第一章生物分子概論

1、第一章 生物分子概論    2. 生物元素       4.生物分子低層次結構的同一性    第一節(jié) 概述 top一、生物分子是生物特有的有機化合物生物分子泛指生物體特有的各類分子，它們都是有機物。典型的細胞含有一萬到十萬種生物分子，其中近半數(shù)是小分子，分子量一般在500以下。其余都是生物小分子的聚合物，分子量很大，一般在一萬以上，有的高達1012，因而稱為生物大分子。構成生物大分子的小分子單元，稱為構件。氨基酸、核苷酸和單糖分別是組成蛋白質、核酸和多糖的構件。二、生物分子具有復雜有序

2、的結構生物分子都有自己特有的結構。生物大分子的分子量大，構件種類多，數(shù)量大，排列順序千變?nèi)f化，因而其結構十分復雜。估計僅蛋白質就有1010-1012種。生物分子又是有序的，每種生物分子都有自己的結構特點，所有的生物分子都以一定的有序性(組織性)存在于生命體系中。三、生物結構具有特殊的層次生物用少數(shù)幾種生物元素(C、H、O、N、S、P)構成小分子構件，如氨基酸、核苷酸、單糖等;再用簡單的構件構成復雜的生物大分子;由生物大分子構成超分子集合體;進而形成細胞器，細胞，組織，器官，系統(tǒng)和生物體。生物的不同結構層次有著質的區(qū)別:低層次結構簡單，沒有種屬專一性，結合力強;高層次結構復雜，有種屬專一性，結合

3、力弱。生物大分子是生命的物質基礎，生命是生物大分子的存在形式。生物大分子的特殊運動體現(xiàn)著生命現(xiàn)象。四、生物分子都行使專一的功能每種生物分子都具有專一的生物功能。核酸能儲存和攜帶遺傳信息，酶能催化化學反應，糖能提供能量。任何生物分子的存在，都有其特殊的生物學意義。人們研究某種生物分子，就是為了了解和利用它的功能。五、代謝是生物分子存在的條件代謝不僅產(chǎn)生了生物分子，而且使生物分子以一定的有序性處于穩(wěn)定的狀態(tài)中，并不斷得到自我更新。一旦代謝停止，穩(wěn)定的生物分子體系就要向無序發(fā)展，在變化中解體，進入非生命世界。六、生物分子體系有自我復制的能力遺傳物質DNA能自我復制，其他生物分子在DNA的直接或間接指

4、導下合成。生物分子的復制合成，是生物體繁殖的基礎。七、生物分子能夠人工合成和改造生物分子是通過漫長的進化產(chǎn)生的。隨著生命科學的發(fā)展，人們已能在體外人工合成各類生物分子，以合成和改造生物大分子為目標的生物技術方興未艾。  第二節(jié) 生物元素 在已知的百余種元素中，生命過程所必需的有27種，稱為生物元素。生物體所采用的構成自身的元素，是經(jīng)過長期的選擇確定的。生物元素都是在自然界豐度較高，容易得到，又能滿足生命過程需要的元素。一、主要生物元素都是輕元素主要生物元素C、H、O、N占生物元素總量的95%以上，其原子序數(shù)均在8以內(nèi)。它們和S、P、K、Na、Ca、Mg、Cl共11種元素，構成生物體全

5、部質量的99%以上，稱為常量元素，原子序數(shù)均在20以內(nèi)。另外16種元素稱為微量元素，包括B,F,Si,Se,As,I,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Sn,Mo，原子序數(shù)在53以內(nèi)。二、碳氫氧氮硫磷是生物分子的基本素材(一)碳氫是生物分子的主體元素碳原子既難得到電子，又難失去電子，最適于形成共價鍵。碳原子非凡的成鍵能力和它的四面體構型，使它可以自相結合，形成結構各異的生物分子骨架。碳原子又可通過共價鍵與其它元素結合，形成化學性質活潑的官能團。氫原子能以穩(wěn)定的共價鍵于碳原子結合，構成生物分子的骨架。生物分子的某些氫原子被稱為還原能力，它們被氧化時可放出能量。生物分子含氫量的多少(以

6、H/C表示)與它們的供能價值直接相關。氫原子還參與許多官能團的構成。與電負性強的氧氮等原子結合的氫原子還參與氫鍵的構成。氫鍵是維持生物大分子的高級結構的重要作用力。(二)氧氮硫磷構成官能團它們是除碳以外僅有的能形成多價共價鍵的元素，可形成各種官能團和雜環(huán)結構，對決定生物分子的性質和功能具有重要意義。此外，硫磷還與能量交換直接相關。生物體內(nèi)重要的能量轉換反應，常與硫磷的某些化學鍵的形成及斷裂有關。一些高能分子中的磷酸苷鍵和硫酯鍵是高能鍵。三、無機生物元素(一)、利用過渡元素的配位能力過渡元素具有空軌道，能與具有孤對電子的原子以配位鍵結合。不同過渡元素有不同的配位數(shù)，可形成各種配位結構，如三角形，

7、四面體，六面體等。過渡元素的絡和效應在形成并穩(wěn)定生物分子的構象中，具有特別重要的意義。過渡元素對電子的吸引作用，還可導致配體分子的共價鍵發(fā)生極化，這對酶的催化很有用。已發(fā)現(xiàn)三分之一以上的酶含有金屬元素，其中僅含鋅酶就有百余種。鐵和銅等多價金屬離子還可作為氧化還原載體，擔負傳遞電子的作用。在光系統(tǒng)II中，四個錳原子構成一個電荷累積器，可以累積失去四個電子，從而一次氧化兩分子水，釋放出一分子氧，避免有害中間產(chǎn)物的形成。細胞色素氧化酶中的鐵-銅中心也有類似功能。(二)、利用常量離子的電化學效應K等常量離子，在生物體的體液中含量較高，具有電化學效應。它們在保持體液的滲透壓，酸堿平衡，形成膜電位及穩(wěn)定生

8、物大分子的膠體狀態(tài)等方面有重要意義。各種生物元素對生命過程都有不可替代的作用，必需保持其代謝平衡。氟是骨骼和牙釉的成分，以氟磷灰石的形式存在，可使骨晶體變大，堅硬并抗酸腐蝕。所以在飲食中添加氟可以預防齲齒。氟還可以治療骨質疏松癥。但當水中氟含量達到每升2毫克時，會引起斑齒，牙釉無光，粉白色，嚴重時可產(chǎn)生洞穴。氟是烯醇化酶的抑制劑，又是腺苷酸環(huán)化酶的激活劑。硒缺乏是克山病的病因之一，而硒過多也可引起疾病，如亞硒酸鹽可引起白內(nèi)障。糖耐受因子（GTF）可以促使胰島素與受體結合，而鉻可以使煙酸、甘氨酸、谷氨酸、半胱氨酸等與GTF絡合。某些非生物元素進入體內(nèi)，能干擾生物元素的正常功能，從而表現(xiàn)出毒性作用

