第一章糖的結(jié)構(gòu)與功能課件

第一章糖的結(jié)構(gòu)與功能

carbohydrate陜西科技大學(xué).第一章糖的結(jié)構(gòu)與功能

carbohydrate陜西科1教學(xué)內(nèi)容1.1概述

1.2單糖

1.3寡糖

1.4多糖

1.5復(fù)合糖.教學(xué)內(nèi)容1.1概述.21.1概述糖類的主要生物學(xué)作用:

①是生物體主要的能量來源。②可轉(zhuǎn)變?yōu)樯匦璧钠渌镔|(zhì)，如脂類、蛋白質(zhì)、核酸等生物合成的碳源。③可作為生物體的結(jié)構(gòu)物質(zhì)，如纖維素、甲殼素。④可作為細(xì)胞識別的信息分子。⑤其它功能。(解毒作用、增加胃的充盈感、增強(qiáng)腸道功能）.1.1概述糖類的主要生物學(xué)作用:.3糖的化學(xué)概念糖也稱碳水化合物（carbohydrate），用Cm(H2O)n表示。碳水化合物這個(gè)名稱并不確切，但因沿用已久，所以至今在西文中還廣泛使用。糖類是多羥醛或多羥酮及其縮聚物和某些衍生物的總稱。糖類saccharide.糖的化學(xué)概念糖也稱碳水化合物（carbohydrate），用4糖的分類根據(jù)分子的構(gòu)成，糖可以分成：單糖monosacchride寡糖oligosacchride多糖polysacchride結(jié)合糖comsacchride.糖的分類根據(jù)分子的構(gòu)成，糖可以分成：.51.2單糖

單糖是不能再水解成更小分子的多羥基醛或多羥基酮。有葡萄糖、果糖等。.1.2單糖單糖是不能再水解成更小分子的多羥61.2.1葡萄糖（Glc）的分子結(jié)構(gòu)1.化學(xué)組成（1）元素組成（2）結(jié)合方式的測定和證明2.分布（1）游離形式（2）結(jié)合形式.1.2.1葡萄糖（Glc）的分子結(jié)構(gòu)1.化學(xué)組成.7Glc的鏈狀結(jié)構(gòu)式差向異構(gòu)體：Man，Gal.Glc的鏈狀結(jié)構(gòu)式差向異構(gòu)體：Man，Gal.8Glc構(gòu)型概念球棍模型投影式透視式旋光異構(gòu)現(xiàn)象和旋光度單糖構(gòu)型的確定.Glc構(gòu)型概念.9

以單糖離羰基最遠(yuǎn)一個(gè)不對稱碳在空間上的排布與甘油醛的不對稱碳原子上的羥基在空間上的排布相比較而確定單糖的構(gòu)型（configuration

）.以單糖離羰基最遠(yuǎn)一個(gè)不對稱碳在空間上的排布與10D型和L型以甘油醛作標(biāo)準(zhǔn).D型和L型以甘油醛作標(biāo)準(zhǔn).11Glc的環(huán)狀結(jié)構(gòu)單糖的鏈狀結(jié)構(gòu)不能解釋一些性質(zhì)葡萄糖的醛基不能和NaHSO3反應(yīng)，也不能和Schiff(希夫)試劑反應(yīng)。CH3OH無水HCl半縮醛縮醛CH3OH無水HClC6H12O6+CH3OH(C6H11O5)－OCH3甲基葡萄糖葡萄糖的變旋現(xiàn)象.Glc的環(huán)狀結(jié)構(gòu)單糖的鏈狀結(jié)構(gòu)不能解釋一些性質(zhì)葡萄糖的醛基不12希夫試劑(Schiff試劑):品紅與二氧化硫反應(yīng)得到的無色溶液叫希夫試劑,也叫品紅醛試劑。希夫試劑與醛類反應(yīng)顯紫紅色,而酮類不反應(yīng)。因此,可用品紅醛試劑檢驗(yàn)醛及區(qū)別醛、酮。

