南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院11級生物化學(xué)糖類

1、第一章第一章 糖糖 類類 主要介紹糖類的概念，分類以及常見的單主要介紹糖類的概念，分類以及常見的單糖、寡糖和多糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。糖、寡糖和多糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。一一 分布分布 糖類是地球上數(shù)量最多的天然有機化合物，幾乎所糖類是地球上數(shù)量最多的天然有機化合物，幾乎所有的動物、植物和微生物體內(nèi)都含有糖。有的動物、植物和微生物體內(nèi)都含有糖。 按干重計算；植物按干重計算；植物 85-90%，細菌，細菌 10%，動物小于，動物小于2%。 存在形式；存在形式； 貯藏性糖：貯藏性糖：低聚糖，淀粉，糖原低聚糖，淀粉，糖原 結(jié)構(gòu)多糖：結(jié)構(gòu)多糖：纖維素，木質(zhì)素，殼多糖纖維素，木質(zhì)素，殼多糖 ，肽聚糖，肽聚糖二二

2、 糖的化學(xué)概念糖的化學(xué)概念 糖也稱糖也稱碳水化合物碳水化合物（carbohydratecarbohydrate），用），用c cm m(h(h2 2o)o)n n表表示。碳水化合物這個名稱并不確切，但因沿用已久，所示。碳水化合物這個名稱并不確切，但因沿用已久，所以至今在西文中還廣泛使用。以至今在西文中還廣泛使用。糖是糖是多羥醛多羥醛或或多羥酮多羥酮及其及其縮聚物縮聚物和某些和某些衍生物衍生物的總稱。的總稱。糖類糖類 saccharide 三三 糖的分類糖的分類 1單糖（單糖（monosaccharide）：）： 多羥醛或多羥酮，多羥醛或多羥酮，不能被水解成更小分子的糖不能被水解成更小分子的糖。

3、（1）碳原子數(shù)目：丙糖、丁糖、戊糖、已糖、庚糖等。）碳原子數(shù)目：丙糖、丁糖、戊糖、已糖、庚糖等。 （2）醛糖、酮糖：如葡萄糖、果糖。）醛糖、酮糖：如葡萄糖、果糖。2 2寡糖（寡糖（oligosaccharideoligosaccharide）：）：又稱低聚糖，又稱低聚糖，由由2 21010分子單糖分子單糖脫水縮合而成而成?？煞譃槎？煞譃槎?、三糖、四糖、五糖等。糖、三糖、四糖、五糖等。 3 3多糖（多糖（polysaccharidepolysaccharide）：）： 由多分子單糖或單糖的衍生物聚合而成。由多分子單糖或單糖的衍生物聚合而成。（1 1）同多糖（）同多糖（homopolysacc

4、haridehomopolysaccharide）：由同一種單糖聚合而）：由同一種單糖聚合而 成，如淀粉、糖原、纖維素等。成，如淀粉、糖原、纖維素等。（2 2）雜多糖（）雜多糖（heteropolysaccharideheteropolysaccharide）：由不同種單糖或單）：由不同種單糖或單 糖的衍生物聚合而成，如透明質(zhì)酸等。糖的衍生物聚合而成，如透明質(zhì)酸等。 4. 4. 復(fù)合糖（復(fù)合糖（complex saccharidecomplex saccharide） 糖類還可和非糖物質(zhì)如脂類、蛋白質(zhì)等結(jié)合形成糖類還可和非糖物質(zhì)如脂類、蛋白質(zhì)等結(jié)合形成 復(fù)合糖。復(fù)合糖。 一一 單糖的結(jié)構(gòu)單糖的

5、結(jié)構(gòu)1單糖的鏈狀結(jié)構(gòu)單糖的鏈狀結(jié)構(gòu)單糖的鏈狀結(jié)構(gòu)有醛糖和酮糖之分單糖的鏈狀結(jié)構(gòu)有醛糖和酮糖之分cho(choh)nch2ohc(choh)n-1ch2ohch2oho醛糖醛糖酮糖酮糖ccohchhhocohhcohohhch2ohccochhocohhcohhch2ohhhohd-glucosed-葡萄糖葡萄糖d-fructose,d-果糖果糖112345623456鏈狀結(jié)構(gòu)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單糖的構(gòu)型（單糖的構(gòu)型（configurationconfiguration）：）：d d型和型和l l型型 以甘油醛作標(biāo)準(zhǔn)以甘油醛作標(biāo)準(zhǔn) 左旋異構(gòu)體(l

