生物化學(xué)簡(jiǎn)明教程--第4章-糖ppt課件

第四章糖類(lèi),糖類(lèi)的組成：由碳、氫、氧三種元素組成，可由實(shí)驗(yàn)式Cn(H2O)m表示。由于式中碳?xì)浔壤c水相同，故過(guò)去將糖類(lèi)稱(chēng)為碳水化合物,概述,糖類(lèi)是自然界含量最豐富的有機(jī)物質(zhì)，淀粉和纖維素是植物中的主要糖類(lèi)，占干重的85-95%,糖的分類(lèi),單糖即不能水解為其他糖的糖。寡糖可以水解為2-10個(gè)單糖的糖，常見(jiàn)蔗糖、麥芽糖、乳糖等二糖，及棉籽糖和其他寡糖。多糖可水解為多個(gè)單糖或其衍生物，同多糖：水解產(chǎn)物為同一單糖；雜多糖：水解產(chǎn)物不止一種單糖或單糖衍生多糖復(fù)合物指糖與脂、蛋白等共價(jià)相連組成蛋白多糖、糖蛋白、糖脂等。,4.1單糖,一、單糖的構(gòu)型1.單糖根據(jù)含醛基或酮基的特點(diǎn)可分為醛糖與酮糖。2.根據(jù)碳原子數(shù)目,一、單糖的構(gòu)型,3.最簡(jiǎn)單的單糖是甘油醛和二羥丙酮。,4.1單糖,二羥丙酮（酮糖）,甘油醛（醛糖）,糖的構(gòu)型以L或D型的甘油醛為欸參照物。以離醛基（酮基）最遠(yuǎn)的一個(gè)不對(duì)稱(chēng)碳原子為準(zhǔn)。羥基在右為D型；羥基在左為L(zhǎng)型,D,醛基,二、單糖的結(jié)構(gòu),單糖由于自身就具有醛基和羥基，因此二者可以自發(fā)反應(yīng)形成半縮醛化合物，使糖類(lèi)具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)。,以葡萄糖為例,單糖的成環(huán)方式有兩種:,天然葡萄糖多以吡喃式結(jié)構(gòu)存在,吡喃式成環(huán)（六元環(huán)）,呋喃式成環(huán)（五元環(huán)）,2020/4/26,8,以葡萄糖為例,單糖的成環(huán)方式有兩種:,天然葡萄糖多以吡喃式結(jié)構(gòu)存在,1.環(huán)狀結(jié)構(gòu)的形成方式,吡喃式成環(huán)（六元環(huán)）,呋喃式成環(huán)（五元環(huán)）,吡喃式成環(huán)：（六元環(huán)）,D-吡喃葡萄糖（半縮醛式）,D-葡萄糖,吡喃,呋喃式成環(huán)：（五元環(huán)）,D-葡萄糖,D-呋喃葡萄糖（半縮醛式）,呋喃,三、單糖的構(gòu)象,4.2重要的單糖及衍生物,三碳糖,三碳糖,甘油醛,甘油醛,常見(jiàn)的醛糖,赤蘚糖,蘇糖,四碳糖,核糖,阿拉伯糖,木糖,五碳糖,六碳糖,木酮糖,核酮糖,常見(jiàn)的酮糖,阿洛酮糖,果糖,山梨糖,塔格糖,糖醇糖醇較穩(wěn)定，有甜味。山梨醇用于合成維生素C；甘露醇在臨床上用于降低顱內(nèi)壓和治療腎衰；核糖醇參與核黃素的合成，是FMN和FAD的組成成分；木糖醇是無(wú)糖咀嚼膠的成分，糖醛酸途徑的中間物；肌醇常以游離態(tài)存在于肌肉、心臟、肺、肝臟中,常見(jiàn)糖醇結(jié)構(gòu),糖酸,葡萄糖氧化酶可將葡萄糖氧化形成葡萄糖醛酸（glucuronate），葡萄糖醛酸是人體內(nèi)一種重要的解毒劑。,熱硝酸可將醛糖氧化成糖二酸（glucaricacid），這一反應(yīng)可用于推定糖的構(gòu)型。,Fehling試劑或Bennedict試劑可將葡萄糖氧化形成葡萄糖酸（gluconicacid），葡萄糖酸內(nèi)酯可用于制造內(nèi)酯豆腐。,脫氧糖2-脫氧核糖是DNA的組成成分；植物和微生物含有鼠李糖、巖藻糖等脫氧糖。