糖类生物化学.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,2021/10/10,*,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,2021/10/10,*,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,2021/10/10,*,章糖生物化学54,Glycobiochemistry,本章主要介绍糖类的概念、分类以及单糖、二糖和多糖的化学结构和性质。,2021/10/10,1,第一节、糖类化学概论,一、糖的概念与分类,1,、糖的概念与化学本质,简单的定义,：多羟基的醛类或酮类化合物，以及它们的衍生物或聚合物。,元素组成,：,CH,2,O,，可以写成,C,m,(H,2,O),n,2021/10/10,2,由通式看糖似乎是由,Carbon+Hydrate,组成的，所以起初人们认为糖是碳的,“,水化物,”,，所以把糖又称为碳水化合物（,Carbohydrate,),。,有些糖并不附合上面的通式，例如：脱氧糖；而甲醛,(CH,2,O),，乙酸,(C,2,H,4,O,2,),，乳酸,(C,3,H,6,O,3,),等则不属于糖类。,在生化研究中，糖的衍生物也属于研究范围。如：氨基糖、磷酸糖等。,2021/10/10,3,常用单词、前缀和后缀,单词,sugar,carbohydrate,saccharides,前缀,Glyco,biology,Glyco,protein,Glyco,lipid,后缀,-ose,-,saccharide,or-,glycan,Gl,u,c,ose,（葡萄糖）,Fru,ctose,（果糖）,Gal,actose,（半乳糖）,Sucrose,（蔗糖）,2021/10/10,4,2,、糖的分类,（,classification,）,1,）,单糖,（,mono,saccharide,）：是多羟醛或多羟酮,不能被水解变成更简单的糖的糖类（更小分子的糖）。,2021/10/10,5,碳原子数目,：,丙糖,(triose),，丁糖,(terose),，戊糖,(pentose),、己糖,(hexose),庚糖,(Heptose),辛糖,(Octose),。,醛糖,（,aldose,如：葡萄糖,gl,u,c,ose,）、,酮糖,（,Ketose,如：果糖,fru,ctose),。,2021/10/10,6,2,）,寡糖,（,oligo,saccharide,）：又称低聚糖，由,2,10,分子单糖由糖苷键连接而成。可分为二糖（最常见）、三糖、四糖、五糖等。,如,:,麦芽糖,(maltose,，,蔗糖,Glc(1-2),果糖,Fru,),；,乳糖,(lactose,，,-D-,半乳糖,(gal),与,D-,葡萄糖（,glc,）通过,1,4,糖苷键连接,),；,蔗糖,(sucrose,，,-D-,葡萄糖通过,1,4,糖苷键连接,),。,2021/10/10,7,3,）,.,多糖,（,polysaccharide,）：由多分子单糖或单糖的衍生物聚合而成。,同多糖,（,homopolysaccharide,）：由同一种单糖聚合而成，如淀粉、糖原、纤维素等。,杂多糖,（,heteropolysaccharide,）：由不同种 单糖或单糖的衍生物聚合而成，如透明质酸等。,2021/10/10,8,4),、,结合糖,(,复合糖，糖缀合物,),：糖类还可和非糖物质如脂类、蛋白质等结合形成复合糖（,complex saccharide,）,如肽聚糖、脂多糖、糖蛋白,(,蛋白聚糖,),、糖,-,核苷酸等,糖作为功能分子，主要是复合多糖。,5),、,糖的衍生物：糖醇、糖酸、糖胺、糖苷,2021/10/10,9,二、糖的分布及其重要性,糖是世界上存在最多的一类有机化合物，也是人类所需要的最基础的物质。几乎所有的动物、植物和微生物体内都含有糖类,2021/10/10,10,糖的世界,食用,糖,蔗糖,（,sucrose),医疗,用糖,glucose,及其衍生物，如葡萄糖酸的钠、钾、钙、锌盐等,；,绿色植物的,皮,、,杆,等多糖,cellulose,；,粮食,及,块根,、,块茎,中的糖,starch,；,动物体内的,贮藏多糖,glycogen,；,昆虫、蟹、虾等,外骨骼糖,chitin,；,食用菌,中的糖,香菇多糖,Lentinan,、茯苓多糖,Pachymaran,、灵芝多糖,Ganoderma lucidum polysaccharide,、,昆布多糖,Laminarine,等,；,2021/10/10,11,细菌、酵母的,细胞壁糖,;,结缔组织中的糖,肝素、透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素等,;,核酸,的糖、,脂多糖,糖脂,、,糖蛋白,蛋白聚糖,中的,糖,;,细胞膜,及其他细胞结构中的,糖以及其他生物活性糖,分子。