9、。如鎘能置換鋅，使含鋅酶失活，從而使人中毒。某些非生物元素對人體有益，如有機鍺可激活小鼠腹腔巨嗜細胞，后者介導腫瘤細胞毒和抗原提呈作用，從而發(fā)揮免疫監(jiān)視、防御和抗腫瘤作用。top第三節(jié) 生物分子中的作用力 top一、兩類不同水平的作用力生物體系有兩類不同的作用力，一類是生物元素借以結合稱為生物分子的強作用力-共價鍵，另一類是決定生物分子高層次結構和生物分子之間借以相互識別，結合，作用的弱作用力-非共價相互作用。二、共價鍵是生物分子的基本形成力共價鍵(covalent bond)的屬性由鍵能，鍵長，鍵角和極性等參數(shù)來描述，它們決定分子的基本結構和性質。(一)鍵能鍵能等于破壞某一共價鍵所需的能量。

10、鍵能越大，鍵越穩(wěn)定。生物分子中常見的共價鍵的鍵能一般在300-800kj/mol之間。(二)鍵長鍵長越長，鍵能越弱，容易受外界電場的影響發(fā)生極化，穩(wěn)定性也越差。生物分子中鍵長多在到之間。(三)鍵角共價鍵具有方向性，一個原子和另外兩個原子所形成的鍵之間的夾角即為鍵角。根據(jù)鍵長和鍵角，可了解分子中各個原子的排列情況和分子的極性。(四)鍵的極性共價鍵的極性是指兩原子間電子云的不對稱分布。極性大小取決于成鍵原子電負性的差。多原子分子的極性狀態(tài)是各原子電負性的矢量和。在外界電場的影響下，共價鍵的極性會發(fā)生改變。這種由于外界電場作用引起共價鍵極性改變的現(xiàn)象稱為鍵的極化。鍵的極性與極化，同化學鍵的反應性有密

11、切關系。(五)配位鍵對生物分子有特殊意義配位鍵(coordinate bond)是特殊的共價鍵，它的共用電子對是由一個原子提供的。在生物分子中，常以過渡元素為電子受體，以化學基團中的O、N、S、P等為電子供體，形成多配位絡和物。過渡元素都有固定的配位數(shù)和配位結構。在生物體系中，形成的多配位體，對穩(wěn)定生物大分子的構象，形成特定的生物分子復合物具有重要意義。由多配位體所產(chǎn)生的立體異構現(xiàn)象，甚至比手性碳所引起的立體異構現(xiàn)象更為復雜。金屬元素的絡和效應，因能導致配體生物分子內(nèi)鍵發(fā)生極化，增強其反應性，而與酶的催化作用有關。三、非共價相互作用(一)、非共價作用力對生物體系意義重大非共價相互作用是生物高層

12、次結構的主要作用力。非共價作用力包括氫鍵，靜電作用力，范德華力和疏水作用力。這些力屬于弱作用力，其強度比共價鍵低一兩個數(shù)量級。這些力單獨作用時，的確很弱，極不穩(wěn)定，但在生物高層次結構中，許多弱作用力協(xié)同作用，往往起到?jīng)Q定生物大分子構象的作用?？梢院敛豢鋸埖卣f，沒有對非共價相互作用的理解，就不可能對生命現(xiàn)象有深刻的認識。各種非共價相互作用結合能的大小也有差別，在不同級別生物結構中的地位也有不同。結合能較大的氫鍵，在較低的結構級別(如蛋白質的二級結構)，較小的尺度間，把氫受體基團與氫供體基團結合起來。結合能較小的范德華力則主要在更高的結構級別，較大的尺度間，把分子的局部結構或不同分子結合起來。(二

13、)、氫鍵氫鍵(hydrogen bond)是一種弱作用力，鍵能只相當于共價鍵的1/30-1/20(12-30 kj/mol)，容易被破壞，并具有一定的柔性，容易彎曲。氫原子與兩側的電負性強的原子呈直線排列時，鍵能最大，當鍵角發(fā)生20度偏轉時，鍵能降低20%。氫鍵的鍵長比共價鍵長，比范德華距離短，約為。氫鍵對生物體系有重大意義，特別是在穩(wěn)定生物大分子的二級結構中起主導作用。(三)、范德華力范德華力是普遍存在于原子和分子間的弱作用力，是范德華引力與范德華斥力的統(tǒng)一。引力和斥力分別和原子間距離的6次方和12次方成反比。二者達到平衡時，兩原子或原子團間保持一定的距離，即范德華距離，它等于兩原子范德華半

14、徑的和。每個原子或基團都有各自的范德華半徑。范德華力的本質是偶極子之間的作用力，包括定向力、誘導力和色散力。極性基團或分子是永久偶極，它們之間的作用力稱為定向力。非極性基團或分子在永久偶極子的誘導下可以形成誘導偶極子，這兩種偶極子之間的作用力稱為誘導力。非極性基團或分子，由于電子相對于原子核的波動，而形成的瞬間偶極子之間的作用力稱為色散力。范德華力比氫鍵弱得多。兩個原子相距范德華距離時的結合能約為4kj/mol，僅略高于室溫時平均熱運動能(2.5kj/mol)。如果兩個分子表面幾何形態(tài)互補，由于許多原子協(xié)同作用，范德華力就能成為分子間有效引力。范德華力對生物多層次結構的形成和分子的相互識別與結

15、合有重要意義。(四)、荷電基團相互作用荷電基團相互作用，包括正負荷電基團間的引力，常稱為鹽鍵(salt bond)和同性荷電基團間的斥力。力的大小與荷電量成正比，與荷電基團間的距離平方成反比，還與介質的極性有關。介質的極性對荷電基團相互作用有屏蔽效應，介質的極性越小，荷電基團相互作用越強。例如，-COO-與-NH3+間在極性介質水中的相互作用力，僅為在蛋白質分子內(nèi)部非極性環(huán)境中的1/20，在真空中的1/80。(五)、疏水相互作用疏水相互作用(hydrophobic interaction)比范德華力強得多。例如，一個苯丙氨酸側鏈由水相轉入疏水相時，體系的能量降低約40kj/mol。生物分子有許

16、多結構部分具有疏水性質，如蛋白質的疏水氨基酸側鏈，核酸的堿基，脂肪酸的烴鏈等。它們之間的疏水相互作用，在穩(wěn)定蛋白質，核酸的高層次結構和形成生物膜中發(fā)揮著主導作用。top 第四節(jié) 生物分子低層次結構的同一性 top一、碳架是生物分子結構的基礎碳架是生物分子的基本骨架，由碳，氫構成。生物分子碳架的大小組成不一，幾何形狀結構各異，具有豐富的多樣性。生物小分子的分子量一般在500以下，包括2-30個碳原子。碳架結構有線形的，有分支形的，也有環(huán)形的;有飽和的，也有不飽和的。變化多端的碳架與種類有限的官能團，共同組成形形色色的生物分子的低層次結構-生物小分子。二、官能團限定分子的性質(一)官能團

