第2章糖類的結(jié)構(gòu)與功能

1、糖類的化學(xué)l糖的一般概念糖的一般概念l單糖單糖l寡糖寡糖l多糖及其復(fù)合多糖及其復(fù)合物物一、糖的一般概念 糖類糖類(carbohydrates)物質(zhì)物質(zhì)是含是含多羥醛或多羥酮多羥醛或多羥酮類化合物。主要由類化合物。主要由C、H、O組成，其分子組成，其分子式常用式常用Cn(H2O)n來(lái)表來(lái)表示。示。所有生命機(jī)體中，其中：l植物：含糖量占其干 重的85-90%；l動(dòng)物：含糖量不超過(guò) 其干重的2%l微生物：含糖量占其菌體干重的10-30%一、糖的一般概念一、糖的一般概念l作為能源作為能源l作為碳源作為碳源l作為結(jié)構(gòu)性物質(zhì)作為結(jié)構(gòu)性物質(zhì)l細(xì)胞識(shí)別和信息傳遞的重要細(xì)胞識(shí)別和信息傳遞的重要參與者。參與者。l

2、按其水解情況分類：l單糖：凡不能被水解為更小分子的糖稱。 如： 核糖、葡萄糖。l寡糖：凡能被水解成少數(shù)（210個(gè)）單 糖分子的糖稱。 如：蔗糖 葡萄糖+果糖一、糖的一般概念l多糖：凡能被水解成多個(gè)單糖分子的糖稱。 如：淀粉 n葡萄糖l復(fù)合糖：與非糖物質(zhì)結(jié)合的糖。 如：糖蛋白等。l衍生糖：糖的衍生物。l 如：糖酸、糖胺等 。l概念：具有一個(gè)自由醛基或酮基，或有2個(gè)以上羥基的糖類物質(zhì)。l 根據(jù)羰基特點(diǎn)： 醛糖、酮糖l根據(jù)碳原子數(shù)： 丙糖、丁糖、戊糖、 己糖、庚糖等1、構(gòu)型： 1）D & L構(gòu)型構(gòu)型根據(jù)離羰基最遠(yuǎn)的不對(duì)稱C原子的-OH位置： -OH 在左：L； -OH 在右：D 天然單糖大多

3、數(shù)是 D-型糖。2）旋光性： 右旋：+； 左：；二、單糖二、單糖1）鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)：l證明了鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)后，發(fā)現(xiàn)葡萄糖的某些理化性質(zhì)與醛不同。l實(shí)驗(yàn)證明僅能生成半縮醛。l過(guò)長(zhǎng)氧橋不合理，W.N.Haworth 提出透視式表達(dá)糖的環(huán)式結(jié)構(gòu)。l變旋現(xiàn)象（因糖分子結(jié)構(gòu)互變而產(chǎn)生）D-鏈?zhǔn)?-D-葡萄糖吡喃糖呋喃糖-OH在下：在下： -； -OH在上：在上：-OH在下： -； -OH在上：-lX-衍射表明，糖分子中的C-C鍵不在一個(gè)平面上，有椅式和船式兩種。lX-衍射、紅外光譜、旋光性數(shù)據(jù)表明環(huán)己烷及其衍生物主要以椅式構(gòu)象存在。椅式 船式1、 與強(qiáng)酸共熱生成糠醛： 戊糖 糠醛 +濃HCl 己糖 羥甲基糠醛生成糠

4、醛生成糠醛l-萘酚 糠醛 紫紅 羥甲基糠醛 紫紅l間苯二酚 酮糖 紅 醛糖 淺紅 l用于鑒定。 2）功能各異：）功能各異： 毛地黃苷、強(qiáng)心苷毛地黃苷、強(qiáng)心苷：有強(qiáng)心功能；：有強(qiáng)心功能； 皂苷皂苷：溶血功能；：溶血功能；箭毒苷苦杏仁苷l(shuí)斐林（Fehling）試劑定量l羰基還原成醇基：葡萄糖還原成葡萄糖還原成山梨醇山梨醇葡萄糖 苯腙 葡糖酮苯腙 葡糖脎各種糖形成的糖脎結(jié)晶和熔點(diǎn)不同,可鑒別糖.苯肼苯肼苯肼1、單糖：、單糖： 1）醛糖：有醛基的糖；）醛糖：有醛基的糖； 2）酮糖：有酮基的糖；）酮糖：有酮基的糖；葡萄糖 甘露糖 半乳糖 果糖 D-核糖核糖 D-脫氧核糖脫氧核糖1）糖醇：性質(zhì)穩(wěn)定、甜。如

