王鏡巖《生物化學》第三版濃縮版

TE山―必“叢》第三版濃縮版（筆記）

,三版

J,三版為考研指導

2卜考

目錄

第一章概述01

第二章糖類06

第三章脂類14

第四章蛋白質（注1）21

第五章酶類（注2）38

第六章核酸（注3）48

第七章維生素（注4）56

第八章抗生素60

第九章激素63

第十章代謝總論68

第十一章糖類代謝(注5)70

第十二章生物氧化78

第十三章脂類代謝(注6)80

第十四章蛋白質代謝(注7)85

第十五章核甘酸的降解和核甘酸代謝91

第十六章DNA的復制與修復(注8)93

第十七章RNA的合成與加工(注9)98

第十八章蛋白質的合成與運轉101

第十九章代謝調空103

第二十章生物膜(補充部分)108

注：

(1)對應生物化學課本上冊第3、4、5、6、7章。

(2)對應生物化學課本上冊第8、9、10章。

(3)對應生物化學課本上冊第12、13、14、15章。

(4)對應生物化學課本上冊第11章。

(5)對應生物化學課本下冊第22、23、25、26、27章。

(6)對應生物化學課本下冊第28、29章。

(7)對應生物化學課本下冊第30、31、32章。

(8)對應生物化學課本下冊第34、35章，

(9)對應生物化學課本下冊第36、37章。

*(10)第二十章是應使用本筆記的同學要求而添加的，對應課本1

8、21章。

筆記概要：

本筆記來源于本人一些學長及自己整理的考研筆記，其中部分內容還

來源于網上的一些資料，內容較為充實，適合以王鏡巖《生物化學》第三

版為考研參考教材的各高校的復習考研備考之用。

王鏡巖《生物化學》第三版分上、下冊，共計40章。上冊為靜態(tài)生物

化學，要求經歷的知識點較多，下冊為動態(tài)生物化學，初經歷的知識點外,

更側重于生命大分子在生命過程中的化學變化。

本筆記將能夠歸為一章的內容盡量歸結為一章，以便于大伙兒復習的

條理性。具體歸結方式見名目。

為了大伙兒能夠更舒服的閱讀本筆記，我花了大量時刻進行排版，期

望大伙兒能夠喜愛。

第一章概述

第一節(jié)概述

一、生物分子是生物特有的有機化合物

生物分子泛指生物體特有的各類分子，它們差不多上有機物。典型的

細胞含有一萬到十萬種生物分子，其中近半數(shù)是小分子，分子量一樣在50

0以下。其余差不多上生物小分子的聚合物，分子量專門大，一樣在一萬以

上，有的高達1012,因而稱為生物大分子。構成生物大分子的小分子單元,

稱為構件。氨基酸、核甘酸和單糖分別是組成蛋白質、核酸和多糖的構件。

二、生物分子具有復雜有序的結構

生物分子都有自己特有的結構。生物大分子的分子量大，構件種類多，

數(shù)量大，排列順序千變萬化，因而其結構十分復雜。估量僅蛋白質就有10

10-1012種。生物分子又是有序的，每種生物分子都有自己的結構特點，所

有的生物分子都以一定的有序性（組織性）存在于生命體系中。

三、生物結構具有專門的層次

生物用少數(shù)幾種生物元素（C、H、O、N、S、P）構成小分子構件，如氨

基酸、核甘酸、單糖等;再用簡單的構件構成復雜的生物大分子油生物大分

子構成超分子集合體;進而形成細胞器，細胞，組織，器官，系統(tǒng)和生物體。

生物的不同結構層次有著質的區(qū)別:低層次結構簡單，沒有種屬專一性，結

合力強;高層次結構復雜，有種屬專一性，結合力弱。生物大分子是生命的

物質基礎，生命是生物大分子的存在形式。生物大分子的專門運動體現(xiàn)著

生命現(xiàn)象。

四、生物分子都行使專一的功能

每種生物分子都具有專一的生物功能。核酸能儲存和攜帶遺傳信息，

酶能催化化學反應，糖能提供能量。任何生物分子的存在，都有其專門的

生物學意義。人們研究某種生物分子，確實是為了了解和利用它的功能。

五、代謝是生物分子存在的條件

代謝不僅產生了生物分子，而且使生物分子以一定的有序性處于穩(wěn)固

的狀態(tài)中，并持續(xù)得到自我更新。一旦代謝停止，穩(wěn)固的生物分子體系就

要向無序進展，在變化中解體，進入非生命世界。

六、生物分子體系有自我復制的能力

遺傳物質DNA能自我復制，其他生物分子在DNA的直截了當或間接

指導下合成。生物分子的復制合成，是生物體繁育的基礎。

七、生物分子能夠人工合成和改造

生物分子是通過漫長的進化產生的。隨著生命科學的進展，人們已能

在體外人工合成各類生物分子，以合成和改造生物大分子為目標的生物技

術方興未艾。

第二節(jié)生物元素

在已知的百余種元素中，生命過程所必需的有27種，稱為生物元素。

生物體所采納的構成自身的元素，是通過長期的選擇確定的。生物元素差

不多上在自然界豐度較高，容易得到，又能滿足生命過程需要的元素。

一、要緊生物元素差不多上輕元素

要緊生物元素C、H、O、N占生物元素總量的95%以上，其原子序數(shù)

均在8以內。它們和S、P、K、Na、Ca、Mg、Cl共11種元素，構成生物

體全部質量的99%以上，稱為常量元素，原子序數(shù)均在20以內。另外16

種元素稱為微量元素，包括B,F,Si,Se,As,I,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Sn,Mo,

