高中生物競(jìng)賽培訓(xùn)生物化學(xué)糖省公開(kāi)課一等獎(jiǎng)全國(guó)示范課微課金獎(jiǎng)?wù)n件

講課教師：季明杰

生物奧賽輔導(dǎo)

生物化學(xué)1/89

生物化學(xué)是關(guān)于生命科學(xué)。生物化學(xué)是以生物體為對(duì)象，以化學(xué)觀點(diǎn)，碩士命本質(zhì)化學(xué)，它是用化學(xué)，物理學(xué)和生物學(xué)方法碩士命物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)和功效科學(xué)。生物化學(xué)定義2/89生物化學(xué)范圍1、生物體是由哪些物質(zhì)組成？它們結(jié)構(gòu)和性質(zhì)怎樣？（靜態(tài)生物化學(xué)）2、這些物質(zhì)在體內(nèi)發(fā)生什么改變？是怎樣改變？改變過(guò)程中能量是怎樣轉(zhuǎn)變？即這些物質(zhì)在生物體內(nèi)怎樣進(jìn)行物質(zhì)代謝和能量代謝？(動(dòng)態(tài)生物化學(xué))3、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、代謝和生物功效與復(fù)雜生命現(xiàn)象關(guān)系。（功效生物化學(xué)）3/89靜態(tài)生物化學(xué)：生物物質(zhì)結(jié)構(gòu)與功效結(jié)構(gòu)性質(zhì)功能動(dòng)態(tài)生物化學(xué)：生物物質(zhì)在體內(nèi)轉(zhuǎn)化與改變代謝路徑關(guān)鍵酶能量代謝生物化學(xué)：以化學(xué)觀點(diǎn)碩士命本質(zhì)4/891、生命物質(zhì)是少數(shù)幾類有機(jī)物組成。2、生命物質(zhì)從分子水平上來(lái)說(shuō)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。3、生物大分子是由簡(jiǎn)單小分子為結(jié)構(gòu)單元。4、在全部生物體系中，結(jié)構(gòu)單元是相同。5、非共價(jià)鍵在生物學(xué)中點(diǎn)有主要地位。生物物質(zhì)化學(xué)特征5/89第一章糖類CarbohydrateSaccharide生物化學(xué)

6/89一、糖類是地球上最多有機(jī)化合物

二、糖化學(xué)本質(zhì)

三、糖生理功效

四、糖分類第一節(jié)概述7/89

最簡(jiǎn)單定義：多羥基醛類或酮類化合物，以及它們衍生物或聚合物。元素組成：CH2O，能夠?qū)懗蒀n(H2O)n二、

糖化學(xué)本質(zhì)8/891、糖是生物體主要能源生物體內(nèi)能源起源主要是經(jīng)過(guò)糖氧化取得。2、糖是生物機(jī)體內(nèi)碳源組成生物有機(jī)體中各種有機(jī)物質(zhì)碳架都是直接或間接地由糖類物質(zhì)轉(zhuǎn)化而來(lái)，所以糖是生物體合成其它化合物基本原料。三、糖生理功效9/893、多糖是細(xì)胞、生物體一個(gè)結(jié)構(gòu)物質(zhì)

如纖維素、它是組成植物細(xì)胞壁主要成份。幾丁質(zhì)和肽聚糖是組成微生物細(xì)胞壁主要成份。還有些多糖作為動(dòng)物細(xì)胞外間質(zhì)中結(jié)構(gòu)分子。4、作為細(xì)胞、生物體貯藏物質(zhì)如植物里合成淀粉，動(dòng)物細(xì)胞中有糖原等。三、糖生理功效10/895、一些復(fù)合糖類在細(xì)胞通訊與識(shí)別中有主要地位。參加細(xì)胞與細(xì)胞識(shí)別（分子識(shí)別），病毒吸附及抗原抗體反應(yīng)。三、糖生理功效與膜蛋白和膜脂相連糖——通信天線11/89普通是按照糖復(fù)雜程度進(jìn)行分類。