17、是易反應基團官能團是生物分子中化學性質比較活潑，容易發(fā)生化學反應的原子或基團。含有相同官能團的分子，具有類似的性質。官能團限定生物分子的主要性質。然而，在整個分子中，某一官能團的性質總要受到分子其它部分電荷效應和立體效應的影響。任何一種分子的具體性質，都是其整體結構的反應。(二)主要的官能團生物分子中的主要官能團和有關的化學鍵有:羥基(hydroxyl group) 有極性，一般不解離，能與酸生成酯，可作為氫鍵供體。羰基(carbonyl group) 有極性，可作為氫鍵受體。羧基(carboxyl group) 有極性，能解離，一般顯弱酸性。氨基(amino group) 有極性，可結合質子

18、生成銨陽離子。酰胺基(amido group) 由羧基與氨基縮合而成，有極性，其中的氧和氮都可作為氫鍵供體。肽鏈中聯(lián)接氨基酸的酰胺鍵稱為肽鍵。巰基(sulfhydryl group) 有極性，在中性條件下不解離。易氧化成二硫鍵-S-S。胍基(guanidino group) 強堿性基團，可結合質子。胍基磷酸鍵是高能鍵。雙鍵(double bond) 由一個鍵和一個鍵構成，其中鍵鍵能小，電子流動性很大，易發(fā)生極化斷裂而產(chǎn)生反應。雙鍵不能旋轉，有順反異構現(xiàn)象。規(guī)定用"順"(cis)表示兩個相同或相近的原子或基團在雙鍵同側的異構體，用"反"(trans)表示相

19、同原子位于雙鍵兩側的異構體。焦磷酸鍵(pyrophosphate bond) 由磷酸縮合而成，是高能鍵。一摩爾ATP水解成ADP可放出千卡能量，而葡萄糖-6-磷酸只有千卡。氧酯鍵(ester bond)和硫酯鍵(thioester bond) 分別由羧基與羥基和巰基縮水而成。硫酯鍵是高能鍵。磷酸酯鍵(phosphoester bond) 由磷酸與羥基縮水而成。磷酸與兩個羥基結合時，稱為磷酸二酯鍵。這兩種鍵中的磷酸羥基可解離成陰離子。生物小分子大多是雙官能團或多官能團分子，如糖是多羥基醛(酮)，氨基酸是含有氨基的羧酸。官能團在碳鏈中的位置和在碳原子四周的空間排布的不同，進一步豐富了生物分子的異構

20、現(xiàn)象。三、雜環(huán)集碳架和官能團于一體(一)大部分生物分子含有雜環(huán)雜環(huán)(heterocycle)是碳環(huán)中有一個或多個碳原子被氮氧硫等雜原子取代所形成的結構。由于雜原子的存在，雜環(huán)體系有了獨特的性質。生物分子大多有雜環(huán)結構，如氨基酸中有咪唑，吲哚;核苷酸中有嘧啶，嘌呤，糖結構中有吡喃和呋喃。(二)分類命名和原子標位1.分類 根據(jù)成環(huán)原子數(shù)目分為五元雜環(huán)和六元雜環(huán)等。根據(jù)環(huán)的數(shù)目分為單雜環(huán)和稠雜環(huán)。2.命名 雜環(huán)的命名法有兩種，即俗名與系統(tǒng)名。我國常用外文俗名譯音用帶"口"旁的漢字表示。(三)常見雜環(huán)五元雜環(huán):呋喃，吡咯，噻吩，咪唑等六元雜環(huán):吡喃，吡啶，嘧啶等稠雜環(huán):吲哚，嘌呤等

21、四、異構現(xiàn)象豐富了分子結構的多樣性(一)生物分子有復雜的異構現(xiàn)象異構體(isomer)是原子組成相同而結構或構型不同的分子。異構現(xiàn)象分類如下:1.結構異構 由于原子之間連接方式不同所引起的異構現(xiàn)象稱為結構異構。結構異構包括:(1)由碳架不同產(chǎn)生的碳架異構;(2)由官能團位置不同產(chǎn)生的位置異構;(3)由官能團不同而產(chǎn)生的官能團異構。如丙基和異丙基互為碳架異構體，a-丙氨酸和b-丙氨酸互為位置異構體，丙醛糖和丙酮糖互為官能團異構體。2.立體異構 同一結構異構體，由于原子或基團在三維空間的排布方式不同所引起的異構現(xiàn)象稱為立體異構現(xiàn)象。立體異構可分為構型異構和構象異構。通常將分子中原子或原子團在空間位

22、置上一定的排布方式稱為構型。構型異構是結構相同而構型不同的異構現(xiàn)象。構型異構又包括順反異構和光學異構。構型相同的分子，可由于單鍵旋轉產(chǎn)生很多不同立體異構體，這種現(xiàn)象稱為構象異構?；プ儺悩嬛竷煞N異構體互相轉變，并可達到平衡的異構現(xiàn)象。各種異構現(xiàn)象豐富了生物分子的多樣性，擴充了生命過程對分子結構的選擇范圍。(二)手性碳原子引起的光學異構左手與右手互為實物與鏡像的關系，不能相互重合。分子與其鏡像不能相互重合的特性稱為手性(chirality)，生物分子大多具有手性。結合4個不同原子或基團的碳原子，與其鏡像不能重合，稱為手性碳原子，又稱不對稱碳原子。手性碳原子具有左手與右手兩種構型。具有手性碳原子的分

23、子，稱為手性分子。具有n個手性碳原子的分子，有2n個立體異構體。兩兩互有實物與鏡像關系的異構體，稱為對映體(enantiomer)。彼此沒有實物與鏡像關系的，稱為非對映體。對映體不論有幾個手性碳原子，每個手性碳原子的構型都對應相反。非對映體有兩個或兩個以上手性碳原子，其中只有部分手性碳原子構型相反。其中只有一個手性碳原子構型相反的，又稱為差向異構體(epimer)。手性分子具有旋光性，所以又稱為光學異構體。手性分子構型表示法:有L-D系統(tǒng)和R-S系統(tǒng)兩種。生物化學中習慣采用前者，按系統(tǒng)命名原則，將分子的主鏈豎向排列，氧化度高的碳原子或序號為1的碳原子放在上方，氧化度低的碳原子放在下方，寫出費歇

