糖化学生物化学ppt.ppt

生生物物化化学学董晓燕等编写董晓燕等编写高等教育出版社高等教育出版社 20102010年年2 2月月国家级国家级“十一五十一五”重点教重点教材材3第一节第一节概述概述第二节第二节单糖单糖第三节第三节寡糖寡糖第四节第四节多糖多糖第五节第五节糖的分析和分糖的分析和分离离4第一节第一节概述概述一、定义与组成一、定义与组成三、功能三、功能二、分类二、分类5一、定义与组成一、定义与组成1分布分布2糖的化学组成和定义糖的化学组成和定义61分布分布韧带韧带肌糖原肌糖原结缔组织结缔组织绿色植物绿色植物动物肌肉韧带等动物肌肉韧带等71分布分布水果水果昆虫昆虫昆虫外骨骼昆虫外骨骼82糖的化学组成和定义糖的化学组成和定义 基本元素组成：基本元素组成：C H O C H O 最初通式：最初通式：Cn(HCn(H2 2O)mO)m 不符合上述通式：鼠李糖（不符合上述通式：鼠李糖（C C6 6H H1212O O5 5）脱氧核糖脱氧核糖(C(C5 5H H1010O O4 4)92糖的化学组成和定义糖的化学组成和定义定义：定义：多羟基醛或多羟基酮，以及能够水多羟基醛或多羟基酮，以及能够水解生成它们的有机化合物及其衍生物。解生成它们的有机化合物及其衍生物。10二、分类二、分类1单糖单糖2寡糖寡糖3多糖多糖4结合糖结合糖5糖的衍生物糖的衍生物11二、分类二、分类单糖：据所含碳原子数目：丙糖、丁糖、戊糖、己糖单糖：据所含碳原子数目：丙糖、丁糖、戊糖、己糖据羰基特点：醛糖或酮糖；据羰基特点：醛糖或酮糖；寡糖：寡糖：2-102-10个分子单糖缩合而成；个分子单糖缩合而成；多糖：据单糖基相同否：纯多糖与杂多糖；多糖：据单糖基相同否：纯多糖与杂多糖；据有无支链：直链多糖与支链多糖；据有无支链：直链多糖与支链多糖；据功能：结构多糖、贮存多糖、抗原多糖；据功能：结构多糖、贮存多糖、抗原多糖；据分布：胞外多糖、胞内多糖、胞壁多糖；据分布：胞外多糖、胞内多糖、胞壁多糖；结合糖（糖缀合物）：糖肽、糖脂、糖蛋白；结合糖（糖缀合物）：糖肽、糖脂、糖蛋白；糖的衍生物糖的衍生物 ：糖醇、糖酸、糖胺、糖苷；：糖醇、糖酸、糖胺、糖苷；121糖的生理功能糖的生理功能（1）提供能量；）提供能量；（2）作为物质代谢的碳骨架；）作为物质代谢的碳骨架；（3）构成细胞和组织的骨架；）构成细胞和组织的骨架；（4）细胞间识别和生物分子间的识别）细胞间识别和生物分子间的识别；131糖的生理功能糖的生理功能（1）提供能量）提供能量光光合合作作用用糖糖合成代谢合成代谢分解代谢分解代谢COCO2 2141糖的生理功能糖的生理功能（1）提供能量）提供能量151糖的生理功能糖的生理功能（2）作为物质代谢的碳骨架）作为物质代谢的碳骨架脱氧核糖脱氧核糖DNA161糖的生理功能糖的生理功能（3）构成细胞和组织的骨架）构成细胞和组织的骨架能源糖能源糖(储备储备)结构糖结构糖(DNA,RNA )结构糖结构糖(细胞壁细胞壁)占占植物干重的植物干重的90%171糖的生理功能糖的生理功能（3）构成细胞和组织的骨架）构成细胞和组织的骨架能源糖能源糖(肌糖原肌糖原)占占动物干重动物干重的的2%结构糖结构糖(结缔组织结缔组织)结构糖结构糖(韧带韧带)181糖的生理功能糖的生理功能（3）构成细胞和组织的骨架）构成细胞和组织的骨架结构糖结构糖(昆昆虫外骨骼虫外骨骼)191糖的生理功能糖的生理功能（4）细胞间识别和生物分子间的识别）细胞间识别和生物分子间的识别糖蛋白、糖脂、信息分子糖糖蛋白、糖脂、信息分子糖细胞表面识别标记糖细胞表面识别标记糖202糖类在工业生产中的应用糖类在工业生产中的应用食品工业食品工业造纸、纺织、化工等工业造纸、纺织、化工等工业制药工业制药工业212糖类在工业生产中的应用糖类在工业生产中的应用食品工业食品工业生产啤酒生产啤酒222糖类在工业生产中的应用糖类在工业生产中的应用食品工业食品工业烘烤食品烘烤食品232糖类在工业生产中的应用糖类在工业生产中的应用造纸、纺织、化工等工业造纸、纺织、化工等工业242糖类在工业生产中的应用糖类在工业生产中的应用造纸、纺织、化工等工业造纸、纺织、化工等工业亚麻凉席亚麻凉席252糖类在工业生产中的应用糖类在工业生产中的应用制药工业制药工业抗生素发酵的原料抗生素发酵的原料26第二节第二节单单糖糖一、单糖的结构、构型与构象一、单糖的结构、构型与构象二、自然界存在的重要单糖及二、自然界存在的重要单糖及其衍生物其衍生物三、单糖的重要物理化学性质三、单糖的重要物理化学性质27一、单糖的结构、构型与构象一、单糖的结构、构型与构象1葡萄糖的链式结构葡萄糖的链式结构2单糖的空间构型与旋光性单糖的空间构型与旋光性3单糖的环状结构与构象单糖的环状结构与构象281葡萄糖的链式结构葡萄糖的链式结构被誉为被誉为“糖化学之父糖化学之父”的的H.E.Fischer推断出推断出葡萄糖、果糖等一系列单糖的化学结构。