原子序數(shù)在53以內。

二、碳氫氧氮硫磷是生物分子的差不多素材

（一）碳氫是生物分子的主體元素

碳原子既難得到電子，又難失去電子，最適于形成共價鍵。碳原子專

門的成鍵能力和它的四面體構型，使它能夠自相結合，形成結構各異的生

物分子骨架。碳原子又可通過共價鍵與其它元素結合，形成化學性質爽朗

的官能團。

氫原子能以穩(wěn)固的共價鍵于碳原子結合，構成生物分子的骨架。生物

分子的某些氫原子被稱為還原能力，它們被氧化時可放出能量。生物分子

含氫量的多少（以H/C表示）與它們的供能價值直截了當有關。氫原子還參與

許多官能團的構成。與電負性強的氧氮等原子結合的氫原子還參與氫鍵的

構成。氫鍵是堅持生物大分子的高級結構的重要作用力。

（二）氧氮硫磷構成官能團

它們是除碳以外僅有的能形成多價共價鍵的元素，可形成各種官能團

和雜環(huán)結構，對決定生物分子的性質和功能具有重要意義。

此外，硫磷還與能量交換直截了當有關。生物體內重要的能量轉換反

應，常與硫磷的某些化學鍵的形成及斷裂有關。一些高能分子中的磷酸昔

鍵和硫酯鍵是高能鍵。

三、無機生物元素

（一）、利用過渡元素的配位能力

過渡元素具有空軌道，能與具有孤對電子的原子以配位鍵結合。不同

過渡元素有不同的配位數(shù)，可形成各種配位結構，如三角形，四面體，六

面體等。過渡元素的絡和效應在形成并穩(wěn)固生物分子的構象中，具有專門

重要的意義。

過渡元素對電子的吸引作用，還可導致配體分子的共價鍵發(fā)生極化，

這對酶的催化專門有用。已發(fā)覺三分之一以上的酶含有金屬元素，其中僅

含鋅酶就有百余種。

鐵和銅等多價金屬離子還可作為氧化還原載體，擔負傳遞電子的作用。

在光系統(tǒng)n中，四個鎰原子構成一個電荷累積器，能夠累積失去四個電子,

從而一次氧化兩分子水，開釋出一分子氧，幸免有害中間產物的形成。細

胞色素氧化酶中的鐵-銅中心也有類似功能。

（二）、利用常量離子的電化學效應

K等常量離子，在生物體的體液中含量較高，具有電化學效應。它們

在保持體液的滲透壓，酸堿平穩(wěn)，形成膜電位及穩(wěn)固生物大分子的膠體狀

態(tài)等方面有重要意義。

各種生物元素對生命過程都有不可替代的作用，必需保持其代謝平穩(wěn)。

氟是骨骼和牙釉的成分，以氟磷灰石的形式存在，可使骨晶體變大，

堅硬并抗酸腐蝕。因此在飲食中添加氟能夠預防踽齒。氟還能夠治療骨質

疏松癥。但當水中氟含量達到每升2毫克時，會引起斑齒，牙釉無光，粉

白色，嚴峻時可產生洞穴。氟是烯醇化酶的抑制劑，又是腺甘酸環(huán)化酶的

激活劑。

硒缺乏是克山病的病因之一，而硒過多也可引起疾病，如亞硒酸鹽可

引起白內障。

糖耐受因子(GTF)能夠促使胰島素與受體結合，而輅能夠使煙酸、甘

氨酸、谷氨酸、半胱氨酸等與GTF絡合。

某些非生物元素進入體內，能干擾生物元素的正常功能，從而表現(xiàn)出

毒性作用。如鎘能置換鋅，使含鋅酶失活，從而使人中毒。某些非生物元

素對人體有益，如有機錯可激活小鼠腹腔巨嗜細胞，后者介導腫瘤細胞毒

和抗原提呈作用，從而發(fā)揮免疫監(jiān)視、防備和抗腫瘤作用。

第三節(jié)生物分子中的作用力

一、兩類不同水平的作用力

生物體系有兩類不同的作用力，一類是生物元素借以結合稱為生物分

子的強作用力-共價鍵，另一類是決定生物分子高層次結構和生物分子之間

借以相互識別，結合，作用的弱作用力一非共價相互作用。

二、共價鍵是生物分子的差不多形成力

共價鍵(covalentbond)的屬性由鍵能，鍵長，鍵角和極性等參數(shù)來描述,

它們決定分子的差不多結構和性質。

(一)鍵能

鍵能等于破壞某一共價鍵所需的能量。鍵能越大，鍵越穩(wěn)固。生物分

子中常見的共價鍵的鍵能一樣在300-800kj/mol之間。

(二)鍵長

鍵長越長，鍵能越弱，容易受外界電場的阻礙發(fā)生極化，穩(wěn)固性也越

差。生物分子中鍵長多在0.1到0.18nm之間。

（三）鍵角

共價鍵具有方向性，一個原子和另外兩個原子所形成的鍵之間的夾角

即為鍵角。按照鍵長和鍵角，可了解分子中各個原子的排列情形和分子的

極性。

（四）鍵的極性

共價鍵的極性是指兩原子間電子云的不對稱分布。極性大小取決于成

鍵原子電負性的差。多原子分子的極性狀態(tài)是各原子電負性的矢量和。在

外界電場的阻礙下，共價鍵的極性會發(fā)生改變。這種由于外界電場作用引

起共價鍵極性改變的現(xiàn)象稱為鍵的極化。鍵的極性與極化，同化學鍵的反

應性有緊密關系。

（五）配位鍵對生物分子有專門意義

配位鍵（coordinatebond）是專門的共價鍵，它的共用電子對是由一個原

子提供的。在生物分子中，常以過渡元素為電子受體，以化學基團中的O、

N、S、P等為電子供體，形成多配位絡和物。過渡元素都有固定的配位數(shù)

