡萄糖苯肼苯肼葡糖脎或甘露糖脎葡糖脎或甘露糖脎-OH-OH可进一步被苯肼氧化成可进一步被苯肼氧化成酮苯腙，再与苯肼成脎酮苯腙，再与苯肼成脎成脎成脎单糖定性检验反应单糖定性检验反应糖苯腙物理性质随其结构改变而变化。糖苯腙物理性质随其结构改变而变化。所以，不同的苯腙物理性质不同；所以，不同的苯腙物理性质不同；

20、因为因为D-D-葡萄糖、葡萄糖、D-D-果糖、果糖、D-D-甘露糖甘露糖除除C C1 1、C C2 2外结构相同。因此，成脎产物相同不外结构相同。因此，成脎产物相同不能用苯肼鉴别；能用苯肼鉴别；除上列糖外，其他糖成脎产物均不同，除上列糖外，其他糖成脎产物均不同，因此物理性质也不同。如晶形、熔点等。因此物理性质也不同。如晶形、熔点等。可用于鉴别糖的种类。可用于鉴别糖的种类。（2)2)由羟基或半缩醛羟基产生的性质由羟基或半缩醛羟基产生的性质1 1）单糖成酯作用）单糖成酯作用单糖分子中多羟基可与脂肪酸缩合生成酯。单糖分子中多羟基可与脂肪酸缩合生成酯。在糖代谢、核酸代谢中应用广泛。在糖代谢、核酸代谢中

21、应用广泛。OBOH OHOH2CPOHHOOB=腺嘌呤，鸟嘌呤，胞嘧啶，尿嘧啶或胸腺密啶核糖核苷酸 OH2CPOHHOOOBOH脱氧核糖核苷酸6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 (G-6-P)(G-6-P)P P O CH2OH HOOHH OH H OH H H2 2）成苷作用）成苷作用由单糖半缩醛羟基与醇羟基或酚羟基缩合，生成由单糖半缩醛羟基与醇羟基或酚羟基缩合，生成的半缩醛式衍生物的半缩醛式衍生物糖苷，糖苷，缩合产生的键缩合产生的键糖苷键；糖苷键；两个糖的也可缩合产生两个糖的也可缩合产生糖苷键；糖苷键；具有具有型和型和型之分。型之分。 （乌苯箭毒苷）（乌苯箭毒苷）（苦杏仁苷）（苦杏仁苷） （-

22、糖苷键）糖苷键）（-糖苷键）糖苷键）3) 3) 脱水性脱水性单糖分子内羟基在强酸加热时脱水生成糠醛或其衍单糖分子内羟基在强酸加热时脱水生成糠醛或其衍生物。生物。 lpp.23 反应结构式。反应结构式。糠醛及其衍生物可糠醛及其衍生物可与芳香族化合物与芳香族化合物作用，生成有色作用，生成有色物质物质可用于醛糖定量检测，可用于醛糖定量检测，例如：例如：l 糠醛及羟甲基糠醛与糠醛及羟甲基糠醛与-奈酚作用，生成紫色化合奈酚作用，生成紫色化合物；物；l羟甲基糠醛与邻甲苯胺反应生成绿色化合物，可羟甲基糠醛与邻甲苯胺反应生成绿色化合物，可用于葡萄糖定量测定。用于葡萄糖定量测定。HCl3H O2 5%+ 3HH

23、OCH2O2戊戊糖糖三三氯氯乙乙酸酸葡葡萄萄糖糖糠糠醛醛糠糠醛醛4)4)单糖的衍生物单糖的衍生物单糖在酶的催化下可生成糖酯、糖苷、糖单糖在酶的催化下可生成糖酯、糖苷、糖酸、糖醇和脱氧糖等衍生物。酸、糖醇和脱氧糖等衍生物。糖酯：糖酯：单糖各单糖各-OH-OH与磷酸或乙酸酐缩合，与磷酸或乙酸酐缩合，可形成磷酸糖酯或乙酰糖酯；可形成磷酸糖酯或乙酰糖酯；糖苷：糖苷：糖的糖的半缩醛羟基半缩醛羟基与醇和胺脱水缩合与醇和胺脱水缩合生成糖苷。生成糖苷。常见于植物种子、叶、皮中。常见于植物种子、叶、皮中。天然糖苷中常见有：天然糖苷中常见有：醇、醛、酚、固醇、醇、醛、酚、固醇、嘌呤、嘧啶类基团。嘌呤、嘧啶类基团。