葡萄糖、果糖等一系列单糖的化学结构。葡萄糖的分子式为葡萄糖的分子式为C6H12O6，为，为2，3，4，5，6-五羟基己醛的基本结构。五羟基己醛的基本结构。果糖为果糖为1，3，4，5，6-五羟基己酮的基本结构。五羟基己酮的基本结构。29（1）手性化合物）手性化合物（2）旋光性）旋光性（3）单糖的空间构型）单糖的空间构型2单糖的空间构型与旋光性单糖的空间构型与旋光性30（1）手性化合物）手性化合物构型：是指一个有机分子中各个原子构型：是指一个有机分子中各个原子特有的固定的空间排列。特有的固定的空间排列。碳原子是不对称原子：当碳原子连接碳原子是不对称原子：当碳原子连接的四个基团各不相同时，它们有两种的四个基团各不相同时，它们有两种空间连接方式。空间连接方式。31（1）手性化合物）手性化合物碳原子常称为手性碳原子、不对称中心或碳原子常称为手性碳原子、不对称中心或手性中心，常用手性中心，常用C*表示。表示。含有不对称性（或手性）碳原子的化合物含有不对称性（或手性）碳原子的化合物称为手性化合物。称为手性化合物。构成手性关系的分子之间，互称构成手性关系的分子之间，互称“对映异对映异构体构体”。除二羟丙酮外，所有的单糖分子中都含有除二羟丙酮外，所有的单糖分子中都含有一个或多个不对称性（或手性）碳原子。一个或多个不对称性（或手性）碳原子。32平面偏振光（偏平面偏振光（偏振光）：普通光振光）：普通光通过一个偏振的通过一个偏振的透镜或尼科尔棱透镜或尼科尔棱镜时，只有振动镜时，只有振动方向与棱镜晶轴方向与棱镜晶轴平行的、能够通平行的、能够通过的光。过的光。偏振面偏振面:偏振光偏振光的振动面。的振动面。（2）旋光性）旋光性33当平面偏振光通过手性化合物溶液后，当平面偏振光通过手性化合物溶液后，偏振面的方向就被旋转了一个角度。这种偏振面的方向就被旋转了一个角度。这种性能称为旋光性。性能称为旋光性。表示方法：表示方法：（2）旋光性）旋光性某物质的比旋光度某物质的比旋光度式中：式中：C溶液的浓度（溶液的浓度（g/mL）；）；L旋光管长度（旋光管长度（dm）;34（3）单糖的空间构型）单糖的空间构型通过测定大量单糖结构，证明单糖均具有通过测定大量单糖结构，证明单糖均具有同样的链式结构特征。同样的链式结构特征。除二羟丙酮外，所有的单糖分子中都含有除二羟丙酮外，所有的单糖分子中都含有一个或多个不对称性（或手性）碳原子。一个或多个不对称性（或手性）碳原子。如己醛糖分子中有四个手性碳原子，有如己醛糖分子中有四个手性碳原子，有24=16个旋光异构体，葡萄糖是其中的一种个旋光异构体，葡萄糖是其中的一种;己酮糖分子中有三个手性碳原子，有己酮糖分子中有三个手性碳原子，有23=8个个旋光异构体，果糖是其中的一种。旋光异构体，果糖是其中的一种。35（3）单糖的空间构型）单糖的空间构型糖类的构型习惯用糖类的构型习惯用D/L进行标记。进行标记。糖分子中的多个手性糖分子中的多个手性C原子，离原子，离C=O最远的最远的C原子，即编号最大的手性碳原子，即编号最大的手性碳原子，为决定构型的原子，为决定构型的C原子。原子。36（3）单糖的空间构型）单糖的空间构型相对构型与绝对构型的含义。相对构型与绝对构型的含义。以甘油醛作为标准，和手性碳原子相连的以甘油醛作为标准，和手性碳原子相连的-OH在右边的为在右边的为D构型，在左边的为构型，在左边的为L构型。构型。D-D-甘油醛甘油醛L-L-甘油醛甘油醛透视式透视式37以分子中倒数第二个碳以分子中倒数第二个碳原子上羟基在空间的左原子上羟基在空间的左右来判别构型。右来判别构型。（3）单糖的空间构型）单糖的空间构型38D D型型（3）单糖的空间构型）单糖的空间构型L L型型39 其他的醛糖可以定义为其他的醛糖可以定义为D D、L L型甘油醛通过增碳反应型甘油醛通过增碳反应,分子中分子中增加增加C(HC(H2 20)0)形成的糖。形成的糖。