第2章-糖的化学

第二章糖化学

ChemistryofCarbohydrates主讲教师：吴海歌大连大学生物工程学院什么是糖？你知道的糖有哪些？自然界的糖类很多，例如：葡萄糖、果糖、半乳糖、蔗糖（白糖）、乳糖、麦芽糖、淀粉、纤维素、糖原等。

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BioengineeringCollegeDalianUniversity本章内容：第一节引言第二节单糖的结构和理化性质第三节寡聚糖的结构和理化性质第四节多糖的结构和理化性质

BioengineeringCollegeDalianUniversity本章要求掌握糖的概念、分类及单糖、二糖和多糖的化学结构和性质。几种重要的单糖（葡萄糖、果糖）的结构单糖的性质（醛酮基、羟基、半缩醛羟基所产生的性质）几种重要的二糖（蔗糖、乳糖和麦芽糖）几种重要的多糖（淀粉、糖原等）二糖、多糖的结构和性质。用比较的方法学习，联系醛、酮化学知识，认识各种糖的特征。

BioengineeringCollegeDalianUniversity第一节引言pp.11．糖的概念和来源：糖——具有生物学功能的多羟基醛、酮类化合物及其聚合物和衍生物的总称。来源：绿色植物→光合作用→糖。自然界中来源最广、数量最多的一类化合物。细菌、动物、植物体内均含有多种糖类。

BioengineeringCollegeDalianUniversity2．糖类的生物学作用作为生物体的结构物质如：纤维素、半纤维素、果胶等多糖杂多糖类

——植物结构的支持物质，昆虫甲壳称壳多糖氧化供能（7千焦/克糖≈4千卡/克糖)

如：淀粉、糖原多为生物体内能源物质；转换成其他生物分子；如：氨基酸、核酸、脂肪酸等提供碳骨架作为细胞识别的信息物质（如细胞黏附、接触抑制、免疫识别等功能均与糖蛋白的糖链密切相关）。

BioengineeringCollegeDalianUniversity3.糖的元素组成与结构特点1）元素组成：碳(C)、氢(H)、氧(O)2）基本通式

六碳糖：C6H12O6

寡糖：n(C6H12O6)－(n-1)H2O;

n=2,3,4,5..…n

多糖：≈n(C6H10O5)

相当于：C+H2O；∴旧称：碳水化合物

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D-葡萄糖

D-果糖OC缩写3)糖

——多羟基醛、酮类化合物及其衍生物或聚合物链状结构D-葡萄糖D-果糖

BioengineeringCollegeDalianUniversity4）根据糖的水解性质分类：

单糖、寡糖、多糖和复合糖①单糖——不能进一步水解的最简单糖类。分类：根据含碳数分类：丙糖、丁糖、戊糖、己糖、庚糖根据羰基特点分为：醛糖和酮糖

pp.2

如：葡萄糖、果糖、核糖（具体见下面结构图）

BioengineeringCollegeDalianUniversity三碳糖三碳醛糖（D-甘油醛）有C*者，有旋光性三碳酮糖（二羟基丙酮）无C*者，无旋光性pp.6-8

BioengineeringCollegeDalianUniversity四碳糖（苏阿糖）（赤藓糖）（赤藓酮糖）四碳醛糖四碳酮糖有C*者通常具有旋光性pp.6-8

BioengineeringCollegeDalianUniversity（核糖）（阿拉伯糖）（木糖）（来苏糖）五碳醛糖（核酮糖）（木酮糖）五碳酮糖五碳糖pp.7

BioengineeringCollegeDalianUniversity六碳糖六碳醛糖（阿洛糖）（阿卓糖）（葡萄糖）（甘露糖）（古洛糖）（艾杜糖）（半乳糖）（塔罗糖）六碳酮糖（阿洛酮糖）（果糖）（山梨醇）（塔格糖）pp.7