24、爾投影式。規(guī)定:分子的手性碳處于紙面，手性碳的四個價鍵和所結合的原子或基團，兩個指向紙面前方，用橫線表示，兩個指向紙面后方，用豎線表示。例如，甘油醛有以下兩個構型異構體:人為規(guī)定羥基在右側的為D-構型，在左側是L-構型。括號中的+，-分別表示右旋和左旋。構型與旋光方向沒有對應關系。具有多個手性碳原子的分子，按碳鏈最下端手性碳的構型，將它們分為D，L-兩種構型系列。在糖和氨基酸等的命名中，普遍采用L，D-構型表示法。(三)單鍵旋轉引起構象異構結合兩個多價原子的單鍵的旋轉，可使分子中的其余原子或基團的空間取向發(fā)生改變，從而產(chǎn)生種種可能的有差別的立體形象，這種現(xiàn)象稱為構象異構。構象異構賦予生物大分子

25、的構象柔順性。與構型相比，構象是對分子中各原子空間排布情況的更深入的探討，以闡明同一構型分子在非鍵合原子間相互作用的影響下，所發(fā)生的立體結構的變化。（四）互變異構由氫原子轉移引起，如酮和烯醇的互變異構。DNA中堿基的互變異構與自發(fā)突變有關，酶的互變異構與催化有關，在代謝過程中也常發(fā)生代謝物的互變異構。top第五節(jié) 生物大分子 top 一、定義生物大分子都是由小分子構件聚合而成的，稱為生物多聚物。其中的構件在聚合時發(fā)生脫水，所以稱為殘基。由相同殘基構成的稱為同聚物，由不同殘基構成的稱為雜聚物。二、結構層次生物大分子具有多級結構層次，如一級結構、二級結構、三級結構和四級結構。三、組裝一級結構的組裝

26、是模板指導組裝，高級結構的組裝是自我組裝，一級結構不僅提供組裝的信息，而且提供組裝的能量，使其自發(fā)進行。四、互補結合生物大分子之間的結合是互補結合。這種互補，可以是幾何形狀上的互補，也可以是疏水區(qū)之間的互補、氫鍵供體與氫鍵受體的互補、相反電荷之間的互補?；パa結合可以最大限度地降低體系能量，使復合物穩(wěn)定?；パa結合是一個誘導契合的過程。top 第二章 糖的化學0.提要        2. 單糖           5.結合糖第一節(jié) 概述 top一、糖的命名糖類

27、是含多羥基的醛或酮類化合物，由碳氫氧三種元素組成的，其分子式通常以Cn(H2O)n 表示。由于一些糖分子中氫和氧原子數(shù)之比往往是2:1，與水相同，過去誤認為此類物質是碳與水的化合物，所以稱為"碳水化合物"(Carbohydrate)。實際上這一名稱并不確切，如脫氧核糖、鼠李糖等糖類不符合通式，而甲醛、乙酸等雖符合這個通式但并不是糖。只是"碳水化合物"沿用已久，一些較老的書仍采用。我國將此類化合物統(tǒng)稱為糖，而在英語中只將具有甜味的單糖和簡單的寡糖稱為糖(sugar)。二、糖的分類根據(jù)分子的構成，糖可分為單糖、寡糖、多糖、結合糖和衍生糖。1.單糖

28、單糖是不能水解為更小分子的糖。葡萄糖，果糖都是常見單糖。根據(jù)羰基在分子中的位置，單糖可分為醛糖和酮糖。根據(jù)碳原子數(shù)目，可分為丙糖，丁糖，戊糖，己糖和庚糖。2.寡糖 寡糖由2-6個單糖分子構成，其中以雙糖最普遍。寡糖和單糖都可溶于水，多數(shù)有甜味。3.多糖 多糖由多個單糖聚合而成，又可分為同聚多糖和雜聚多糖。同聚多糖由同一種單糖構成，雜聚多糖由兩種以上單糖構成。4.結合糖 糖鏈與蛋白質或脂類物質構成的復合分子稱為結合糖。其中的糖鏈一般是雜聚寡糖或雜聚多糖。如糖蛋白，糖脂，蛋白聚糖等。5.衍生糖 由單糖衍生而來，如糖胺、糖醛酸等。三、糖的分布與功能1.分布 糖在生物界中分布很廣，幾乎所有的動物，植物

29、，微生物體內(nèi)都含有糖。糖占植物干重的80%，微生物干重的10-30%，動物干重的2%。糖在植物體內(nèi)起著重要的結構作用，而動物則用蛋白質和脂類代替，所以行動更靈活，適應性強。動物中只有昆蟲等少數(shù)采用多糖構成外骨胳，其形體大小受到很大限制。在人體中，糖主要以三種形式存在:(1)以糖原形式貯藏在肝和肌肉中。糖原代謝速度很快，對維持血糖濃度衡定，滿足機體對糖的需求有重要意義。(2)以葡萄糖形式存在于體液中。細胞外液中的葡萄糖是糖的運輸形式，它作為細胞的內(nèi)環(huán)境條件之一，濃度相當衡定。(3)存在于多種含糖生物分子中。糖作為組成成分直接參與多種生物分子的構成。如:DNA分子中含脫氧核糖，RNA和各種活性核苷

30、酸(ATP、許多輔酶)含有核糖，糖蛋白和糖脂中有各種復雜的糖結構。2.功能 糖在生物體內(nèi)的主要功能是構成細胞的結構和作為儲藏物質。植物細胞壁是由纖維素，半纖維素或胞壁質組成的，它們都是糖類物質。作為儲藏物質的主要有植物中的淀粉和動物中的糖原。此外，糖脂和糖蛋白在生物膜中占有重要位置，擔負著細胞和生物分子相互識別的作用。糖在人體中，主要有以下作用:(1)作為能源物質。糖是機體最容易得到，最經(jīng)濟，也是最重要的能源物質。一般情況下，人體所需能量的70%來自糖的氧化。(2)作為結構成分。糖蛋白和糖脂是細胞膜的重要成分，蛋白聚糖是結締組織如軟骨，骨的結構成分。(3)參與構成生物活性物質。核酸中含有糖，有

31、運輸作用的血漿蛋白，有免疫作用的抗體，有識別，轉運作用的膜蛋白等絕大多數(shù)都是糖蛋白，許多酶和激素也是糖蛋白。(4)作為合成其它生物分子的碳源。糖可用來合成脂類物質和氨基酸等物質。top  第二節(jié) 單糖 top一、單糖的結構(一)單糖的鏈式結構單糖的種類雖多，但其結構和性質都有很多相似之處，因此我們以葡萄糖為例來闡述單糖的結構。葡萄糖的分子式為C6H12O6，具有一個醛基和5個羥基，我們用費歇爾投影式表示它的鏈式結構:以上結構可以簡化:(二)葡萄糖的構型葡萄糖分子中含有4個手性碳原子，根據(jù)規(guī)定，單糖的D、L構型由碳鏈最下端手性碳的構型決定。人體中的糖絕大多數(shù)是D-糖。(三)葡

