生物化學 第一章糖類

1、第一章 糖類(tn li)第一節(jié) 引言(ynyn)一、糖類的存在與來源糖類物質是自然界分布廣泛、數量最多的有機化合物。糖類廣泛地存在于生物界，特別是植物界。按干重計占植物的85%-90%，占細菌的10%-30%，動物的小于2%。在生物體內，糖類物質主要以同多糖、雜多糖、糖蛋白和蛋白聚糖形式存在。共九十八頁二、糖類的生物學作用1.作為生物體的結構成分：細胞壁：纖維素、半纖維素和果膠物質（植物）；肽聚糖（細菌）。昆蟲和甲殼類的外骨骼：殼多糖2.作為生物體內的主要能源物質：淀粉、糖原（能源儲存）3.在生物體內轉變?yōu)槠渌镔|：中間代謝物，提供碳骨架4.作為細胞識別(shbi)的信息分子：糖蛋白糖鏈可能

2、起著信息分子的作用，糖生物學（glycobiology)共九十八頁三、糖類的元素組成和化學(huxu)本質碳、氫、氧碳水化合物carbo(n)hydrate結構式：Cn(H2O)m或(CH2O)n有些糖如:鼠李糖（C6H12O5）、脫氧核糖（C5H10O4）例外非糖物質:甲醛（CH2O）、乙酸（C2H4O2）、乳酸（C3H6O3）1927年國際化學名詞重審委員會曾建議用“糖族（glucide）”一詞以代替“碳水化合物”；saccharide（詞頭）共九十八頁糖類物質是一類多羥基醛或多羥基酮類化合物或聚合物；或水解時能產生(chnshng)這些化合物的物質。C=OCC H OAldehyde g

3、roup （醛基）Ketone Group（酮基）C共九十八頁The structure of two pentoses（戊糖）D-riboseis a component of RNA and 2-deoxy-D-ribose is a component of DNAD-核糖2-脫氧(tu yng)-D-核糖共九十八頁The structure of two hexoses（己糖）D-葡萄糖D-果糖(gutng)共九十八頁四、糖的命名與分類(fn li)多數是根據糖的來源給予一個通俗名稱。如：葡萄糖，棉花糖、蔗糖、乳糖糖類物質可以根據其聚合度分為：1. 單糖：是不能被水解成更小分子的糖類，

4、如葡萄糖、果糖和核糖等。依據分子中所含的碳原子數目分別稱為三碳糖、四碳糖、五碳糖、六碳糖等。2. 寡糖：是由220個單糖通過糖苷鍵連接而成的糖類物質。包括二糖、三糖、四糖、五糖和六糖等。共九十八頁五、旋光異構1. 同分異構或稱異構（isomerism）是指存在兩個或多個具有相同數目和種類的原子并因而具有相同相對分子質量的化合物的現(xiàn)象。同分異構有相同的組成，故具有相同的分子式。同分異構主要有兩種：結構異構和立體異構。原子在空間的相對分布或排列稱為(chn wi)分子的構型（configuration）。由于單鍵基本自由旋轉以及鍵角有一定的柔性，一種具有相同結構和構型的分子在空間里可采取多種形態(tài)，

5、分子所采取的特定形態(tài)稱為構象(conformation)。共九十八頁2. 旋光性（optical activity ）Light beam Detector DextrorotatoryLevorotatory共九十八頁3.不對稱(duchn)碳原子（asymmetric carbon atom）不對稱碳原子是指與四個不同的原子或原子基團共價連接(linji)并因而失去對稱性的四面體碳，也稱手性碳原子、不對稱中心或手性中心，常用C*表示。甘油醛的結構 共九十八頁The chirality of monosaccharides is caused by their asymmetric carb

6、ons All the monosaccharides, except dihydroxyacetone (二羥丙酮(bn tn) ), contains one or more asymmetric (chiral) carbon atoms.二羥丙酮(bn tn)共九十八頁共九十八頁第二節(jié) 單糖(dn tn) 一、單糖的鏈狀結構 鏈狀結構一般用Fisher投影式表示：碳骨架、豎直(sh zh)寫；氧化程度最高的碳原子在上方 。二、D系單糖和L系單糖所有的醛糖都可以看成是由甘油醛下端逐個插入手性碳延伸而成。由D-甘油醛衍生而來的稱D系醛糖，由L-甘油醛衍生而來的稱L系醛糖。各種酮糖可被認為是