和配位結構。

在生物體系中，形成的多配位體，對穩(wěn)固生物大分子的構象，形成特

定的生物分子復合物具有重要意義。由多配位體所產生的立體異構現(xiàn)象，

甚至比手性碳所引起的立體異構現(xiàn)象更為復雜。金屬元素的絡和效應，因

能導致配體生物分子內鍵發(fā)生極化，增強其反應性，而與酶的催化作用有

關。

三、非共價相互作用

（一）、非共價作用力對生物體系意義重大

非共價相互作用是生物高層次結構的要緊作用力。

非共價作用力包括氫鍵，靜電作用力，范德華力和疏水作用力。這些

力屬于弱作用力，其強度比共價鍵低一兩個數(shù)量級。這些力單獨作用時，

的確專門弱，極不穩(wěn)固，但在生物高層次結構中，許多弱作用力協(xié)同作用，

往往起到決定生物大分子構象的作用。能夠毫不夸張地講，沒有對非共價

相互作用的懂得，就不可能對生命現(xiàn)象有深刻的認識。

各種非共價相互作用結合能的大小也有差別，在不同級別生物結構中

的地位也有不同。結合能較大的氫鍵，在較低的結構級別(如蛋白質的二級

結構)，較小的尺度間，把氫受體基團與氫供體基團結合起來。結合能較小

的范德華力則要緊在更高的結構級別，較大的尺度間，把分子的局部結構

或不同分子結合起來。

(二)、氫鍵

氫鍵(hydrogenbond)是一種弱作用力，鍵能只相當于共價鍵的1/30-1/

20(12-30kj/mol),容易被破壞，并具有一定的柔性，容易彎曲。氫原子與

兩側的電負性強的原子呈直線排列時，鍵能最大，當鍵角發(fā)生20度偏轉時,

鍵能降低20%。氫鍵的鍵長比共價鍵長，比范德華距離短，約為0.26-0.31

nmo

氫鍵對生物體系有重大意義，專門是在穩(wěn)固生物大分子的二級結構中

起主導作用。

(三)、范德華力

范德華力是普遍存在于原子和分子間的弱作用力，是范德華引力與范

德華斥力的統(tǒng)一。引力和斥力分別和原子間距離的6次方和12次方成反比。

二者達到平穩(wěn)時，兩原子或原子團間保持一定的距離，即范德華距離，它

等于兩原子范德華半徑的和。每個原子或基團都有各自的范德華半徑。

范德華力的本質是偶極子之間的作用力，包括定向力、誘導力和色散

力。極性基團或分子是永久偶極，它們之間的作用力稱為定向力。非極性

基團或分子在永久偶極子的誘導下能夠形成誘導偶極子，這兩種偶極子之

間的作用力稱為誘導力。非極性基團或分子，由于電子有關于原子核的波

動，而形成的瞬時偶極子之間的作用力稱為色散力。

范德華力比氫鍵弱得多。兩個原子相距范德華距離時的結合能約為4kj

/mol,僅略高于室溫時平均熱運動能(2.5kj/mol)。如果兩個分子表面幾何形

狀互補，由于許多原子協(xié)同作用，范德華力就能成為分子間有效引力。范

德華力對生物多層次結構的形成和分子的相互識別與結合有重要意義。

（四）、荷電基團相互作用

荷電基團相互作用，包括正負荷電基團間的引力，常稱為鹽鍵（saltbo

nd）和同性荷電基團間的斥力。力的大小與荷電量成正比，與荷電基團間的

距離平方成反比，還與介質的極性有關。介質的極性對荷電基團相互作用

有屏蔽效應，介質的極性越小，荷電基團相互作用越強。例如，-C00-與-

NH3+間在極性介質水中的相互作用力，僅為在蛋白質分子內部非極性環(huán)境

中的1/20,在真空中的l/80o

（五）、疏水相互作用

疏水相互作用（hydrophobicinteraction）比范德華力強得多。例如，一個

苯丙氨酸側鏈由水相轉入疏水相時，體系的能量降低約40kj/mol。

生物分子有許多結構部分具有疏水性質，如蛋白質的疏水氨基酸側鏈,

核酸的堿基，脂肪酸的煌鏈等。它們之間的疏水相互作用，在穩(wěn)固蛋白質,

核酸的高層次結構和形成生物膜中發(fā)揮著主導作用。top

第四節(jié)生物分子低層次結構的同一性

一、碳架是生物分子結構的基礎

碳架是生物分子的差不多骨架，由碳，氫構成。生物分子碳架的大小

組成不一，幾何形狀結構各異，具有豐富的多樣性。生物小分子的分子量

一樣在500以下，包括2-30個碳原子。碳架結構有線形的，有分支形的，

也有環(huán)形的;有飽和的，也有不飽和的。千變萬化的碳架與種類有限的官能

團，共同組成形形色色的生物分子的低層次結構-生物小分子。

二、官能團限定分子的性質

（一）官能團是易反應基團

官能團是生物分子中化學性質比較爽朗，容易發(fā)生化學反應的原子或

基團。含有相同官能團的分子，具有類似的性質。官能團限定生物分子的

要緊性質。然而，在整個分子中，某一官能團的性質總要受到分子其它部

分電荷效應和立體效應的阻礙。任何一種分子的具體性質，差不多上其整

體結構的反應。

（二）要緊的官能團

生物分子中的要緊官能團和有關的化學鍵有：

羥基(hydroxylgroup)有極性，一樣不解離，能與酸生成酯，可作為氫

鍵供體。

跋基(carbonylgroup)有極性，可作為氫鍵受體。

斐基(carboxylgroup)有極性，能解離，一樣顯弱酸性。

氨基(aminogroup)有極性，可結合質子生成鍍陽離子。

酰胺基(amidogroup)由覆基與氨基縮合而成，有極性，其中的氧和氮

都可作為氫鍵供體。肽鏈中聯(lián)接氨基酸的酰胺鍵稱為肽鍵。

疏基(sulfhydrylgroup)有極性，在中性條件下不解離。易氧化成二硫

鍵-S-S。

胭基(guanidinogroup)強堿性基團，可結合質子。臟,基磷酸鍵是高能

鍵。

雙鍵(doublebond)由一個o鍵和一個無鍵構成，其中n鍵鍵能小，

電子流淌性專門大，易發(fā)生極化斷裂而產生反應。雙鍵不能旋轉，有順反

異構現(xiàn)象。規(guī)定用"順"(cis)表示兩個相同或相近的原子或基團在雙鍵同側的

異構體，用"反"(trans)表示相同原子位于雙鍵兩側的異構體。

焦磷酸鍵(pyrophosphatebond)由磷酸縮合而成，是高能鍵。一摩爾A

TP水解成ADP可放出7.3千卡能量，而葡萄糖-6-磷酸只有3.3千卡。

氧酯鍵(esterbond)和硫酯鍵(thioesterbond)分別由斐基與羥基和疏基

縮水而成。硫酯鍵是高能鍵。

磷酸酯鍵(phosphoesterbond)由磷酸與羥基縮水而成。磷酸與兩個羥

基結合時，稱為磷酸二酯鍵。這兩種鍵中的磷酸羥基可解離成陰離子。

生物小分子大多是雙官能團或多官能團分子，如糖是多羥基醛(酮)，氨

基酸是含有氨基的較酸。官能團在碳鏈中的位置和在碳原子四周的空間排

布的不同，進一步豐富了生物分子的異構現(xiàn)象。

三、雜環(huán)集碳架和官能團于一體

(一)大部分生物分子含有雜環(huán)

雜環(huán)(heterocycle)是碳環(huán)中有一個或多個碳原子被氮氧硫等雜原子取代

所形成的結構。由于雜原子的存在，雜環(huán)體系有了專門的性質。生物分子

大多有雜環(huán)結構，如氨基酸中有咪嗖，呻喙;核甘酸中有啥唳，嘿吟，糖結

構中有此喃和吠喃。

(二)分類命名和原子標位

1.分類按照成環(huán)原子數(shù)目分為五元雜環(huán)和六元雜環(huán)等。按照環(huán)的數(shù)目

分為單雜環(huán)和稠雜環(huán)。

2.命名雜環(huán)的命名法有兩種，即俗名與系統(tǒng)名。我國常用外文俗名譯

音用帶"口”旁的漢字表示。

(三)常見雜環(huán)

