糖類與脂類課件

第7章

糖類和脂類7.1.1糖的化學(xué)概念和生物學(xué)功能糖類是多羥醛或多羥酮及其縮聚物和某些衍生物的總稱。也稱碳水化合物(carbohydrate),用Cm(H2O)n表示。較簡單的糖類物質(zhì)稱saccharide

，如monosaccharide，polysaccharide，或稱suger．7.1糖類糖類的主要生物學(xué)作用是生物體主要的能量來源。轉(zhuǎn)變?yōu)樯匦璧钠渌镔|(zhì)，如脂類、蛋白質(zhì)等。生物體的結(jié)構(gòu)物質(zhì)，如纖維素。細(xì)胞識別的信息分子。7.1.2單糖(monosaccharide)概念：不能被水解成更小分子的糖類．如：可分成三碳糖，四碳糖，五碳糖，六碳糖等．或分為醛糖和酮糖結(jié)構(gòu)：多羥基醛或多羥基酮．具開鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，可以Fischer投影式表示；除二羥基丙酮外都含有手性碳原子，用R和S進(jìn)行標(biāo)記；具有對映異構(gòu)體，數(shù)目＝２n；可分為D和L兩種構(gòu)型（

configuration）：最末手性碳原子上的羥基在Fischer投影式右邊的為D型，在左邊的為L型；在溶液中具環(huán)狀結(jié)構(gòu)：以半縮醛或半縮酮形式存在D型和L型以甘油醛作標(biāo)準(zhǔn)：以離羰基最遠(yuǎn)一個(gè)不對稱碳在空間上的排布與甘油醛的不對稱碳原子上的羥基在空間上的排布相比較而確定水溶液中Glc主要以環(huán)狀結(jié)構(gòu)存在六元環(huán)：吡喃型根據(jù)半縮醛或半縮酮羥基的取向分為α和β兩種構(gòu)型β-D-吡喃葡萄糖α-D-吡喃葡萄糖吡喃型葡萄糖的形成吡喃吡喃糖單糖分類及構(gòu)型數(shù)目糖類醛糖酮糖D－系L－系D－系L－系丙糖11二羥丙酮二羥丙酮丁糖2211戊糖4×2※4×2※2×2※2×2※己糖8×2※8×2※4×2※4×2※※環(huán)狀結(jié)構(gòu)有－、－異頭體之分

鏈狀與環(huán)狀互變單糖的構(gòu)象－－討論吡喃葡萄糖的構(gòu)象C11C糖甜度糖甜度果糖轉(zhuǎn)化糖蔗糖葡萄糖木糖糖精173.3130

10074.34050000鼠李糖麥芽糖半乳糖棉子糖乳糖Aspartame32.532.532.122.616.115000（2）甜度（sweetness）易溶于水，不溶于乙醚等非極性有機(jī)溶劑（3）溶解性化學(xué)性質(zhì)脫水作用A．Molisch’stest（莫利希試驗(yàn)）

糖糠醛或糠醛衍生物紫色濃H2SO4脫水α-萘酚鑒定糖類的共同反應(yīng)OCH2OHCHOHCl3H2OCH3COCH2CH2COOHHCOOH+H+分解α-萘酚間苯二酚間苯三酚甲基間苯二酚

糠醛或羥甲基糠醛能與多種酚類物質(zhì)作用產(chǎn)生有色物質(zhì)，可用作糖的定性測定。

D-Glc烯二醇D－FruD－ManBa(OH)2Ba(OH)2Ba(OH)2與堿作用－－異構(gòu)化形成糖苷（縮醛）①單糖的氧化（即單糖的還原性）弱氧化劑：常用的為含Cu2+的堿性溶液糖被氧化Fehling試劑：CuSO4、NaOH、酒石酸鉀鈉Benedict試劑：CuSO4、Na2CO3、檸檬酸鈉

糖被氧化成糖酸，同時(shí)還原Cu2+生成Cu2O，產(chǎn)生紅色沉淀溫和氧化劑；Br2－H2O強(qiáng)氧化劑：濃HNO3

Br2－H2O濃HNO3（生物體內(nèi)）糖酸醛糖糖二酸糖醛酸[O]+果糖乙醇酸三羥基丁酸酮糖不被弱氧化劑氧化；但可被強(qiáng)氧化劑氧化成較小的分子[H]D-GlcD－葡萄醇（山梨醇）[H]D－甘露糖（mannose）D－甘露醇單糖的還原[H][H]D－FruD－葡萄醇D－甘露醇單糖衍生物糖胺（NAG）（NAM）還有