32、萄糖的環(huán)式結構葡萄糖在水溶液中，只要極小部分(<1%)以鏈式結構存在，大部分以穩(wěn)定的環(huán)式結構存在。環(huán)式結構的發(fā)現(xiàn)是因為葡萄糖的某些性質不能用鏈式結構來解釋。如:葡萄糖不能發(fā)生醛的NaHSO3加成反應;葡萄糖不能和醛一樣與兩分子醇形成縮醛，只能與一分子醇反應;葡萄糖溶液有變旋現(xiàn)象，當新制的葡萄糖溶解于水時，最初的比旋是+112度，放置后變?yōu)槎?，并不再改變。溶液蒸干后，仍得?112度的葡萄糖。把葡萄糖濃溶液在110度結晶，得到比旋為+19度的另一種葡萄糖。這兩種葡萄糖溶液放置一定時間后，比旋都變?yōu)槎取Ｎ覀儼?112度的叫做-D(+)-葡萄糖，+19度的叫做-D(+)-葡萄糖。這些現(xiàn)象都是由

33、葡萄糖的環(huán)式結構引起的。葡萄糖分子中的醛基可以和C5上的羥基縮合形成六元環(huán)的半縮醛。這樣原來羰基的C1就變成不對稱碳原子，并形成一對非對映旋光異構體。一般規(guī)定半縮醛碳原子上的羥基(稱為半縮醛羥基)與決定單糖構型的碳原子(C5)上的羥基在同一側的稱為-葡萄糖，不在同一側的稱為-葡萄糖。半縮醛羥基比其它羥基活潑，糖的還原性一般指半縮醛羥基。葡萄糖的醛基除了可以與C5上的羥基縮合形成六元環(huán)外，還可與C4上的羥基縮合形成五元環(huán)。五元環(huán)化合物不甚穩(wěn)定，天然糖多以六元環(huán)的形式存在。五元環(huán)化合物可以看成是呋喃的衍生物，叫呋喃糖；六元環(huán)化合物可以看成是吡喃的衍生物，叫吡喃糖。因此，葡萄糖的全名應為-D(+)-

34、或-D(+)-吡喃葡萄糖。-和-糖互為端基異構體，也叫異頭物。D-葡萄糖在水介質中達到平衡時，-異構體占，-異構體占，以鏈式結構存在者極少。為了更好地表示糖的環(huán)式結構，哈瓦斯（Haworth,1926）設計了單糖的透視結構式。規(guī)定：碳原子按順時針方向編號，氧位于環(huán)的后方；環(huán)平面與紙面垂直，粗線部分在前，細線在后；將費歇爾式中左右取向的原子或集團改為上下取向，原來在左邊的寫在上方，右邊的在下方；D-型糖的末端羥甲基在環(huán)上方，L型糖在下方；半縮醛羥基與末端羥甲基同側的為-異構體，異側的為-異構體.（四）葡萄糖的構象葡萄糖六元環(huán)上的碳原子不在一個平面上，因此有船式和椅式兩種構象。椅式構象比船式穩(wěn)定，

35、椅式構象中-羥基為平鍵，比-構象穩(wěn)定，所以吡喃葡萄糖主要以-型椅式構象C1存在。二、單糖的分類單糖根據(jù)碳原子數(shù)分為丙糖至庚糖，根據(jù)結構分為醛糖和酮糖。最簡單的糖是丙糖，甘油醛是丙醛糖，二羥丙酮是丙酮糖。二羥丙酮是唯一一個沒有手性碳原子的糖。醛糖和酮糖還可分為D-型和L-型兩類。三、單糖的理化性質（一）物理性質1.旋光性 除二羥丙酮外，所有的糖都有旋光性。旋光性是鑒定糖的重要指標。一般用比旋光度（或稱旋光率）來衡量物質的旋光性。公式為tD=tD*100/(L*C)式中tD是比旋光度，tD是在鈉光燈（D線，：與）為光源，溫度為t，旋光管長度為L(dm),濃度為C(g/100ml)時所測得的旋光度。

36、在比旋光度數(shù)值前面加“”號表示右旋，加“”表示左旋。2.甜度 各種糖的甜度不同，常以蔗糖的甜度為標準進行比較，將它的甜度定為100。果糖為，葡萄糖，乳糖為16。3.溶解度 單糖分子中有多個羥基，增加了它的水溶性，尤其在熱水中溶解度極大。但不溶于乙醚、丙酮等有機溶劑。（二）化學性質單糖是多羥基醛或酮，因此具有醇羥基和羰基的性質，如具有醇羥基的成酯、成醚、成縮醛等反應和羰基的一些加成反應，又具有由于他們互相影響而產(chǎn)生的一些特殊反應。單糖的主要化學性質如下：1.與酸反應 戊糖與強酸共熱，可脫水生成糠醛（呋喃醛）。己糖與強酸共熱分解成甲酸、二氧化碳、乙酰丙酸以及少量羥甲基糠醛?？啡┖土u甲基糠醛能與某些

37、酚類作用生成有色的縮合物。利用這一性質可以鑒定糖。如-萘酚與糠醛或羥甲基糠醛生成紫色。這一反應用來鑒定糖的存在，叫莫利西試驗。間苯二酚與鹽酸遇酮糖呈紅色，遇醛糖呈很淺的顏色，這一反應可以鑒別醛糖與酮糖，稱西利萬諾夫試驗。2.酯化作用 單糖可以看作多元醇，可與酸作用生成酯。生物化學上較重要的糖酯是磷酸酯，他們是糖代謝的中間產(chǎn)物。3.堿的作用 醇羥基可解離，是弱酸。單糖的解離常數(shù)在1013左右。在弱堿作用下，葡萄糖、果糖和甘露糖三者可通過烯醇式而相互轉化，稱為烯醇化作用。在體內(nèi)酶的作用下也能進行類似的轉化。單糖在強堿溶液中很不穩(wěn)定，分解成各種不同的物質。4.形成糖苷(glycoside) 單糖的半

38、縮醛羥基很容易與醇或酚的羥基反應，失水而形成縮醛式衍生物，稱糖苷。非糖部分叫配糖體，如配糖體也是單糖，就形成二糖，也叫雙糖。糖苷有、兩種形式。核糖和脫氧核糖與嘌呤或嘧啶堿形成的糖苷稱核苷或脫氧核苷，在生物學上具有重要意義。-與-甲基葡萄糖苷是最簡單的糖苷。天然存在的糖苷多為-型。苷與糖的化學性質完全不同。苷是縮醛，糖是半縮醛。半縮醛很容易變成醛式，因此糖可顯示醛的多種反應。苷需水解后才能分解為糖和配糖體。所以苷比較穩(wěn)定，不與苯肼發(fā)生反應，不易被氧化，也無變旋現(xiàn)象。糖苷對堿穩(wěn)定，遇酸易水解。5.糖的氧化作用 單糖含有游離羥基，因此具有還原能力。某些弱氧化劑（如銅的氧化物的堿性溶液）與單糖作用時，

