糖類的結(jié)構(gòu)與功能優(yōu)秀課件

第三章糖類的結(jié)構(gòu)與功能糖類的概念和分類單糖的構(gòu)型、結(jié)構(gòu)、構(gòu)象自然界存在的重要單糖及其衍生物寡糖多糖多糖代表物糖復(fù)合物一、糖類的結(jié)構(gòu)與功能最初，糖類化合物用Cn(H2O)m表示，統(tǒng)稱碳水化合物。鼠李糖及巖藻糖（C6H12O5)、脫氧核糖（C5H10O4)定義：糖類是多羥基的醛或多羥基酮及其縮聚物和某些衍生物的總稱。糖類的生物學(xué)意義：1.是一切生物體維持生命活動所需能量的主要來源；2.是生物體合成其它化合物的基本原料；2.充當(dāng)結(jié)構(gòu)性物質(zhì)；4.糖鏈?zhǔn)歉呙芏鹊男畔⑤d體，是參與神經(jīng)活動的基本物質(zhì)；5.糖類是細(xì)胞膜上受體分子的重要組成成分，是細(xì)胞識別和信息傳遞等功能的參與者。定義：多羥基的醛或酮或經(jīng)簡單水解能生成這類醛酮的化合物稱為糖。

生物界分布廣、含量多。幾乎所有的動物、植物、微生物體內(nèi)都有，是維持生命不可缺少的物質(zhì)。

丙醛糖 醛糖 丁醛糖 單糖 戊醛糖糖 低聚糖酮糖 己醛糖 多糖

主要的生物學(xué)作用：1.人和動物的主要能源物質(zhì)。2.具有結(jié)構(gòu)支撐功能。3.具有復(fù)雜多方面的生物活性與功能。

分類：二、單糖的構(gòu)型、結(jié)構(gòu)、構(gòu)象單糖有D-及L-兩種異構(gòu)體。凡在理論上可由D-甘油醛衍生出來的單糖皆為D-型糖。單糖具有旋光性：[α]D=—————×100tαDtc×L甘油醛的對映體[α]D=—————×100tαDtc×L單糖具有旋光性：不同單糖的比旋光度是一個(gè)常數(shù)，可用旋光儀定量測定糖溶液的濃度。為了向化學(xué)家們提供用以區(qū)分右旋物質(zhì)和左旋物質(zhì)的參照物或?qū)Ρ葮?biāo)準(zhǔn)，德國化學(xué)家E．費(fèi)歇爾選擇了食糖的近親，即稱之為甘油醛的簡單化合物。它是當(dāng)時(shí)研究得最為透徹的旋光性化合物之一。他任意地將它的一種形態(tài)規(guī)定為是左旋的，稱之為L甘油醛，而將它的鏡像化合物規(guī)定為是右旋的，稱之為D甘油醛。D/L標(biāo)記法確定方法

L型：結(jié)構(gòu)式中,位號最大的手性碳原子的構(gòu)型與L-(-)-甘油醛中C-2構(gòu)型一致。

D型：結(jié)構(gòu)式中,位號最大的手性碳原子的構(gòu)型與D-(+)-甘油醛中C-2構(gòu)型一致。

若為酮糖，則以離C=O最遠(yuǎn)的*C上的－OH為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。單糖及氨基酸的相對構(gòu)型規(guī)定：實(shí)例 系統(tǒng)命名法 習(xí)慣命名法類別

單糖的命名D，L表示相對構(gòu)型(2R)-2,3-二羥基丙醛 D-(+)甘油醛 丙醛糖(2R,3R,4R)-2,3,4,5-

四羥基戊醛 D-(-)-核糖戊醛糖

(3S,4R,5R)-1,3,4,5,6-五羥基已-2-酮D-(-)-果糖 已酮糖糖有一個(gè)或一個(gè)以上的手性中心，立體異構(gòu)體數(shù)目2n個(gè)。自然界中存在的糖多為D型糖。糖分子中的醛基與羥基作用形成半縮醛時(shí)，由于C=O為平面結(jié)構(gòu)，羥基可從平面的兩邊進(jìn)攻C=O，所以得到兩種異構(gòu)體α構(gòu)型和β構(gòu)型。兩種構(gòu)型可通過開鏈?zhǔn)较嗷マD(zhuǎn)化而達(dá)到平衡。

