生物化学简明教程-第四章糖的化学.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章,糖类,糖类（,carbohydrate,）,主要由碳、氢、氧三种元素构成,，多羟基的醛或多羟基的酮及其缩聚物和衍生物的统称（碳水化合物）,几乎存在于所有动、植物、微生物体内,生物学作用：,（,1,）作为生物体内的主要能源物质,（,2,）作为生物体的结构成分,（,3,）作为其它生物分子如氨基酸、核苷酸、脂等合成的前体,返回,（,1,）作为生物体内的主要能源物质,氧化生能，,1g,葡萄糖在体内完全氧化可释放,16.7kJ,的能量。,糖类所供给的能量是机体生命活动主要的能量来源（正常情况下约占机体所需总能 量的,50,70%,）。,（,2,）作为生物体的结构成分,核糖和脱氧核糖是核酸的基本组成成分；,糖与脂类或蛋白质结合形成糖脂或糖蛋白,/,蛋白聚糖（统称糖复合物）。糖复合物不仅是细胞的结构分子，而且是信息分子。,体内许多具有重要功能的蛋白质都是糖蛋白，如抗体、许多酶类和凝血因子等。,（,3,）作为其它生物分子合成的前体,糖是合成脂类的重要前体；,糖可转变成非必须氨基酸的碳骨架。,单糖：,不能再水解的糖；,寡糖：,水解能生成210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。,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）,4.1,单糖,最简单的糖，不能水解为更小单位的糖,根据碳原子数又分丙糖、丁糖、戊糖、己糖、庚糖,三碳糖（丙糖）：甘油醛、二羟丙酮等,四碳糖（丁糖）：赤藓糖等,五碳糖（戊糖）：核糖、核酮糖、木酮糖等,六碳糖（己糖）：葡萄糖、果糖、半乳糖等,七碳糖（庚糖）：景天糖等,根据羰基的位置又分醛糖和酮糖。,最简单的糖，不能水解为更小单位的糖,根据碳原子数又分丙糖、丁糖、戊糖、己糖、庚糖,三碳糖（丙糖）：甘油醛、二羟丙酮等,四碳糖（丁糖）：赤藓糖等,五碳糖（戊糖）：核糖、核酮糖、木酮糖等,六碳糖（己糖）：葡萄糖、果糖、半乳糖等,七碳糖（庚糖）：景天糖等,根据羰基的位置又分醛糖和酮糖。,醛,糖,A,ldose,甘油醛,（,glycerose,）,核糖,（,ribose,）,D-,葡萄糖,（,D-glucose,）,4.1.1,单糖的构型,单糖分子除了二羟基丙酮外，其余都含不对称碳原子，有旋光异构体：如甘油醛，不对称碳原子上羟基朝左称为,L,型，朝右称为,D,型。,D,甘油醛,L,甘油醛,离羰基碳最远,的那个手性,C,的构型作为醛糖分子的构型,4.1.2,单糖的结构,4.1.3,单糖的构象,4.2,重要的单糖及衍生物,糖醇：,糖分子内醛基、酮基经还原的产物，有甜味。,糖醛酸：,单糖的伯醇基氧化产物。,氨基糖：,糖中的羟基被氨基取代。氨基半乳糖,糖苷：,单糖的半缩醛羟基与非糖物质缩合形成的化合物。,糖醇：,较稳定，有甜味,糖醛酸：,由单糖的伯醇基氧化而得,氨基糖：,糖中的羟基为氨基所取代,糖苷：,单糖的半缩醛上羟基与非糖物质（醇、酚等）的羟基形成的缩醛结构，形成的化学键为糖苷键（,glycosidic bond,）,4.3,寡糖,少数单糖（,2,10,个）缩合的聚合物,细胞表面都为寡糖覆盖，是细胞间识别的物质基础,最常见的寡糖是二糖,麦芽糖（,maltose,）、蔗糖（,sucrose,）、乳糖（,lactose,）,、纤维二糖（,cellobiose,）,低聚糖：,20,个以下的单糖缩合的聚合物,具有防病抗病及增强健康等生理功效，被称为功能性食品,麦芽糖，,O-D-,吡喃葡糖基,-(1,4)-D-,吡喃葡糖,纤维二糖，,O-D-,吡喃葡糖基,-(1,4)-D-,吡喃葡糖,蔗糖，,O-D-,吡喃葡糖基,-(1,2)-D-,呋喃果糖,乳糖，,O-D-,吡喃半乳糖基,-(1,4)-D-,吡喃葡糖,4.4,多糖,水解产物含,10,个以上单糖,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。