（3）单糖的空间构型）单糖的空间构型40丙糖丁糖戊糖己糖庚糖+C(H20)+C(H20)+C(H20)+C(H20)（3）单糖的空间构型）单糖的空间构型41D D系系（3）单糖的空间构型）单糖的空间构型42L L系系（3）单糖的空间构型）单糖的空间构型43（3）单糖的空间构型）单糖的空间构型常见醛糖常见醛糖的化学结的化学结构构 式式 44（3）单糖的空间构型）单糖的空间构型常见酮糖常见酮糖的化学结的化学结构构 式式 453单糖的环状结构与构象单糖的环状结构与构象（1）单糖环式结构的发现）单糖环式结构的发现（3）单糖的构象）单糖的构象（2）单糖环状结构的表示方法）单糖环状结构的表示方法46（1）单糖环式结构的发现）单糖环式结构的发现单糖链式结构无法解释的现象：单糖链式结构无法解释的现象：单糖不与品红醛试剂（单糖不与品红醛试剂（schiff试剂）反应试剂）反应;只能与一分子醇生成缩醛只能与一分子醇生成缩醛;变旋现象：酒精中析出的变旋现象：酒精中析出的D-葡萄糖结晶，葡萄糖结晶，比旋光度为比旋光度为+112；吡啶中析出的；吡啶中析出的D-葡萄糖葡萄糖结晶，比旋光度为结晶，比旋光度为+18.7；将任何一种结；将任何一种结晶溶于水后，比旋光度均为晶溶于水后，比旋光度均为+52.7。47（1）单糖环式结构的发现）单糖环式结构的发现B.Tollens在在1883年曾提出过单糖的年曾提出过单糖的1，4-氧环氧环式和式和1，6-氧环式结构。氧环式结构。Fischer在在1893年研究糖苷的过程中提出了糖苷年研究糖苷的过程中提出了糖苷的缩醛环结构式。的缩醛环结构式。1903年，英国化学家年，英国化学家E.F.Armstrong则首次将则首次将Fischer发现的糖苷环式结构与变旋现象联系起发现的糖苷环式结构与变旋现象联系起来，逐渐为化学家们所接受。来，逐渐为化学家们所接受。在在20世纪世纪2030年代，年代，W.N.Haworth等科学家等科学家测定了许多单糖的环式结构，发现己醛糖的环测定了许多单糖的环式结构，发现己醛糖的环式结构是以式结构是以1，5-氧环式氧环式(六元环六元环)为主。为主。48（1）单糖环式结构的发现）单糖环式结构的发现D-(+)-葡萄糖主要是葡萄糖主要是C5上的羟基与醛基上的羟基与醛基作用，生成六元环的半缩醛作用，生成六元环的半缩醛(称氧环式称氧环式)。49CH3OH无水无水HClCH3OH无水无水HCl半缩醛半缩醛缩醛缩醛（1）单糖环式结构的发现）单糖环式结构的发现50（1）单糖环式结构的发现）单糖环式结构的发现O半缩醛半缩醛羟基羟基51（1）单糖环式结构的发现）单糖环式结构的发现氧环式比开链式多一个手性碳原子，氧环式比开链式多一个手性碳原子，所以得到所以得到构型和构型和构型两种异构体。构型两种异构体。C1上新形成的羟基上新形成的羟基(半缩醛羟基半缩醛羟基)与决与决定单糖构型的羟基处于异侧的，称为定单糖构型的羟基处于异侧的，称为-型；反之称为型；反之称为-型。这种结构也称为型。这种结构也称为端基异构体或异头物。端基异构体或异头物。52（1）单糖环式结构的发现）单糖环式结构的发现变旋现象：实质是环状单糖的比旋光度变旋现象：实质是环状单糖的比旋光度由于其两种端基差向异构体达到平衡而由于其两种端基差向异构体达到平衡而发生变化，最终达到一个稳定的值。发生变化，最终达到一个稳定的值。葡萄糖的葡萄糖的、-构型和开链式的平衡构型和开链式的平衡 53（1）单糖环式结构的发现）单糖环式结构的发现平衡时混合物中开链式含量极低，因此平衡时混合物中开链式含量极低，因此不能与饱和不能与饱和NaHSO3发生加成反应。发生加成反应。葡萄糖主要以环状半缩醛形式存在，所葡萄糖主要以环状半缩醛形式存在，所以只能与一分子甲醇反应生成缩醛以只能与一分子甲醇反应生成缩醛。54（2）单糖环状结构的表示方法）单糖环状结构的表示方法Fischer投影式：投影式：虽然能表示各个虽然能表示各个不对称碳原子的不对称碳原子的位置和构型差异，位置和构型差异，但不能准确反映但不能准确反映出糖分子的立体出糖分子的立体构型即各个基团构型即各个基团的相对空间位置。的相对空间位置。-D-吡吡喃糖喃糖-D-吡吡喃糖喃糖55（2）单糖环状结构的表示方法）单糖环状结构的表示方法Haworth透视式：透视式：迄今为止表迄今为止表示单糖、双示单糖、双糖或多糖所糖或多糖所含单糖环形含单糖环形结构的最常结构的最常用方法。用方法。-D-吡吡喃糖喃糖-D-吡吡喃糖喃糖56（2）单糖环状结构的表示方法）单糖环状结构的表示方法-D-呋呋喃糖喃糖-D-呋呋喃糖喃糖Fischer式式Haworth式式57（2）单糖环状结构的表示方法）单糖环状结构的表示方法透视式中氧原子会标注出来，碳原子一透视式中氧原子会标注出来，碳原子一般省略，以折点表示。连到碳原子上的氢原般省略，以折点表示。连到碳原子上的氢原子可以写出，也可以省略。环中的粗线代表子可以写出，也可以省略。