第1章 糖的結(jié)構(gòu)與功能

1、第1章 糖的結(jié)構(gòu)與功能,第一節(jié) 概述 糖的存在：動物、植物、微生物 植物干重的80左右 微生物干重的1030 動物干重的2以下，但是在肝臟中糖原占濕重的5，人乳中乳糖濃度57 一、糖的概念 1. 糖類是含有多羥基的醛類或酮類化合物及其衍生物。由C、H、O三種元素組成,2.糖的功能 作為生物能量物質(zhì)； 合成其他物質(zhì)（蛋白質(zhì)、核酸、脂類）的原料； 生物體的結(jié)構(gòu)物質(zhì)（纖維素、幾丁質(zhì)） ； 生理活性物質(zhì)（細胞識別、免疫活性）。,二、糖的種類,根據(jù)能否被水解以及其水解產(chǎn)物的情況，糖主要可分為以下四大類：,單糖 (monosacchride):不能再水解的糖（葡萄糖、果糖）。 寡糖 (oligosacch

2、ride):能水解生成2-6個分子單糖的糖，各單糖之間借脫水縮合的糖苷鍵相連。 多糖 (polysacchride):能水解生成多個分子單糖的糖。 復(fù)合糖(glycoconjugate): 糖與非糖物質(zhì)的結(jié)合物（糖蛋白、糖脂、蛋白聚糖）。 衍生物：糖胺、糠醛酸,常見的多糖有,淀 粉 (starch),糖 原 (glycogen),纖維素 (cellulose),糖原 是動物體內(nèi)葡萄糖的儲存形式,纖維素 作為植物的骨架,糖脂 (glycolipid)：是糖與脂類的結(jié)合物。 糖蛋白 (glycoprotein)：是糖與蛋白質(zhì)的結(jié)合物。,常見的結(jié)合糖有,第二節(jié) 單糖,定義：不能再水解成更小分子的多羥

3、基醛或多羥基酮。 一、葡萄糖分子的結(jié)構(gòu)及構(gòu)型 1.單糖直連結(jié)構(gòu)與D/L標(biāo)記 旋光性：使透過不對稱碳原子的化合物水溶液的平面偏振光的振動平面發(fā)生偏轉(zhuǎn)的性質(zhì)。 右旋 “+” 順時針； 左旋 “-” 逆時針 比旋光度；外消旋（等量混合，旋光消失） D型單糖/L型單糖：以甘油醛為標(biāo)準(zhǔn)（氫左羥右） 2. 單糖環(huán)狀結(jié)構(gòu)與構(gòu)象,吡喃糖的形成,呋喃糖的形成, 環(huán)狀結(jié)構(gòu)與哈沃斯投影 環(huán)狀結(jié)構(gòu)的提出是為了解釋某些用直連結(jié)構(gòu)無法解釋的性質(zhì)，如葡萄糖的變旋。 葡萄糖的醛基可以和C5羥基縮合成六元環(huán)的半縮醛，C1即成為不對稱碳原子。 哈沃斯投影：將直立環(huán)式右邊的羥基寫在平面的環(huán)下方，左邊的羥基寫在平面的環(huán)上方。 船式構(gòu)

4、象和椅式構(gòu)象 變旋現(xiàn)象 葡萄糖與葡萄糖在水溶液中通過開鏈?zhǔn)交ハ噢D(zhuǎn)化的現(xiàn)象。,構(gòu)象(conformation)： 是指有機物分子的一切原子沿共價鍵旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的不同的空間排列。構(gòu)象可以準(zhǔn)確表達不在同一個平面上的原子之間的關(guān)系。葡萄糖以較穩(wěn)定的椅式構(gòu)象存在, 果糖五元環(huán) 六碳酮糖，呋喃環(huán) 判斷糖的構(gòu)型原則 直連中以C5羥基為判據(jù) 環(huán)狀中C5羥基在環(huán)下的為L型，環(huán)上為D型 型 半縮醛羥基在環(huán)下；型在環(huán)上 二、單糖的理化性 1.物理性質(zhì) 旋光性（特例） 甜度：標(biāo)準(zhǔn)以及順序（果糖蔗糖葡萄糖） 溶解性,2.化學(xué)性質(zhì) .與強酸的作用：形成糠醛及其衍生物 糖的鑒定： Molish反應(yīng)：糠醛及其衍生物與 -萘酚反