BioengineeringCollegeDalianUniversity②寡糖—由2～20个单糖缩合成的糖双糖

如：乳糖、麦芽糖、蔗糖（如下图）(乳糖)(麦芽糖)(蔗糖)(纤维二糖)（异麦芽糖）(α,β-1,2)游离半缩醛羟基游离半缩醛羟基游离半缩醛羟基游离半缩醛羟基葡萄糖半乳糖果糖pp.34

BioengineeringCollegeDalianUniversity③多糖——生物体内的主要糖类pp.2特点——由20个以上单糖缩合而成根据组成分类：

同多糖：单糖相同—糖原、淀粉、纤维素、壳聚糖等

杂多糖：单糖不同—透明质酸、半纤维素等

复合多糖：糖与非糖类化合物通过共价结合如：糖蛋白、糖脂等根据结构分类：

直链多糖（直链淀粉）支链多糖（支链淀粉、糖原）

BioengineeringCollegeDalianUniversity第二节单糖的结构和理化性质一、单糖的命名：习惯命名法(多羟基醛糖、多羟基酮糖)：D系醛糖：D-甘油醛、D-赤藓糖、D-苏阿糖、D-核糖、D-阿拉伯糖、D-木糖、D-来苏糖、D-葡萄糖、D-甘露糖、D-半乳糖等。D系酮糖：D-赤藓酮糖、D-核酮糖、D-木酮糖、D-阿洛酮糖、D-果糖、D-山梨糖、D-塔格糖等。

BioengineeringCollegeDalianUniversity二、单糖的结构：

1.链状结构与构型

pp.7-8①链状结构（醛糖和酮糖）②表达方式（如图）

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葡萄糖

果糖OC（链状结构表达简式）链状结构式的Fischer表达方式（链状结构式）

BioengineeringCollegeDalianUniversityFischer投影式简单表示法基本原则“├”：碳链中的C*

或羟基连接点；

“－”：-OH

“＝”：酮基

“△”：醛基；

“○”：羟甲基

葡萄糖

果糖碳骨架竖直写，氧化程度最高的碳原子在上面。

BioengineeringCollegeDalianUniversity手性碳及单糖的结构：

什么是手性碳（C*）？分子中含n个手性碳原子时：旋光异构体数：2n对映体数：2n/2对

（如图）

BioengineeringCollegeDalianUniversity镜子立体棒状模型手性碳镜像异构体pp.4

BioengineeringCollegeDalianUniversity透视式投影式Fischer投影式

BioengineeringCollegeDalianUniversity③单糖的构型pp.7D型、L型：距离－CHO或＞C=O最远的C*上

-OH在右侧为D型，-OH在左侧为L型；旋光性——“+”右旋，“－”左旋。

D型、L型与“+”、“－”没有必然的联系。pp.8D-(+)-葡萄糖(己醛糖)D-(-)-果糖(己酮糖)CH2OHHHOHOHHOH***HOH*CHOCH2OHHHOHOHHOH***OCH2OH两个D型己糖构型

BioengineeringCollegeDalianUniversityD-系醛糖(D-甘油醛)(D-赤藓糖)(D-核糖)(D-阿拉伯糖)(D-木糖)(D-半乳糖)(D-葡萄糖)(D-甘露糖)——标志性手性碳上羟基在其右侧pp.7

BioengineeringCollegeDalianUniversityD-二羟丙酮D-赤藓酮糖D-核酮糖D-木酮糖D-阿洛酮糖D-山梨糖D-塔格糖D-果糖酮

糖D

|

系pp.8

BioengineeringCollegeDalianUniversity2.单糖的环状结构①变旋现象：单糖由于具有手性C*原子，因此具有旋光性。新配的单糖溶液会发生旋光度的改变，称为变旋现象。

变旋现象——由于糖分子在溶液中，其结构在链状和环状间变化，从而导致立体结构变化和旋光度的改变的现象。

pp.8

BioengineeringCollegeDalianUniversity②环状半缩醛结构的发现葡萄糖是醛糖，但在实验中其水溶液与一般的醛类性质有所不同。

a.不能与Schiff（希福）试剂发生加成反应，即：不能使被H2SO3漂白的品红呈紫红色；

b.不与NaHSO3起加成反应；

说明：醛基性质被抑制！为什么？

推测：葡萄糖溶液具有另外一种结构——环状结构

1893年，若贝尔奖获得者：E.Fischer（费歇尔）提出了葡萄糖的环形结构学说。pp.9

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实验证实：糖在水溶液中其醛（或酮）基可与分子内羟基发生可逆缩合，生成半缩醛（或半缩酮），使分子成为环状结构。

