生物化學(xué)第一章糖類

生物化學(xué)第一章糖類第一頁，共94頁二、糖類的生物學(xué)作用1.作為生物體的結(jié)構(gòu)成分：細(xì)胞壁：纖維素、半纖維素和果膠物質(zhì)（植物）；肽聚糖（細(xì)菌）。昆蟲和甲殼類的外骨骼：殼多糖2.作為生物體內(nèi)的主要能源物質(zhì)：淀粉、糖原（能源儲存）3.在生物體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)：中間代謝物，提供碳骨架4.作為細(xì)胞識別的信息分子：糖蛋白糖鏈可能起著信息分子的作用，糖生物學(xué)（glycobiology)第二頁，共94頁三、糖類的元素組成和化學(xué)本質(zhì)碳、氫、氧碳水化合物[carbo(n)hydrate]結(jié)構(gòu)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(zhì):甲醛（CH2O）、乙酸（C2H4O2）、乳酸（C3H6O3）1927年國際化學(xué)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）第三頁，共94頁糖類物質(zhì)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(chǎn)生這些化合物的物質(zhì)。C=OCCHOAldehydegroup（醛基）KetoneGroup（酮基）C第四頁，共94頁Thestructureoftwopentoses（戊糖）D-riboseisacomponentofRNAand2-deoxy-D-riboseisacomponentofDNAD-核糖2-脫氧-D-核糖第五頁，共94頁Thestructureoftwohexoses（己糖）D-葡萄糖D-果糖第六頁，共94頁四、糖的命名與分類多數(shù)是根據(jù)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(zhì)可以根據(jù)其聚合度分為：1.單糖：是不能被水解成更小分子的糖類，如葡萄糖、果糖和核糖等。依據(jù)分子中所含的碳原子數(shù)目分別稱為三碳糖、四碳糖、五碳糖、六碳糖等。2.寡糖：是由2~20個單糖通過糖苷鍵連接而成的糖類物質(zhì)。包括二糖、三糖、四糖、五糖和六糖等。第七頁，共94頁五、旋光異構(gòu)1.同分異構(gòu)或稱異構(gòu)（isomerism）是指存在兩個或多個具有相同數(shù)目和種類的原子并因而具有相同相對分子質(zhì)量的化合物的現(xiàn)象。同分異構(gòu)有相同的組成，故具有相同的分子式。同分異構(gòu)主要有兩種：結(jié)構(gòu)異構(gòu)和立體異構(gòu)。原子在空間的相對分布或排列稱為分子的構(gòu)型（configuration）。由于單鍵基本自由旋轉(zhuǎn)以及鍵角有一定的柔性，一種具有相同結(jié)構(gòu)和構(gòu)型的分子在空間里可采取多種形態(tài)，分子所采取的特定形態(tài)稱為構(gòu)象(conformation)。第八頁，共94頁2.旋光性（opticalactivity

）LightbeamDetectorDextrorotatoryLevorotatory第九頁，共94頁3.不對稱碳原子（asymmetriccarbonatom）不對稱碳原子是指與四個不同的原子或原子基團(tuán)共價連接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(jié)構(gòu)第十頁，共94頁ThechiralityofmonosaccharidesiscausedbytheirasymmetriccarbonsAllthemonosaccharides,exceptdihydroxyacetone(二羥丙酮

),containsoneormoreasymmetric(chiral)carbonatoms.二羥丙酮第十一頁，共94頁第十二頁，共94頁第二節(jié)單糖

