糖类化学--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,*,第一节 糖类的概念和分类,一、糖类的概念,1、糖类是生物体的组成物质,糖类是储存太阳能的物质，是生物界最重要的有机化合物,之一，广泛分布于生物体中。,2、糖类的定义,糖类物质,：一类多羟基醛（酮）和它们的缩合物及其衍生物。,3、元素组成糖含有碳、氢、氧三种元素,糖类化合物是由,碳、氢、氧,三种元素构成的，最初用通,式,C,n,(H,2,O),m,来表示，统称为“碳水化合物”。,后来人们发现有些化合物如,甲醛(HCHO),、,醋酸(CH,3,COOH),和,乳酸(CH,3,CHOHCOOH),等符合上述通式，但它们并不是糖类。,而,脱氧核糖(C,5,H,10,O,4,),、,鼠李糖(C,6,H,12,O,5,),和,岩藻糖(C,6,H,12,O,5,),是,糖类，而又不符合上述通式。,此外，有些糖类化合物中还含有,N、S 和 P,等元素。,二、糖的分类与命名,1、分类,根据糖类物质能否水解和水解后的产物，可将糖类分为：,单糖（monosacchrides）：,不能再水解的多羟基醛（酮）及,其衍生物。,寡糖（oligosacchrides）：,由2个,10,个相同或不同的单糖分,子缩合而成。,多糖（polysacchrides）：,由多个单糖分子缩合而成，如淀,粉、糖原、纤维素等。,第二节 单糖的结构和性质,一、单糖的构型和立体异构体,1、构型,不对称碳原子（,手性碳原子）,对映异构体,（D/L型）,在,Fischer,投影式,中，规定羰基在上，主链竖直；糖分子的构,型一般采用,相对构型表示法（D/L表示法）；,最末端的手性碳决定糖分子的构型。,相对构型表示法规定：右旋甘油醛的构型如(,A,)所示，称为,D,型；,左旋甘油醛的构型如(,B,)所示，称为,L,型,。以此为标准，其他化合物中较,大基团在右侧的为,D,型，在左侧的为,L,型。,2、旋光性,带有手性碳原子的化学物一般都有旋光性，可使偏振光旋转。,d,或（）表示右旋,l,或（）表示左旋,注意：,构型是人为规定的，旋光是用旋光仪测定时偏振面偏,转的实际方向，二者是不同的概念。具有D构型的物质可能具有 右旋性，也可能具有左旋性。,在一定条件下，测定一定浓度糖溶液的旋光度，可以计算其比旋光度。旋光性是鉴定糖的一个重要指标，每种糖都有特征性的比旋光度。,比旋光度的计算：,t,D,=,式中：,t,D,比旋光度；,D,钠光波长为589nm；,t,测定温度，一般为20；,l,旋光管的长度，dm；,C,糖液浓度，以100mL溶液中溶质的克数表示。,l,C,100,3、单糖的立体异构体,凡在理论上可由D-甘油醛衍生出来的单糖皆为D-型糖，由L-甘油醛衍生出来的单糖皆为L-型糖。,最末端的手性碳,决定糖分子的构型：,可根据规定简写糖分子：省略不对称碳，用交叉点表示；,省略-H和 OH的书写；,连接氢的短横省略，-OH仅用短横表示。,糖发生分子内加成，生成环状半缩醛：,二、葡萄糖的环状结构,羰基碳原子变成手性碳原子：,定义,型：半缩醛羟基与决定构型的-OH在环 的同侧；,型：半缩醛羟基与决定构型的-OH在环 的异侧。,推论 Fischer式中，半缩醛羟基在右侧（与氧桥同侧）为,型，在左侧（与氧桥异侧）为型。