24、糖酸：糖酸：由单糖的由单糖的伯醇基伯醇基氧化成羧基；氧化成羧基；糖醇：醛糖醇：醛酮基还原为醇。酮基还原为醇。 易溶于水及乙醇中，性质稳定、有甜易溶于水及乙醇中，性质稳定、有甜味，味，且可还原且可还原Fehling Fehling 试剂；试剂；糖胺（氨基糖）：糖胺（氨基糖）：为糖蛋白的组分，为糖蛋白的组分，糖中糖中C C2 2、C C3 3上上-OH-OH被被-NH-NH2 2取代。如取代。如- -乙乙酰酰- - -葡糖胺。葡糖胺。 pp.24 pp.24 2.2.单糖化学性质总结单糖化学性质总结 3 3）单糖的成脎作用）单糖的成脎作用（2 2）由半缩醛羟基和羟基产生的性质）由半缩醛羟基和羟基产

25、生的性质 1)1)成酯成酯 2 2）成苷）成苷 3 3）脱水）脱水 4 4）形成各种衍生物）形成各种衍生物作业：1.1.单糖的结构特征单糖的结构特征2.2.单糖中各种醛糖与酮糖的共同性质；单糖中各种醛糖与酮糖的共同性质；3.3.葡萄糖、果糖的结构、理化性质。葡萄糖、果糖的结构、理化性质。4.4.写出葡萄糖、果糖成脎的反应式。写出葡萄糖、果糖成脎的反应式。 (pp.21)(pp.21)第三节第三节 寡糖的结构和理化性质寡糖的结构和理化性质寡糖寡糖由由2-192-19个单糖以糖苷键连接而成。个单糖以糖苷键连接而成。在稀酸中寡糖可水解成单糖。在稀酸中寡糖可水解成单糖。自然界中常见的二糖、三糖有：自然

26、界中常见的二糖、三糖有： 二糖：二糖：蔗糖、乳糖、麦芽糖蔗糖、乳糖、麦芽糖、海藻糖；、海藻糖； 三糖：三糖：棉子糖、甘露三糖、鼠李糖等。棉子糖、甘露三糖、鼠李糖等。. .二糖二糖( (乳糖）乳糖）( (麦芽糖麦芽糖) )( (蔗糖蔗糖) )(纤维二糖纤维二糖)（异麦芽糖）（异麦芽糖）游离半缩醛羟基游离半缩醛羟基（还原末端）（还原末端）游离半缩醛羟基游离半缩醛羟基（还原末端）（还原末端）游离半缩醛羟基游离半缩醛羟基（还原末端）（还原末端）游离半缩醛羟游离半缩醛羟基（还原末端）基（还原末端）2 2）二糖的糖苷键及其糖性质）二糖的糖苷键及其糖性质蔗糖蔗糖乳糖乳糖由一分子由一分子-D-D-半乳糖和一分

27、子半乳糖和一分子-D-D-葡萄糖葡萄糖, ,通过通过,-(14),-(14)糖苷键缩合而成。糖苷键缩合而成。白色晶体、溶于水、微甜；其水溶液具旋白色晶体、溶于水、微甜；其水溶液具旋光与变旋作用；光与变旋作用；存在于人及动物乳汁中。存在于人及动物乳汁中。含有含有半缩醛羟基半缩醛羟基（游离苷羟基），因此，（游离苷羟基），因此，具有还原性，具有还原性，是还原糖是还原糖。称。称-乳糖。乳糖。OH141-麦芽糖麦芽糖具有还原性：具有还原性：可被麦芽糖酶（一种可被麦芽糖酶（一种糖苷酶）水解糖苷酶）水解2 2个葡萄糖；个葡萄糖；说明麦芽糖中含一个说明麦芽糖中含一个葡萄糖苷键。葡萄糖苷键。麦芽糖有麦芽糖有-，

