ch02 生物化学糖类化学

第二章糖类化学主要内容

概述

单糖

寡糖

多糖概述一、糖的概念

糖主要由碳、氢、氧三种元素构成，

是含多羟基的醛类或酮类化合物及缩聚物和某些衍生物的总称。乳酸C3H6O3糖类也称为碳水化合物:Cm(H2O)n

葡萄糖C6H12O6麦芽糖C12H22O11不符合通式的糖：

鼠李糖C6H12O5脱氧核糖C5H10O4符合通式但不属于糖：

单糖：不能再水解的糖；寡糖：水解能生成2~10个单糖分子的糖；

多糖：能水解生成许多单糖的高分子化合物。二、糖的分类（根据其能否被水解）同多糖：由一种单糖组成的多糖；杂多糖：多种单糖或单糖衍生物组成的单糖。醛糖：葡萄糖、半乳糖、（脱氧）核糖按功能基分单糖酮糖：果糖按碳原子数目分：丙糖、丁糖、戊糖、己糖寡糖如双糖（麦芽糖、乳糖、蔗糖）同多糖：淀粉、糖原、纤维素、右旋糖苷多糖杂多糖：透明质酸、硫酸软骨素、肝素（含N或S）（含N）（含N和S）（含N和S）三、糖在生物界的分布与生物学作用几乎存在于所有动、植物、微生物体内：细胞核、细胞质中的脱氧核糖和核糖；绿色植物根、茎、叶、果实中葡萄糖、蔗糖、淀粉和纤维素；动物肝脏、肌肉中的糖原，结缔组织中的糖胺聚糖。生物学作用：1.生物体生命活动所需能量的主要来源；2.生物体的结构成分之一。单糖

一、结构

可根据所含碳原子的数目分为戊糖（5个碳原子）和己糖（6个碳原子），根据C、O双键的位置分为醛糖（碳链末端）和酮糖（碳链中间）

果糖D-核糖2-脱氧核糖链状结构与化学组成：

纯净的葡萄糖，其成分是碳、氢和氧，相对分子质量180，分子式为C6H12O6。链状结构如下图：环状结构：葡萄糖不仅以直链结构存在，还以环状形式存在证据：

1)不能和亚硫酸氢钠作用；

2)有变旋光现象

3)只能和一分子的醇加成。环的表示方法：构象：船式和椅式，后者为稳定构象二、单糖的物理性质和化学性质物理性质：旋光性、甜味、水溶性化学性质：1、酸的作用（图）戊糖与强酸共热，因脱水而生成糠醛。己糖与强酸共热分解成甲酸、CO2、乙酰丙酸以及少量羟甲基糠醛。糠醛与羟甲基糠醛能与某些酚类作用生成有色的缩合物。利用这一性质可以鉴定糖。2、酯化作用（图）

醇糖与酸作用时生成脂，生物化学上较重要的糖酯是磷酸酯。它们是糖代谢的中间产物。3、碱的作用弱碱作用下，葡萄糖、果糖和甘露糖三者都可通过烯醇化而相互转化。（图）

强碱溶液中很不稳定，分解成各种不同的物质

4、形成糖苷

单糖的半缩醛羟基很易与醇及酚羟基反应，失水而形成缩醛式衍生物，通称糖苷。5、糖的氧化作用与费林试剂反应（图）在强氧化剂作用下，酮糖将在羰基处断裂，形成两个酸。6、还原作用

在钠汞齐及硼氢化钠类还原剂作用下，醛糖还原成糖醇，酮糖还原成两个具有同分异构的羟基醇。

由2-10个单糖组成，常见的是双糖麦芽糖(maltose)：14α-D-葡萄糖-（1→4）-α-D-葡萄糖寡糖：蔗糖112α-D-葡萄糖-（1→2）-β-D-果糖乳糖14β-D-半乳糖-（1→4）-β-D-葡萄糖二、三糖自然界中广泛存在的三糖仅有棉子糖三、寡糖链

寡糖链由单糖及其衍生物通过糖苷键连接而成，对细胞识别、信息传递等起重要作用，有细胞“化学天线”之称。构成寡糖链的单糖有D-葡萄糖、D-半乳糖、D-甘露糖和它们的氨基糖衍生物以及L-岩藻糖、D-木糖、D-艾杜糖酸、唾液酸等。多糖（polysaccharides）：定义：水解产物含10个以上单糖常见的多糖：淀粉、糖原、纤维素等

性质：多糖无还原性，无甜味，无变旋现象,

多数不溶于水，可与水形成胶体溶液。淀粉①CH2OHCH2OHOHOHOHOHOHOHOHOHOHOHOHOH直链淀粉：只含α-（1→4）-糖苷键CH2OHCH2OHOHOHOHOHOOOCH2O支链淀粉：含（1→4）与α-（1→6）-糖苷键,后者存在于分支处。①①①①①④④④④④④⑥化学性质：

①无还原性；

②淀粉+碘→蓝色反应；

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

糖原非还原端还原端

糖原的结构与淀粉类似，但分支多而分支短

在书写糖原的反应时，常用Gn、Gn+1或Gn-1表示糖原分子淀粉糖原糖原在体内的作用：

糖原贮存的主要器官:人体内糖原的贮存量有限，一般不超500g.肝糖原：肌糖原：返回糖原是体内糖的贮存形式肝脏和肌肉组织含量可达肝重的5%(总量为90-100g)

含量为肌肉重量的1-2%(总量为200-400g)三、纤维素

纤维素是植物中最广泛的骨架多糖，植物细胞壁和木材差不多有一半是由纤维素组成的。棉花、亚麻是较纯的纤维素。纤维素二、杂多糖由多种单糖和单糖衍生物构成的多糖，以糖胺聚糖为主。

（粘多糖）：

又名氨基多糖，是主要由氨基己糖与己糖醛酸以及硫酸等脱水缩合而成的高分子化合物。例如：硫酸软骨素透明质酸肝素糖胺聚糖1.透明质酸

由葡萄糖醛酸和N-乙酰氨基葡萄糖通过β-1，3和β-1，4糖苷键反复交替连接而成的双糖多聚体。透明质酸是一种在体内分布最广的酸性粘多糖，存在于结缔组织基质中，是填充于细胞间的粘稠状物质；具有将细胞与细胞紧密粘合起来，以保护组织不受病菌等异物侵入的功用；还存在于关节滑液中，具有润滑作用。3.肝素由二硫酸氨基葡萄糖和硫酸艾杜糖醛酸组成的多聚双糖;肝素具有抗凝血作用。2.硫酸软骨素由N-乙酰氨基半乳糖、葡萄醛酸组成的酸性粘多糖；硫酸软骨素是结缔组织的重要成分。

糖复合物

糖复合物糖类+脂类糖类+蛋白质糖脂脂多糖糖蛋白蛋白聚糖1．糖蛋白的概念短链寡糖与蛋白质以共价键连接而形成的复合物。糖蛋白

糖苷键相连:（1）O-糖苷键 （2）N-糖苷键糖蛋白的种类与功能血浆糖蛋白类粘液糖蛋白类胶原蛋白类蛋白聚糖由蛋白质和糖胺聚糖通过共价键连接而成的大分子复合物。连接方式（1）D-木糖与丝氨酸的-OH形成的O-糖苷键（2）GalNAC与苏氨酸或丝氨酸的-OH形成的O-糖苷键（3）GlcNAC与天冬酰胺的一NH2形成的