最稳定的环状结构：五元环、六元环半缩醛酮不稳定，可互相转换：

醛→环状→酮；或酮→环状→醛

链状（醛酮）、环状（半缩醛酮）间处于

动态平衡。环状结构更稳定。

CH2OHα－D－吡喃葡萄糖15α－D－吡喃果糖CH2OH26

CH2OHHO－CHα-D-呋喃葡萄糖14Oα-D-呋喃葡萄糖HOH2CO14CH2OH

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③α-、β-异头物葡萄糖→环状结构→C1变成了C*(手性)→

C1差向异构化→α-型和β-型两种立体构型α-型和β-型糖互成对映体吗？不成对映体！为什么？只有C1(半缩醛碳原子)上-OH方向相反，整体成非对映异构体。羰基碳形成的差向异构体称为异头物。其上的-OH为半缩醛羟基。pp.9

BioengineeringCollegeDalianUniversity葡萄糖的非歇尔(Fischer)环状结构疑义：氧桥过长，不合乎分子力学原理。（费歇尔结构）（费歇尔结构）（链式结构）pp.9

BioengineeringCollegeDalianUniversity葡萄糖的哈沃斯(Haworth)环状结构葡萄糖形成键长键角均匀的六元-吡喃环和五元-呋喃环稳定性（所占比例）：六元环：～99%；五元环:＜1.0%链状:～0.02%∴醛酮性质不明显（哈沃斯结构式）pp.10

BioengineeringCollegeDalianUniversitypp.10在环状结构中半缩醛C被称为异头碳（异头中心）；当半缩醛-OH与费歇尔环同侧、与末位CH2OH在哈沃斯环异侧时，称为α型；当半缩醛-OH与费歇尔环在异侧、或与末位CH2OH在哈沃斯环同侧时，称为β型。α型和β型可通过链式结构相互转换。

BioengineeringCollegeDalianUniversity葡萄糖结构多羟基醛链式半缩醛CHOHCOHHOCHHCOHHCOHCH2OH吡喃糖呋喃糖OCH2OHOHOHOHOH15OCH2OHOHOHOH15OHD-αD-βOCH2OHHO-CHOHOHOH14OCH2OHHO-CHOHOH14OHD-αD-β最常见的构型

BioengineeringCollegeDalianUniversity果糖的Haworth要求：背写：葡萄糖、果糖的链状结构与主要的哈沃斯（吡喃型、呋喃型）环状结构；掌握判断α-,β-构型方法；构型？常见果糖构型

BioengineeringCollegeDalianUniversity三、单糖的性质

pp.131.单糖的物理性质

a.旋光性几乎所有的单糖均有旋光性，在水中有变旋现象。各种单糖的比旋光度，如pp.14表1-1旋光度(旋光率）计算方法：α：旋光仪读数；c:糖水溶液浓度(g/100mL);

l：旋光管长度（dm）；20:测定温度；D：所用光源为钠光源

BioengineeringCollegeDalianUniversity变旋性（mutarotation）糖溶液放置时具有变旋现象。变旋原因：糖在环状α-、链状、环状β-间互变；变旋作用是可逆的。当α-与β-互变达到平衡时，比旋光度处于稳定状态（此时α-与β-构型不以等数量存在）；最终葡萄糖的比旋光度为+52.5o