5、應(yīng)作用生成紫色的化合物，原理是羰基于酚類進行了縮合，這樣，將糖與濃酸作用后再與-萘酚反應(yīng)作用就能生成紫色的化合物，可鑒別糖。（多羥、醛基） Seliwanoff反應(yīng)：同樣的原理，將糖與濃酸作用后再與間苯二酚反應(yīng)，若是酮糖就顯鮮紅色，若是醛糖就顯淡紅色，由此可鑒別酮糖和醛糖。 .形成糖苷：糖的半縮醛羥基與其它物質(zhì)的羥基或氨基脫水縮合形成的化合物。 反應(yīng)部位 主體、配體、糖苷鍵的鍵型（半縮醛羥基的構(gòu)型-半縮醛羥基的位置，另一羥基的位置） 全名：配體 半縮醛羥基的構(gòu)型-半縮醛羥基的位置,另一羥基的位置-主體苷, 糖的還原性 費林反應(yīng)（Fehling）：定量法 與鐵氰化鉀的反應(yīng)： 將葡萄糖與鐵氰化鉀（

6、K3Fe（CN）6）溶液共熱時，鐵氰化鉀被還原成亞鐵氰化鉀（K4Fe（CN）6）。 反應(yīng)式： K3Fe（CN）6 + 葡萄糖 K4Fe（CN）6 + 葡萄糖酸, 形成糖脎 糖與三分子苯肼的反應(yīng) 用途：鑒定單糖的種類：糖脎為黃色的不溶于水的晶體，不同的糖脎其晶型和熔點均不同，由此可鑒別單糖的種類。 思考題： 葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖哪幾種可被糖脎反應(yīng)所鑒別，哪些不能？其余的反應(yīng)如酯化作用、對堿的作用、糖的氧化性等 三、重要的單糖 丙糖、丁糖 D半乳糖是乳糖、蜜二糖、棉子糖、瓊脂以及半纖維素的組成成分。,苯肼只和糖的C-1和C-2成脎后，分子內(nèi)氫鍵使其形成較為穩(wěn)定的六元環(huán)結(jié)構(gòu)，從而糖的其他碳原

7、子不再成脎。不同的脎結(jié)晶形狀不同，熔點不同，生成時間也不同。,第三節(jié) 寡糖,定義： 結(jié)構(gòu)單位：環(huán)狀的糖 糖苷鍵 主體和配體 寡糖（以及淀粉）中的單糖叫殘基 一.幾種重要的二糖 1.麥芽糖：葡萄糖-1,4-葡萄糖苷，直鏈淀粉的形成方式 2.異麥芽糖：葡萄糖-1,6-葡萄糖苷，枝鏈淀粉分支處的的形成方式 3.蔗糖： -葡萄糖 -D 果糖 ， -1,2葡萄糖苷 4.乳糖： 5.纖維二糖：葡萄糖 -1,4-葡萄糖苷：纖維素的形成方式。,第四節(jié) 多糖,一、同多糖：即均一多糖：以同種單糖結(jié)構(gòu)單元組成的多糖。 1.淀粉 結(jié)構(gòu)單位：-D-葡萄糖（在淀粉和寡糖中叫做葡萄糖殘基） 連接方式（即糖苷鍵型） 直鏈淀粉