7、由二羥丙酮衍生而來的。共九十八頁HO-CH2CH（OH）CHOCH2OHCHOH-C-OHCH2OHCHOHO-C-H甘油醛D-甘油醛L-甘油醛單糖的構型：通常所謂(suwi)的單糖構型是指分子中離羰基碳最遠的那個手性碳原子的構型。共九十八頁各種酮糖可被認為是由二羥丙酮(bn tn)衍生而來CH2OHCH2OH C=O二羥丙酮(bn tn)（dihydroacetone）CH2OHCH2OH C=OHO-C-HH-C-OHH-C-OHD(-)-果糖（fructose）共九十八頁如果在投影(tuyng)式中此碳原子上的-OH具有與D（+）-甘油醛C2-OH相同的取向，則稱D型糖。CH2OHCHO

8、H-C-OHCH2OHH-C-OHH-C-OHHO-C-HC=OCOOHD（+）-甘油醛CH2OHCHOH-C-OHHO-C-HH-C-OHH-C-OHD（-）-葡萄糖D（+）-果糖(gutng)共九十八頁CH2OHCHOHO-C-HL（-）-甘油醛CH3CHOHO-C-HH-C-OHHO-C-HH-C-OHCH2OHCHOHO-C-HHO-C-HH-C-OHL（-）-巖藻糖L（+）-阿拉伯糖如果在投影式中此碳原子上的-OH具有(jyu)與L（-）-甘油醛C2-OH相同的取向，則稱L型糖。共九十八頁任一旋光化合物都只有一個對映體，它的其他旋光異構體在化學與物理性質方面都與之不同，這些不是對映體

9、的旋光異構體稱為非對映異構體或非對映體。例如，D（+）-葡萄糖的對映體只有L（-）-葡萄糖，其余的14個己糖旋光異構體是它的非對映體。糖的構型（D，L）與旋光方向（+，-）并無直接聯(lián)系(linx)。旋光方向與程度是由整個分子的立體結構（包括各手型碳原子的構型）而不是某一個手性碳的構型所決定的。共九十八頁差向異構體(epimer)：又稱表異構體，只有(zhyu)一個不對稱碳原子上的基團排列方式不同的非對映異構體，如：D-葡萄糖與D-半乳糖。CH2OHH-C-OHHO-C-HH-C-OHHO-C-HD-半乳糖D-葡萄糖共九十八頁 通常, 具有 n 個手性中心(zhngxn)的分子具有2n 個同分異

10、構體。一個(y )三碳的糖（醛糖）有一個(y )手性中心，就有21=2 同分異構體 。D-甘油醛共九十八頁丁醛糖的同分異構(tn fn y u)體丁醛糖有兩個(lin )手性中心，因此有 22=4 個異構體。D-赤蘚糖 D-蘇糖 共九十八頁戊醛糖的同分異構(tn fn y u)體The aldopentose has three chiral centers, thus has 23=8 isomers.D-核糖 D-阿位伯糖 D-木糖 D-來蘇糖 共九十八頁已醛糖的同分異構(tn fn y u)體The stereoisomers of aldohexosesThe aldohexose h

11、as four chiral centers, thus has 24=16 isomers.D-阿洛糖 D-阿卓糖 D-甘露(gnl)糖 D-古洛糖 D-艾杜糖 D-半乳糖 D-塔洛糖 D-葡萄糖 共九十八頁三、單糖(dn tn)的環(huán)狀結構許多單糖，新配制(pizh)的溶液會發(fā)生旋光度的改變，這種現(xiàn)象稱變旋。從乙醇水溶液中結晶出的D- （+）- glucose 稱為-型（20D= +112.2），從吡啶溶液中結晶出的稱為-型（20D= +18.7）。將這兩種晶體分別溶于水中，放置一段時間后，其旋光率都逐漸轉變?yōu)橥缓愣ㄖ担?52.6。葡萄糖的不同結構形式相互轉變，最后，達到一定的平衡，其中型

12、占36%，型占63%，鏈式占1%。 共九十八頁在溶液中，含有4個以上碳原子的單糖主要以環(huán)狀結構存在。 單糖分子(fnz)中的羥基能與醛基或酮基可逆縮合成環(huán)狀的半縮醛（emiacetal）。環(huán)化后，羰基C就成為一個新手性C原子稱為異頭碳原子（anomeric carbon atom），環(huán)化后形成的兩種非對映異構體稱為端基異構體，或異頭物(anomer)，分別稱為-型及-型異頭物。 共九十八頁 異頭碳的羥基與最末的手性碳原子的羥基具有相同取向(q xin)的異構體稱異頭物，具有相反取向的稱異頭物。 OHOOOHO HO-共九十八頁單糖環(huán)形(hun xn)結構的形成Formation of the

