糖类结构与功能ppt课件

糖类糖类第二章第二章 糖类的构造与功能糖类的构造与功能一一.糖类概述糖类概述二二.单糖的构造、构型、构象单糖的构造、构型、构象三三.自然界重要单糖及其衍生物自然界重要单糖及其衍生物四四.寡糖寡糖五五.多糖多糖六六.糖复合物糖复合物1 1 糖的概念糖的概念:糖类是多羟基的醛或多羟基糖类是多羟基的醛或多羟基酮及其缩聚物和某些衍生物的总称酮及其缩聚物和某些衍生物的总称Cn(H2O)m C6(H2O)6 碳水化合物碳水化合物(carbohydrate)鼠李糖(C6H12O5)、脱氧核糖(C5H10O4)甲醛(CH2O)、乳酸(C3H6O3)一一 糖类概述糖类概述 CH3|CH2OH CHO|CH2OH CH2OH|CHOH|CHO CHO|H-C-OH|CH2OH C-OH|CH2OH 例：以下所示化合物中哪些属于糖类？例：以下所示化合物中哪些属于糖类？(1)(2)(3)(4)2 2 糖的主要生物学作用：糖的主要生物学作用：重要的生物能源淀粉、糖原重要的生物能源淀粉、糖原也可转化为生命必需的其它物质，如蛋也可转化为生命必需的其它物质，如蛋白质和脂类、核酸等大分子物质白质和脂类、核酸等大分子物质。

重要的构造物质纤维素重要的构造物质纤维素信号识别大分子及细胞间糖蛋信号识别大分子及细胞间糖蛋白、糖脂白、糖脂 3 3 糖的分类据分子的大小分类糖的分类据分子的大小分类):):单糖单糖(monsaccharide)(monsaccharide)：在温暖条件下不能：在温暖条件下不能水解为更小的单位水解为更小的单位寡糖寡糖(oligosaccharide)(oligosaccharide)：水解时每个分子：水解时每个分子产生产生2-102-10个单糖残基个单糖残基多糖多糖(polysaccharide):(polysaccharide):能水解成多个单糖能水解成多个单糖分子，属于高分子碳水化合物，分子量可到分子，属于高分子碳水化合物，分子量可到达数百万达数百万CHO|(CHOH)n|CH2OH醛糖通式醛糖通式 CH2OH|C=O|(CHOH)n-1|CH2OH酮糖通式酮糖通式 CHO|H-C-OH|HO-C-H|H-C-OH|H-C-OH|CH2OHD(+)葡萄糖葡萄糖醛糖醛糖 CH2OH|C=O|HO-C-H|H-C-OH|H-C-OH|CH2OHD(-)果糖果糖酮糖酮糖二二 糖的构造糖的构造1 糖的构造：糖分子中原子衔接糖的构造：糖分子中原子衔接的次序。

不同的衔接次序可以构的次序不同的衔接次序可以构成多种异构体成多种异构体链状构造链状构造 环状构造环状构造2 2 构型构型:指不对称碳原子的四个取代基指不对称碳原子的四个取代基在空间的相对取向，改动时涉及共价在空间的相对取向，改动时涉及共价键的断裂键的断裂L-Glyceraldehyde D-Glyceraldehyde不对称不对称碳原子碳原子对映体对映体D-(+)-GlyD-GlcL-GlcL-(-)-Gly对映体对映体单糖具有旋光性：+，-定量测定糖异头物异头物羰基碳上构成羰基碳上构成的差向异构体的差向异构体OCH2OHHOHOOHOHOCH2OHHOHOOHOHOCH2OHOHOHOHOH3 构象：一个有机化合物构造中一切原子构象：一个有机化合物构造中一切原子沿共价键转动而产生的不同空间构造沿共价键转动而产生的不同空间构造异头物异头物异头物异头物构象与构型的本质区别：一种构象改动为另一种构象时，不要求共价键的断裂和重新生成；一种构型转变为另一种构型时，那么要求共价键的断裂和重新生成D-甘油醛D-赤藓糖L阿拉伯糖(Ara)、D核糖(Rib)、D脱氧核糖、D木糖(Xyl)D葡萄糖(Glc)、D果糖(Fru)、D半乳糖(Gal)、D甘露糖(Man)、L山梨糖三、重要的单糖三、重要的单糖各种甜味剂的相对甜度各种甜味剂的相对甜度名称名称类别类别甜度甜度名称名称类别类别甜度甜度乳糖乳糖寡糖寡糖16麦芽糖醇麦芽糖醇 糖衍生物糖衍生物90半乳糖半乳糖单糖单糖30蔗糖蔗糖寡糖寡糖100麦芽糖麦芽糖寡糖寡糖35木糖醇木糖醇糖衍生物糖衍生物 125山梨醇山梨醇糖衍生物糖衍生物 40果糖果糖单糖单糖175木糖木糖单糖单糖45甜蛋白甜蛋白糖复合物糖复合物20000甘露醇甘露醇糖衍生物糖衍生物 50蛇菊苷蛇菊苷糖衍生物糖衍生物30000葡萄糖葡萄糖单糖单糖70糖精糖精人工糖人工糖500001、单糖化学性质、单糖化学性质 单糖在水溶液中是以链式和环式平衡单糖在水溶液中是以链式和环式平衡存在的，单糖的反响有的以环状构造进展，存在的，单糖的反响有的以环状构造进展，有的那么以链式构造进展。

