糖類化學(xué)的資料

糖類化學(xué)的資料第1頁/共43頁糖（carbohydrate）：多羥基醛、多羥基酮或其衍生物，或水解時(shí)能產(chǎn)生這些化合物的物質(zhì)。一、糖的概念元素組成：Cn（H2O）m“碳水化合物”葡萄糖果糖第2頁/共43頁單糖（monosaccharide）指最簡單的糖，不能再水解成更小分子的糖類。

如葡萄糖、果糖等。根據(jù)單糖分子中含醛基還是酮基，可分為醛糖和酮糖。寡糖（oligosaccharide）由2～20個(gè)單糖分子聚合而成。多糖（polysaccharide）由多分子單糖及其衍生物組成。二、糖的命名和分類根據(jù)糖類分子的聚合度分類：第3頁/共43頁

纖維素、半纖維素、果膠質(zhì)等物質(zhì)是構(gòu)成植物細(xì)胞壁的主要成分；屬于雜多糖的肽聚糖是是細(xì)菌細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)多糖；昆蟲和甲殼類的外骨骼也是糖類物質(zhì)，即殼多糖。三、糖類的生物學(xué)作用1、作為生物體的結(jié)構(gòu)成分2、作為生物體內(nèi)的主要能源物質(zhì)

糖（淀粉、糖原等）在生物體內(nèi)通過生物氧化釋放能量，供生命活動(dòng)需要。第4頁/共43頁

葡萄糖、果糖等在降解過程中除了能提供大量能量外，其分解過程中還能形成許多中間產(chǎn)物或前體，生物細(xì)胞通過這些前體產(chǎn)物再去合成一系列其它重要的物質(zhì)，包括：(1)乙酰輔酶A、氨基酸、核苷酸等，它們分別是合成脂肪、蛋白質(zhì)和核酸等大分子物質(zhì)的前體。(2)生物體內(nèi)許多重要的次生代謝物、抗性物質(zhì)，如生物堿、黃酮類等物質(zhì)，它們對提高植物的抗逆性起著重要的作用。3、在生物體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)第5頁/共43頁

由寡糖或多糖組成的糖鏈常存在于細(xì)胞表面，形成糖脂和糖蛋白，參與分子或細(xì)胞間的特異性識別和結(jié)合，如抗體和抗原、激素和受體、病原體和宿主細(xì)胞、蛋白質(zhì)和抑制劑等常通過糖鏈識別后再進(jìn)行結(jié)合。

4、作為細(xì)胞識別的信息分子第6頁/共43頁6.2單糖的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)第7頁/共43頁

幾個(gè)基本概念：構(gòu)象：具有相同結(jié)構(gòu)和構(gòu)型的分子在空間所采取的特定的形態(tài)。構(gòu)象的改變不涉及共價(jià)鍵的斷裂和重新形成，只需單鍵旋轉(zhuǎn)方向或角度改變。構(gòu)型：對旋光異構(gòu)體來說，指不對稱碳原子的四個(gè)取代基在空間的相對取向。構(gòu)型的改變必定伴隨著共價(jià)鍵的斷裂和重組。手性碳原子：與四個(gè)不相同的原子或原子基團(tuán)連接并因而失去對稱性的四面體碳。第8頁/共43頁一、D型和L型糖

判斷一個(gè)單糖的構(gòu)型（D-型和L-型）是以分子中離羰基碳最遠(yuǎn)的那個(gè)手性碳原子的構(gòu)型為依據(jù)。

糖的構(gòu)型（D，L）與旋光方向（＋，－）并無直接聯(lián)系。旋光方向與程度是由整個(gè)分子的立體結(jié)構(gòu)而不是某一個(gè)C*的構(gòu)型所決定的。第9頁/共43頁

對映體：D-甘油醛和L-甘油醛非對映異構(gòu)體：不是對映體的旋光異構(gòu)體。差向異構(gòu)體（epimer）：僅一個(gè)手性碳原子的構(gòu)型不同的非對映異構(gòu)體。第10頁/共43頁二、單糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)

