糖类的结构和功能

第四节糖类脂类结构和功能一、糖的概念、分类、功能二、单糖三、寡糖（二糖、三糖）四、多糖（淀粉、糖原）糖类的结构和功能当病人因为生病无法进食时，常常注射葡萄糖溶液糖类是人类能量的主要来源。食用含糖食物后，血液中的葡萄糖（血糖）浓度升高，一部分进入细胞内被氧化，为人类活动提供能量；另一部分血糖用于合成糖元和脂肪，贮存于人体内。C6H12O6+6O26CO2+6H2O酶

糖是自然界存在的一类有机物，广泛存在于动、植物及微生物体内，尤其以植物含量最多，约占干重80%以上。一切生物体维持生命活动所需的能量来源；生物体合成其它化合物（氨基酸、脂肪、胆固醇、核苷）的基本原料——C源；是细胞壁的主要成分；参与细胞识别和信息传递；与免疫、血型、细胞间联系有关。糖的生理功能人类食物中的糖是主要有植物淀粉、动物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，其中以淀粉为主。糖的消化消化部位主要在小肠，少量在口腔，在胃中不进行消化。A、B、O三种血型抗原化学结构的差异，仅在于糖链末端的1个单糖。A抗原糖链末端为N-乙酰半乳糖，而B抗原糖链末端为半乳糖。

组成：C、H、O三种元素又叫做碳水化合物carbohydrates通式：Cn(H2O)m例如：葡萄糖（glucose）、蔗糖（sucrose）、淀粉（starch）、纤维素（cellulose）等它们的化学式都符合这个通式。一、糖的概念、分类及功能1．糖（carbohydrates）的概念2．糖的分类按组成及水解情况—能否水解和水解后的产物分为：①单糖（

monosaccharides

）：不能被水解为更小的单位，具有一个自由的醛基(酮基)以及两个以上OH。

②寡糖（

oligosaccharides

）：由2-10个单糖缩合而成，水解后产生单糖。如：蔗糖（sucrose）、麦芽糖（maltose）、乳糖等

③多糖（

polysaccharides

）：由多于10个单糖缩合而成，水解后产生多个单糖。如淀粉（starch）、纤维素（cellulose）、糖原等1maltose2glucose1sucrose1glucose+1fructose1starchnglucoseH+H2OH+H2Osaccharide，醣disaccharidesH+H2Ocarbohydrates+xO2xCO2+yH2O+ExCO2+yH2O+solarEcarbohydrates+xO2

enzymeenzymeADPATPEATPADPE糖单糖二糖多糖葡萄糖果糖蔗糖麦芽糖乳糖(动物乳汁)淀粉纤维素（水果）（甘蔗､甜菜）（谷类､薯类）（植物的细胞壁､棉花､木材）（发芽的大麦）C12H22O11(带甜味的水果)半乳糖

六碳糖五碳糖核糖C5H10O5脱氧核糖C5H10O4糖原(动物体内肝糖原肌糖原)

项目类型概念种类分子式分布主要功能单糖不能水解的糖核糖C5H10O5动、植物细胞组成核酸脱氧核糖C5H10O4能源物质葡萄糖C6H12O6二糖水解后能够生成二分子单糖蔗糖C12H22O11植物细胞水解成葡萄糖麦芽糖乳糖动物细胞多糖水解后能够生成许多个单糖分子的糖淀粉(C6H10O5)n植物细胞植物细胞储能物质纤维素细胞壁糖原动物细胞动物细胞储能物质糖类单糖按所含碳原子的数目再进行分类

醛糖酮糖丙糖甘油醛二羟基丙酮丁糖赤藓糖

戊糖核糖木酮糖

脱氧核糖核酮糖己糖半乳糖果糖

甘露糖

葡萄糖

庚糖

景天庚酮糖辛糖

辛酮糖糖是多羟基醛或多羟基酮及其聚合物和衍生物的总称。例如：葡萄糖为多羟基醛——醛糖（aldose）

果糖为多羟基酮——酮糖（ketose）二、单糖

具有一个自由的醛基(或酮基)以及两个以上羟基的糖类物质称为单糖。按含有羰基官能团的种类分为：醛糖和酮糖甘油醛二羟基丙酮（1）单糖的链状结构及D、L构型

例如：甘油醛分子（最简单的单糖）**1、单糖的化学结构（2）单糖的环状结构与α-β构型

五个碳以上单糖除直链结构外还可通过醛（酮）基与其它碳原子上的羟基成环生成半缩醛形式，形成环状结构。如葡萄糖分子C1-C4成五元环呋喃糖C1-C5成六元环吡喃糖成环后，C1也成为不对称C*原子，半缩醛羟基可有两种不同的排列方式，由此产生α和β两种异构体。