1、單糖(monose)：不能被水解變成更簡(jiǎn)單糖糖類（更小分子糖）。

四、

糖分類a、按照所帶官能團(tuán)性質(zhì)能夠?qū)翁欠譃槿┨牵╝ldose如：葡萄糖glucose）酮糖（Ketose如：果糖fructose)b、按照糖分子含碳原子數(shù)目來(lái)分能夠?qū)⑻欠譃槿⑺?、五、六、七等糖類，普通稱為丙、丁、戊、已、庚糖。戊糖中最主要是核糖（ribose)，核酮糖已糖中最主要是glucose,fructose.12/89葡萄糖醛糖果糖酮糖13/892、寡糖(oligose)：oligo來(lái)自希臘文，意為少。能夠被水解，產(chǎn)生少數(shù)幾個(gè)單糖聚合物，普通含有2-6個(gè)單糖分子，單糖之間以糖苷鍵連接。最常見(jiàn)是雙糖,

如:麥芽糖(maltose),乳糖(lactose),蔗糖(sucrose)。大部分單糖和寡糖都是結(jié)晶狀化合物，溶于水，并有甜味。3、多糖(polysaccharide)：多糖也是單糖聚合物，有很長(zhǎng)鏈，其結(jié)構(gòu)為線型或分支型。按照它們結(jié)構(gòu)可分為兩大類。四、

糖分類14/89a、均一多糖（同多糖）：一個(gè)單糖聚合而成。如淀粉、糖原、纖維素、半纖維素、幾丁質(zhì)

b、非均一多糖（雜多糖）：兩種單糖或兩種以上單糖。如透明質(zhì)酸，半纖維素等。4、結(jié)合糖(復(fù)合糖，糖綴合物)：分子中除糖之外，還有其它非糖組分組成復(fù)合多糖。如肽聚糖、脂多糖、糖蛋白(蛋白聚糖)、糖-核苷酸等

糖作為功效分子，主要是復(fù)合多糖。5、糖衍生物：糖醇、糖酸、糖胺、糖苷四、

糖分類15/89第二節(jié)單糖(monose)

一、單糖結(jié)構(gòu)(一)、單糖鏈狀結(jié)構(gòu)(二)、單糖環(huán)狀結(jié)構(gòu)(三)、單糖構(gòu)象二、

單糖物理化學(xué)性質(zhì)(一)、

單糖物理性質(zhì)(二)、

單糖化學(xué)性質(zhì)三、主要單糖及其衍生物16/89確定鏈狀結(jié)構(gòu)方法（葡萄糖）：

a.與Fehling試劑或其它醛試劑反應(yīng)，含有醛基。

b.與乙酸酐反應(yīng)，產(chǎn)生含有五個(gè)乙?；苌铩?/p>

c.用鈉、汞劑作用，生成直鏈山梨醇。一、單糖結(jié)構(gòu)葡萄糖

葡萄糖簡(jiǎn)寫鏈狀結(jié)構(gòu)用Fisher投影式表示：碳骨架、豎直寫；氧化程度最高碳原子在上方(一)、葡萄糖鏈狀結(jié)構(gòu)17/89因?yàn)槠咸烟欠肿又写嬖谒膫€(gè)手征性（不對(duì)稱）碳原子（chiralcarbon)，所以存在構(gòu)型問(wèn)題。同分異構(gòu)體(isomerism)：含有相同元素組成，即分子式相同但分子結(jié)構(gòu)不一樣化合物。結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)式：原子連接在一起次序叫做化合物結(jié)構(gòu)（constitution)，用結(jié)構(gòu)式表示。1、直鏈單構(gòu)構(gòu)型（configuration)18/89構(gòu)型(configuration)：分子中因?yàn)楦髟踊蚧鶊F(tuán)間特有固定空間排列方式不一樣而使它展現(xiàn)出不一樣穩(wěn)定立體結(jié)構(gòu)。構(gòu)象(conformation)：因?yàn)榉肿又心硞€(gè)原子(基團(tuán))繞C-C單鍵自由旋轉(zhuǎn)而形成不一樣暫時(shí)性易變空間結(jié)構(gòu)形式。2、

構(gòu)型與構(gòu)象19/89如：甘油醛，分子式C3H6O3

結(jié)構(gòu)式CH2OH-CHOH-C-H

立體結(jié)構(gòu)式O對(duì)映體20/89立體異構(gòu)：幾何異構(gòu)（順?lè)串悩?gòu)）：因?yàn)榉肿又须p鍵或剛性結(jié)構(gòu)存在造成兩側(cè)基團(tuán)排布方式不一樣.

