王鏡巖生物化學(xué)課件第1章-糖類

1、2021/2/71 第第1 1章章 糖類糖類 SugarSugar 2021/2/72 一、一、 引言引言 （一）糖類的存在與來(lái)源（一）糖類的存在與來(lái)源 2021/2/73 韌帶韌帶結(jié)構(gòu)糖結(jié)構(gòu)糖 結(jié)締組織結(jié)締組織結(jié)構(gòu)糖結(jié)構(gòu)糖 肌糖原肌糖原能源能源 動(dòng)物干重動(dòng)物干重2 2021/2/74 細(xì)胞表面識(shí)細(xì)胞表面識(shí) 別標(biāo)記別標(biāo)記糖糖 糖糖蛋白、蛋白、糖糖脂、信息分子脂、信息分子糖糖 2021/2/75 1 1、結(jié)構(gòu)成分、結(jié)構(gòu)成分 2 2、能源、能源 3 3、碳源、碳源 4 4、信息識(shí)別、信息識(shí)別 （二）糖的生物學(xué)作用（二）糖的生物學(xué)作用 2021/2/76 俗稱碳水化合物（carbohydrate）

2、Cn(H2O)m（不全面）（不全面） 化學(xué)定義化學(xué)定義: 多羥基醛或酮多羥基醛或酮及及其縮聚物其縮聚物和和衍生物的衍生物的總稱?？偡Q。 （三）糖類的元素組成和化學(xué)本質(zhì)（三）糖類的元素組成和化學(xué)本質(zhì) 鼠李糖及巖藻糖（鼠李糖及巖藻糖（C6H12O5)、脫氧核糖（、脫氧核糖（C5H10O4) 2021/2/77 （ 四）糖的命名與分類四）糖的命名與分類 單糖單糖 （monosaccharide ） 寡糖寡糖 （oligosaccharide ） 多糖多糖 （polysaccharide ） 根據(jù)聚合度根據(jù)聚合度 不能被水解成更小分子的糖類不能被水解成更小分子的糖類 水解產(chǎn)生水解產(chǎn)生20個(gè)以上單糖分子

3、的糖個(gè)以上單糖分子的糖 類類 2021/2/78 二、旋光異構(gòu)二、旋光異構(gòu) 原子組成、分子式、分子量相同原子組成、分子式、分子量相同 （一）有關(guān)旋光異構(gòu)的幾個(gè)概念（一）有關(guān)旋光異構(gòu)的幾個(gè)概念 1、（同分）異構(gòu)（同分）異構(gòu)（isomerism） 2021/2/79 2、手性、手性C原子（原子（asymmetric carbon atom) 2021/2/710 與四個(gè)不同的原子或原子基團(tuán)共價(jià)連接并因而失與四個(gè)不同的原子或原子基團(tuán)共價(jià)連接并因而失 去對(duì)稱性的四面體碳。去對(duì)稱性的四面體碳。 2021/2/711 3、旋光性（、旋光性（optical activity） n尼克爾棱鏡尼克爾棱鏡 n平面

4、偏振光平面偏振光 n左左/ /右旋右旋 旋光度（旋光性、光學(xué)活性）旋光度（旋光性、光學(xué)活性） D= 100 t Dt cL 旋光物質(zhì)使平面偏振光的偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的能力。旋光物質(zhì)使平面偏振光的偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的能力。 2021/2/712 4、構(gòu)型和構(gòu)象、構(gòu)型和構(gòu)象 構(gòu)型構(gòu)型: : 原子或基團(tuán)在空間的相對(duì)分布或排列。原子或基團(tuán)在空間的相對(duì)分布或排列。 涉及共價(jià)鍵的斷裂。涉及共價(jià)鍵的斷裂。 構(gòu)象構(gòu)象: : 當(dāng)單鍵旋轉(zhuǎn)時(shí)當(dāng)單鍵旋轉(zhuǎn)時(shí), ,取代基團(tuán)可能形成不同的立取代基團(tuán)可能形成不同的立 體結(jié)構(gòu)。體結(jié)構(gòu)。 不涉及共價(jià)鍵的斷裂不涉及共價(jià)鍵的斷裂。 2021/2/713 葡萄糖的構(gòu)象葡萄糖的構(gòu)象 船式船式