一、單糖的鏈狀結(jié)構(gòu)鏈狀結(jié)構(gòu)一般用Fisher投影式表示：碳骨架、豎直寫；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(rèn)為是由二羥丙酮衍生而來的。第十三頁，共94頁HO-CH2CH（OH）CHOCH2OHCHOH-C-OHCH2OHCHOHO-C-H甘油醛D-甘油醛L-甘油醛單糖的構(gòu)型：通常所謂的單糖構(gòu)型是指分子中離羰基碳最遠(yuǎn)的那個手性碳原子的構(gòu)型。第十四頁，共94頁各種酮糖可被認(rèn)為是由二羥丙酮衍生而來CH2OHCH2OHC=O二羥丙酮（dihydroacetone）CH2OHCH2OHC=OHO-C-HH-C-OHH-C-OHD(-)-果糖（fructose）第十五頁，共94頁如果在投影式中此碳原子上的-OH具有與D（+）-甘油醛C2-OH相同的取向，則稱D型糖。CH2OHCHOH-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（+）-果糖第十六頁，共94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具有與L（-）-甘油醛C2-OH相同的取向，則稱L型糖。第十七頁，共94頁任一旋光化合物都只有一個對映體，它的其他旋光異構(gòu)體在化學(xué)與物理性質(zhì)方面都與之不同，這些不是對映體的旋光異構(gòu)體稱為非對映異構(gòu)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(gòu)體是它的非對映體。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分子的立體結(jié)構(gòu)（包括各手型碳原子的構(gòu)型）而不是某一個手性碳的構(gòu)型所決定的。第十八頁，共94頁差向異構(gòu)體(epimer)：又稱表異構(gòu)體，只有一個不對稱碳原子上的基團(tuán)排列方式不同的非對映異構(gòu)體，如：D-葡萄糖與D-半乳糖。CH2OHH-C-OHHO-C-HH-C-OHHO-C-HD-半乳糖D-葡萄糖第十九頁，共94頁

通常,具有

n

個手性中心的分子具有2n

個同分異構(gòu)體。一個三碳的糖（醛糖）有一個手性中心，就有21=2

同分異構(gòu)體。D-甘油醛第二十頁，共94頁丁醛糖的同分異構(gòu)體丁醛糖有兩個手性中心，因此有

22=4

個異構(gòu)體。D-赤蘚糖

D-蘇糖

第二十一頁，共94頁戊醛糖的同分異構(gòu)體Thealdopentosehasthreechiralcenters,thushas

23=8

isomers.D-核糖

D-阿位伯糖

D-木糖

D-來蘇糖

第二十二頁，共94頁已醛糖的同分異構(gòu)體ThestereoisomersofaldohexosesThealdohexosehasfourchiralcenters,thushas

24=16

isomers.D-阿洛糖D-阿卓糖

D-甘露糖

D-古洛糖

D-艾杜糖D-半乳糖D-塔洛糖D-葡萄糖

第二十三頁，共94頁三、單糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)許多單糖，新配制的溶液會發(fā)生旋光度的改變，這種現(xiàn)象稱變旋。從乙醇水溶液中結(jié)晶出的D-（+）-glucose稱為α-型（[α]20D=+112.2°），從吡啶溶液中結(jié)晶出的稱為β-型（[α]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(zhuǎn)變?yōu)橥缓愣ㄖ担?52.6°。葡萄糖的不同結(jié)構(gòu)形式相互轉(zhuǎn)變，最后，達(dá)到一定的平衡，其中α型占36%，β型占63%，鏈?zhǔn)秸?%。

第二十四頁，共94頁在溶液中，含有4個以上碳原子的單糖主要以環(huán)狀結(jié)構(gòu)存在。

單糖分子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（anomericcarbonatom），環(huán)化后形成的兩種非對映異構(gòu)體稱為端基異構(gòu)體，或異頭物(anomer)，分別稱為α-型及β-型異頭物。

第二十五頁，共94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的異構(gòu)體稱α異頭物，具有相反取向的稱β異頭物。OHOOOHOHOα-β-第二十六頁，共94頁單糖環(huán)形結(jié)構(gòu)的形成FormationofthetwocyclicformsofD-glucose第二十七頁，共94頁吡喃糖和呋喃糖Pyranose:Sugarwithsix-memberedringstructureFuranose:Sugarwithfive-memberedringstructure第二十八頁，共94頁糖類環(huán)狀結(jié)構(gòu)的書寫方式常遵循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?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)中左邊的各基團(tuán)寫在環(huán)的平面上，右邊各基團(tuán)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)外碳原子及所帶基團(tuán)在環(huán)平面上；L-型糖環(huán)外碳原子及所帶基團(tuán)在環(huán)平面下。第二十九頁，共94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α異頭物，順式的為β異頭物。α-酮糖的第1位碳原子及其基團(tuán)寫在環(huán)平面上，β-酮糖的第1位碳原子及其基團(tuán)寫在環(huán)平面下。第三十頁，共94頁

