南京大学化学化工学院11级生物化学-糖类

1、第一章 糖 类 主要介绍糖类的概念，分类以及常见的单糖、寡糖和多糖的化学结构和性质。一 分布 糖类是地球上数量最多的天然有机化合物，几乎所有的动物、植物和微生物体内都含有糖。 第一节 糖的概念 按干重计算；植物 85-90%，细菌 10%，动物小于2%。 存在形式； 贮藏性糖：低聚糖，淀粉，糖原 结构多糖：纤维素，木质素，壳多糖 ，肽聚糖二 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 三 糖的分类 1单糖（mo

2、nosaccharide）： 多羟醛或多羟酮，不能被水解成更小分子的糖。（1）碳原子数目：丙糖、丁糖、戊糖、已糖、庚糖等。 （2）醛糖、酮糖：如葡萄糖、果糖。2寡糖（oligosaccharide）：又称低聚糖，由210分子单糖脱水缩合而成。可分为二糖、三糖、四糖、五糖等。 3多糖（polysaccharide）： 由多分子单糖或单糖的衍生物聚合而成。（1）同多糖（homopolysaccharide）：由同一种单糖聚合而 成，如淀粉、糖原、纤维素等。（2）杂多糖（heteropolysaccharide）：由不同种单糖或单 糖的衍生物聚合而成，如透明质酸等。 4. 复合糖（complex s

3、accharide） 糖类还可和非糖物质如脂类、蛋白质等结合形成 复合糖。 一 单糖的结构1 单糖的链状结构第二节 单 糖单糖的链状结构有醛糖和酮糖之分 醛糖酮糖 D-GlucoseD-葡萄糖D-Fructose,D-果糖112345623456链状结构用Fisher投影式表示：碳骨架、竖直写；氧化程度最高的碳原子在上方单糖的构型（configuration）：D型和L型 以甘油醛作标准 左旋异构体(levorotary,L)或L型异构体。右旋型异构体(dextrorotary)，或D型异构体。D系醛糖的立体结构D(+)-阿洛糖D(+)-阿桌糖D(+)-葡萄糖D(+)-甘露糖D(+)-古洛糖D

4、(-)-艾杜糖D(+)-半乳糖D(+)-塔罗糖(allose)(altrose)(glucose)(mannose)(gulose)(idose)(galactose)(talose)D(-)-赤鲜糖(erythrose)D(-)-苏糖(threose)D(+)-甘油醛(allose)D(-)-核糖(ribose)D(-)-阿拉伯糖(arabinose)D(+)-木糖(xylose)D(-)-米苏糖(lysose) D系酮糖的立体结构D(-)-赤藓酮糖(erythrulose)D(-)-核酮糖(ribulose)D(+)-核酮糖(xylulose)D(+)-阿洛酮糖(psicose,allul

5、ose)D(-)-果糖(fructose)D(+)-山梨糖(sorbose)D(-)-洛格酮糖(tagalose)二羟丙酮(dihytroasetone)A Fischer式 +1-5 氧桥型- D-葡萄糖- D-葡萄糖1115552 单糖的环状结构+2-6 氧桥型B Haworth式 吡喃吡喃糖呋喃呋喃糖 画一个五员或六员环 从氧原子右侧的端基碳(anomerio carbon)开始，画上半缩醛 羟基，在Fischer投影式中右侧的居环下，左侧居环上。 -型及-型头异构体。吡喃型和呋喃型的D-葡萄糖和D-果糖（Haworth式）吡喃呋喃-D-吡喃葡萄糖-D-吡喃果糖-D-呋喃葡萄糖-D-呋喃

6、果糖重要的单糖戊糖-D-吡喃木糖-D-呋喃核糖2-脱氧-D-呋喃核糖-D-芹菜糖 -L-呋喃阿拉伯糖 -D-呋喃阿拉伯糖D-核酮糖D-木酮糖链状环状互变 -D-吡喃葡萄糖 醛式（链式）葡萄糖 -D-吡喃葡萄糖-D-呋喃葡萄糖- D-呋喃葡萄糖（37）（63）（括号内数字为摩尔浓度百分数）二 单糖的物理化学性质（一）物理性质（1）旋光性（opticity） 比旋光度 （2）变旋现象（mutarotation） 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。 变旋的原因： -Glc 链式Glc -Glc （3）甜度（sweetness） 糖 甜度 糖 甜度果糖转化糖蔗糖葡萄糖木糖 173.