光學(xué)異構(gòu)（旋光異構(gòu)）：因?yàn)榉肿哟嬖谑中栽斐?，最常?jiàn)是分子內(nèi)存在不對(duì)稱碳原子。旋光異構(gòu)：因?yàn)椴粚?duì)稱碳原子，連接在在這個(gè)碳原子上面四個(gè)基因因?yàn)榭臻g取向不一樣，這些基因在空間有兩種方式，所以形成了兩種不一樣化合物，這兩種化合物如同左右手關(guān)系一樣，它們有相同沸點(diǎn)，相同熔點(diǎn)，相同溶解度，主要差異在光學(xué)活性上。3、立體異構(gòu)21/89

旋光物質(zhì)使平面偏振光偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)能力稱旋光性、光學(xué)活性或旋光度。

[α]-為上述條件下所計(jì)得旋光率（比旋光度）,所以比旋光度≠旋光度。

旋光方向用右旋（+）或左旋（-）。

1906年人為要求右旋甘油醛為D型，左旋甘油醛為L(zhǎng)型。4、旋光性(opticalactivity)22/895、Fischer投影式球棒模型透視式Fishcher投影式23/89單糖從丙糖到庚糖，除二羥丙酮外，都含有手性碳原子（C*）。全部醛糖都能夠看成是甘油醛醛基碳下端逐一插入C*延伸而成。D-甘油醛衍生而來(lái)稱D系醛糖，由L-甘油醛衍生而來(lái)稱L系醛糖。天然存在已醛糖都是D型。含有n個(gè)C*化合物，旋光異構(gòu)體數(shù)目為2n，組成2n/2對(duì)對(duì)映體。6、D系單糖和L系單糖24/89D-(+)-葡萄糖D-(+)-甘油醛D-(-)-果糖L-(-)-葡萄糖L-(-)-甘油醛L-(+)-果糖Fischer投影式25/89含有多個(gè)手性碳原子兩種化合物彼此之間差異只在于單一不對(duì)稱碳原子構(gòu)型，也叫表異構(gòu)體。7、差向異構(gòu)體（epimer)D(+)甘露糖D(+)半乳糖D(+)葡萄糖26/89(二)、單糖環(huán)狀結(jié)構(gòu)27/89（1）、變旋現(xiàn)象(mutarotation):普通醛類在水溶液中只有一個(gè)比旋度，但新配制葡萄糖水溶液比旋隨時(shí)間而改變。

[a]=+112°稱a-D-(+)葡萄糖

[a]=+18.7°稱b-D-(+)葡萄糖

變旋現(xiàn)象將這兩種葡萄糖分別溶于水后,其旋光率都逐步變?yōu)?52.7°,這一現(xiàn)象稱變旋現(xiàn)象。變旋是因?yàn)榉肿恿Ⅲw結(jié)構(gòu)發(fā)生某種改變結(jié)果。1、單糖環(huán)狀結(jié)構(gòu)證據(jù)28/89（2）、不象醛類那樣形成縮醛，而是只和一分子醇形成半縮醛（Hemiacetals)（3）、葡萄糖醛基不能象普通醛類那樣與Schiff試劑(品紅-亞硫酸）起反應(yīng)發(fā)生紫紅色反應(yīng)，即不能使被亞硫酸漂白了品紅展現(xiàn)紅色。葡萄糖也不能與亞硫酸氫鈉起加成反應(yīng).

1、單糖環(huán)狀結(jié)構(gòu)證據(jù)29/89半縮醛羥基與決定構(gòu)型羥基（C5上羥基）在同一側(cè)為a-型，不在同一側(cè)為b-型。2、Fisher環(huán)狀結(jié)構(gòu)說(shuō)1893年Fisher提出環(huán)狀結(jié)構(gòu)說(shuō)。30/89單糖由直鏈結(jié)構(gòu)變成環(huán)狀結(jié)構(gòu)后，羰基碳原子成為新手性中心，造成C1差向異構(gòu)化，產(chǎn)生兩個(gè)非對(duì)映異構(gòu)體（a-D-葡萄糖，b-D-葡萄糖），因?yàn)椴钕蛭恢檬堑谝晃籆，所以也叫異頭體（物）。所以糖實(shí)際上應(yīng)該稱之為多羥基半縮醛，和半縮酮。3、異頭物（體）（anomer)31/894、Haworth式（投影式）32/89D-葡萄糖在水溶液中主要以吡喃糖存在，呋喃糖次之。38%62%0.02%<0.5%<0.5%