,2021/10/10,12,糖类的主要生物学作用,1,是生物体主要的,能量来源,。,生物体内的,能源,来源主要是通过糖的氧化获得的。,2,可转变为生命所必需的其它物质，如脂类、蛋白质等。,构成生物有机体中包括蛋白质、核酸、脂类在内的各种有机物质的碳架都是直接或间接地由糖类物质转化而来的，所以糖是生物体合成其它化合物的基本,原料,。,2021/10/10,13,3,可作为生物体的,结构物质。,如纤维素、它是构成植物细胞壁的主要成份。,几丁质和肽聚糖,是构成微生物细胞壁的主要成份。还有些多糖作为动物细胞外的间质中的构造分子。,2021/10/10,14,4.,作为细胞、生物体的,贮藏物质,如植物里合成淀粉，动物细胞中有糖原等。,2021/10/10,15,5,可作为细胞识别的,信息分子,。,参与细胞与细胞的识别（分子识别）与细胞通讯；,参与病毒的吸附及抗原抗体的反应。,2021/10/10,16,提要：,糖，单糖，寡糖，多糖，结合糖,糖的生物学意义,2021/10/10,17,单词,sugar,carbohydrate,saccharides,前缀,Glycobiology,Glycoprotein,Glycolipid,后缀,-ose,-,saccharide,or-,glycan,Glucose,（葡萄糖）,Fructose,（果糖）,Galactose,（半乳糖）,Sucrose,（蔗糖）,2021/10/10,18,第二节、单糖,一、单糖的分子结构,1,、单糖的链状结构,2,、单糖的环状结构,3,、单糖的构象,二、单糖的性质,三、重要的单糖及其衍生物,2021/10/10,19,1,、单糖的链状结构：,1),、,确定链状结构的方法（葡萄糖）：,经元素组成和相对分子质量测定确定分子式；,与,Fehling,试剂或其它醛试剂反应，说明含有醛基；,与乙酸酐反应，产生具有五个乙酰基的衍生物；说明葡萄糖分子内有,5,个羟基,用钠、汞剂作用，生成直链的山梨醇。,以上说明葡萄糖是个链状的多羟醛,Glu,cose,2021/10/10,20,2),、构型、构象与同分异构,构型,(configuration),：,分子中由于各原子或基团间特有的固定的空间排列方式不同而使它呈现出不同的,稳定的立体结构,。,构象,(conformation),：,由于分子中的某个原子,(,基团,),绕,C-C,单键自由旋转而形成的不同的,暂时性的易变的空间结构形式,。,2021/10/10,21,同分异构体,(isomerism),同分异构体,(isomerism),：,具有相同的元素组成，即分子式相同但分子结构不同的化合物。,结构异构（,structural isomerism,）,:,分子中原子连接次序（,构造（,constitution,）,）的不同造成，用结构式表示。,立体异构（,stereoisomerism,）,:,具有相同的结构式，但原子空间的分布（即构型，,configuration,）不同。可以分为,几何（顺反）异构,和,旋光（光学）异构,2021/10/10,22,立体异构,几何异构（顺反异构）,：由于分子中双键或刚性结构的存在造成的两侧的基团不能自由旋转。,2021/10/10,23,旋光异构：,由于分子内不对称原子（最常见为碳原子），连接在这个原子上面的四个基团由于空间取向的不同，这些基团在空间有两种方式，因此形成了两种不同的化合物（也只能形成两种，称之为,对映体,）。,它们如同左右手的关系一样，有相同的沸点，相同的熔点，相同的溶解度，重要的差别在,生物学,和,旋光性,上。,2021/10/10,24,旋光性,(optical activity),旋光物质使平面偏振光,(Plane polarized liyot),的偏振面发生旋转的能力,称旋光性、光学活性或旋光度。,使平面偏振光的偏振面沿顺时针方向偏转，称为右旋型异构体,(dextrorotary),，用,“,”,表示；,使平面偏振光的编振面逆时针方向偏转，称左旋异构体,(levorotary,）用,“,”,表示。