28、-两两种类型，通常的晶体种类型，通常的晶体麦芽糖结构为麦芽糖结构为-型。型。（半缩醛羟基）（半缩醛羟基）(半缩半缩醛羟基醛羟基)（缩醛）（缩醛）（醇）（醇）异麦芽糖异麦芽糖- 麦芽糖麦芽糖64三糖三糖自然界中三糖如：自然界中三糖如：还原性：还原性：甘露三糖、刺槐三糖、鼠李糖等。甘露三糖、刺槐三糖、鼠李糖等。非还原性：非还原性：棉子糖、棉子糖、龙胆三糖、松三糖等。龙胆三糖、松三糖等。 pp.31pp.31 棉子糖图棉子糖图 棉子糖：棉子糖：-D-D-半乳糖；半乳糖；-D-D-葡萄糖；葡萄糖；-果糖果糖; ; D-D-半乳糖半乳糖- -,-(16,-(16）- -葡萄糖葡萄糖- -,- (12,-

29、 (12）- -果糖果糖 无还原性！无还原性！ 为什么蔗糖和棉籽糖均无还原性为什么蔗糖和棉籽糖均无还原性？第四节第四节 多糖的结构和理化性质多糖的结构和理化性质多糖多糖功能：功能：储存能量、构成细胞结构；储存能量、构成细胞结构；一、同多糖一、同多糖(均一多糖均一多糖)由同种单糖缩合而成，如己糖胶由同种单糖缩合而成，如己糖胶( (淀粉、糖原、纤维素等淀粉、糖原、纤维素等) )，戊糖胶，戊糖胶，木糖胶，阿拉伯糖胶，木糖胶，阿拉伯糖胶，称为均一多称为均一多糖；糖；多糖的水溶液是胶体溶液，不是真多糖的水溶液是胶体溶液，不是真溶液，无甜味，无还原性，有旋光溶液，无甜味，无还原性，有旋光性，无变旋现象。性

30、，无变旋现象。1.1.淀粉淀粉 - -淀粉酶可将淀粉水解为麦芽糖；淀粉酶可将淀粉水解为麦芽糖；乙酰溴化物与淀粉作用生成乙酰麦芽糖；乙酰溴化物与淀粉作用生成乙酰麦芽糖；由此可见，由此可见，淀粉的组成单位是麦芽糖。淀粉的组成单位是麦芽糖。用热水或极性溶剂处理淀粉，可将其分为可溶和成用热水或极性溶剂处理淀粉，可将其分为可溶和成糊两种类型：糊两种类型：直链淀粉直链淀粉热水可溶热水可溶支链淀粉支链淀粉吸水成糊吸水成糊淀粉水解可产生分子量大小不同的淀粉水解可产生分子量大小不同的糊精；糊精；依照相对分子量由大依照相对分子量由大小，小，遇碘可呈：蓝、红、褐遇碘可呈：蓝、红、褐色、无色等不同颜色。色、无色等不同

31、颜色。 直链淀粉直链淀粉通常通常直链淀粉约直链淀粉约占占天然淀粉的天然淀粉的20-20-30%30%，由，由250-300250-300个个D-D-葡萄糖残基通葡萄糖残基通过过D-1,4-D-1,4-糖苷键连接糖苷键连接而成的线状而成的线状结构。其基本单位是麦芽糖。结构。其基本单位是麦芽糖。Mr.Mr.：4,000-400,0004,000-400,000。遇碘显蓝紫色。遇碘显蓝紫色。直直链链淀淀粉粉的的结结构构ABPP.32-33支链淀粉支链淀粉占天然淀粉约占天然淀粉约70-80%70-80%特点：特点：1.1.由多个短的由多个短的1,4-1,4-糖苷键连接的直链寡聚糖结合而糖苷键连接的直链

