生物化學第三章-糖類說課講解

1、生物化學第三章-糖類二、糖的命名與分類二、糖的命名與分類1 . 通俗名稱通俗名稱 個別糖的命名，多數(shù)是根據(jù)糖的來源給個別糖的命名，多數(shù)是根據(jù)糖的來源給予一個通俗名稱，如葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖、棉予一個通俗名稱，如葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖、棉子糖和殼多糖等。子糖和殼多糖等。2. 根據(jù)結構根據(jù)結構 醛糖或酮糖醛糖或酮糖3. 根據(jù)聚合度根據(jù)聚合度 （1）單糖）單糖 單糖是不能被水解成更小分子的糖類，也稱簡單糖是不能被水解成更小分子的糖類，也稱簡單糖，如葡萄糖、果糖、核糖等。單糖，如葡萄糖、果糖、核糖等。（2）寡糖）寡糖 能水解成少數(shù)（能水解成少數(shù)（2-6個）單分子的糖，以雙糖個）單分子的糖，以雙糖

2、存在最為廣泛。蔗糖、麥芽糖和乳糖是其中的代表。存在最為廣泛。蔗糖、麥芽糖和乳糖是其中的代表。（3）多糖）多糖 水解時產(chǎn)生水解時產(chǎn)生20個以上單糖分子的糖類。其中以個以上單糖分子的糖類。其中以淀粉、糖原和纖維素最為重要。淀粉、糖原和纖維素最為重要。三、糖類的生物學作用三、糖類的生物學作用作為生物體的結構成分作為生物體的結構成分 植物的根、莖、葉含有大量的纖維素、半纖維素和果膠植物的根、莖、葉含有大量的纖維素、半纖維素和果膠物質(zhì)等，這些物質(zhì)構成植物細胞壁的主要成分。屬于雜多糖的物質(zhì)等，這些物質(zhì)構成植物細胞壁的主要成分。屬于雜多糖的肽聚糖是細菌細胞壁的結構多糖。昆蟲和甲殼類的外骨骼也是肽聚糖是細菌細

3、胞壁的結構多糖。昆蟲和甲殼類的外骨骼也是一種糖類物質(zhì)，稱殼多糖。一種糖類物質(zhì)，稱殼多糖。作為生物體內(nèi)的能源物質(zhì)作為生物體內(nèi)的能源物質(zhì) 糖在生物體內(nèi)（或細胞內(nèi)）通過生物氧化釋放出能量，糖在生物體內(nèi)（或細胞內(nèi)）通過生物氧化釋放出能量，供生命活動的需要。生物體內(nèi)作為能量貯存的糖類有淀粉、糖供生命活動的需要。生物體內(nèi)作為能量貯存的糖類有淀粉、糖原等。原等。在生物體內(nèi)轉變?yōu)槠渌镔|(zhì)在生物體內(nèi)轉變?yōu)槠渌镔|(zhì)1. 有些糖是重要的中間代謝物，糖類物質(zhì)通過這些中間物有些糖是重要的中間代謝物，糖類物質(zhì)通過這些中間物為合成其它生物分子如氨基酸、核苷酸、脂肪酸等提供碳骨架。為合成其它生物分子如氨基酸、核苷酸、脂肪酸等

4、提供碳骨架。作為細胞識別的信息分子作為細胞識別的信息分子 糖蛋白是一類在生物體內(nèi)分布極廣的復合糖，它糖蛋白是一類在生物體內(nèi)分布極廣的復合糖，它們的們的糖鏈可能起著信息分子的作用，并因此出現(xiàn)了一門新的學糖鏈可能起著信息分子的作用，并因此出現(xiàn)了一門新的學科，科，稱糖生物學。稱糖生物學。四、旋光異構四、旋光異構異構現(xiàn)象異構現(xiàn)象 同分異構或稱異構（同分異構或稱異構（isomerism）, 是指存在是指存在 兩個或多個具有相同分子量的化合物的現(xiàn)象。兩個或多個具有相同分子量的化合物的現(xiàn)象。（1）結構異構）結構異構 由于分子中原子連接的次序不同造成的。由于分子中原子連接的次序不同造成的。（2）立體異構）立體

