五重要的單糖和單糖衍生物市公開課獲獎(jiǎng)?wù)n件

1、五、主要單糖和單糖衍生物 1）三碳糖(一)單糖三碳糖甘油醛二羥丙酮/10/101第1頁(yè)第1頁(yè)赤蘚糖蘇糖2）四碳糖/10/102第2頁(yè)第2頁(yè)核糖阿拉伯糖木糖來(lái)蘇糖3）五碳糖/10/103第3頁(yè)第3頁(yè)阿洛糖阿卓糖葡萄糖甘露糖古洛糖艾杜糖半乳糖塔羅糖/10/104第4頁(yè)第4頁(yè)三、四、五、六碳糖（酮糖）赤蘚酮糖核酮糖木酮糖阿洛酮糖塔格酮糖果糖山梨糖/10/105第5頁(yè)第5頁(yè)三碳酮糖（二羥丙酮）四碳酮糖（赤蘚酮糖）/10/106第6頁(yè)第6頁(yè)木酮糖核酮糖/10/107第7頁(yè)第7頁(yè)阿洛酮糖果糖山梨糖塔格糖/10/108第8頁(yè)第8頁(yè)4）四種主要己糖葡萄糖 甘露糖 半乳糖 果糖 /10/109第9頁(yè)第9頁(yè)D-葡

2、萄糖 是自然界分布最廣、也最主要單糖，葡萄糖在工業(yè)上以淀粉為原料用無(wú)機(jī)酸或酶水解辦法大量取得，是食品及制藥工業(yè)上主要原料。D-甘露糖及D-半乳糖 它們是一對(duì)C2及C4位差向異構(gòu)體。在植物中主要以縮合物形態(tài)存在于甘露聚糖及半乳聚糖等多糖中。 D-半乳糖與D-葡萄糖結(jié)合成乳糖（雙糖），存在于動(dòng)物乳汁中。 D-甘露糖可被酵母發(fā)酵； D-半乳糖可被乳糖酵母發(fā)酵。D-果糖 近年來(lái)用異構(gòu)化酶成功在常溫常壓下使葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖。/10/1010第10頁(yè)第10頁(yè)（二）單糖主要衍生物1、脫氧單糖 DNA中D-2-脫氧核糖。分布最廣L-鼠李糖、L-巖藻糖都是6-脫氧己糖。2、糖胺 又稱氨基糖，糖分子中一個(gè)羥基為氨

3、基所代替。自然界存在都是己糖胺。常見是D-葡萄糖胺，存在于幾丁質(zhì)和黏液酸中。/10/1011第11頁(yè)第11頁(yè)3、糖酸類：分為糖酸、糖醛酸。 醛基被氧化成為糖酸，有糖一酸和糖二酸。另一端羥甲基被氧化成為糖醛酸。所有3類糖酸都是強(qiáng)酸。1）葡糖酸：能與鈣、鐵等離子形成可溶性鹽類，易被吸取。葡萄糖酸鈣用于消除過敏、補(bǔ)充鈣質(zhì)。另外，葡萄糖酸還可作為大都蛋白凝聚劑用于制豆腐，俗稱石膏點(diǎn)豆腐。2）抗壞血酸：也稱維生素C。主要以葡萄糖為原料通過發(fā)酵與化學(xué)法半合成工藝生產(chǎn)。3）葡萄糖醛酸：最常見一個(gè)糖醛酸，是肝臟內(nèi)一個(gè)解毒劑。半乳糖醛酸存在于果膠中。/10/1012第12頁(yè)第12頁(yè)六、寡糖 寡糖是由2-10個(gè)單