BioengineeringCollegeDalianUniversityb．甜度:pp.15表1-2

甜度通常以蔗糖为标准(100%)，果糖最甜，几乎是蔗糖的两倍。

各种糖甜度呈下列顺序：

果糖＞转化糖(水解的蔗糖)＞木糖醇＞蔗糖＞葡萄糖＞木糖＞鼠李糖

＞麦芽糖＞半乳糖

＞棉子糖＞乳糖

蜂蜜含83%的转化糖。c．溶解度pp.15

单糖为多羟基化合物，因此易溶于水（除甘油醛微溶外）。尤其在热水中溶解度极大。微溶于乙醇；不溶于乙醚、丙酮等非极性溶剂。

BioengineeringCollegeDalianUniversity2.单糖化学性质（1）异构化（弱碱的作用）pp.15-16

单糖对稀酸稳定，但对碱可有多种反应，生成不同产物。异构化是其中一种。例如：在碱性水溶液中单糖发生分子重排，通过烯二醇中间物相互转化，称为酮-烯醇互变异构。

BioengineeringCollegeDalianUniversity(2)由醛基、酮基产生的性质

1）单糖被氧化（具有还原性）

2）单糖被还原（具有氧化性）

3）单糖的成脎作用

BioengineeringCollegeDalianUniversity1）单糖的氧化（具有还原性）单糖的自由醛基、酮基可在碱性条件下，转变成活泼的烯二醇，因此，具有还原性。能使弱氧化剂（Cu2+、Ag+、Hg2+等）还原，自身被氧化为糖酸。

如pp.16-17氧化剂不同，醛糖的氧化产物也不同。

BioengineeringCollegeDalianUniversity酮糖不稳定，遇较强氧化剂可被分解成小分子。

在碱性条件下酮糖可异构化为醛糖;

pp.16醛、酮糖均为还原性糖葡萄糖在葡萄糖酶催化下可分解成CO2和水。

BioengineeringCollegeDalianUniversity2）单糖被还原（具有氧化性）

pp.17

单糖中的游离醛基、酮基可被还原成多元醇（糖醇）的单糖衍生物。如葡萄糖：D-(+)-葡萄糖CH2OHHHOHOHHOHHOHCHOD-(+)-葡糖醇CH2OHHHOHOHHOHHOHCH2OHNaBH4

BioengineeringCollegeDalianUniversity3）单糖的成脎作用pp.18单糖的醛、酮基可与苯肼等反应生成苯腙,苯腙可被苯肼氧化成酮苯腙。酮苯腙再与苯肼氧化成脎。因此，单糖可与三分子苯肼成脎。（黄色晶体）甘露糖苯肼甘露糖苯腙甘露糖葡萄糖苯肼葡糖脎或甘露糖脎-OH可进一步被苯肼氧化成酮苯腙，再与苯肼成脎

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成脎

——单糖(还原糖）定性检验反应糖苯腙物理性质随其结构改变而不同。糖脎十分稳定，且不溶于水，从热水中析出为黄色晶体。除上列糖外，其他糖成脎产物均不同，物理性质也不同。如晶形、熔点等。成脎反应可用于鉴别多种还原糖。

pp.18

BioengineeringCollegeDalianUniversity（黄色晶体）甘露糖苯肼甘露糖苯腙甘露糖葡萄糖苯肼葡糖脎或甘露糖脎121212

D-葡萄糖、D-果糖、D-甘露糖除C1、C2外结构均相同，成脎产物也相同。因此不能用成脎反应鉴别上列糖；

BioengineeringCollegeDalianUniversity（3)由羟基或半缩醛羟基产生的性质1）单糖成酯作用pp.18单糖分子所有羟基均可与脂肪酸缩合生成酯。在糖代谢、核酸代谢中应用广泛。6-磷酸葡萄糖(G-6-P)在体外磷酸化因为需能不易发生;体内多由ATP提供磷酸基团和能量。

BioengineeringCollegeDalianUniversity2）成苷作用pp.19单糖半缩醛羟基容易与醇羟基和酚羟基缩合，生成缩醛式衍生物——糖苷；缩合产生的键——糖苷键；具有α型和β型之分；（乌苯箭毒苷）（苦杏仁苷）（α-糖苷键）（β-糖苷键）

