生物化學(xué) 第03章__糖類的結(jié)構(gòu)與功能

1、第三章第三章 糖類的結(jié)構(gòu)與功能糖類的結(jié)構(gòu)與功能糖類的概念和分類糖類的概念和分類單糖的構(gòu)型、結(jié)構(gòu)、構(gòu)象單糖的構(gòu)型、結(jié)構(gòu)、構(gòu)象自然界存在的重要單糖及其衍生物自然界存在的重要單糖及其衍生物寡糖寡糖多糖多糖多糖代表物多糖代表物糖復(fù)合物糖復(fù)合物一、糖類的結(jié)構(gòu)與功能一、糖類的結(jié)構(gòu)與功能最初，糖類化合物用最初，糖類化合物用C Cn n(H(H2 2O)O)m m表示，統(tǒng)稱碳水化合物。表示，統(tǒng)稱碳水化合物。 鼠李糖及巖藻糖（鼠李糖及巖藻糖（C C6 6H H1212O O5 5) )、脫氧核糖（、脫氧核糖（C C5 5H H1010O O4 4) )定義：定義： 糖類是多羥基的醛或多羥基酮及其縮聚物和某些糖類

2、是多羥基的醛或多羥基酮及其縮聚物和某些衍生物的總稱。衍生物的總稱。糖類的生物學(xué)意義：糖類的生物學(xué)意義：1.1.是一切生物體維持生命活動(dòng)所需是一切生物體維持生命活動(dòng)所需能量的主要來(lái)源；能量的主要來(lái)源；2.2.是生物體合成其它化合物的基本原是生物體合成其它化合物的基本原料；料；2.2.充當(dāng)結(jié)構(gòu)性物質(zhì)；充當(dāng)結(jié)構(gòu)性物質(zhì)；4.4.糖鏈?zhǔn)歉呙芏鹊男畔⑤d體，糖鏈?zhǔn)歉呙芏鹊男畔⑤d體，是參與神經(jīng)活動(dòng)的基本物質(zhì)；是參與神經(jīng)活動(dòng)的基本物質(zhì)；5.5.糖類是細(xì)胞膜上受體分糖類是細(xì)胞膜上受體分子的重要組成成分，是細(xì)胞識(shí)別和信息傳遞等功能的參子的重要組成成分，是細(xì)胞識(shí)別和信息傳遞等功能的參與者。與者。糖的分類：糖的分類：糖

3、類化合物糖類化合物單糖單糖寡糖寡糖多糖多糖：不能水解的最簡(jiǎn)單糖類，是多羥基的：不能水解的最簡(jiǎn)單糖類，是多羥基的醛或酮的衍生物（醛糖或酮糖）醛或酮的衍生物（醛糖或酮糖）：有：有210個(gè)分子單糖縮合而成，水解個(gè)分子單糖縮合而成，水解后產(chǎn)生單糖后產(chǎn)生單糖：由多分子單糖或其衍生物所組成，水：由多分子單糖或其衍生物所組成，水解后產(chǎn)生原來(lái)的單糖或其衍生物。解后產(chǎn)生原來(lái)的單糖或其衍生物。同多糖同多糖雜多糖雜多糖糖綴合物糖綴合物二、單糖的構(gòu)型、結(jié)構(gòu)、構(gòu)象二、單糖的構(gòu)型、結(jié)構(gòu)、構(gòu)象單糖有單糖有D-D-及及L-L-兩種異構(gòu)體兩種異構(gòu)體。凡在理論上可由。凡在理論上可由D-D-甘油醛衍甘油醛衍生出來(lái)的單糖皆為生出來(lái)的

4、單糖皆為D-D-型糖。型糖。單糖具有旋光性：?jiǎn)翁蔷哂行庑裕?D= 100tDtcLFormation of ring structures by pentoses葡萄糖的結(jié)構(gòu)葡萄糖的結(jié)構(gòu)多羥基醛的開(kāi)環(huán)形式半縮醛吡喃糖OCH2OHOHOHOHOH15呋喃糖OCH2OHHO-CHOHOHOH14OCH2OHOHOHOH15OHOCH2OHHO-CHOHOH14OH 葡萄糖的構(gòu)象船式椅式OCH2OHHOHOOHOHOCH2OHHOHOOHOHOCH2OHOHOHOHOHThe pyranose ring in chair and boat conformations三、自然界存在的重要單糖及其三、