,2021/10/10,25,甘油醛的构型（,DL,、,RS,表示法）,1906,年人为规定右旋甘油醛为,D,型，左旋甘油醛为,L,型。,2021/10/10,26,3),、单糖糖链状结构表示方式,一般用,Fisher,投影式：,碳骨架竖直写；氧化程度最高的碳原子在上方，,水平方向的键伸向纸面前方，垂直方向的键伸向纸面后方,。,透视式：,2021/10/10,27,4),、单糖的旋光异构,单糖从丙糖到庚糖，除二羟丙酮外，都含有手性碳原子（,C*,）,2021/10/10,28,2021/10/10,29,离醛基或酮基最远的手性碳的构型确定糖的,DL,构型,卢森诺夫,(Rosanoff),规定，凡单糖中直链分子式,最末的一个不对称碳原子,的构型与,D-,甘油醛一致的就称其为,D,型糖，它的,对映体,就是,L,型糖。任何糖都可以看作是由甘油醛或二羟丙酮派生出来的。,2021/10/10,30,DL,仅指一种构型，指以甘油醛为标准而确定的相对构型，不表示旋光方向。旋光方向是以（,+,）（,-,）来加以表示的。,构型与旋光性之间没有必然的对应规律,2021/10/10,31,5),、,D,系单糖和,L,系单糖,所有的醛糖都可以看成是甘油醛的醛基碳下端逐个插入,C*,延伸而成。,D-,甘油醛衍生而来的称,D,系醛糖，由,L-,甘油醛衍生而来的称,L,系醛糖。,L,系醛糖是相应,D,系醛糖的对映体。,含有,n,个,C*,的化合物，旋光异构体的数目为,2,n,，组成,2,n,/2,对,对映体,。,2021/10/10,32,6),、,差向异构体,(epimer),：,又,称,表异构体,，只有一个不对称碳原子上的基团排列方式不同的非对映异构体，如,D-,葡萄糖与,D-,甘露糖及,D-,半乳糖。,2021/10/10,33,2,、单糖的环状结构,1),、单糖的环状结构的证据,、,变旋现象,(mutarotation):,一般醛类在水溶液中只有一个比旋度，但新配制的葡萄糖水溶液的比旋随时间而变化。,=+112,称,-D-(+),葡萄糖,=+18.7,称,-D-(+),葡萄糖,将这两种葡萄糖分别溶于水后,其旋光率都逐渐变为,+52.7,这一现象称,变旋现象,。,变旋是由于,分子立体结构发生某种变化,的结果。,2021/10/10,34,、不象醛类那样形成缩醛，而是只和一分子的醇形成半缩醛（,Hemiacetals),2021/10/10,35,、葡萄糖的醛基不能象一般醛类那样与,Schiff,试剂,(,品红,-,亚硫酸）起反应发生紫红色反应，即不能使被亚硫酸漂白了的品红呈现红色。葡萄糖也不能与亚硫酸氢钠起加成反应等,.,2021/10/10,36,2),、,Fisher,环状结构,1893,年,Fisher,提出环状结构说。,半缩醛羟基与末端手性,C,（即决定构型的羟基；,C5,上的羟基）在同一侧的为,-,型，不在同一侧的为,-,型。,（异头物）,2021/10/10,37,异头物（体）（,anomer),单糖由直链结构变成环状结构后，羰基碳原子成为新的手性中心，导致,C1,差向异构,化，产生两个非对映异构体（,-D-,葡萄糖，,-D-,葡萄糖），由于差向的位置是第一位,C,，因此也叫,异头体（物）,。,练习：,1,、环状己醛糖有多少个可能的旋光异构体？,2,5,32,2,、判断：醛式葡萄糖变成环状后无还原性。,正确,2021/10/10,38,Haworth,式（投影式）,不论是,D,型还是,L,型，异头碳羟基与末端羟甲基是反式的为,异头物，顺式为,异头物。,D,葡萄糖由,Fischer,式改写为,Haworth,式的步骤,2021/10/10,39,3),、,吡喃糖和呋喃糖,开链的单糖形成环状半缩醛时，最容易出现五元环,(,呋喃）和六元环（吡喃）。,D-,葡萄糖,在水溶液中主要以吡喃糖存在，呋喃糖次之。,2021/10/10,40,D-,果糖,在水溶液中主要以呋喃糖存在，吡喃糖次之。,2021/10/10,41,练习：,以下化合物中,(1),哪个是半缩酮形式的酮糖？,(2),哪个是吡喃戊糖？,(3),哪个是,-D-,醛糖？,(4),哪个是,-L-,醛糖,?,答案,：（,1,）,C,；（,2,）,D,；（,3,）,B;(4)D,2021/10/10,42,3,、单糖的构象,1,）、构象,(conformation),：,由于分子中的某个原子,(,基团,),绕,C-C,单键自由旋转而形成的,不同的暂时性的易变的空间结构形式,。