重要的己糖包括：葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖等。-D-吡喃葡萄糖-D-吡喃半乳糖第三十一頁，共94頁-D-吡喃甘露糖-D-呋喃果糖第三十二頁，共94頁四、單糖的性質(zhì)（一）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，變旋現(xiàn)象。2.甜度（見右表）3.溶解度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(yīng)樂果甜蛋白20000表糖、糖醇和增甜劑的相對甜度第三十三頁，共94頁（二）單糖的化學(xué)性質(zhì)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(yīng)；羰基在弱堿中發(fā)生分子重排（異構(gòu)化）反應(yīng)；異頭羥基參與成苷反應(yīng)；一般羥基參與成酯、成醚、脫水，氨基化和脫氧等反應(yīng)。某些單糖能被酵母發(fā)酵生成乙醇。生物體內(nèi)在酶的催化下，單糖還會發(fā)生其他的化學(xué)反應(yīng)。第三十四頁，共94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+，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+是一種弱氧化劑，能使醛糖的醛基氧化成羧基，產(chǎn)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。第三十五頁，共94頁還原性和非還原性糖Sucrose（蔗糖）ReducingsugarNon-reducingsugarMaltose（麥芽糖）

第三十六頁，共94頁Anomericcarbon單糖大都是還原性糖藍(lán)色黃色或紅色第三十七頁，共94頁Fehling’stest

Theproductionof

aredprecipitateofCu2O

isaclassicsugartest—Fehling’stest

thatwasusedtotestofexcesssugarinbloodandurineofdiabetics.

葡萄糖、果糖、蔗糖非還原糖第三十八頁，共94頁

2.形成糖苷環(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，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（glycosidicbond）。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。第三十九頁，共94頁由于一個環(huán)狀單糖有α和β兩種異頭物，成苷時相應(yīng)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(gòu)體：α-甲基-D-吡喃葡糖苷和β-甲基-D-吡喃葡糖苷：CH2OHCH2OHCH2OHO-CH3O-CH3Hα-糖苷鍵β-糖苷鍵第四十頁，共94頁形成糖酯（磷酸糖酯和硫酸糖酯

）還原成糖醇例如D-葡萄糖還原生成D-葡萄醇常稱山梨醇。與苯肼形成糖脎第四十一頁，共94頁五、單糖的衍生物糖醇山梨醇糖醛酸（葡萄糖醛酸）糖胺（氨基葡萄糖）糖苷

β-D-葡萄胺（糖的一個羥基通常是C2位被氨基取代）α-D-葡萄醛酸糖苷第四十二頁，共94頁CHCOHCH2OHHCOHHCOHHOCHHOCH2OHHCOHCH2OHHCOHHCOHHOCHCH2OHHOCHCH2OHHCOHC=OHOCH加氫氧化醋酸桿菌D-葡萄糖山梨醇（D-葡萄醇）L-山梨醇工業(yè)上合成Vc的原料第四十三頁，共94頁糖苷環(huán)狀單糖的半縮醛（或半縮酮）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(zhì)。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(yuǎn)志等。

第四十四頁，共94頁小結(jié)糖類物質(zhì)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(gòu)體。水溶液中，單糖（C>5）往往以αor?構(gòu)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。第四十五頁，共94頁第三節(jié)寡糖(Oligosaccharide)寡糖是由2~20個單糖通過糖苷鍵連接而成的糖類物質(zhì)。一、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)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11，12，14和16;3.參與成鍵的每一異頭碳羥基的構(gòu)型（異頭定向）;4.單糖單位的次序（如果不是同一種單糖殘基）第四十六頁，共94頁

糖苷鍵在多數(shù)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異頭碳的構(gòu)型（α或β）3）為區(qū)分五元環(huán)和六元環(huán)結(jié)構(gòu)，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(nèi)經(jīng)箭頭連接的兩個序號來表示。第四十七頁，共94頁O-glycosidicbondO--D-吡喃葡糖-（12）--D-呋喃果糖苷(參看P35)二、常見的二糖