五元雜環(huán):吠喃，毗咯，嚷吩，咪嘎等

六元雜環(huán):口比喃，叱唳，喀哽等

稠雜環(huán):呻喋，喋吟等

四、異構現(xiàn)象豐富了分子結構的多樣性

(一)生物分子有復雜的異構現(xiàn)象

異構體(isomer)是原子組成相同而結構或構型不同的分子。異構現(xiàn)象分

類如下：

1.結構異構由于原子之間連接方式不同所引起的異構現(xiàn)象稱為結構異

構。結構異構包括：(1)由碳架不同產生的碳架異構;(2)由官能團位置不同產生

的位置異構;(3)由官能團不同而產生的官能團異構。如丙基和異丙基互為碳

架異構體，a-丙氨酸和b-丙氨酸互為位置異構體，丙醛糖和丙酮糖互為官能

團異構體。

2.立體異構同一結構異構體，由于原子或基團在三維空間的排布方式

不同所引起的異構現(xiàn)象稱為立體異構現(xiàn)象。立體異構可分為構型異構和構

象異構。通常將分子中原子或原子團在空間位置上一定的排布方式稱為構

型。構型異構是結構相同而構型不同的異構現(xiàn)象。構型異構又包括順反異

構和光學異構。構型相同的分子，可由于單鍵旋轉產生專門多不同立體異

構體，這種現(xiàn)象稱為構象異構。

互變異構指兩種異構體互相轉變，并可達到平穩(wěn)的異構現(xiàn)象。

各種異構現(xiàn)象豐富了生物分子的多樣性，擴充了生命過程對分子結構

的選擇范疇。

(二)手性碳原子引起的光學異構

左手與右手互為實物與鏡像的關系，不能相互重合。分子與其鏡像不

能相互重合的特性稱為手性(chirality),生物分子大多具有手性。結合4個

不同原子或基團的碳原子，與其鏡像不能重合，稱為手性碳原子，又稱不

對稱碳原子。手性碳原子具有左手與右手兩種構型。

具有手性碳原子的分子，稱為手性分子。具有n個手性碳原子的分子,

有2n個立體異構體。兩兩互有實物與鏡像關系的異構體，稱為對映體(ena

ntiomer)0彼此沒有實物與鏡像關系的，稱為非對映體。對映體不論有幾個

手性碳原子，每個手性碳原子的構型都對應相反。非對映體有兩個或兩個

以上手性碳原子，其中只有部分手性碳原子構型相反。其中只有一個手性

碳原子構型相反的，又稱為差向異構體(epimer)。手性分子具有旋光性，因

此又稱為光學異構體。

手性分子構型表示法:有L-D系統(tǒng)和R-S系統(tǒng)兩種。生物化學中習慣采

納前者，按系統(tǒng)命名原則，將分子的主鏈豎向排列，氧化度高的碳原子或

序號為1的碳原子放在上方，氧化度低的碳原子放在下方，寫出費歇爾投

影式。規(guī)定:分子的手性碳處于紙面，手性碳的四個價鍵和所結合的原子或

基團，兩個指向紙面前方，用橫線表示，兩個指向紙面后方，用豎線表示。

例如，甘油醛有以下兩個構型異構體：

人為規(guī)定羥基在右側的為D-構型，在左側是L-構型。括號中的+,-分

別表示右旋和左旋。構型與旋光方向沒有對應關系。具有多個手性碳原子

的分子，按碳鏈最下端手性碳的構型，將它們分為D,L-兩種構型系列。

在糖和氨基酸等的命名中，普遍采納L,D-構型表示法。

(三)單鍵旋轉引起構象異構

結合兩個多價原子的單鍵的旋轉，可使分子中的其余原子或基團的空

間取向發(fā)生改變，從而產生種種可能的有差別的立體形象，這種現(xiàn)象稱為

構象異構。

構象異構給予生物大分子的構象柔順性。與構型相比，構象是對分子

中各原子空間排布情形的更深入的探討，以闡明同一構型分子在非鍵合原

子間相互作用的阻礙下，所發(fā)生的立體結構的變化。

（四）互變異構

由氫原子轉移引起，如酮和烯醇的互變異構。DNA中堿基的互變異構

與自發(fā)突變有關，酶的互變異構與催化有關，在代謝過程中也常發(fā)生代謝

物的互變異構。

第五節(jié)生物大分子

一、定義

生物大分子差不多上由小分子構件聚合而成的，稱為生物多聚物。其

中的構件在聚合時發(fā)生脫水，因此稱為殘基。由相同殘基構成的稱為同聚

物，由不同殘基構成的稱為雜聚物。

二、結構層次

生物大分子具有多級結構層次，如一級結構、二級結構、三級結構和

四級結構。

三、組裝

一級結構的組裝是模板指導組裝，

高級結構的組裝是自我組裝，一級結構不僅提供組裝的信息，而且提

供組裝的能量，使其自發(fā)進行。

四、互補結合

生物大分子之間的結合是互補結合。這種互補，能夠是幾何形狀上的

互補，也能夠是疏水區(qū)之間的互補、氫鍵供體與氫鍵受體的互補、相反電

荷之間的互補?；パa結合能夠最大限度地降低體系能量，使復合物穩(wěn)固。

互補結合是一個誘導契合的過程

注：本筆記第一章為生物分子的概述，介紹了生物分子的的特點及部

分有機化學的差不多內容，本章為提取各章節(jié)生物化學有關基礎（有機化

學知識），要緊來源于第一章內容。把握該部分知識有助于生物化學的學習。

本章只作基礎內容添加入本筆記，本章考點少。

第二章糖類

提要

一、定義

糖、單糖、寡糖、多糖、結合糖、味喃糖、叱喃糖、糖甘、手性

二、結構

1.鏈式：Glc、Man、Gal、Fru、Rib、dRib

2.環(huán)式：順時針編號，D型末端羥甲基向下，a型半縮醛羥基與末端

羥甲基在兩側。

3.構象：椅式穩(wěn)固，B穩(wěn)固，因其較大基團均為平鍵。

三、反應

1.與酸：莫里斯試劑、西里萬諾夫試劑。

2.與堿：弱堿互變，強堿分解。

3.氧化：三種產物。

4.還原：葡萄糖生成山梨醇。

5.酯化

6.成昔：有a和B兩種糖昔鍵。

7.成沙：可按照其形狀與熔點鑒定糖。

四、衍生物

氨基糖、糖醛酸、糖昔

五、寡糖

蔗糖、乳糖、麥芽糖和纖維二糖的結構