空间位置的改变，不涉及共价键的断裂。,处于最低能位状态的构象叫优势构象。,2021/10/10,43,2,）、构象的描绘方法,各种不同的构象由于绕单键旋转可以迅速互变,2021/10/10,44,3,）、吡喃糖的构象,吡喃糖环常采取椅式,(chair),和船式,(boat),构象。,2021/10/10,45,吡喃葡萄糖船式的内能比椅式高，因此椅式构象远比船式构象稳定,2021/10/10,46,椅式构象有两种可以互换的可能形式,椅式构象有两种可以互换的可能形式，,互换结果是每个,C,上的直立键和平伏键互换,2021/10/10,47,直立键相连的取代基要比经平伏键连接的取代基彼此靠的更近，斥力也更大,因此,占优势的构象应该是比氢原子大的基团尽可能多的处于平伏键的位置,2021/10/10,48,D,吡喃葡萄糖是,D,己醛糖中唯一一个能采取使所有比氢原子大的基团都处于平伏键的构象,2021/10/10,49,提要,(,单糖的分子结构,),：,构型,(configuration),及其相关概念,Fisher,投影式，主要单糖的投影式，缩写,糖的,DL,构型,变旋现象,(mutarotation),异头物（体）,(,anomer),构象,(conformation),吡喃糖的构象,2021/10/10,50,第二节、单糖,一、单糖的分子结构,二、单糖的性质,1,、单糖的物理性质,2,、单糖的化学性质,三、重要的单糖及其衍生物,2021/10/10,51,1,、单糖的物理性质,1,）、旋光性和变旋性：,是鉴定糖（所有）的一个重要指标。,变旋现象,：伴随着异构体间的转变，糖溶液的旋光度也随着转变，这种现象称为变旋现象。,2021/10/10,52,2,）、甜度：以蔗糖的甜度为标准（,100,）,糖及甜味剂,甜度,糖及甜味剂,甜度,蛇菊苷,30000,应乐果甜蛋白,20000,果糖,转化糖,蔗糖,葡萄糖,木糖,糖精,173.3,130,100,74.3,40,50000,鼠李糖,麦芽糖,半乳糖,棉子糖,乳糖,天冬苯丙二肽,32.5,32.5,32.1,22.6,16.1,15000,3,）、溶解性：易溶于水而难溶于乙醚、丙酮等有机溶剂,2021/10/10,53,2,、单糖的化学性质,单糖是多羟基的醛或者酮，其化学性质由醛基、酮基或醇基决定,。,2021/10/10,54,D-Glc,D-,葡萄糖,1,，,2-,烯醇式,葡萄糖,D,Fru,D-,果糖,D,Man,D-,甘露糖,Ba(OH),2,Ba(OH),2,Ba(OH),2,1,）、异构化（弱碱的作用,p15,）,在碱性水溶液中单糖发生分子重排，通过烯二醇中间物互相转化，称之为酮烯醇互变异构,2021/10/10,55,2,）、单糖的氧化（,p16,）,弱氧化剂：常用含,Cu,2+,的碱性溶液，氧化成糖酸,Fehling,试剂,：,CuSO4,、,NaOH,、酒石酸钾钠,Benedict,试剂,：,CuSO4,、,Na,2,CO,3,、柠檬酸钠,为常用的定量测定还原糖的试剂,2021/10/10,56,温和氧化剂氧化成醛糖酸；,Br,2,H,2,O,强氧化剂氧化成醛糖二酸：如浓,HNO,3,Br,2,H,2,O,（仅限醛糖）,浓,HNO,3,（生物体内）,糖酸,醛糖,糖二酸,糖醛酸,2021/10/10,57,3,）、单糖的还原（,p17,）,H,D-Glc,D,葡萄醇,（山梨醇）,H,D,甘露糖（,D-man,）,D,甘露醇,H,H,D,Fru,D,葡萄醇,D,甘露醇,单糖的羰基在适当的还原剂如,NaBH,4,存在条件下能被还原成多元醇,2021/10/10,58,4,）、形成糖脎（,Osazone,，,p18,）,许多糖可以与苯肼,(C6H5NHNH2),反应生成浅黄色的晶体,脎。各种糖的糖脎都有特异的晶形和熔点，因此常用糖脎的生成鉴定各种不同的糖。,练习,：判断：,D-,葡萄糖,D-,甘露糖和,D-,果糖生成同一种糖脎,。,2021/10/10,59,5,）、脱水反应,单糖在稀的无机酸中是稳定的，但是在强无机酸,(,如：,12%,盐酸,),中加热时可引起糖脱水形成糠醛类物质。,2021/10/10,60,糖 糠醛或糠醛衍生物 紫色,浓,H,2,SO,4,脱水,-,萘酚,Molisch,反应可以,鉴定糖的存在,。