1.蔗糖（Sucrose）無還原性，不能成脎，無變旋現(xiàn)象，轉(zhuǎn)化糖，能被酵母發(fā)酵。第四十八頁，共94頁2.乳糖（Lactose）O-glycosidicbondO--D-半乳糖基-（14）-

-D-葡萄糖苷有還原性，能成脎，有變旋現(xiàn)象第四十九頁，共94頁乳糖O--D-半乳糖基-（14）-

-D-葡萄糖苷OO14第五十頁，共94頁Disaccharideconsistsoftwomonosaccharidesjoinedcovalentlybyan

O-glycosidicbond.

3.麥芽糖（Maltose）有還原性，能成脎，有變旋現(xiàn)象，能被酵母發(fā)酵。第五十一頁，共94頁

4.纖維二糖O-β-D-葡萄糖-（1→4）β-D-葡萄糖苷纖維二糖與麥芽糖的結(jié)構(gòu)幾乎相同，均為葡二糖，1,4糖苷鍵。不同的只是糖苷鍵的構(gòu)型，前者是β-1,4，后者是α-1,4。纖維二糖不被人體消化，也不被酵母發(fā)酵。第五十二頁，共94頁第四節(jié)多糖多糖也稱聚糖，是由很多個單糖單位構(gòu)成的糖類物質(zhì)。是高分子化合物，相對分子質(zhì)量極大，從3×104到4×108。它們大多不溶于水，雖然酸或堿能使之轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄缘模肿訒馐芙到猓虼硕嗵堑募兓鞘掷щy的，而且純化了的產(chǎn)物在分子大小方面仍是不均一的，也即同樣的物質(zhì)可以由一系列不同相對分子質(zhì)量的聚合分子組成。第五十三頁，共94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(jié)締組織中的透明質(zhì)酸，稱為雜多糖（或不均一多糖）（heteropolysaccharide）。多糖在水溶液中不形成真溶液，只能形成膠體，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）第五十四頁，共94頁同多糖雜多糖第五十五頁，共94頁多糖是重要的能量貯存形式（如淀粉和糖原等）和細(xì)胞的骨架物質(zhì)（如植物的纖維素和動物的幾丁質(zhì)），此外多糖還有更復(fù)雜的生理功能（如粘多糖和血型物質(zhì)等）。大部分的多糖類物質(zhì)沒有固定的分子量。多糖的大小從一定程度上可以反映細(xì)胞的代謝狀態(tài)。例如：當(dāng)血糖水平高時（如飯后），肝臟就合成糖原（glycogen）這時分子量可達(dá)2×107，當(dāng)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。第五十六頁，共94頁1.淀粉(starch)淀粉是貯存多糖，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(dāng)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(jìn)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(zhì)，這一過程稱凝膠化或糊化。當(dāng)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(jīng)適當(dāng)處理，使它的某些物理或化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，以適應(yīng)特定的需要，這種淀粉稱為改型淀粉。第五十七頁，共94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(zhì)玉米和糯米幾乎只含支鏈淀粉，皺縮豌豆中直鏈淀粉含量高達(dá)98%。（1）直鏈淀粉（amylose）直鏈淀粉為250—300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，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(gòu)象。第五十八頁，共94頁直鏈淀粉的結(jié)構(gòu)Theconformationof(a1-4)linkagesinamylose,amylopectin,andglycogencausesthesepolymerstoassumetightlycoiledhelicalstructures.第五十九頁，共94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(jié)構(gòu)，這種緊實的結(jié)構(gòu)是與其貯藏功能相適應(yīng)的。遇碘顯紫藍(lán)色。直鏈淀粉的分子量約為50,000左右。文獻(xiàn)中也有報導(dǎo)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(xué)性質(zhì)方面有明顯差別。第六十頁，共94頁（2）支鏈淀粉（amylopectin）在天然淀粉中約有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(xiàn)中也有報導(dǎo)支鏈淀粉的分子量為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(lán)色。第六十一頁，共94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(cè)鏈。此側(cè)鏈一般含有25個D-葡萄糖殘基。側(cè)鏈內(nèi)部的D-葡萄糖殘基仍是通過