.希夫試劑(Schiff試劑):品紅與二氧化硫反應(yīng)得到的無色溶13Fischer式水溶液中Glc主要以環(huán)狀結(jié)構(gòu)存在五元環(huán)：呋喃型六元環(huán)：吡喃型.Fischer式水溶液中Glc主要以環(huán)狀結(jié)構(gòu)存在.14Fru.Fru.15Haworth式吡喃吡喃糖呋喃呋喃糖由Fischer寫成Haworth式：順時(shí)針畫平面，左上右下，氧橋一端反向1926年，W.H.Haworth提出利用透視式解決可能帶來的誤解：.Haworth式吡喃吡喃糖呋喃呋喃糖由Fischer寫成Ha16為什么氧橋一端反向?.為什么氧橋一端反向?.17鏈狀環(huán)狀互變.鏈狀環(huán)狀互變.18鏈環(huán)式互變規(guī)則

F式右邊羥基寫在H式的平面之下

D型的羥甲基在平面之上，L型在平面之下

碳原子順序按順時(shí)針方向排列.鏈環(huán)式互變規(guī)則F式右邊羥基寫在H式的平面之下D型的19單糖的構(gòu)象(椅式)－－討論葡萄糖吡喃糖的構(gòu)象C11C.單糖的構(gòu)象(椅式)－－討論葡萄糖吡喃糖的構(gòu)象C11C.201.2.2單糖的分類（classification）單糖（monosaccharide）：是多羥醛或多羥酮碳原子數(shù)目：丙糖、丁糖、戊糖、已糖、庚糖等。根據(jù)醛與酮：醛糖、酮糖。根據(jù)構(gòu)型：D-；L-表1-1單糖分類及構(gòu)型數(shù)目糖類醛糖酮糖D－系L－系D－系L－系丙糖11二羥丙酮二羥丙酮丁糖2211戊糖4422己糖8844※環(huán)狀結(jié)構(gòu)有－、－異頭體之分

.1.2.2單糖的分類（classification）單糖（211．物理性質(zhì)

（1）旋光性（opticity）：比旋光度單糖的物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)T-溫度

a-旋光度L-旋光管的長度(分米)λ-光源的波長C-溶液濃度(g/ml).1．物理性質(zhì)（1）旋光性（opticity）：比旋光度單22

一個(gè)有旋光性的溶液放置后，其比旋光度改變的現(xiàn)象稱變旋。

（2）變旋現(xiàn)象（mutarotation）變旋的原因：.一個(gè)有旋光性的溶液放置后，其比旋光度改變的現(xiàn)象稱變旋。（23..24

糖

甜度

糖

甜度果糖轉(zhuǎn)化糖蔗糖葡萄糖木糖糖精173.3130

100

74.34050000鼠李糖麥芽糖半乳糖棉子糖乳糖Aspartame(阿斯巴甜)32.532.532.122.616.115000甜度（sweetness）與溶解度易溶于水，不溶于乙醚等非極性有機(jī)溶劑.糖甜度糖甜度果糖173.3鼠李糖25化學(xué)性質(zhì)與酸作用A．Molisch’stest（莫利希試驗(yàn)）

糖糠醛或糠醛衍生物紫色濃H2SO4脫水α-萘酚.化學(xué)性質(zhì)與酸作用A．Molisch’stest（莫利希試26鑒定糖類的共同反應(yīng)。.鑒定糖類的共同反應(yīng)。.27B．Seliwanoff’stest（西里瓦諾夫試驗(yàn)）

己酮糖羥甲基糠醛紅色濃HCl,△脫水間苯二酚鑒定酮糖醛糖：淡紅色

糠醛或羥甲基糠醛能與酚類物質(zhì)作用產(chǎn)生各種有色物質(zhì)，可用作糖的定性測定。

α-萘酚間苯二酚間苯三酚甲基間苯二酚.B．Seliwanoff’stest（西里瓦諾夫試驗(yàn)）28C．Tollen’stest（土倫試驗(yàn)）

戊糖糠醛紅色濃HCl,△脫水間苯三酚D．Bial’stest（比亞爾試驗(yàn)，也稱苔黑酚試驗(yàn)）

戊糖糠醛綠色濃HCl,△脫水甲基間苯二酚鑒定戊糖鑒定戊糖.C．Tollen’stest（土倫試驗(yàn)）戊糖29D-Glc烯二醇D－FruD－Man(甘露糖)Ba(OH)2Ba(OH)2Ba(OH)2與堿的反應(yīng)－－異構(gòu)化.D-Glc烯二醇D－FruD－Man(甘露糖)Ba(OH)230形成糖苷（縮醛）.形成糖苷（縮醛）.31由醛、酮基產(chǎn)生的化學(xué)性質(zhì)