,-,萘酚,Molisch,反应,2021/10/10,61,Seliwanoff,s test,（西里瓦诺夫试验，,p20,）,Seliwanoff,反应可以,鉴定,酮糖,的存在,。,间苯二酚,2021/10/10,62,6,）、成苷反应（缩醛）,糖可以与醇或胺形成糖苷。,糖环中的,半缩醛的羟基,很活泼，易与,其它的醇或酚上的羟基,发生反应，失水而成为缩醛,糖苷，非糖部分叫配糖体，,形成的,C-O,苷键称为,O-,糖苷键,。,糖环中的,半缩醛,也可以与,胺中的氮原子,反应成苷，称为,N-,糖苷键,。,N-,糖苷键存在于糖蛋白和核苷中。,2021/10/10,63,单糖可以通过,O-,糖苷键相互连接形成寡糖和多糖。,2021/10/10,64,糖蛋白中的糖苷键。,2021/10/10,65,核苷中的糖苷键。,2021/10/10,66,7,）、成酯反应,由于单糖是多元醇，当与酸作用时可以生成酯。在生物体内最常见的一类碳水化合物就是糖的磷酸酯。它是糖在酶的作用下与,ATP,反应生成的。是糖代谢的必须步骤。,2021/10/10,67,第二节、单糖,一、单糖的分子结构,二、单糖的性质,三、重要的单糖及其衍生物,2021/10/10,68,1,、重要的单糖,醛糖：,甘油醛、,D-,赤藓糖、,D-,木糖、,D-,核糖、,L-,阿拉伯糖、,D-,葡萄糖、,D-,半乳糖及,D-,甘露糖,2021/10/10,69,酮糖,：二羟基丙酮、,D-,赤藓酮糖、,D-,核酮糖、,D-,木酮糖、,D-,果糖、,D-,景天庚酮糖,2021/10/10,70,2,、重要的单糖衍生物,1,、氨基糖（例如葡萄糖胺，半乳糖胺，甘露糖胺，,N-,乙酰葡萄糖胺等）,2,、脱氧糖（例如岩藻糖,(fucose),，脱氧核糖等）,3,、糖酸（例如葡萄糖酸,(,gluconate),，,葡萄糖醛酸,(,glucuronate,),）,4,、糖醇,5,、糖苷,2021/10/10,71,1,）、氨基糖（,p30,）,氨基糖常存在于结构多糖中，如细菌细胞壁中的肽聚糖,(peptidoglycan),，是由,N-,乙酰,-D-,葡萄糖胺,(NAG,GlcNAc),和,N-,乙酰胞壁酸,(NAM),形成的杂多糖；节肢动物外骨骼中的几丁质,(chitin),，是由,N-,乙酰,-D-,葡萄糖胺形成的同多糖。,2021/10/10,72,常见单糖及其衍生物的缩写,单糖常缩写为三个字母，如葡萄糖,Glucose,半乳糖,galactose,果糖,fructose,，甘露糖（,Mannose,）可分别缩写为,Glc,Gal,Fru,，,Man,。（,P31,）,2021/10/10,73,2,）、,脱氧糖（,Deoxy sugars,，,p29,）,2021/10/10,74,3,）,、糖酸（酸性单糖，,p28,）,重要的糖酸有糖醛酸、糖二酸、和糖酸,葡萄糖醛酸,在,肝,中可与有毒物质如醇、酚等结合变成无毒化合物由尿排出体外，可达到,解毒作用,。葡糖酸能够与钙铁等离子形成可溶性盐，作为药物易被吸收,2021/10/10,75,4,）,、糖醇（,p26,）,几种重要单糖的糖醇在自然界中都有存在，是生物体的代谢产物。不少糖醇也是工业产品，并用于食品和制药工业。,2021/10/10,76,5,）、单糖磷酸酯（,p25,）,2021/10/10,77,第三节、寡糖,一、二糖,(Disaccharides),二、其他简单寡糖,2021/10/10,78,一、二糖,(,Di,saccharides),二糖,由两个单糖以糖苷键的形式连接，其中一个是糖体，另一个叫配（糖）体，天然存在的双糖多数以双已糖为主。,根据与裴林试剂的反应性，可以把双糖区分为还原性糖和非还原性糖。,蔗糖（,Sucrose,）,乳糖（,lactose,）和麦芽糖（,maltose,）是自然界最为丰富的二糖。,2021/10/10,79,1,、蔗糖,(Sucrose),蔗糖由,-D-,葡萄糖,（,glc,）与,-D-,果糖,（,fru,）通过,各自的异头碳羟基连接,，为非还原性糖。缩写为,Glc(,1-2,)Fru,或者,Fru(2-1)Glc,。,2021/10/10,80,2,、,乳糖（,Lactose,）,乳糖主要存在于乳汁中，由,-D-,半乳糖,(gal),与,D-,葡萄糖,（,glc,）通过,1,4,糖苷键连接，为还原性二糖。缩写为,Gal(1-4)Glc,。,2021/10/10,81,3,、,麦芽糖,（,Maltose,）,麦芽糖是淀粉的水解产物，由,两个,-D-,葡萄糖,通过,1,4,糖苷,键,连接而成，为还原性二糖。