5、椅式椅式 O CH2OH HO HO OH OH O CH2OH HO HO OH OH O CH2OH OH OHOH OH 2021/2/714 （二）（二）Fischer 投影式投影式 CH3 OH COOH H 2021/2/715 （三）構(gòu)型的（三）構(gòu)型的RS表示法表示法 2021/2/716 三、單糖的結(jié)構(gòu)三、單糖的結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)通式結(jié)構(gòu)通式醛糖醛糖 酮糖酮糖 有有旋光異構(gòu)旋光異構(gòu)現(xiàn)象現(xiàn)象（/-/-）以及以及對(duì)映體對(duì)映體D D、L L型型 碳原子碳原子是不對(duì)稱是不對(duì)稱 的的 （一）鏈狀結(jié)構(gòu)（一）鏈狀結(jié)構(gòu) 2021/2/717 （二）（二）D系單糖和系單糖和L系單糖系單糖 2021/2/

6、718 2021/2/719 2021/2/720 L-葡萄糖葡萄糖 L-甘油醛甘油醛 D-葡萄糖葡萄糖 D-甘油醛甘油醛 2021/2/721 HC=O HC-OH HO-CH HC-OH HC-OH HO-CH2 D - （+）葡萄糖）葡萄糖L-（-）葡萄糖）葡萄糖 對(duì)對(duì) 映映 體體 異異 構(gòu)構(gòu) 2021/2/722 CH0 CHOH CHOH CH CH CH2OH OH OH DD葡萄糖葡萄糖 CH0 CHOH CHOH CH CH CH2OH OH OH DD甘露糖甘露糖?L L甘露糖甘露糖 CH0 CHOH CHOH CH CH CH2OH OH OH 討論一種單糖的構(gòu)型次序?yàn)橛懻?/p>

7、一種單糖的構(gòu)型次序?yàn)? 確定確定D、L型型 確定歸屬確定歸屬(醛醛/酮酮） 確定名稱確定名稱 確定對(duì)映體確定對(duì)映體 C原子數(shù)相同的單糖異構(gòu)體原子數(shù)相同的單糖異構(gòu)體,除除對(duì)映體對(duì)映體外以不同名稱加以區(qū)分。外以不同名稱加以區(qū)分。 2021/2/723 DD葡萄糖葡萄糖 CH0 CHOH CHOH CH CH CH2OH OH OH D-D-半乳糖半乳糖 CH0 CHOH CHOH CH CH CH2OH OH OH CH0 CHOH CHOH CH CH CH2OH OH OH L-L-半乳糖半乳糖 對(duì) 映 體 異 構(gòu) 單糖中以單糖中以醛糖醛糖種類分布居多種類分布居多,且其天然構(gòu)型多為且其天然構(gòu)型

8、多為D型型 2021/2/724 DD葡萄糖葡萄糖 CH0 CHOH CHOH CH CH CH2OH OH OH CH0 CHOH CHOH CH CH CH2OH OH OH D-D-半乳糖半乳糖 差向異構(gòu)體差向異構(gòu)體（epimer） 僅一個(gè)手性碳原子構(gòu)型不同的非對(duì)映異構(gòu)僅一個(gè)手性碳原子構(gòu)型不同的非對(duì)映異構(gòu) 體體 2021/2/725 2021/2/726 （三）單糖的構(gòu)象（三）單糖的構(gòu)象 2021/2/727 1 1、戊糖、己糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)與構(gòu)象、戊糖、己糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)與構(gòu)象 分多羥基醛、酮分多羥基醛、酮開(kāi)鏈開(kāi)鏈、半縮醛環(huán)狀半縮醛環(huán)狀兩種形式兩種形式 天然情況以天然情況以環(huán)狀占絕大多數(shù)環(huán)狀占