,烏本苷為K+-Na+ATP酶的抑制劑，使細(xì)胞內(nèi)鈉離子濃度升高，與胞外Ca2+進(jìn)行交換，使細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度升高?？杉訌?qiáng)心肌收縮力，減慢心率。為強(qiáng)心劑，可做箭毒。,氨基糖糖中的羥基為氨基所取代稱(chēng)為氨基糖。常見(jiàn)的D-氨基葡萄糖、氨基半乳糖、N-乙酰神經(jīng)氨酸,糖苷糖的半縮醛羥基與非糖物質(zhì)（醇、酚等）的羥基形成的縮醛結(jié)構(gòu)稱(chēng)為糖苷，形成的化學(xué)鍵為糖苷鍵。糖苷鍵對(duì)堿穩(wěn)定，易被酸水解。糖苷的作用：皂角苷有溶血作用，苦杏仁苷有止咳作用。人參皂苷有抗疲勞、抗感染等功效。糖苷中常見(jiàn)的糖基有葡萄糖、半乳糖、鼠李糖等，配糖體有醛類(lèi)、醇類(lèi)、酚類(lèi)、固醇類(lèi)等多種類(lèi)型的化合物。,寡糖是少數(shù)單糖（210個(gè)）縮合的聚合物。低聚糖通常是指20個(gè)以下的單糖縮合的聚合物。構(gòu)成激素、抗體、生長(zhǎng)素的重要分子；覆蓋細(xì)胞表面，是細(xì)胞間識(shí)別的物質(zhì)基礎(chǔ)。最常見(jiàn)的寡糖是二糖，麥芽糖、蔗糖、乳糖、纖維二糖等。功能：低聚糖具有防病抗病及增強(qiáng)健康等生理功效，被稱(chēng)為功能性食品，寡糖的結(jié)構(gòu)可用符號(hào)表示，如麥芽糖為：O-D-Glcp-（14）-D-Glcp,4.3寡糖,蔗糖常用食糖，甜度大，易結(jié)晶，易溶于水，是植物糖類(lèi)運(yùn)輸?shù)闹饕肿?無(wú)還原性，由一分子-D-葡萄糖和一分子-D-果糖組成.,乳糖存在于人乳（57%）和牛乳（4%）中，分子式C12H22O11，還原糖，葡萄糖和乳糖。,麥芽糖又稱(chēng)飴糖，分子式：C12H22O11，具還原性，稀酸、麥芽糖酶水解，產(chǎn)物為兩個(gè)D-（+）-葡萄糖,纖維二糖纖維素的結(jié)構(gòu)單位，分子式C12H22O11，還原糖，水解為2分子-D-（+）-葡萄糖，,4.4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，一般無(wú)甜味、無(wú)還原性、酸或酶的作用下可水解為雙糖、寡糖或多糖，重要的有淀粉、糖元、纖維素、幾丁質(zhì)、粘多糖等?？煞譃橥嗵呛碗s多糖。,4.5多糖代表物掌握各種同多糖的基本結(jié)構(gòu)，特別是淀粉（starch）、糖原（glycogen）、右旋糖苷（dextran）、纖維素（cellulose）、殼多糖（chitin）的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在生產(chǎn)和科研中有重要意義。4.5.1淀粉（Starch）直鏈淀粉平均250300個(gè)-D-葡萄糖通過(guò)-1,4糖苷鍵相連，旋轉(zhuǎn)卷曲成螺旋狀，每6個(gè)Glc殘基盤(pán)旋一圈，與KI-I2呈（深）蘭色。水解的唯一雙糖為麥芽糖、唯一單糖為葡萄糖。支鏈淀粉由200022000個(gè)Glc殘基組成，大約每2430個(gè)葡萄糖就有一個(gè)-1，6糖苷鍵的分支，與KI-I2呈紫（紅）色。水解時(shí)只生成一種雙糖（+）麥芽糖。,淀粉可以分為：支鏈淀粉和直鏈淀粉。通過(guò)(14)糖苷鍵相連,支鏈淀粉的分支處是(16)。支鏈淀粉具有高度的分支結(jié)構(gòu)，每隔20-30個(gè)單糖殘基就存在一處支鏈。,淀粉的結(jié)構(gòu),-1,4糖苷鍵,-1,6糖苷鍵,淀粉顯色,將直鏈淀粉懸浮在水中呈現(xiàn)螺旋的構(gòu)象，這時(shí)I2可以插入到直鏈淀粉的軸心位置，使其產(chǎn)生藍(lán)色。