六、多糖

淀粉、糖原、纖維素的結構

粘多糖、糖蛋白、蛋白多糖一樣了解

七、運算

比旋運算，注意單位。

第一節(jié)概述

一、糖的命名

糖類是含多羥基的醛或酮類化合物，由碳氫氧三種元素組成的，其分

子式通常以Cn(H2O)n表示。

由于一些糖分子中氫和氧原子數(shù)之比往往是2:1,與水相同，過去誤認

為此類物質是碳與水的化合物，因此稱為“碳水化合物"(Carbohydrate)。

實際上這一名稱并不確切，如脫氧核糖、鼠李糖等糖類不符合通式，

而甲醛、乙酸等雖符合那個通式但并不是糖。只是“碳水化合物”沿用已久，

一些較老的書仍采納。我國將此類化合物統(tǒng)稱為糖，而在英語中只將具有

甜味的單糖和簡單的寡糖稱為糖(sugar)。

二、糖的分類

按照分子的聚合度分，糖可分為單糖、寡糖、多糖。也可分為：結合

糖和衍生糖。

1.單糖單糖是不能水解為更小分子的糖。葡萄糖，果糖差不多上常見

單糖。按照跋基在分子中的位置，單糖可分為醛糖和酮糖。按照碳原子數(shù)

目，可分為丙糖，丁糖，戊糖，己糖和庚糖。

2.寡糖寡糖由2-20個單糖分子構成，其中以雙糖最普遍。寡糖和單糖

都可溶于水，多數(shù)有甜味。

3.多糖多糖由多個單糖(水解是產生20個以上單糖分子)聚合而成，

又可分為同聚多糖和雜聚多糖。同聚多糖由同一種單糖構成，雜聚多糖由

兩種以上單糖構成。

4.結合糖糖鏈與蛋白質或脂類物質構成的復合分子稱為結合糖。其中

的糖鏈一樣是雜聚寡糖或雜聚多糖。如糖蛋白，糖脂，蛋白聚糖等。

5.衍生糖由單糖衍生而來，如糖胺、糖醛酸等。

三、糖的分布與功能

1.分布糖在生物界中分布專門廣，幾乎所有的動物，植物，微生物體

內都含有糖。糖占植物干重的80%,微生物干重的10-30%,動物干重的2%。

糖在植物體內起著重要的結構作用，而動物則用蛋白質和脂類代替，因此

行動更靈活，習慣性強。動物中只有昆蟲等少數(shù)采納多糖構成外骨胳，其

形體大小受到專門大限制。

在人體中，糖要緊的存在形式：(1)以糖原形式貯藏在肝和肌肉中。糖原

代謝速度專門快，對堅持血糖濃度衡定，滿足機體對糖的需求有重要意義。

(2)以葡萄糖形式存在于體液中。細胞外液中的葡萄糖是糖的運輸形式，它

作為細胞的內環(huán)境條件之一，濃度相當衡定。（3）存在于多種含糖生物分子

中。糖作為組成成分直截了當參與多種生物分子的構成。如:DNA分子中含

脫氧核糖，RNA和各種活性核甘酸（ATP、許多輔酶）含有核糖，糖蛋白和糖

脂中有各種復雜的糖結構。

2.功能糖在生物體內的要緊功能是構成細胞的結構和作為儲藏物質。

植物細胞壁是由纖維素，半纖維素或胞壁質組成的，它們差不多上糖類物

質。作為儲藏物質的要緊有植物中的淀粉和動物中的糖原。此外，糖脂和

糖蛋白在生物膜中占有重要位置，擔負著細胞和生物分子相互識別的作用。

糖在人體中的要緊作用：（1）作為能源物質。一樣情形下，人體所需能量

的70%來自糖的氧化。（2）作為結構成分。糖蛋白和糖脂是細胞膜的重要成

分，蛋白聚糖是結締組織如軟骨，骨的結構成分。（3）參與構成生物活性物

質。核酸中含有糖，有運輸作用的血漿蛋白，有免疫作用的抗體，有識別，

轉運作用的膜蛋白等絕大多數(shù)差不多上糖蛋白，許多酶和激素也是糖蛋白。

（4）作為合成其它生物分子的碳源。糖可用來合成脂類物質和氨基酸等物質。

第二節(jié)單糖

一、單糖的結構

（一）單糖的鏈式結構

單糖的種類雖多，但其結構和性質都有專門多相似之處，因此我們以

葡萄糖為例來闡述單糖的結構。

葡萄糖的分子式為C6Hl206,具有一個醛基和5個羥基，我們用費歇

爾投影式表示它的鏈式結構：

以上結構能夠簡化：

（二）葡萄糖的構型

葡萄糖分子中含有4個手性碳原子，按照規(guī)定，單糖的D、L構型由碳

鏈最下端手性碳的構型決定。人體中的糖絕大多數(shù)是D-糖。

（三）葡萄糖的環(huán)式結構

葡萄糖在水溶液中，只要極小部分（＜1%）以鏈式結構存在，大部分以穩(wěn)

固的環(huán)式結構存在。環(huán)式結構的發(fā)覺是因為葡萄糖的某些性質不能用鏈式

結構來講明。如:葡萄糖不能發(fā)生醛的NaHSO3加成反應;葡萄糖不能和醛一

樣與兩分子醇形成縮醛，只能與一分子醇反應;葡萄糖溶液有變旋現(xiàn)象，當

新制的葡萄糖溶解于水時，最初的比旋是+112度，放置后變?yōu)?52.7度，并

不再改變。溶液蒸干后，仍得到+112度的葡萄糖。把葡萄糖濃溶液在110

度結晶，得到比旋為+19度的另一種葡萄糖。這兩種葡萄糖溶液放置一定時

刻后，比旋都變?yōu)?52.7度。我們把+112度的叫做a-D(+)-葡萄糖，+19度

的叫做B-D(+)-葡萄糖。

這些現(xiàn)象差不多上由葡萄糖的環(huán)式結構引起的。葡萄糖分子中的醛基

能夠和C5上的羥基縮合形成六元環(huán)的半縮醛。如此原先跋基的C1就變成

不對稱碳原子，并形成一對非對映旋光異構體。一樣規(guī)定半縮醛碳原子上

的羥基(稱為半縮醛羥基)與決定單糖構型的碳原子(C5)上的羥基在同一側

的稱為a-葡萄糖，不在同一側的稱為葡萄糖。半縮醛羥基比其它羥基

爽朗，糖的還原性一樣指半縮醛羥基。

葡萄糖的醛基除了能夠與C5上的羥基縮合形成六元環(huán)外，還可與C4

上的羥基縮合形成五元環(huán)。五元環(huán)化合物不甚穩(wěn)固，天然糖多以六元環(huán)的

形式存在。五元環(huán)化合物能夠看成是吠喃的衍生物，叫哄喃糖；六元環(huán)化

合物能夠看成是叱喃的衍生物，叫叱喃糖。因此，葡萄糖的全名應為a-D(+)