這就是糖具有變旋光現(xiàn)象的原因。α構(gòu)型——生成的半縮醛羥基與決定單糖構(gòu)型的羥基在同一側(cè)。β構(gòu)型——生成的半縮醛羥基與決定單糖構(gòu)型的羥基在不同的兩側(cè)。α-型糖與β-型糖是一對非對映體，α-型與β-型的不同在C1的構(gòu)型上故有稱為端基異構(gòu)體和異頭物。環(huán)狀結(jié)構(gòu)的α構(gòu)型和β構(gòu)型

葡萄糖的結(jié)構(gòu)多羥基醛的開環(huán)形式CHOHCOHHOCHHCOHHCOHCH2OH半縮醛吡喃糖OCH2OHOHOHOHOH15呋喃糖OCH2OHHO-CHOHOHOH14OCH2OHOHOHOH15OHOCH2OHHO-CHOHOH14OHHaworthPerspective即用六元環(huán)平面表示氧環(huán)式各原子在空間的排布方式

D-型：CH2OH在環(huán)上方；L-型：CH2OH在環(huán)下方在Haworth式結(jié)構(gòu)式中在哈沃斯式中，成環(huán)的原子在同一平面上，粗線表示環(huán)平面向前的邊緣，細(xì)線表示向后的邊緣。成環(huán)的碳元素符號不寫出，連在手性碳原子上的H也可略去。原來在投影式左邊的羥基，處于環(huán)平面上方；原來在投影式右邊的羥基，處于環(huán)平面下方（即“左上右下”）；而C6上羥甲基在環(huán)平面上方者為D-型。在D-型糖中，半縮醛羥基在環(huán)下者為α-型，在環(huán)上者為β-型。葡萄糖環(huán)型結(jié)構(gòu)的畫法--哈武斯透視式向右倒下繞成環(huán)C3-C4鍵旋轉(zhuǎn)-D-呋喃葡萄糖-D-呋喃葡萄糖+-D-吡喃葡萄糖-D-吡喃葡萄糖or將單糖的Fischer構(gòu)象式改寫成Howorth透視式-D-吡喃葡萄糖葡萄糖的存在形式-D-吡喃葡萄糖-D-吡喃葡萄糖-D-呋喃葡萄糖-D-呋喃葡萄糖63.6%36.4%<0.01%<1%三、自然界存在的重要單糖及其衍生物單糖的重要衍生物：糖醇：較穩(wěn)定，有甜味。甘露醇、山梨醇糖醛酸：由單糖的伯醇基氧化而得。葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸氨基糖：糖中的羥基為氨基所取代。D-氨基葡萄糖糖苷：單糖的半縮醛上羥基與非糖物質(zhì)（醇、酚等）的羥基形成的縮醛。洋地黃苷、皂角苷四、寡糖寡糖是少數(shù)單糖（2~10個(gè)）縮合的聚合物。自然界中最常見的寡糖是雙糖。麥芽糖、蔗糖、乳糖、纖維二糖（1）麥芽糖是淀粉水解的產(chǎn)物。麥芽糖水解產(chǎn)生一分子-D-吡喃葡萄糖和一分子D-吡喃葡萄糖。（2）麥芽糖分子中保留了一個(gè)半縮醛羥基，是還原糖。(一)麥芽糖的結(jié)構(gòu)成苷部分未成苷部分五、多糖多糖是由多個(gè)單糖基以糖苷鍵相連而形成的高聚物。多糖沒有還原性和變旋現(xiàn)象，無甜味，大多不溶于水。多糖的結(jié)構(gòu)包括單糖的組成、糖苷鍵的類型、單糖的排列順序3個(gè)基本結(jié)構(gòu)因素。多糖的功能：1.貯藏和結(jié)構(gòu)支持物質(zhì)。2.抗原性（莢膜多糖）。3.抗凝血作用（肝素）。4.為細(xì)胞間粘合劑（透明質(zhì)酸）。5.攜帶生物信息（糖鏈）。六、多糖代表物（一）淀粉與糖原天然淀粉由直鏈淀粉（以α-(1,4)糖苷鍵連接）與支鏈淀粉（分支點(diǎn)為α-(1,6)糖苷鍵）組成。淀粉與碘的呈色反應(yīng)與淀粉糖苷鏈的長度有關(guān)：鏈長小于6個(gè)葡萄糖基，不能呈色。鏈長為20個(gè)葡萄糖基，呈紅色。鏈長大于60個(gè)葡萄糖基，呈藍(lán)色。糖原又稱動物淀粉，與支鏈淀粉相似，與碘反應(yīng)呈紅紫色。淀粉（starch）