這種方法可以鑒定淀粉類(lèi)型,糖原（Glycogen）,有動(dòng)物淀粉之稱(chēng)，細(xì)菌細(xì)胞中也有存在，動(dòng)物組織內(nèi)主要的貯藏多糖。肝臟、肌肉中含量多，分別稱(chēng)為肝糖元、肌糖元。結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉相似，但分支長(zhǎng)度較短，一般由812個(gè)Glc殘基組成，分支多，分子量高達(dá)106108。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,非還原端,分支點(diǎn),還原端,纖維素（Cellulose）,自然界中分布最廣的糖，以纖維二糖（cellobiose）為基本單位縮合而成，纖維狀、僵硬、不溶于水的分子，分子不分支，約由1000015000個(gè)-D-Glc殘基組成。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的纖維素酶（cellulase）將部分纖維素水解為葡萄糖。,纖維素的結(jié)構(gòu)：（a）纖維素鏈上連個(gè)糖單元D-葡萄糖通過(guò)(14)糖苷鍵相連；（b）兩條相互平行的纖維素鏈。D-葡萄糖殘基構(gòu)象通過(guò)氫鍵相連。,右旋糖酐（dextran）利用微生物制造的右旋糖酐，是由許多Glc通過(guò)-1，6、-1，4、-1，3糖苷鍵組成的多糖。相對(duì)分子質(zhì)量平均在75000左右的為高分子質(zhì)量右旋糖酐，是一種血漿代用品，用于提高血漿膠體滲透壓，使組織的水分滲透到血中，維持血容量，臨床用于出血性休克和創(chuàng)傷性休克。,4.5.6殼多糖（幾丁質(zhì)）自然界中每年生物合成的資源量高達(dá)10億噸，是地球上僅次于植物纖維的第二大生物資源。由N-乙酰-D-氨基葡萄糖以（14）糖苷鍵縮合成的不分枝同多糖。同纖維素伸展的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)類(lèi)似（將乙酰氨基換成羥基便成為纖維素），甲殼素在鏈間以氫鍵交聯(lián)集合成片；由于氫鍵比纖維素多，因而比較堅(jiān)硬，是藻類(lèi)、昆蟲(chóng)、甲殼動(dòng)物的結(jié)構(gòu)材料。天然多糖中惟一大量存在的帶正電荷的氨基多糖，具有一系列特殊功能性質(zhì)。廣泛應(yīng)用在食品、化妝品、廢水處理、重金屬回收、生物、醫(yī)藥、紡織、印染、造紙等領(lǐng)域。,存在于節(jié)肢動(dòng)物、昆蟲(chóng)、甲殼類(lèi)動(dòng)物外骨骼及真菌細(xì)胞壁，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。幾丁多糖的應(yīng)用：良好的絮凝劑；絡(luò)合陰離子；降膽固醇；去毒素；人造皮膚；食品、藥品和化妝品制造等。,Chitin.(a)Ashortsegmentofchitin,ahomopolymerofN-acetyl-D-glucosamineunitsin(14)linkage.(b)AspottedJunebeetle(Pellidnotapunetatia),showingitssurfacearmor(盔甲,exoskeleton)ofchitin.,半纖維素（hemicellulose）堿溶性的植物細(xì)胞壁多糖，是木聚糖、葡甘露聚糖、半乳葡甘露聚糖、木葡聚糖的復(fù)合物。,半纖維素,纖維素,木質(zhì)素,瓊脂（agar）海藻中提取的多糖混合物，主要成分瓊脂糖是由D-和L-半乳糖和交替組成的線形鏈。