缩写为,Glc(,1-4)Glc,。,2021/10/10,82,4,、海藻糖（,Trehalose,）,海藻糖是,D-,葡萄糖基（,-1,，,1,）,-D,葡萄糖苷，它的两个半缩醛羟基相缩合，为非还原糖。,在蕨类中代替蔗糖成为主要的可溶性储存糖，在昆虫中用作主要血循环糖。,海藻糖酶降解为葡萄糖,2021/10/10,83,5,、纤维二糖（,Cellobiose),纤维二糖是两个,D-,葡萄糖,通过,-1,，,4,糖苷键,连接而成的。,2021/10/10,84,第三节、寡糖,一、二糖,(Disaccharides),二、其他简单寡糖,2021/10/10,85,二、其他简单寡糖（,p39,）,1,、三糖,棉籽糖,(Raffinose),棉子糖由,-,半乳糖，,-,葡萄糖，和,-,呋喃果糖聚合而成。,(1,6,糖苷键，,1,2,糖苷键）,2021/10/10,86,2,、四糖,水苏糖,(,Stachyose),：棉籽糖家族的一员，四糖，第二个乳糖通过,1,6,糖苷键连接到棉籽糖的半乳糖残基上,2021/10/10,87,3,、,环糊精,芽孢杆菌属有些种环糊精转葡萄糖基移酶作用于淀粉形成。一般由,6,、,7,或者,8,个葡萄糖单位通过,1,4,糖苷,键连接而成。,2021/10/10,88,第四节、多糖,一、概述,二、同多糖,三、杂多糖,2021/10/10,89,一、概述,多糖（,Polysaccharides,）,也称之为聚糖，是由很多单糖单位构成的高分子糖类物质，是自然界中糖类的主要存在形式。,储存多糖,（,storage,Polysaccharides,）：淀粉、糖原、菊粉等,结构多糖,（,structural,Polysaccharides,）：如纤维素、壳多糖、杂多糖等,2021/10/10,90,同多糖,（均一性多糖）,（,Homopolysaccharides,）,:,组成,单体糖基相同,，例如淀粉,(starch),糖原,(glycogen),纤维素,(cellulose),几丁质,(chitin).,杂多糖,（,Heteropolysaccharides,）,:,组成的,单体糖基有两种或两种以上,。,2021/10/10,91,第四节、多糖,一、概述,二、同多糖,三、杂多糖,2021/10/10,92,1,、淀粉,(,starch,),淀粉是植物体内贮藏最多而最重要的多糖。,根据结构,可分为：,直链淀粉,（,amylose,）,支链淀粉,（,amylopectin,）,2021/10/10,93,1,）直链淀粉,直链淀粉由,D-Glc,通过,1-4,键连接而成。,每个分子平均,250-300,个,-D-Glc,，,2021/10/10,94,淀粉高级结构,1-4,糖苷键连接导致葡萄糖残基组成的多聚体紧密盘绕为螺旋结构（,每,6,个,Glc,残基盘旋一圈,）,。直链淀粉遇碘显兰色。,2021/10/10,95,2,）支链淀粉,支链淀粉由,2000-22000,个,Glc,残基组成，,大约每,30,个,1-4,键连接的葡萄糖处有一个,1-6,糖苷键,连接的葡萄糖分支。,支链淀粉,与,KI-I,2,显紫色。,2021/10/10,96,每一个直链淀粉分子都有一个非还原端和一个还原端，但每一个支链淀粉和糖原分子都有,一个还原端,和,多个非还原端,。,2021/10/10,97,2,、糖原（,glycogen,),糖原是动物的贮存多糖，,细菌细胞中也有存在，,肝脏、肌肉中含量多，分别称为,肝糖元,、,肌糖元,。遇碘显红紫色。,2021/10/10,98,糖原结构与支链淀粉相似,，主要是,-,吡喃葡萄糖，按,-1,4,糖苷键缩合而的，,糖原的分支程度比支链淀粉更高,。,2021/10/10,99,分支多,（,每隔,4,个葡萄糖残基便有一个分支，含有大量的非原性端,）；,分枝短,（,一般是,8-12,葡萄糖残基。,）,;,分子量高达,10,6,-10,8,2021/10/10,100,食物中的淀粉和糖原可被唾液和肠液中的,-,淀粉酶降解,，从,非还原端开始,，断裂葡萄糖残基之间的,1,4,糖苷键。,2021/10/10,101,3,、纤维素（,cellulose),绿色植物体内约有,50%,碳存在于以纤维素的形式。,纤维素,类似直链淀粉，由,10,000,至,15,000,个,D-Glc,残基组成，但残基之间,是由,-D-,葡萄糖,分子以,-(1-4),糖苷键相连,而成直链。