南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院11級(jí)生物化學(xué)-糖類.ppt

第一章 糖 類,主要介紹糖類的概念，分類以及常見的單糖、寡糖和多糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。,一 分布,糖類是地球上數(shù)量最多的天然有機(jī)化合物，幾乎所有的動(dòng)物、植物和微生物體內(nèi)都含有糖。,第一節(jié) 糖的概念,按干重計(jì)算；植物 85-90%，細(xì)菌 10%，動(dòng)物小于2%。 存在形式； 貯藏性糖：低聚糖，淀粉，糖原 結(jié)構(gòu)多糖：纖維素，木質(zhì)素，殼多糖 ，肽聚糖,二 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,三 糖的分類,1單糖（monosaccharide）： 多羥醛或多羥酮，不能被水解成更小分子的糖。 （1）碳原子數(shù)目：丙糖、丁糖、戊糖、已糖、庚糖等。 （2）醛糖、酮糖：如葡萄糖、果糖。,2寡糖（oligosaccharide）： 又稱低聚糖，由210分子單糖脫水縮合而成?？煞譃槎?、三糖、四糖、五糖等。,3多糖（polysaccharide）： 由多分子單糖或單糖的衍生物聚合而成。 （1）同多糖（homopolysaccharide）：由同一種單糖聚合而 成，如淀粉、糖原、纖維素等。 （2）雜多糖（heteropolysaccharide）：由不同種單糖或單 糖的衍生物聚合而成，如透明質(zhì)酸等。,4. 復(fù)合糖（complex saccharide） 糖類還可和非糖物質(zhì)如脂類、蛋白質(zhì)等結(jié)合形成 復(fù)合糖。,一 單糖的結(jié)構(gòu) 1 單糖的鏈狀結(jié)構(gòu),第二節(jié) 單 糖,單糖的鏈狀結(jié)構(gòu)有醛糖和酮糖之分,醛糖,酮糖,D-Glucose D-葡萄糖,D-Fructose, D-果糖,1,1,2,3,4,5,6,2,3,4,5,6,鏈狀結(jié)構(gòu)用Fisher投影式表示：碳骨架、豎直寫； 氧化程度最高的碳原子在上方,單糖的構(gòu)型（configuration）：D型和L型 以甘油醛作標(biāo)準(zhǔn),左旋異構(gòu)體(levorotary,L)或L型異構(gòu)體。 右旋型異構(gòu)體(dextrorotary)，或D型異構(gòu)體。,D系醛糖的立體結(jié)構(gòu),D(+)-阿洛糖,D(+)-阿桌糖,D(+)-葡萄糖,D(+)-甘露糖,D(+)-古洛糖,D(-)-艾杜糖,D(+)-半乳糖,D(+)-塔羅糖,(allose),(altrose),(glucose),(mannose),(gulose),(idose),(galactose),(talose),D(-)-赤鮮糖,(erythrose),D(-)-蘇糖,(threose),D(+)-甘油醛,(allose),D(-)-核糖,(ribose),D(-)-阿拉伯糖,(arabinose),D(+)-木糖,(xylose),D(-)-米蘇糖,(lysose),D系酮糖的立體結(jié)構(gòu),D(-)-赤蘚酮糖,(erythrulose),D(-)-核酮糖,(ribulose),D(+)-核酮糖,(xylulose),D(+)-阿洛酮糖,(psicose,allulose),D(-)-果糖,(fructose),D(+)-山梨糖,(sorbose),D(-)-洛格酮糖,(tagalose),二羥丙酮,(dihytroasetone),A Fischer式,+,1-5 氧橋型,- D-葡萄糖,- D-葡萄糖,1,1,1,5,5,5,2 單糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu),+,2-6 氧橋型,B Haworth式, 畫一個(gè)五員或六員環(huán) 從氧原子右側(cè)的端基碳(anomerio carbon)開始，畫上半縮醛 羥基，在Fischer投影式中右側(cè)的居環(huán)下，左側(cè)居環(huán)上。 -型及-型頭異構(gòu)體。,吡喃型和呋喃型的D-葡萄糖和D-果糖（Haworth式）,吡喃,呋喃,-D-吡喃葡萄糖,-D-吡喃果糖,-D-呋喃葡萄糖,-D-呋喃果糖,重要的單糖戊糖,-D-吡喃木糖,-D-呋喃核糖,2-脫氧-D-呋喃核糖,-D-芹菜糖, -L-呋喃阿拉伯糖, -D-呋喃阿拉伯糖,D-核酮糖,D-木酮糖,鏈狀環(huán)狀互變,-D-吡喃葡萄糖 醛式（鏈?zhǔn)剑┢咸烟?