食品工業(yè)，瓊脂膠的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，形成剛性的交聯(lián)凝膠網(wǎng)，可用做電泳和層析的支持物。,固體凝膠支持物,液體瓊脂溶液,糖胺聚糖重要成分: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)電荷的羧基或硫酸基修飾，因此呈酸性。主要作用：保持結(jié)締組織的水分；調(diào)節(jié)陽(yáng)離子在組織中的分布；對(duì)關(guān)節(jié)的保護(hù)和潤(rùn)滑作用；促進(jìn)創(chuàng)傷愈合的作用。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。,（1）透明質(zhì)酸在高等動(dòng)物組織中發(fā)現(xiàn)，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。主要功能是在組織中吸著水，有潤(rùn)滑劑作用，對(duì)組織起保護(hù)作用?？捎糜谘劭剖中g(shù)，骨關(guān)節(jié)炎治療和化妝品。,（2）肝素（Heparin）最早由肝臟和心臟中分離到，以肝臟中最豐富，廣泛存在于哺乳動(dòng)物組織和體液中，豬腸黏膜是較好的材料來(lái)源。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由D-GlcN與L-IduUA或D-GlcUA組成二糖單位。可抑制絲氨酸蛋白酶，是天然抗凝劑?？煞乐寡ㄐ纬?，小劑量可治療心血管疾病，抑制腫瘤轉(zhuǎn)移。,（3）硫酸軟骨素軟骨的主要成分，廣泛存在于結(jié)締組織、筋腱、皮膚等。分子量一般低于10萬(wàn)（約250個(gè)重復(fù)二糖），個(gè)別可超過(guò)30萬(wàn)，二糖單位為D-GlcUA與GalNAc以-1，3相連。有抗凝血，降血脂作用，可治療心血管疾病、關(guān)節(jié)炎和鏈霉素引起的聽(tīng)覺(jué)障礙，可用于化妝品。,（4）硫酸皮膚素（Dermatansulfate,DS）存在于許多動(dòng)物組織，如豬腸胃黏膜、臍帶、肌腱等。二糖單位為L(zhǎng)-艾杜糖醛酸與N-乙酰半乳糖以-1，3相連。,（5）硫酸角質(zhì)素廣泛存在于角膜、軟骨、骨髓中。N-乙酰氨基葡萄糖與半乳糖以-1，3鍵構(gòu)成重復(fù)雙糖單位硫酸基團(tuán)位于N-乙酰氨基葡萄糖的C6位及某些半乳糖基上。,4.5糖復(fù)合物糖復(fù)合物是糖類(lèi)的還原端和非糖組分共價(jià)鍵結(jié)合的產(chǎn)物，主要有糖蛋白（glucoprotein）、蛋白多糖（proteoglycans）糖脂（glycolipid）和脂多糖（lipopolysaccharide）等。4.6.1糖蛋白與蛋白聚糖糖與蛋白質(zhì)的復(fù)合物可分為糖蛋白（glucoprotein）與蛋白聚糖（proteoglycans）兩類(lèi)。糖蛋白是蛋白質(zhì)與寡糖鏈形成的復(fù)合物，糖成分的含量在1%80%之間變動(dòng)。而蛋白多糖是蛋白質(zhì)與糖胺聚糖形成的復(fù)合物，糖成分的含量一般較高，可高達(dá)95%。蛋白質(zhì)與糖類(lèi)的結(jié)合有兩種不同類(lèi)型的糖苷鍵，一種是利用肽鏈上天冬酰氨的氨基與糖基上的半縮醛羥基形成N-糖苷鍵，另一種是利用肽鏈上蘇氨酸或絲氨酸（或羥基賴(lài)氨酸、羥基脯氨酸）的羥基與糖基上的半縮醛羥基形成O-糖苷鍵。,4.6.6.1糖蛋白的結(jié)構(gòu)許多膜蛋白和分泌蛋白都