-1,4-苷鍵直鏈淀粉amylose遇碘變藍(lán)紫色支鏈淀粉amylopectin（二）纖維素與半纖維素纖維素是自然界最豐富的有機(jī)化合物，是一種線性的由D-吡喃葡萄糖基借β-(1,4)糖苷鍵連接的沒有分支的同多糖。微晶束相當(dāng)牢固。半纖維素是指除纖維素以外的全部糖類（果膠質(zhì)與淀粉除外）。（三）殼多糖（幾丁質(zhì)）由N-乙酰-D-氨基葡萄糖以β-(1,4)糖苷鍵縮合成的同多糖。比較堅(jiān)硬，為甲殼動物等的機(jī)構(gòu)材料。纖維素——作為植物的骨架。β-1,4-糖苷鍵淀粉——是植物中養(yǎng)分的儲存形式。淀粉顆粒1.纖維素（cellulose）

D-葡萄糖，-1,4苷鍵-1,4-苷鍵

無還原性、無變旋現(xiàn)象。大多數(shù)不溶于水，個(gè)別與水形成膠體溶液。（四）葡聚糖是D-葡萄糖以α-(1,6)糖苷鍵縮合為主鏈骨架，以α-(1,3)和α-(1,4)糖苷鍵構(gòu)成支鏈，整個(gè)分子形成網(wǎng)狀。其凝膠可用作分子篩。（五）糖胺聚糖含有氨基己糖或乙酰氨基糖，也稱為粘多糖。肝素、透明質(zhì)酸和硫酸軟骨素。七、糖復(fù)合物——是糖類的還原端和其他非糖組分以共價(jià)鍵結(jié)合的產(chǎn)物。（一）糖蛋白與蛋白多糖兩種不同類型苷鍵：N-糖苷鍵（肽鏈上的Asn的氨基與糖基上的半縮醛羥基形成）；O-糖苷鍵（肽鏈上的Ser或Thr的羥基與糖基上的半縮醛羥基形成）糖蛋白中寡糖鏈末端糖基組成的不同決定人體的血型。O型：Fuc（巖藻糖）A型：Fuc和GNAc（乙酰氨基葡萄糖）B型：Fuc和Gal（半乳糖）血型與寡糖鏈組成的關(guān)系：（二）糖脂與脂多糖——脂類與糖（或低聚糖）結(jié)合的一類復(fù)合糖。1.甘油醇糖脂：甘油二酯與己糖（半乳糖、甘露糖和脫氧葡萄糖）結(jié)合而成。2.N-?；窠?jīng)醇糖脂：R′—O—CH2—CH—CH—CH=CH—C13H27R—NHOH（R′為糖基或糖鏈基；R為