32、寡聚糖结合而成，每个短链不到成，每个短链不到3030个葡萄糖残基。个葡萄糖残基。2. 2. MW.MW.支链淀粉支链淀粉 MW.MW.直链淀粉直链淀粉 平均由平均由60006000个个D-D-葡萄糖残基组成。葡萄糖残基组成。 Mr.Mr.：500 000-1000 000500 000-1000 000支链淀粉支链淀粉结构结构支链淀粉由支链淀粉由 （1 14 4）糖苷键）糖苷键构成主糖链，以构成主糖链，以 （1 16 6）糖苷键）糖苷键构成分支点，分子量较高。构成分支点，分子量较高。不溶于水，但可吸水膨胀不溶于水，但可吸水膨胀糊状，加糊状，加I I2 2紫红紫红支链淀粉侧链约含有支链淀粉侧链约

33、含有2525个个D-D-葡萄糖葡萄糖残基残基；侧链内部的侧链内部的D-D-葡萄糖残基通常是葡萄糖残基通常是由由 -1,4-1,4-糖苷键连接；糖苷键连接；靠靠 -1,6-1,6-糖苷键形成分支点，糖苷键形成分支点，呈现复杂的呈现复杂的树状分支结构。树状分支结构。侧链上每隔侧链上每隔8-98-9个个D-D-葡萄糖残基再度形成葡萄糖残基再度形成一个新的分支结构。一个新的分支结构。支支链链淀淀粉粉结结构构pp.33淀粉水解淀粉水解酸酸的水解作用的水解作用 淀粉酶淀粉酶的水解作用的水解作用人体对淀粉类食品的消化途径？人体对淀粉类食品的消化途径？口腔（唾液淀粉酶）口腔（唾液淀粉酶）胃（酸）胃（酸）小肠（

34、胰淀粉酶等）小肠（胰淀粉酶等） 通过碘反应可进行通过碘反应可进行水解速度的观察水解速度的观察 酸淀粉葡萄糖2222IIII 淀粉酶淀粉酶淀粉酶蓝色红褐色无色无色淀粉红糊精无色糊精麦芽糖2.2.糖原（动物淀粉）糖原（动物淀粉）糖原糖原脊椎动物、细菌体内主要多糖，相当于脊椎动物、细菌体内主要多糖，相当于植物体内贮存的淀粉，因此也称植物体内贮存的淀粉，因此也称动物淀粉；动物淀粉；分布：分布：动物肝脏、肌组织细胞中含有较多糖原。动物肝脏、肌组织细胞中含有较多糖原。结构：结构：类似于支链淀粉。主链由类似于支链淀粉。主链由D-D-葡萄糖以葡萄糖以(14)(14)糖苷键连接成直链，分支点以糖苷键连接成直链，

35、分支点以(16)(16)糖苷键相连；糖苷键相连；特点：特点：分支更多，平均每隔分支更多，平均每隔3-43-4个葡萄糖残基个葡萄糖残基有有1 1个分支。每一侧链约个分支。每一侧链约1212个葡萄糖残基个葡萄糖残基组成；组成；糖原为球形分子糖原为球形分子Mr.Mr.约约270 000270 0003500 0003500 000。糖链的分支结构糖链的分支结构糖原性质糖原性质 pp.34与红糊精相似，溶于热水，遇碘呈红色。与红糊精相似，溶于热水，遇碘呈红色。无还原性；无还原性；（为什么？）（为什么？）不与苯肼成脎；不与苯肼成脎； （为什么？）（为什么？）水解后生成水解后生成-D-葡萄糖；葡萄糖；肝糖

36、原肝糖原可水解成葡萄糖入血可水解成葡萄糖入血补充血糖，肌补充血糖，肌糖原糖原水解后可为肌肉收缩水解后可为肌肉收缩提供大量能量。提供大量能量。3.3.纤纤 维维 素素纤维素是自然界中纤维素是自然界中分布最广、含量最多分布最广、含量最多的一的一种多糖。无论一年生或多年生植物，均含有种多糖。无论一年生或多年生植物，均含有大量纤维素。大量纤维素。植物体内植物体内约约5050的碳存在于纤维素中。的碳存在于纤维素中。地球上绿色植物每年大约净产有机物地球上绿色植物每年大约净产有机物 (15(1520)20)10101010吨，其中吨，其中纤维素占纤维素占1/31/32/32/3。棉花、亚麻、芋麻和黄麻含有大