①單糖的氧化（即單糖的還原性）弱氧化劑：常用的為含Cu2+的堿性溶液糖被氧化.由醛、酮基產(chǎn)生的化學(xué)性質(zhì)①單糖的氧化（即單糖的還原性）弱32Fehling試劑：CuSO4、NaOH、酒石酸鉀鈉Benedict試劑：CuSO4、Na2CO3、檸檬酸鈉

(班乃的克試劑).Fehling試劑：CuSO4、NaOH、酒石酸鉀鈉Bene33溫和氧化劑；Br2－H2O強(qiáng)氧化劑：濃HNO3

Br2－H2O濃HNO3（生物體內(nèi)）糖酸醛糖糖二酸糖醛酸.溫和氧化劑；Br2－H2O強(qiáng)氧化劑：濃HNO3Br2－H34[O]+果糖乙醇酸三羥基丁酸.[O]+果糖乙醇酸三羥基丁酸.35醛糖酮糖弱氧化劑（Fehling試劑、Benedict試劑）++溫和氧化劑（Br2-H2O）+-強(qiáng)氧化劑（濃HNO3）++氧化劑單糖.醛糖酮糖弱氧化劑（Fehling試劑、Benedict試劑）36[H]D-GlcD－葡萄醇（山梨醇）[H]D－甘露糖（mannose）D－甘露醇單糖的還原.[H]D-GlcD－葡萄醇（山梨醇）[H]D－甘露糖（man37[H][H]D－FruD－葡萄醇D－甘露醇.[H][H]D－FruD－葡萄醇D－甘露醇.38單糖的成脎作用.單糖的成脎作用.39..40氨基化.氨基化.41（NAG）（NAM）.（NAG）（NAM）.42（NAN）.（NAN）.432-脫氧-D-核糖L-鼠李糖（6-脫氧-L-甘露糖）L-巖藻糖（6-脫氧-L-半乳糖）脫氧.2-脫氧-D-核糖L-鼠李糖L-巖藻糖44（一）蔗糖（sucrose）1.3寡糖

自然界中重要的寡糖有二糖（雙糖，disaccharide）和三糖等。1.3.1二糖.（一）蔗糖（sucrose）1.3寡糖自然界中重要45蔗糖的結(jié)構(gòu).蔗糖的結(jié)構(gòu).46物理性質(zhì)：白色結(jié)晶，易溶于水，很甜。有旋光性，無變旋現(xiàn)象。

化學(xué)性質(zhì)：無還原性，不能成脎。蔗糖的轉(zhuǎn)化作用C12H22O11+H2OC6H12O6+C6H12O6

蔗糖D-GlcD-Fru[α]D+66.4o+52.5o-92o[α]

-20o右旋左旋蔗糖的性質(zhì).物理性質(zhì)：白色結(jié)晶，易溶于水，很甜?；瘜W(xué)性質(zhì)：無還原性，不能47麥芽糖是由2分子D-葡萄糖通過α-1，4糖苷鍵連接而成。（二）麥芽糖（maltose）.麥芽糖是由2分子D-葡萄糖通過α-1，4糖苷鍵連接而成。（二48（三）異麥芽糖（isomaltose）.（三）異麥芽糖（isomaltose）.49

乳糖由1分子D-半乳糖和1分子D-葡萄糖通過β-1，4糖苷鍵連接而成。（四）乳糖（lactose）.乳糖由1分子D-半乳糖和1分子D-葡萄糖通過β-50

SucroseMaltoseLactose組成（均為D型）苷鍵旋光變旋還原性成脎1Glc,1Fruα，β-1，2+---2Glcα-1,4++++1Glc,1Galβ-1,4++++二糖總結(jié).SucroseMaltoseLactos511.3.2三糖（trisaccharide）.1.3.2三糖（trisaccharide）.52多糖的共同特性

1．分子量一般很大，在幾萬以上。在水中不能形成真溶液，有的根本不溶于水，如纖維素。2．物理性質(zhì)：有旋光性，但無變旋現(xiàn)象。無甜味。3．化學(xué)性質(zhì)：無還原性，不能成脎。1.4多糖（polysaccharide）.多糖的共同特性1．分子量一般很大，在幾萬以上。在水中不能形53（一）同多糖（homopolysaccharide）