,由于单糖为多羟基醛或酮，理论上C,1,位上的醛基可以和多个羟基分别发生,半缩醛反应。实验证明仅有两种可能：一种是,醛基与C,5,上的羟基,反应生成吡喃环，另一种是,醛基与C,4,上的羟基,反应生成呋喃环。因此，前者称为吡喃糖，后者称为呋喃糖，它们的结构式如下：,单糖环状结构表示法：,三、葡萄糖的构象,1、船式构象,2、椅式构象（较稳定）,四、重要的单糖及其衍生物,1、己糖,单糖中己糖最重要。,（1）葡萄糖,甜度约为蔗糖的56%75%。,食用、工业发酵原料,（2）果糖,糖类中最甜的糖。与葡萄糖共存于果实和蜂蜜,中。,2、戊糖,（1）核糖,自然界中存在的核糖有D-核糖、D-2-脱氧核糖，它们是细胞中遗传信息的载体核糖的组分。,（2）L-阿拉伯糖,广泛存在于植物界中等多糖的，是植物分泌的胶粘质及半纤维质的组分。,3、糖苷,糖苷是很多中药的有效成分。单糖半缩醛结构上的羟基与其他含羟基的化合物（如醇、酚）失水缩合而成缩醛式衍生物，称为糖苷（详见有机化学有关内容）。,五、单糖的性质,1、物理性质：,甜味，无色晶体，易溶于水。,2、化学性质：,（1）氧化反应 （2）还原反应 （3）脱水反应,（4）成苷反应 （5）异构化反应 （6）成脎反应,（1）氧化反应：含有半缩醛羟基的糖为还原性糖，易被氧化在糖酸。以,葡萄糖为例，因反应条件不同，有三种方式氧化，生成不同的酸：在,弱氧化剂（例如溴水）作用下，被氧化成,葡萄糖酸；在较强,氧化剂（例如稀硝酸）作用下，被氧化成,葡萄糖二酸；能专一酶的作用，,被氧化成,葡萄糖醛酸。,（2）还原反应,单糖中的游离羰基可被还原为醇羟基。,例：,D-葡萄糖 D-葡萄糖醇（山梨醇）,木糖 木糖醇,（3）脱水反应,与强酸（如12%以上的浓盐酸）共同加热时，会发生脱水反应，生成糖醛。,糖醛及其衍生物能与-萘酚反应显紫色，常用于糖的定性及定量分析。,（4）成苷反应（形成缩醛）：在,糖苷中已述及,在稀碱作用，C,2,差向异构体之间可以通过烯醇式相互转化，这种作用称为,差向异构化,。,（5）异构化反应,（6）成脎反应,反应的应用:用作糖的定性鉴定。,*,第三节 寡糖的结构和性质,一、二糖的结构,二糖由两分子单糖失去一分子水缩合而成，单糖分子间形成糖苷键。有两种类型：,1、还原二糖,有半缩醛羟基保留一个半缩醛羟基，具有单糖的某些性质（变旋现象，还原性，成脎反应等）,2、非还原二糖,没有半缩醛羟基,二、二糖的性质,1、蔗糖,非还原糖，由一分子-D-葡萄糖和一分子-D-果糖通过-，-糖苷键相连而成。,2、麦芽糖,还原糖。大量存在于发芽的各种种子中。两分子的葡萄糖通过-，4糖苷键连接而成。,3、乳糖,还原糖。存在于各种哺乳动物的乳汁中。由一分子葡萄糖和一分子-半乳糖通过-，4糖苷键连接而成。,*,第四节多糖,一、均一多糖,1、淀粉：麦芽糖的高聚体=直链淀粉+支链淀粉,（1）直链淀粉：遇碘显蓝色,（2）支链淀粉,2、糖原,3、纤维素,4、几丁质,某些无脊椎动物如虾、蟹等外骨骼（甲壳）中的主要有机结构成分。由N-乙酰-D-葡萄糖胺以-1，4糖苷键结合而形成的均一多糖。,二、不均一多糖,1、糖胺聚糖,2、琼脂,3、果胶,第五节 壳聚糖的应用,*,一、在农业方面的应用,1、植物种子处理剂,2、植物杀菌剂,二、在化妆品工业上的应用,作固定剂配制固发液,三、在医学上的应用,药物成分,四、在环境保中的应用,污水沉淀剂,