37、量优质纤维棉花、亚麻、芋麻和黄麻含有大量优质纤维素素, ,并主要分布在植物的细胞壁中。并主要分布在植物的细胞壁中。纤维素的结构和性质纤维素的结构和性质结构：结构：由由D-D-葡萄糖按葡萄糖按 (14)(14)糖苷键糖苷键连接而成的连接而成的线形无支链、平行排列结线形无支链、平行排列结构构( (如下图如下图) )。性质：性质：天然纤维素为无臭、无味的白天然纤维素为无臭、无味的白色丝状物。纤维素不溶于水、稀酸、色丝状物。纤维素不溶于水、稀酸、稀碱和有机溶剂。稀碱和有机溶剂。功能：功能：通常作为植物的支持物。通常作为植物的支持物。 （1414）糖苷键连接）糖苷键连接植物中纤维素的存在形态植物中纤维素

38、的存在形态聚合盐（非纤维素部分）聚合盐（非纤维素部分）纤维素分子纤维素分子纤维素构成的微纤维纤维素构成的微纤维单纤维素分子单纤维素分子在胶束中分子在胶束中分子的晶体排列的晶体排列4.4.琼脂琼脂(agar)(agar)是某些海藻所含的多糖物质。是某些海藻所含的多糖物质。主要成分：主要成分：多聚半乳糖，含多聚半乳糖，含硫及钙。硫及钙。是微生物培养基的组分，也是微生物培养基的组分，也是电泳、免疫扩散技术的支是电泳、免疫扩散技术的支持物之一。持物之一。食品工业中常用来制造果冻、食品工业中常用来制造果冻、果酱等。果酱等。1 12%2%的琼脂在室的琼脂在室温下便能形成凝胶。温下便能形成凝胶。二、杂多糖二

39、、杂多糖( (不均一多糖不均一多糖) )杂多糖杂多糖两种以上单糖或其衍生物脱水两种以上单糖或其衍生物脱水缩合的产物缩合的产物( (不均一多糖不均一多糖) )。多为糖胺聚糖，又称糖胺多糖、粘多糖、多为糖胺聚糖，又称糖胺多糖、粘多糖、氨基多糖、酸性糖胺聚糖等。氨基多糖、酸性糖胺聚糖等。如：结缔组织中的透明质酸如：结缔组织中的透明质酸糖胺聚糖通过共价键与蛋白质相连构成蛋糖胺聚糖通过共价键与蛋白质相连构成蛋白聚糖。白聚糖。存在于软骨、管腔等结缔组织中，构成组存在于软骨、管腔等结缔组织中，构成组织间质。各种腺体分泌的润滑液中也富含织间质。各种腺体分泌的润滑液中也富含粘多糖。粘多糖。杂多糖生物功能：杂多糖

40、生物功能：在组织生长、再生、受精，机体与在组织生长、再生、受精，机体与许多传染病原许多传染病原( (细菌、病毒细菌、病毒) )的相互的相互作用中都起着重要作用。作用中都起着重要作用。 代表性物质：代表性物质：透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸角质素、肝素及硫酸乙酰素、硫酸角质素、肝素及硫酸乙酰肝素等等。肝素等等。例：透明质酸例：透明质酸是最简单的糖胺聚糖。是最简单的糖胺聚糖。分布分布:关节滑液、眼球玻璃体、结缔组织等；关节滑液、眼球玻璃体、结缔组织等；结构：结构：含有重复的二糖单位，由含有重复的二糖单位，由N-乙酰葡糖胺和乙酰葡糖胺和D葡糖醛酸按葡糖醛酸按(1