天然淀粉呈顆粉狀，其外層為支鏈淀粉，約占80～90%；內(nèi)層為直鏈淀粉，約占10～20%。（1）直鏈淀粉（amylose）：1．淀粉（starch）1.4.1均一多糖（homopolysaccharide）.（一）同多糖（homopolysaccharide）天然淀54Nonreducingend(NRE)reducingend(RE).Nonreducingendreducingend.55直鏈淀粉的空間結(jié)構(gòu).直鏈淀粉的空間結(jié)構(gòu).56結(jié)構(gòu)式(2)支鏈淀粉（amylopectin）.結(jié)構(gòu)式(2)支鏈淀粉（amylopectin）.57..58溶解度分子量物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)直鏈、支鏈淀粉的性質(zhì)水解淀粉→紅色糊精→無色糊精→麥芽糖→葡萄糖

與碘的呈色反應(yīng)

藍(lán)（紫）紅色不顯色不顯色不顯色

還原性

無

有有

強(qiáng)最強(qiáng)

.溶解度分子量物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)直鏈、支鏈淀粉的性質(zhì)水解淀粉→紅59

結(jié)構(gòu):

結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉相似，由D-Glc以α-1,4和α-1，6糖苷鍵相連。2.糖原（glycogen）.結(jié)構(gòu):結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉相似，由D-Glc以α-1,4和α60

與支鏈淀粉的不同在于糖原分子分支多、鏈短、結(jié)構(gòu)緊密。.與支鏈淀粉的不同在于糖原分子分支多、鏈短、結(jié)61結(jié)構(gòu)(3)纖維素（Cellulose）.結(jié)構(gòu)(3)纖維素（Cellulose）.62..63..64纖維素的水解纖維素 較短鏈Cx(β-1,4葡聚糖酶)C1酶（β-1，4葡聚糖纖維二糖水解酶）纖維二糖酶（β-葡萄糖苷酶）纖維二糖葡萄糖纖維素的性質(zhì).纖維素的水解纖維素 較短鏈Cx(β-1,4葡聚糖酶)C65(1)糖胺聚糖（粘多糖）（X-Y）n n>50 X：糖醛酸 Y：已糖胺1.4.2不均一多糖(heterosaccharide).(1)糖胺聚糖（粘多糖）（X-Y）n n>50 1.4.266(2)透明質(zhì)酸（hyaluronicacid）.(2)透明質(zhì)酸（hyaluronicacid）.67硫酸軟骨素組成糖苷鍵硫酸酯鍵軟骨素-4-硫酸（A）葡萄糖醛酸N-乙酰半乳糖胺β-1，3C4

軟骨素-6-硫酸（C）葡萄糖醛酸N-乙酰半乳糖胺β-1，3C6

(3)硫酸軟骨素（chondroitinsalfate）.硫酸軟骨素組成糖苷鍵硫酸酯鍵軟骨素-4-硫酸（A）葡萄糖醛68..69L-艾杜糖醛酸N-乙酰半乳糖胺α-1,3苷鍵(4-硫酸酯鍵)(4)硫酸皮膚素（硫酸軟骨素B）.L-艾杜糖醛酸N-乙酰半乳糖胺α-1,3苷鍵(4-70(5)肝素（heparin）主要功能：抗凝，降血脂.(5)肝素（heparin）主要功能：抗凝，降血脂.71細(xì)菌細(xì)胞壁的多糖：肽聚糖、磷壁酸、脂多糖抗原性的多糖：肺炎菌多糖細(xì)菌多糖(6)細(xì)菌多糖.細(xì)菌細(xì)胞壁的多糖：肽聚糖、磷壁酸、脂多糖抗原性的多糖：肺炎72(7)肽聚糖（peptidoglycan）

.(7)肽聚糖（peptidoglycan）.73--甘油醇磷壁酸，核糖醇磷壁酸甘油基GlcorD-Ala甘油醇磷壁酸(8)磷壁酸.--甘油醇磷壁酸，核糖醇磷壁酸甘油基GlcorD-Ala74核糖醇磷壁酸Glcor氨基糖D-Ala核糖醇基.核糖醇磷壁酸Glcor氨基糖751.5復(fù)合糖（結(jié)合糖）

復(fù)合糖糖類+脂類糖類+蛋白質(zhì)糖脂脂多糖糖蛋白蛋白聚糖（結(jié)合糖）.1.5復(fù)合糖（