第一章糖的化学

生物化学主讲教师：姜涛、曲宁、夏婷电话：669583QQ：107080924绪论一、生物化学的涵义与研究内容二、生物化学的应用三、如何学好生物化学？第一章

糖的化学第一节概述概念：糖类是自然界存在的一大类具有广谱化学结构和生物功能的有机化合物。它由碳、氢及氧3种元素组成，其分子式是（CH2O）n。一般把糖类看作是多羟基醛或多羟基酮及其聚合物和衍生物的总称。一、糖的概念、分布及主要生物学作用（一）糖的概念、分布分布：分布极广、含量较多几乎所有动物、植物、微生物体生物细胞内、血液中：葡萄糖或由葡萄糖等单糖物质组成的多糖（如肝糖原、肌糖原）1、糖是人和动物的主要能源物质通过

氧化而放出大量能量贮存：淀粉、糖原2、糖类还具有结构功能•纤维素•粘多糖3、糖具有复杂的多方面的生物活性与功能•戊糖——核苷酸•1，6-二磷酸果糖——治疗急性心肌缺血性休克•多糖类——免疫系统（二）糖的主要生物学作用二、糖的分类根据糖类物质含糖单位的数目1.单糖（monosaccharide）凡不能被水解成更小分子的糖称为单糖。单糖是糖类中最简单的一种，是组成糖类物质的基本结构单位。（1）丙糖：•甘油醛和二羟丙酮，糖代谢的中间产物。（2）丁糖•D-赤藓糖和D-赤藓酮糖•其磷酸酯是糖代谢的重要中间产物。（3）戊糖主要有D-核糖、D-木糖多以聚戊糖或糖苷形式存在。D-2-脱氧核糖戊酮糖:D-核酮糖和D-木酮糖（4）己糖•自然界分布最广，数量最多，与机体的营养代谢最密切。•重要的己醛糖：D-葡萄糖、D-半乳糖和D-甘露糖；己酮糖：D-果糖（5）庚糖•庚酮糖，D-景天庚酮糖，而以磷酸酯的形式为糖代谢的重要中间产物。2．寡糖（oligosaccharide）•是由单糖缩合而成的短链结构（一般含2~6个单糖分子）。•二糖是存在最为广泛的一类寡糖•蔗糖（sucrose）、麦芽糖（maltose）、乳糖（lactose）•单糖和寡糖能溶于水，多有甜味（1）二糖又称双糖，为两分子单糖以糖苷键连接而成，水解后生成两分子单糖（2）三糖：•棉子糖：棉子和桉树的糖蜜中，甜菜半乳糖、葡萄糖和果糖以糖苷键连接的三糖3．多糖（polysaccharide）•有许多单糖分子缩合而成的长链结构，分子量大，在水中不能成真溶液，均无甜味，无还原性。有旋光性，无变旋现象。•淀粉（starch）、糖原（glycogen）和纤维素（cellulose）•复合糖，如糖蛋白和糖脂。结构通式醛糖酮糖

仲碳原子是不对称的，单糖具有旋光异构现象，（＋）、（—）,以及对映体D、L型第二节单糖的化学（一）单糖的结构1.单糖的重要物理性质旋光性同分异构:原子组成、分子式、分子量相同。（同分）异构体结构异构体立体异构体构象异构体构型异构体顺反异构体旋光异构体在分子中由于共价单键的旋转所表现出的原子或基团的不同空间排布叫构象。构象的改变不涉及共价键的断裂和重新组成，也没有光学活性的变化，构象形成有无数种。

在立体异构体中的原子或取代基团的空间排列关系叫构型。构型有两种，即D-型和L-型。构型的改变要有共价键的断裂和重新组成，从而导致光学活性的变化。在分子中由于共价单键的旋转所表现出的原子或基团的不同空间排布叫构象。构象的改变不涉及共价键的断裂和重新组成，也没有光学活性的变化，构象形成有无数种。

