ch02 生物化學(xué)糖類化學(xué)

第二章糖類化學(xué)主要內(nèi)容

概述

單糖

寡糖

多糖概述一、糖的概念

糖主要由碳、氫、氧三種元素構(gòu)成，

是含多羥基的醛類或酮類化合物及縮聚物和某些衍生物的總稱。乳酸C3H6O3糖類也稱為碳水化合物:Cm(H2O)n

葡萄糖C6H12O6麥芽糖C12H22O11不符合通式的糖：

鼠李糖C6H12O5脫氧核糖C5H10O4符合通式但不屬于糖：

單糖：不能再水解的糖；寡糖：水解能生成2~10個單糖分子的糖；

多糖：能水解生成許多單糖的高分子化合物。二、糖的分類（根據(jù)其能否被水解）同多糖：由一種單糖組成的多糖；雜多糖：多種單糖或單糖衍生物組成的單糖。醛糖：葡萄糖、半乳糖、（脫氧）核糖按功能基分單糖酮糖：果糖按碳原子數(shù)目分：丙糖、丁糖、戊糖、己糖寡糖如雙糖（麥芽糖、乳糖、蔗糖）同多糖：淀粉、糖原、纖維素、右旋糖苷多糖雜多糖：透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、肝素（含N或S）（含N）（含N和S）（含N和S）三、糖在生物界的分布與生物學(xué)作用幾乎存在于所有動、植物、微生物體內(nèi)：細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)中的脫氧核糖和核糖；綠色植物根、莖、葉、果實中葡萄糖、蔗糖、淀粉和纖維素；動物肝臟、肌肉中的糖原，結(jié)締組織中的糖胺聚糖。生物學(xué)作用：1.生物體生命活動所需能量的主要來源；2.生物體的結(jié)構(gòu)成分之一。單糖

一、結(jié)構(gòu)

可根據(jù)所含碳原子的數(shù)目分為戊糖（5個碳原子）和己糖（6個碳原子），根據(jù)C、O雙鍵的位置分為醛糖（碳鏈末端）和酮糖（碳鏈中間）

果糖D-核糖2-脫氧核糖鏈狀結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成：

純凈的葡萄糖，其成分是碳、氫和氧，相對分子質(zhì)量180，分子式為C6H12O6。鏈狀結(jié)構(gòu)如下圖：環(huán)狀結(jié)構(gòu)：葡萄糖不僅以直鏈結(jié)構(gòu)存在，還以環(huán)狀形式存在證據(jù)：

1)不能和亞硫酸氫鈉作用；

2)有變旋光現(xiàn)象

3)只能和一分子的醇加成。環(huán)的表示方法：構(gòu)象：船式和椅式，后者為穩(wěn)定構(gòu)象二、單糖的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)物理性質(zhì)：旋光性、甜味、水溶性化學(xué)性質(zhì)：1、酸的作用（圖）戊糖與強酸共熱，因脫水而生成糠醛。己糖與強酸共熱分解成甲酸、CO2、乙酰丙酸以及少量羥甲基糠醛?？啡┡c羥甲基糠醛能與某些酚類作用生成有色的縮合物。利用這一性質(zhì)可以鑒定糖。2、酯化作用（圖）

醇糖與酸作用時生成脂，生物化學(xué)上較重要的糖酯是磷酸酯。它們是糖代謝的中間產(chǎn)物。3、堿的作用弱堿作用下，葡萄糖、果糖和甘露糖三者都可通過烯醇化而相互轉(zhuǎn)化。（圖）

強堿溶液中很不穩(wěn)定，分解成各種不同的物質(zhì)

4、形成糖苷

單糖的半縮醛羥基很易與醇及酚羥基反應(yīng)，失水而形成縮醛式衍生物，通稱糖苷。5、糖的氧化作用與費林試劑反應(yīng)（圖）在強氧化劑作用下，酮糖將在羰基處斷裂，形成兩個酸。6、還原作用

在鈉汞齊及硼氫化鈉類還原劑作用下，醛糖還原成糖醇，酮糖還原成兩個具有同分異構(gòu)的羥基醇。

由2-10個單糖組成，常見的是雙糖麥芽糖(maltose)：14α-D-葡萄糖-（1→4）-α-D-葡萄糖寡糖：蔗糖112α-D-葡萄糖-（1→2）-β-D-果糖乳糖14β-D-半乳糖-（1→4）-β-D-葡萄糖二、三糖自然界中廣泛存在的三糖僅有棉子糖三、寡糖鏈

