奥赛 分子基础(一)糖

型 1、单糖的旋光性
偏振光：当普通光通过尼可尔（Nicol）棱镜时， 偏振光：当普通光通过尼可尔（Nicol）棱镜时，
只有振动方向和棱镜晶轴平行的光才能通过， 只有振动方向和棱镜晶轴平行的光才能通过， 所得到的光就只在一个平面上振动。 所得到的光就只在一个平面上振动。这种只 在某一平面上振动的光叫做平面偏振光， 在某一平面上振动的光叫做平面偏振光，简 晶 轴 称偏振光。 称偏振光。
C 2O H H
D-果糖 果糖
2.单糖的氧化：碱性条件下，斐林试剂或班氏试 单糖的氧化：碱性条件下， 单糖的氧化 剂使醛糖的醛基氧化成羧基， 剂使醛糖的醛基氧化成羧基，二价铜被还原成 砖红色的一价铜（氧化亚铜）， ），可用于糖的定 砖红色的一价铜（氧化亚铜），可用于糖的定 性定量。 性定量。
斐林试剂
左、右手对映而 不能重合， 不能重合，这种 实物和镜像不能 重合的现象称 为—“手性”。 手性” 手性 任何物体都有它 的镜像。 的镜像。一个有机分 子在镜子内也会出现 相应的镜像。 相应的镜像。实物与 镜像相应部位与镜面 具有相等的距离。 具有相等的距离。实 物与镜像的关系叫对 映关系。 映关系。
C O H H O H C 2O H H
D-(+)甘油醛 (+)甘油醛
C O H H O H C 2O H H
L-(-)甘油醛
判断是D型还是 型 判断是 型还是L型 型还是
其他醛糖的D 其他醛糖的D型、L型
D系
其他醛糖的D 其他醛糖的D型、L型
L系
•构型DL和旋光方向(+)(-)是两套不相干的 构型DL和旋光方向(+)(构型DL和旋光方向(+)( 符号； 符号； 注 •D、L表示分子中原子在空间的排列方 D 意 式； ！！ •(+)(-) 表示使平面偏振光扭转的方 (+)((+)( 向.
（a）普通光
普通光 尼可尔棱镜 偏振光 （b）偏振光的产生
偏振光
旋光性物质
旋转后的偏振光
旋光性:物质能使偏振光的振动平面发生旋转的性质 旋光性 物质能使偏振光的振动平面发生旋转的性质。 具有旋光性的物质叫做旋光性物质。 具有旋光性的物质叫做旋光性物质。 如乳酸、甘油醛、葡萄糖等。而水、 如乳酸、甘油醛、葡萄糖等。而水、乙 醇等称非旋光性物质。 醇等称非旋光性物质。
（一）几种重要的单糖 1.丙糖： 甘油醛、 1.丙糖 丙糖： 甘油醛、
二羟丙酮
醛糖
酮糖
2.丁糖： 丁糖： 丁糖 3.戊糖： 戊糖： 戊糖 D－（脱氧）核糖、D－木糖、L－阿拉伯糖等 －（脱氧 －（脱氧）核糖、 －木糖、 －
4.己糖： 己糖： 己糖 D－葡萄糖、 D－半乳糖、 D－果糖、甘露糖等 －葡萄糖、 －半乳糖、 －果糖、
第二节 糖 类
主要内容： 主要内容：
糖类的概念、分类、生理功能、 糖类的概念、分类、生理功能、 单糖、 单糖、二糖和多糖的化学结构和性质
糖的概述
一. 糖类的存在与来源
糖类是地球上最丰富的有机化合物
植物干重： 细菌干重： 植物干重：85%--90% 细菌干重：10%--30% 动物干重： 动物干重： < 2％ ％ 二.糖类的元素组成 ： 糖类的元素组成 、 、 三种元素组成，有些还有N、 、 等 主要由C、H、O三种元素组成，有些还有 、S、P等。
1.下列水的哪种特性有利于体内的化学反应 下列水的哪种特性有利于体内的化学反应 A 水的流动性大 B 水分子极性强 B C 水分子比热大 D 水有润滑作用 2.当种子开始萌发时，其细胞内的自由水与 当种子开始萌发时， 当种子开始萌发时 结合水的比值将： 结合水的比值将： A A．升高 B．降低 ． ． C．无变化 D．先升后降 ． ．