9、絕大多數(shù)。 以以葡萄糖葡萄糖為例為例 吡喃環(huán)吡喃環(huán) 開(kāi)鏈開(kāi)鏈 CH0 CHOH CHOH CH CH CH 2 OH OH OH O O 2021/2/728 開(kāi)鏈開(kāi)鏈 CH0 CHOH CHOH CH CH CH 2 OH OH OH CH 0 CH OH CH OH CH CH CH2 OH OH O H 吡喃環(huán)吡喃環(huán) O O 半縮醛半縮醛 羥基羥基 仍具有仍具有 醛基還醛基還 原性原性 2021/2/729 2 2、環(huán)狀分子的、環(huán)狀分子的構(gòu)型（異頭碳）構(gòu)型（異頭碳） 吡喃環(huán)吡喃環(huán) O O H H O O OHOH OHOH H H ? 新手性碳新手性碳 新異構(gòu)型新異構(gòu)型 2021/2/7

10、30 2021/2/731 葡萄糖的構(gòu)象 船式 椅式 O CH2OH HO HO OH OH O CH2OH HO HO OH OH O CH2OH OH OHOH OH 2021/2/732 命名時(shí)為命名時(shí)為 椅式構(gòu)象椅式構(gòu)象與糖命名與糖命名 名名? 名名? 平面結(jié)構(gòu) 空間 構(gòu)象 2021/2/733 戊糖戊糖,多為五元環(huán)多為五元環(huán)呋喃糖呋喃糖 如如 核糖核糖 脫氧核糖脫氧核糖 OO 2021/2/734 2021/2/735 2021/2/736 2021/2/737 2021/2/738 2021/2/739 2021/2/740 四、單糖的性質(zhì)四、單糖的性質(zhì) 1、單糖的物理性質(zhì)、單糖的

11、物理性質(zhì) （1）旋光性及變旋現(xiàn)象）旋光性及變旋現(xiàn)象 （2）甜度（以蔗糖為參考）（表）甜度（以蔗糖為參考）（表12） （3）溶解度）溶解度 2021/2/741 2、單糖的化學(xué)性質(zhì)、單糖的化學(xué)性質(zhì) 單糖可發(fā)生哪些化學(xué)反應(yīng)單糖可發(fā)生哪些化學(xué)反應(yīng)? 氧化氧化糖酸、糖醛酸糖酸、糖醛酸 還原還原糖醇糖醇 脂化脂化糖脂糖脂 聚合聚合寡糖、多糖寡糖、多糖 CH0 CHOH CHOH CH CH CH2OH OH OH 如如 葡萄糖葡萄糖(G)(G) 2021/2/742 還原反應(yīng)還原反應(yīng) 2021/2/743 聚合反應(yīng)聚合反應(yīng) H2O 麥芽糖麥芽糖【葡萄糖葡萄糖- -（1414）葡萄糖苷葡萄糖苷】 葡萄糖葡

12、萄糖 糖苷鍵糖苷鍵 1 4C O C 糖苷糖苷 2021/2/744 五、寡糖（低聚糖）五、寡糖（低聚糖） 命名原則命名原則: : 非還原端與還原端非還原端與還原端 , 吡喃、呋喃吡喃、呋喃 （1 4/1 21 4/1 2） 2021/2/745 麥芽糖麥芽糖 -型型 -型型 O-D-吡喃葡糖基吡喃葡糖基-(14)- - D-吡喃葡萄糖苷吡喃葡萄糖苷 O C H 2 O H O C H 2 O H O O H 1 1 23 4 自然界最常見(jiàn)的寡糖是二糖 2021/2/746 蔗糖蔗糖 O-D-吡喃葡糖基吡喃葡糖基-(12)- - -呋喃果糖苷呋喃果糖苷 2 2 1 1 1 2021/2/747

