生物化学糖类的化学省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

主要内容主要内容糖类概况糖类概况单糖结构与性质单糖结构与性质寡糖结构与性质寡糖结构与性质多糖结构与性质多糖结构与性质第1页糖类糖类寡糖寡糖多糖多糖同多糖同多糖杂多糖杂多糖复合糖复合糖单糖单糖什么是糖类？什么是糖类？第2页u糖定义与组成糖定义与组成定义：定义：糖类是糖类是多羟基醛多羟基醛或或多羟基酮多羟基酮及其及其缩聚缩聚物物和一些和一些衍生物衍生物总称。总称。组成：组成：糖含有糖含有碳、氢、氧碳、氢、氧三种元素。三种元素。第3页u糖分类：糖分类：糖类化合物糖类化合物单糖单糖寡糖寡糖多糖多糖：不能水解最简单糖类，是多羟：不能水解最简单糖类，是多羟基醛或酮衍生物（醛糖或酮糖）基醛或酮衍生物（醛糖或酮糖）：有：有210210个分子单糖缩合而成，个分子单糖缩合而成，水解后产生单糖水解后产生单糖同多糖同多糖杂多糖杂多糖糖缀合物糖缀合物第4页u糖类生物学功效糖类生物学功效1.1.1.1.是一切生物体维持生命活动所需是一切生物体维持生命活动所需是一切生物体维持生命活动所需是一切生物体维持生命活动所需能量能量能量能量主要起源；主要起源；主要起源；主要起源；2.2.2.2.是生物体合成其它化合物基本原料；是生物体合成其它化合物基本原料；是生物体合成其它化合物基本原料；是生物体合成其它化合物基本原料；3.3.3.3.充当结构性物质；充当结构性物质；充当结构性物质；充当结构性物质；4.4.4.4.糖链是高密度信息载体，是参加神经活动基本物质；糖链是高密度信息载体，是参加神经活动基本物质；糖链是高密度信息载体，是参加神经活动基本物质；糖链是高密度信息载体，是参加神经活动基本物质；5.5.5.5.糖类是细胞膜上受体分子主要组成成份，是细胞识糖类是细胞膜上受体分子主要组成成份，是细胞识糖类是细胞膜上受体分子主要组成成份，是细胞识糖类是细胞膜上受体分子主要组成成份，是细胞识别和信息传递等功效参加者。别和信息传递等功效参加者。别和信息传递等功效参加者。别和信息传递等功效参加者。第5页第二节第二节 单糖单糖一一 单糖旋光性与开链结构单糖旋光性与开链结构1、旋光性？、旋光性？单糖含有旋光性：单糖含有旋光性：D=100tDtcL变旋变旋:在溶液中，糖链状结构和环状结构在溶液中，糖链状结构和环状结构(、)之间是能够相互转变，最终到达一个动态平之间是能够相互转变，最终到达一个动态平衡，称为衡，称为变旋现象变旋现象。第6页开链结构开链结构开链结构开链结构以以D-D-甘油醛为参考物，甘油醛为参考物，凡羟基在凡羟基在右右边边，要求为，要求为D D型；羟基在左边，型；羟基在左边，要求为要求为L L型；型；注意：糖构型（注意：糖构型（D D、L L）与旋光方向）与旋光方向（+、-）并无直）并无直接联络。接联络。1234562、开链结构、开链结构第7页旋光异构旋光异构现象现象第8页第9页葡萄糖结构葡萄糖结构开链结构开链结构开链结构开链结构环状结构环状结构环状结构环状结构吡喃糖吡喃糖吡喃糖吡喃糖呋喃糖呋喃糖呋喃糖呋喃糖123456二二 单糖环状结构单糖环状结构第10页1 1 葡萄糖环状结构葡萄糖环状结构第11页葡萄糖构象葡萄糖构象葡萄糖构象葡萄糖构象船式船式船式船式椅式椅式椅式椅式2 2 构象构象第12页果糖结构果糖结构H第13页三三 单糖衍生物单糖衍生物衍生物衍生物：糖醇糖醇：较稳定，有甜味。甘露醇、：较稳定，有甜味。