糖酯

糖醇

糖酸

糖苷物理性質(zhì)：白色結(jié)晶，易溶于水，很甜。有旋光性，無變旋現(xiàn)象。

化學(xué)性質(zhì)：無還原性，不能成脎。蔗糖的轉(zhuǎn)化作用右旋左旋C12H22O11+H2OC6H12O6+C6H12O6

蔗糖D-GlcD-Fru[α]D+66.4o+52.5o-92o[α]

-20o蔗糖的性質(zhì)麥芽糖是由2分子D-葡萄糖通過α-1，4糖苷鍵連接而成。麥芽糖（maltose）異麥芽糖（isomaltose）乳糖由1分子D-半乳糖和1分子D-葡萄糖通過β-1，4糖苷鍵連接而成。乳糖（lactose）三糖（trisaccharide）多糖的共同特性分子量一般很大，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。物理性質(zhì)：有旋光性，但無變旋現(xiàn)象。無甜味。化學(xué)性質(zhì)：無還原性，不能成脎。7.1.4多糖（polysaccharide）淀粉（starch）:天然淀粉呈顆粉狀，其外層為支鏈淀粉，約占80～90%；內(nèi)層為直鏈淀粉，約占10～20%。同多糖（homopolysaccharide）Nonreducingend(NRE)reducingend(RE)直鏈淀粉（amylose）：直鏈淀粉的空間結(jié)構(gòu)α-1,4-糖苷鍵α-1,4-糖苷鍵支鏈淀粉（amylopectin）結(jié)構(gòu)式α-1,6-糖苷鍵α-1,4-糖苷鍵溶解度分子量化學(xué)性質(zhì)直鏈、支鏈淀粉的性質(zhì)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)

糖原（glycogen）:結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉相似，由D-Glc以α-1,4和α-1,6糖苷鍵相連。

與支鏈淀粉的不同在于糖原分子分支更多、鏈短、結(jié)構(gòu)緊密。結(jié)構(gòu)纖維素（Cellulose）β-1,4-糖苷鍵纖維素（Cellulose）不溶于水纖維素的水解纖維素 較短鏈β-1,4葡聚糖酶β-1，4葡聚糖纖維二糖水解酶纖維二糖酶（β-葡萄糖苷酶）纖維二糖葡萄糖纖維素的性質(zhì)其他同多糖：瓊脂、幾丁質(zhì)、葡聚糖透明質(zhì)酸（hyaluronicacid）雜多糖(heterosaccharide)或稱糖胺聚糖細(xì)胞間的粘合劑，關(guān)節(jié)滑液中起潤滑作用葡萄糖醛酸N-乙酰葡萄糖胺硫酸軟骨素組成糖苷鍵硫酸酯鍵軟骨素-4-硫酸（A）葡萄糖醛酸N-乙酰半乳糖胺β-1，3C4