4、糖分子縮合而成糖類物質(zhì)。自然界最主要是雙糖。（一）雙糖 又稱二糖，由2分子單糖失去1分子水以糖苷鍵連接而成，因此水解后產(chǎn)生2分子單糖。1、雙糖結(jié)構(gòu)和起源 P18/10/1013第13頁(yè)第13頁(yè)/10/1014第14頁(yè)第14頁(yè)/10/1015第15頁(yè)第15頁(yè)(二)常見二糖乳糖、蔗糖、麥芽糖、纖維二糖、海藻糖、龍膽二糖等。/10/1016第16頁(yè)第16頁(yè)1. 蔗糖: 慣用食糖，甜度大，易結(jié)晶，易溶于水，甘蔗、甜菜中豐富，分子式C12H22O11，不能還原Tollens或Fehling試劑（無(wú)還原性），不能成脎（無(wú)異頭物形式），不變旋， 由一分子-D-Glc和一分子-D-Fru構(gòu)成，既是葡萄糖苷，又

5、是果糖苷，結(jié)構(gòu)為：-D-Glc-D-Fru-1，2， 蔗糖水解反應(yīng)中伴隨有從+到-旋光符號(hào)改變，這種水解稱為（+）蔗糖轉(zhuǎn)化。 /10/1017第17頁(yè)第17頁(yè)2. 乳糖：存在于人乳（5-7%）和牛乳（4%）中，分子式C12H22O11，還原糖，能成糖脎，糖脎水解產(chǎn)物是D(+)-Gal和D-葡萄糖脎，可變旋（有、形式），酸或酶（苦杏仁酶，只水解連接糖苷鍵）水解得到D(+)-Glc及Gal，結(jié)構(gòu)為4-O-（-D-吡喃半乳糖基）D-吡喃葡萄糖-1，4。 乳糖酶缺乏，小腸乳糖升高引起滲入性腹瀉，腸道細(xì)菌使乳糖發(fā)酵產(chǎn)生大量氣體。/10/1018第18頁(yè)第18頁(yè)乳糖結(jié)構(gòu)模型/10/1019第19頁(yè)第19頁(yè)

6、3.麥芽糖:又稱飴糖，分子式：C12H22O11，可變旋（存在、形式），能還原Tollens和Fehling試劑（具還原性），與苯肼成脎C12H20O9C=NNH(C6H5)2（一個(gè)半縮醛羥基），被溴水氧化為一元羧酸（一個(gè)半縮醛羥基），稀酸、麥芽糖酶水解，產(chǎn)物為D-(+)-Glc，結(jié)構(gòu)為4-O-(-D-吡喃葡萄糖基)-D-吡喃葡萄糖-1，4 。 麥芽糖是兩分子葡萄糖以-1，4 糖苷鍵縮合失水而成。/10/1020第20頁(yè)第20頁(yè)麥芽糖生成與水解/10/1021第21頁(yè)第21頁(yè)/10/1022第22頁(yè)第22頁(yè) 蔗糖 麥芽糖 乳糖 構(gòu)成（均為D型） 苷鍵 旋光 變旋 還原性 成脎 1Glc,1Fr

7、u ，-1，2 + - - -2Glc -1,4 + + + + 1Glc,1Gal -1,4 + + + +二糖總結(jié)/10/1023第23頁(yè)第23頁(yè)棉子糖(raffinose):分子式C18H32O16，許多植物中存在，棉籽與桉樹分泌物中尤多。由各1分子半乳糖、葡萄糖和果糖構(gòu)成。t=105.2，不能還原Fehling試劑，與酸共熱水解生成Glc、Fru及Gal，結(jié)構(gòu)為： (三) 其它簡(jiǎn)樸寡糖/10/1024第24頁(yè)第24頁(yè)(四)環(huán)糊精環(huán)糊精由6、7或8個(gè)葡萄糖單位通過-1，4糖苷鍵連接成環(huán)狀，分別稱-， -，r-環(huán)糊精。環(huán)糊精形成輪胎狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)疏水，外側(cè)親水，能夠使疏水物質(zhì)形成水溶性包括絡(luò)