-或B-D(+)」比喃葡萄糖。

a-和B-糖互為端基異構體，也叫異頭物。D-葡萄糖在水介質中達到

平穩(wěn)時，B-異構體占63.6%,a-異構體占36.4%,以鏈式結構存在者極少。

為了更好地表示糖的環(huán)式結構，哈瓦斯(Haworth,1926)設計了單糖的

透視結構式。規(guī)定：碳原子按順時針方向編號，氧位于環(huán)的后方；環(huán)平面

與紙面垂直，粗線部分在前，細線在后；將費歇爾式中左右取向的原子或

集團改為上下取向，原先在左邊的寫在上方，右邊的在下方；D-型糖的末

端羥甲基在環(huán)上方，L一型糖在下方；半縮醛羥基與末端羥甲基同側的為B

-異構體，異側的為a-異構體.

(四)葡萄糖的構象

葡萄糖六元環(huán)上的碳原子不在一個平面上，因此有船式和椅式兩種構

象。椅式構象比船式穩(wěn)固，椅式構象中B-羥基為平鍵，比a-構象穩(wěn)固，

因此叱喃葡萄糖要緊以B-型椅式構象C1存在。

二、單糖的分類

單糖按照碳原子數(shù)分為丙糖至庚糖，按照結構分為醛糖和酮糖。最簡

單的糖是丙糖，甘油醛是丙醛糖，二羥丙酮是丙酮糖。二羥丙酮是唯獨一

個沒有手性碳原子的糖。醛糖和酮糖還可分為D-型和L-型兩類。

三、單糖的理化性質

（一）物理性質

1.旋光性除二羥丙酮外，所有的糖都有旋光性。旋光性是鑒定糖的重

要指標。一樣用比旋光度（或稱旋光率）來衡量物質的旋光性。公式為

[a]tD=atD*100/（L*C）

式中[a]tD是比旋光度，atD是在鈉光燈（D線，入：589.6nm與58

9.0nm）為光源，溫度為t,旋光管長度為L（dm）,濃度為C（g/100ml）時所測

得的旋光度。在比旋光度數(shù)值前面加“十”號表示右旋，加“一”表示左

旋。

2.甜度各種糖的甜度不同，常以蔗糖的甜度為標準進行比較，將它的

甜度定為100。果糖為173.3,葡萄糖74.3,乳糖為16。

3.溶解度單糖分子中有多個羥基，增加了它的水溶性，專門在熱水中

溶解度極大。但不溶于乙酸、丙酮等有機溶劑。

（二）化學性質

單糖是多羥基醛或酮，因此具有醇羥基和皴基的性質，如具有醇羥基

的成酯、成醛、成縮醛等反應和題基的一些加成反應，又具有由于他們互

相阻礙而產生的一些專門反應。

單糖的要緊化學性質如下：

1.與酸反應戊糖與強酸共熱，可脫水生成糠醛（吠喃醛）。己糖與強酸

共熱分解成甲酸、二氧化碳、乙酰丙酸以及少量羥甲基糠醛?？啡┖土u甲

基糠醛能與某些酚類作用生成有色的縮合物。利用這一性質能夠鑒定糖。

如a-蔡酚與糠醛或羥甲基糠醛生成紫色。這一反應用來鑒定糖的存在，叫

莫利西試驗。間苯二酚與鹽酸遇酮糖呈紅色，遇醛糖呈專門淺的顏色，這

一反應能夠鑒別醛糖與酮糖，稱西利萬諾夫試驗。

2.酯化作用單糖能夠看作多元醇，可與酸作用生成酯。生物化學上較

重要的糖酯是磷酸酯，他們是糖代謝的中間產物。

3.堿的作用醇羥基可解離，是弱酸。單糖的解離常數(shù)在1013左右。在

弱堿作用下，葡萄糖、果糖和甘露糖三者可通過烯醇式而相互轉化，稱為

烯醇化作用。在體內酶的作用下也能進行類似的轉化。單糖在強堿溶液中

專門不穩(wěn)固，分解成各種不同的物質。

4.形成糖普（glycoside）單糖的半縮醛羥基專門容易與醇或酚的羥基反

應，失水而形成縮醛式衍生物，稱糖菩。非糖部分叫配糖體，如配糖體也

是單糖，就形成二糖，也叫雙糖。糖昔有a、B兩種形式。核糖和脫氧核

糖與嘿吟或唏咤堿形成的糖甘稱核昔或脫氧核甘，在生物學上具有重要意

義。a-與B-甲基葡萄糖昔是最簡單的糖昔。天然存在的糖苔多為B-型。

昔與糖的化學性質完全不同。甘是縮醛，糖是半縮醛。半縮醛專門容易變

成醛式，因此糖可顯示醛的多種反應。甘需水解后才能分解為糖和配糖體。

因此昔比較穩(wěn)固，不與苯肺發(fā)生反應，不易被氧化，也無變旋現(xiàn)象。糖普

對堿穩(wěn)固，遇酸易水解。

5.糖的氧化作用單糖含有游離羥基，因此具有還原能力。某些弱氧化

劑（如銅的氧化物的堿性溶液）與單糖作用時，單糖的魏基被氧化，而氧

化銅被還原成氧化亞銅。測定氧化亞銅的生成量，即可測定溶液中的糖含

量。實驗室常用的費林（Fehling）試劑確實是氧化銅的堿性溶液。Benedict試

劑是其改進型，用檸檬酸作絡合劑，堿性弱，干擾少，靈敏度高。

除覆基外，單糖分子中的羥基也能被氧化。在不同的條件下，可產生

不同的氧化產物。醛糖可用三種方式氧化成相同原子數(shù)的酸：（1）在弱氧

化劑，如溪水作用下形成相應的糖酸；（2）在較強的氧化劑，如硝酸作用

下，除醛基被氧化外，伯醇基也被氧化成覆基，生成葡萄糖二酸；（3）有

時只有伯醇基被氧化成覆基，形成糖醛酸。酮糖對溪的氧化作用無阻礙，

因此可將酮糖與醛糖分開。在強氧化劑作用下，酮糖將在覆基處斷裂，形

成兩個酸。

6.還原作用單糖有游離跋基，因此易被還原。在鈉汞齊及硼氫化鈉類

還原劑作用下，醛糖還原成糖醇，酮糖還原成兩個同分異構的羥基醇。如

葡萄糖還原后生成山梨醇。

7.糖的生成單糖具有自由跋基，能與3分子苯肺作用生成糖沙。反

應步驟：第一一分子葡萄糖與一分子苯腫縮合生成苯蹤，然后葡萄糖苯腺

再被一分子苯胱氧化成葡萄糖酮苯腺，最后再與另一個苯肺分子縮合，生

成葡萄糖沙。糖沙是黃色結晶，難溶于水。各種糖生成的糖沙形狀與熔點

都不同，因此常用糖沙的生成來鑒定各種不同的糖。

8.糖的鑒別（重要）

（1）鑒別糖與非糖：Molisch試劑，a-蔡酚，生成紫紅色。丙酮、甲

酸、乳酸等干擾該反應。該反應專門靈敏，濾紙屑也會造成假陽性。

意酮（10-酮-9,10-二氫;反應生成藍綠色，在620nm有吸取，常用

于測總糖，色氨酸使反應不穩(wěn)固。

（2）鑒別酮糖與醛糖：用Seliwanoff試劑（間苯二酚），酮糖在20-3

0秒內生成鮮紅色，醛糖反應慢，顏色淺，增加濃度或長時刻煮沸才有較弱

的紅色。但蔗糖容易水解，產生顏色。

（3）鑒定戊糖：Bial反應，用甲基間苯二酚（地衣酚）與鐵生成深藍

色沉淀（或鮮綠色，670nm）,可溶于正丁醇。己糖生成灰綠或棕色沉淀，

不溶。

（4）單糖鑒定：Barford反應，微酸條件下與銅反應，單糖還原快，

在3分鐘內顯色，而寡糖要在20分鐘以上。樣品水解、濃度過大都會造成

干擾，NaCl也有干擾。

四、重要單糖

（一）丙糖

重要的丙糖有D-甘油醛和二羥丙酮，它們的磷酸酯是糖代謝的重要中

間產物。

（二）丁糖

自然界常見的丁糖有D-赤萍糖和D-赤群酮糖。它們的磷酸酯也是糖代

謝的中間產物。

（三）戊糖

自然界存在的戊醛糖要緊有D-核糖、D-2-脫氧核糖、D-木糖和L-阿拉

伯糖。它們大多以多聚戊糖或以糖昔的形式存在。戊酮糖有D-核酮糖和D-

木酮糖，均是糖代謝的中間產物。

1.D-核糖（ribose）D-核糖是所有活細胞的普遍成分之一，它是核糖核

酸的重要組成成分。在核甘酸中，核糖以其醛基與喋吟或啥唳的氮原子結

合，而其2、3、5位的羥基可與磷酸連接。核糖在衍生物中總以吠喃糖形

式顯現(xiàn)。它的衍生物核醇是某些維生素（B2）和輔酶的組成成分。D-核糖的比

旋是-23.7。o

細胞核中還有D-2-脫氧核糖，它是DNA的組分之一。它和核糖一樣，

以醛基與含氮堿基結合，但因2位脫氧，只能以3,5位的羥基與磷酸結合。

D-2-脫氧核糖的比旋是-60。。

2.L-阿拉伯糖阿拉伯糖在高等植物體內以結合狀態(tài)存在。它一樣結合

成半纖維素、樹膠及阿拉伯樹膠等。最初是在植物產品中發(fā)覺的。熔點16

0℃,比旋+104.5°。酵母不能使其發(fā)酵。

3.木糖木糖在植物中分布專門廣，以結合狀態(tài)的木聚糖存在于半纖維

素中。木材中的木聚糖達30%以上。陸生植物專門少有純的木聚糖，常含

有少量其他的糖。動物組織中也發(fā)覺了木糖的成分。熔點143（,比旋+18.

8°o酵母不能使其發(fā)酵。

（四）己糖

重要的己醛糖有D-葡萄糖、D-甘露糖、D-半乳糖，重要的己酮糖有D-

果糖、D-山梨糖。

L葡萄糖（glucose,Glc）葡萄糖是生物界分布最廣泛最豐富的單糖，多以

D-型存在。它是人體內最要緊的單糖，是糖代謝的中心物質。在綠色植物

的種子、果實及蜂蜜中有游離的葡萄糖，蔗糖由D-葡萄糖與D-果糖結合而

成，糖原、淀粉和纖維素等多糖也是由葡萄糖聚合而成的。在許多雜聚糖

中也含有葡萄糖。

D-葡萄糖的比旋光度為+52.5度，呈片狀結晶。酵母可使其發(fā)酵。

2.果糖（fructose,Fru）植物的蜜腺、水果及蜂蜜中存在大量果糖。它是單

糖中最甜的糖類，比旋光度為-92.4度，呈針狀結晶。42%果葡糖漿的甜度

與蔗糖相同（4CTC）,在52時甜度為143,適于制作冷飲。食用果糖后血

糖不易升高，且有滋潤肌膚作用。游離的果糖為B—毗喃果糖，結合狀態(tài)

呈B一吠喃果糖。酵母可使其發(fā)酵。

3.甘露糖（Man）是植物粘質與半纖維素的組成成分。比旋+14.2度。酵

母可使其發(fā)酵。

4.半乳糖（Gal）半乳糖僅以結合狀態(tài)存在。乳糖、蜜二糖、棉籽糖、瓊

脂、樹膠、粘質和半纖維素等都含有半乳糖。它的D-型和L-型都存在于植

物產品中，如瓊脂中同時含有D-型和L-型半乳糖。D-半乳糖熔點167匕，

比旋+80.2度?？杀蝗樘墙湍赴l(fā)酵。

5.山梨糖酮糖，存在于細菌發(fā)酵過的山梨汁中。是合成維生素C的中

間產物，在制造維生素C工藝中占有重要地位。又稱清涼茶糖。其還原產

物是山梨糖醇，存在于桃李等果實中。熔點159—160（,比旋-43.4度。

（五）庚糖

庚糖在自然界中分布較少，要緊存在于高等植物中。最重要的有D-景

天庚酮糖和D-甘露庚酮糖。前者存在于景天科及其他肉質植物的葉子中，

以游離狀態(tài)存在。它是光合作用的中間產物，呈磷酸酯態(tài)，在碳循環(huán)中占

重要地位。后者存在于樟梨果實中，也以游離狀態(tài)存在。

（六）單糖的重要衍生物

1.糖醇糖的魏基被還原（加氫）生成相應的糖醇，如葡萄糖加氫生成

山梨醇。糖醇溶于水及乙醇，較穩(wěn)固，有甜味，不能還原賽林試劑。常見

的有甘露醇和山梨醇。甘露醇廣泛分布于各種植物組織中，熔點106匕，比

旋-0.21度。海帶中占干重的5.2-20.5%,是制取甘露醇的原料。山梨醇在

植物中分布也專門廣，熔點97.5℃,比旋-1.98度。山梨醇積存在眼球晶狀

體內引起白內障。山梨醇氧化時可形成葡萄糖、果糖或山梨糖。

糖的羥基被還原（脫氧）生成脫氧糖。除脫氧核糖外還有兩種脫氧糖:

