第1章 糖类化学及糖类生物药物(新)

生化药学基础姚文兵中国药科大学第二章糖类化学及糖类生物药物糖的重要性及其分类第一节一、什么是糖（saccharide）

糖类（saccharide）这个词是碳水化合物（carbohydrate）的同义词，是指多羟基的醛、酮、醛（单糖）和它们的氧化还原产物（氨基糖、糖醛酸）以及由糖苷键连接此类化合物而成的多聚糖（多糖和复合糖）。我们习惯上所谓的糖（sugar）通常是指水溶性的单糖（如葡萄糖）和寡聚糖。二、糖在机体的重要性

1、糖是机体重要组成成分之一

2、糖对于人和动物体来说是主要的供能物质

3、糖是自然界能量储存的一种重要形式

4、糖类也具有多种多样的生物学功能

5、糖类也具有结构作用三、糖的分类

根据糖单元的数目将糖分为三类：

1、单糖：构成各种糖分子的基本单元，不能再水解成更简单的糖，也可以说单糖是具有两个或多个羟基的醛或酮。（1）最简单的单糖－甘油醛、二羟丙酮（2）其他单糖如戊糖－核糖、脱氧核糖己糖－葡萄糖、果糖、半乳糖、1,6二磷酸果糖、甘露糖（3）在自然界分布最广、意义最大的单糖是己糖和戊糖。

2、寡糖（Oligosaccharide）由2～10个单糖分子脱水缩合而成的短链结构，水解后可得原来的单糖。二糖是寡糖中最普通的一类，如蔗糖、乳糖、麦芽糖（食物中最常见）。3、多糖（Polysaccharide）

由多个单糖分子脱水缩合而成的长链高分子聚合物。其结构有线型的，也有分枝的，如淀粉、纤维素、甲壳素、肝素。第二节多糖的分类一、多糖的分类

1、多糖按其来源分为：（1）植物多糖：淀粉、纤维素、茶叶多糖、大黄多糖（2）动物多糖：肝素、硫酸软骨素、甲壳素（3）微生物多糖：香菇多糖、银耳多糖、芸芝多糖（4）人工合成多糖：人造纤维素2、多糖按其组成来分（普遍采用）：（1）同聚多糖：由若干个相同的单糖分子缩合而成。如淀粉、糖原、纤维素（2）杂聚多糖：由若干个不同的单糖和糖的衍生物缩合而成。如波叶大黄、绝大多数植物多糖（淀粉、纤维素除外）。中草药多糖都是杂聚多糖。（3）粘多糖：含糖醛酸及氨基糖或其衍生物的多糖，通常是这两种不同单糖（糖醛酸、氨基糖或其衍生物）交替出现的长链聚合物。如透明质酸：结构见后（4）糖蛋白：是指糖以共价键与蛋白相连，同时其糖类部分含有氨基己糖的一类多糖。如中药大黄中分得两多糖均为糖蛋白，细菌胞壁也含有糖蛋白。（5）脂多糖：指糖与脂类结合的一类多糖。如猪胎盘脂多糖、人胎盘脂多糖。3、按其在生物体内的功能分为（1）水不溶性多糖：主要是构成动植物的支撑组织。

如甲壳素、纤维素（2）贮能多糖：在体内作为贮能形式存在，如淀粉和糖原，在需要是可通过生物体内酶系统的作用，分解释放出单糖以供应能量。二、多糖的性质

1、物理性质（1）分子量大（2）外晶形、无甜味、在水中不能成真溶液，有的可溶于热水成胶体溶液、有的冷热水都不溶。（3）不溶于乙醚、乙酸、丙酮、氯仿、乙酸乙酯等有机溶剂（所以提取多糖时往往是加三倍乙醇沉淀）。（4）有旋光性，但无变旋现象。2、化学性质