,最常见的多糖,淀粉、糖原、纤维素,根据生物来源不同：,植物多糖、动物多糖、微生物多糖,根据单糖组成不同：,同多糖（均一多糖）,淀粉：直链淀粉，支链淀粉,糖原（动物淀粉）,纤维素,杂多糖（不均一多糖）,根据生物功能不同：,贮存（贮能）多糖、结构多糖、细胞专一的识别信号,4.5,多糖代表物,淀粉：广泛存在于植物的根、茎或种子中,直链淀粉，支链淀粉,糖原：动物淀粉，主要储能形式,纤维素：,植物细胞壁结构多糖,半纤维素：植物中纤维素以外的多糖,琼脂：微生物的固体培养基,直链淀粉,（,Amylose,）,D-,葡萄糖基以,-1,4,糖苷键连接的多糖链，构象为卷曲成螺旋形，不参与构成糖苷键的端基,C1,被称为还原端。,可溶于,热水,，遇碘呈,紫蓝色,（大于,60,个葡萄糖基）,支链淀粉,（,Amylopectin,）,D-,葡萄糖基以除有,-1,4,糖苷键的糖链外，还有,-1,6,糖苷键连接的分支组成的多糖链，各分支也都是卷曲成螺旋构象。,不可溶于热水，可溶水,冷水,，遇碘呈,紫红色,（,2030,个葡萄糖基）,淀粉颗粒中的直,/,支链淀粉,品种不同，两者比例也不同,糖原（,Glycogen,）,动物淀粉，与支链淀粉相似，分支较支链淀粉更多，但分支短。,与,人体中的血糖浓度有关，血糖,，糖原合成；血糖,，糖原分解,较易分散在水中，遇碘呈,红紫色,（小于,20,个葡萄糖基）,糖原是体内糖的贮存形式,，,主要,贮存,在,肝脏和肌肉组织,肝糖原：,含量可达肝重的,5%,（,总量为,90,100,g,）,肌糖原：,含量为肌肉重量的,12%,（总量为,2004,00,g,）,人体内糖原的贮存量有限，一般不超,500,g,。,纤维素（,cellulose,）,植物细胞壁结构多糖，由,D-,吡喃葡糖基以,-1,4,糖苷键连接的没有分支的同多糖。,在纤维中，纤维素分子以氢键构成平行的微晶束，由于纤维素微品间氢键很多，故微晶束相当牢固。,结构及性质,直链淀粉,支链淀粉,糖原,纤维素,主要分布,植物,植物,人及动物,植物,功 能,能源及碳源（长期贮备）,能源及碳源（短期贮备）,能源及碳源（短期贮备）,细胞壁的结构多糖,溶解性,少量地溶于热水,易溶于水，形成稳定的胶体,易溶于水,不溶于水及多种其它溶剂,分子量（,Da,）,平均分子量为110,5,210,6,（600,12000个葡萄糖残基）,平均分子量为110,6,610,6,（6000,37000个葡萄糖残基）,平均分子量为310,6,1510,6,，无碱分离法得到的糖原分子量可达10010,6,平均分子量为1,210,6,单糖单位,葡萄糖,葡萄糖,葡萄糖,葡萄糖,二糖单位,麦芽糖,麦芽糖,麦芽糖,纤维二糖,糖苷键,-1,4,糖苷键连接成的线形分子,高度分支，约每25,30个单位有1个分支点，线形链部分是,-1,4,糖苷键，分支点处是,-1,6,糖苷键连接,高度分支，平均每8,12个残基发生一次分支，与支链淀粉很相似，,线形，残基间通过,-1,4,糖苷键相连,与,I,2,作用的颜色,深蓝色,紫色到紫红色,红紫色至红褐色,不作用,二级结构,左手螺旋，每圈含6个单糖残基,有分支的螺旋结构,有分支的螺旋结构,微晶（胶束）微纤维,半纤维素（,hemi,cellulose,）,大量存茌于植物的木质化部分，其量依植物种类、部位、老幼而异。