生物化學(xué) 第三章 糖類

生物化學(xué)第三章糖類第1頁/共40頁第一節(jié)概述一、糖類的生物學(xué)作用：

1.生物體的結(jié)構(gòu)成分

(纖維素，果膠質(zhì)，殼多糖,肽聚糖)

2.作為生物體的主要能源物質(zhì)（低聚糖，淀粉，糖原)3.作為物質(zhì)代謝的碳骨架

4.作為細(xì)胞識(shí)別的信息分子第2頁/共40頁第3頁/共40頁二、糖類的概念(化學(xué)本質(zhì))多羥基的醛類或酮類化合物以及它們的衍生物或水解時(shí)能產(chǎn)生這些化合物的多聚體。第4頁/共40頁三、

糖的命名和分類（1）單糖：不能被水解為更小分子的糖。

命名：根據(jù)含有碳原子數(shù)目不同分為：丙、丁、戊、己、庚糖根據(jù)分子中含酮基或醛基分為：酮糖、醛糖根據(jù)C數(shù)目和含羰基的類型結(jié)合起來命名。（2）寡糖：2-6個(gè)單糖分子脫水縮合而成。（3）多糖：水解時(shí)產(chǎn)生20個(gè)以上單糖分子的糖類

同多糖：水解時(shí)只產(chǎn)生一種單糖或單糖衍生物雜多糖：半纖維素、肽聚糖、糖胺聚糖類(透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、硫酸皮膚素等)（4）結(jié)合糖：糖脂、糖蛋白(蛋白聚糖)、糖-核苷酸第5頁/共40頁第二節(jié)

單糖的結(jié)構(gòu)一、單糖的結(jié)構(gòu)

1.單糖的構(gòu)型Fischer投影式：C鏈處于垂直方向，羰基在鏈的上端，羥甲基寫在下端，氫和羥基位于C鏈的兩側(cè)。第6頁/共40頁透射式書寫：

a.手性碳原子和實(shí)線鍵處于紙面內(nèi);b.虛線伸向紙后;c.楔形鍵凸出紙面。單糖的構(gòu)型由編號(hào)最大不對(duì)稱碳原子的構(gòu)型決定，有兩種：D構(gòu)型和L構(gòu)型，天然存在的糖多為D構(gòu)型。第7頁/共40頁丙糖丁糖戊糖己糖赤蘚糖蘇糖來蘇糖核糖木糖第8頁/共40頁赤蘚酮糖核酮糖木酮糖阿洛酮糖果糖山梨糖塔格糖第9頁/共40頁吡喃糖和呋喃糖變旋現(xiàn)象：許多新配制的單糖溶液會(huì)發(fā)生旋光度的改變，這種現(xiàn)象稱變旋現(xiàn)象。第10頁/共40頁α和β異頭物

Haworth式結(jié)構(gòu)的成環(huán)規(guī)則：含氧環(huán)的C按順時(shí)針排列

1.鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)中左邊的基團(tuán)寫在環(huán)平面上，右邊的基團(tuán)寫在環(huán)平面下；（D型左上右下，L型相反）

2.如有環(huán)外C原子，書寫時(shí)D-型糖的寫在環(huán)平面上，L-型糖的寫在環(huán)平面下；（D上L下）第11頁/共40頁3.無論D、L型，半縮醛或酮C羥基與末端羥甲基在同側(cè)為β異頭物，異側(cè)為α異頭物。（同β異α）成環(huán)后羰基碳原子變成不對(duì)稱碳原子，稱異頭碳。異頭物：構(gòu)型只有在半縮酮或醛C有區(qū)別的單糖異構(gòu)體。第12頁/共40頁36%+112o

64%+18.7o

<1%變旋后平衡溶液+52.6o

第13頁/共40頁二、單糖的構(gòu)象

溶液中的六元環(huán)以椅式或船式構(gòu)象存在，椅式構(gòu)象更穩(wěn)定；椅式構(gòu)象中，大的取代基處于平伏鍵比處于垂直鍵穩(wěn)定.β-D-吡喃G比α-D-吡喃G穩(wěn)定。第14頁/共40頁三、重要的單糖及其衍生物1.丙糖：甘油醛和二羥丙酮的磷酸酯是

EMP中的中間物2.戊糖：核糖、脫氧核糖、核酮糖和木酮糖第15頁/共40頁3.已糖：D-G、D-半乳糖、D-果糖葡萄糖：生物界中最為重要的單糖是葡萄糖。因?yàn)槠咸烟遣粌H是組成淀粉、纖維素、糖原等重要多糖的單體成分，而且葡萄糖是生物體內(nèi)重要的能源物質(zhì)。果糖：是自然界最豐富的酮糖，蔗糖的組分之一。第16頁/共40頁4.氨基糖第17頁/共40頁5.糖醇

甘油肌醇D-核糖醇D-山梨醇D-甘露醇D-木糖醇第18頁/共40頁6.糖酸7.糖苷：醇、胺、堿基或糖苷O-苷、N-苷、C-苷烏本(箭毒)苷苦杏仁苷第19頁/共40頁重要的二糖包括蔗糖、麥芽糖、乳糖、纖維二糖等第三節(jié)