环中的粗线代表向上向上/前伸出纸面。前伸出纸面。Fischer投影式中向右的羟基在投影式中向右的羟基在Haworth透视式中处于平面之下，向左的羟基则位于透视式中处于平面之下，向左的羟基则位于平面之上。平面之上。58（2）单糖环状结构的表示方法）单糖环状结构的表示方法在葡萄糖的在葡萄糖的Haworth透视式中，根据半透视式中，根据半缩醛羟基与缩醛羟基与C5上的羟甲基的相对位置可以确上的羟甲基的相对位置可以确定定、-构型，如果半缩醛羟基与羟甲基在构型，如果半缩醛羟基与羟甲基在环的异侧为环的异侧为-构型；反之，半缩醛羟基与羟构型；反之，半缩醛羟基与羟甲基在环的同侧则为甲基在环的同侧则为-构型。构型。-型型-型型59（3）单糖的构象）单糖的构象构象构象:是指在一个有机化合物中，是指在一个有机化合物中，一切原子沿着共价键转动而形成不一切原子沿着共价键转动而形成不同的空间结构。同的空间结构。构型：是指一个有机分子中各个构型：是指一个有机分子中各个原子特有的固定的空间排列。原子特有的固定的空间排列。60（3）单糖的构象）单糖的构象船式船式椅式椅式相对稳定相对稳定61二、自然界重要单糖及其衍生物二、自然界重要单糖及其衍生物1自然界存在的重要单糖自然界存在的重要单糖2单糖的重要衍生物单糖的重要衍生物621自然界存在的重要单糖自然界存在的重要单糖D-甘油醛和二羟丙酮甘油醛和二羟丙酮最简单的单糖最简单的单糖核糖核糖所有活细胞的普遍成分之一所有活细胞的普遍成分之一阿拉伯糖阿拉伯糖半纤维素、树胶及阿拉伯树胶半纤维素、树胶及阿拉伯树胶木糖木糖在植物中分布很广在植物中分布很广葡萄糖葡萄糖生物界分布最广泛最丰富的单糖，多生物界分布最广泛最丰富的单糖，多以以D-型存在型存在果糖果糖最甜的单糖最甜的单糖半乳糖半乳糖仅以结合状态存在。乳糖、蜜二糖、仅以结合状态存在。乳糖、蜜二糖、棉籽糖棉籽糖山梨糖山梨糖酮糖，存在于细菌发酵过的山梨汁中。酮糖，存在于细菌发酵过的山梨汁中。又称清凉茶糖又称清凉茶糖632单糖的重要衍生物单糖的重要衍生物（1 1）糖醇）糖醇64D-D-葡萄糖葡萄糖山山梨醇梨醇甘露醇甘露醇 电解电解 电压电压5-6V5-6V电流电流1.0-1.2A/dm21.0-1.2A/dm2（1 1）糖醇）糖醇2单糖的重要衍生物单糖的重要衍生物65（2 2）脱氧糖）脱氧糖2单糖的重要衍生物单糖的重要衍生物66（3 3）糖醛酸）糖醛酸葡糖酸葡糖酸葡糖醛酸葡糖醛酸葡糖二酸葡糖二酸2单糖的重要衍生物单糖的重要衍生物67（4 4）氨基糖）氨基糖N-N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺N-N-乙酰半乳糖胺乙酰半乳糖胺2单糖的重要衍生物单糖的重要衍生物68N-N-乙酰神经氨酸（唾液酸）乙酰神经氨酸（唾液酸）2单糖的重要衍生物单糖的重要衍生物（4 4）氨基糖）氨基糖69（4 4）氨基糖）氨基糖乙酰胞壁（糖）酸乙酰胞壁（糖）酸2单糖的重要衍生物单糖的重要衍生物70（5 5）糖苷）糖苷糖的半缩醛羟基与其它含羟基的化合物糖的半缩醛羟基与其它含羟基的化合物失水而生成的缩醛（或缩酮）化合物叫糖失水而生成的缩醛（或缩酮）化合物叫糖苷（也称糖甙）。苷（也称糖甙）。主要存在于植物的种子、叶子等部位。主要存在于植物的种子、叶子等部位。大多极毒，但微量糖苷可作药物。大多极毒，但微量糖苷可作药物。重要的糖苷如能引起溶血的皂角苷，有重要的糖苷如能引起溶血的皂角苷，有强心剂作用的毛地黄苷等强心剂作用的毛地黄苷等。2单糖的重要衍生物单糖的重要衍生物71（5 5）糖苷）糖苷2单糖的重要衍生物单糖的重要衍生物72（6 6）糖酯）糖酯常见糖的磷酸酯常见糖的磷酸酯糖的磷酸酯是糖在代谢中的活化形式糖的磷酸酯是糖在代谢中的活化形式糖的硫酸酯存在于糖胺聚糖中糖的硫酸酯存在于糖胺聚糖中2单糖的重要衍生物单糖的重要衍生物73三、单糖的重要物理化学性质三、单糖的重要物理化学性质1物理性质物理性质2化学性质化学性质741物理性质物理性质（1）旋光性）旋光性:除二羟丙酮外，所有的糖都有除二羟丙酮外，所有的糖都有旋光性。旋光性。（2）甜度）甜度:常以蔗糖的甜度为标准进行比较。常以蔗糖的甜度为标准进行比较。若蔗糖的甜度计为若蔗糖的甜度计为100，则各种糖的甜度比，则各种糖的甜度比约为：约为：90%果糖糖浆为果糖糖浆为160173；42%果糖果糖糖浆为糖浆为100；葡萄糖为；葡萄糖为64；蜂蜜为；蜂蜜为97；麦芽；麦芽糖为糖为46；蔗糖蜜为；蔗糖蜜为74；乳糖为；乳糖为30等。等。