39、單糖的羰基被氧化，而氧化銅被還原成氧化亞銅。測定氧化亞銅的生成量，即可測定溶液中的糖含量。實驗室常用的費林(Fehling)試劑就是氧化銅的堿性溶液。Benedict試劑是其改進型，用檸檬酸作絡合劑，堿性弱，干擾少，靈敏度高。除羰基外，單糖分子中的羥基也能被氧化。在不同的條件下，可產(chǎn)生不同的氧化產(chǎn)物。醛糖可用三種方式氧化成相同原子數(shù)的酸：（1）在弱氧化劑，如溴水作用下形成相應的糖酸；（2）在較強的氧化劑，如硝酸作用下，除醛基被氧化外，伯醇基也被氧化成羧基，生成葡萄糖二酸；（3）有時只有伯醇基被氧化成羧基，形成糖醛酸。酮糖對溴的氧化作用無影響，因此可將酮糖與醛糖分開。在強氧化劑作用下，酮糖將在羰

40、基處斷裂，形成兩個酸。6.還原作用 單糖有游離羰基，所以易被還原。在鈉汞齊及硼氫化鈉類還原劑作用下，醛糖還原成糖醇，酮糖還原成兩個同分異構的羥基醇。如葡萄糖還原后生成山梨醇。7.糖的生成 單糖具有自由羰基，能與3分子苯肼作用生成糖沙。反應步驟：首先一分子葡萄糖與一分子苯肼縮合生成苯腙，然后葡萄糖苯腙再被一分子苯肼氧化成葡萄糖酮苯腙，最后再與另一個苯肼分子縮合，生成葡萄糖沙。糖沙是黃色結晶，難溶于水。各種糖生成的糖沙形狀與熔點都不同，因此常用糖沙的生成來鑒定各種不同的糖。8.糖的鑒別（1）       鑒別糖與非糖：Molisch試劑，

41、-萘酚，生成紫紅色。丙酮、甲酸、乳酸等干擾該反應。該反應很靈敏，濾紙屑也會造成假陽性。蒽酮（10-酮-9，10-二氫蒽）反應生成藍綠色，在620nm有吸收，常用于測總糖，色氨酸使反應不穩(wěn)定。（2）       鑒別酮糖與醛糖：用Seliwanoff 試劑（間苯二酚），酮糖在20-30秒內(nèi)生成鮮紅色，醛糖反應慢，顏色淺，增加濃度或長時間煮沸才有較弱的紅色。但蔗糖容易水解，產(chǎn)生顏色。（3）       鑒定戊糖：Bial 反應，用甲基間苯二酚（地衣酚）與鐵生成深藍色沉淀（或鮮綠色

42、，670nm），可溶于正丁醇。己糖生成灰綠或棕色沉淀，不溶。（4）       單糖鑒定：Barford 反應，微酸條件下與銅反應，單糖還原快，在3分鐘內(nèi)顯色，而寡糖要在20分鐘以上。樣品水解、濃度過大都會造成干擾，NaCl也有干擾。四、重要單糖（一）丙糖重要的丙糖有D-甘油醛和二羥丙酮，它們的磷酸酯是糖代謝的重要中間產(chǎn)物。（二）丁糖自然界常見的丁糖有D-赤蘚糖和D-赤蘚酮糖。它們的磷酸酯也是糖代謝的中間產(chǎn)物。（三）戊糖自然界存在的戊醛糖主要有D-核糖、D-2-脫氧核糖、D-木糖和L-阿拉伯糖。它們大多以多聚戊糖或以糖苷的形式存在。戊

43、酮糖有D-核酮糖和D-木酮糖，均是糖代謝的中間產(chǎn)物。核糖（ribose） D-核糖是所有活細胞的普遍成分之一，它是核糖核酸的重要組成成分。在核苷酸中，核糖以其醛基與嘌呤或嘧啶的氮原子結合，而其2、3、5位的羥基可與磷酸連接。核糖在衍生物中總以呋喃糖形式出現(xiàn)。它的衍生物核醇是某些維生素(B2)和輔酶的組成成分。D-核糖的比旋是°。細胞核中還有D-2-脫氧核糖，它是DNA的組分之一。它和核糖一樣，以醛基與含氮堿基結合，但因2位脫氧，只能以3，5位的羥基與磷酸結合。D-2-脫氧核糖的比旋是-60°。阿拉伯糖 阿拉伯糖在高等植物體內(nèi)以結合狀態(tài)存在。它一般結合成半纖維素、樹膠及阿拉伯

44、樹膠等。最初是在植物產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)的。熔點160,比旋°。酵母不能使其發(fā)酵。3.木糖 木糖在植物中分布很廣，以結合狀態(tài)的木聚糖存在于半纖維素中。木材中的木聚糖達30以上。陸生植物很少有純的木聚糖，常含有少量其他的糖。動物組織中也發(fā)現(xiàn)了木糖的成分。熔點143,比旋°。酵母不能使其發(fā)酵。（四）己糖重要的己醛糖有D-葡萄糖、D-甘露糖、D-半乳糖，重要的己酮糖有D-果糖、D-山梨糖。1.葡萄糖(glucose,Glc) 葡萄糖是生物界分布最廣泛最豐富的單糖，多以D-型存在。它是人體內(nèi)最主要的單糖，是糖代謝的中心物質。在綠色植物的種子、果實及蜂蜜中有游離的葡萄糖，蔗糖由D-葡萄糖與D-

45、果糖結合而成，糖原、淀粉和纖維素等多糖也是由葡萄糖聚合而成的。在許多雜聚糖中也含有葡萄糖。D-葡萄糖的比旋光度為度，呈片狀結晶。酵母可使其發(fā)酵。2.果糖(fructose,Fru) 植物的蜜腺、水果及蜂蜜中存在大量果糖。它是單糖中最甜的糖類，比旋光度為度，呈針狀結晶。42果葡糖漿的甜度與蔗糖相同（40），在5時甜度為143，適于制作冷飲。食用果糖后血糖不易升高，且有滋潤肌膚作用。游離的果糖為吡喃果糖，結合狀態(tài)呈呋喃果糖。酵母可使其發(fā)酵。3.甘露糖(Man) 是植物粘質與半纖維素的組成成分。比旋度。酵母可使其發(fā)酵。4.半乳糖(Gal) 半乳糖僅以結合狀態(tài)存在。乳糖、蜜二糖、棉籽糖、瓊脂、樹膠、粘