13、two cyclic forms of D-glucose共九十八頁吡喃糖和呋喃糖Pyranose: Sugar with six-membered ring structureFuranose: Sugar with five-membered ring structure共九十八頁糖類環(huán)狀結構的書寫方式(fngsh)常遵循W.N.Haworth 提出的規(guī)定（參看P10）：1.吡喃糖式寫成六角平面形，呋喃糖式寫成五角平面形；2.“左上右下”：鏈式結構中左邊的各基團寫在環(huán)的平面上，右邊各基團寫在環(huán)的平面下；3.“D上L下”：如有環(huán)外糖原子，如吡喃己糖的C6或呋喃戊糖的C5，書寫時D-型糖環(huán)外碳

14、原子及所帶基團在環(huán)平面上；L-型糖環(huán)外碳原子及所帶基團在環(huán)平面下。共九十八頁 4. 不論是D型糖還是L型糖，異頭糖羥基與末端羥甲基是反式的為異頭物，順式的為異頭物。-酮糖的第1位碳原子及其基團(j tun)寫在環(huán)平面上，-酮糖的第1位碳原子及其基團寫在環(huán)平面下。共九十八頁 重要的己糖包括：葡萄糖、果糖(gutng)、半乳糖、甘露糖等。-D-吡喃葡萄糖-D-吡喃半乳糖共九十八頁-D-吡喃甘露(gnl)糖-D-呋喃(fnn)果糖共九十八頁四、單糖(dn tn)的性質（一）單糖的物理性質(wl xngzh)1. 旋光性 幾乎所有的單糖及其衍生物都有旋光性，變旋現(xiàn)象。2. 甜度（見右表）3. 溶解度

15、易溶于水名稱甜度蔗糖100葡萄糖70果糖175乳糖16麥芽糖35木糖醇125天冬苯丙二肽15000蛇菊苷30000糖精50000應樂果甜蛋白20000表 糖、糖醇和增甜劑的相對甜度共九十八頁（二）單糖(dn tn)的化學性質醛基或伯酵基被氧化成羧基；羰基被還原成醇基；羰基與苯肼或氰化氫等起加成反應；羰基在弱堿中發(fā)生分子重排（異構化）反應；異頭羥基(qingj)參與成苷反應；一般羥基參與成酯、成醚、脫水，氨基化和脫氧等反應。某些單糖能被酵母發(fā)酵生成乙醇。生物體內在酶的催化下，單糖還會發(fā)生其他的化學反應。共九十八頁 1. 氧化成醛糖酸 醛糖含游離醛基，具有很好的還原性。堿性溶液中重金屬離子（Cu2

16、+，Ag + ，Hg2+和Bi3+等）如Fehhing試劑（酒石酸鉀鈉、NaOH和CuSO4）、Benedict試劑（檸檬酸、NaCO3和CuSO4 ）中的Cu2+是一種(y zhn)弱氧化劑，能使醛糖的醛基氧化成羧基，產物稱醛糖酸，金屬離子自身被還原。能使氧化劑還原的糖稱為還原性糖，所有的醛糖都是還原性糖。Benedict試劑常被用作尿糖的定性與半定量測試。共九十八頁還原性和非還原性糖Sucrose（蔗糖(zhtng)）Reducing sugarNon-reducing sugarMaltose（麥芽糖） 共九十八頁Anomeric carbon單糖(dn tn)大都是還原性糖藍色黃色(h

17、ungs)或紅色共九十八頁Fehlings test The production of a red precipitate of Cu2O is a classic sugar testFehlings test that was used to test of excess sugar in blood and urine of diabetics. 葡萄糖、果糖(gutng)、蔗糖非還原(hun yun)糖共九十八頁 2. 形成糖苷(tnggn) 環(huán)狀單糖的半縮醛（或半縮酮）羥基與另一化合物發(fā)生縮合形成的縮醛（或縮酮）稱為糖苷（glycoside）。糖苷分子中提供半縮醛羥基的糖部分稱糖基

