第一章糖化學

1、糖的化學糖的化學Carbohydrate Carbohydrate ChemistryChemistry第第 一一 章章第一節(jié) 概述一、糖的概念與分布一、糖的概念與分布 糖是一類多羥基醛或糖是一類多羥基醛或多羥基酮類化合物及多羥基酮類化合物及其聚合物和衍生物的其聚合物和衍生物的總稱總稱 分布廣泛：分布廣泛：以植物界以植物界最多，占干重最多，占干重80%; 人和動物的器官組織，人和動物的器官組織，占干重占干重2%; 微生物體，占菌干重微生物體，占菌干重的的10-30% 生物體內的主要能源物質 在生物體內轉變成其它物質 生物體的結構成分 具有復雜的多方面的生物活性與功能 作為細胞識別的信息分子二、

2、糖的主要生物學作用二、糖的主要生物學作用三、糖的分類三、糖的分類 單糖單糖(monosaccharides) )(見p6) ：丙糖（tritose)、丁糖(butose)、戊糖(pentose)、己糖(hextose)、庚糖(heptose) 醛糖(aldose) 酮糖(ketose) 寡糖寡糖(oligosaccharides)：二糖(disaccharides)、三糖(trisaccharides) 多糖多糖(polysaccharides)(見p7)葡萄糖（葡萄糖（glucose）結構）結構CHOOHHOHHOHHOHHHOCHOC OHCHHOCOHHCOHHCH2OHHOHOHHOH

3、HOHHOHCH2HHO123456123456123456開鏈型環(huán)型開鏈型D-葡萄糖葡萄糖-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖第二節(jié) 單糖一、單糖的結構單糖構型判斷 單糖的構型習慣用D/L來表示。即編號最大的手性碳原子上的OH在右邊的為D型，在左邊的為L型。天然存在的單糖多數為D型。 根據由鏈狀變成環(huán)狀所生成的半縮醛羥基與末端CH2OH在同側為 型，在異側為型 。 單糖的旋光性與其構型無直接關系。 單糖的變旋現象是分子立體結構發(fā)生變化的結果。變旋性葡萄糖與果糖的環(huán)狀結構式葡萄糖的同分異構體二、單糖的性質二、單糖的性質1、旋光性 2、變旋現象3、還原性 4、形成糖苷：由糖的半縮醛羥基半縮醛羥基與配糖體配

4、糖體縮合后生成的化學鍵稱糖苷鍵。糖苷鍵的構型由糖基決定糖苷鍵的構型由糖基決定。糖苷的化學性質和生物功能主要由配糖體決定。OOCH2RHHHHOHOHOHHCH2OH糖體糖體配糖體配糖體三、單糖衍生物OHOHHOHHOHHOHCH2HHOOHCH2OHHCH2OHHHOHOHO葡萄糖（glucose ）果糖（fructose）123456123456-NH2-NHCOCH31、取代單糖葡萄糖衍生物胞壁酸三、單糖衍生物2、糖醇和糖酸CHOOHHOHHOHHOHHHOCHOC OHCHHOCOHHCOHHCH2OHHOHOHHOHHOHHOHCH2HHO123456123456123456開鏈型環(huán)型

5、開鏈型CH2OHCOOHCOOH一、寡糖的結構一、寡糖的結構 蔗糖(sucrose) 乳糖(lactose) 麥芽糖(maltose) 第三節(jié) 寡糖蔗糖蔗糖(sucrose) 果糖果糖- （12）葡萄糖苷）葡萄糖苷 葡萄糖葡萄糖- （21）果糖苷）果糖苷OCH2OHOHOHOHCH2OHOHOHCH2OHOO乳乳 糖糖(lactose)CH2OHOHOHOOHOHOHCH2OHOH葡萄糖葡萄糖- （14）半乳糖苷）半乳糖苷OO麥芽糖麥芽糖(maltose) 葡萄糖葡萄糖- （14）葡萄糖苷）葡萄糖苷二、寡糖的性質二、寡糖的性質1、旋光性和變旋性 寡糖分子中都存在不對稱碳原子，因而都有旋光性。

6、但并非所有的寡糖都有變旋性。2、還原性 保留的半縮醛羥基，具有還原性，如乳糖、麥芽糖 沒有半縮醛羥基，不具有還原性，如蔗糖 第三節(jié) 寡糖1、淀粉（、淀粉（starch） 高等植物的貯存多糖高等植物的貯存多糖 直鏈淀粉（直鏈淀粉（amyloseamylose） 以以 （1 14 4）糖苷鍵）糖苷鍵聚聚合而成合而成,200-980,200-980葡萄糖葡萄糖分子，無分支鏈狀結構，分子，無分支鏈狀結構，呈螺旋狀，遇碘顯藍色。呈螺旋狀，遇碘顯藍色。第四節(jié) 多糖-D-葡萄糖葡萄糖 支鏈淀粉支鏈淀粉 除了除了 （1 14 4）糖）糖苷鍵構成糖鏈以外，苷鍵構成糖鏈以外，在支點處存在在支點處存在 （1 16

7、6）糖苷鍵，）糖苷鍵，分子量較高，分子量較高，600-600-60006000個葡萄糖分子。個葡萄糖分子。每每11-1211-12個葡萄糖產個葡萄糖產生一分支，支鏈長生一分支，支鏈長度度24-3224-32個葡萄糖，個葡萄糖，支鏈數目支鏈數目50-7050-70。遇。遇碘顯紫紅色。碘顯紫紅色。2、糖原（糖原（glycogen） 動物的貯存多糖，主要動物的貯存多糖，主要存在于肝和肌肉中。存在于肝和肌肉中。 分子量很大，分子量很大，3000030000個葡個葡萄糖分子，分支更多，萄糖分子，分支更多，每每3-53-5個葡萄糖產生一分個葡萄糖產生一分支，支鏈長度支，支鏈長度10-1410-14個葡個葡