5、異構 具有相同的結構式，但原子在空間的分具有相同的結構式，但原子在空間的分布不布不 同。分為幾何異構（順反）和光學異構。同。分為幾何異構（順反）和光學異構。旋光性（旋光性（optical activity） 當光通過尼科爾棱鏡時，當光通過尼科爾棱鏡時， 由于棱鏡的結構只允許沿某由于棱鏡的結構只允許沿某一一平面振動的光波通過，平面振動的光波通過， 其他光波都被阻斷，這種光稱平面其他光波都被阻斷，這種光稱平面偏偏振光。振光。 當偏振光通過旋光物質(zhì)的溶液后，光的偏振面會向右當偏振光通過旋光物質(zhì)的溶液后，光的偏振面會向右（順時針，（順時針，+）或向左（逆時針，）或向左（逆時針，-）旋轉，使偏振面向右）

6、旋轉，使偏振面向右旋旋的物質(zhì)稱右旋光物質(zhì)，如（的物質(zhì)稱右旋光物質(zhì)，如（+）-甘油醛；左旋的稱左旋光甘油醛；左旋的稱左旋光物物質(zhì)，如（質(zhì)，如（-）-甘油醛。甘油醛。不對稱碳原子不對稱碳原子 是指與四個不同的原子或原子基團共價連接因而失去是指與四個不同的原子或原子基團共價連接因而失去對對稱性的四面體碳，也稱手性碳原子、不對稱中心或手性中稱性的四面體碳，也稱手性碳原子、不對稱中心或手性中心。心。第二節(jié)、單糖第二節(jié)、單糖 單糖的種類很多，其中以葡萄糖（游離的、結合形式單糖的種類很多，其中以葡萄糖（游離的、結合形式的）數(shù)量最多，在自然界分布也廣。的）數(shù)量最多，在自然界分布也廣。 葡萄糖可以游離存在于水果

7、、谷類、蔬菜和血液中，葡萄糖可以游離存在于水果、谷類、蔬菜和血液中，也可以結合形式存在于麥芽糖、蔗糖、淀粉、糖原也可以結合形式存在于麥芽糖、蔗糖、淀粉、糖原 、纖維、纖維素及其他葡萄糖衍生物中。素及其他葡萄糖衍生物中。一、葡萄糖的結構一、葡萄糖的結構1. 葡萄糖的鏈狀結構葡萄糖的鏈狀結構 葡萄糖的分子式為葡萄糖的分子式為C6H12O6。 葡萄糖葡萄糖+Fehling試劑試劑 含醛基含醛基 葡萄糖葡萄糖+乙酸酐乙酸酐五乙酸酯五乙酸酯 含含5個羥基個羥基 葡萄糖葡萄糖+鈉汞齊鈉汞齊 山梨醇（含六個羥基直鏈醇）山梨醇（含六個羥基直鏈醇） 直直 鏈醇鏈醇由此可知葡萄糖的鏈狀結構是：由此可知葡萄糖的鏈狀

8、結構是：葡萄糖的構型葡萄糖的構型 一個碳原子和四個不同的原子或基團相連時，形成一個碳原子和四個不同的原子或基團相連時，形成兩種兩種不同的空間排布，構成兩類不同的構型。不同的空間排布，構成兩類不同的構型。 單糖的構型是以甘油醛為基準進行比較而確定的。單糖的構型是以甘油醛為基準進行比較而確定的。 D、L是指構型，是指構型，“+”、“-”指旋光方向。指旋光方向。D與與“+”、L與與“-”并無必然聯(lián)系。并無必然聯(lián)系。D-葡萄糖和葡萄糖和D-果糖旋光方向分別為果糖旋光方向分別為“+”和和“-”，而，而L-葡萄糖和葡萄糖和L-果糖旋光方向卻均為果糖旋光方向卻均為“-”。構型。構型與與旋光方向是兩種概念。旋