18、，與之縮合的“非糖”部分稱糖苷配基，這兩部分之間的連鍵稱糖苷鍵（ glycosidic bond）。糖苷鍵可以是通過氧、氮或硫原子起連接作用，也可以使碳碳直接相連，它們的糖苷鍵分別簡稱為O-苷，N-苷，S-苷或C-苷，最常見的是O-苷，其次是N-苷（如核苷）。糖苷配基也可以是糖，這樣縮合成的糖苷，即為寡糖和多糖。共九十八頁由于一個環(huán)狀單糖(dn tn)有和兩種異頭物，成苷時相應地也有兩種形式。例如在無水甲醇中以氯化氫為催化劑制備甲基葡糖時，得到兩個異構體：-甲基-D-吡喃葡糖苷和-甲基-D-吡喃葡糖苷：CH2OHCH2OHCH2OHO-CH3O-CH3H-糖苷鍵-糖苷鍵共九十八頁形成糖酯（磷酸

19、糖酯和硫酸(li sun)糖酯 ）還原成糖醇 例如D-葡萄糖還原生成D-葡萄醇常稱山梨醇。與苯肼形成糖脎共九十八頁五、單糖(dn tn)的衍生物糖醇 山梨醇糖醛酸（葡萄糖醛酸） 糖胺 （氨基(nj)葡萄糖）糖苷 -D-葡萄胺（糖的一個羥基通常是C2位被氨基取代 ）-D-葡萄醛酸糖苷共九十八頁CHCOHCH2OHHCOHHCOHHOCHHOCH2OHHCOHCH2OHHCOHHCOHHOCHCH2OHHOCHCH2OHHCOHC=OHOCH加氫氧化(ynghu)醋酸(c sun)桿菌D-葡萄糖山梨醇（D-葡萄醇）L-山梨醇工業(yè)上合成Vc的原料共九十八頁糖苷(tnggn)環(huán)狀單糖的半縮醛（或半縮酮

20、）羥基與另一化合物（醇或酚 ）發(fā)生縮合形成的縮醛（或縮酮）稱為糖苷或苷，連鍵稱糖苷鍵。糖苷屬縮醛，一般不顯示醛的性質(xngzh)。對堿溶液穩(wěn)定，但易被酸水解成原來的糖和配基。糖苷廣泛分布于植物的根、莖、葉、花和果實中。很多中藥的有效成分就是糖苷，例如柴胡、桔梗、遠志等。 共九十八頁小結(xioji)糖類物質(wzh)是一類多羥基醛或多羥基酮類化合物或聚合物。單糖通常含有幾個手性碳原子，因此具有多種立體異構體。水溶液中，單糖（C5）往往以 or 構型的環(huán)狀形式存在。寡聚糖是由若干單糖通過糖苷鍵連接起來的。末端具有異頭碳的糖具有還原性。共九十八頁第三節(jié) 寡糖 (Oligosaccharide)寡

21、糖是由220個單糖通過糖苷鍵連接而成的糖類物質。一、結構與性質 把一個寡糖與其他寡糖區(qū)別開來需要考慮下面4個方面：1. 參與組成的單糖單位;2. 參與成鍵（糖苷鍵）的碳原子位置;兩個單糖殘基之間的連接常見的有1 1，1 2，1 4和1 6;3. 參與成鍵的每一異頭碳羥基的構型（異頭定向 ）;4. 單糖單位的次序（如果不是(b shi)同一種單糖殘基）共九十八頁 糖苷鍵在多數情況下只涉及一個單糖的異頭碳，另一個單糖的異頭碳是游離的。為確切地命名二糖、寡糖，需要遵循：1）書寫時，把寡糖的非還原端放在左邊，在第一個單糖單位(dnwi)的名稱前加一個O，表示是通過氧原子連鍵。2）給出連接兩個單糖單位的

22、異頭碳的構型（或）3）為區(qū)分五元環(huán)和六元環(huán)結構，在單糖單位的名稱中插入吡喃或呋喃字樣。4）被糖苷鍵連接的兩個碳原子常用括號內經箭頭連接的兩個序號來表示。共九十八頁O-glycosidic bondO-D-吡喃葡糖(p tn)-（1 2）- -D-呋喃果糖苷(參看P35)二、常見(chn jin)的二糖 1.蔗糖（Sucrose）無還原性，不能成脎，無變旋現(xiàn)象，轉化糖，能被酵母發(fā)酵。共九十八頁2. 乳糖(r tn)（Lactose）O-glycosidic bondO- -D-半乳糖基-（14） - -D-葡萄糖苷有還原性，能成脎，有變旋現(xiàn)象(xinxing)共九十八頁乳 糖O- -D-半乳糖基