构型异构体在立体异构体中的原子或取代基团的空间排列关系叫构型。构型有两种，即D-型和L-型。构型的改变要有共价键的断裂和重新组成，从而导致光学活性的变化。在立体异构体中的原子或取代基团的空间排列关系叫构型。构型有两种，即D-型和L-型。构型的改变要有共价键的断裂和重新组成，从而导致光学活性的变化。1.单糖的重要物理性质旋光性同分异构:原子组成、分子式、分子量相同。（同分）异构体结构异构体1.单糖的重要物理性质旋光性同分异构:原子组成、分子式、分子量相同。（同分）异构体结构异构体1.单糖的重要物理性质旋光性同分异构:原子组成、分子式、分子量相同。（同分）异构体立体异构体结构异构体1.单糖的重要物理性质旋光性同分异构:原子组成、分子式、分子量相同。（同分）异构体立体异构体结构异构体1.单糖的重要物理性质旋光性同分异构:原子组成、分子式、分子量相同。（同分）异构体构象异构体立体异构体结构异构体1.单糖的重要物理性质旋光性同分异构:原子组成、分子式、分子量相同。（同分）异构体构型异构体构象异构体立体异构体结构异构体1.单糖的重要物理性质旋光性同分异构:原子组成、分子式、分子量相同。（同分）异构体构型异构体构象异构体立体异构体结构异构体1.单糖的重要物理性质旋光性同分异构:原子组成、分子式、分子量相同。（同分）异构体顺反异构体构型异构体构象异构体立体异构体结构异构体1.单糖的重要物理性质旋光性同分异构:原子组成、分子式、分子量相同。（同分）异构体旋光异构体顺反异构体构型异构体构象异构体立体异构体结构异构体1.单糖的重要物理性质旋光性同分异构:原子组成、分子式、分子量相同。（同分）异构体在分子中由于共价单键的旋转所表现出的原子或基团的不同空间排布叫构象。构象的改变不涉及共价键的断裂和重新组成，也没有光学活性的变化，构象形成有无数种。

1.单糖的重要物理性质旋光性同分异构:原子组成、分子式、分子量相同。在分子中由于共价单键的旋转所表现出的原子或基团的不同空间排布叫构象。构象的改变不涉及共价键的断裂和重新组成，也没有光学活性的变化，构象形成有无数种。

1.单糖的重要物理性质旋光性同分异构:原子组成、分子式、分子量相同。在分子中由于共价单键的旋转所表现出的原子或基团的不同空间排布叫构象。构象的改变不涉及共价键的断裂和重新组成，也没有光学活性的变化，构象形成有无数种。

在分子中由于共价单键的旋转所表现出的原子或基团的不同空间排布叫构象。构象的改变不涉及共价键的断裂和重新组成，也没有光学活性的变化，构象形成有无数种。

在立体异构体中的原子或取代基团的空间排列关系叫构型。构型有两种，即D-型和L-型。构型的改变要有共价键的断裂和重新组成，从而导致光学活性的变化。在分子中由于共价单键的旋转所表现出的原子或基团的不同空间排布叫构象。构象的改变不涉及共价键的断裂和重新组成，也没有光学活性的变化，构象形成有无数种。

对映异构体：互为物体与镜像关系的立体异构体,称为对映异构体(简称为对映体).对映异构体都有旋光性,其中一个是左旋的,一个是右旋的.所以又称为旋光异构体。单糖都含有不对称碳原子，所以具有旋光性，使偏振光平面向左或右旋转。当一种旋光异构体，如糖溶于水中转变为几种不同旋光异构体的平衡混合物时发生的旋光变化现象，叫做变旋现象。旋光性：当光通过含有某物质的溶液时，使经过此物质的偏振光平面发生旋转的现象。旋光性是由于分子中含有不对称碳原子而引起的具有不同的立体结构的现象，而变旋现象则是由于分子立体结构发生某种变化的结果。故具有旋光性的物质不一定有变旋现象，但有变旋现象的物质一定具有旋光性。Fischer投影式含有多个手性碳原子的糖化合物使用投影式可以方便书写和比较醛糖的判断依据是D型、L型甘油醛L-甘油醛D-甘油醛以分子中倒数第二个碳原子上羟基在空间的左右来判别构型。L-D-葡萄糖葡萄糖L-D-甘油醛甘油醛D、L型醛糖可以定义为D、L型甘油醛通过增碳反应分子中增加（）形成的糖。123456