甘露醇、山梨醇山梨醇糖醛酸糖醛酸：由单糖伯醇基氧化而得：由单糖伯醇基氧化而得葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸氨基糖氨基糖：糖中羟基为氨基所取代。：糖中羟基为氨基所取代。D-D-氨基葡萄糖氨基葡萄糖糖苷糖苷：单糖半缩醛上羟基与非糖物：单糖半缩醛上羟基与非糖物质（醇、酚等）羟基形成缩醛。洋质（醇、酚等）羟基形成缩醛。洋地黄苷、皂角苷地黄苷、皂角苷第14页四四 单糖化学性质单糖化学性质1、还原性、还原性2、成酯、成醚、成酯、成醚（酰基化、甲基化反应）（酰基化、甲基化反应）3、形成糖苷、形成糖苷糖苷（键）：环状单糖半缩醛或半缩酮羟基与另一化合物发生缩合形成糖苷；糖苷键有O-苷、N-苷、S-苷等；糖苷是缩醛，无醛性质。第15页单糖在浓无机酸作用下脱水生成糠醛或糠醛衍生物。单糖在浓无机酸作用下脱水生成糠醛或糠醛衍生物。戊糖变成糠醛，己糖对应地生成戊糖变成糠醛，己糖对应地生成5-5-羟甲基糠醛。羟甲基糠醛。糠醛衍生物可与酚或芳胺类缩合，生成有色化合物，糠醛衍生物可与酚或芳胺类缩合，生成有色化合物，经惯用于糖判别反应上。经惯用于糖判别反应上。4、酸反应、酸反应第16页5、碱反应、碱反应l在弱碱作用下，葡萄糖、果糖和甘在弱碱作用下，葡萄糖、果糖和甘露糖三者可经过烯醇式而相互转化，露糖三者可经过烯醇式而相互转化，称为烯醇化作用。称为烯醇化作用。形成差向形成差向异构体异构体l食品在油炸、焙烤等加工和储备过食品在油炸、焙烤等加工和储备过程中，还原糖（主要是葡萄糖）同游程中，还原糖（主要是葡萄糖）同游离氨基酸或蛋白质分子中游离氨基等离氨基酸或蛋白质分子中游离氨基等含氨基化合物发生含氨基化合物发生羰氨反应羰氨反应，这种反，这种反应即美拉德反应。可产生褐变产物，应即美拉德反应。可产生褐变产物，包含可溶性与不溶性聚合物，引发食包含可溶性与不溶性聚合物，引发食品颜色加深和风味改变。品颜色加深和风味改变。利与弊！利与弊！第17页第三节第三节 寡糖寡糖1 1、麦芽糖、麦芽糖(葡萄糖葡萄糖 （1 14 4）葡萄糖苷）葡萄糖苷）性质：性质：性质：性质：变旋现象变旋现象变旋现象变旋现象 含有还原性含有还原性含有还原性含有还原性 一一 寡糖结构寡糖结构第18页2 2 2 2、乳糖（、乳糖（、乳糖（、乳糖（葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖-（1 1 1 14 4 4 4）半乳糖苷）半乳糖苷）半乳糖苷）半乳糖苷）1 1 1 14 4 4 4性质：性质：性质：性质：有变旋现象有变旋现象有变旋现象有变旋现象 含有还原性含有还原性含有还原性含有还原性 结构：结构：结构：结构：-半乳糖半乳糖半乳糖半乳糖 (1-4)(1-4)(1-4)(1-4)糖苷键糖苷键糖苷键糖苷键 (或或或或 )-)-)-)-葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖第19页3 3、蔗糖（葡萄糖、蔗糖（葡萄糖-，（1 12 2）果糖苷）果糖苷）性质：性质：无变旋现象无变旋现象 无还原性无还原性第20页二二 寡糖性质寡糖性质旋光性和变旋性旋光性和变旋性都有旋光性，个别都有旋光性，个别没有变旋性没有变旋性还原性还原性多数含有还原性：还原糖、多数含有还原性：还原糖、非还原糖（蔗糖）非还原糖（蔗糖）第21页三、环糊精三、环糊精结构结构含有含有6-86-8个葡萄糖基环状寡糖：分个葡萄糖基环状寡糖：分子结构含有刚性、具抗酸、碱酶作用；易子结构含有刚性、具抗酸、碱酶作用；易形成包含配合物。形成包含配合物。