33/8934/89(三)、單糖構(gòu)象35/89PCC1、構(gòu)象碳原子四個(gè)鍵鍵角是109.28，葡萄糖環(huán)是褶曲，6個(gè)成環(huán)原子并不在一個(gè)平面上。36/89依據(jù)原子模型研究，有兩種類型空間排布構(gòu)象：椅式（chair)和船式(boat)。2、吡喃糖構(gòu)象37/89直立鍵（a鍵），交替地垂直伸向平面上方或下方。平伏鍵（e鍵），交替地伸向兩平面上方或下方。2、吡喃糖構(gòu)象38/89b-D-Glucose更穩(wěn)定三種結(jié)構(gòu)式畫法與C編號(hào)39/89二、

單糖物理化學(xué)性質(zhì)一、單糖結(jié)構(gòu)(一)、葡萄糖鏈狀結(jié)構(gòu)(二)、單糖環(huán)狀結(jié)構(gòu)(三)、單糖構(gòu)象(一)、

單糖物理性質(zhì)(二)、

單糖化學(xué)性質(zhì)三、主要單糖及其衍生物40/891、旋光性和變旋性：是判定糖（全部）一個(gè)主要指標(biāo)。變旋現(xiàn)象：伴伴隨這種異構(gòu)體間轉(zhuǎn)變，糖溶液旋光度也伴隨轉(zhuǎn)變，這種現(xiàn)象稱為變旋現(xiàn)象2、甜度：以蔗糖甜度為標(biāo)準(zhǔn)3、溶解性：易溶于水而難溶于乙醚、丙酮等有面溶劑（一）、

單糖物理性質(zhì)41/89化學(xué)性質(zhì)由醛基或酮基、醇基決定。1、異構(gòu)化（弱堿作用）（二）、

單糖化學(xué)性質(zhì)單糖在堿催化下酮-烯醇互變異構(gòu)42/892、單糖氧化（1）氧化成醛糖酸（弱氧化劑）（二）、

單糖化學(xué)性質(zhì)此反應(yīng)是醛糖專一，酮糖則不能被溴氧化。43/89（2）氧化成醛糖二酸（強(qiáng)氧化劑，如HNO3）D-葡萄糖二酸醛糖二酸（二）、

單糖化學(xué)性質(zhì)44/893、單糖還原（二）、

單糖化學(xué)性質(zhì)D-葡萄糖醇（山梨醇）L-古洛醇（L-gulitol)L-古洛糖45/894、形成糖脎（Osazone）（二）、

單糖化學(xué)性質(zhì)凡從3位碳以后構(gòu)型不一樣糖，其產(chǎn)生糖脎不一樣，能夠用來(lái)判別糖種類。苯肼已醛糖苯胺46/895、縮醛反應(yīng)——成苷反應(yīng)（二）單糖化學(xué)性質(zhì)半縮醛羥基很活潑，易與其它醇或酚上羥基發(fā)生反應(yīng)，失水而成為縮醛——糖苷，非糖部分叫配糖體47/896、成酯反應(yīng)因?yàn)閱翁鞘嵌嘣?，?dāng)與酸作用時(shí)能夠生成酯。在生物體內(nèi)最常見(jiàn)一類碳水化合物就是糖磷酸酯。它是糖在酶作用下與ATP反應(yīng)生成。這是糖代謝必須步驟。表示方法：（二）、