（3）溶解度）溶解度:单糖分子中的羟基，增加了它单糖分子中的羟基，增加了它的水溶性，在热水中溶解度极大，但不溶于的水溶性，在热水中溶解度极大，但不溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。乙醚、丙酮等有机溶剂。75醛、酮基醛、酮基羟基羟基（1 1）氧化（还原性）氧化（还原性）（2 2）单糖的还原）单糖的还原（3 3）单糖的成脎作用）单糖的成脎作用（4 4）单糖的异构作用）单糖的异构作用（5 5）发酵作用）发酵作用（1 1）成脂）成脂（2 2）成苷）成苷（3 3）脱水）脱水（4 4）脱氧）脱氧（5 5）氨基化）氨基化2化学性质化学性质762化学性质化学性质（1）醛、酮基产生的性质）醛、酮基产生的性质（2）由羟基产生的性质）由羟基产生的性质77氧化（还原性）氧化（还原性）1 1原理：在碱性溶液中，醛基、酮基变原理：在碱性溶液中，醛基、酮基变为非常活泼的烯二醇，具有还原性，能为非常活泼的烯二醇，具有还原性，能还原如还原如CuCu2+2+、AgAg+、HgHg2+2+、BiBi3+3+等离子，等离子，同时糖本身被氧化成糖酸及其它产物。同时糖本身被氧化成糖酸及其它产物。应用：糖类在碱性溶液中的还原作用应用：糖类在碱性溶液中的还原作用常被用来作为还原糖的定性及定量分析常被用来作为还原糖的定性及定量分析的依据，常用的试剂为含的依据，常用的试剂为含CuCu2+2+的碱性溶的碱性溶液。液。（1 1）醛、酮基产生的性质）醛、酮基产生的性质78FehlingFehling（裴林）试剂：硫酸铜溶液裴林）试剂：硫酸铜溶液与与KOH(NaOHKOH(NaOH)和酒石酸钾钠（或柠檬和酒石酸钾钠（或柠檬酸钠）配成。酸钠）配成。BenedicBenedic+(+(班乃德班乃德)试剂：用无水试剂：用无水NaNa2 2COCO3 3代替裴林试剂中的代替裴林试剂中的KOHKOH或或NaOHNaOH。（1 1）醛、酮基产生的性质）醛、酮基产生的性质氧化（还原性）氧化（还原性）2 2793 3，5-5-二硝基水杨酸法：测定还原糖，二硝基水杨酸法：测定还原糖，即在碱性溶液中将还原糖变为烯二醇即在碱性溶液中将还原糖变为烯二醇（1 1，2-2-烯二醇），然后以烯二醇），然后以3 3，5-5-二硝基二硝基水杨酸氧化其变为糖酸，还原糖和碱性水杨酸氧化其变为糖酸，还原糖和碱性二硝基水杨酸试剂共热，产生一种棕红二硝基水杨酸试剂共热，产生一种棕红色的氨基化合物。色的氨基化合物。（1 1）醛、酮基产生的性质）醛、酮基产生的性质氧化（还原性）氧化（还原性）3 380酒石酸钾钠酒石酸钾钠可溶性氧化可溶性氧化铜络合物铜络合物（1 1）醛、酮基产生的性质醛、酮基产生的性质氧化（还原性）氧化（还原性）4 481葡萄糖葡萄糖葡萄糖酸葡萄糖酸（1 1）醛、酮基产生的性质醛、酮基产生的性质氧化（还原性）氧化（还原性）5 582葡萄糖酸葡萄糖酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖二酸葡萄糖二酸溴水溴水浓硝酸浓硝酸（1 1）醛、酮基产生的性质醛、酮基产生的性质氧化（还原性）氧化（还原性）6 683D-D-甘露糖甘露糖D-D-葡萄糖葡萄糖D-D-葡萄糖醇葡萄糖醇D-D-果糖果糖HD-D-甘露糖醇甘露糖醇HHD-D-葡萄糖醇葡萄糖醇D-D-甘露糖醇甘露糖醇还原还原（1 1）醛、酮基产生的性质醛、酮基产生的性质84成脎作用成脎作用1 1原理：醛基或酮基与苯肼等起加合作用原理：醛基或酮基与苯肼等起加合作用 成脎作用：单糖的第成脎作用：单糖的第1 1，2 2碳与苯肼结合碳与苯肼结合后，成晶体糖脎；后，成晶体糖脎；举例：葡萄糖与苯肼的成举例：葡萄糖与苯肼的成脎脎作用；作用；糖脎特点：黄色晶体，不溶于水；糖脎特点：黄色晶体，不溶于水；应用：可用来鉴别单糖，因不同的单糖应用：可用来鉴别单糖，因不同的单糖产生不同的糖脎，故可根据糖脎的晶形、产生不同的糖脎，故可根据糖脎的晶形、溶点鉴别糖的种类。溶点鉴别糖的种类。（1 1）醛、酮基产生的性质醛、酮基产生的性质85D-D-葡萄糖葡萄糖葡萄糖苯腙葡萄糖苯腙酮苯腙酮苯腙葡萄糖脎葡萄糖脎成脎作用成脎作用2 2（1 1）醛、酮基产生的性质醛、酮基产生的性质86 异构化作用异构化作用1 1原理：弱碱或稀强碱引起单糖的分子原理：弱碱或稀强碱引起单糖的分子重排。重排。举例：举例：D-D-葡萄糖与葡萄糖与D-D-果糖及果糖及D-D-甘露糖甘露糖可在可在Ba(OH)Ba(OH)2 2的溶液中互相转变。的溶液中互相转变。