用途用途在工业上有广泛用途：作为稳定在工业上有广泛用途：作为稳定剂、乳化剂、增溶剂、抗氧化剂、抗光解剂、乳化剂、增溶剂、抗氧化剂、抗光解剂等，应用于食品、医药、轻工及农业化剂等，应用于食品、医药、轻工及农业化工。工。第22页第四节第四节 多糖多糖一一 同多糖同多糖淀粉分为两种成份；一个为可溶部分，称为直淀粉分为两种成份；一个为可溶部分，称为直淀粉分为两种成份；一个为可溶部分，称为直淀粉分为两种成份；一个为可溶部分，称为直链淀粉；另一个为不溶部分，称为支链淀粉链淀粉；另一个为不溶部分，称为支链淀粉链淀粉；另一个为不溶部分，称为支链淀粉链淀粉；另一个为不溶部分，称为支链淀粉1 1、淀粉、淀粉直链淀粉分子量约直链淀粉分子量约直链淀粉分子量约直链淀粉分子量约1 1 1 1万万万万-200-200-200-200万，万，万，万，250-260250-260250-260250-260个葡萄糖个葡萄糖个葡萄糖个葡萄糖分子，以分子，以分子，以分子，以（1 14 4）糖苷键）糖苷键聚合而成。呈螺旋聚合而成。呈螺旋聚合而成。呈螺旋聚合而成。呈螺旋结构，遇碘显结构，遇碘显结构，遇碘显结构，遇碘显紫蓝色紫蓝色。支链淀粉中除了支链淀粉中除了支链淀粉中除了支链淀粉中除了 （1 1 1 14 4 4 4）糖苷键组成糖链以外，）糖苷键组成糖链以外，）糖苷键组成糖链以外，）糖苷键组成糖链以外，在支点处存在在支点处存在在支点处存在在支点处存在（1 16 6）糖苷键）糖苷键，分子量较高。，分子量较高。，分子量较高。，分子量较高。遇碘显遇碘显遇碘显遇碘显紫红色紫红色。第23页直链淀粉直链淀粉直直链链淀淀粉粉为为250300250300个个D-D-葡葡萄萄糖糖残残基基经经过过D-1,4-D-1,4-糖糖苷苷键键联联接接而而成成一一条条长长链链。普普通通可可认为直链淀粉基本组成单位是认为直链淀粉基本组成单位是麦芽糖。麦芽糖。在天然淀粉中约有在天然淀粉中约有20-30%20-30%淀粉为直链淀粉。淀粉为直链淀粉。直直链链淀淀粉粉分分子子量量约约为为50,00050,000左左右右。文文件件中中也有报导其分子量范围为也有报导其分子量范围为10,00010,000至至100,000100,000。第24页直直链链淀淀粉粉结结构构第25页支链淀粉支链淀粉在在天天然然淀淀粉粉中中约约有有70-80%70-80%淀淀粉粉为为支支链链淀淀粉粉。支支链链淀淀粉粉分分子子较较直直链链淀淀粉粉大大得得多多，普普通通平平均均由由60006000个个D-D-葡葡萄萄糖糖残残基基组组成成。其分子量约为其分子量约为5 5万万-4-4千万。千万。第26页支支支支链链链链淀淀淀淀粉粉粉粉中中中中一一一一些些些些D-D-D-D-葡葡葡葡萄萄萄萄糖糖糖糖也也也也可可可可一一一一样样样样经经经经过过过过 -1,4-1,4-1,4-1,4-糖苷键连接成一条长链。糖苷键连接成一条长链。糖苷键连接成一条长链。糖苷键连接成一条长链。不不不不过过过过支支支支链链链链淀淀淀淀粉粉粉粉在在在在此此此此主主主主链链链链上上上上尚尚尚尚可可可可经经经经过过过过 -1,6-1,6-1,6-1,6-糖糖糖糖苷苷苷苷键键键键形形形形成成成成份份份份支支支支例例例例链链链链。此此此此侧侧侧侧链链链链普普普普通通通通含含含含有有有有25252525个个个个D-D-D-D-葡葡葡葡萄萄萄萄糖糖糖糖残残残残基基基基。侧侧侧侧链链链链内内内内部部部部D-D-D-D-葡葡葡葡萄萄萄萄糖糖糖糖残残残残基基基基仍仍仍仍是是是是经经经经过过过过 -1,41,41,41,4糖糖糖糖苷苷苷苷键键键键而而而而相相相相互互互互连连连连接接接接。