23、-（14） - -D-葡萄糖苷OO14共九十八頁Disaccharide consists of two monosaccharides joined covalently by an O-glycosidic bond. 3. 麥芽糖（Maltose）有還原性，能成脎，有變旋現(xiàn)象(xinxing)，能被酵母發(fā)酵。共九十八頁 4. 纖維(xinwi)二糖O-D-葡萄糖-（14）-D-葡萄糖苷纖維(xinwi)二糖與麥芽糖的結構幾乎相同，均為葡二糖，1,4糖苷鍵。不同的只是糖苷鍵的構型，前者是-1,4，后者是-1,4。纖維二糖不被人體消化，也不被酵母發(fā)酵。共九十八頁第四節(jié) 多糖(du tn)多糖

24、也稱聚糖，是由很多個單糖單位構成的糖類物質。是高分子化合物，相對分子質量極大，從3104到4108 。它們大多不溶于水，雖然酸或堿能使之轉變?yōu)榭扇苄缘模肿訒馐芙到?，因此多糖的純化是十分困難的，而且純化了的產物在分子大小方面仍是不均一的，也即同樣的物質可以由一系列不同(b tn)相對分子質量的聚合分子組成。共九十八頁可以由一種單糖縮合而成，如淀粉、糖原、纖維素等，稱為同多糖（或均一多糖）。也可以由不同類型的單體縮合而成，如結締組織中的透明質酸，稱為雜多糖（或不均一多糖）（heteropolysaccharide）。多糖在水溶液中不形成(xngchng)真溶液，只能形成(xngchng)膠體

25、，沒有甜味，也無還原性，有旋光性，但無變旋現(xiàn)象。一、同多糖（homopolysacchaide）共九十八頁同多糖雜多糖(du tn)共九十八頁多糖是重要的能量貯存形式（如淀粉和糖原等）和細胞的骨架物質（如植物的纖維素和動物的幾丁質），此外多糖還有更復雜的生理功能（如粘多糖和血型物質等）。大部分的多糖類物質沒有固定(gdng)的分子量。多糖的大小從一定程度上可以反映細胞的代謝狀態(tài)。例如：當血糖水平高時（如飯后），肝臟就合成糖原（glycogen）這時分子量可達2107， 當血糖水平下降時，肝臟中的酶類就水解糖原，把葡萄糖釋放到血液中。共九十八頁1.淀粉(dinfn)(starch)淀粉是貯存多糖

26、，淀粉除作為食物外主要用于食品和醫(yī)藥等工業(yè)用的增甜劑（如水解糖漿）和增稠劑（如糊精）。當干淀粉懸于水中并加熱時，淀粉粒吸水溶脹并發(fā)生破裂，淀粉分子進入水中形成半透明的膠懸液，同時失去晶態(tài)和雙折射性質，這一過程稱凝膠化或糊化。當凝膠化的淀粉液緩慢冷卻并長期放置時，淀粉分子會自動聚集并借助分子間的氫鍵鍵合形成不溶性微晶束而重新沉淀，此現(xiàn)象稱退行或老化。天然淀粉經適當處理，使它的某些物理或化學性質發(fā)生改變，以適應特定的需要(xyo)，這種淀粉稱為改型淀粉。共九十八頁天然淀粉含兩種組分：直鏈淀粉和支鏈淀粉，二者的比例20%25%：75%80%。某些谷物如蠟質玉米和糯米幾乎只含支鏈淀粉，皺縮豌豆中直鏈淀

27、粉含量高達98%。（1）直鏈淀粉（amylose）直鏈淀粉為250300個D-葡萄糖殘基通過- 1,4-糖苷鍵聯(lián)接而成的一條長鏈。-淀粉酶可將淀粉水解為麥芽糖。麥芽糖可視為淀粉的二糖單位。由于-1,4連接(linji)，淀粉中的每個殘基與下一個殘基成一角度，因此淀粉鏈傾向于形成有規(guī)則的螺旋構象。共九十八頁直鏈淀粉(dinfn)的結構The conformation of (a 1-4)linkages in amylose, amylopectin, and glycogen causes these polymers to assume tightly coiled helical stru