單糖由直鏈結(jié)構(gòu)變成環(huán)狀結(jié)構(gòu)后，羰基碳原子成為新的手性中心，導(dǎo)致羰基碳差向異構(gòu)化。第11頁/共43頁異頭物（anomer）：羰基碳上形成的差向異構(gòu)體。第12頁/共43頁吡喃糖和呋喃糖第13頁/共43頁轉(zhuǎn)折旋轉(zhuǎn)成環(huán)成環(huán)-D-吡喃葡萄糖-D-吡喃葡萄糖D-葡萄糖由Fischer式改寫為Haworth式的步驟：第14頁/共43頁三、單糖的物理性質(zhì)1、旋光性幾乎所有的單糖及其衍生物都有旋光性。2、甜度甜度通常以蔗糖作為參考。果糖是單糖中最甜的糖。3、溶解度

單糖分子有多個(gè)羥基，增加了它的水溶性。除甘油醛微溶于水，其它單糖均易溶于水。第15頁/共43頁四、單糖的化學(xué)性質(zhì)

單糖的氧化還原糖（reducingsugar）：含有自由的醛基或酮基，能使氧化劑還原的糖。

所有的單糖都是還原糖。二糖中乳糖、麥芽糖、纖維二糖等都是還原糖，蔗糖不是還原糖。多糖屬于非還原糖。第16頁/共43頁還原糖含量的測定烯二醇糖酸3,5-二硝基水楊酸（黃色）3-氨基-5-二硝基水楊酸（棕紅色）還原糖（堿）（堿）加熱第17頁/共43頁五、重要的單糖第18頁/共43頁按碳原子的數(shù)目：丙糖、丁糖、戊糖、己糖、庚糖等按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：醛糖和酮糖單糖（monosaccharide）第19頁/共43頁1、丙糖D-甘油醛二羥丙酮D-甘油醛是具有光學(xué)活性的最簡單的單糖。被用作確定生物分子DL構(gòu)型的標(biāo)準(zhǔn)物。二羥丙酮是唯一沒有光學(xué)活性的單糖。它們的磷酸酯是糖酵解的重要中間產(chǎn)物。

單糖磷酸酯以荷電形式存在的生物學(xué)作用之一是防止它們擴(kuò)散到細(xì)胞外，因?yàn)楹呻姺肿右话悴荒艽┰郊?xì)胞膜。第20頁/共43頁2、丁糖D-赤蘚糖和D-赤蘚酮糖D-赤蘚糖的4-磷酸酯是磷酸戊糖途徑和光合作用的中間物3、戊糖

核糖脫氧核糖阿拉伯糖木糖第21頁/共43頁4、己糖

葡萄糖

果糖甘露糖半乳糖

山梨糖第22頁/共43頁5、庚糖

景天庚酮糖甘露庚酮糖第23頁/共43頁6.3寡糖第24頁/共43頁常見的二糖：蔗糖1、蔗糖（sucrose）寡糖（oligosaccharide）：由2～20個(gè)單糖通過糖苷鍵連接而成的糖類物質(zhì)。

形成并廣泛分布于光合植物中，動(dòng)物中不存在。由1分子D-葡萄糖和1分子D-果糖聚合而成。屬非還原糖能被轉(zhuǎn)化酶（invertase，蔗糖酶（sucrase））水解第25頁/共43頁2、乳糖（lactose）乳糖

存在于所有研究過的哺乳動(dòng)物乳汁中。由一分子的D-葡萄糖和一分子的D-半乳糖以-1,4-糖苷鍵連接。葡萄糖位于還原端。具有還原性。第26頁/共43頁3、麥芽糖（maltose）D-麥芽糖

主要作為淀粉和其它葡萄糖的酶促降解產(chǎn)物存在。是俗稱飴糖的主要成分。由2分子D-葡萄糖以α-1,4-糖苷鍵相連而成。是一種還原性糖。第27頁/共43頁纖維二糖4、纖維二糖