有的那么以链式构造进展1 1异构化异构化D-D-果糖果糖D-D-甘露糖甘露糖D-D-葡萄糖在碱溶液中葡萄糖在碱溶液中HCH COC CHOHCHOOHHOHCH2OHHHOHOHHCHCOHHOCH2OHHHOHOHHHOCHOCHOHOHCH2OHHHOHOHHHHOOHOHHHCH2OHCH2OHO 单糖是多羟基醛或酮，故单糖具单糖是多羟基醛或酮，故单糖具有醛、酮和醇的某些性质复原、氧有醛、酮和醇的某些性质复原、氧化、成酯、成醚等分子内羟基和羰化、成酯、成醚等分子内羟基和羰基的相互影响，还具有一些特殊的性基的相互影响，还具有一些特殊的性质酮糖不被溴水氧化酮糖不被溴水氧化,可用溴水鉴别醛糖和酮糖可用溴水鉴别醛糖和酮糖单糖的醛基、酮基可被氧化，表现出复原性单糖的醛基、酮基可被氧化，表现出复原性CH2OHCHOCH2OHCOOHCOOHCOOHBr2 H2OHNO32 2氧化氧化酸性溶液中的氧化酸性溶液中的氧化 醛糖和酮糖都具有复原性，可被Fehling试剂氧化，生成砖红色沉淀，P19碱性溶液中的氧化碱性溶液中的氧化CHOCH2OHFehlingTollensCOOHCH2OHAgCu2O+H2/NiNaBH4LiAlH4H2NiCH2OHCH2OHCH2OHCHO复原产物叫糖醇葡萄糖醇亦称山梨醇葡萄糖醇亦称山梨醇H2NiOCH2OHCH2OHH2NiCH2OHCH2OHCH2OHCH2OH3 3复原反响复原反响 单糖与苯肼作用，先羰基与苯肼生成苯腙；苯肼过量时，生成不单糖与苯肼作用，先羰基与苯肼生成苯腙；苯肼过量时，生成不溶于水的黄色结晶，叫糖脎。

溶于水的黄色结晶，叫糖脎CH2OHCHO+H2NNHC6H5CH2OHCH NNHC6H5NNHC6H5NNHHCCH2OHC6H5苯肼H2NNH4 4成脎反响成脎反响CH2OHCH2OHOH2NNHC6H5+NNHC6H5CH NNHC6H5CH2OH过量NNHC6H5CH2OHCH2OHH2NNHC6H5CHOCH2OH 醛糖或酮糖的成脎反响，都发生在醛糖或酮糖的成脎反响，都发生在C1C1和和C2C2上同碳数的单糖，只是同碳数的单糖，只是C1C1和和C2 C2 不同，其它不同，其它C C原子的原子的构型一样，与苯肼反响得到一样的脎构型一样，与苯肼反响得到一样的脎CHOCH2OHCHOCH2OHCH2OHCH2OHO5 5成酯反响成酯反响 生物体内，糖在酶的作用下构成一些生物体内，糖在酶的作用下构成一些单酯或二酯其中最重要的是磷酸酯，它单酯或二酯其中最重要的是磷酸酯，它们在生物代谢过程中起着重要的作用们在生物代谢过程中起着重要的作用H2O3POH2CHHOHOOHCH2OHO6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-6-磷酸果糖磷酸果糖1 1，6-6-二磷酸果糖二磷酸果糖OHOHOHOHH2O3POH2CCH2OPO3H2OHHOCH2OPO3H2OOHOHOPO3H2OHOHOCH2OHHO甲基甲基-D-D-葡萄糖苷葡萄糖苷-苷键苷键-D-D-葡萄糖甲苷葡萄糖甲苷OHOCH2OHHOOHCH3OOHOHOCH2OHHOOHCH3OHHCl干+单糖的半缩醛羟基，与其他含羟基的化合物构成环状缩醛，单糖的半缩醛羟基，与其他含羟基的化合物构成环状缩醛，糖化学中叫糖苷需补充。