5、自然界存在的重要單糖及其 衍生物衍生物單糖的重要單糖的重要衍生物衍生物：糖醇糖醇：較穩(wěn)定，有甜味。甘露醇、山梨醇：較穩(wěn)定，有甜味。甘露醇、山梨醇糖醛酸糖醛酸：由單糖的伯醇基氧化而得。葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸：由單糖的伯醇基氧化而得。葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸氨基糖氨基糖：糖中的羥基為氨基所取代。：糖中的羥基為氨基所取代。D-D-氨基葡萄糖氨基葡萄糖糖苷糖苷：?jiǎn)翁堑陌肟s醛上羥基與非糖物質(zhì)（醇、酚等）的羥基：?jiǎn)翁堑陌肟s醛上羥基與非糖物質(zhì)（醇、酚等）的羥基形成的縮醛。洋地黃苷、皂角苷形成的縮醛。洋地黃苷、皂角苷四、寡糖四、寡糖寡糖是少數(shù)單糖（寡糖是少數(shù)單糖（2 21010個(gè)）個(gè)） 縮合的聚合物?？s合的聚合

6、物。自然界中最常見(jiàn)的寡糖是雙糖。自然界中最常見(jiàn)的寡糖是雙糖。麥芽糖、蔗糖、乳糖麥芽糖、蔗糖、乳糖、纖維二糖纖維二糖五、多糖五、多糖多糖是由多個(gè)單糖基以糖苷鍵相連而形成的高聚物。多糖是由多個(gè)單糖基以糖苷鍵相連而形成的高聚物。多糖沒(méi)有還原性和變旋現(xiàn)象，無(wú)甜味，大多不溶于水。多糖沒(méi)有還原性和變旋現(xiàn)象，無(wú)甜味，大多不溶于水。多糖的結(jié)構(gòu)包括單糖的組成、糖苷鍵的類型、單糖的排多糖的結(jié)構(gòu)包括單糖的組成、糖苷鍵的類型、單糖的排列順序列順序3 3個(gè)基本結(jié)構(gòu)因素。個(gè)基本結(jié)構(gòu)因素。多糖的功能：多糖的功能：1.1.貯藏和結(jié)構(gòu)支持物質(zhì)。貯藏和結(jié)構(gòu)支持物質(zhì)。2.2.抗原性（莢膜多糖）?？乖裕ㄇv膜多糖）。3.3.抗凝血作

7、用（肝素）。抗凝血作用（肝素）。4.4.為細(xì)胞間粘合劑（透明質(zhì)酸）。為細(xì)胞間粘合劑（透明質(zhì)酸）。5.5.攜帶生物信息（糖鏈）攜帶生物信息（糖鏈）。六、多糖代表物六、多糖代表物天然淀粉由直鏈淀粉（以天然淀粉由直鏈淀粉（以-(1,4)-(1,4)糖苷鍵連接）與支鏈淀粉（分支點(diǎn)為糖苷鍵連接）與支鏈淀粉（分支點(diǎn)為-(1,6)-(1,6)糖苷鍵）組成。糖苷鍵）組成。淀粉與碘的呈色反應(yīng)與淀粉糖苷鏈的長(zhǎng)度有關(guān)淀粉與碘的呈色反應(yīng)與淀粉糖苷鏈的長(zhǎng)度有關(guān)：鏈長(zhǎng)小于：鏈長(zhǎng)小于6 6個(gè)葡萄糖基，個(gè)葡萄糖基，不能呈色；鏈長(zhǎng)為不能呈色；鏈長(zhǎng)為2020個(gè)葡萄糖基，呈個(gè)葡萄糖基，呈紅色紅色；鏈長(zhǎng)大于；鏈長(zhǎng)大于6060個(gè)葡萄糖

8、基，呈個(gè)葡萄糖基，呈藍(lán)色藍(lán)色。糖原糖原又稱動(dòng)物淀粉，與支鏈淀粉相似，與碘反應(yīng)呈又稱動(dòng)物淀粉，與支鏈淀粉相似，與碘反應(yīng)呈紅紫色紅紫色。（一）（一）淀粉與糖原淀粉與糖原（二）（二）纖維素與半纖維素纖維素與半纖維素纖維素是自然界最豐富的有機(jī)化合物，是一種線性的纖維素是自然界最豐富的有機(jī)化合物，是一種線性的由由D-D-吡吡喃葡萄糖基借喃葡萄糖基借-(1,4)-(1,4)糖苷鍵連接的沒(méi)有分支的同多糖。糖苷鍵連接的沒(méi)有分支的同多糖。微微晶束相當(dāng)牢固。晶束相當(dāng)牢固。半纖維素是指除纖維素以外的全部糖類（果膠質(zhì)與淀粉除外）。半纖維素是指除纖維素以外的全部糖類（果膠質(zhì)與淀粉除外）。（三）（三）殼多糖（幾丁質(zhì)）殼多