46、質和半纖維素等都含有半乳糖。它的D-型和L-型都存在于植物產(chǎn)品中，如瓊脂中同時含有D-型和L-型半乳糖。D-半乳糖熔點167，比旋度。可被乳糖酵母發(fā)酵。5.山梨糖 酮糖，存在于細菌發(fā)酵過的山梨汁中。是合成維生素C的中間產(chǎn)物，在制造維生素C工藝中占有重要地位。又稱清涼茶糖。其還原產(chǎn)物是山梨糖醇，存在于桃李等果實中。熔點159160，比旋度。（五）庚糖庚糖在自然界中分布較少，主要存在于高等植物中。最重要的有D-景天庚酮糖和D-甘露庚酮糖。前者存在于景天科及其他肉質植物的葉子中，以游離狀態(tài)存在。它是光合作用的中間產(chǎn)物，呈磷酸酯態(tài)，在碳循環(huán)中占重要地位。后者存在于樟梨果實中，也以游離狀態(tài)存在。（六）單

47、糖的重要衍生物1.糖醇 糖的羰基被還原（加氫）生成相應的糖醇，如葡萄糖加氫生成山梨醇。糖醇溶于水及乙醇，較穩(wěn)定，有甜味，不能還原費林試劑。常見的有甘露醇和山梨醇。甘露醇廣泛分布于各種植物組織中，熔點106，比旋度。海帶中占干重的，是制取甘露醇的原料。山梨醇在植物中分布也很廣，熔點，比旋度。山梨醇積存在眼球晶狀體內(nèi)引起白內(nèi)障。山梨醇氧化時可形成葡萄糖、果糖或山梨糖。糖的羥基被還原（脫氧）生成脫氧糖。除脫氧核糖外還有兩種脫氧糖：L-鼠李糖和6-脫氧-L-甘露糖（巖藻糖），他們是細胞壁的成分。2.糖醛酸 單糖具有還原性，可被氧化。糖的醛基被氧化成羧基時生成糖酸；糖的末端羥甲基被氧化成羧基時生成糖醛酸

48、。重要的有D-葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸等。葡萄糖醛酸是肝臟內(nèi)的一種解毒劑，半乳糖醛酸存在于果膠中。3.氨基糖  單糖的羥基（一般為C2）可以被氨基取代，形成糖胺或稱氨基糖。自然界中存在的氨基糖都是氨基己糖。D-葡萄糖胺是甲殼質（幾丁質）的主要成分。甲殼質是組成昆蟲及甲殼類結構的多糖。D-半乳糖胺是軟骨類動物的主要多糖成分。糖胺是堿性糖。糖胺氨基上的氫原子被乙酰基取代時，生成乙酰氨基糖。4.糖苷  主要存在于植物的種子、葉子及皮內(nèi)。在天然糖苷中的糖苷基有醇類、醛類、酚類、固醇和嘌呤等。它大多極毒，但微量糖苷可作藥物。重要糖苷有：能引起溶血的皂角苷，有強心劑作用的毛地黃苷，以及能

49、引起葡萄糖隨尿排出的根皮苷。苦杏仁苷也是一種毒性物質。配糖體一般對植物有毒，形成糖苷后則無毒。這是植物的解毒方法，也可保護植物不受外來傷害。5.糖酯 單糖羥基還可與酸作用生成酯。糖的磷酸酯是糖在代謝中的活化形式。糖的硫酸酯存在于糖胺聚糖中。 第三節(jié) 寡糖 top寡糖是由少數(shù)（26個）單糖分子結合而成的糖。與稀酸共煮寡糖可水解成各種單糖。寡糖中以雙糖分布最普遍，意義也較大。一、雙糖雙糖是由兩個單糖分子縮合而成。雙糖可以認為是一種糖苷，其中的配基是另外一個單糖分子。在自然界中，僅有三種雙糖（蔗糖、乳糖和麥芽糖）以游離狀態(tài)存在，其他多以結合狀態(tài)存在（如纖維二糖）。蔗糖是最重要的雙糖，麥芽糖

50、和纖維二糖是淀粉和纖維素的基本結構單位。三者均易水解為單糖。（一）麥芽糖麥芽糖(maltose)大量存在于發(fā)酵的谷粒，特別是麥芽中。它是淀粉的組成成分。淀粉和糖原在淀粉酶作用下水解可產(chǎn)生麥芽糖。麥芽糖是D-吡喃葡萄糖-(14)-D-吡喃葡萄糖苷，因為有一個醛基是自由的，所有它是還原糖，能還原費林試劑。支鏈淀粉水解產(chǎn)物中除麥芽糖外還含有少量異麥芽糖，它是-D-吡喃葡萄糖-(16)-D-吡喃葡萄糖苷。麥芽糖在水溶液中有變旋現(xiàn)象，比旋為136度，且能成，極易被酵母發(fā)酵。右旋D20°。麥芽糖在缺少胰島素的情況下也可被肝臟吸收，不引起血糖升高，可供糖尿病人食用。（二）乳糖乳糖(lactose)

51、存在于哺乳動物的乳汁中（牛奶中含46），高等植物花粉管及微生物中也含有少量乳糖。它是-D-半乳糖-(14)-D-葡萄糖苷。乳糖不易溶解，味不甚甜（甜度只有16），有還原性，且能成鎩，純酵母不能使它發(fā)酵，能被酸水解，右旋D20°。乳糖的水解需要乳糖酶，嬰兒一般都可消化乳糖，成人則不然。某些成人缺乏乳糖酶，不能利用乳糖，食用乳糖后會在小腸積累，產(chǎn)生滲透作用，使體液外流，引起惡心、腹痛、腹瀉。這是一種常染色體隱性遺傳疾病，從青春期開始表現(xiàn)。其發(fā)病率與地域有關，在丹麥約3，泰國則高達92?？赡苁菑囊蝗f年前人類開始養(yǎng)牛時成人體內(nèi)出現(xiàn)了乳糖酶。（三）蔗糖蔗糖(sucrose)是主要的光合作用產(chǎn)物

52、，也是植物體內(nèi)糖儲藏、積累和運輸?shù)闹饕问?。在甜菜、甘蔗和各種水果中含有較多的蔗糖。日常食用的糖主要是蔗糖。蔗糖很甜，易結晶，易溶于水，但較難溶于乙醇。若加熱到160，便成為玻璃樣的晶體，加熱至200時成為棕褐色的焦糖。它是-D-吡喃葡萄糖-(12)-D-呋喃果糖苷。它是由葡萄糖的半縮醛羥基和果糖的半縮酮羥基之間縮水而成的，因為兩個還原性基團都包含在糖苷鍵中，所有沒有還原性，是非還原性雜聚二糖。右旋，D20°。蔗糖極易被酸水解，其速度比麥芽糖和乳糖大1000倍。水解后產(chǎn)生等量的D-葡萄糖和D-果糖，這個混合物稱為轉化糖，甜度為160。蜜蜂體內(nèi)有轉化酶，因此蜂蜜中含有大量轉化糖。因為果