-1,4—糖苷鍵而相互連接。側(cè)鏈上每隔6-7個D-葡萄糖殘基又能再度形成另一支鏈結(jié)構(gòu)。于是促使支鏈淀粉分子呈現(xiàn)復(fù)雜的樹狀分支結(jié)構(gòu)。第六十二頁，共94頁淀粉Thebranchpointofamylopectin第六十三頁，共94頁糖鏈的分支結(jié)構(gòu)支鏈淀粉支鏈淀粉（或糖原分子）含有較多個非還原端（在分子的周邊），但只有一個還原端。第六十四頁，共94頁2.糖原（glycogen）

糖原為動物體內(nèi)貯存的主要多糖，也以顆粒形式存在于動物的泡液內(nèi)，此多糖相當(dāng)于植物體內(nèi)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較多的糖原。人類肝臟中的糖原含量可達(dá)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(xì)菌中也曾發(fā)現(xiàn)能合成類似糖原的多糖成分。

第六十五頁，共94頁糖原分子具有較多的分支結(jié)構(gòu)。支鏈淀粉的分支結(jié)構(gòu)是以24個葡萄糖殘基為其分支的長度，但糖原的分支結(jié)構(gòu)則是平均以12個葡萄糖殘基為其分支的長度。與碘作用呈紅紫色至紅褐色。結(jié)構(gòu)更緊密，更適應(yīng)其貯藏功能，這是動物將其作為能量貯藏形式的一個重要原因，另一個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。

Glycogenisthemainstoragepolysaccharideofanimalcells.Ithasasimilarstructureasamylopectin,butismoreextensivelybranched(every8to12vs.every24-30)andmorecompact.

第六十六頁，共94頁糖原糖原結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉相似，糖原的分支程度更高。第六十七頁，共94頁Whynotstoreglucoseinitsmonomericform?

Inahepatocyte（肝細(xì)胞），ifsameamountofglucosethatcontainedintheglycogenisstoreinitsmonomericform,theconcentrationofglucosewillbe

0.4M.

Butifitisstoredinglycogenform,itscontributiontoOsmolarity（滲透壓）isonlyabout0.01uM，whichwillpreventtherupture（破裂）ofthecellwiththeenteringwater.

Thiswillalsohelpthetransportofglucosefromblood（wheretheconcentrationofglucoseis5mM）intothecells.第六十八頁，共94頁還原末端非還原末端α-1，4糖苷鍵α-1，6糖苷鍵第六十九頁，共94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。無論一年生或多年生植物，尤其是各種木材都含有大量的纖維素。植物體內(nèi)約有50％的碳以纖維素的形式存在。是植物的結(jié)構(gòu)多糖，是細(xì)胞壁的主要成分。估計地球上綠色植物每年大約凈產(chǎn)有機(jī)物15-20×1010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(zhì)的纖維素。木材中的纖維素則常與半纖維素和木質(zhì)素共同存在。第七十頁，共94頁纖維素的結(jié)構(gòu)由葡萄糖以（14）糖苷鍵連接而成的直鏈，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(jī)溶劑。

Cellulosemoleculeisalinear,unbrancedhomopolysaccharide,consistingof10,000to15,000D-glucose.Incellulose,theglucoseresidueshavethe