糖化学中叫糖苷需补充糖苷中，非糖部分叫配糖基，衔接配糖基与糖苷基的键叫糖糖苷中，非糖部分叫配糖基，衔接配糖基与糖苷基的键叫糖苷键6 6成苷反响成苷反响MolischMolisch反响鉴别糖与非糖反响鉴别糖与非糖 又称又称-萘酚反响，在糖的水溶液中，参与萘酚反响，在糖的水溶液中，参与-萘酚的萘酚的酒精溶液，试管倾斜，然后沿管壁滴入浓硫酸，在酒精溶液，试管倾斜，然后沿管壁滴入浓硫酸，在两层液面之间会出现一个紫色环一切糖类都能发两层液面之间会出现一个紫色环一切糖类都能发生这种颜色反响生这种颜色反响原理：糖类在浓酸作用下所构成的糠醛及其衍生物原理：糖类在浓酸作用下所构成的糠醛及其衍生物可以与可以与-萘酚作用，构成红紫色复合物萘酚作用，构成红紫色复合物 7 7糖的颜色反响糖的颜色反响 Seliwanoff反响，又称间苯二酚反响 酮糖与浓盐酸和间苯二酚反响，加热很快生成红色物质，醛糖在同样条件下不显色该反响可以区别醛糖和酮糖原理：酮糖在酸的作用下较醛糖更易生成羟甲基糠醛后者与间苯二酚作用生成鲜红色复合物蒽酮反响糖类定量测定 糖类化合物与蒽酮的浓硫酸溶液作用，生成绿色物质可以定性定量测定糖类原理：糖在浓硫酸作用下，经脱水反响生成糠醛或羟甲基糠醛,再与蒽酮反响生成蓝绿色糠醛衍生物，Bial反响 戊糖与甲基间苯二酚地衣酚在浓盐酸存在下反响，生成蓝色物质。

是鉴别戊糖的一种方法原理：戊糖与浓盐酸加热构成糠醛，在有Fe3+存在下，它与甲基间苯二酚地衣酚缩合，构成深蓝色的沉淀物 寡糖：少数单糖寡糖：少数单糖210210个缩合聚合物个缩合聚合物自然界中最常见的寡糖是双糖自然界中最常见的寡糖是双糖四、寡糖四、寡糖1 蔗糖蔗糖(Sucrose)非复原糖非复原糖葡萄糖葡萄糖-，1 12 2果糖苷果糖苷2 麦芽糖麦芽糖(Maltose)复原糖复原糖葡萄糖葡萄糖-1 14 4葡糖苷葡糖苷3 乳乳 糖糖(Lactose)复原糖复原糖半乳糖半乳糖-1 14 4葡萄苷葡萄苷4 纤维二糖纤维二糖葡萄糖葡萄糖-1 14 4葡糖苷葡糖苷1 概念：多个单糖基以糖苷键相连而构概念：多个单糖基以糖苷键相连而构成的高聚物成的高聚物2 性质：多糖没有复原性和变旋景象，性质：多糖没有复原性和变旋景象，无甜味，大多不溶于水无甜味，大多不溶于水五、多糖五、多糖3 构造：构造：一级构造：包括单糖的组成、糖苷键一级构造：包括单糖的组成、糖苷键的类型、单糖的陈列顺序的类型、单糖的陈列顺序3个根本构造个根本构造要素二级构造：指多糖分子骨架的外形二级构造：指多糖分子骨架的外形4 分类：分类：均一多糖：由一种单糖缩合而成，如戊糖均一多糖：由一种单糖缩合而成，如戊糖胶胶(pentosan)(pentosan)，木糖胶，木糖胶(xylan),(xylan),阿拉伯阿拉伯糖胶糖胶(arabinan)(arabinan)、己糖胶、己糖胶(淀粉、糖原、淀粉、糖原、纤维素等纤维素等)。