-D-吡喃葡萄糖,-D-呋喃葡萄糖,- D-呋喃葡萄糖,（37）,（63）,（括號(hào)內(nèi)數(shù)字為摩爾濃度百分?jǐn)?shù)）,二 單糖的物理化學(xué)性質(zhì) （一）物理性質(zhì),（1）旋光性（opticity）,比旋光度,（2）變旋現(xiàn)象（mutarotation）,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。,變旋的原因：,（3）甜度（sweetness）,甜是由于糖分子中的某些基團(tuán)對(duì)舌尖味覺神經(jīng)的刺激而產(chǎn)生。,(二) 化學(xué)性質(zhì),1 單糖的氧化（即單糖的還原性）,Fehling試劑（費(fèi)林試劑）：CuSO4、NaOH、酒石酸鉀鈉,Benedict試劑：CuSO4、Na2CO3、檸檬酸鈉 這兩種試劑常被用于檢測(cè)還原糖，其中酒石酸鉀鈉和檸檬酸鈉 用作螯合劑，與Cu2+絡(luò)合以防止形成Cu（OH）2而使Cu2+沉淀。堿的作用為使糖烯醇化變?yōu)閺?qiáng)還原劑，同時(shí)使CuSO4變?yōu)镃u（OH）2。,Benedict試劑較穩(wěn)定，不易受其它物質(zhì)（肌酸，尿酸等） 的干擾，臨床上常被用作尿糖（葡萄糖）的定性與半定 量測(cè)試。,2 發(fā)酵作用,3 成酯作用,單糖磷酸酯,D-甘油醛-3-磷酸, -D-葡萄糖-1-磷酸, -D-葡萄糖-6-磷酸, -D-果糖-6-磷酸, -D-果糖-1，6-二磷酸,4 成苷作用,-糖苷健,-糖苷健,5 脫水作用,單糖與強(qiáng)酸（如H2SO4，HCl）作用，單糖脫水生成糠醛或糠醛的衍生物。,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(cè)定。,- 萘酚,間苯二酚,間苯三酚,甲基間苯二酚,6 氨基化,- D-葡糖胺,N-乙酰 - D-葡糖胺（NAG）,胞壁酸（2-葡糖胺 3-乳酸醚）,N-乙酰胞壁酸（NAM）,7 脫氧,2-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）,第三節(jié) 寡糖,一 蔗糖（sucrose） 存在于植物漿中，如甘蔗、甜菜、栗子、菠蘿等。,葡萄糖-，（12）- 果糖苷,蔗糖的性質(zhì),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。,蔗糖的性質(zhì),化學(xué)性質(zhì)：無還原性。,二 麥芽糖（maltose）,麥芽糖是由2分子D-葡萄糖通過-1，4糖苷鍵連接而成。,性質(zhì)： 變旋現(xiàn)象 具有還原性 能成脎,三 乳糖（lactose）,乳糖由1分子D-半乳糖和1分子D-葡萄糖通過-1，4糖苷鍵連接而成。,四 纖維二糖(cellobiose) 結(jié)構(gòu)：兩分子-葡萄糖 -(1，4)糖苷鍵,性質(zhì)： 具有變旋現(xiàn)象 具有還原性 能成脎,纖維二糖葡萄糖-(1，4)-葡萄糖苷,重要的二糖,蔗糖,D-麥芽糖（ -型）,乳糖（ -型 ）,纖維二糖（ -型）,第四節(jié) 多糖,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。,一 同多糖（homopolysaccharide）,天然淀粉呈顆粒狀，其外層為支鏈淀粉，約占8090%；內(nèi)層為直鏈淀粉，約占1020%。,（1）直鏈淀粉（amylose）：,1淀粉（starch）,長而緊密的螺旋管形。遇碘顯蘭色,Nonreducing end (NRE),reducing end (RE),還原端,非還原端,直鏈淀粉的空間結(jié)構(gòu),（2）支鏈淀粉（amylopectin）：,結(jié)構(gòu)式,不能形成螺旋管， 遇碘顯紫色。,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),（4）葡萄糖的制備,酸法生產(chǎn)葡萄糖,調(diào)漿,糖化,中和脫色,過濾,濃縮,結(jié)晶,酶法生產(chǎn)葡萄糖,調(diào)漿,液化,糖化,升溫,過濾,濃縮,結(jié)晶,2 糖原 每隔4個(gè)葡萄糖殘基便有一個(gè)分支含有大量的非原性末端，可以被迅速動(dòng)員水解。遇碘顯紅褐色。,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。 糖原在體內(nèi)主要存在于肝臟和骨骼肌，肝臟糖原可分解為葡萄糖進(jìn)入血液，供組織使用，肌肉中的糖原為肌肉收縮需要的能量。,3纖維素（Cellulose）,（1）結(jié)構(gòu),纖維素片層結(jié)構(gòu),纖維素一級(jí)結(jié)構(gòu),纖維素的水解,4 幾丁質(zhì)(殼多糖)： N-乙