L-鼠李糖和6-脫氧1-甘露糖（巖藻糖），他們是細胞壁的成分。

2.糖醛酸單糖具有還原性，可被氧化。糖的醛基被氧化成較基時生成

糖酸；糖的末端羥甲基被氧化成竣基時生成糖醛酸。重要的有D-葡萄糖醛

酸、半乳糖醛酸等。葡萄糖醛酸是肝臟內的一種解毒劑，半乳糖醛酸存在

于果膠中。

3.氨基糖單糖的羥基（一樣為C2）能夠被氨基取代，形成糖胺或稱

氨基糖。自然界中存在的氨基糖差不多上氨基己糖。D-葡萄糖胺是甲殼質

（幾丁質）的要緊成分。甲殼質是組成昆蟲及甲殼類結構的多糖。D-半乳

糖胺是軟骨類動物的要緊多糖成分。糖胺是堿性糖。糖胺氨基上的氫原子

被乙?；〈鷷r，生成乙酰氨基糖。

4.糖首要緊存在于植物的種子、葉子及皮內。在天然糖苔中的糖菩基

有醇類、醛類、酚類、固醇和嘿吟等。它大多極毒，但微量糖甘可作藥物。

重要糖昔有：能引起溶血的皂角甘，有強心劑作用的毛地黃苔，以及能引

起葡萄糖隨尿排出的根皮甘。苦杏仁昔也是一種毒性物質。配糖體一樣對

植物有毒，形成糖昔后則無毒。這是植物的解毒方法，也可愛護植物不受

外來損害。

5.糖酯單糖羥基還可與酸作用生成酯。糖的磷酸酯是糖在代謝中的活

化形式。糖的硫酸酯存在于糖胺聚糖中。top

第三節(jié)寡糖

寡糖是由少數(shù)（2—20個）單糖分子結合而成的糖。與稀酸共煮寡糖

可水解成各種單糖。寡糖中以雙糖分布最普遍，意義也較大。

一、雙糖

雙糖是由兩個單糖分子縮合而成。雙糖能夠認為是一種糖昔，其中的

配基是另外一個單糖分子。在自然界中，僅有三種雙糖（蔗糖、乳糖和麥

芽糖）以游離狀態(tài)存在，其他多以結合狀態(tài)存在（如纖維二糖）。蔗糖是最

重要的雙糖，麥芽糖和纖維二糖是淀粉和纖維素的差不多結構單位。三者

均易水解為單糖。

（一）麥芽糖

麥芽糖（maltose）大量存在于發(fā)酵的谷粒，專門是麥芽中。它是淀粉的組

成成分。淀粉和糖原在淀粉酶作用下水解可產生麥芽糖。麥芽糖是D-嗽喃

葡萄糖-a(l4)-D」比喃葡萄糖甘，因為有一個醛基是自由的，所有它是還

原糖，能還原費林試劑。支鏈淀粉水解產物中除麥芽糖外還含有少量異麥

芽糖，它是a-D-叱喃葡萄糖-(16)-D-口比喃葡萄糖昔。

麥芽糖在水溶液中有變旋現(xiàn)象，比旋為+136度，且能成，極易被酵

母發(fā)酵。右旋[a]D20=+130.4。。麥芽糖在缺少胰島素的情形下也可被肝臟

吸取，不引起血糖升高，可供糖尿病人食用。

(二)乳糖

乳糖(lactose)存在于哺乳動物的乳汁中(牛奶中含4—6%),高等植物

花粉管及微生物中也含有少量乳糖。它是B-D-半乳糖-(14)-D-葡萄糖甘。

乳糖不易溶解，味不甚甜(甜度只有16),有還原性，且能成錢，純酵母不

能使它發(fā)酵，能被酸水解,右旋[a]D20=+55.4°°

乳糖的水解需要乳糖酶，嬰兒一樣都可消化乳糖，成人則不然。某些

成人缺乏乳糖酶，不能利用乳糖，食用乳糖后會在小腸積存，產生滲透作

用，使體液外流，引起惡心、腹痛、腹瀉。這是一種常染色體隱性遺傳疾

病，從青春期開始表現(xiàn)。其發(fā)病率與地域有關，在丹麥約3%,泰國則高達

92%?？赡苁菑囊蝗f年前人類開始養(yǎng)牛時成人體內顯現(xiàn)了乳糖酶。

(三)蔗糖

蔗糖(sucrose)是要緊的光合作用產物，也是植物體內糖儲藏、積存和運

輸?shù)囊o形式。在甜菜、甘蔗和各種水果中含有較多的蔗糖。日常食用的

糖要緊是蔗糖。

蔗糖專門甜，易結晶，易溶于水，但較難溶于乙醇。若加熱到16(TC,

便成為玻璃樣的晶體，加熱至200(時成為棕褐色的焦糖。它是a-D-叱喃

葡萄糖-(1-2)-8-D-哄喃果糖甘。它是由葡萄糖的半縮醛羥基和果糖的半縮

酮羥基之間縮水而成的，因為兩個還原性基團都包含在糖苔鍵中，所有沒

有還原性,是非還原性雜聚二糖。右旋，[a]D20=+66.5°。

蔗糖極易被酸水解，其速度比麥芽糖和乳糖大1000倍。水解后產生等

量的D-葡萄糖和D-果糖，那個混合物稱為轉化糖，甜度為160。蜜蜂體內

有轉化酶，因此蜂蜜中含有大量轉化糖。因為果糖的比旋比葡萄糖的絕對

值大，因此轉化糖溶液是左旋的。在植物中有一種轉化酶催化那個反應。

口腔細菌利用蔗糖合成的右旋葡聚糖昔是牙垢的要緊成分。

（四）纖維二糖

是纖維素的差不多構成單位。可由纖維素水解得到。由兩個B-D-葡萄

糖通過Cl—C4相連，它與麥芽糖的區(qū)別是后者為a-葡萄糖昔。

（五）海藻糖

a-D-嗽喃葡萄糖-（If1）-a-D」比喃葡萄糖甘。在抗干燥酵母中含量

較多，可用做保濕。

二、三糖

自然界中廣泛存在的三糖只有棉籽糖，要緊存在于棉籽、甜菜、大豆

及枝樹的干性分泌物（甘露蜜）中。它是a-D」比喃半乳糖-（16）-a-D-口比

喃葡萄糖-（12）-B-D-哄喃果糖昔。

棉籽糖的水溶液比旋為+105.2。，不能還原費林試劑。在蔗糖酶作用

下分解成果糖和蜜二糖；在a-半乳糖甘酶作用下分解成半乳糖和蔗糖。

此外，還有龍膽三糖、松三糖、洋槐三糖等。top

第四節(jié)多糖

多糖由多個單糖縮合而成。它是自然界中分子結構復雜且龐大的糖

類物質。多糖按功能可分為兩大類：一類是結構多糖，如構成植物細胞壁

的纖維素、半纖維素，構成細菌細胞壁的肽聚糖等；另一類是貯藏多糖，

如植物中的淀粉、動物體內的糖原等。還有一些多糖具有更復雜的生理功

能，如粘多糖、血型物質等，它們在生物體內起著重要的作用。

多糖可由一種單糖縮合而成，稱均一多糖，如戊糖膠（木糖膠、阿拉

伯糖膠）、己糖膠（淀粉、糖原、纖維素等），也可由不同類型的單糖縮合

而成，稱不均一多糖，如半乳糖甘露糖膠、阿拉伯膠和果膠等。

多糖在水中不形成真溶液，只能形成膠體。多糖沒有甜味，也無還原

性。多糖有旋光性，但無變旋現(xiàn)象。

一、淀粉

淀粉（starch）是植物中最重要的貯藏多糖，在植物中以淀粉粒狀態(tài)存在,

形狀為球狀或卵形。淀粉是由麥芽糖單位構成的鏈狀結構，可溶于熱水的

是直鏈淀粉，不溶的是支鏈淀粉。支鏈淀粉易形成漿糊，溶于熱的有機溶

劑。玉米淀粉和馬鈴薯淀粉分別含27%和20%的直鏈淀粉，其余為支鏈淀

粉。有些淀粉（如糯米）全部為支鏈淀粉，而有的豆類淀粉則全是直鏈淀

粉。

淀粉與酸緩和地作用時（如7.5%HC1,室溫下放置7日）即形成所謂

“可溶性淀粉”，在實驗室內常用。淀粉在工業(yè)上可用于釀酒和制糖。

（一）直鏈淀粉

直鏈淀粉（amylose）分子量從幾萬到十幾萬，平均約在60,000左右，

相當于300—400個葡萄糖分子縮合而成。由端基分析明白，每分子中只含

一個還原性端基和一個非還原性端基，所有它是一條不分支的長鏈。它的

分子通常卷曲成螺旋形，每一轉有六個葡萄糖分子。直鏈淀粉是由1,4糖

昔鍵連接的a-葡萄糖殘基組成的。以碘液處理產生藍色，光吸取在620-6

80nm。

（二）支鏈淀粉

支鏈淀粉（amylopectin）的分子量在20萬以上，含有1300個葡萄糖或更