28、ctures.共九十八頁直鏈淀粉分子量約1萬-200萬，250-260個葡萄糖分子，以（14）糖苷鍵聚合而成。呈螺旋結構，這種緊實的結構是與其貯藏功能相適應的。遇碘顯紫藍色。直鏈淀粉的分子量約為50,000左右。文獻中也有報導其分子量的范圍為10,000至100,000。直鏈淀粉和支鏈淀粉在物理和化學性質方面有明顯(mngxin)差別。共九十八頁（2）支鏈淀粉(dinfn)（amylopectin）在天然(tinrn)淀粉中約有70-80%的淀粉為支鏈淀粉。支鏈淀粉的分子較直鏈淀粉大得多，一般平均由6000個D-葡萄糖殘基組成。其分子量約為1000,000左右。文獻中也有報導支鏈淀粉的分子量為

29、10,000的情況，但此較低的分子量不可靠。支鏈淀粉遇碘顯紫色到紫紅藍色。共九十八頁支鏈淀粉中的一些D-葡萄糖也可同樣通過-1,4-糖苷鍵連接成一條長鏈。但是支鏈淀粉在此主鏈上尚可通過-1,6-糖苷鍵形成分支的側鏈。此側鏈一般含有25個D-葡萄糖殘基。側鏈內部的D-葡萄糖殘基仍是通過-1,4糖苷鍵而相互連接。側鏈上每隔6-7個D-葡萄糖殘基又能再度形成另一支鏈結構(jigu)。于是促使支鏈淀粉分子呈現(xiàn)復雜的樹狀分支結構。共九十八頁淀粉(dinfn)The branch point of amylopectin 共九十八頁糖鏈的分支(fnzh)結構支鏈淀粉(dinfn)支鏈淀粉（或糖原分子）含有

30、較多個非還原端（在分子的周邊），但只有一個還原端。共九十八頁2. 糖原(tn yun)（glycogen） 糖原為動物體內貯存的主要多糖，也以顆粒形式存在于動物的泡液內，此多糖相當于植物體內貯存的淀粉，所以糖原也稱為動物淀粉；高等動物的肝臟和肌肉組織中含有(hn yu)較多的糖原。人類肝臟中的糖原含量可達肝臟干重的百分之十左右。是人和動物最易動用的葡萄糖貯存。軟體動物也含有糖原，甚至于在玉米和一些細菌中也曾發(fā)現(xiàn)能合成類似糖原的多糖成分。 共九十八頁糖原分子具有較多的分支結構。支鏈淀粉的分支結構是以24個葡萄糖殘基為其分支的長度，但糖原的分支結構則是平均以12個葡萄糖殘基為其分支的長度 。與碘作

31、用呈紅紫色至紅褐色。結構更緊密，更適應其貯藏功能，這是動物將其作為能量貯藏形式的一個(y )重要原因，另一個(y )原因是它含有大量的非還原性端（如磷酸化酶是非還原端外切酶），可以被迅速動員水解。 Glycogen is the main storage polysaccharide of animal cells. It has a similar structure as amylopectin, but is more extensively branched (every 8 to 12 vs. every 24-30) and more compact. 共九十八頁糖原(tn yun

32、)糖原結構(jigu)與支鏈淀粉相似，糖原的分支程度更高。共九十八頁Why not store glucose in its monomeric form? In a hepatocyte（肝細胞）， if same amount of glucose that contained in the glycogen is store in its monomeric form, the concentration of glucose will be 0.4 M. But if it is stored in glycogen form, its contribution to Osmolari

33、ty（滲透壓） is only about 0.01 uM， which will prevent the rupture（破裂(pli)） of the cell with the entering water. This will also help the transport of glucose from blood （where the concentration of glucose is 5 mM） into the cells.共九十八頁還原末端非還原末端-1，4糖苷鍵-1，6糖苷鍵共九十八頁3. 纖維素（cellulose） 纖維素是自然界中分布最廣、含量最多的一種多糖。無論