(1)单糖是由CHO元素组成的多羟基醛或酮，分之中H与O的比例是2:1，所以多糖分之中H:O比例也是2:1。

(2)又不对称碳原子（手性碳原子），所以有旋光性。

(3)有醇性羟基，环状结构有半缩醛羟基，链状结构有自由醛基或自由酮基。由此而产生的多糖的重要化学反应见下表：化学性质反应重要性由醛酮基产生的化学反应氧化还原金属离子，氧化成糖酸鉴定还原糖还原醛酮基可被还原成醇某些植物成份中所含的醇，如山梨醇、甘露唇等可能由此反应产生成脎和笨肼作用成脎作为鉴定单糖的基础由羟基产生的化学反应成酯形成乙酰糖酯及磷酸糖酯乙酰糖酯用于鉴定磷酸糖酯是糖代谢中间产物过碘酸氧化形成甲醛、甲酸等产物糖类结构的推测、多糖中糖的连接位置及聚合度推测脱水形成糠醛及糠醛衍生物糖类物质鉴定络合反应与硼酸络合形成五元或六元环状络合物糖的分离鉴定和构型推断氨基化C2、C3上的羟基可被NH2取代形成氨基糖氨基糖是糖蛋白、粘多糖等的组分脱氧经脱氧酶作用产生脱氧糖脱氧糖是核酸的成分第三节自然界存在的重要多糖一、淀粉（Amlyon）1、淀粉的分类用热水处理淀粉可分为：（1）可溶性部分－－直链淀粉（2）不溶部分－－支链淀粉2、直链淀粉

(1)占天然淀粉量的20％～30％，药物辅料中的可溶性淀粉（冲剂中一般用）就是这一种。（2）MW在50,000左右。（3）结构：以代表淀粉，代表二个D－葡萄糖残基通过α－1,4糖苷键连接，则直链淀粉的结构为：3、支链淀粉（1）占天然淀粉量的70％～80％。（2）MW＝1百万左右.（3）结构：主链与直链淀粉一样，以通过α－1,4糖苷键连接形成支链分枝点：以α－1,6糖苷键连接4、淀粉的性质（1）与碘作用而呈现颜色反应直链淀粉与碘作用呈蓝色，支链淀粉与碘作用呈紫红色由此可鉴别直链与支链淀粉。（2）直链淀粉溶于70～80℃热水，而支链不溶于热水。由此可将两者分开。（3）直链淀粉可与极性溶剂如正丁醇作用形成复合物而沉淀析出，而与支链淀粉分开。5、淀粉的功能（1）重要营养素：人类活动所需的能量大部分由食物淀粉提供。（2）淀粉也是制药工业（发酵产抗生素）、酿酒等原料。二、糖原糖原是动物体内贮存的主要多糖，也称动物淀粉。

1、糖原的结构与性质（1）糖原的结构与支链淀粉是十分相似的。（2）糖原的性质也与支链淀粉相似。2、糖原的生物合成及生理功能三、纤维素

是自然界分布最广、含量最多的一种多糖。1、纤维素的结构（1）不含支链（2）D－葡萄糖残基之间是以β-1,4-糖苷键连接。2、纤维素的性质（1）极不溶于水，对酸水解有较强的抵抗力，但能溶于发烟盐酸、浓硫酸、浓磷酸。（2）反刍动物体内有水解β-1,4-糖苷键的纤维素酶，可利用纤维素作为能源。3、纤维素的生物学功能（1）作为植物、动物或细菌细胞的外壁支撑和保护的物质，促使细胞保持足够的扩张韧性和刚性。（2）作为生物圈中维持自然界能量和营养物质稳恒的贮藏物质。（3）纤维素是衣料、纸张等工业品的原料。（4）药用：如中药渣经水解后在投入使用，使药效增加4～5倍;纤维素对人体起吸附脂肪、毒物等共同排泄作用。四、粘多糖

广泛存在于动植物组织中，作为组织细胞间天然黏合剂的一类多糖，在维持细胞环境的相对稳定性和正常生理功能上起重要作用。人和动物的生长、创伤愈合、抗菌、抗炎、抗