侧侧侧侧链链链链上上上上每每每每隔隔隔隔6-76-76-76-7个个个个D-D-D-D-葡葡葡葡萄萄萄萄糖糖糖糖残残残残基基基基又又又又能能能能再再再再度度度度形形形形成成成成另另另另一一一一分分分分支支支支链链链链结结结结构构构构。于于于于是促使支链淀粉分子展现复杂树状分支结构。是促使支链淀粉分子展现复杂树状分支结构。是促使支链淀粉分子展现复杂树状分支结构。是促使支链淀粉分子展现复杂树状分支结构。支链淀粉分支点应含有支链淀粉分支点应含有支链淀粉分支点应含有支链淀粉分支点应含有 -1,6-1,6-1,6-1,6-糖苷键结构。糖苷键结构。糖苷键结构。糖苷键结构。支链淀粉结构支链淀粉结构第27页第28页支支链链淀淀粉粉结结构构还原端？还原端？非还原端？非还原端？第29页2 2、糖原、糖原 糖原为动物体内贮存主要多糖，此多糖糖原为动物体内贮存主要多糖，此多糖相当于植物体内贮存淀粉，所以糖原也相当于植物体内贮存淀粉，所以糖原也称为动物淀粉；高等动物肝脏和肌肉组称为动物淀粉；高等动物肝脏和肌肉组织中含有较多糖原。织中含有较多糖原。人类肝脏中糖原含量可达肝脏于重百分人类肝脏中糖原含量可达肝脏于重百分之十左右。软体动物也含有糖原，甚至之十左右。软体动物也含有糖原，甚至于在玉米和一些细菌中也曾发觉能合成于在玉米和一些细菌中也曾发觉能合成类似糖原多糖成份。类似糖原多糖成份。第30页糖原结构糖原结构糖原主链骨架由糖原主链骨架由糖原主链骨架由糖原主链骨架由 （1-41-41-41-4）糖苷键联接）糖苷键联接）糖苷键联接）糖苷键联接 -D-D-D-D吡吡吡吡喃葡糖残基组成，由甲基化作用发觉糖原甲基化喃葡糖残基组成，由甲基化作用发觉糖原甲基化喃葡糖残基组成，由甲基化作用发觉糖原甲基化喃葡糖残基组成，由甲基化作用发觉糖原甲基化产物中含有较多产物中含有较多产物中含有较多产物中含有较多1 1 1 1，4 4 4 4，6666三甲基化三甲基化三甲基化三甲基化 -D-D-D-D-吡喃葡吡喃葡吡喃葡吡喃葡萄糖。萄糖。萄糖。萄糖。糖原分子含有较多分支结构。支链淀粉分支结构糖原分子含有较多分支结构。支链淀粉分支结构糖原分子含有较多分支结构。支链淀粉分支结构糖原分子含有较多分支结构。支链淀粉分支结构是以是以是以是以24242424个葡萄糖残基为其分支长度，但糖原分支个葡萄糖残基为其分支长度，但糖原分支个葡萄糖残基为其分支长度，但糖原分支个葡萄糖残基为其分支长度，但糖原分支结构则是平均以结构则是平均以结构则是平均以结构则是平均以12121212个葡萄糖残基为其分支长度个葡萄糖残基为其分支长度个葡萄糖残基为其分支长度个葡萄糖残基为其分支长度 。糖原遇碘显棕红色糖原遇碘显棕红色糖原遇碘显棕红色糖原遇碘显棕红色第31页第32页3、纤维素、纤维素由葡萄糖以由葡萄糖以由葡萄糖以由葡萄糖以 （1 1 1 14 4 4 4）糖）糖）糖）糖苷键连接而成苷键连接而成苷键连接而成苷键连接而成 直链，直链，直链，直链，天然纤天然纤维素为无臭、维素为无臭、无味白色丝状无味白色丝状物。纤维素不物。纤维素不溶于水、稀酸、溶于水、稀酸、稀碱和有机溶稀碱和有机溶剂。不溶于水。剂。不溶于水。第33页植物中纤维素存在形态植物中纤维素存在形态第34页4、几丁质（壳多糖）、几丁质（壳多糖）几几丁丁质质结结构构第35页二二 杂多糖杂多糖1 1、糖胺聚糖、糖胺聚糖糖胺聚糖糖胺聚糖糖胺聚糖糖胺聚糖(glycosaminoglycan)(glycosaminoglycan)(glycosaminoglycan)(glycosaminoglycan)，又称为糖胺多糖、，又称为糖胺多糖、，又称为糖胺多糖、，又称为糖胺多糖、粘多糖粘多糖粘多糖粘多糖(mucopolysaccharides)(mucopolysaccharides)(mucopolysaccharides)(mucopolysaccharides)。