8、 膠性淀粉 結(jié)構(gòu)：還原端（游離半縮醛羥基）和非還原端各一。無還原性。 枝鏈淀粉的結(jié)構(gòu)：還原端一個，非還原端多個 淀粉的二級結(jié)構(gòu)（空間結(jié)構(gòu)）：右手螺旋（像個彈簧），每一圈含有6個葡萄糖殘基,碘顯色機理：鉆圈，圈越多（分子量越大即葡萄糖殘基越多）色越深 淀粉水解碘顯色的變化： 淀粉（藍色或紫色）紅色糊精無色糊精寡糖葡萄糖 性質(zhì)：與葡萄糖相比，沒有還原性、有旋光性但無變旋現(xiàn)象、溶解度降低,直鏈淀粉：-1,4糖苷鍵,-1,6糖苷鍵 -1,4糖苷鍵,思考題：支鏈淀粉難消化的原因。 1，6糖苷建的分支處不易徹底水解，形成-界限糊精。,2.糖原 動物體內(nèi)多糖的儲存形式，為組織提供能源，主要在肌肉和肝臟中，結(jié)

9、構(gòu)與支鏈淀粉相同。 糖原具有右旋性，無還原性，遇碘顯紅色，溶于熱水。 3.纖維素 植物細胞細胞壁的主要成分，是植物支撐組織的基礎(chǔ)。 D-葡萄糖以-1，4糖苷建連接。 纖維素分子的鏈與鏈之間以氫鍵作用，具有很高的機械強度和化學(xué)穩(wěn)定性。 性質(zhì)：不溶于水和有機溶劑，吸水膨脹。難水解 半纖維素：多種單糖聚合而成，糖苷建連接 纖維二糖 4.果膠質(zhì),作用：存在與細胞壁之間起粘合細胞作用。 化學(xué)結(jié)構(gòu)：D半乳糖醛酸甲酯，以-1，4糖苷建連接。 性質(zhì)：膠體性質(zhì)，有離子結(jié)合作用。 分類：原果膠；可溶性果膠；果膠酸 5.卡拉膠 紅藻中提取，天然植物膠 性質(zhì)：水溶性好；熱可逆性；親水性；凝膠性；增稠作用；乳化成膜，穩(wěn)

10、定分散。澄清劑。 6.環(huán)狀糊精 環(huán)狀中空結(jié)構(gòu)；環(huán)外親水；環(huán)內(nèi)疏水，可以包埋大分子，用作醫(yī)藥的包埋劑。,7.多聚葡萄糖 -1，3糖苷鍵的作用抗癌。 8.氨基多糖 粘多糖，潤滑作用，蛋白多糖。 透明質(zhì)酸，硫酸軟骨素，硫酸角質(zhì)素和肝素等 9.糖類在生物技術(shù)中的應(yīng)用 發(fā)酵原料和新產(chǎn)品 新型食品添加劑,第五節(jié) 復(fù)合糖,糖脂、糖蛋白、蛋白多糖 糖脂與細胞的識別有關(guān)；保護作用；決定血型（細胞表面抗原） 糖蛋白、蛋白多糖可控制細胞膜的通透性（細胞膜的結(jié)構(gòu)物質(zhì)以及功能物質(zhì)）。 糖蛋白是指短鏈寡糖與蛋白質(zhì)以共價鍵連接而成的復(fù)合糖。 蛋白多糖是指蛋白質(zhì)和糖胺聚糖通過共價鍵連接而成的大分子復(fù)合物。,多糖的提取、純化和鑒定,提取依據(jù)：結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 提取方法：一般用熱水提取，用乙醇除雜（糖分結(jié)合的蛋白質(zhì)），再用丙酮沉淀可得到半純品；用柱層析純化，得純品。 糖的鑒定：成脎反應(yīng)，molish反應(yīng)等 糖的定量：旋光度測定，HPLC測定,旋光度測定示意圖,小結(jié),內(nèi)容： 常見單糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)及分類，投影式和構(gòu)型 多羥基醛或酮；碳原子個數(shù)，費歇爾和哈沃斯投影（能 夠表現(xiàn)分子中原子或原子團的空間排布） 單糖的化學(xué)性質(zhì) 還原性；成苷反應(yīng)；氧化性；與含氮試劑反應(yīng)； 糖的鑒定方法 molish 反應(yīng)（糠醛&酚類）；seliwanoff 反應(yīng)（間苯二 酚） 寡糖和多糖的分類、結(jié)構(gòu)特點與主要性質(zhì) 二糖（蔗糖；麥芽糖；乳糖