6、evorotary,l)或l型異構(gòu)體。右旋型異構(gòu)體(dextrorotary)，或d型異構(gòu)體。d(+)-阿洛糖阿洛糖 d(+)-阿桌糖阿桌糖d(+)-葡萄糖葡萄糖d(+)-甘露糖甘露糖d(+)-古洛糖古洛糖d(-)-艾杜糖艾杜糖d(+)-半乳糖半乳糖d(+)-塔羅糖塔羅糖(allose)(altrose)(glucose)(mannose)(gulose)(idose)(galactose)(talose)d(-)-赤鮮糖赤鮮糖(erythrose)d(-)-蘇糖蘇糖(threose)d(+)-甘油醛甘油醛(allose)d(-)-核糖核糖(ribose)d(-)-阿拉伯糖阿拉伯糖(arabi

7、nose)d(+)-木糖木糖(xylose)d(-)-米蘇糖米蘇糖(lysose)d(-)-赤蘚酮糖赤蘚酮糖(erythrulose)d(-)-核酮糖核酮糖(ribulose)d(+)-核酮糖核酮糖(xylulose)d(+)-阿洛酮糖阿洛酮糖(psicose,allulose)d(-)-果糖果糖(fructose)d(+)-山梨糖山梨糖(sorbose)d(-)-洛格酮糖洛格酮糖(tagalose)二羥丙酮二羥丙酮(dihytroasetone)a fischera fischer式式 ccohchhhocohhcohohhch2ohccohchhhocohhchhch2ohohoccohc

8、hhhocohhchohch2ohho+1-5 氧橋型氧橋型- d-葡萄糖葡萄糖- d-葡萄糖葡萄糖1115552單糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)單糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)ccochhocohhcohhch2ohhhoh+ch2ohcchhocohhcohhch2oohch2ohcchhocohhcohhch2oho2-6 氧橋型氧橋型b haworth式式 oo吡喃吡喃吡喃糖吡喃糖oo呋喃呋喃呋喃糖呋喃糖畫一個五員或六員環(huán)畫一個五員或六員環(huán)從氧原子右側(cè)的端基碳從氧原子右側(cè)的端基碳(anomeriocarbon)開始，畫上半縮醛開始，畫上半縮醛羥基，在羥基，在fischer投影式中投影式中右側(cè)右側(cè)的居環(huán)的居環(huán)下下，左側(cè)左側(cè)

9、居環(huán)居環(huán)上上。 -型及型及 -型頭異構(gòu)體。型頭異構(gòu)體。吡喃吡喃呋喃呋喃 -d-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖 -d-吡喃果糖吡喃果糖 -d-呋喃葡萄糖呋喃葡萄糖 -d-呋喃果糖呋喃果糖 -d-吡喃木糖吡喃木糖 -d-呋喃核糖呋喃核糖2-脫氧脫氧 -d-呋喃核糖呋喃核糖 -d-芹菜糖芹菜糖 -l-呋喃阿拉伯糖呋喃阿拉伯糖 -d-呋喃阿拉伯糖呋喃阿拉伯糖d-核酮糖核酮糖d-木酮糖木酮糖鏈狀環(huán)狀互變鏈狀環(huán)狀互變-d-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖 醛式（鏈?zhǔn)剑┢咸烟侨┦剑ㄦ準(zhǔn)剑┢咸烟?-d-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖-d-呋喃葡萄糖呋喃葡萄糖- d-呋喃葡萄糖呋喃葡萄糖（3737）（6363）（括號內(nèi)數(shù)字為摩爾濃度百分數(shù)）（

10、括號內(nèi)數(shù)字為摩爾濃度百分數(shù)）二二 單糖的物理化學(xué)性質(zhì)單糖的物理化學(xué)性質(zhì)（一）物理性質(zhì)（一）物理性質(zhì)（1 1）旋光性（）旋光性（opticityopticity） 比旋光度比旋光度 lct lcd10020（2 2）變旋現(xiàn)象（）變旋現(xiàn)象（mutarotationmutarotation） 一個有旋光性的溶液放置后，其比旋光度改一個有旋光性的溶液放置后，其比旋光度改變的現(xiàn)象稱變旋。變的現(xiàn)象稱變旋。 變旋的原因：變旋的原因： -glc鏈?zhǔn)芥準(zhǔn)絞lc-glc（3 3）甜度（）甜度（sweetnesssweetness） 糖糖 甜度甜度 糖糖 甜度甜度果糖果糖轉(zhuǎn)化糖轉(zhuǎn)化糖蔗糖蔗糖葡萄糖葡萄糖木糖木糖 1