不均一多糖：由不同类型的单体缩合而成不均一多糖：由不同类型的单体缩合而成,如结缔组织中的透明质酸如结缔组织中的透明质酸淀 粉(Starch)直直链链淀淀粉粉在天然淀粉中约有在天然淀粉中约有20-30%20-30%的淀粉为直的淀粉为直链淀粉直链淀粉为直链淀粉为250300250300个个D-D-葡萄糖残基葡萄糖残基经过经过D-1,4-D-1,4-糖苷键联接而成的的一条糖苷键联接而成的的一条长链普通可以为直链淀粉的根本组长链普通可以为直链淀粉的根本组成单位是麦芽糖成单位是麦芽糖直链淀粉的分子量约为直链淀粉的分子量约为50,00050,000左右文献中也有报导其分子量的范围为文献中也有报导其分子量的范围为10,00010,000至至100,000100,000遇碘显紫蓝色遇碘显紫蓝色支支链链淀淀粉粉支链淀粉中的一些支链淀粉中的一些D-D-葡萄糖也可同样经葡萄糖也可同样经过过-1,4-1,4-糖苷键衔接成一条长链，支链糖苷键衔接成一条长链，支链淀粉的分支点应具有淀粉的分支点应具有-1,6-1,6-糖苷键的构糖苷键的构造在天然淀粉中约有在天然淀粉中约有70-80%70-80%的淀粉为支链的淀粉为支链淀粉。

支链淀粉的分子较直链淀粉大得淀粉支链淀粉的分子较直链淀粉大得多，普通平均由多，普通平均由60006000个个D-D-葡萄糖残基组葡萄糖残基组成其分子量约为成其分子量约为1000,0001000,000左右遇碘显紫红色遇碘显紫红色糖原(Glycogen)借助于甲基化作用已证明糖原的主链骨借助于甲基化作用已证明糖原的主链骨架由架由1-41-4糖苷键联接的糖苷键联接的因此糖原分子具有较多的分支构造糖因此糖原分子具有较多的分支构造糖原的分支构造那么平均以原的分支构造那么平均以1212个葡萄糖残个葡萄糖残基为其分支的长度基为其分支的长度遇碘显红紫色遇碘显红紫色淀粉与碘的呈色反响与淀粉糖苷链的淀粉与碘的呈色反响与淀粉糖苷链的长度有关：长度有关：链长小于链长小于6 6个葡萄糖基，不能呈色个葡萄糖基，不能呈色链长为链长为2020个葡萄糖基，呈红色个葡萄糖基，呈红色链长大于链长大于6060个葡萄糖基，呈蓝色个葡萄糖基，呈蓝色纤维素由葡萄糖以由葡萄糖以1 14 4糖苷键衔接而成糖苷键衔接而成的直链，天然纤维素为无臭、无味的白的直链，天然纤维素为无臭、无味的白色丝状物纤维素不溶于水、稀酸、稀色丝状物纤维素不溶于水、稀酸、稀碱和有机溶剂。

碱和有机溶剂几丁质壳多糖几丁质是由乙酰氨基葡萄糖聚合而成几丁质是由乙酰氨基葡萄糖聚合而成的多糖因此几丁质的多糖因此几丁质(甲壳质甲壳质)也可称也可称为聚乙酰氨基葡糖为聚乙酰氨基葡糖(或壳多糖或壳多糖)比较巩固，为甲壳动物等的机构资料比较巩固，为甲壳动物等的机构资料琼 脂是某些海藻是某些海藻(如石花菜属如石花菜属)所含的多糖物质，所含的多糖物质，主要成分是多聚半乳糖，含硫及钙它是微主要成分是多聚半乳糖，含硫及钙它是微生物培育基组分生物培育基组分食品工业中常用来制造果冻、果酱等食品工业中常用来制造果冻、果酱等l l一一2%2%的琼脂在室温下便能构成凝胶，是电的琼脂在室温下便能构成凝胶，是电泳、免疫分散的支持物之一泳、免疫分散的支持物之一由琼脂糖和琼脂胶两种组分构成由琼脂糖和琼脂胶两种组分构成木聚糖半纤维素大量存在于植物木质化部分，包括很多高大量存在于植物木质化部分，包括很多高分子的多糖分子的多糖用稀酸水解那么产生己糖和戊糖，所以它用稀酸水解那么产生己糖和戊糖，所以它是多聚戊糖是多聚戊糖(如多聚阿拉伯糖、多聚木糖如多聚阿拉伯糖、多聚木糖)和多聚己糖和多聚己糖(如多聚半乳糠和多聚甘露糖如多聚半乳糠和多聚甘露糖)的混合物。