D—葡萄糖

D—甘露糖？L－甘露糖讨论一种单糖的构型次序为：

确定总D、L型确定归属(醛、酮）确定名称确定对映体C原子数目相同单糖异构体，除对映体外“命”不同名称加以区分。

D—葡萄糖D-半乳糖L-半乳糖对映体异构单糖中以醛糖种类分布居多，且它们的天然构型大多为D型。2.戊糖、己糖的环状结构与构象自然界中糖以戊糖、己糖数量最大，结构分多羟基醛、酮的开链、半缩醛环状两种形式，天然情况以环状占绝大多数。以葡萄糖为例吡喃环开链O？开链C原子结构空间结构吡喃环O半缩醛羟基仍具有醛基还原性环状分子的αβ构型吡喃环OHOOHOHH＝？新异构型αβ命名时为α（β）—D（L）—糖名椅式构象与糖命名名？α—D—葡萄糖名？β—D—葡萄糖平面结构空间构象戊糖，多为五元环呋喃糖，如核糖脱氧核糖oo3.单糖的化学性质提问：单糖可发生哪些化学反应？氧化——糖酸、糖醛酸还原——糖醇糖苷——糖苷成脎——糖脎如葡萄糖(G)碱性溶液中重金属离子（Cu2+，Ag+等）如Fehling试剂或Benedict试剂中的Cu2+是一种弱氧化剂，能使醛糖的醛基氧化成羧基。生成醛糖酸，及红黄色的氧化亚铜。能使氧化剂还原的糖称为还原糖。所有醛糖及大多数酮糖都是还原性糖，因此Fehling试剂或Benedict试剂常用来检测还原性糖。氧化反应氧化反应溴水(弱）[O]酶硝酸(较强)D-葡萄糖D-葡萄糖酸（补钙、内酯豆腐）D-葡萄糖醛酸（解毒剂）1,6-葡萄糖二酸提问：与什么有关？氧化剂强弱,催化剂单糖分子的醛基有还原性，酮基在糖分子中因其相邻的两个碳上羟基的影响有还原性。还原反应形成糖苷H2O麦芽糖【葡萄糖-α（1→4）葡萄糖苷】α—葡萄糖糖苷键14COC糖苷环状单糖的半缩醛（或半缩酮）羟基与另一个化合物发生缩合形成的缩醛或缩酮称为糖苷。

形成糖脎还原糖与苯肼反应生成含有两个苯腙基（=N-NH-C6H5）的衍生物，称为糖脎。第三节多糖的化学（一）多糖按其来源的分类1、植物多糖水溶性多糖，如中药材中提取:当归多糖、枸杞多糖水不溶性多糖，如淀粉、纤维素等。2、动物多糖•从动物的组织、器官及体液中分离、纯化得到的多糖•水溶性的粘多糖•肝素、硫酸软骨素、透明质酸、猪胎盘脂多糖等一、多糖的分类3、微生物多糖•香菇多糖，茯苓多糖，银耳多糖，猪苓多糖，云芝多糖•对肿瘤治疗及调节机体免疫效果显著4、海洋生物多糖•从海洋、湖泊生物体内分离、纯化得到的多糖。•甲壳素（壳多糖、几丁质）、螺旋藻多糖等。（二）多糖按其在生物体内的生理功能的分类1、贮存多糖又称贮能多糖。淀粉和糖原分别是植物和动物的最主要贮存多糖2、结构多糖也称水不溶性多糖。如几丁质、纤维素（三）多糖按其组成成分的分类1．同聚多糖（均一多糖，homopolysaccharide）由一种单糖缩合而成，如淀粉、糖原、纤维素、几丁质2．杂聚多糖（不均一多糖，heteropolysaccharide）由不同类型的单糖缩合而成，如肝素、透明质酸、大黄多糖、当归多糖、茶叶多糖等3．粘多糖（糖胺聚糖，mucopolysaccharide）是一类含氮的不均一多糖，通常为糖醛酸及氨基己糖或其衍生物，有的还含有硫酸。透明质酸、肝素、硫酸软骨素等4．结合糖也称糖复合物（glycoconjugate）或复合糖，是指糖和蛋白质、脂质等非糖物质结合的复合分子。（1）糖蛋白（glycoproteins）：糖与蛋白质以共价键结合的复合分子。糖的含量一般小于蛋白质。（2）蛋白聚糖（proteoglycan）：是一类由糖与蛋白质结合形成的非常复杂的大分子糖复合物，其中蛋白质含量一般少于多糖。（3）糖脂（glycolipids）：是糖和脂类以共价键结合形成的复合物，组成和总体性质以脂为主体。（4）脂多糖（lipopolysaccharide）：在脂多糖中以糖为主体成分。二、重要多糖的化学结构与生理功能（一）淀粉•直链淀粉是由α-1，4糖苷键相连而成的直链结构,空间结构为空心螺旋状•支链淀粉的分子比直链淀粉大，由多个较短的α-1，4糖苷键直链（通常约24~30个葡萄糖单位）结合而成。每两个短直链之间的连接为α-1，6糖苷键（二）糖原•糖原（glycogen）又称动物淀粉，是动物体内的贮存多糖，主要存在于肝及肌肉中•由α-D-葡萄糖构成的同聚多糖，结构与支链淀粉相似，带有α-1，6分支点的α-1，4-葡萄糖多