11、73.3 130 100 74.3 40鼠李糖鼠李糖麥芽糖麥芽糖半乳糖半乳糖棉子糖棉子糖乳糖乳糖 32.5 32.5 32.1 22. 6 16.1甜是由于糖分子中的某些基團對舌甜是由于糖分子中的某些基團對舌尖味覺神經(jīng)的刺激而產(chǎn)生。尖味覺神經(jīng)的刺激而產(chǎn)生。(二二)化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)1 1 單糖的氧化（即單糖的還原性）單糖的氧化（即單糖的還原性） fehling試劑試劑（費林試劑）：（費林試劑）：cuso4、naoh、酒石酸鉀鈉、酒石酸鉀鈉benedict試劑試劑：cuso4、na2co3、檸檬酸鈉、檸檬酸鈉 這兩種試劑常被用于檢測還原糖，其中這兩種試劑常被用于檢測還原糖，其中酒石酸鉀鈉酒石酸鉀鈉

12、和和檸檬酸鈉檸檬酸鈉 用作螯用作螯合劑，與合劑，與cucu2+2+絡(luò)合以防止形成絡(luò)合以防止形成cucu（ohoh）2 2而使而使cucu2+2+沉淀。堿的作用為使糖沉淀。堿的作用為使糖烯醇化變?yōu)閺娺€原劑，同時使烯醇化變?yōu)閺娺€原劑，同時使cusocuso4 4變?yōu)樽優(yōu)閏u（oh）2。benedictbenedict試劑較穩(wěn)定，不易受其它物質(zhì)（肌酸，尿酸等）試劑較穩(wěn)定，不易受其它物質(zhì)（肌酸，尿酸等）的干擾，臨床上常被用作的干擾，臨床上常被用作尿糖尿糖（葡萄糖）的定性與半定（葡萄糖）的定性與半定量測試。量測試。2 2 發(fā)酵作用發(fā)酵作用c c6 6h h1212o o6 62ch2ch3 3chch2

13、 2oh+2cooh+2co2 2釀酶釀酶3 3 成酯作用成酯作用 d-甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸 -d-葡萄糖葡萄糖-1-磷酸磷酸 -d-葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸 -d-果糖果糖-6-磷酸磷酸 -d-果糖果糖-1，6-二磷酸二磷酸4 4 成苷作用成苷作用-糖苷健糖苷健-糖苷健糖苷健5 5 脫水作用脫水作用 單糖與強酸（如單糖與強酸（如h h2 2soso4 4，hclhcl）作用，單糖脫水生成）作用，單糖脫水生成糠醛或糠醛的衍生物。糠醛或糠醛的衍生物。 糠醛或羥甲基糠醛能與酚類物質(zhì)作用產(chǎn)糠醛或羥甲基糠醛能與酚類物質(zhì)作用產(chǎn)生各種有色物質(zhì)，可用作糖的定性測定。生各種有色物質(zhì)，可用作糖的定性測定

14、。 ohohohohohhoohch3ho- 萘酚萘酚間苯二酚間苯二酚間苯三酚間苯三酚甲基間苯二酚甲基間苯二酚6 6 氨基化氨基化- d-葡糖胺葡糖胺n-乙酰乙酰 - d-葡糖胺（葡糖胺（nag）胞壁酸（胞壁酸（2-葡糖胺葡糖胺 3-乳酸醚）乳酸醚）n-乙酰胞壁酸（乙酰胞壁酸（nam）7 7 脫氧脫氧cochcohcohch2ohhhhhcohchchchch3hohoohhcohchchcohchch3hhoohhocoh2-2-脫氧脫氧-d-d-核糖核糖 l- l-鼠李糖鼠李糖（6-6-脫氧脫氧-l-l-甘露糖）甘露糖） l- l-巖藻糖巖藻糖（6-6-脫氧脫氧-l-l-半乳糖）半乳糖）一

15、一 蔗糖（蔗糖（sucrosesucrose） 存在于植物漿中，如存在于植物漿中，如甘蔗、甜菜、栗子、菠蘿甘蔗、甜菜、栗子、菠蘿等。等。葡萄糖葡萄糖-，（12）- 果糖苷果糖苷蔗糖的性質(zhì)蔗糖的性質(zhì) 物理性質(zhì)：白色結(jié)晶，易溶于水，很甜。有旋光物理性質(zhì)：白色結(jié)晶，易溶于水，很甜。有旋光 性，無變旋現(xiàn)象。性，無變旋現(xiàn)象。 蔗糖的性質(zhì)蔗糖的性質(zhì) 化學(xué)性質(zhì)：無還原性?；瘜W(xué)性質(zhì)：無還原性。蔗糖的轉(zhuǎn)化作用蔗糖的轉(zhuǎn)化作用c12h22o11+h2oc6h12o6+c6h12o6蔗糖蔗糖d-glcd-frud +66.4 +52.5 -92 -20 右旋右旋 左旋左旋二二 麥芽糖（麥芽糖（maltosemalto