5、： 甘露醇： 山梨醇： 肌醇：對(duì)糖脂代謝有調(diào)節(jié)作用、B族Vit、 從玉米淀粉或微生物發(fā)酵制取。單糖伯醇基氧化而得。葡萄糖醛酸：肝臟解毒劑；半乳糖醛酸：存在果膠中。糖分子中的一個(gè)羥基被氨基取代。如：D-氨基葡萄糖（幾丁質(zhì)） 半乳糖胺（軟骨素）1、概念、概念：少數(shù)單糖（少數(shù)單糖（2-10個(gè)）縮合的聚合物。個(gè)）縮合的聚合物。2、分布、分布：自然界分布的主要是：自然界分布的主要是雙糖雙糖、三糖，、三糖， 3、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)：?jiǎn)翁堑慕M成；單糖的組成； 糖苷鍵的連接方式；糖苷鍵的連接方式； 糖苷鍵的連接位置。糖苷鍵的連接位置。l重要生物分子的組分；l結(jié)構(gòu)成分；l 信號(hào)分子；三、寡糖三、寡糖麥芽糖葡萄糖+葡萄糖

6、（-1，4糖苷鍵），(12) 糖苷鍵糖的相對(duì)甜度（以蔗糖為糖的相對(duì)甜度（以蔗糖為100計(jì)）計(jì)） 糖類名稱糖類名稱 相對(duì)甜度相對(duì)甜度 蔗糖蔗糖 100 果糖果糖 115-150 葡萄糖葡萄糖 69 半乳糖半乳糖 63 甘露糖甘露糖 59 山梨糖山梨糖 51 麥芽糖麥芽糖 46 乳糖乳糖 33l還原糖：有游離半縮醛羥基的寡糖； 如：麥芽糖、乳糖。 l非還原糖：無(wú)游離半縮醛羥基的寡糖； 如：蔗糖。三、寡糖三、寡糖（一）多糖的概念： 1、概念：由多個(gè)單糖以糖苷鍵相連而成 的高分子聚合物。 方向：左：非還原端； 右：還原端。 膠體溶液、無(wú)甜味、無(wú)還原性、 有旋光性，但無(wú)變旋現(xiàn)象。四、多糖及其復(fù)合物四、多

7、糖及其復(fù)合物l一級(jí)結(jié)構(gòu)：?jiǎn)翁堑慕M成； 糖苷鍵的類型； 單糖的排列順序而異。l二級(jí)結(jié)構(gòu)：取決于一級(jí)結(jié)構(gòu)，指其分子骨架。四、多糖及其復(fù)合物四、多糖及其復(fù)合物糖原糖原 淀粉淀粉 纖維素纖維素由不同類型單糖縮合而成。肝素1）作為動(dòng)植物結(jié)構(gòu)的骨架物質(zhì)；2）作為儲(chǔ)存物質(zhì)；3）機(jī)體的防御功能；4）抗凝作用等等。1、淀粉：有兩種分子組成；1）直鏈淀粉：葡萄糖分子以（1-4）糖 苷鍵縮合而成的多糖鏈。四、多糖及其復(fù)合物四、多糖及其復(fù)合物l直鏈淀粉直鏈淀粉 一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu) （1 14 4）葡萄糖苷鍵葡萄糖苷鍵可溶于熱水可溶于熱水250300個(gè)糖分子個(gè)糖分子遇碘呈遇碘呈紫藍(lán)色紫藍(lán)色。易老化易老化粘度小粘度小空間結(jié)

8、構(gòu)空間結(jié)構(gòu)分子中除有（1-4）糖苷鍵 外，還在分支點(diǎn)處有（1-6 ）糖苷鍵。每一分支有20-30個(gè)葡萄糖基，各分支卷曲成螺旋。 l支鏈淀粉支鏈淀粉不易老化不易老化6, 000個(gè)糖分子個(gè)糖分子遇碘呈遇碘呈粘度大粘度大空間空間結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) （1 14 4）糖苷鍵糖苷鍵 （ （1616） ）糖苷鍵糖苷鍵在酸或淀粉酶在酸或淀粉酶作用下被降解作用下被降解，終產(chǎn)物為葡，終產(chǎn)物為葡萄糖：萄糖：四、多糖及其復(fù)合物四、多糖及其復(fù)合物麥芽糖遇碘呈藍(lán)紫色 紅色 不顯色不顯色淀粉紅色糊精無(wú)色糊精葡萄糖l結(jié)構(gòu)：同支鏈淀粉；區(qū)別在于結(jié)構(gòu)：同支鏈淀粉；區(qū)別在于分支分支程度更高程度更高,分分支鏈更短支鏈更短,平均每平均每8-12

9、個(gè)殘基發(fā)生一次分支。個(gè)殘基發(fā)生一次分支。 四、多糖及其復(fù)合物四、多糖及其復(fù)合物l分布：分布： 主要存在于動(dòng)物肝、肌主要存在于動(dòng)物肝、肌肉中。肉中。 l特點(diǎn)：特點(diǎn)： 遇碘呈遇碘呈紅色紅色。l功能：功能： 同淀粉，亦稱動(dòng)物淀粉。同淀粉，亦稱動(dòng)物淀粉。其其合成與分解取決于血合成與分解取決于血糖水平糖水平。 1）結(jié)構(gòu)：由D-葡萄糖以（1-4）糖苷鍵連 接起來(lái)的線形聚合物。四、多糖及其復(fù)合物四、多糖及其復(fù)合物l不溶于水不溶于水,人體不能消化人體不能消化纖維素；纖維素；l游離游離-OH中的中的H可被其它基團(tuán)取代可被其它基團(tuán)取代，構(gòu)成各，構(gòu)成各種高分子化合物：種高分子化合物： 羧甲基纖維素、羧甲基纖維素、D