9、光方向是兩種概念。葡萄糖的構象葡萄糖的構象 前已證明葡萄糖的鏈狀結構，隨后發(fā)現(xiàn)葡萄糖的前已證明葡萄糖的鏈狀結構，隨后發(fā)現(xiàn)葡萄糖的某些某些物理、化學性質(zhì)不能用葡萄糖的鏈狀結構來解釋，從物理、化學性質(zhì)不能用葡萄糖的鏈狀結構來解釋，從而提而提出葡萄糖具有存在環(huán)狀結構的可能。出葡萄糖具有存在環(huán)狀結構的可能。（1）不能與）不能與Schiff(品紅品紅- 亞硫酸亞硫酸)發(fā)生紫紅色反應。發(fā)生紫紅色反應。3. （2）醛類能與）醛類能與NaHSO3起加成反應，而葡萄糖不能。起加成反應，而葡萄糖不能。 葡萄糖以兩種具有不同旋光率的形式存在，這兩種旋葡萄糖以兩種具有不同旋光率的形式存在，這兩種旋光率反映葡萄糖以環(huán)狀

10、糖苷形式存在。將兩種葡萄糖分別光率反映葡萄糖以環(huán)狀糖苷形式存在。將兩種葡萄糖分別溶于水后，不同結構形式的葡萄糖互變，最后達平衡。溶于水后，不同結構形式的葡萄糖互變，最后達平衡。 -D-(+)-葡萄糖和葡萄糖和-D-(+)-葡萄糖分別占總糖含量的葡萄糖分別占總糖含量的36%和和63%，而鏈式結構的葡萄糖僅占總糖含量的，而鏈式結構的葡萄糖僅占總糖含量的1%以下。以下。二、單糖的物理性質(zhì)與化學性質(zhì)二、單糖的物理性質(zhì)與化學性質(zhì)物理性質(zhì)物理性質(zhì) （1）旋光性）旋光性 糖類都具有旋光性，這是鑒定糖的一個重糖類都具有旋光性，這是鑒定糖的一個重要要 指標，許多單糖在水中都有變旋現(xiàn)象。指標，許多單糖在水中都有變

11、旋現(xiàn)象。（2）甜度）甜度 各種糖的甜度不等，常以蔗糖的甜度為標準各種糖的甜度不等，常以蔗糖的甜度為標準 （100）進行比較。）進行比較。（3）溶解度）溶解度 單糖分子有多個羥基，具有水溶性，尤其單糖分子有多個羥基，具有水溶性，尤其在在1. 熱水中溶解度極大，不溶于乙醚、丙醇等有機溶劑。熱水中溶解度極大，不溶于乙醚、丙醇等有機溶劑。某些糖、糖醇及其他增甜劑的相對甜度某些糖、糖醇及其他增甜劑的相對甜度2. 化學性質(zhì)化學性質(zhì)（1）異構化（弱堿作用）異構化（弱堿作用）（2）單糖的氧化）單糖的氧化 醛基具有還原性，此反應常用于檢驗還原糖，臨醛基具有還原性，此反應常用于檢驗還原糖，臨床上用于尿糖（葡萄糖）

12、的定性及半定量測定。床上用于尿糖（葡萄糖）的定性及半定量測定。單糖氧化成糖二酸并測定其旋光性，推測單糖的手性構型。單糖氧化成糖二酸并測定其旋光性，推測單糖的手性構型。（3）單糖的還原）單糖的還原（4）形成糖）形成糖月月殺殺 糖糖月月殺為黃色結晶，難溶于水。各種糖生成的糖殺為黃色結晶，難溶于水。各種糖生成的糖月月殺殺結晶形狀與熔點都不相同，因此常用糖結晶形狀與熔點都不相同，因此常用糖月月殺的生成鑒定各殺的生成鑒定各種不同的糖。種不同的糖。（5）形成糖苷）形成糖苷 單糖的半縮醛羥基很容易與醇及酚的羥基反應，失單糖的半縮醛羥基很容易與醇及酚的羥基反應，失水而生成縮醛式衍生物，統(tǒng)稱糖苷。水而生成縮醛式