41、3)糖苷键（二糖单位内）及糖苷键（二糖单位内）及(14)糖苷键（二糖间）缩合而成糖苷键（二糖间）缩合而成。如下图：。如下图：三、细菌多糖三、细菌多糖结合多糖，包括肽聚糖、菌壁酸、脂多糖结合多糖，包括肽聚糖、菌壁酸、脂多糖和抗原性多糖。和抗原性多糖。 肽聚糖肽聚糖细菌细胞壁中一种杂多糖。细菌细胞壁中一种杂多糖。 由由N-N-乙酰葡糖胺（乙酰葡糖胺（NAGNAG）和和N-N-乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸（NAMNAM）通过通过(14)(14)糖苷键连接糖苷键连接而成，而成，再再与短肽交联与短肽交联结合成杂多糖。结合成杂多糖。 pp.39pp.39 功能：功能：保护细胞。保护细胞。 抗菌素可抑制其合成。溶菌

42、酶可破坏抗菌素可抑制其合成。溶菌酶可破坏NAM-NAM-NAGNAG间间-1,4-1,4糖苷键。糖苷键。肽聚糖的基本结构单位肽聚糖的基本结构单位NAMNAGD-GluL-AlaL-LysD-AlaD-Ala(Gly)5杂肽链杂肽链杂肽链杂肽链杂肽链杂肽链甘氨酸甘氨酸5 5肽桥肽桥pp.40分子中邻近分子中邻近NAG-NAMNAG-NAM骨架链上四肽骨架链上四肽与五肽键的交联与五肽键的交联肽聚糖肽聚糖四、四、糖蛋白糖蛋白多糖以共价键形式与蛋白质连接形多糖以共价键形式与蛋白质连接形成的生物大分子。成的生物大分子。多糖中的糖多为单糖的衍生物。多糖中的糖多为单糖的衍生物。 如：如：N-N-乙酰氨基多糖

43、等（常见半乳糖乙酰氨基多糖等（常见半乳糖或甘露糖的氨基衍生物）或甘露糖的氨基衍生物）寡糖链多是分支的。寡糖链多是分支的。一般仅含有一般仅含有1515个以下的单糖，分子量在个以下的单糖，分子量在540-3200540-3200之间。之间。糖链与蛋白的连接方式糖链与蛋白的连接方式N-N-糖苷键型：糖苷键型：糖基上的半缩醛羟基与肽链上天冬酰糖基上的半缩醛羟基与肽链上天冬酰胺的胺的CONHCONH2 2、N-N-未端的未端的 -NH-NH2 2、赖氨酸或精氨酸的、赖氨酸或精氨酸的W-NHW-NH2 2相连；相连；O-O-糖苷键型：糖苷键型：糖基上的半缩醛羟基与肽链上的丝氨糖基上的半缩醛羟基与肽链上的丝

44、氨酸、苏氨酸和羟赖氨酸、羟脯氨酸的酸、苏氨酸和羟赖氨酸、羟脯氨酸的-OH-OH相连；相连；S-S-糖苷键型：糖苷键型：以半胱氨酸为连接点的糖肽键；以半胱氨酸为连接点的糖肽键；酯糖苷键型：酯糖苷键型：以天冬氨酸、谷氨酸的游离羧基为连以天冬氨酸、谷氨酸的游离羧基为连接点。接点。 糖链结构的多样性糖链结构的多样性 糖蛋白中的糖链序列是多变的，糖蛋白中的糖链序列是多变的，结构信息丰富结构信息丰富，甚至超过核酸和蛋白质。寡糖链的，甚至超过核酸和蛋白质。寡糖链的构成与结构构成与结构有有微小的变化都可对糖蛋白的性状和功能有直接影响微小的变化都可对糖蛋白的性状和功能有直接影响。 如糖蛋白的多肽链相同，而糖链结

45、构不同，会如糖蛋白的多肽链相同，而糖链结构不同，会引起多肽链的构象不同。构象不同会使糖链暴露或引起多肽链的构象不同。构象不同会使糖链暴露或隐蔽度有差异，可能影响糖蛋白功能。隐蔽度有差异，可能影响糖蛋白功能。糖链在糖蛋白新生肽链折叠和缔合中的可能作用糖链在糖蛋白新生肽链折叠和缔合中的可能作用 维持亚基的正确构象；维持亚基的正确构象； 亚基间通过糖链相互识别而发生缔合；亚基间通过糖链相互识别而发生缔合； 糖链影响糖蛋白的分泌和稳定性。例如去糖链影响糖蛋白的分泌和稳定性。例如去N-N-糖糖链的免疫球蛋白不能被分泌到胞外而留在内质网链的免疫球蛋白不能被分泌到胞外而留在内质网中。中。 膜蛋白中的糖链膜蛋