（1 1）醛、酮基产生的性质醛、酮基产生的性质87D-D-葡萄糖葡萄糖D-D-甘露糖甘露糖D-D-果糖果糖异构化作用异构化作用2 2（1 1）醛、酮基产生的性质醛、酮基产生的性质88D-D-葡萄糖葡萄糖D-D-甘露糖甘露糖D-D-果糖果糖1-21-2烯醇体烯醇体Ba(OH)Ba(OH)2 2Ba(OH)Ba(OH)2 2Ba(OH)Ba(OH)2 2异构化作用异构化作用3 3（1 1）醛、酮基产生的性质醛、酮基产生的性质89发酵作用发酵作用 单糖经酵母的酿酶作用产生乙醇和单糖经酵母的酿酶作用产生乙醇和COCO2 2，这一过程较复杂，在今后糖代谢章这一过程较复杂，在今后糖代谢章中详细介绍。中详细介绍。（1 1）醛、酮基产生的性质醛、酮基产生的性质90酶酶-葡葡萄糖萄糖-葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸磷酸磷酸磷酸成脂作用成脂作用（2）由羟基产生的性质）由羟基产生的性质91-型糖型糖-型糖型糖-糖苷糖苷-糖苷糖苷醇醇HClHCl醇醇成苷作用成苷作用（2）由羟基产生的性质）由羟基产生的性质92HCl,加热，加热，-3H2OD-D-葡萄糖葡萄糖5-5-羟甲羟甲基糠醛基糠醛脱水作用脱水作用（2）由羟基产生的性质）由羟基产生的性质93脱氧脱氧核糖核糖脱氧核糖脱氧核糖脱氧作用脱氧作用（2）由羟基产生的性质）由羟基产生的性质94氨基化氨基化1 1原理：原理：OHOH基（基（C-2,C-3C-2,C-3上为主）被上为主）被NHNH2 2基基取代而产生氨基糖，也叫糖胺。取代而产生氨基糖，也叫糖胺。举例：举例：N-N-乙酰乙酰-D-D-葡萄糖胺葡萄糖胺(NAG)(NAG)、N-N-乙乙酰胞壁酸（酰胞壁酸（NAMNAM）。）。（2）由羟基产生的性质）由羟基产生的性质95N-N-乙酰乙酰D-D-葡萄糖胺（葡萄糖胺（NAGNAG）氨基化氨基化2 2（2）由羟基产生的性质）由羟基产生的性质96N-N-乙酰胞壁乙酰胞壁酸（酸（NAMNAM）氨基化氨基化3 3（2）由羟基产生的性质）由羟基产生的性质97N-N-乙酰神经氨酸（乙酰神经氨酸（NANNAN）氨基化氨基化4 4（2）由羟基产生的性质）由羟基产生的性质98第三节第三节寡糖寡糖一、定义一、定义二、功能二、功能三、结构和性质三、结构和性质四、自然界存在的重要寡糖四、自然界存在的重要寡糖99一、定义一、定义寡糖又称低聚糖，一般由两个或两个以上寡糖又称低聚糖，一般由两个或两个以上（通常指（通常指210）糖单元以糖苷键相连。）糖单元以糖苷键相连。最简单的寡糖是双糖，如乳糖、蔗糖、麦最简单的寡糖是双糖，如乳糖、蔗糖、麦芽糖等。芽糖等。寡糖常常与蛋白质或脂类共价结合，以糖寡糖常常与蛋白质或脂类共价结合，以糖蛋白或糖脂的形式存在蛋白或糖脂的形式存在。100二、功能二、功能1寡糖是生物体内重要的信息物质。寡糖是生物体内重要的信息物质。2寡糖具有营养保健功能。寡糖具有营养保健功能。3某些寡糖具有很强的抗病毒、抗炎某些寡糖具有很强的抗病毒、抗炎症活性。症活性。101三、结构和性质三、结构和性质醛糖醛糖C-1上的半缩醛羟基（酮糖上的半缩醛羟基（酮糖C-2上）和其它上）和其它单糖的羟基经脱水，通过缩醛形式结合成寡糖。单糖的羟基经脱水，通过缩醛形式结合成寡糖。寡糖的性质与组成寡糖的单糖单元、糖苷键连寡糖的性质与组成寡糖的单糖单元、糖苷键连接类型有密切关系。接类型有密切关系。一分子单糖的半缩醛羟基和另一分子的醇羟基一分子单糖的半缩醛羟基和另一分子的醇羟基失水，后者仍然保留它的半缩醛（酮）羟基，失水，后者仍然保留它的半缩醛（酮）羟基，因此能发生醛（或酮）的反应，称为还原糖。因此能发生醛（或酮）的反应，称为还原糖。两个单糖的半缩醛羟基都参与了缩醛（或缩酮）两个单糖的半缩醛羟基都参与了缩醛（或缩酮）反应，不能直接发生还原反应，称为非还原糖。反应，不能直接发生还原反应，称为非还原糖。102四、自然界存在的重要寡糖四、自然界存在的重要寡糖1双糖双糖2三糖三糖3其他低聚糖其他低聚糖1031双糖双糖(蔗糖蔗糖)-D-D葡萄糖葡萄糖-D-果糖果糖-D-吡喃葡萄糖基吡喃葡萄糖基-（12）-D-呋喃果糖呋喃果糖非还原糖非还原糖1041双糖双糖(麦芽糖麦芽糖)-D-D葡萄糖葡萄糖 -D-D葡萄糖葡萄糖-D-吡喃葡萄糖基吡喃葡萄糖基-（14）-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖还原糖还原糖1051双糖双糖(纤维二糖纤维二糖)-D-D葡萄糖葡萄糖-D-D葡萄糖葡萄糖-D-吡喃葡萄糖基吡喃葡萄糖基-（14）-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖还原糖还原糖106-D-吡喃半乳糖基吡喃半乳糖基-（14）-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖1双糖双糖(乳糖乳糖)还原糖还原糖1072三糖三糖-D-果糖果糖-半乳糖半乳糖-D-D葡萄糖葡萄糖蜜二糖蜜二糖蔗糖蔗糖非还原糖非还原糖1083其他低聚糖其他低聚糖常见的低聚糖还有常见的低聚糖还有:低聚果糖低聚果糖-寡聚葡萄糖（寡聚葡萄糖（-异麦芽寡糖）异麦芽寡糖）低聚半乳糖（半乳寡糖）低聚半乳糖（半乳寡糖）甘露低聚糖（甘露寡糖）甘露低聚糖（甘露寡糖）低聚木糖（木寡糖）等低聚木糖（木寡糖）等。109第四节第四节多糖多糖一、概述一、概述二、淀粉与糖原二、淀粉与糖原三、纤维素与半纤维素三、纤维素与半纤维素四、甲壳素与壳聚糖四、甲壳素与壳聚糖五、粘多糖五、粘多糖六、糖缀合物六、糖缀合物110一、概述一、概述多糖是由很多个单糖分子缩合而成的高聚物。多糖是由很多个单糖分子缩合而成的高聚物。自然界中，植物、动物及微生物体内都含有多自然界中，植物、动物及微生物体内都含有多种多糖。种多糖。从多糖的形状上看，可分为直链和支链两种。从多糖的形状上看，可分为直链和支链两种。根据单糖的组成来区分，由一种单糖构成的多根据单糖的组成来区分，由一种单糖构成的多糖叫同多糖（纯多糖），由两种以上单糖构成糖叫同多糖（纯多糖），由两种以上单糖构成的多糖叫杂多糖。的多糖叫杂多糖。111一、概述一、概述（一）直链多糖和支链多糖（一）直链多糖和支链多糖（二）同多糖和杂多糖（二）同多糖和杂多糖112还原端：还原端：1 1 非还原端：非还原端：1 1（一）直链多糖和支链多糖（一）直链多糖和支链多糖直链淀粉直链淀粉:由由200300个个-D-葡萄糖以葡萄糖以（14）糖）糖苷键相连形成；其基本的苷键相连形成；其基本的二糖单位是二糖单位是“麦芽糖麦芽糖”。1 1直链多糖直链多糖113（一）直链多糖和支链多糖（一）直链多糖和支链多糖114（一）直链多糖和支链多糖（一）直链多糖和支链多糖纤维素纤维素:由上千个（平均含有由上千个（平均含有3000个）个）葡萄糖以葡萄糖以（14）-糖苷键相连结形成；糖苷键相连结形成；基本的二糖单位是基本的二糖单位是“纤维二糖纤维二糖”。115（一）直链多糖和支链多糖（一）直链多糖和支链多糖2 2支链多糖支链多糖（1414）糖苷键糖苷键（1616）糖苷键糖苷键支链淀粉支链淀粉1还原端：还原端：1 1非还原端：非还原端：n+1n+1116（二）同多糖和杂多糖（二）同多糖和杂多糖葡聚糖是最重要的同多糖，只由葡萄糖一葡聚糖是最重要的同多糖，只由葡萄糖一种结构单位组成。种结构单位组成。常见的淀粉、纤维素、右旋糖酐等都是一常见的淀粉、纤维素、右旋糖酐等都是一些来源不同或糖苷键不同的葡聚糖些来源不同或糖苷键不同的葡聚糖。1 1同多糖同多糖117（二）同多糖和杂多糖（二）同多糖和杂多糖杂多糖可以分成动物粘多糖、植物杂多糖及杂多糖可以分成动物粘多糖、植物杂多糖及微生物杂多糖等。微生物杂多糖等。在动物体内的粘多糖通常是以一定的方式与在动物体内的粘多糖通常是以一定的方式与蛋白质相连，而蛋白质中肽链上的氨基又可蛋白质相连，而蛋白质中肽链上的氨基又可与另外的多糖结合，这就构成了在水介质中与另外的多糖结合，这就构成了在水介质中具有弹性的凝胶状网络。具有弹性的凝胶状网络。植物杂多糖有琼脂、半纤维素、果胶。植物杂多糖有琼脂、半纤维素、果胶。118（二）同多糖和杂多糖（二）同多糖和杂多糖大肠杆菌胞壁肽的结构单元（大肠杆菌胞壁肽的结构单元（a a）及肽聚糖的组成（及肽聚糖的组成（b b）119（二）同多糖和杂多糖（二）同多糖和杂多糖120（二）同多糖和杂多糖（二）同多糖和杂多糖121二、淀粉与糖原二、淀粉与糖原1淀粉淀粉2糖原糖原1221淀粉淀粉分布分布 几乎存在于所有绿色植物的多数组织中。几乎存在于所有绿色植物的多数组织中。