的混合物葡聚糖凝胶血浆替代物葡聚糖半纤维素甘露聚糖半纤维素这类物质存在于软骨、腔等结缔组织中，构这类物质存在于软骨、腔等结缔组织中，构成组织间质各种腺体分泌的光滑粘液，多成组织间质各种腺体分泌的光滑粘液，多富有粘多糖富有粘多糖它在组织生长和再生过程中，在受精过程中它在组织生长和再生过程中，在受精过程中以及机体与许多传染病原以及机体与许多传染病原(细菌、病毒细菌、病毒)的相的相互作用上都起着重要作用互作用上都起着重要作用糖胺聚糖透明质酸透明质酸其主要功能是在组织中吸着水，具其主要功能是在组织中吸着水，具有光滑剂的作用有光滑剂的作用它广泛分布于哺乳动物体内，特别它广泛分布于哺乳动物体内，特别是滑液、玻璃样体液中，也存在于是滑液、玻璃样体液中，也存在于关节液、疏松结缔组织、脐带、皮关节液、疏松结缔组织、脐带、皮肤、动脉管壁心脏瓣膜、角膜以及肤、动脉管壁心脏瓣膜、角膜以及雄鸡冠中雄鸡冠中软骨素软骨素4-4-或或6-6-硫酸硫酸硫酸皮肤素硫酸皮肤素存在于许多动物组织，如猪胃粘膜、脐带、存在于许多动物组织，如猪胃粘膜、脐带、肌腱、脾、脑、心瓣膜、巩膜、肠粘膜、关肌腱、脾、脑、心瓣膜、巩膜、肠粘膜、关节囊、纤维性软骨等中。

节囊、纤维性软骨等中硫硫酸酸角角质质素素存在于人的自动脉和人、牛的髓核中存在于人的自动脉和人、牛的髓核中肝素肝素肝中含量最为丰富，它广泛分布于哺乳动肝中含量最为丰富，它广泛分布于哺乳动物组织和体液中物组织和体液中肝素的生物意义在于它具有阻止血液凝固肝素的生物意义在于它具有阻止血液凝固的特性目前输血时，广泛以肝素为抗凝的特性目前输血时，广泛以肝素为抗凝剂，临床上也常用于防止血栓构成剂，临床上也常用于防止血栓构成一糖蛋白一糖蛋白 多糖以共价键方式与蛋白质衔接构多糖以共价键方式与蛋白质衔接构成的生物大分子成的生物大分子糖链普通为寡糖链糖链普通为寡糖链糖成分占糖成分占1%-80%1%-80%糖链序列多变糖链序列多变六、糖复合物六、糖复合物糖肽连健类型糖肽连健类型 N-N-糖肽键糖肽键 GlcNAc-Asn-X-Thr/SerGlcNAc-Asn-X-Thr/Ser GalNAc-Asn-X-Thr/SerGalNAc-Asn-X-Thr/Ser Glc-Asn-X-Thr/SerGlc-Asn-X-Thr/Ser O-O-糖肽键糖肽键 GalNAc-Thr/SerGalNAc-Thr/Ser Gal-HylGal-Hyl、Ara-HypAra-Hyp Gal-CysGal-Cys、Glc-CysGlc-Cys糖蛋白中糖的组成糖蛋白中糖的组成 N-N-糖链糖链 含有一个共同的中心五糖含有一个共同的中心五糖 链末端经常是唾液酸或链末端经常是唾液酸或L-L-岩藻糖岩藻糖 O-O-糖链糖链 构造简单，方式多样构造简单，方式多样功能功能 糖蛋白可被分泌、进入体液或作为膜糖蛋白可被分泌、进入体液或作为膜蛋白。

它们包括许多酶、大分子蛋白蛋白它们包括许多酶、大分子蛋白质激素、血浆蛋白、全部抗体、补体质激素、血浆蛋白、全部抗体、补体因子、血型物质和粘液组分以及许多因子、血型物质和粘液组分以及许多膜蛋白糖蛋白中寡糖链末端糖基组成的不同决糖蛋白中寡糖链末端糖基组成的不同决议人体的血型议人体的血型O O型：型：FucFuc岩藻糖岩藻糖 A A型：型：FucFuc和和GNAcGNAc乙酰氨基葡萄糖乙酰氨基葡萄糖 B B型：型：FucFuc和和GalGal半乳糖半乳糖 ABAB型：型：FucFuc、GNAcGNAc和和GalGal二蛋白聚糖二蛋白聚糖由糖胺聚糖和中心蛋白衔接而成由糖胺聚糖和中心蛋白衔接而成还有一些寡糖链还有一些寡糖链糖含量可达糖含量可达95%95%分布与细胞外基质及细胞外表，具有维持分布与细胞外基质及细胞外表，具有维持构造及抗压等作用构造及抗压等作用三糖脂与脂多糖三糖脂与脂多糖脂类与糖或低聚糖结合的一类复合糖脂类与糖或低聚糖结合的一类复合糖甘油醇糖脂：甘油二酯与己糖半乳糖、甘露糖和脱氧葡萄糖结合而成N-酰基神经醇糖脂：ROCH2CHCHCH=CHC13H27RNH OHR为糖基或糖链基；R为脂肪酸链。