?configuration.第七十一頁，共94頁葡萄糖以（14）糖苷鍵連接人和哺乳動物缺乏纖維素酶，不能消化木頭和植物纖維。第七十二頁，共94頁植物中纖維素的存在形態(tài)（纖維素微纖維）參看45頁（膠束）第七十三頁，共94頁Cellulosebreakdownbywoodfungi（腐木菌）第七十四頁，共94頁4、幾丁質(zhì)（殼多糖）（chitin）幾丁質(zhì)大量存在于昆蟲和甲殼類動物的甲殼之中。于是幾丁質(zhì)可稱為甲殼質(zhì)。蝦、蟹殼富含的甲殼質(zhì)是一種白色、無定形的半透明物質(zhì)。據(jù)研究資料估計自然界中每年生成的幾丁質(zhì)約有一百億噸。在天然聚合物中幾丁質(zhì)的貯存量占第二位，僅次于纖維素。第七十五頁，共94頁幾丁質(zhì)的結(jié)構(gòu)幾丁質(zhì)的水解產(chǎn)物為2-氨基-D-葡萄糖（簡稱為葡糖胺）。目前認(rèn)為幾丁質(zhì)是由乙酰氨基葡萄糖聚合而成的多糖。因此幾丁質(zhì)（甲殼質(zhì)）也可稱為聚乙酰氨基葡糖（或殼多糖）。由幾丁質(zhì)的提純和部分水解作用可鑒別出幾丁質(zhì)中的寡糖成分，從而證明幾丁質(zhì)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(jié)構(gòu)。幾丁質(zhì)也可視為纖維素的類似物。相當(dāng)于纖維素的C-2位置上的羥基由乙酰氨基團(tuán)置換。幾丁質(zhì)難得單獨(dú)存在于自然界，一般都與蛋白質(zhì)絡(luò)合或呈現(xiàn)共價的結(jié)合。

第七十六頁，共94頁HNC=OCH3幾丁質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)乙酰氨基第七十七頁，共94頁殼二糖重復(fù)單元第七十八頁，共94頁二、雜多糖1.瓊脂(agar)是某些海藻(如石花菜屬)所含的多糖物質(zhì)，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40~50℃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組成。由于瓊脂凝膠是透明的，生化上用作免疫擴(kuò)散和免疫電泳的支持介質(zhì)。食品工業(yè)中常用來制造果凍、果醬等。第七十九頁，共94頁2.糖蛋白（Glycoproteion）（P56）自然界中分布最廣的一類復(fù)合糖，幾乎所有的細(xì)胞都能合成糖蛋白。許多膜蛋白和分泌蛋白都是糖蛋白。多糖以共價鍵形式與蛋白質(zhì)連接形成的生物大分子。由短鏈寡糖與蛋白質(zhì)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P57糖基與蛋白質(zhì)連接的幾種形式）。第八十頁，共94頁絲氨酸（蘇氨酸）天冬酰胺第八十一頁，共94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(xì)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(jié)構(gòu)信息豐富，甚至超過核酸和蛋白質(zhì)。第八十二頁，共94頁糖鏈的功能糖蛋白，在植物和動物(微生物并不如此)中較為典型。這些糖蛋白可被分泌、進(jìn)入體液或作為膜蛋白。糖蛋白包括許多酶、大分子蛋白質(zhì)激素、血漿蛋白、全部抗體、補(bǔ)體因子、血型物質(zhì)和粘液組分以及許多膜蛋白。糖鏈參與肽鏈的折疊和結(jié)合；參與糖蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)和分泌，參與分子識別和細(xì)胞識別。第八十三頁，共94頁3、糖胺聚糖（glycosaminoglycan，GAG）由蛋白質(zhì)與聚糖通過共價鍵相連的化合物1）糖胺聚糖的一般結(jié)構(gòu)和功能又稱為糖胺多糖、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(fù)二糖單位構(gòu)成。其通式為:[己糖醛酸→己糖胺]n，n隨種類而異，一般在30~250之間。二糖單位中至少有一個單糖殘基帶有負(fù)電荷的羧基或硫酸基，因此糖胺聚糖是陰離子多糖鏈，呈酸性。第八十四頁，共94頁糖胺聚糖的一般生物學(xué)作用

這類物質(zhì)存在于軟骨、腔等結(jié)締組織中，構(gòu)成組織間質(zhì)。（1）強(qiáng)的親水性對保持疏松結(jié)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(diào)節(jié)這些離子在組織中的分布；（3）糖胺聚糖，主要是透明質(zhì)酸有很大的粘滯性，附在關(guān)節(jié)面上具有潤滑和保護(hù)作用；（4）有促進(jìn)創(chuàng)傷愈合的作用。第八十五頁，共94頁2）糖胺聚糖的種類

①透明質(zhì)酸（h