,是一些与纤维素一同存在于植物细胞壁中的多糖的总称，即植物细胞壁中除纤维素以外的全部糖类（果胶质与淀粉除外）。,构成半纤维素的单糖基有葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖、鼠李糖及糖醛酸等。,琼脂（,agar,）,含有,D-,与,L-,半乳糖基，琼脂糖和琼脂胶两多糖的混合物。,壳多糖（甲壳素，几丁质，,chitin,）,仅次于植物纤维的第二大生物资源，由,N-,乙酰,-D-,葡糖胺以,-1,4,糖苷键缩合成的同多糖。,同纤维素伸展的链式结构类似（将乙酰氨基换成羟基便成为纤维素），壳多糖在链间以氢键交联集合成片，氢键较纤维素多。,右旋糖酐（葡聚糖，,dextran,）,D-,葡萄糖以,-1,4,糖苷键缩合为主链骨架，以,-1,3,、,-1,2,和,-1,4,糖苷键构成支链，整个分子形成网状，在水的作用下可形成凝胶。,糖胺聚糖（,glycosaminoglycan,）,含氨基己糖，或乙酰氨基糖，因多数含糖醛酸、硫酸基或磺酸基，所以有较强的酸性，是二种酸性杂多糖。,由于糖胺聚糖有较大黏稠性，也被称为黏多糖。,糖胺聚糖,己糖胺,糖醛酸,SO,2,存在,透明质酸,N-,乙酰葡糖胺,D-,葡糖醛酸,无,结缔组织、角膜、皮肤,肝素,N-,硫酸,-,葡萄糖胺,-6-,硫酸,L-,艾杜糖醛酸,D-,葡糖醛酸（少）,有,皮肤、肺、肝,硫酸软骨素,N-,乙酰半乳糖胺,-6-,硫酸,N-,乙酰葡萄糖胺,-4-,硫酸,D-,葡糖醛酸,有,骨、软骨、角膜、皮肤,硫酸皮肤素,N-,乙酰葡萄糖胺,-4-,硫酸,L-,艾杜糖醛酸,D-,葡糖醛酸（少）,有,皮肤、血管壁和心瓣膜,硫酸角质素,N-,乙酰葡萄糖胺,-6-,硫酸,不含糖醛酸,有,角膜、软骨、骨髓,透明质酸（,hyaluronic acid,，,HA,）,肝素（,heparin,，,Hp,）,硫酸软骨素（,chondroitin sulfate,，,CS,）,硫酸皮肤素（,dermatin sulfate,，,DS,）,硫酸角质素（,keratan,，,KS,）,4.6,糖复合物,糖类的还原端和其他非糖组分以共价键结合的产物,糖与蛋白的复合物,糖蛋白（,glucoprotein,）、蛋白聚糖（,proteoglycan,）,糖与脂质的复合物,糖脂（,glycolipid,）、脂多糖（,lipopolysaccharide,）,蛋白聚糖,糖脂,糖蛋白,细胞膜,4.6.1,糖蛋白和蛋白聚糖,糖蛋白是蛋白质与寡糖链形成的复合物，糖成分的含量在,1%,80%,之间变动。,蛋白聚糖是蛋白质与糖胺聚糖形成的复合物，糖成分的含量一般较高，可高达,95%,。,（,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,）,Glc NAC,与天冬酰胺的,-NH,2,形成的,N-,糖苷键,糖苷键相连,:,（,1,）,O,-,糖苷键 （,2,）,N,-,糖苷键,生理功能,（,1,）构成细胞间基质，影响细胞与细胞的粘附、迁移、增殖与分化,（,2,）保持结缔组织水份调节阳离子在组织中的分布润滑、保护作用,促进创伤愈合,（,3,）肝素的抗凝作用,（,4,）生物活性物质的贮存和释放,（,5,）维持软骨的机械性能，角膜的透明等,4.6.2,糖脂和脂多糖,糖脂是脂质与糖半缩醛羟基结合的一类复合物,脑苷脂（,cerebroside,）、神经节苷脂（,ganglioside,）,脂多糖主要是革兰氏阴性细菌细胞壁所具有的复合多糖，种类繁多。,由外到内为专一性低聚糖链、中心多糖链和脂质三部分。,