BioengineeringCollegeDalianUniversity3)脱水性

pp.19单糖内羟基在强酸条件下加热脱掉3分子水，可生成糠醛或糠醛的衍生物。最直接的是醛糖。

pp.20

反应结构式。

BioengineeringCollegeDalianUniversity糠醛及其衍生物可与多元酚作用，产生特有的颜色反应。羟甲糠醛与间苯二酚反应，可生成红色缩合物，

∵酮糖反应迅速，醛糖则较慢∴可用于鉴定酮糖（如果糖）

羟甲基糠醛与邻甲苯胺反应生成绿色化合物，可用于葡萄糖定量测定。（生化实验中用于测定血糖）

BioengineeringCollegeDalianUniversity4)单糖的衍生物单糖在酶的催化下可生成糖酯、糖苷、糖酸、糖醇和脱氧糖等衍生物。糖酯：单糖各-OH与磷酸或乙酸酐缩合，可形成磷酸糖酯或乙酰糖酯；

pp.25糖醇：醛酮基还原为醇。

pp.26

易溶于水及乙醇中，性质稳定、有甜味，且可还原Fehling试剂；

BioengineeringCollegeDalianUniversity糖酸：由单糖的伯醇基氧化成羧基；

pp.28糖胺（氨基糖）：为糖蛋白的组分，糖中C2、C3上-OH被-NH2取代。如Ｎ-乙酰-Ｄ-葡糖胺;

pp.30糖苷：糖的半缩醛羟基与醇和胺脱水缩合生成糖苷。

pp.31天然糖苷中含有：醇、醛、酚、固醇、嘌呤、嘧啶类等；

BioengineeringCollegeDalianUniversity单糖化学性质总结（1）由醛基、酮基产生的性质

1）单糖被氧化（具有还原性）

2）单糖被还原（具有氧化性）

3）单糖的成脎作用（2）由半缩醛羟基和羟基产生的性质

1)成酯；2）成苷；3）脱水；

4)形成各种衍生物

BioengineeringCollegeDalianUniversity作业：1.单糖的结构特征2.单糖中各种醛糖与酮糖的共同性质；3.葡萄糖、果糖的结构、理化性质及可能采用的检测方法。4.写出葡萄糖、果糖成脎的反应式。

(参考pp.18)

BioengineeringCollegeDalianUniversity第三节寡糖的结构和理化性质寡糖——由2-20个单糖以糖苷键连接而成(单元上限不确定)。

初生寡糖：生物体内游离低级寡糖(蔗糖、乳糖等)；

次生寡糖：结构复杂的高级寡糖，作为结构成分。稀酸中寡糖可水解成单糖。常见的二糖、三糖：

二糖：蔗糖、乳糖、麦芽糖、海藻糖；

三糖：棉子糖、甘露三糖、鼠李糖等。pp.34

BioengineeringCollegeDalianUniversity１.二糖pp.351）糖的类型：两个单糖由糖苷键连接而成，常见有蔗糖、乳糖、麦芽糖。结构如下。(乳糖）(麦芽糖)(蔗糖)(纤维二糖)（异麦芽糖）游离半缩醛羟基（还原末端）游离半缩醛羟基（还原末端）游离半缩醛羟基（还原末端）游离半缩醛羟基（还原末端）葡萄糖半乳糖果糖非还原糖

BioengineeringCollegeDalianUniversity2）二糖的糖苷键及其糖性质蔗糖——由α-D-葡萄糖和β-D-果糖的半缩醛羟基缩合，通过α,β(1→2)糖苷键缩合而成；物理性质：白色结晶、易溶于水，有甜味，有旋光性，无变旋作用（无α、β糖之分）；

化学性质：无半缩醛羟基

(苷羟基),因而无还原性，是非还原糖。βα蔗糖

BioengineeringCollegeDalianUniversity乳糖——由一分子β-D-半乳糖和一分子α-D-葡萄糖,通过β,α-(1→4)糖苷键缩合而成。白色晶体、溶于水、微甜；其水溶液具旋光与变旋作用；存在于人及动物乳汁中。含有α半缩醛羟基（或游离苷羟基），称α-乳糖。具有还原性，是还原糖。OH141αα-