糖胺聚糖经过共。糖胺聚糖经过共。糖胺聚糖经过共。糖胺聚糖经过共价键与蛋白质相连接组成蛋白聚糖。价键与蛋白质相连接组成蛋白聚糖。价键与蛋白质相连接组成蛋白聚糖。价键与蛋白质相连接组成蛋白聚糖。它在组织成长和再生过程中，在受精过程中以及它在组织成长和再生过程中，在受精过程中以及它在组织成长和再生过程中，在受精过程中以及它在组织成长和再生过程中，在受精过程中以及机体与许多传染病原机体与许多传染病原机体与许多传染病原机体与许多传染病原(细菌、病毒细菌、病毒细菌、病毒细菌、病毒)相互作用上都相互作用上都相互作用上都相互作用上都起着主要作用。起着主要作用。起着主要作用。起着主要作用。其代表性物质有其代表性物质有其代表性物质有其代表性物质有透明质酸透明质酸透明质酸透明质酸、硫酸软骨素硫酸软骨素硫酸软骨素硫酸软骨素、肝素肝素肝素肝素(heparin)(heparin)(heparin)(heparin)及硫酸乙酰肝素等。及硫酸乙酰肝素等。及硫酸乙酰肝素等。及硫酸乙酰肝素等。第36页琼脂琼脂一类主要海藻多糖一类主要海藻多糖果胶和树胶果胶和树胶植物多糖植物多糖细菌多糖细菌多糖细菌细胞壁杂多糖细菌细胞壁杂多糖第37页三、复合糖类三、复合糖类糖蛋白糖蛋白含有主要生物学功效。含有主要生物学功效。糖脂糖脂糖脂和脂多糖是生物膜组分糖脂和脂多糖是生物膜组分第38页两种不一样类型苷键：两种不一样类型苷键：N-糖苷键糖苷键（肽链上（肽链上Asn氨基与氨基与糖基上半缩醛羟基形成）；糖基上半缩醛羟基形成）；O-糖苷键糖苷键（肽链上（肽链上Ser或或Thr羟基与糖基上半缩醛羟基形成）羟基与糖基上半缩醛羟基形成）糖蛋白中寡糖链糖蛋白中寡糖链末端糖基末端糖基组成不一样决定人体血型。组成不一样决定人体血型。O型：型：Fuc（岩藻糖）（岩藻糖）A型：型：Fuc和和GNAc（乙酰氨基葡萄糖）（乙酰氨基葡萄糖）B型：型：Fuc和和Gal（半乳糖）（半乳糖）1 1、糖蛋白、糖蛋白第39页第40页返回第41页第42页2 2、糖脂生物膜组分、糖脂生物膜组分脂类与糖（或低聚糖）结合一类复合糖。脂类与糖（或低聚糖）结合一类复合糖。脂类与糖（或低聚糖）结合一类复合糖。脂类与糖（或低聚糖）结合一类复合糖。1 1 1 1）.甘油醇糖脂：甘油二酯与己糖（半乳糖、甘露甘油醇糖脂：甘油二酯与己糖（半乳糖、甘露甘油醇糖脂：甘油二酯与己糖（半乳糖、甘露甘油醇糖脂：甘油二酯与己糖（半乳糖、甘露糖和脱氧葡萄糖）结合而成。糖和脱氧葡萄糖）结合而成。糖和脱氧葡萄糖）结合而成。糖和脱氧葡萄糖）结合而成。2 2 2 2）.N-.N-.N-.N-酰基神经醇糖脂（鞘糖脂）：酰基神经醇糖脂（鞘糖脂）：酰基神经醇糖脂（鞘糖脂）：酰基神经醇糖脂（鞘糖脂）：RRRROCHOCHOCHOCH2 2 2 2CHCHCH=CHCCHCHCH=CHCCHCHCH=CHCCHCHCH=CHC13131313H H H H27272727R R R RNHNHNHNHOHOHOHOH（RRRR为糖基或糖链基；为糖基或糖链基；为糖基或糖链基；为糖基或糖链基；R R R R为脂肪酸链。）为脂肪酸链。）为脂肪酸链。）为脂肪酸链。）第43页第44页例题：1、教材 P26 12、教材 P26 73、教材 P26 9第45页