8、合物，增長(zhǎng)被包括物質(zhì)穩(wěn)定性。因此在醫(yī)藥、食品、化工等領(lǐng)域被用作穩(wěn)定劑、抗氧化劑、抗光解劑、乳化劑和增溶劑。/10/1025第25頁(yè)第25頁(yè)七.多糖（Polysaccharides） 由許多單糖或單糖衍生物聚合而成，縮合時(shí)單糖分子以糖苷鍵相連，普通無(wú)甜味、無(wú)還原性、酸或酶作用下可水解為雙糖、寡糖或多糖，主要有淀粉、糖元、纖維素、幾丁質(zhì)、粘多糖等?？煞譃橥嗵呛碗s多糖。 /10/1026第26頁(yè)第26頁(yè)(一)同多糖：由一個(gè)單糖縮合而成多糖。 掌握各種同多糖基本結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)和科研中意義,注意掌握淀粉（starch）、糖原(glycogen)、右旋糖苷(dextran)、纖維素(cellulose)、殼

9、多糖(chitin)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和開發(fā)意義。1.淀粉（Starch）（1）結(jié)構(gòu) 直鏈淀粉平均250-300個(gè)-D-Glc通過-1，4糖苷鍵相連，旋轉(zhuǎn)卷曲成螺旋狀，每6個(gè)Glc殘基回旋一圈，與KI-I2呈（深）蘭色。水解唯一雙糖為麥芽糖、唯一單糖為葡萄糖。 支鏈淀粉由-2個(gè)Glc殘基構(gòu)成，大約每24-30個(gè)Glc就有一個(gè)-1，6糖苷鍵分支，與KI-I2呈紫（紅）色。水解時(shí)只生成一個(gè)雙糖（+）麥芽糖。/10/1027第27頁(yè)第27頁(yè)直鏈淀粉-1.4-糖苷鍵/10/1028第28頁(yè)第28頁(yè)直鏈淀粉空間結(jié)構(gòu)/10/1029第29頁(yè)第29頁(yè)支鏈淀粉結(jié)構(gòu)式/10/1030第30頁(yè)第30頁(yè)支鏈淀粉空間結(jié)構(gòu)/10

10、/1031第31頁(yè)第31頁(yè)(2) 性質(zhì)淀粉顯色/10/1032第32頁(yè)第32頁(yè)/10/1033第33頁(yè)第33頁(yè)2. 糖原（Glycogen） 動(dòng)物淀粉，細(xì)菌細(xì)胞中也有存在，動(dòng)物組織內(nèi)主要貯藏多糖。肝臟、肌肉中含量多，分別稱為肝糖元、肌糖元。結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉相同，但分支長(zhǎng)度較短，普通由8-12個(gè)Glc殘基構(gòu)成，分支多，分子量高達(dá)106-108。與KI-I2呈紅褐色或棕紅色。水解終產(chǎn)物是葡萄糖。糖原示意圖/10/1034第34頁(yè)第34頁(yè)與支鏈淀粉不同在于糖原分子分支多、鏈短、結(jié)構(gòu)緊密。 糖原（glycogen）/10/1035第35頁(yè)第35頁(yè)3. 纖維素（Cellulose） 自然界中分布最廣糖，由

11、葡萄糖構(gòu)成，葡萄糖分子間以-1，4糖苷鍵連接，纖維狀、僵硬、不溶于水分子，分子不分支，約由10000-15000個(gè)-D-Glc殘基構(gòu)成。水解需高溫、高壓和酸，人體消化酶不能水解纖維素，食草動(dòng)物利用腸道寄生菌分泌纖維素酶（cellulase）將部分纖維素水解為葡萄糖。/10/1036第36頁(yè)第36頁(yè)纖維素結(jié)構(gòu)/10/1037第37頁(yè)第37頁(yè)/10/1038第38頁(yè)第38頁(yè)4. 幾丁質(zhì)（殼多糖,Chitin） 存在于節(jié)肢動(dòng)物、昆蟲、甲殼類動(dòng)物外骨骼及真菌細(xì)胞壁，地球上僅次于纖維素第二大類糖。由N-乙酰-D-葡萄糖胺以（14）糖苷鍵縮合而成，分子線狀不分支。 幾丁多糖應(yīng)用：良好絮凝劑；絡(luò)合陰離子；降