多。與碘反應呈紫色，光吸取在530-555nm。端基分析指出，每24—30個

葡萄糖單位含有一個端基，所有它具有支鏈結構，每個直鏈是a-1,4連

接的鏈，而每個分支是a—1,6連接的鏈。由不完全水解產物中分離出了

以a-1,6糖昔鍵連接的異麥芽糖，證明了分支的結構。據(jù)研究，支鏈淀

粉至少含有300個a—1,6糖昔鍵。

二、糖原

糖原（glycogen）是動物中的要緊多糖，是葡萄糖的極容易利用的儲藏形

式。糖原分子量約為500萬，端基含量占9%,而支鏈淀粉為4%,因此8

糖原的分支程度比支鏈淀粉高一倍多。糖原的結構與支鏈淀粉相似，但分

支密度更大，平均鏈長只有12-18個葡萄糖單位。每個糖原分子有一個還原

末端和專門多非還原末端。與碘反應呈紫色，光吸取在430-490nm。

糖原的分支多，分子表面暴露出許多非還原末端，每個非還原末端既

能與葡萄糖結合，也能分解產生葡萄糖，從而迅速調整血糖濃度，調劑葡

萄糖的供求平穩(wěn)。因此糖原是儲藏葡萄糖的理想形式。糖原要緊儲藏在肝

臟和骨骼肌，在肝臟中濃度較高，但在骨骼肌中總量較多。糖原在細胞的

胞液中以顆粒狀存在，直徑約為100—400?！，F(xiàn)在發(fā)覺除動物外，在細菌、

酵母、真菌及甜玉米中也有糖原存在。

三、纖維素

纖維素（cellulose）是自然界中含量最豐富的有機物，它占植物界碳含量

的50%以上。棉花和亞麻是較純的纖維素，在90%以上。木材中的纖維素

常和半纖維素及木質素結合存在。用煮沸的l%NaOH處理木材，然后加氯

及亞硫酸鈉，即可去掉木質素，留下纖維素。

纖維素由葡萄糖分子以8-1,4-糖苔鍵連接而成，無分支。纖維素分子

量在5萬到40萬之間，每分子約含300—2500個葡萄糖殘基。纖維素是直

鏈，100-200條鏈彼此平行，以氫鍵結合，因此不溶于水，但溶于銅鹽的氨

水溶液，可用于制造人造纖維。纖維素分子排列成束狀，和繩索相似，纖

維確實是由許多這種繩索集合組成的。

纖維素經弱酸水解可得到纖維二糖。在濃硫酸（低溫）或稀硫酸（高

溫、高壓）下水解木材廢料，能夠產生約20%的葡萄糖。纖維素的三硝酸

酯稱為火棉，遇火迅速燃燒。一硝酸酯和二硝酸酯能夠溶解，稱為火棉膠,

用于醫(yī)藥、工業(yè)。

純潔的纖維素是無色無臭、無味的物質。人和動物體內沒有纖維素酶,

不能分解纖維素。反芻動物和一些昆蟲體內的微生物能夠分解纖維素，為

這些動物提供營養(yǎng)。

四、其他

（一）果膠一樣存在于初生細胞壁中，也存在于水果中。它是果膠

酸的甲酯。果醬確實是利于水果的果膠制成的。

（二）菊糖也叫菊粉，要緊存在于菊科植物的根部，是多縮果糖。

（三）瓊脂某些海藻（如石花菜屬）所含的多糖物質，要緊成分是

多縮半乳糖，含有硫和鈣。瓊脂不易被微生物分解，可作微生物培養(yǎng)基成

分，也可作為電泳支持物。食品工業(yè)中常用來制造果凍、果醬等。1—2%

的瓊脂在室溫下就能形成凝膠。

agar包括agarose和araropectin,瓊脂糖由D-口比喃半乳糖以a-1,3鍵

相連，每9個殘基與一個L/比喃半乳糖以1,4鍵連接，每53個殘基有一

個硫酸基。

（四）幾丁質N-乙酰葡萄糖胺以B-1,4糖昔鍵相連，是甲殼動物的

結構多糖，也叫甲殼素。是水中含量最大的有機物。

五、不均一多糖

粘多糖，也叫糖胺聚糖，它與蛋白質結合構成蛋白聚糖，又稱粘蛋白。

它存在于軟骨、腱等結締組織中，構成組織間質。各種腺體分泌出的起潤

滑作用的粘液多富含粘多糖。它在組織生長和再生過程中，在受精過程中

以及機體與許多傳染源（細菌、病毒）的相互作用上都起著重要作用。

糖胺聚糖是由特定二糖單位多次重復構成的雜聚多糖，因其二糖單位

中都含有己糖胺而得名。不同糖胺聚糖的二糖單位不同，但一樣都由一分

子己糖胺和一分子己糖醛酸或中性糖構成。單糖之間以1—3鍵或1—4鍵

相連。

糖胺聚糖按其分布和組成分為以下五類：硫酸軟骨素，硫酸皮膚素，

硫酸角質素，肝素和透亮質酸。其中除角質素外，都含有糖醛酸；除透亮

質酸外，都含有硫酸基。

糖胺聚糖是高分子量的膠性物質，分子量可達500萬，存在于動物細

胞的細胞衣中，起潤滑和粘合的作用。

透亮質酸存在于眼睛的玻璃液及臍帶中，可溶于水，成粘稠溶液。其

要緊功能是在組織中吸著水分，具有愛護及粘合細胞使其不分散的作用。

在具有強烈侵染性的細菌中，在迅速生長的惡性腫瘤中，在蜂毒與蛇毒中

都含有透亮質酸酶，它能引起透亮質酸的分解。

硫酸軟骨素是軟骨、腱及骨骼的要緊成分。有A,B和C三種。

肝素在動物體內分布專門廣，因在肝臟中含量豐富而得名。具有阻止

血液凝固的特性。目前廣泛應用肝素為輸血時的血液抗凝劑，臨床上也常

用它防止血栓形成。分子量為17,000。top

第五節(jié)結合糖

結合糖是指糖與非糖物質的結合物，常見的是與蛋白質的結合物。它

們的分布專門廣泛，生物功能多種多樣，且都含有一類含氮的多糖，即粘

多糖。按照含糖多少可分為以糖為主的蛋白多糖和以蛋白為主的糖蛋白。

二、糖蛋白

糖蛋白是以蛋白質為主體的糖一蛋白質復合物，在肽鏈的特定殘基上

共價結合著一個、幾個或十幾個寡糖鏈。寡糖鏈一樣由2—15個單糖構成。

寡糖鏈與肽鏈的連接方式有兩種，一種是它的還原末端以0-糖苔鍵與肽鏈

的絲氨酸或蘇氨酸殘基的側鏈羥基結合，另一種是以N-糖昔鍵與側鏈的天

冬酰胺殘基的側鏈氨基結合。

糖蛋白在體內分布十分廣泛，許多酶、激素、運輸?shù)鞍?、結構蛋白差

不多上糖蛋白。糖成分的存在對糖蛋白的分布、功能、穩(wěn)固性等都有阻礙。

糖成分通過改變糖蛋白的質量、體積、電荷、溶解性、粘度等發(fā)揮著多種

效應。

1.血漿糖蛋白血漿經電泳后，除清蛋白外，其他部分a1、a2、B

和V球蛋白以及纖維蛋白原都含有糖。糖分以唾液酸、氨基葡萄糖、半乳

糖、甘露糖為主，也有少量氨基半乳糖和巖藻糖。血漿蛋白中具有運輸作

用的有：運輸銅的銅蘭蛋白，運輸鐵的轉鐵蛋白，運輸血紅蛋白的觸珠蛋

白，運輸甲狀腺素的甲狀腺素結合蛋白。參與凝血過程的有凝血酶原和纖

維蛋白原。肝實質性障礙時，血漿糖蛋白量減少，而在肝癌時卻增加。

2.血型物質人的胃液、唾液、卵巢囊腫的粘液和紅細胞中都含有血型

物質，它包含約75%的糖，要緊是巖藻糖、半乳糖、氨基葡萄糖和氨基半

乳糖。含糖部分決定血型物質的特異性。

3.卵白糖蛋白糖分較簡單，只有甘露糖和N-乙酰氨基葡萄糖。某些

卵白糖蛋白對胰蛋白酶或糜蛋白酶有抑制作用，而另一些則具有強烈的抑

制病毒血球凝集的作用。

二、蛋白聚糖

蛋白聚糖是以糖胺聚糖為主體的糖蛋白質復合物。蛋白聚糖以蛋白質

為核心，以糖胺聚糖鏈為主體，在同一條核心蛋白肽鏈上，密集地結合著

幾十條至千百條糖胺聚糖糖鏈，形成瓶刷狀分子。每條糖胺聚糖鏈由100

到200個單糖分子構成，具有二糖重復序列，一樣無分支。糖胺聚糖要緊

借O-糖昔鍵與核心蛋白的絲氨酸或蘇氨酸羥基結合。核心蛋白的氨基酸組

成和序列也比較簡單，