13、衍生物，統(tǒng)稱糖苷。 糖苷與糖的性質(zhì)很不相同。糖是半縮醛，容易變成糖苷與糖的性質(zhì)很不相同。糖是半縮醛，容易變成游離醛，從而給出醛的各種反應。糖苷屬縮醛，一般不游離醛，從而給出醛的各種反應。糖苷屬縮醛，一般不顯示醛的性質(zhì)。顯示醛的性質(zhì)。（6）形成糖酯與糖醚第三節(jié)第三節(jié) 寡糖寡糖 寡糖是由寡糖是由2-20個單糖通過糖苷鍵連接而成的糖類物質(zhì)。個單糖通過糖苷鍵連接而成的糖類物質(zhì)。一、雙糖一、雙糖1. 麥芽糖麥芽糖 麥芽糖大量存在于發(fā)芽的谷粒，特別是麥芽中。淀粉、麥芽糖大量存在于發(fā)芽的谷粒，特別是麥芽中。淀粉、糖原被淀粉酶水解也可產(chǎn)生少量麥芽糖。它是由兩個葡萄糖原被淀粉酶水解也可產(chǎn)生少量麥芽糖。它是由兩個

14、葡萄糖分子縮合失水而成，糖苷鍵型為糖分子縮合失水而成，糖苷鍵型為（14）。）。 麥芽糖分麥芽糖分子內(nèi)有一個游離的苷羥基，具子內(nèi)有一個游離的苷羥基，具有還原性。且能成有還原性。且能成月殺，極易殺，極易被酵母發(fā)酵。被酵母發(fā)酵。 如兩分子葡萄糖按如兩分子葡萄糖按（16）糖苷鍵型縮合、失水，則生）糖苷鍵型縮合、失水，則生成異麥芽糖。它存在于分枝淀成異麥芽糖。它存在于分枝淀粉和糖原中。粉和糖原中。 2. 蔗糖蔗糖 日常食用的糖主日常食用的糖主要是蔗糖。甘蔗、甜要是蔗糖。甘蔗、甜菜、胡蘿卜和有甜味菜、胡蘿卜和有甜味的果實里面都富含有的果實里面都富含有蔗糖。甘蔗含蔗糖約蔗糖。甘蔗含蔗糖約20%。蔗糖是由一分

15、子葡萄糖和一分子果糖按。蔗糖是由一分子葡萄糖和一分子果糖按 、（12）鍵型縮合、失水形成的。它是植物機體糖的運輸形式。鍵型縮合、失水形成的。它是植物機體糖的運輸形式。 蔗糖很甜，易結晶，易溶于水，較難溶于乙醇。它沒有蔗糖很甜，易結晶，易溶于水，較難溶于乙醇。它沒有游離的醛基，因此沒有還原性。游離的醛基，因此沒有還原性。 纖維二糖纖維二糖 它是纖維素它是纖維素的基本結構單位。的基本結構單位。水解纖維素可得水解纖維素可得到纖維二糖。它到纖維二糖。它是由兩個分子是由兩個分子-D-葡萄糖按葡萄糖按（14）鍵型相連而成。）鍵型相連而成。與麥與麥芽糖不同，它是芽糖不同，它是 -葡萄糖苷。葡萄糖苷。二、三糖

16、二、三糖棉子糖棉子糖三、環(huán)糊精三、環(huán)糊精 環(huán)糊精是酶作用于淀粉生成，一般由環(huán)糊精是酶作用于淀粉生成，一般由6、7或或8個葡萄個葡萄糖單位通過糖單位通過（14）糖苷鍵連接而成。）糖苷鍵連接而成。第四節(jié)第四節(jié) 多糖多糖 多糖也稱聚糖，是由很多個單糖單位構成的糖類物多糖也稱聚糖，是由很多個單糖單位構成的糖類物質(zhì)。自然界中糖類主要以多糖形式存在。多糖是高分子質(zhì)。自然界中糖類主要以多糖形式存在。多糖是高分子化合物，相對分子量極大，從化合物，相對分子量極大，從30 000到到400 000 000。它。它們大多不溶于水，雖然酸或堿能使之轉變?yōu)榭扇苄缘?，們大多不溶于水，雖然酸或堿能使之轉變?yōu)榭扇苄缘?，但分子會遭受降解，因此多糖的純化是十分困難的。但分子會遭受降解，因此多糖的純化是十分困難的。 多糖屬于非還原糖，不呈現(xiàn)變旋現(xiàn)象，無甜味，一多糖屬于非還原糖，不呈現(xiàn)變旋現(xiàn)象，無甜味，一般不能結晶。般不能結晶。 根據(jù)生物來源的不同，有植物多糖、動物多糖和微根據(jù)生物來源的不同，有植物多糖、動物多糖和微生物多糖等。生物多糖