BioengineeringCollegeDalianUniversity麦芽糖具有还原性；可被麦芽糖酶（一种α糖苷酶）水解→2个葡萄糖；说明麦芽糖中含一个α葡萄糖苷键。麦芽糖有α-，β-两种类型，通常的晶体麦芽糖结构为β-型。异麦芽糖，α,α(1→6)糖苷键。（半缩醛羟基）(半缩醛羟基)（缩醛）（醇羟基）异麦芽糖β-麦芽糖64pp.35

BioengineeringCollegeDalianUniversity２．三糖pp.39自然界中三糖如：还原性：甘露三糖、刺槐三糖、鼠李糖等。非还原性：棉子糖、龙胆三糖、松三糖等。

pp.39棉子糖图

棉子糖：α-D-半乳糖；α-D-葡萄糖；β-果糖;

D-半乳糖-α,α-(1→6）-葡萄糖-α,β-(1→2)-果糖

无还原性！！

★为什么蔗糖和棉籽糖均无还原性？

BioengineeringCollegeDalianUniversity第四节多糖的结构和理化性质多糖——由20个以上的单糖通过糖苷键连接而成的高聚物。功能：储存能量、构成细胞结构；分类：

根据来源分类：植物多糖、动物多糖和微生物多糖。根据组成分类：同多糖(均一)、杂多糖（不均一）。pp.40

BioengineeringCollegeDalianUniversity一、同多糖(均一多糖)由同种单糖缩合而成，如己聚糖胶(淀粉、糖原、纤维素、琼胶、果胶等)，戊聚糖胶(木聚糖胶，阿拉伯聚糖胶)，称为均一多糖；多糖的水溶液是胶体溶液，不是真溶液，有旋光性，无甜味，无还原性，无变旋现象。

BioengineeringCollegeDalianUniversity1.淀粉

-淀粉酶可将淀粉水解为麦芽糖；由此推测，淀粉的组成单位是麦芽糖。用热水或极性溶剂处理淀粉，可将其分为可溶糊化和不溶性两种类型：直链淀粉(Mr-略小)——不溶于水pp.41支链淀粉(Mr-略大)——可吸水糊化淀粉水解可产生分子量大小不同的糊精；依照相对分子量由大→小，遇碘可呈：蓝、红、褐色、无色等不同颜色。

BioengineeringCollegeDalianUniversity①直链淀粉通常直链淀粉约占天然淀粉的20-30%，由600-1200个D-葡萄糖残基通过D-α-1,4-糖苷键连接而成的一条长链。其基本单位是麦芽糖。相对分子量约100,000-2000,000。遇碘显蓝紫色。

BioengineeringCollegeDalianUniversity直链淀粉的结构ABPP.42图1-24

BioengineeringCollegeDalianUniversity②支链淀粉——占天然淀粉约70-80%特点：

pp.41

1.高度分支，由多个短的α-1,4-糖苷键连接的直链寡聚糖结合而成，每25-30个葡萄糖残基有1个分支点。2.Mr.支链淀粉＞＞Mr.直链淀粉，平均由6,000～37,000个D-葡萄糖残基组成。

分子量：1,000,000000～

6,0000003.支链淀粉结构

pp.41支链淀粉由（14）糖苷键构成主糖链，以（16）糖苷键构成分支点，分子量较高。溶解度较差，但可吸水膨胀→糊状，加I2→紫色或紫红色

BioengineeringCollegeDalianUniversity支链淀粉侧链约含有25个D-葡萄糖残基；侧链内部的D-葡萄糖残基由

-1,4-糖苷键连接成链；由-1,6-糖苷键形成分支点，呈现复杂的树状分支结构。

BioengineeringCollegeDalianUniversity支链淀粉结构pp.42由图可以看出，支链淀粉有多个非还原末端（在分子外侧），但只有一个还原末端，可忽略，∴无还原性。