12、膽固醇；去毒素；人造皮膚；食品及飲料加工；藥物和化妝品制造等。/10/1039第39頁(yè)第39頁(yè)/10/1040第40頁(yè)第40頁(yè)香菇多糖、茯苓多糖和昆布素均為-1，3葡聚糖。香菇多糖存在于香菇中，對(duì)動(dòng)物肉瘤180有明顯克制作用；茯苓多糖是茯苓中多糖，也被用于抗腫瘤治療；昆布素是昆布中葡聚糖，用于治療動(dòng)脈粥樣硬化。 /10/1041第41頁(yè)第41頁(yè) 1.果膠物質(zhì)（pectic substance）植物細(xì)胞壁基質(zhì)多糖。果膠物質(zhì)通常由聚半乳糖醛酸或聚鼠李糖半乳糖醛酸構(gòu)成主鏈，阿拉伯聚糖、半乳聚糖和阿拉伯半乳聚糖等構(gòu)成側(cè)鏈；與纖維素半纖維素等結(jié)合成水不溶原果膠，經(jīng)稀酸或果膠酶（聚半乳糖醛酸酶）去甲基化后

13、，水溶性增強(qiáng)，果實(shí)變軟?？捎糜谑称芳庸??？刂乒z酶可延長(zhǎng)果品蔬菜保藏期。 2.半纖維素(hemicellulose) 堿溶性植物細(xì)胞壁多糖，是木聚糖、葡甘露聚糖、半乳葡甘露聚糖、木葡聚糖總稱。常有側(cè)鏈和修飾基團(tuán)。木質(zhì)素是酚類形成聚合物，不屬于糖類 。 (二)雜多糖/10/1042第42頁(yè)第42頁(yè) 3.瓊脂(agar) 從石花菜等海藻中提取多糖混合物，主要成份瓊脂糖是由D-吡喃半乳糖和3,6-脫水-L-吡喃半乳糖交替組成線形鏈。瓊脂可用于食品工業(yè)，瓊脂膠糖基不同程度地被硫酸基、甲氧基、丙酮酸等修飾。瓊脂糖可形成左手雙螺旋，再聚集成束，形成剛性交聯(lián)凝膠網(wǎng)，可用做電泳和層析支持物。 4.其它雜多糖

14、角叉聚糖、褐藻酸（固定化酶；人造海蜇）、樹膠等主要在食品、制藥、印染等領(lǐng)域用作黏合劑、增稠劑、懸浮劑和成型劑。/10/1043第43頁(yè)第43頁(yè)八、細(xì)菌雜多糖（一） 細(xì)菌細(xì)胞壁化學(xué)構(gòu)成革蘭氏陽(yáng)性菌細(xì)胞壁由多層網(wǎng)狀肽聚糖和磷壁酸構(gòu)成，革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁由單層肽聚糖和脂雙層外膜構(gòu)成，后者含有脂多糖、脂蛋白、膜孔蛋白和磷脂。/10/1044第44頁(yè)第44頁(yè)（二）肽聚糖二糖四肽重復(fù)單位連接成網(wǎng)狀囊形結(jié)構(gòu)。也可當(dāng)作殼多糖單糖殘基交替地被乳酸取代，并通過它連接四肽形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)N-乙酰葡萄糖胺N-乙酰胞壁酸D-乳酸-1，4糖苷鍵/10/1045第45頁(yè)第45頁(yè)（三）磷壁酸(teichoic acid)革蘭氏陽(yáng)