α-型：半缩醛羟基与决定DL构型的羟基同侧为α-型；

β-型：半缩醛羟基与决定DL构型的羟基不同侧为β-型。

**2.单糖的理化性质---物理性质

旋光性：变旋现象

溶解度：单糖都是无色结晶，羟基（多）在水溶液中溶解度很大，难溶于乙醇，丙酮。甜度：单糖都有甜味，果糖170，蔗糖100，转化糖130。以蔗糖的甜度为标准。变旋现象：原因：不同结构形式的葡萄糖可互变，各种形式最后达到一定的平衡所致。单糖分子除了具有上述的旋光性和变旋性外，由于其分子结构上存在醛基，酮基，羟基等官能团，因此在特定条件下可以发生氧化还原反应，酯化反应，形成糖苷等反应。（1）氧化反应只发生在开链形式上；在氧化剂、金属离子（二价铜）、酶的作用下；所有的单糖都是还原性糖，可被弱氧化剂氧化。氧化反应的类型：糖酸：醛基氧化醛酸：伯醇基氧化二酸：醛基、伯醇基同时氧化2.单糖的理化性质---化学性质

单糖氧化形成的羟基可以进一步形成环状内酯；L-抗坏血酸，Vc：D-葡萄糖酸的内酯衍生物，在体内是一种强还原剂。人体内不能合成Vc，因为缺乏合成Vc的酶。缺乏Vc将导致坏血病。2,3,4,5,6-五羟基-2-己烯酸-4-内酯

分子式：C6H8O6分子量：176.13坏血病：是几百年前人类就知道的疾病，但是由于以前人类对它发生的原因不了解，当时被称作不治之症，且死亡率很高。一直到1911年，人类才确定它是因为缺乏维生素C而产生的。在18世纪，坏血病在远洋航行的水手中非常普遍（他们远离陆地，缺乏新鲜水果和蔬菜）；也流行在长期困战的陆军士兵中、长期缺乏食物的社区、被围困的城市、监狱犯人和劳工营中。例如140年前加州的淘金工人和90年前阿拉斯加的淘金工人都有大批的坏血病病例。

1912年，波兰裔美国科学家卡西米尔·冯克，发表了维生素的理论。他认定自然食物中有四种物质可以防治夜盲症，脚气病，坏血病，和佝偻病。这些物质被丰克称为Vitamin，中文称为维生素或维他命，四种物质分别被称为维生素A，维生素B，维生素C和维生素D。Vc的功效：1、胶原蛋白的合成：胶原蛋白的合成需要维生素C参加，所以Vc缺乏，胶原蛋白不能正常合成，导致细胞连接障碍。（胞间质的关键成分是胶原蛋白）2、治疗坏血病：当体内Vc不足，微血管容易破裂，血液流到邻近组织。这种情况在皮肤表面发生，则产生淤血、紫癍；在体内发生则引起疼痛和关节涨痛。严重情况在胃、肠道、鼻、肾脏及骨膜下面均可有出血现象，乃至死亡。3、预防牙龈萎缩、出血，预防动脉硬化，作为抗氧化剂，治疗贫血，防癌（丰富的胶原蛋白有助于防止癌细胞的扩散；Vc的抗氧化作用可以抵御自由基对细胞的伤害防止细胞的变异；阻断亚硝酸盐和仲胺形成强致癌物亚硝胺）Vc的功效：4、抗氧化作用：谷胱甘肽在体内有氧化还原作用。它有两种存在形式，即氧化型和还原型，还原型对保证细胞膜的完整性起重要作用。Vc是一种强抗氧化剂，其本身被氧化，而使氧化型谷胱甘肽还原为还原型谷胱甘肽，从而发挥抗氧化作用。有些酶需要有自由的巯基（-SH）才能保持活性。Vc能够使二硫键（-S-S）还原为-SH，从而提高相关酶的活性，发挥抗氧化的作用。5、提高人体的免疫力（Vc可增强中性粒细胞的趋化性和变形能力，提高杀菌能力），提高机体的应急能力：人体受到异常的刺激，如剧痛、寒冷、缺氧、精神强刺激，会引发抵御异常刺激的紧张状态。该状态伴有一系列身体，包括交感神经兴奋、肾上腺髓质和皮质激素分泌增多。肾上腺髓质所分泌的肾上腺素和去甲肾上腺素是有酪氨酸转化而来，在此过程需要Vc的参与。（2）酯化反应单糖具有多个醇性羟基，故具有醇的性质。尤其是半缩醛羟基更活泼，容易与酸反应生成酯。生物体中最常见最重要的糖脂是磷酸糖脂，硫酸糖脂。