纖維素的二糖單位

由2分子D-葡萄糖以β-1,4-糖苷鍵相連而成。第28頁/共43頁6.4多糖第29頁/共43頁多糖（polysaccharide，聚糖）：由很多個(gè)單糖單位構(gòu)成。屬于高分子化合物，相對分子質(zhì)量極大，從30000到400000000。大多不溶于水。屬非還原性糖。無變旋現(xiàn)象，無甜味。分類：根據(jù)生物來源：植物多糖、微生物多糖、動(dòng)物多糖根據(jù)生物功能：貯能多糖、結(jié)構(gòu)多糖……根據(jù)構(gòu)成多糖的單糖單位：同多糖、雜多糖第30頁/共43頁同多糖同多糖：水解時(shí)只產(chǎn)生一種單糖或單糖衍生物。（淀粉、糖原）雜多糖：水解時(shí)產(chǎn)生一種以上的單糖或單糖衍生物。（透明質(zhì)酸等）雜多糖第31頁/共43頁常見的多糖：

淀粉是植物中最重要的貯藏多糖。由麥芽糖單位組成。

直鏈淀粉

支鏈淀粉1、淀粉（starch）第32頁/共43頁

直鏈淀粉（amylose）

以碘液處理產(chǎn)生藍(lán)色。分子量約在10000～50000之間。由1,4糖苷鍵連接的α-葡萄糖殘基組成。淀粉鏈傾向于形成有規(guī)則的螺旋構(gòu)象。0.8nm1.4nm6個(gè)殘基直鏈淀粉的螺旋結(jié)構(gòu)第33頁/共43頁

支鏈淀粉（amylopectin）支鏈淀粉分支點(diǎn)的結(jié)構(gòu)

以碘液處理產(chǎn)生紫色到紫紅色。分子量約在5×104～106之間。每25～30個(gè)單位有一個(gè)分支。分支點(diǎn)處以α-1,6鍵連接。有多個(gè)非還原端，但只有一個(gè)還原端。RENRE(16)分支點(diǎn)支鏈淀粉分子示意圖第34頁/共43頁

淀粉的水解

淀粉酶是指參與淀粉α-1,4-糖苷鍵水解的酶。有α-淀粉酶和β-淀粉酶兩種。

淀粉酶：

參與淀粉水解的酶主要有三種：淀粉酶、脫支酶（R酶）、麥芽糖酶。第35頁/共43頁其產(chǎn)物為：若直鏈淀粉→葡萄糖+少量麥芽糖＋麥芽三糖若支鏈淀粉→葡萄糖+麥芽糖+麥芽三糖+α-極限糊精

α-淀粉酶（α-amylase）：

為內(nèi)切葡萄糖苷酶，隨機(jī)作用于淀粉鏈內(nèi)部的α-1,4-糖苷鍵。第36頁/共43頁

為外切（端切）葡萄糖苷酶。也只能水解α-1,4-糖苷鍵，但須從非還原末端開始切，每次切下2個(gè)葡萄糖基（β-麥芽糖）。β-淀粉酶（β-amylase）：其產(chǎn)物為：若直鏈淀粉→麥芽糖若支鏈淀粉→麥芽糖+β-極限糊精β-淀粉酶的作用第37頁/共43頁α-淀粉酶與β-淀粉酶的比較第38頁/共43頁

脫支酶(R-酶)：（α-1,6-葡萄糖苷酶）

水解α-1,6-糖苷鍵，但只能作用于外圍的這種鍵，而不能水解內(nèi)部的分支。

植物體內(nèi)的麥芽糖酶通常與淀粉酶同時(shí)存在，并配合使用，從而使淀粉徹底水解成葡萄糖。

麥芽糖酶：第39頁/共43頁2、糖原（glycogen）

又稱動(dòng)物淀粉，是動(dòng)物中的主要多糖。以顆粒形式存在，主要存在于肝臟和骨骼肌。由葡萄糖殘基組成的分支的高分子化合物。

葡萄糖殘基大部分以α-1,4-糖苷鍵相連，分支處以α-1,6-糖苷鍵相連。糖原分支程度比支鏈淀粉高。平均每8～12個(gè)殘基有一個(gè)分支。第40頁/共43頁3、纖維素（cel