10、EAE-纖維素等層析載體。纖維素等層析載體。l纖維素酶纖維素酶解成葡萄糖。解成葡萄糖。lN-乙酰葡萄糖胺以（1，4）糖苷鍵縮合而成。l結(jié)構(gòu)與纖維素類似，但氫鍵比其多。l藻類、昆蟲及甲殼類動(dòng)物的結(jié)構(gòu)組分。l目前研究開(kāi)發(fā)在：黏結(jié)劑、藥物輔料等。四、多糖及其復(fù)合物四、多糖及其復(fù)合物l結(jié)構(gòu)：主鏈：- 1,6糖苷鍵； 支鏈： - 1,3和- 1,4糖苷鍵l功能：降低血粘度、抗血栓、改善微循 環(huán)、利尿 l香菇多糖：香菇多糖：-1,3葡聚糖，對(duì)肉瘤有抑制葡聚糖，對(duì)肉瘤有抑制l茯苓多糖：茯苓多糖：-1,3葡聚糖，對(duì)肉瘤有抑制葡聚糖，對(duì)肉瘤有抑制l昆布多糖：昆布多糖：-1,3葡聚糖，可治療動(dòng)脈粥葡聚糖，可治療動(dòng)

11、脈粥 樣硬化。樣硬化。香菇多糖l糖與非糖物質(zhì)結(jié)合而成。糖與非糖物質(zhì)結(jié)合而成。（一）、糖與蛋白質(zhì)的復(fù)合物（一）、糖與蛋白質(zhì)的復(fù)合物 種類種類：糖蛋白糖蛋白：主要性質(zhì)接近蛋白質(zhì)；：主要性質(zhì)接近蛋白質(zhì)； 蛋白多糖蛋白多糖：性質(zhì)以多糖為主。：性質(zhì)以多糖為主。四、多糖及其復(fù)合物四、多糖及其復(fù)合物l由由N-乙酰半乳糖胺硫酸酯乙酰半乳糖胺硫酸酯與與葡糖醛酸葡糖醛酸組成。組成。l是軟骨、腱和骨的主要結(jié)構(gòu)成分。是軟骨、腱和骨的主要結(jié)構(gòu)成分。糖類與蛋白質(zhì)的連接方式：N-糖苷鍵：Asn的氨基與糖半縮醛-OH間形成；O-糖苷鍵：Thr、Ser等的-OH與糖半縮醛-OH 間形成。l種類多：包括某些種類多：包括某些酶、激

12、素、血漿糖蛋白、抗酶、激素、血漿糖蛋白、抗體、粘液物質(zhì)及膜蛋白。體、粘液物質(zhì)及膜蛋白。l特特 點(diǎn)：點(diǎn)：高粘度高粘度l功能多：功能多：潤(rùn)滑作用、保護(hù)作用、潤(rùn)滑作用、保護(hù)作用、 肽鏈加工、運(yùn)輸作用、肽鏈加工、運(yùn)輸作用、 分子識(shí)別、臨床鑒定。分子識(shí)別、臨床鑒定。O型型:糖鏈末端半乳糖連接糖鏈末端半乳糖連接僅有巖藻糖僅有巖藻糖;A型型:糖鏈末端半乳糖連接糖鏈末端半乳糖連接巖藻糖外還有巖藻糖外還有N-乙酰氨乙酰氨 基半乳糖基半乳糖;B型型:糖鏈末端半乳糖連接糖鏈末端半乳糖連接巖藻糖外還有半乳糖巖藻糖外還有半乳糖;A B型型:是是A型與型與B型型末端糖末端糖基的總和基的總和.l組成：組成： 糖胺聚糖糖胺聚

13、糖與與核心蛋白核心蛋白以共價(jià)鍵連接而成。以共價(jià)鍵連接而成。l功能各異：功能各異： 結(jié)締組織的組分；硫酸軟骨素結(jié)締組織的組分；硫酸軟骨素A 抗凝血作用；抗凝血作用；肝素肝素 保護(hù)作用保護(hù)作用 等。等。透明質(zhì)酸透明質(zhì)酸l葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸和和N-乙酰氨基葡萄糖乙酰氨基葡萄糖以以-1,3和和-1,4糖苷鍵交替連接而成糖苷鍵交替連接而成在皮膚、眼玻璃體、臍帶、關(guān)節(jié)液、結(jié)締組織等組織及卵子表面，在皮膚、眼玻璃體、臍帶、關(guān)節(jié)液、結(jié)締組織等組織及卵子表面， 起保護(hù)作用。起保護(hù)作用。l由由N-乙酰半乳糖胺硫酸酯乙酰半乳糖胺硫酸酯與與葡糖醛酸葡糖醛酸組成。組成。l是軟骨、腱和骨的主要結(jié)構(gòu)成分。是軟骨、腱和骨的主要結(jié)構(gòu)成分。l由由硫酸艾杜糖醛酸硫酸艾杜糖