,2021/10/10,102,1-4,键使得纤维素多糖链采取伸展的构象平行排列，链间和链内存在大量的氢键，形成平行的纤维束。,2021/10/10,103,大多数动物都缺乏裂解纤维素的酶，但有些动物（如白蚁和反刍动物）可以利用体内共生微生物分泌的纤维素酶来消化纤维素。一些真菌能分泌纤维素酶。,2021/10/10,104,4,、,几丁质,(,壳多糖,),（,Chitin,）,几丁质大量存在于昆虫和甲壳类动物的甲壳中，也是许多真菌细胞壁常见的组成成分。在天然聚合物中，除纤维素外，几丁质的贮量占第二位。,2021/10/10,105,几丁质,是由,N-,乙酰葡萄糖胺,残基通过,1-4,键,连接而成的,线状不分支的,同多糖。,几丁质与纤维素之间唯一的化学差别是后者,C-2,上的羟基被前者的乙酰氨基取代。,2021/10/10,106,几丁质衍生物在保健及医疗上的应用,主要生理功能：,1.,强化免疫；,2,排除毒素；,3,降血糖，降血脂，降血压；,4,强化肝脏机能；,5,活化细胞，抑制老化；,6,调节自律神经。,2021/10/10,107,5,、其它同多糖,菊粉（,inulin,）,，是由,31,个,果糖,残基通过,-1,2-,糖苷键,连接的果聚糖，另有,1,2,个葡萄糖残基。很多植物的储存多糖，如大丽菊的块茎。,甘露聚糖,在酵母细胞壁中存在，以,-1,4,糖苷键连接。,在一些微生物中存在有另外的一些葡聚糖，常常是,1,6,，或,1,3,链连接的。,2021/10/10,108,第四节、多糖,一、概述,二、同多糖,三、杂多糖,2021/10/10,109,杂多糖（不均一性多糖）,在动植物中广泛存在，在水解时产生含许多种单糖的混合物及其衍生物。简单的杂多糖由重复的混合双糖所构成。,果胶,(,Pectin,),半纤维素,(,Hemicellulose,),琼脂,(Agar),和,琼脂糖,(,Agarose,),糖胺聚糖（或称粘多糖）,(,Glycosaminoglycan,),2021/10/10,110,1,、植物杂多糖,1,）,、果胶（,pectin),果胶是最复杂的一类多糖,通常指各种程度,甲基酯化的,-1,4-,半乳糖醛酸聚糖,.,果胶类物质的化学组成,主要以,-1,4,糖苷键键合的,D,半乳糖醛酸为基本结构,.,其羧基部分或全部甲基酯化，有些含有,-1,2,连接的鼠李糖残基。,2021/10/10,111,2,）、半纤维素（,hemocellulose),是,植物细胞壁中非纤维素、非果胶的一类多糖物质,，易溶于碱，它是几种物质的,混合物,，根据已研究过的材料，半纤维素主要包括多糖类物质（多缩戊糖和多缩已糖的聚合物）。,D-,木聚糖（,D-xylan),、,D-,葡糖,-D-,甘露聚糖、,D-,半乳,-D-,葡,-D-,甘露聚糖、,L-,阿拉伯糖，,D-,半乳聚糖,2021/10/10,112,3,）、琼脂（,agar),琼脂是海藻多糖的一类，它是一组多糖的通称，琼脂糖是琼脂的主要组分。,琼脂糖,(agarose),是由,D-,吡喃半乳糖和,3,，,6-,脱水,-L-,吡喃半乳糖两个单位交替组成的线性链。,2021/10/10,113,2,、糖胺聚糖（或称粘多糖）,(,Glycosaminoglycan,),粘多糖,mucopolysaccharides,、糖胺聚,多,糖,glycosaminoglycans,、氨基多糖,polyaminoglucose,及酸性糖胺聚糖等名称。,分布很广，大多以蛋白多糖,proteoglycan,存在，并进一步与胶原蛋白结合构成结缔组织机质的重要成分，如透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素等。,2021/10/10,114,组织类型,机械性能,蛋白质,碳水化合物,骨质,负荷重量,I,型胶原蛋白,硫酸软骨素,抗压、维持外形,透明质酸,硫酸角质素,软肋骨,抗压、减少摩擦,II,型胶原蛋白,硫酸软骨素,弹性好,（硫酸角质素）,肌腱,抗张强度大,I,型胶原蛋白,硫酸皮肤素,弹性（延性）小,硫酸软骨素,大血管,延性强,弹性蛋白,硫酸软骨素,抗裂性强,III,型和,I,型胶原蛋白,透明质酸、硫酸皮肤素、乙酰硫酸肝素,关节液,润滑防震,II,型胶原蛋白,透明质酸,皮肤,中度延性,I,型（,80%,）和,III,型胶原蛋白,硫酸皮肤素,韧性,角蛋白,透明质酸,基底膜,变形性、分割,VI,型和,V,型蛋胶原蛋白、昆布,硫酸乙酰肝素（？）