9、糖（幾丁質(zhì)）由由N-N-乙酰乙酰-D-D-氨基葡萄糖以氨基葡萄糖以-(1,4)-(1,4)糖苷鍵縮合成的同多糖。糖苷鍵縮合成的同多糖。比較堅(jiān)硬，為甲殼動(dòng)物等的機(jī)構(gòu)材料。比較堅(jiān)硬，為甲殼動(dòng)物等的機(jī)構(gòu)材料。（四）葡聚糖（四）葡聚糖是是D-D-葡萄糖以葡萄糖以-(1,6)-(1,6)糖苷鍵縮合為主鏈骨架，以糖苷鍵縮合為主鏈骨架，以-(1,3)-(1,3)和和 -(1,4)-(1,4)糖苷鍵構(gòu)成支鏈，整個(gè)分子形成網(wǎng)狀。其凝膠糖苷鍵構(gòu)成支鏈，整個(gè)分子形成網(wǎng)狀。其凝膠可用作分子篩?？捎米鞣肿雍Y。（五）糖胺聚糖（五）糖胺聚糖含有氨基己糖或乙酰氨基糖，也稱為粘多糖。透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、肝素、七、糖復(fù)合物七、

10、糖復(fù)合物是糖類的還原端和其他非糖組分以共價(jià)鍵結(jié)合的 產(chǎn)物。（一）糖蛋白與蛋白多糖（一）糖蛋白與蛋白多糖兩種不同類型苷鍵： N-糖苷鍵糖苷鍵（肽鏈上的Asn的氨基與糖基上的半縮醛羥基形成）；O-糖苷鍵糖苷鍵（肽鏈上的Ser或Thr的羥基與糖基上的半縮醛羥基形成）糖蛋白中寡糖鏈末端糖基末端糖基組成的不同決定人體的血型。 O型：Fuc（巖藻糖） A型：Fuc和GNAc（乙酰氨基葡萄糖） B型：Fuc和Gal（半乳糖）（二）糖脂與脂多糖（二）糖脂與脂多糖脂類與糖（或低聚糖）結(jié)合的一類復(fù)合糖。1.甘油醇糖脂：甘油二酯與己糖（半乳糖、甘露糖和脫氧葡萄糖）結(jié)合而成。2.N-?；窠?jīng)醇糖脂：ROCH2CHCH

11、CH=CHC13H27RNH OH（R為糖基或糖鏈基；R為脂肪酸鏈。）Stereochemistry of aldotetroses Stereochemical relationships of the D-aldoses Amylopectin, a branched glucan The ABO blood group antigens 透明質(zhì)酸透明質(zhì)酸核心蛋白核心蛋白連接蛋白連接蛋白Proteoglycan structure in bovine cartilage 低聚糖低聚糖N-乙酰胞壁酸基乙酰胞壁酸基N-乙酰乙酰-D-葡萄糖胺葡萄糖胺五肽橫鏈五肽橫鏈Bacterial cell

12、walls 6個(gè)葡萄糖基形成1個(gè)螺旋。用熱水溶解淀粉時(shí)，可溶的一部分為“直鏈淀粉”，另一部分不能溶解的為“支鏈淀粉”。The secondary structure of amylose 糖原糖原# CarbonsCategory NameRelevant examples3TrioseGlyceraldehyde, Dihydroxyacetone4TetroseErythrose5PentoseRibose, Ribulose, Xylulose6HexoseGlucose, Galactose, Mannose, Fructose7HeptoseSedoheptulose9NonoseN

13、euraminic acidalso called sialic acid Carbohydrate Classifications Sucrose: prevalent in sugar cane and sugar beets, is composed of glucose and fructose through an a a-(1,2)b b-glycosidic bond. Lactose: is found exclusively in the milk of mammals and consists of galactose and glucose in a b b-(1,4) glycosidic bond. Maltose: the major degradation p