53、糖的比旋比葡萄糖的絕對值大，所以轉化糖溶液是左旋的。在植物中有一種轉化酶催化這個反應。口腔細菌利用蔗糖合成的右旋葡聚糖苷是牙垢的主要成分。（四）纖維二糖是纖維素的基本構成單位。可由纖維素水解得到。由兩個-D-葡萄糖通過C1C4相連，它與麥芽糖的區(qū)別是后者為-葡萄糖苷。（五）海藻糖 -D-吡喃葡萄糖-(11)- -D-吡喃葡萄糖苷。在抗干燥酵母中含量較多，可用做保濕。二、三糖自然界中廣泛存在的三糖只有棉籽糖，主要存在于棉籽、甜菜、大豆及桉樹的干性分泌物（甘露蜜）中。它是-D-吡喃半乳糖-(16)-D-吡喃葡萄糖-(12)-D-呋喃果糖苷。棉籽糖的水溶液比旋為°，不能還原費林試

54、劑。在蔗糖酶作用下分解成果糖和蜜二糖；在-半乳糖苷酶作用下分解成半乳糖和蔗糖。此外，還有龍膽三糖、松三糖、洋槐三糖等。top第四節(jié) 多糖 top多糖由多個單糖縮合而成。它是自然界中分子結構復雜且龐大的糖類物質。多糖按功能可分為兩大類：一類是結構多糖，如構成植物細胞壁的纖維素、半纖維素，構成細菌細胞壁的肽聚糖等；另一類是貯藏多糖，如植物中的淀粉、動物體內(nèi)的糖原等。還有一些多糖具有更復雜的生理功能，如粘多糖、血型物質等，它們在生物體內(nèi)起著重要的作用。多糖可由一種單糖縮合而成，稱均一多糖，如戊糖膠（木糖膠、阿拉伯糖膠）、己糖膠（淀粉、糖原、纖維素等），也可由不同類型的單糖縮合而成，稱不均一多糖，如半

55、乳糖甘露糖膠、阿拉伯膠和果膠等。多糖在水中不形成真溶液，只能形成膠體。多糖沒有甜味，也無還原性。多糖有旋光性，但無變旋現(xiàn)象。一、淀粉淀粉(starch)是植物中最重要的貯藏多糖，在植物中以淀粉粒狀態(tài)存在，形狀為球狀或卵形。淀粉是由麥芽糖單位構成的鏈狀結構，可溶于熱水的是直鏈淀粉，不溶的是支鏈淀粉。支鏈淀粉易形成漿糊，溶于熱的有機溶劑。玉米淀粉和馬鈴薯淀粉分別含27和20的直鏈淀粉，其余為支鏈淀粉。有些淀粉（如糯米）全部為支鏈淀粉，而有的豆類淀粉則全是直鏈淀粉。淀粉與酸緩和地作用時（如7.5%HCl，室溫下放置7日）即形成所謂“可溶性淀粉”，在實驗室內(nèi)常用。淀粉在工業(yè)上可用于釀酒和制糖。（一）直

56、鏈淀粉直鏈淀粉(amylose)分子量從幾萬到十幾萬，平均約在60，000左右，相當于300400個葡萄糖分子縮合而成。由端基分析知道，每分子中只含一個還原性端基和一個非還原性端基，所有它是一條不分支的長鏈。它的分子通常卷曲成螺旋形，每一轉有六個葡萄糖分子。直鏈淀粉是由1，4糖苷鍵連接的-葡萄糖殘基組成的。以碘液處理產(chǎn)生藍色，光吸收在620-680nm。（二）支鏈淀粉支鏈淀粉(amylopectin)的分子量在20萬以上，含有1300個葡萄糖或更多。與碘反應呈紫色，光吸收在530-555nm。端基分析指出，每2430個葡萄糖單位含有一個端基，所有它具有支鏈結構，每個直鏈是1，4連接的鏈，而每個

57、分支是1，6連接的鏈。由不完全水解產(chǎn)物中分離出了以1，6糖苷鍵連接的異麥芽糖，證明了分支的結構。據(jù)研究，支鏈淀粉至少含有300個1，6糖苷鍵。二、糖原糖原(glycogen)是動物中的主要多糖，是葡萄糖的極容易利用的儲藏形式。糖原分子量約為500萬，端基含量占9，而支鏈淀粉為4，所以8糖原的分支程度比支鏈淀粉高一倍多。糖原的結構與支鏈淀粉相似，但分支密度更大，平均鏈長只有12-18個葡萄糖單位。每個糖原分子有一個還原末端和很多非還原末端。與碘反應呈紫色，光吸收在430-490nm。糖原的分支多，分子表面暴露出許多非還原末端，每個非還原末端既能與葡萄糖結合，也能分解產(chǎn)生葡萄糖，從而迅速調整血糖濃

58、度，調節(jié)葡萄糖的供求平衡。所以糖原是儲藏葡萄糖的理想形式。糖原主要儲藏在肝臟和骨骼肌，在肝臟中濃度較高，但在骨骼肌中總量較多。糖原在細胞的胞液中以顆粒狀存在，直徑約為100400埃?，F(xiàn)在發(fā)現(xiàn)除動物外，在細菌、酵母、真菌及甜玉米中也有糖原存在。三、纖維素纖維素(cellulose)是自然界中含量最豐富的有機物，它占植物界碳含量的50以上。棉花和亞麻是較純的纖維素，在90以上。木材中的纖維素常和半纖維素及木質素結合存在。用煮沸的1NaOH處理木材，然后加氯及亞硫酸鈉，即可去掉木質素，留下纖維素。纖維素由葡萄糖分子以-1,4-糖苷鍵連接而成，無分支。纖維素分子量在5萬到40萬之間，每分子約含3002

59、500個葡萄糖殘基。纖維素是直鏈，100-200條鏈彼此平行，以氫鍵結合，所以不溶于水，但溶于銅鹽的氨水溶液，可用于制造人造纖維。纖維素分子排列成束狀，和繩索相似，纖維就是由許多這種繩索集合組成的。纖維素經(jīng)弱酸水解可得到纖維二糖。在濃硫酸（低溫）或稀硫酸（高溫、高壓）下水解木材廢料，可以產(chǎn)生約20的葡萄糖。纖維素的三硝酸酯稱為火棉，遇火迅速燃燒。一硝酸酯和二硝酸酯可以溶解，稱為火棉膠，用于醫(yī)藥、工業(yè)。純凈的纖維素是無色無臭、無味的物質。人和動物體內(nèi)沒有纖維素酶，不能分解纖維素。反芻動物和一些昆蟲體內(nèi)的微生物可以分解纖維素，為這些動物提供營養(yǎng)。四、其他（一）果膠  一般存在于初生細胞壁中，也存在于水果中。它是果膠酸的甲酯。