單糖化學(xué)性質(zhì)G-1-P48/89三、主要單糖及其衍生物49/89（一）主要單糖1、丙糖：丙糖主要是甘油醛和二羥丙酮，它們3-磷酸酯是糖代謝中最主要中間體。2、丁糖：主要是D-赤蘚糖及D-赤蘚酮糖。3、戊糖：主要是D-木糖和D-核糖及L-阿拉伯糖4、已糖：自然界主要已醛糖有D-葡萄糖、D-半乳糖、D-甘露糖。主要已酮糖有D-果糖和L-山梨糖5、庚糖和辛糖：D-景天庚酮糖50/89（二）主要單糖衍生物1、糖酸（酸性單糖）主要糖酸有糖醛酸、糖二酸、和糖酸葡萄糖醛酸在肝中可與有毒物質(zhì)如醇、酚等結(jié)合變成無(wú)毒化合物由尿排出體外，可到達(dá)解毒作用。

51/892、糖醇（二）、

主要單糖衍生物幾個(gè)主要單糖糖醇在自然界中都有存在。52/893、氨基糖4、脫氧糖5、糖酯類53/89第三節(jié)

寡糖54/89兩個(gè)單糖以糖苷鍵形式連接，其中一個(gè)是糖體，另一個(gè)叫配（糖）體，天然存在雙糖多數(shù)以雙已糖為主。按照糖化學(xué)常規(guī)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)與裴林試劑反應(yīng)性，能夠把雙糖區(qū)分為還原性和非還原性。一、雙糖55/89（一）還原性雙糖56/89雙糖(Disaccharides)麥芽糖（Maltose）是兩個(gè)葡萄糖分子經(jīng)過(guò)a-1，4苷鍵連接，是還原性糖（reducingsugar）①變旋現(xiàn)象②含有還原性③能成脎57/89Cellobioseisareducingsugar纖維二糖（cellobiose)：它是二個(gè)D-葡萄糖經(jīng)過(guò)b-1，4糖苷鍵連接而成。①含有變旋現(xiàn)象②含有還原性③能成脎58/89

在乳糖中（lactose）兩個(gè)不一樣亞單元（D-半乳糖和D-葡萄糖）經(jīng)過(guò)b-1,4糖苷鍵（b-1,4’-glycosidiclinkage）連接而成。

乳糖（Lactose）是還原性糖（reducingsugar）①有變旋現(xiàn)象②含有還原性③能成脎59/89蔗糖（sucrose）是最常見(jiàn)雙糖，也是非還原性糖。是一分子葡萄糖與一分子果糖經(jīng)過(guò)a,b-1，2糖苷鍵連接而成。Sucroseisnotareducingsugar（二）非還原性雙糖性質(zhì)：①無(wú)變旋現(xiàn)象②無(wú)還原性③不能成脎60/89海藻糖（trehalose），是D-葡萄糖基（a-1，1）-D葡萄糖苷，它兩個(gè)半縮醛羥基相縮合。61/89第四節(jié)

多糖62/89一、同多糖（均一性多糖）

1、淀粉(amylose)

植物體內(nèi)存在貯藏糖有多糖，其中貯藏最多和最主要是淀粉。①直鏈淀粉：長(zhǎng)而緊密螺旋管形。遇碘顯蘭色a-1，4苷鍵連接,重復(fù)單元麥芽糖63/89a-1，4苷鍵連接,重復(fù)單元麥芽糖I264/89②支鏈淀粉：不能形成螺旋管，遇碘顯紫色。

65/89a-1，4,a-1，6苷鍵連接,重復(fù)單元麥芽糖,異麥芽糖.66/892、

糖原（glycogen)

糖原是動(dòng)物貯存多糖，在肝臟中多。遇碘顯紅紫色。其結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉相同，主要是a-吡喃葡萄糖，按a-1,4糖苷鍵縮合而，糖原分支程度比支鏈淀粉還高。另一部分分支鏈可能是經(jīng)過(guò)a-1,6糖苷鍵聯(lián)結(jié)。每隔4個(gè)葡萄糖殘基便有一個(gè)分支。分枝長(zhǎng)度普通是8-12葡萄糖殘基。含有大量非原性端。67/89非還原端還原端直鏈淀粉支鏈淀粉（糖原）68/893、纖維素（cellulose)綠色植物體內(nèi)約有50%碳存在于以纖維素形式。