BioengineeringCollegeDalianUniversity③淀粉水解酸的水解作用

淀粉在淀粉酶作用下，水解成大小不均的中间产物——糊精，进而可被分解成麦芽糖。人体对淀粉类食品的消化途径？口腔（唾液淀粉酶）→胃（酸）→小肠（胰淀粉酶等）通过碘反应可进行水解速度的观察

BioengineeringCollegeDalianUniversity2.糖原（动物淀粉）pp.43糖原——脊椎动物、细菌体内主要多糖，相当于植物体内贮存的淀粉，因此也称动物淀粉；分布：动物肝脏、骨骼肌中(含量较大)。结构：类似于支链淀粉。主链由D-葡萄糖以α(1→4)糖苷键连接成直链，分支点以α(1→6)糖苷键相连；特点：分支密而多，平均每隔8-12个葡萄糖残基有1个分支。每一侧链约12个葡萄糖残基组成；糖原为球形分子，相对分子质量约3000000

～15000000。

BioengineeringCollegeDalianUniversity糖原的分支结构

BioengineeringCollegeDalianUniversity糖原理化性质

pp.34与红糊精相似，溶于热水，遇碘呈红紫色或红褐色。无还原性；

（为什么？）不与苯肼成脎；（为什么？）肝糖原水解后生成α-D-葡萄糖，入血可补充血糖，肌糖原水解后生成α-6-磷酸葡萄糖。可为肌肉活动提供大量能量。

BioengineeringCollegeDalianUniversity3.纤维素

pp.45纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖。无论一年生或多年生植物，均含有大量纤维素。植物体内约50％的碳存在于纤维素中。地球上绿色植物每年大约净产有机物

(15～20)×1010吨，其中纤维素占1/3～2/3。棉花、亚麻、芋麻和黄麻含有大量优质纤维素,并主要分布在植物的细胞壁中。

BioengineeringCollegeDalianUniversity纤维素的结构和性质结构：由D-葡萄糖按

(1→4)糖苷键连接而成的线形无支链、平行排列结构(如下图)。性质：天然纤维素为无嗅、无味的白色丝状物。纤维素不溶于水、稀酸、稀碱和有机溶剂。功能：通常作为植物的支持物。

BioengineeringCollegeDalianUniversity（1→4）糖苷键连接

BioengineeringCollegeDalianUniversity植物中纤维素的存在形态聚合盐（非纤维素部分）纤维素分子纤维素构成的微纤维单纤维素分子在胶束中分子中的晶体排列

BioengineeringCollegeDalianUniversity4.几丁质（壳多糖）几丁质大量存在于昆虫和甲壳类动物的甲壳中，又称壳多（聚）糖或甲壳素。基本特点：白色、无定形的半透明物质。自然界中每年生成的几丁质约一百亿吨。在天然聚合物中，几丁质的贮存量占自然界中第二位，仅次子纤维素。pp.46

BioengineeringCollegeDalianUniversity几丁质(甲壳素)的结构水解产物为2-氨基-D-葡萄糖(简称为葡糖胺)。目前认为几丁质是由乙酰氨基葡萄糖聚合而成的多糖。因此几丁质也可称为聚乙酰氨基葡糖(或壳聚糖)。Mr：达数百万。

BioengineeringCollegeDalianUniversity二、杂多糖(不均一多糖)pp.47杂多糖——两种或两种以上单糖或其衍生物脱水缩合的产物(不均一多糖)。多为糖胺聚糖，也称为粘多糖、氨基多糖等。如：结缔组织中的透明质酸糖胺聚糖可通过共价键与蛋白质相连构成蛋白聚糖。存在于软骨、管腔等结缔组织中，构成组织间质。各种腺体分泌的润滑液中也富含粘多糖。

BioengineeringCollegeDalianUniversity杂多糖生理功能：在组织生长、再生、受精、机体与许多病原体(细菌、病毒)相互作用中都起着信号识别、信号传递、专一性接触等重要作用。代表性物质：透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸角质素、肝素及硫酸乙酰肝素等等。

BioengineeringCollegeDalianUniversity1.透明质酸(hyaluronicacid)