,选择性透性,氨酸粘连蛋白,角膜,透明、坚固,I,型与,II,型胶原蛋白,硫酸角质素,（硫酸）软骨素,2021/10/10,115,糖胺聚糖由重复的二糖单位组成。其中之一是,葡萄糖胺或者半乳糖胺的衍生物,。另一个常常是,糖醛酸,。,糖残基上的,-OH,常常发生硫酸酯化，使糖胺聚糖带上高度负电荷。这对糖胺聚糖的生理功能有重要意义，分子中的羧基及硫酸等与蛋白等大分子结合。,2021/10/10,116,硫酸软骨素,（,Chondroitin Sulfate,）,硫酸角质素,（,Keratan Sulfate,），,肝素,（,Heparin,）是细胞间质中常见的糖胺聚糖，一般与蛋白质共价连接形成,蛋白聚糖（,proteoglycans,）。,透明质酸,（,Hyaluronate,）是一种不被硫酸化的糖胺聚糖，也不与蛋白质共价连接,(,但是可以非共价结合，如蛋白聚糖,),，而是游离存在。,2021/10/10,117,1,）、透明质酸（,hyaluronicacid),高等动物组织中发现，细菌中也有存在，,主要存在于结缔组织,如眼球玻璃体、鸡冠、脐带、软骨等组织。,主要功能是在,组织中吸水,，有,润滑,剂作用，对组织起,保护,作用。,2021/10/10,118,结构最简单的一种，由重复的二糖结构单位，,D-,葡萄糖醛酸（,D-GlcUA,与）,N-,乙酰葡萄糖胺（,GlcNAc,）以,-1,，,3,糖苷键,相连,二糖单位间以,-1,4,糖苷键,连接，分子链状、无分支，分子量很大，可达,1000,万以上。,2021/10/10,119,2,）、硫酸软骨素,（,Chondroitin Sulfate,）,软骨的主要成分，广泛存在于结缔组织、筋腱、皮肤等。,分子量一般低于,10,万（约,250,个重复二糖），个别可超过,30,万。,有,4-,硫酸软骨素（硫酸软骨素,A,）和,6-,硫酸软骨素（硫酸软骨素,C,）两种。,2021/10/10,120,软骨素（,Chondroitin,）,在结构上软骨素与透明质酸相似,不同在于它含有,N-,乙酰,-D,氨基半乳糖,而不是,N-,乙酰氨基葡萄糖,它是细胞外膜的一个组成成分,.,D-,葡萄糖醛酸,N-,乙酰半乳糖,胺,2021/10/10,121,硫酸软骨素的结构,有,4-,硫酸软骨素,（硫酸软骨素,A,）和,6-,硫酸软骨素,（硫酸软骨素,C,）两种，二糖单位为,D-,葡萄糖醛酸,GlcUA,与,-1,3-N-,乙酰半乳糖胺,GalNAc,以,-1,，,3,相连，糖链生成后由专一性酶在,4,位或,6,位进行硫酸化。,2021/10/10,122,硫酸软骨素的主要生理功能及其应用,与形态的维持、抵御病菌和毒素，以及皮肤创伤的愈合有关。,作为保健食品或保健药品长期应用于防治冠心病、心绞痛、心肌梗塞、冠状动脉机机能不全、心肌缺血等疾病。,硫酸软骨素还应用于滴眼剂、化妆品以及外伤伤口的愈合剂等。,2021/10/10,123,3,）、硫酸角质素,（,Keratan Sulfate,）,它是粘多糖中,唯一不含糖醛酸,的多糖聚合物,它由,-D-,半乳糖,和,N-,乙酰葡萄糖胺,通过,-1,4,糖苷键,为二糖单位的聚合体,二聚体又以,-1,3,连接,.,2021/10/10,124,4,）、,肝素（,Heparin,）,最早由肝脏和心脏中分离到，以肝脏中丰富，广泛存在于哺乳动物组织和体液中。,结构复杂，由,L,艾杜糖醛酸,L-IduUA,（或者葡萄糖醛酸,D-GlcUA,）,和,葡萄糖胺,组成二糖单位,，,同时,C,2,上的,-NH,2,和,C,6,上的,-OH,可分别被硫酸酯化。,常用作,抗凝剂,，防止血栓形成，输血时添加肝素作抗凝剂。,2021/10/10,125,3,、微生物杂多糖,微生物杂多糖主要是构成微生物的细胞壁,以及分泌的一些胞外多糖,.,肽聚糖（,peptideglycan),胞外多糖,2021/10/10,126,肽聚糖（,peptideglycan),肽聚糖是细菌细胞壁的刚性结构的多糖成分，基本构成单位为,N-,乙酰胞壁酸,（,NAG,）和,N-,乙酰葡萄糖胺,（,NAM,），以及一个四肽，,NAG,与,NAM,间相排列，,1,4,糖苷键连接，在,NAM,的乳酸上连接一个四肽。,2021/10/10,127,胞外多糖,细菌的胞外多糖多数是杂多糖，也有的是同多糖。是细菌的荚膜和粘液多糖，可以分为酸性，中性和含氨基这三类。含糖醛酸的酸性多糖占多数。,