16、se）麥芽糖是由麥芽糖是由2 2分子分子d-d-葡萄糖通過葡萄糖通過-1-1，4 4糖苷鍵連接而成。糖苷鍵連接而成。 性質(zhì)：性質(zhì)：變旋現(xiàn)象變旋現(xiàn)象具有還原性具有還原性能成脎能成脎三三 乳糖（乳糖（lactose） 乳糖由乳糖由1分子分子d-半乳糖和半乳糖和1分子分子d-葡萄糖通過葡萄糖通過-1，4糖苷鍵連接而成。糖苷鍵連接而成。 四四纖維二糖纖維二糖(cellobiose)結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：兩分子-葡萄糖 -(1，4)糖苷鍵性質(zhì)：性質(zhì)： 具有變旋現(xiàn)象 具有還原性 能成脎纖維二糖纖維二糖葡萄糖葡萄糖- (1，4)-葡萄糖苷葡萄糖苷蔗糖蔗糖d-麥芽糖（麥芽糖（ -型）型）乳糖（乳糖（ -型型）纖維二糖纖

17、維二糖（ -型）型）多糖的共同特性多糖的共同特性 1 1分子量一般很大，在幾萬以上。在水中不能形成真溶分子量一般很大，在幾萬以上。在水中不能形成真溶 液，有的根本不溶于水，如纖維素。液，有的根本不溶于水，如纖維素。 2 2物理性質(zhì)：有旋光性，但無變旋現(xiàn)象。無甜味。物理性質(zhì)：有旋光性，但無變旋現(xiàn)象。無甜味。 3 3化學(xué)性質(zhì)：無還原性，不能成脎?；瘜W(xué)性質(zhì)：無還原性，不能成脎。 一一 同多糖（同多糖（homopolysaccharide） 天然淀粉呈顆粒狀，其外層為支鏈淀粉，天然淀粉呈顆粒狀，其外層為支鏈淀粉，約占約占808090%90%；內(nèi)層為直鏈淀粉，約占；內(nèi)層為直鏈淀粉，約占101020%20

18、%。 （1 1）直鏈淀粉（）直鏈淀粉（amylose）： 1 1淀粉（淀粉（starchstarch）長而緊密的螺旋管形。遇碘顯蘭色長而緊密的螺旋管形。遇碘顯蘭色nonreducing end (nre)reducing end (re)och2ohoch2ohoooch2ohohn141414還原端還原端非還原端非還原端直鏈淀粉的空間結(jié)構(gòu)直鏈淀粉的空間結(jié)構(gòu)直鏈淀粉的螺旋結(jié)構(gòu)直鏈淀粉的螺旋結(jié)構(gòu)0.8nm1.4nm6個殘基個殘基（2 2）支鏈淀粉（）支鏈淀粉（amylopectinamylopectin）：）：結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式不能形成螺旋管，不能形成螺旋管，遇碘顯紫色。遇碘顯紫色。水解水解淀粉淀粉紅

19、色糊精紅色糊精無色糊精無色糊精麥芽糖麥芽糖葡萄糖葡萄糖 與碘的與碘的呈色反應(yīng)呈色反應(yīng) 藍（紫）藍（紫） 紅色紅色 不顯色不顯色 不顯色不顯色 不顯色不顯色 還原性還原性 無無 有有 有有 強強 最強最強 （4 4）葡萄糖的制備）葡萄糖的制備 酸法生產(chǎn)葡萄糖酸法生產(chǎn)葡萄糖 調(diào)漿調(diào)漿糖化糖化中和脫色中和脫色 過濾過濾 濃縮濃縮 結(jié)晶結(jié)晶酶法生產(chǎn)葡萄糖酶法生產(chǎn)葡萄糖 調(diào)漿調(diào)漿液化液化糖化糖化 升溫升溫 過濾過濾 濃縮濃縮 結(jié)晶結(jié)晶2糖原糖原每隔每隔4個葡萄糖殘基便有一個分支含有大量的非原性末個葡萄糖殘基便有一個分支含有大量的非原性末端，可以被迅速動員水解。端，可以被迅速動員水解。遇碘顯紅褐色遇碘顯紅褐色。 與支鏈淀粉的不同在于糖原分子分支多、鏈短、結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉的不同在于糖原分子分支多、鏈短、結(jié)構(gòu)緊密