34、一年生或多年生植物，尤其(yuq)是各種木材都含有大量的纖維素。植物體內約有50的碳以纖維素的形式存在。是植物的結構多糖，是細胞壁的主要成分。估計地球上綠色植物每年大約凈產有機物15-201010噸，其中纖維素占三分之一至二分之一。 棉花、亞麻、芋麻和黃麻都含有大量優(yōu)質的纖維素。木材中的纖維素則常與半纖維素和木質素共同存在。共九十八頁纖維素的結構(jigu)由葡萄糖以（14）糖苷鍵連接(linji)而成 的直鏈，天然纖維素為無臭、無味的白色絲狀物。纖維素不溶于水、稀酸、稀堿和有機溶劑。 Cellulose molecule is a linear, unbrancedhomopolysacch

35、aride, consisting of 10,000to 15,000 D-glucose. In cellulose, the glucose residues have the configuration.共九十八頁葡萄糖以（14）糖苷鍵連接(linji)人和哺乳動物缺乏纖維素酶，不能消化木頭(m tou)和植物纖維。共九十八頁植物中纖維素的存在(cnzi)形態(tài)（纖維(xinwi)素微纖維(xinwi)）參看45頁（膠束）共九十八頁Cellulose breakdown by wood fungi（腐木菌）共九十八頁4、幾丁質（殼多糖） （chitin）幾丁質大量存在于昆蟲和甲殼類動物的

36、甲殼之中。于是幾丁質可稱為甲殼質。蝦、蟹殼富含的甲殼質是一種白色、無定形的半透明物質。據研究資料估計自然界中每年生成的幾丁質約有一百(y bi)億噸。在天然聚合物中幾丁質的貯存量占第二位，僅次于纖維素。 共九十八頁幾丁質的結構(jigu)幾丁質的水解產物為2-氨基-D-葡萄糖（簡稱為葡糖胺）。目前認為幾丁質是由乙酰氨基葡萄糖聚合而成的多糖。因此幾丁質（甲殼質）也可稱為聚乙酰氨基葡糖（或殼多糖）。由幾丁質的提純和部分水解作用可鑒別出幾丁質中的寡糖成分，從而證明幾丁質分子為2-乙酰氨基-2-脫氧-D-吡喃葡糖的同聚物；各個殘基都是通過-l，4-糖苷鍵的形式聯(lián)接成不分支的長鏈結構(jigu)。幾丁質

37、也可視為纖維素的類似物。相當于纖維素的C-2位置上的羥基由乙酰氨基團置換。 幾丁質難得單獨存在于自然界，一般都與蛋白質絡合或呈現(xiàn)共價的結合。 共九十八頁HNC=OCH3幾丁質分子(fnz)的結構乙酰氨基(nj)共九十八頁殼二糖重復(chngf)單元共九十八頁二、雜多糖(du tn)1.瓊脂(qingzh)(agar)是某些海藻(如石花菜屬)所含的多糖物質，主要成分是多聚半乳糖，人和微生物不能消化瓊脂。瓊脂不溶于冷水而溶于熱水，1%2%的溶液冷至4050便可形成凝膠，加之不被微生物所利用，因此是微生物固體培養(yǎng)的良好支持物。瓊脂糖是瓊脂的主要組分，由D吡喃半乳糖和3,6脫水L吡喃半乳糖兩個單位交替

38、組成。由于瓊脂凝膠是透明的，生化上用作免疫擴散和免疫電泳的支持介質。食品工業(yè)中常用來制造果凍、果醬等。共九十八頁2. 糖蛋白（Glycoproteion）（P56）自然界中分布最廣的一類復合糖，幾乎所有的細胞都能合成糖蛋白(dnbi)。許多膜蛋白(dnbi)和分泌蛋白(dnbi)都是糖蛋白(dnbi)。多糖以共價鍵形式與蛋白質連接形成的生物大分子。由短鏈寡糖與蛋白質共價連成，連接通過2種不同類型的糖苷鍵，一種是糖鏈上的半縮醛羥基與肽鏈上的Thr, Ser, HyPro （羥脯氨酸）, HyLys（羥賴氨酸）的-OH形成O-糖苷鍵；另一種是半縮醛羥基與肽鏈上的Asn的-NH2形成N-糖苷鍵（參看

39、P57糖基與蛋白質連接的幾種形式）。 共九十八頁絲氨酸（蘇氨酸）天冬酰胺共九十八頁多糖中多為糖的衍生物，如N-乙酰氨基多糖等（常見的糖是半乳糖或甘露糖）寡糖鏈多是分支的，一般僅含有15個以下(yxi)的單糖，分子量在540-3200。不同的糖蛋白中含糖量變化很大，通常糖成分占糖蛋白重量的1%80%。如：膠原蛋白中少于1%，免疫球蛋白G低于4%，人紅細胞膜的血型糖蛋白中60%，胃粘蛋白中82%。糖蛋白和糖脂中的糖鏈序列是多變的，結構信息豐富，甚至超過核酸和蛋白質。共九十八頁糖鏈的功能(gngnng)糖蛋白，在植物和動物(微生物并不如此)中較為典型。這些(zhxi)糖蛋白可被分泌、進入體液或作為膜

