糖类的结构与功能优秀课件

第三章糖类的结构与功能糖类的概念和分类单糖的构型、结构、构象自然界存在的重要单糖及其衍生物寡糖多糖多糖代表物糖复合物一、糖类的结构与功能最初，糖类化合物用Cn(H2O)m表示，统称碳水化合物。鼠李糖及岩藻糖（C6H12O5)、脱氧核糖（C5H10O4)定义：糖类是多羟基的醛或多羟基酮及其缩聚物和某些衍生物的总称。糖类的生物学意义：1.是一切生物体维持生命活动所需能量的主要来源；2.是生物体合成其它化合物的基本原料；2.充当结构性物质；4.糖链是高密度的信息载体，是参与神经活动的基本物质；5.糖类是细胞膜上受体分子的重要组成成分，是细胞识别和信息传递等功能的参与者。定义：多羟基的醛或酮或经简单水解能生成这类醛酮的化合物称为糖。

生物界分布广、含量多。几乎所有的动物、植物、微生物体内都有，是维持生命不可缺少的物质。

丙醛糖 醛糖 丁醛糖 单糖 戊醛糖糖 低聚糖酮糖 己醛糖 多糖

主要的生物学作用：1.人和动物的主要能源物质。2.具有结构支撑功能。3.具有复杂多方面的生物活性与功能。

分类：二、单糖的构型、结构、构象单糖有D-及L-两种异构体。凡在理论上可由D-甘油醛衍生出来的单糖皆为D-型糖。单糖具有旋光性：[α]D=—————×100tαDtc×L甘油醛的对映体[α]D=—————×100tαDtc×L单糖具有旋光性：不同单糖的比旋光度是一个常数，可用旋光仪定量测定糖溶液的浓度。为了向化学家们提供用以区分右旋物质和左旋物质的参照物或对比标准，德国化学家E．费歇尔选择了食糖的近亲，即称之为甘油醛的简单化合物。它是当时研究得最为透彻的旋光性化合物之一。他任意地将它的一种形态规定为是左旋的，称之为L甘油醛，而将它的镜像化合物规定为是右旋的，称之为D甘油醛。D/L标记法确定方法

L型：结构式中,位号最大的手性碳原子的构型与L-(-)-甘油醛中C-2构型一致。

D型：结构式中,位号最大的手性碳原子的构型与D-(+)-甘油醛中C-2构型一致。

若为酮糖，则以离C=O最远的*C上的－OH为标准进行比较。单糖及氨基酸的相对构型规定：实例 系统命名法 习惯命名法类别

单糖的命名D，L表示相对构型(2R)-2,3-二羟基丙醛 D-(+)甘油醛 丙醛糖(2R,3R,4R)-2,3,4,5-

四羟基戊醛 D-(-)-核糖戊醛糖

(3S,4R,5R)-1,3,4,5,6-五羟基已-2-酮D-(-)-果糖 已酮糖糖有一个或一个以上的手性中心，立体异构体数目2n个。自然界中存在的糖多为D型糖。糖分子中的醛基与羟基作用形成半缩醛时，由于C=O为平面结构，羟基可从平面的两边进攻C=O，所以得到两种异构体α构型和β构型。两种构型可通过开链式相互转化而达到平衡。

这就是糖具有变旋光现象的原因。α构型——生成的半缩醛羟基与决定单糖构型的羟基在同一侧。β构型——生成的半缩醛羟基与决定单糖构型的羟基在不同的两侧。α-型糖与β-型糖是一对非对映体，α-型与β-型的不同在C1的构型上故有称为端基异构体和异头物。环状结构的α构型和β构型

葡萄糖的结构多羟基醛的开环形式CHOHCOHHOCHHCOHHCOHCH2OH半缩醛吡喃糖OCH2OHOHOHOHOH15呋喃糖OCH2OHHO-CHOHOHOH14OCH2OHOHOHOH15OHOCH2OHHO-CHOHOH14OHHaworthPerspective即用六元环平面表示氧环式各原子在空间的排布方式