8、萄糖，遇碘顯紅色。萄糖，遇碘顯紅色。3、葡聚糖（葡聚糖（dextran）-D-葡萄糖葡萄糖 （1 16 6）糖苷鍵；）糖苷鍵； （1 13 3）糖苷鍵）糖苷鍵 提高免疫力；降血脂、血糖；抗輻射、防癌；提高免疫力；降血脂、血糖；抗輻射、防癌；4、纖維素（纖維素（cellulose） -D-葡萄糖葡萄糖 （1 14 4）糖苷鍵）糖苷鍵 80008000個葡萄糖分子個葡萄糖分子 是重要的膳食成分，可促進腸胃蠕動；食是重要的膳食成分，可促進腸胃蠕動；食物中含一定量的纖維素，可減少膽固醇的物中含一定量的纖維素，可減少膽固醇的吸收，是糖尿病人的保健食品。吸收，是糖尿病人的保健食品。5、幾丁質（幾丁質（ch

9、itin）N-乙酰乙酰-2-氨基葡萄糖氨基葡萄糖 （1 14 4）糖苷鍵）糖苷鍵 不分支的長鏈結構不分支的長鏈結構 幾丁質也大量存在于昆蟲和甲殼類動物的甲殼之中。幾丁質也大量存在于昆蟲和甲殼類動物的甲殼之中。在天然聚合物中幾丁質的貯存量占第二位，僅次子在天然聚合物中幾丁質的貯存量占第二位，僅次子纖維素。纖維素。天然絮凝澄清劑；控釋載體材料天然絮凝澄清劑；控釋載體材料 中藥的增效劑；中藥的增效劑；本身具有消炎抑菌作用本身具有消炎抑菌作用 6、黏多糖黏多糖（mucopolysaccharides）糖胺聚糖胺聚糖糖 基本結構單元：氨基己糖 糖醛酸 是結締組織間質和細胞間質的主要成分透明質酸透明質酸(

10、hyaluronic(hyaluronic acid) acid) 透明質酸是糖胺聚糖中結構最簡單的一種，它透明質酸是糖胺聚糖中結構最簡單的一種，它的結構中含有重復的二糖結構單位如下：的結構中含有重復的二糖結構單位如下： 存在于動物的結締組織、眼球的玻璃體、角膜、存在于動物的結締組織、眼球的玻璃體、角膜、關節(jié)液中。關節(jié)液中。 其主要功能是在組織中吸著水，具有潤滑劑的作其主要功能是在組織中吸著水，具有潤滑劑的作用，天然保濕因子。改善關節(jié)功能。防止動脈粥用，天然保濕因子。改善關節(jié)功能。防止動脈粥樣硬化。樣硬化。透明質酸透明質酸(hyaluronic(hyaluronic acid) acid)硫酸

11、軟骨素硫酸軟骨素 (chondroitin(chondroitin sulfate) sulfate) 為軟骨的主要成分為軟骨的主要成分 分為軟骨素分為軟骨素-4-4-硫酸硫酸與軟骨素與軟骨素-6-6-硫酸兩硫酸兩類。類。 具有降血脂和抗凝具有降血脂和抗凝血的作用，用于冠血的作用，用于冠心病和動脈粥樣硬心病和動脈粥樣硬化的治療化的治療硫酸皮膚素硫酸皮膚素(dermatan(dermatan sulfate)sulfate) 又稱硫酸軟骨素又稱硫酸軟骨素B B，最初是從豬皮中分離出來，后，最初是從豬皮中分離出來，后發(fā)現它存在于許多動物組織，如豬胃粘膜、臍帶、發(fā)現它存在于許多動物組織，如豬胃粘膜、

12、臍帶、肌腱、脾、腦、心瓣膜、鞏膜、腸粘膜、關節(jié)囊、肌腱、脾、腦、心瓣膜、鞏膜、腸粘膜、關節(jié)囊、纖維性軟骨等中。纖維性軟骨等中。 它的結構與性質都與硫酸軟骨素的相似，具有降血它的結構與性質都與硫酸軟骨素的相似，具有降血脂和抗凝血作用，臨床用于冠心病和動脈粥樣硬化脂和抗凝血作用，臨床用于冠心病和動脈粥樣硬化的治療的治療肝素肝素(heparin)(heparin) 最早在肝中發(fā)現，存在于肺、血管壁，天然抗凝血最早在肝中發(fā)現，存在于肺、血管壁，天然抗凝血物質。物質。 肝素的組成是硫酸氨基葡萄糖、葡萄糖醛酸和艾杜肝素的組成是硫酸氨基葡萄糖、葡萄糖醛酸和艾杜糖醛酸的硫酸酯。糖醛酸的硫酸酯。 肝素的生物意義在于它具有阻止血液凝固的特性。肝素的生物意義在于它具有阻止血液凝固的特性。目前輸血時，廣泛以肝素為抗凝劑，臨床上也常用目前輸血時，廣泛以肝素為抗凝劑，臨床上也常用于防止血栓形成。于防止血栓形成。7、瓊脂、瓊脂 是某些海藻是某些海藻( (如石花菜屬如石花菜屬) )所含的多糖物質，主要所含的多糖物質，主要成分是多聚半乳糖，含硫及鈣。它是微生物培養(yǎng)成分是多聚半乳糖，含硫及鈣。它是微生物培養(yǎng)基組分，也是電泳、免疫擴散的支持物之一。基組分，也是電泳、免疫擴散的支持物之一。 9個D-半乳糖（ （1 13 3）糖苷鍵）糖苷鍵）與