糖代谢的活性成分（3）形成糖苷环状单糖是一种半缩醛，它的半缩醛羟基与另一含羟基化合物（或其他非羟基化合物）缩合生成的缩醛类物质，称为糖苷。+糖基配基或配糖体糖基：提供半缩醛羟基的糖三、寡糖1、寡糖的命名若干个单糖间若都以糖苷键相连接，单糖基数为2—10个构成的糖类物质，称为寡糖或低聚糖。

常与蛋白质或脂类共价结合，以糖蛋白，糖脂的形式存在。连接糖蛋白的糖链与蛋白的共价键类型：N-糖苷键型O-糖苷键型。由两个分子单糖脱水缩合而成，能水解成两个单糖分子。蔗糖→葡萄糖+果糖（存在于植物细胞）麦芽糖→葡萄糖+葡萄糖（存在于植物细胞）乳糖→葡萄糖+半乳糖（存在于动物细胞）二糖：蔗糖、麦芽糖、乳糖、纤维二糖（1）蔗糖：葡萄糖＋果糖。广泛存在植物，甜菜，甘蔗中最多。因为葡萄糖与果糖结合成蔗糖后其醛基和酮基都完全丧失，因此，蔗糖没有还原性。-葡萄糖（12）果糖苷或-果糖（21）葡萄糖苷（2）麦芽糖：葡萄糖＋葡萄糖，谷物发芽的种子中含有麦芽糖淀粉水解后大多能得到麦芽糖。还原性糖

（3）乳糖：半乳糖＋葡萄糖，主要存在于动物乳汁中，还原性糖。

-半乳糖（14）葡萄糖苷三糖：棉子糖具有旋光性，无还原性α-半乳糖α-葡萄糖β-果糖α-1，6糖苷键α，β-（12）糖苷键四、多糖多糖是由多个单糖基以糖苷键相连而形成的高聚物，包含20个以上单糖分子，是一类结构复杂（单糖组成种类，数量，连接方式的不同）的大分子物质，广泛的存在于动物，植物中，是重要的能量贮存形式。※多糖的共性：无还原性、无变旋现象，无甜味，大多不溶于水※常见的几种多糖：淀粉、糖原、纤维素、几丁质等。均一性多糖（由同一种单糖分子组成）和不均一性多糖（由两种或以上单糖分子组成）（1）淀粉：由多个α-D-葡萄糖组成。存在于植物的根茎和种子中，是植物营养物质的一种贮存形式。直链淀粉：α-D-葡萄糖，以α-1，4糖苷键相连。如小麦、大麦、大米等直链淀粉（数千个葡萄糖组成，分子量150000-600000）直链淀粉分子的空间构象卷曲形成螺旋管状，这种紧密结实的结构与其贮藏功能相适应。每一回转为6个葡萄糖基。支链淀粉：α-D-葡萄糖，以α-1，4糖苷键相连成主链，分支处以α-1，6糖苷键相连。不形成螺旋管状。如糯米。增加非还原性末端，增加粘性。每支链平均含有24-30个葡萄糖基，每两个分支点的距离平均约为11-12个葡萄糖残基；支链数目可达50-70个。淀粉的化学性质：

①无还原性；

②淀粉+碘→变色反应；

聚合度为20左右，与碘形成红色络合物

聚合度为20-60，与碘形成紫红色络合物

聚合度大于60，与碘形成蓝色络合物

③淀粉水解最终生成葡萄糖，水解程度可用碘加以检测：

淀粉→糊精→麦芽糖→葡萄糖

蓝蓝紫→红色无色无色

（2）糖原:动物淀粉

存在：动物体的肝脏（肝糖原），肌肉（肌糖原）,肾脏（肾糖原)

结构：以α-D-葡萄糖为基本单元，相对分子质量很大，相当于3

万个葡萄糖单位。主链上每3-5个葡萄糖基就有一个分支，支链长度一般由10-14个葡萄糖单位组成。

(14)苷键和(16)苷键连接

与支链淀粉相似但分支多而短。糖原整体分子呈球形。

性质：与碘反应呈红色无还原性。（3）纤维素

存在：植物细胞壁的主要成分，是自然界最丰富的有机物。以纤维二糖为基本单位缩合而成。地球上每年约生产1011吨纤维素