——最简单的糖胺聚糖分布:关节滑液、眼球玻璃体、结缔组织等部位；结构：含有重复的二糖单位，由D葡糖酸和N-乙酰葡糖胺按β(1→3)糖苷键（二糖单位内）及β(1→4)糖苷键（二糖间）缩合而成。如下图：二糖单位内糖苷键二糖单位间糖苷键

BioengineeringCollegeDalianUniversity2.硫酸软骨素

分为软骨素-4-硫酸与软骨素-6-硫酸两类。两者间，硫酸基位置不同，红外光谱差别较大，但其他许多理化性质都较接近。硫酸软骨素也含有重复二糖单位（如图）

BioengineeringCollegeDalianUniversity3.硫酸皮肤素最初是从猪皮中分离，后来发现存在于许多动物组织中，如：猪胃粘膜、脐带、肌腱、脾、脑、心瓣膜、肠粘膜、关节囊、等组织中均存在。结构与性质都与硫酸软骨素相似。

BioengineeringCollegeDalianUniversity4.硫酸角质素

最早从眼角膜的蛋白水解液中发现，后在人的主动脉和人、牛的髓核中发现。婴儿几乎不含硫酸角质索，随着年龄的增大逐渐增加，直到20—30岁时，含量约占肋软骨中粘多糖总量的50%。硫酸角质素的重复二糖单位结构如上图：D-半乳糖N-乙酰葡糖胺

BioengineeringCollegeDalianUniversity5.肝素(heparin)肝中含量丰富而得名。广布于哺乳动物组织和体液中。猪胃粘膜中丰富，肺、脾、肌肉和动脉壁肥大细胞中含量很高。肝素二糖结构单位如图。功能：抗凝剂，可阻止血液凝固。输血时的抗凝剂：临床上用于防止血栓形成。(D-葡糖醛酸)(二硫酸葡糖胺基）CH2OHCOO-(硫酸艾杜糖醛酸基)(二硫酸葡糖胺基）肝素

BioengineeringCollegeDalianUniversity6.琼脂(agar)某些海藻中所含的多糖物质。主要成分：多聚半乳糖，含硫及钙。是微生物培养基的组分，也是某些电泳、免疫扩散技术的支持物之一。食品工业中常用来制造果冻、果酱等。1～2%的琼脂在室温下能自然凝固。

BioengineeringCollegeDalianUniversity三、结合多糖(如:细菌多糖)

pp.51包括肽聚糖、菌壁酸、脂多糖和抗原性多糖等。肽聚糖——细菌细胞壁中一种杂多糖。由N-乙酰葡糖胺（NAG）和N-乙酰胞壁酸（NAM）通过β(1→4)糖苷键连接而成，再与短肽交联→结合成杂多糖。

功能：保护细胞。

影响因素：抗菌素可抑制其合成。溶菌酶可破坏NAM-NAG间β-1,4糖苷键。

BioengineeringCollegeDalianUniversity肽聚糖的基本结构单位NAMNAGD-GluL-AlaL-LysD-AlaD-Ala(Gly)5杂肽链杂肽链杂肽链甘氨酸5肽桥pp.53

BioengineeringCollegeDalianUniversity分子中邻近NAG-NAM骨架链上四肽与五肽键的交联肽聚糖

BioengineeringCollegeDalianUniversity四、糖蛋白pp.56多糖以共价键形式与蛋白质连接形成的生物大分子。多糖中的糖多为单糖衍生物的聚合体。如：N-乙酰氨基多糖等（常见半乳糖或甘露糖的氨基衍生物）寡糖链多带有分支。一般仅含有15个以下的单糖聚合物，分子量在540-3200之间。

BioengineeringCollegeDalianUniversity寡糖与肽链的连接方式寡糖链-OH与多肽链(蛋白质)中的AA以多种形式共价连接，其连接键简称糖肽键。糖肽键类型如下：1．以Ser、Thr的羟基和Hyl、Hyp的羟基为连接点。

形成:

-O-型糖肽键2．以Asn的酰胺基、N-末端氨基酸的氨基以及Lys或Arg的氨基为连接点，形成:-