7、3 130 100 74.3 40鼠李糖麦芽糖半乳糖棉子糖乳糖 32.5 32.5 32.1 22. 6 16.1甜是由于糖分子中的某些基团对舌尖味觉神经的刺激而产生。(二) 化学性质1 单糖的氧化（即单糖的还原性） Fehling试剂（费林试剂）：CuSO4、NaOH、酒石酸钾钠Benedict试剂：CuSO4、Na2CO3、柠檬酸钠 这两种试剂常被用于检测还原糖，其中酒石酸钾钠和柠檬酸钠 用作螯合剂，与Cu2+络合以防止形成Cu（OH）2而使Cu2+沉淀。碱的作用为使糖烯醇化变为强还原剂，同时使CuSO4变为Cu（OH）2。Benedict试剂较稳定，不易受其它物质（肌酸，尿酸等）的干扰，

8、临床上常被用作尿糖（葡萄糖）的定性与半定量测试。2 发酵作用 C6H12O6 2CH3CH2OH+2CO2 酿酶3 成酯作用 单糖磷酸酯D-甘油醛-3-磷酸 -D-葡萄糖-1-磷酸 -D-葡萄糖-6-磷酸 -D-果糖-6-磷酸 -D-果糖-1，6-二磷酸4 成苷作用 -糖苷健-糖苷健5 脱水作用 单糖与强酸（如H2SO4，HCl）作用，单糖脱水生成糠醛或糠醛的衍生物。 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。 - 萘酚间苯二酚间苯三酚甲基间苯二酚6 氨基化 - D-葡糖胺N-乙酰 - D-葡糖胺（NAG）胞壁酸（2-葡糖胺 3-乳酸醚）N-乙酰胞壁酸（NAM）7

9、脱氧 2-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）第三节 寡糖一 蔗糖（sucrose） 存在于植物浆中，如甘蔗、甜菜、栗子、菠萝等。葡萄糖-，（12）- 果糖苷蔗糖的性质 物理性质：白色结晶，易溶于水，很甜。有旋光 性，无变旋现象。 蔗糖的性质 化学性质：无还原性。蔗糖的转化作用C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6 蔗糖D-GlcD-FruD +66.4 +52.5 -92 -20 右旋 左旋二 麦芽糖（maltose）麦芽糖是由2分子D-葡萄糖通过-1，4糖苷键连接而成。 性质： 变旋现象 具有还原性 能成脎三 乳

10、糖（lactose） 乳糖由1分子D-半乳糖和1分子D-葡萄糖通过-1，4糖苷键连接而成。 四 纤维二糖(cellobiose)结构：两分子-葡萄糖 -(1，4)糖苷键性质： 具有变旋现象 具有还原性 能成脎纤维二糖葡萄糖-(1，4)-葡萄糖苷重要的二糖蔗糖D-麦芽糖（ -型）乳糖（ -型 ）纤维二糖（ -型）第四节 多糖多糖的共同特性 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。 一 同多糖（homopolysaccharide） 天然淀粉呈颗粒状，其外层为支链淀粉，约占80

11、90%；内层为直链淀粉，约占1020%。 （1）直链淀粉（amylose）： 1淀粉（starch）长而紧密的螺旋管形。遇碘显兰色Nonreducing end (NRE)reducing end (RE)还原端非还原端直链淀粉的空间结构 直链淀粉的螺旋结构0.8nm1.4nm6个残基（2）支链淀粉（amylopectin）：结构式不能形成螺旋管，遇碘显紫色。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 （4）葡萄糖的制备 酸法生产葡萄糖 调浆糖化中和脱色过滤浓缩结晶酶法生产葡萄糖 调浆液化糖化升温过滤浓缩结晶2 糖原 每隔4个葡萄糖残基便有一个分支含有大量的非原性末端，可以被迅速动员水解。遇碘显红褐色。 与支链淀粉的不同在于糖原分子分支多、链短、结构紧密。 糖原在体内主要存在于肝脏和骨骼肌，肝脏糖原可分解为葡萄糖进入血液，供组织使用，肌肉中的糖原为肌肉收缩需要的能量。 3纤维素（Cellulose） （1）结构 纤维素片层结构纤维素一级结构植物细胞壁与纤维素的结构微纤维纤维素链植物细胞中的纤维素微纤维细胞壁纤维素的水解 纤维素较短链Cx(-1,4葡聚糖酶)C1酶（-1，4葡聚糖纤维二糖水解酶）纤维二糖酶（-葡萄糖苷酶）纤维二糖葡萄糖4