13、 2021/2/748 2021/2/749 2021/2/750 纖維二糖纖維二糖 -型型 -型型 O- -D-吡喃葡糖基吡喃葡糖基-(14)- - -吡喃葡糖苷吡喃葡糖苷 1 O CH2OH O 1 O CH2OH OH 4 人體無(wú)法利用人體無(wú)法利用 低聚糖的保健作用低聚糖的保健作用 2021/2/751 六、多糖六、多糖 分為分為同同/雜多糖、結(jié)構(gòu)雜多糖、結(jié)構(gòu)/貯存多糖貯存多糖 （一）均（同）多糖（一）均（同）多糖 由一種單糖聚合而成由一種單糖聚合而成 2021/2/752 1、 淀粉淀粉 植物細(xì)胞能源的植物細(xì)胞能源的儲(chǔ)藏儲(chǔ)藏形式形式 作物名稱作物名稱 （種子）（種子） 小麥小麥玉米玉米

14、大米大米土豆土豆紅薯紅薯 淀粉含量淀粉含量 6565752016 2021/2/753 2021/2/754 直鏈淀粉（直鏈淀粉（amylose） 一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu) （1 14 4）葡萄糖葡萄糖苷鍵苷鍵 可溶于熱水可溶于熱水 遇碘呈遇碘呈紫藍(lán)色紫藍(lán)色 空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu) 2021/2/755 2021/2/756 支鏈淀粉（支鏈淀粉（amylopectin） 不可溶于熱水不可溶于熱水 可溶水冷水可溶水冷水 6, 000個(gè)糖分子個(gè)糖分子 遇碘呈遇碘呈 空間空間 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) （1 14 4）糖糖苷鍵苷鍵 （ （1616） ）糖苷鍵糖苷鍵 2021/2/757 淀粉顆粒中的直淀粉顆粒中的直/ /支鏈淀粉

15、支鏈淀粉 2021/2/758 工業(yè)應(yīng)用工業(yè)應(yīng)用 淀淀 粉粉 水解程度水解程度 糊精糖漿 麥芽低 聚糖 水解葡 萄糖 工業(yè)方法酸或酶水解 2021/2/759 “動(dòng)物淀粉動(dòng)物淀粉” 結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉支鏈淀粉類似類似; 遇碘為遇碘為紅紫色紅紫色; 人體中的血糖濃度是定值人體中的血糖濃度是定值 （紅細(xì)胞、視網(wǎng)膜、腦組織）（紅細(xì)胞、視網(wǎng)膜、腦組織） 血糖血糖 糖原合成糖原合成 血糖血糖 糖原分解糖原分解 2.2. 糖原糖原 2021/2/760 3. 右旋糖苷右旋糖苷/葡聚糖葡聚糖（dextran) 酵母和細(xì)菌的貯存多糖酵母和細(xì)菌的貯存多糖 2021/2/761 4. 纖維素（纖維素（cellu

16、lose） （植物細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)多糖）（一大類生物資源）（植物細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)多糖）（一大類生物資源） 葡萄糖葡萄糖（ （1414）糖苷鍵連接而成的無(wú)分支的多糖糖苷鍵連接而成的無(wú)分支的多糖 一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu) 800010000分分 子子 2021/2/762 2021/2/763 2021/2/764 5.甲殼素甲殼素/殼多糖殼多糖/幾丁質(zhì)（幾丁質(zhì)（chitin） （甲殼動(dòng)物、昆蟲(chóng)外壁甲殼動(dòng)物、昆蟲(chóng)外壁,另一大類生物資源）另一大類生物資源） 2N乙酰乙酰D 氨基葡萄糖氨基葡萄糖（14）糖苷）糖苷 2021/2/765 2021/2/766 A.A.半纖維素半纖維素 存在于細(xì)胞壁中所有雜多糖的總稱。存在于

17、細(xì)胞壁中所有雜多糖的總稱。 B.B.果膠果膠（細(xì)胞壁間粘連物質(zhì)（細(xì)胞壁間粘連物質(zhì), ,基質(zhì)多糖）基質(zhì)多糖） C.C.瓊脂糖瓊脂糖（紅藻類石花菜屬中提?。t藻類石花菜屬中提取, ,食物膠食物膠: :果凍）果凍） D.D.藥物多糖藥物多糖 中草藥治病的主要成分就是此類多糖及其衍生物中草藥治病的主要成分就是此類多糖及其衍生物 結(jié)構(gòu)與功能的研究剛剛起步結(jié)構(gòu)與功能的研究剛剛起步 E.E.其它其它 （二）雜多糖（二）雜多糖 （由不同的幾種單糖聚合而成）（由不同的幾種單糖聚合而成） 2021/2/767 七、細(xì)菌雜多糖七、細(xì)菌雜多糖 （一）細(xì)菌細(xì)胞壁的化學(xué)組成（一）細(xì)菌細(xì)胞壁的化學(xué)組成 G +菌菌: G菌菌