軟骨素-6-硫酸（C）葡萄糖醛酸N-乙酰半乳糖胺β-1，3C6

硫酸軟骨素（chondroitinsalfate）肝素（heparin）主要功能：抗凝，降血脂肽聚糖（peptidoglycan）

細(xì)菌細(xì)胞壁的多糖：肽聚糖、磷壁酸、脂多糖細(xì)菌多糖乳酸五聚甘氨酸橋四肽甘油醇磷壁酸，核糖醇磷壁酸甘油基GlcorD-Ala甘油醇磷壁酸磷壁酸核糖醇磷壁酸Glcor氨基糖D-Ala核糖醇基脂多糖（lipopolysaccharide）外層專一性寡糖鏈中心多糖鏈脂質(zhì)具抗原性，是細(xì)菌的致病成分，稱O—抗原概念：短鏈寡糖與蛋白質(zhì)共價(jià)連接而形成的復(fù)合物。糖蛋白（glycoproteins）糖苷鍵相連:（1）O-糖苷鍵 ；（2）N-糖苷鍵糖蛋白中糖鏈與肽鏈的連接方式蛋白聚糖（proteoglycan）概念：由一條或多條糖胺聚糖和一個(gè)核心蛋白質(zhì)通過共價(jià)鍵連接而成的大分子復(fù)合物。連接方式（1）D-木糖與絲氨酸的-OH形成的O-糖苷鍵（2）GalNAc與蘇氨酸或絲氨酸的-OH形成的O-糖苷鍵（3）GlcNAc與天冬酰胺的一NH2形成的N-糖苷鍵生理功能蛋白聚糖主要存在于軟骨、腱等結(jié)締組織，構(gòu)成細(xì)胞間質(zhì)。由于糖胺聚糖有密集的負(fù)電荷，在組織中可吸收大量的水而賦予粘性和彈性，具有穩(wěn)定、支持和保護(hù)細(xì)胞的作用。(a)蛋白聚糖聚集體硫酸軟骨素硫酸角質(zhì)素透明質(zhì)酸7.２脂質(zhì)7.2.1脂類的概念和類別概念:脂肪酸+醇→酯，酯的衍生物脂類物質(zhì)具有三個(gè)特征：一般不溶于水而溶于有機(jī)溶劑。是脂酸與醇所組成的酯。一般能被生物體利用，作為構(gòu)建、修補(bǔ)組織或供能。脂類的分類單脂（simplelipid）：脂（fat）、油（oil）、蠟（wax）復(fù)合脂（complexlipid）：磷脂:含磷酸的單脂衍生物；糖脂:含糖的單脂衍生物提供能量：人體內(nèi)氧化1g脂肪可得到38KJ熱能，氧化1g糖或蛋白質(zhì)只能得到17KJ熱能；保護(hù)作用和御寒作用；為脂溶性物質(zhì)提供溶劑，促進(jìn)人及動物體吸收脂溶性物質(zhì)；提供必需脂酸；構(gòu)建生物膜；脂類作為細(xì)胞表面物質(zhì)，與細(xì)胞識別、免疫等密切相關(guān)；有些脂類還具有維生素和激素的功能；7.2.2脂類的主要生理功能脂肪的組成和結(jié)構(gòu)脂肪：甘油三酯（或三酰甘油）triglyceride（TG）7.2.3單脂（simplelipid）脂酸的空間結(jié)構(gòu)脂質(zhì)過氧化及其對機(jī)體的損傷蠟：長鏈脂肪酸與長鏈一元醇或固醇形成的酯磷脂（phospholipidorphosphatide）甘油磷脂（glycerophosphatide）7.2.4復(fù)合脂（complexlipidorcompoundlipid）R=膽堿，乙醇胺，絲氨酸或肌醇1967年IUPAC-IUB（InternationalUnionofPureandAppliedchemistry-InternationalUnionofBiochemistry）國際理論和應(yīng)用化學(xué)協(xié)會以及國際生物化學(xué)協(xié)會建議采用立體專一編號（stereospecificnumbering,sn）規(guī)定：手性原中心的S-原羥甲基碳為１位，手性原中心為２位，R－原羥甲基碳為３位．磷脂酰膽堿(phosphatidylCholine,PC)：也稱卵磷脂(lecithin)幾種重要的甘油醇磷脂的結(jié)構(gòu)膽堿具有堿性、醇性磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamine):

也稱腦磷脂(cephalin)

磷脂酰絲氨酸(phosphatidylserine)：

也稱血小板第三因子HOCH2CH2NH2HOCH2CHCOOHNH2磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol):

也稱肌醇磷脂(inositolphosphatide)OHOHOHOHOHOH654321磷脂酰甘油（phosphatidylglycerol）CH2OHCHOHCH2OH雙磷脂酰甘油（diphosphatidylglycerol）也稱心磷脂（cardiolipidorcardiolipin）磷脂酰甘油（phosphatidylglycerol）①溶解性②可解離成兩性離子型或帶電荷的分子磷脂丙硐乙醇乙醚磷脂酰膽堿不溶溶溶磷脂酰乙醇胺不溶不溶溶鞘氨醇磷脂不溶溶（在熱乙醇中）不溶甘油醇磷脂的性質(zhì)③容易氧化磷脂分子中有極性頭部和非極性尾部，稱為兩親化合物（amphipathiccompound）

pH7時(shí)，幾種常見的甘油醇磷脂的凈電荷磷脂磷酸基團(tuán)X基團(tuán)凈電荷磷脂酰膽堿-+0磷脂酰乙醇胺-+0磷脂酰絲氨酸-+，--1磷脂酰肌醇-0-1④水解甘油醇磷脂可被酸、堿或酶水解甘油醇磷脂脂酸＋甘油磷酸＋X基團(tuán)H+或OH-磷酸單酯酶甘油＋磷酸甘油磷脂可被磷脂酶(phospholipase)催化水解

CH2O-C-R1

R2C-O-CHCH2O-P-OXOOOOHCH2O-C-R1HO-CHCH2O-P-OXOOOHCH2OH

R2C-O-CHCH2O-P-OXOOOHPLA1PLA2