寡糖鏈由單糖及其衍生物通過糖苷鍵連接而成，對細(xì)胞識別、信息傳遞等起重要作用，有細(xì)胞“化學(xué)天線”之稱。構(gòu)成寡糖鏈的單糖有D-葡萄糖、D-半乳糖、D-甘露糖和它們的氨基糖衍生物以及L-巖藻糖、D-木糖、D-艾杜糖酸、唾液酸等。多糖（polysaccharides）：定義：水解產(chǎn)物含10個以上單糖常見的多糖：淀粉、糖原、纖維素等

性質(zhì)：多糖無還原性，無甜味，無變旋現(xiàn)象,

多數(shù)不溶于水，可與水形成膠體溶液。淀粉①CH2OHCH2OHOHOHOHOHOHOHOHOHOHOHOHOH直鏈淀粉：只含α-（1→4）-糖苷鍵CH2OHCH2OHOHOHOHOHOOOCH2O支鏈淀粉：含（1→4）與α-（1→6）-糖苷鍵,后者存在于分支處。①①①①①④④④④④④⑥化學(xué)性質(zhì)：

①無還原性；

②淀粉+碘→藍(lán)色反應(yīng)；

③淀粉水解最終生成葡萄糖，水解程度可用碘加以檢測：

淀粉→糊精→麥芽糖→葡萄糖

藍(lán)藍(lán)紫→紅色無色無色

糖原非還原端還原端

糖原的結(jié)構(gòu)與淀粉類似，但分支多而分支短

在書寫糖原的反應(yīng)時，常用Gn、Gn+1或Gn-1表示糖原分子淀粉糖原糖原在體內(nèi)的作用：

糖原貯存的主要器官:人體內(nèi)糖原的貯存量有限，一般不超500g.肝糖原：肌糖原：返回糖原是體內(nèi)糖的貯存形式肝臟和肌肉組織含量可達(dá)肝重的5%(總量為90-100g)

含量為肌肉重量的1-2%(總量為200-400g)三、纖維素

纖維素是植物中最廣泛的骨架多糖，植物細(xì)胞壁和木材差不多有一半是由纖維素組成的。棉花、亞麻是較純的纖維素。纖維素二、雜多糖由多種單糖和單糖衍生物構(gòu)成的多糖，以糖胺聚糖為主。

（粘多糖）：

又名氨基多糖，是主要由氨基己糖與己糖醛酸以及硫酸等脫水縮合而成的高分子化合物。例如：硫酸軟骨素透明質(zhì)酸肝素糖胺聚糖1.透明質(zhì)酸

由葡萄糖醛酸和N-乙酰氨基葡萄糖通過β-1，3和β-1，4糖苷鍵反復(fù)交替連接而成的雙糖多聚體。透明質(zhì)酸是一種在體內(nèi)分布最廣的酸性粘多糖，存在于結(jié)締組織基質(zhì)中，是填充于細(xì)胞間的粘稠狀物質(zhì)；具有將細(xì)胞與細(xì)胞緊密粘合起來，以保護組織不受病菌等異物侵入的功用；還存在于關(guān)節(jié)滑液中，具有潤滑作用。3.肝素由二硫酸氨基葡萄糖和硫酸艾杜糖醛酸組成的多聚雙糖;肝素具有抗凝血作用。2.硫酸軟骨素由N-乙酰氨基半乳糖、葡萄醛酸組成的酸性粘多糖；硫酸軟骨素是結(jié)締組織的重要成分。

糖復(fù)合物

糖復(fù)合物糖類+脂類糖類+蛋白質(zhì)糖脂脂多糖糖蛋白蛋白聚糖1．糖蛋白的概念短鏈寡糖與蛋白質(zhì)以共價鍵連接而形成的復(fù)合物。糖蛋白

糖苷鍵相連:（1）O-糖苷鍵 （2）N-糖苷鍵糖蛋白的種類與功能血漿糖蛋白類粘液糖蛋白類膠原蛋白類蛋白聚糖由蛋白質(zhì)和糖胺聚糖通過共價鍵連接而成的大分子復(fù)合物。連接方式（1）D-木糖與絲氨酸的-OH形成的O-糖苷鍵（2）GalNAC與蘇氨酸或絲氨酸的-OH形成的O-糖苷鍵（3）GlcNAC與天冬酰胺的一NH2形成的