40、蛋白。糖蛋白包括許多酶、大分子蛋白質激素、血漿蛋白、全部抗體、補體因子、血型物質和粘液組分以及許多膜蛋白。糖鏈參與肽鏈的折疊和結合；參與糖蛋白的轉運和分泌，參與分子識別和細胞識別。共九十八頁3、糖胺聚糖（glycosaminoglycan，GAG）由蛋白質與聚糖通過(tnggu)共價鍵相連的化合物1）糖胺聚糖的一般結構和功能(gngnng) 又稱為糖胺多糖、粘多糖、氨基多糖、酸性糖胺聚糖等。各種腺體分泌的潤滑粘液，多富有粘多糖。由含已糖醛酸和已糖胺成分的重復二糖單位構成。其通式為:己糖醛酸己糖胺n，n隨種類而異，一般在30250之間。二糖單位中至少有一個單糖殘基帶有負電荷的羧基或硫酸基，因此糖

41、胺聚糖是陰離子多糖鏈，呈酸性。共九十八頁糖胺聚糖的一般(ybn)生物學作用 這類物質存在于軟骨、腔等結締組織中，構成組織間質。（1）強的親水性對保持疏松結締組織中的水分有重要意義；（2）糖胺聚糖是多價陰離子，對K+、Na+、Ca2+、Mg2+等有較大的親和力，因此能調節(jié)這些離子在組織中的分布(fnb)；（3）糖胺聚糖，主要是透明質酸有很大的粘滯性，附在關節(jié)面上具有潤滑和保護作用；（4）有促進創(chuàng)傷愈合的作用。共九十八頁2）糖胺聚糖的種類(zhngli)透明質酸（hyaluronic acid，HA）透明質酸是糖胺聚糖中結構最簡單(jindn)的一種，它的結構中含有重復的二糖結構單位（參看P67）

42、：D-葡糖醛酸N-乙酰葡糖胺共九十八頁在高等動物組織中發(fā)現(xiàn)的粘多糖唯有透明質酸同時存在于某些細菌中，如A型鏈球菌。其主要功能是在組織中吸著水，具有潤滑劑的作用。一個HA分子在水中將占據100010000倍于自身體積的空間。當HA處于封閉的間隙如細胞間基質時，將產生膨脹壓，加上分子表面的-COO-因吸收了陽離子，更增加基質的滲透壓。正是這些膨脹力使軟骨、腱等結締組織具有抗壓和彈性。它廣泛分布于哺乳動物體內，特別是滑液、玻璃樣體液中，也存在于關節(jié)液、疏松結締組織、臍帶、皮膚、動脈管壁心臟瓣膜(bnm)、角膜以及雄雞冠中。共九十八頁軟骨素4-或6-硫酸(li sun)(chondroitin 4-o

43、r 6-sulfate)分為軟骨素-4-硫酸與軟骨素-6-硫酸兩類。兩者間，除硫酸基位置不同，紅外光譜(gungp)差別較明顯外，其他許多物理、化學性質都較接近。 硫酸軟骨素也含有重復的二糖單位，以軟骨素-6-硫酸為例其結構單位如下： D-葡糖醛酸N-乙酰D半乳糖胺共九十八頁硫酸(li sun)皮膚素（dermatan sulfate，DS）硫酸皮膚素最初是從豬皮中分離出來，后發(fā)現(xiàn)它存在于許多動物組織(zzh)，如豬胃粘膜、臍帶、肌腱、脾、腦、心瓣膜、鞏膜、腸粘膜、關節(jié)囊、纖維性軟骨等中。它的結構與性質都與硫酸軟骨素的相似，其二糖單位結構如圖： N-乙酰半乳糖胺L-艾杜糖醛酸共九十八頁硫酸(li sun)角質素（keratan suIfate，KS） 首先從角膜的蛋白水解液中分離出來，后證明它也存在于人的主動脈和人、牛的髓核中。嬰兒幾乎不合硫酸角質素