-D-葡萄糖分子以

-(1-4)糖苷鍵相連而成直鏈。69/89它糖苷鍵是以b-1,4糖苷鍵連接，纖維素是不分支長(zhǎng)鏈分子在纖維素中，纖維素結(jié)構(gòu)單位是平行排列，分子鏈間存在大量H鍵。纖維素與碘不呈顏色反應(yīng)。70/894、幾丁質(zhì)(殼多糖)：幾丁質(zhì)大量存在于昆蟲(chóng)和甲殼類動(dòng)物甲殼中，也是許多真菌細(xì)胞壁常見(jiàn)組成成份。在天然聚合物中，除纖維素外，幾丁質(zhì)貯量占第二位。

N-乙酰-

-D-葡萄糖胺以

-(1，4)糖苷鏈相連成直鏈。71/895、其它同多糖菊糖，是由果糖經(jīng)過(guò)b-1,2-糖苷鍵連接果聚糖，線狀結(jié)構(gòu)，在一些微生物中存在有另外一些葡聚糖，常是a-1,6，或a-1,3鏈連接。甘露聚糖在酵母細(xì)胞壁中存在，以a-1,4糖苷鍵連接。植物中廣泛存在戊聚糖。72/89二、雜多糖（不均一性多糖）

雜多糖在動(dòng)植物中廣泛存在，在水解時(shí)產(chǎn)生含許各種單糖混合物及其衍生物。簡(jiǎn)單雜多糖由重復(fù)混合雙糖所組成。按不一樣生物雜多糖分別植物雜多糖動(dòng)物雜多糖微生物雜多糖73/89（一）、植物雜多糖1、半纖維素（hemocellulose)第四次國(guó)際生化會(huì)議提出定義：半纖維素是植物細(xì)胞壁中非纖維素、非果膠一類多糖物質(zhì)，易溶于堿，它是幾個(gè)物質(zhì)混合物，依據(jù)已研究過(guò)材料，半纖維素主要包含多糖類物質(zhì)（多縮戊糖和多縮已糖聚合物）。D-木聚糖（D-xylan)、D-葡糖-D-甘露聚糖、D-半乳-D-葡-D-甘露聚糖、L-阿拉伯糖，D-半乳聚糖74/892、果膠（pectin)

果膠是最復(fù)雜一類多糖,通常指各種程度甲基酯化a-1,4-半乳糖醛酸聚糖.果膠類物質(zhì)化學(xué)組成,主要以a-1,4糖苷鍵鍵合D半乳糖醛酸為基本結(jié)構(gòu).其羧基部分或全部甲基酯化，有些含有a-1,2連接鼠李糖殘基。75/893、瓊脂（agar)瓊脂是海藻多糖一類，它是一組多糖通稱，這是半乳糖聚合物。瓊脂糖(agarose)基本結(jié)構(gòu)是：由不含硫酸酯基瓊脂二糖和新瓊脂二糖為重復(fù)單位組成線性多聚物為瓊脂糖.76/89(二）動(dòng)物雜多糖主要是一類稱為粘多糖(mucopolysaccharide)

多糖聚合物，廣泛存在于動(dòng)物組織中，是結(jié)締組織和細(xì)胞間特有成份。是細(xì)胞組織之間天然粘合劑。粘多糖通常含有兩類交替出現(xiàn)單糖單位，一是D-已糖胺，二是D-已糖醛酸77/891、透明質(zhì)酸（hyaluronicacid)

分子為鏈形,無(wú)分支,結(jié)構(gòu)單位含有D-葡萄糖醛酸和N-乙酰葡萄糖胺,鍵形以b-1,3糖苷鍵相連,形成二糖單位。N-乙酰葡萄糖胺又以b-1,4糖苷鍵與另一二糖單連接.78/89

在結(jié)構(gòu)上軟骨素與透明質(zhì)酸幾乎相同,唯一不一樣是它們含有N-乙酰-D氨基半乳糖,而不是N-乙酰氨基葡萄糖,它是細(xì)胞外膜一個(gè)組成成份.2、軟骨素79/89(三)微生物雜多糖

微生物雜多糖主要是組成微生物細(xì)胞壁,以及分泌一些胞外多糖.1、肽聚糖（peptideglycan)

是細(xì)菌細(xì)胞壁剛性結(jié)構(gòu)多糖成份，基本組成單位為N-乙酰胞壁酸（NAG）和N-乙酰葡萄糖胺（NAM），以及一個(gè)四肽，NAG與NAM