D-型：CH2OH在环上方；L-型：CH2OH在环下方在Haworth式结构式中在哈沃斯式中，成环的原子在同一平面上，粗线表示环平面向前的边缘，细线表示向后的边缘。成环的碳元素符号不写出，连在手性碳原子上的H也可略去。原来在投影式左边的羟基，处于环平面上方；原来在投影式右边的羟基，处于环平面下方（即“左上右下”）；而C6上羟甲基在环平面上方者为D-型。在D-型糖中，半缩醛羟基在环下者为α-型，在环上者为β-型。葡萄糖环型结构的画法--哈武斯透视式向右倒下绕成环C3-C4键旋转-D-呋喃葡萄糖-D-呋喃葡萄糖+-D-吡喃葡萄糖-D-吡喃葡萄糖or将单糖的Fischer构象式改写成Howorth透视式-D-吡喃葡萄糖葡萄糖的存在形式-D-吡喃葡萄糖-D-吡喃葡萄糖-D-呋喃葡萄糖-D-呋喃葡萄糖63.6%36.4%<0.01%<1%三、自然界存在的重要单糖及其衍生物单糖的重要衍生物：糖醇：较稳定，有甜味。甘露醇、山梨醇糖醛酸：由单糖的伯醇基氧化而得。葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸氨基糖：糖中的羟基为氨基所取代。D-氨基葡萄糖糖苷：单糖的半缩醛上羟基与非糖物质（醇、酚等）的羟基形成的缩醛。洋地黄苷、皂角苷四、寡糖寡糖是少数单糖（2~10个）缩合的聚合物。自然界中最常见的寡糖是双糖。麦芽糖、蔗糖、乳糖、纤维二糖（1）麦芽糖是淀粉水解的产物。麦芽糖水解产生一分子-D-吡喃葡萄糖和一分子D-吡喃葡萄糖。（2）麦芽糖分子中保留了一个半缩醛羟基，是还原糖。(一)麦芽糖的结构成苷部分未成苷部分五、多糖多糖是由多个单糖基以糖苷键相连而形成的高聚物。多糖没有还原性和变旋现象，无甜味，大多不溶于水。多糖的结构包括单糖的组成、糖苷键的类型、单糖的排列顺序3个基本结构因素。多糖的功能：1.贮藏和结构支持物质。2.抗原性（荚膜多糖）。3.抗凝血作用（肝素）。4.为细胞间粘合剂（透明质酸）。5.携带生物信息（糖链）。六、多糖代表物（一）淀粉与糖原天然淀粉由直链淀粉（以α-(1,4)糖苷键连接）与支链淀粉（分支点为α-(1,6)糖苷键）组成。淀粉与碘的呈色反应与淀粉糖苷链的长度有关：链长小于6个葡萄糖基，不能呈色。链长为20个葡萄糖基，呈红色。链长大于60个葡萄糖基，呈蓝色。糖原又称动物淀粉，与支链淀粉相似，与碘反应呈红紫色。淀粉（starch）

-1,4-苷键直链淀粉amylose遇碘变蓝紫色支链淀粉amylopectin（二）纤维素与半纤维素纤维素是自然界最丰富的有机化合物，是一种线性的由D-吡喃葡萄糖基借β-(1,4)糖苷键连接的没有分支的同多糖。微晶束相当牢固。半纤维素是指除纤维素以外的全部糖类（果胶质与淀粉除外）。（三）壳多糖（几丁质）由N-乙酰-D-氨基葡萄糖以β-(1,4)糖苷键缩合成的同多糖。比较坚硬，为甲壳动物等的机构材料。纤维素——作为植物的骨架。β-1,4-糖苷键淀粉——是植物中养分的储存形式。淀粉颗粒1.纤维素（cellulose）

D-葡萄糖，-1,4苷键-1,4-苷键

无还原性、无变旋现象。大多数不溶于水，个别与水形成胶体溶液。（四）葡聚糖是D-葡萄糖以α-(1,6)糖苷键缩合为主链骨架，以α-(1,3)和α-(1,4)糖苷键构成支链，整个分子形成网状。其凝胶可用作分子筛。（五）糖胺聚糖含有氨基己糖或乙酰氨基糖，也称为粘多糖。肝素、透明质酸和硫酸软骨素。七、糖复合物——是糖类的还原端和其他非糖组分以共价键结合的产物。（一）糖蛋白与蛋白多糖两种不同类型苷键：N-糖苷键（肽链上的Asn的氨基与糖基上的半缩醛羟基形成）；O-糖苷键（肽链上的Ser或Thr的羟基与糖基上的半缩醛羟基形成）糖蛋白中寡糖链末端糖基组成的不同决定人体的血型。O型：Fuc（岩藻糖）A型：Fuc和GNAc（乙酰氨基葡萄糖）B型：Fuc和Gal（半乳糖）血型与寡糖链组成的关系：（二）糖脂与脂多糖——脂类与糖（或低聚糖）结合的一类复合糖。1.甘油醇糖脂：甘油二酯与己糖（半乳糖、甘露糖和脱氧葡萄糖）结合而成。2.N-酰基神经醇糖脂：R′—O—CH2—CH—CH—CH=CH—C13H27R—NHOH（R′为糖基或糖链基；R为