18、: 多層肽聚糖肽聚糖 單層肽聚糖肽聚糖 磷壁酸相連 脂多糖 2021/2/768 2021/2/769 肽聚糖肽聚糖 peptidoglycan N-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺 N-乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸 四肽側(cè)鏈四肽側(cè)鏈 肽交聯(lián)橋肽交聯(lián)橋 G +菌菌 2021/2/770 （二）細(xì)菌脂多糖（二）細(xì)菌脂多糖 脂質(zhì)脂質(zhì)A 核心寡糖核心寡糖 O-特異鏈特異鏈 -1,6連接連接 D-葡萄糖胺葡萄糖胺 1,4焦磷酸橋焦磷酸橋 酯鍵酯鍵 酰胺鍵酰胺鍵 3-羥脂肪酸羥脂肪酸 革蘭氏陰性菌的革蘭氏陰性菌的 特有結(jié)構(gòu)特有結(jié)構(gòu) 2021/2/771 2021/2/772 八、糖蛋白及其糖鏈八、糖蛋白及其糖鏈 （一）糖肽

19、連鍵的類型（一）糖肽連鍵的類型 1、O-糖肽鍵糖肽鍵:Ser/Thr/Hyl/Hyp 2、N-糖肽鍵糖肽鍵 -N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺 Asn -酰胺酰胺N原子原子 Asn-X-Thr/Ser N-糖苷鍵糖苷鍵 2021/2/773 2021/2/774 2021/2/775 1、N-糖鏈糖鏈（N-聚糖）聚糖） （二）糖鏈的分類（二）糖鏈的分類 核心五糖核心五糖 GlcNAc mannose galactose sialic acid fucose 核心七糖核心七糖 2021/2/776 2、O-糖鏈糖鏈（O-聚糖）聚糖） 結(jié)構(gòu)比結(jié)構(gòu)比N糖鏈簡(jiǎn)單糖鏈簡(jiǎn)單 連接形式比連接形式比N糖鏈多糖鏈多

20、 沒(méi)有共同的核心結(jié)構(gòu)沒(méi)有共同的核心結(jié)構(gòu) 2021/2/777 （三）糖鏈的生物學(xué)功能（三）糖鏈的生物學(xué)功能 參與糖蛋白新生肽鏈的折疊和締合參與糖蛋白新生肽鏈的折疊和締合 影響糖蛋白的分泌和穩(wěn)定性影響糖蛋白的分泌和穩(wěn)定性 參與參與分子識(shí)別分子識(shí)別/細(xì)胞識(shí)別細(xì)胞識(shí)別 2021/2/778 糖鏈與糖蛋白的生物活性糖鏈與糖蛋白的生物活性 1、糖鏈與酶活性、糖鏈與酶活性 2、糖鏈與激素活性、糖鏈與激素活性 3、糖鏈與、糖鏈與IgG活性活性 2021/2/779 （四）血型物質(zhì)（四）血型物質(zhì) 1900年年,奧地利醫(yī)生奧地利醫(yī)生landsteiner,提出提出 ABO血型系統(tǒng)。血型系統(tǒng)。 2021/2/780 血型糖鏈血型糖鏈 肽鏈肽鏈 O O 巖藻糖 半乳糖半乳糖 葡萄糖葡萄糖 乙酰氨基葡萄糖 半乳糖半乳糖 B 乙酰氨基半乳糖乙酰氨基半乳糖 A 糖基轉(zhuǎn)移酶糖基轉(zhuǎn)移酶 2021/2/781 GlcNAc galactose fucose GalNAc sialic acid (NANA) Structure of the ABO blood group carbohydrates galacto