降解降解淀粉淀粉红色糊精红色糊精无色糊精无色糊精麦芽糖麦芽糖葡萄糖葡萄糖 遇碘成遇碘成 红色红色 不显色不显色 紫蓝色紫蓝色直链淀粉与支链淀粉直链淀粉与支链淀粉用热水溶解淀粉时，可溶的一部分为用热水溶解淀粉时，可溶的一部分为 直链直链淀粉淀粉，另一部分不能溶解的为，另一部分不能溶解的为 支链淀粉支链淀粉 1231淀粉淀粉定义：定义：多个单糖基以糖苷键相连而形成的高聚物多个单糖基以糖苷键相连而形成的高聚物 分布：分布很广，各类生物中均有分布分布：分布很广，各类生物中均有分布均一多糖与不均一多糖均一多糖与不均一多糖特性：水溶液中形成形成胶体，无甜味，无还原性，有旋光性，但无变旋现象特性：水溶液中形成形成胶体，无甜味，无还原性，有旋光性，但无变旋现象分子量分子量直链淀粉的分子量约在直链淀粉的分子量约在1.01.010104 4-2.0-2.010106 6连接键连接键 直链淀粉直链淀粉:以以-1-1，4 4糖苷键；糖苷键；支链淀粉支链淀粉:以以-1-1，4 4糖苷键糖苷键 及及-1-1，6 6糖苷键糖苷键作用作用食用食用 工业上：如发酵制酒、水解制糖等。工业上：如发酵制酒、水解制糖等。1241淀粉淀粉还原端：还原端：1 1非还原端：非还原端：1 11251淀粉淀粉每每六个葡萄糖单位构成一个螺旋圈六个葡萄糖单位构成一个螺旋圈直链淀粉直链淀粉2(空间结构空间结构)1261淀粉淀粉（1414）糖苷键糖苷键（1616）糖苷键糖苷键支链淀粉支链淀粉1还原端：还原端：1 1非还原端：非还原端：n+1n+11271淀粉淀粉支链淀粉支链淀粉21281淀粉淀粉支链淀粉支链淀粉31292糖原糖原分布分布高等动物的肝脏与肌肉、软体动物、谷物和细高等动物的肝脏与肌肉、软体动物、谷物和细菌中也发现了糖原类似物。菌中也发现了糖原类似物。连接键连接键-1-1，4 4糖苷键及糖苷键及-1-1，6 6糖苷键。糖苷键。特点特点 糖原较易分散在水中，与碘反应是红紫色。糖原较易分散在水中，与碘反应是红紫色。1302糖原糖原支链淀粉：支链淀粉：分支少而长分支少而长11-12/24-32糖原：糖原：分支多而短分支多而短 3-5/10-14131三、纤维素与半纤维素三、纤维素与半纤维素三、纤维素与半纤维素三、纤维素与半纤维素1纤维素纤维素2半纤维素半纤维素1321纤维素纤维素纤维素的分子式为（纤维素的分子式为（C6H10O5）n。是由是由D-葡萄糖以葡萄糖以-1，4糖苷键组成的直糖苷键组成的直链同多糖。链同多糖。是世界上储量最丰富的天然有机物。是世界上储量最丰富的天然有机物。植物细胞壁的主要成分。植物细胞壁的主要成分。纤维素无色、无味，不溶于水和乙醇、纤维素无色、无味，不溶于水和乙醇、乙醚等有机溶剂，也不具有还原性。乙醚等有机溶剂，也不具有还原性。纤维素及其衍生物有许多重要的应用。纤维素及其衍生物有许多重要的应用。1331纤维素纤维素纤维素的分子结构纤维素的分子结构 1342半纤维素半纤维素半纤维素是一些与纤维素一同存在半纤维素是一些与纤维素一同存在于植物细胞壁中的多糖的总称，也就于植物细胞壁中的多糖的总称，也就是它是指除纤维素以外的全部碳水化是它是指除纤维素以外的全部碳水化合物。合物。构成半纤维素的单糖有葡萄糖、果构成半纤维素的单糖有葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖、木糖和阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖、木糖和阿拉伯糖等。糖等。135四、甲壳素与壳聚糖四、甲壳素与壳聚糖甲壳素（也称甲壳质，几丁质）是含乙酰甲壳素（也称甲壳质，几丁质）是含乙酰氨基的纯多糖，其名称是氨基的纯多糖，其名称是2-乙酰氨基乙酰氨基-2-脱氧脱氧-（14）-D-葡聚糖。葡聚糖。是是N-乙酰氨基乙酰氨基2-脱氧葡萄糖通过脱氧葡萄糖通过（14）糖苷键连接形成的直链多糖。）糖苷键连接形成的直链多糖。甲壳素和壳聚糖的结构与纤维素相似。甲壳素和壳聚糖的结构与纤维素相似。甲壳素在节肢动物的外壳中含量非常高，甲壳素在节肢动物的外壳中含量非常高，是虾、蟹、昆虫等外壳的重要成分。是虾、蟹、昆虫等外壳的重要成分。136四、甲壳素与壳聚糖四、甲壳素与壳聚糖甲壳素和壳聚糖的结构式甲壳素和壳聚糖的结构式137五、粘多糖五、粘多糖粘多糖是含氮的不均一多糖，化学组成为粘多糖是含氮的不均一多糖，化学组成为糖醛酸和乙酰氨基己糖交替排列，有时含硫糖醛酸和乙酰氨基己糖交替排列，有时含硫键，也称为糖胺聚糖。键，也称为糖胺聚糖。粘多糖通过共价键与蛋白质相连接构成蛋粘多糖通过共价键与蛋白质相连接构成蛋白聚糖。白聚糖。粘多糖是构成细胞间结缔组织的主要成分，粘多糖是构成细胞间结缔组织的主要成分，广泛存在于哺乳动物的各种细胞内。广泛存在于哺乳动物的各种细胞内。重要的粘多糖有：肝素、硫酸皮肤素，硫重要的粘多糖有：肝素、硫酸皮肤素，硫酸乙酰肝素，硫酸角质素，硫酸软骨素和透酸乙酰肝素，硫酸角质素，硫酸软骨素和透明质酸等。明质酸等。138六、糖缀合物六、糖缀合物1.糖蛋白与蛋白多糖糖蛋白与蛋白多糖