寡糖一、麥芽糖（飴糖）結(jié)構(gòu)：由兩分子葡萄糖脫水縮合形成，存在有兩種形式：α-D-吡喃葡萄糖基-（1

4）-β-D-吡喃葡萄糖苷

α-D-吡喃葡萄糖基-（1

4）-α-D-吡喃葡萄糖苷第20頁/共40頁第21頁/共40頁二、纖維二糖纖維素部分水解的產(chǎn)物β-D-吡喃葡萄糖基

-（14）-

D-吡喃葡萄糖苷有還原性不容易被水解成葡萄糖第22頁/共40頁三、乳糖

存在于動(dòng)物的乳汁中β-D-吡喃半乳糖基-（1

4）-D-吡喃葡萄糖苷具有還原性

第23頁/共40頁四、蔗糖

存在某些植物體中，特別是甘蔗、甜菜中含量豐富α-D-吡喃葡萄糖基-（1

2）-β-D-呋喃果糖苷沒有還原性在酸或酶的作用下水解生成葡萄糖和果糖的混合物，工業(yè)上稱為轉(zhuǎn)化糖第24頁/共40頁多糖由數(shù)百或數(shù)千個(gè)單糖分子通過脫水縮合而成第四節(jié)

多糖按其組分可分為均一多糖（同多糖）（由一種單糖組成）和不均一多糖(雜多糖)。按其功能可分為結(jié)構(gòu)多糖和貯存多糖不水解沒有還原性。大多難溶于水，溶于水后形成膠體溶液。有旋光性，但沒有變旋現(xiàn)象。無甜味。第25頁/共40頁一、

均一性多糖1.淀粉淀粉以淀粉粒形式存在于植物體中。根據(jù)鏈?zhǔn)欠穹种?，可分為直鏈淀粉和支鏈淀粉。?6頁/共40頁直鏈淀粉葡萄糖殘基之間以α

（1

4）糖苷鍵連接成鏈狀，不分支，通常卷曲成螺旋狀，每圈有6個(gè)葡萄糖殘基遇碘顯藍(lán)色。支鏈淀粉分子較大，除含α（1

4）糖苷鍵外，在分支處為α

（1

6）糖苷鍵相連的，每隔12-25個(gè)G殘基就有一分支。第27頁/共40頁α-和β-淀粉酶中α和β指淀粉酶的類型，它們只作用于α（1

4）-D-糖苷鍵，α-淀粉酶為內(nèi)切糖苷酶，β-淀粉酶為外切糖苷酶，去分支酶可水解α

（1

6）糖苷鍵。第28頁/共40頁非還原端還原端第29頁/共40頁淀粉的糊化

淀粉的懸浮液加熱到一定的溫度時(shí)（一般在55

oC以上），淀粉粒會(huì)突然吸水膨脹，淀粉的懸浮液變成粘稠的膠體溶液。這一現(xiàn)象，稱為淀粉的糊化。淀粉粒突然吸水膨脹時(shí)的溫度稱為糊化開始溫度，或糊化溫度第30頁/共40頁淀粉的凝沉

淀粉的稀溶液，在低溫下放置一段時(shí)間后，溶液變渾濁，并有沉淀析出。這種現(xiàn)象叫淀粉的凝沉作用，也叫淀粉的老化。淀粉老化的本質(zhì)：

是在溫度較低時(shí)，淀粉分子彼此以氫鍵結(jié)合形成緊密的晶體化結(jié)構(gòu)而從溶液中析出。第31頁/共40頁變性淀粉直接從植物體中得到的淀粉稱為原淀粉，或天然淀粉。把天然淀粉用物理或化學(xué)方法進(jìn)行處理，改變其某些物理性質(zhì)，如：水溶性、粘度、糊化性質(zhì)、味道及流動(dòng)性等。這種被處理過的淀粉叫變性淀粉變性的方法有：高溫處理、預(yù)糊化、酸處理、堿處理、氧化等淀粉除被用作食品外，還被廣泛應(yīng)用在紡織、造紙、膠合板制造等行業(yè)第32頁/共40頁2.糖原：除含有α（1

4）糖苷鍵外，還有α

（1

6）糖苷鍵相連的，每隔8-12個(gè)G殘基就有一分支。含有大量的非還原性端，可以被迅速動(dòng)員水解。主要存在于肝臟和肌肉中。第33頁/共40頁3.纖維素

-D-葡萄糖分子以(1-4)糖苷鍵相連而成直鏈。特殊的纖維素酶可水解(1-4)糖苷鍵，α-和β-淀粉酶水解α(1-4)糖苷鍵。第34頁/共40頁許多纖維素分子平行排列，彼此之間以氫鍵結(jié)合而形成微纖維，作為植物細(xì)胞壁的骨架第35頁/共40頁千里之堤，潰于蟻穴

膳食纖維：纖維素與半纖維素、果膠物質(zhì)、殼多糖等。作用：促進(jìn)腸道蠕動(dòng)，有利于其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，縮短毒素在腸道中停留的時(shí)間。纖維素的經(jīng)濟(jì)價(jià)值：造紙、紡織、木材等第36頁/共40頁4.幾丁質(zhì)(殼多糖)：N-乙酰--D-葡萄糖胺以(1-4)糖苷鏈相連成的直鏈。第37頁/共40頁相鄰鏈的GlcNAc殘基相互形成氫鍵，導(dǎo)致具有很大強(qiáng)度的線性微原纖維的形成。幾丁質(zhì)的去乙酰化可以生成聚葡糖胺或脫乙酰