15、性菌磷壁酸主鏈由醇和磷酸交替排列而成，可分為核糖醇磷壁酸和甘油磷壁酸?？邕^肽聚糖連接于質(zhì)膜寡糖基稱脂磷壁酸，與肽聚糖N-乙酰胞壁酸連接稱壁磷壁酸，與細(xì)胞生長(zhǎng)和抗原性相關(guān)。核糖醇磷壁酸甘油磷壁酸/10/1046第46頁(yè)第46頁(yè)（四）脂多糖(lipopolysaccharide)是構(gòu)成革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁外膜外表面主要物質(zhì)，包括三個(gè)部分。兩分子葡糖胺-1,6連接脂質(zhì)A:兩端C1和C4各有一個(gè)磷酸基，重復(fù)單位通過C1和C4間焦磷酸橋連接，二糖單位C3或C6與多糖鏈關(guān)鍵部分相連，其它碳位被脂肪酸（多數(shù)是羥脂肪酸）酯化，有些脂肪酸羥基進(jìn)一步被非羥基化脂肪酸酯化，生成特有酰氧?；Y(jié)構(gòu)。關(guān)鍵寡糖(core o

16、ligosaccharide):通過酸性八碳糖(KDO)連接于脂質(zhì)A，酸性八碳糖內(nèi)關(guān)鍵非還原端通過中性七碳糖與中性糖構(gòu)成外關(guān)鍵相連，關(guān)鍵寡糖可作為噬菌體受體，還與細(xì)菌抗原性相關(guān)。O-特異鏈(O-specific chain):是脂多糖最外層部分，由聚合度不同寡糖單位組成，含有抗原性，故可稱為O-抗原，含有O-特異鏈脂多糖細(xì)菌在瓊脂板上可長(zhǎng)成光滑菌落，稱作S-型細(xì)菌，普通有致病性。/10/1047第47頁(yè)第47頁(yè)(一)糖胺聚糖(glycosaminoglycan,GAG)： 是胞外基質(zhì)主要成份，由己糖醛酸和己糖胺重復(fù)二糖單位構(gòu)成，二糖單位常被帶負(fù)電荷羧基或硫酸基修飾，因此呈酸性。 糖胺聚糖主要作

17、用有：保持結(jié)締組織水分；調(diào)整陽(yáng)離子在組織中分布；對(duì)關(guān)節(jié)保護(hù)和潤(rùn)滑作用；增進(jìn)創(chuàng)傷愈合作用。 糖胺聚糖主要有透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、硫酸角質(zhì)素、肝素等。十、糖胺聚糖和蛋白聚糖/10/1048第48頁(yè)第48頁(yè)1. 透明質(zhì)酸（Hyaluronic acid, hyaluronan，HA） 高等動(dòng)物組織中發(fā)覺，細(xì)菌中也有存在，主要存在于結(jié)締組織如眼球玻璃體、雞冠、臍帶、軟骨等組織。主要功效是在組織中吸著水，有潤(rùn)滑劑作用，對(duì)組織起保護(hù)作用。可用于眼科手術(shù)，骨關(guān)節(jié)炎治療和化妝品。 HA為糖胺聚糖中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)樸一個(gè)，有重復(fù)二糖結(jié)構(gòu)單位，D-GlcUA與GlcNAc以-1，3糖苷鍵相連，二糖單位間以-1，4連接，分

18、子鏈狀、無(wú)分支，相對(duì)分子質(zhì)量很大，可達(dá)1000萬(wàn)以上，分子中不含硫酸取代基，生理pH下為多聚陰離子。/10/1049第49頁(yè)第49頁(yè)2. 硫酸軟骨素（Chondroitin sulfate，CS） 軟骨主要成份，廣泛存在于結(jié)締組織、筋腱、皮膚等。相對(duì)分子質(zhì)量普通低于10萬(wàn)（約250個(gè)重復(fù)二糖），個(gè)別可超出30萬(wàn)，有4-硫酸軟骨素（硫酸軟骨素A）和6-硫酸軟骨素（硫酸軟骨素C）兩種，二糖單位為D-GlcUA與GalNAc以-1，3相連，糖鏈生成后由專一性酶在4位或6位進(jìn)行硫酸化。有抗凝血，降血脂作用，可治療關(guān)節(jié)炎和鏈霉素引起聽覺障礙，可用于化妝品。 /10/1050第50頁(yè)第50頁(yè)3.硫酸皮膚素(Dermatan sulfate,DS)又稱硫酸軟骨素B，最初從豬皮中分離，存在于