46、白中的糖链糖蛋白的生物学功能糖蛋白的生物学功能细胞表面的糖蛋白细胞表面的糖蛋白膜膜蛋蛋白白分分子子中中的的糖糖 糖链参与分子识别和细胞识别。糖链参与分子识别和细胞识别。 分子识别分子识别生物分子的选择性相互作用。如抗体生物分子的选择性相互作用。如抗体与抗原间、酶与底物或抑制剂间、激素与受体间的与抗原间、酶与底物或抑制剂间、激素与受体间的专一性结合。专一性结合。 细胞识别细胞识别细胞表面分子的相互识别。与机体对细胞表面分子的相互识别。与机体对某些分子或细胞作出某些分子或细胞作出“容纳、保护容纳、保护”或或“排斥、消排斥、消灭灭”有密切关系。有密切关系。 许多膜蛋白、分泌蛋白都是糖蛋白。许多膜蛋白

47、、分泌蛋白都是糖蛋白。 属于膜糖蛋白的有：属于膜糖蛋白的有：血型抗原血型抗原(A(A、B B、O)O)、组织相容、组织相容性抗原和移植抗原；细胞膜中的免疫球蛋白，病毒和性抗原和移植抗原；细胞膜中的免疫球蛋白，病毒和激素等的膜受体也常是糖蛋白。激素等的膜受体也常是糖蛋白。 属于分泌蛋白的有：属于分泌蛋白的有：颌下腺粘蛋白、胃粘蛋白；促滤颌下腺粘蛋白、胃粘蛋白；促滤泡激素、促黄体激素、绒毛膜促性腺激素。泡激素、促黄体激素、绒毛膜促性腺激素。 血浆蛋白质：血浆蛋白质：如血清清蛋白、血清类粘蛋白，运铁蛋如血清清蛋白、血清类粘蛋白，运铁蛋白，血浆铜蓝蛋白，参与凝血和纤溶的蛋白质白，血浆铜蓝蛋白，参与凝血

48、和纤溶的蛋白质( (如凝如凝血酶原、纤溶酶原等血酶原、纤溶酶原等) )，以及免疫球蛋白和补体等。，以及免疫球蛋白和补体等。 红血球红血球红血球红血球红血球红血球 胞外基质的结构蛋白质，胶原蛋白，层粘蛋白和胞外基质的结构蛋白质，胶原蛋白，层粘蛋白和纤连蛋白也是糖蛋白。纤连蛋白也是糖蛋白。 核糖核酸酶、卵清蛋白、鱼的抗冻蛋白都含有糖核糖核酸酶、卵清蛋白、鱼的抗冻蛋白都含有糖链。链。 凝集素：凝集素：一类非抗体的蛋白质或糖蛋白，一类非抗体的蛋白质或糖蛋白，含有糖含有糖类识别域，能与糖类专一地非共价结合类识别域，能与糖类专一地非共价结合，并具有凝，并具有凝集细胞和沉淀聚糖和复合糖的作用。广泛地存在于集细胞和沉淀聚糖和复合糖的作用。广泛地存在于动物、植物和微生物中。动物、植物和微生物中。 微生物对宿主的感染也是凝集素介导的。微生物对宿主的感染也是凝集素介导的。细菌细菌表面的菌毛上的凝集素能识别宿主细胞表面上糖蛋表面的菌毛上的凝集素能识别宿主细胞表面上糖蛋白或糖脂的寡糖链。白或糖脂的寡糖链。 如：感染上呼吸道的多数是链球菌如：感染上呼吸道的多数是链球菌; ;感染尿路感染尿路的主要是大肠杆菌的主要是大肠杆菌;