三.糖类的生物学作用
生物体的结构成分（植物、动物、细菌） 生物体的结构成分（植物、动物、细菌） 生物体内的主要能源物质（淀粉、糖原） 生物体内的主要能源物质（淀粉、糖原） 中间代谢物(碳源) 中间代谢物(碳源) 作为细胞识别的信息分子（糖蛋白） 作为细胞识别的信息分子（糖蛋白）
糖类的分类
单 不能水解的最简单糖类，是多羟基 不能水解的最简单糖类， 的醛或酮的衍生物（醛糖或酮糖） 糖 的醛或酮的衍生物（醛糖或酮糖） 糖类 化合 物
手性碳原子:与四个不同的原子或集团相连的碳原 手性碳原子 与四个不同的原子或集团相连的碳原 子为手性原子，或不对称碳原子， 表示。 子为手性原子，或不对称碳原子，用C*表示。 表示 例如：
C 3C C 2C 3 H H HC H H O H
C 3C C C 3 H HH H C B l r
找出下列糖中的手性碳 甘油醛、 甘油醛、 二羟丙酮
二.无机盐 无机盐 存在形式： 存在形式：离子
主要作用： 主要作用： 1.有些无机离子是合成有机物的原料。 有些无机离子是合成有机物的原料。 有些无机离子是合成有机物的原料 2.有些无机离子是酶的活化因子和调节因子 有些无机离子是酶的活化因子和调节因子 3.能维持细胞的渗透压和细胞的正常形态 能维持细胞的渗透压和细胞的正常形态 4.有些无机离子有缓冲 的作用 有些无机离子有缓冲PH的作用 有些无机离子有缓冲
（五）单糖的化学性质
1.异构化 1.异构化 碱性溶液中 葡萄糖、 甘露糖和D 在碱性溶液中， D-葡萄糖、D-甘露糖和D-果 糖可以通过烯二醇中间物发生相互转化。 糖可以通过烯二醇中间物发生相互转化。
CHO CHO
C 2O H H HO C =O
CH2OH D-葡萄糖 葡萄糖
CH2OH D-甘露糖 甘露糖
果糖
2.单糖的构型 2.单糖的构型
手性碳原子
手性碳原子
甘油醛的对映体
构型的标记 D,L标记法 人为规定，确定对映体的相对构型. D,L标记法 人为规定，确定对映体的相对构型.
以醛基碳原子为C1，以下顺数， 以醛基碳原子为C1，以下顺数，凡倒数第二个碳 C1 原子上的羟基 OH） 上的羟基（ 原子上的羟基（-OH）与D-甘油醛相应羟基方向 一致（在右边） 一致（在右边）的糖 为Ｄ型 相反（在左边） 相反（在左边）的 为 L型
3.水分子的生物学功能主要有 水分子的生物学功能主要有
（1）有较强的内聚力和表面张力 ） （2）有较大的比热和蒸发热 ） （3）结合水对亲水分子的空间结构和生物学功能 ） 有重要作用 （4）水是良好的溶剂 ） （5）水保证了生物膜等细胞结构的稳定 ） （6）水也是生物体中某些化学反应的必需原料 ）
糖多符合分子通式： 糖多符合分子通式：(CH2O)n 但仅从通式上并不能判断某分子是否就是糖， 但仅从通式上并不能判断某分子是否就是糖，即：符合通 式的不一定是糖， ），CH2O（甲 式的不一定是糖，如CH3COOH（乙酸）， （乙酸）， （ ），C3H6O3（乳酸）；是糖的不一定都符合通式，如 ）；是糖的不一定都符合通式 醛）， （乳酸）；是糖的不一定都符合通式， C5H10O4（脱氧核糖）， ），C6H12O5（鼠李糖）。 （脱氧核糖）， （鼠李糖）。
当偏振光通过某一旋光性物质时， 当偏振光通过某一旋光性物质时，其振动平面 会向着某一方向旋转一定的角度，这一角度叫做旋 会向着某一方向旋转一定的角度， 光度，通常用“α”表示。 光度，通常用“ 表示。 表示
α α
晶 轴
晶 轴
目 镜
光源
起偏镜 偏振光
盛液管
旋转后的 偏振光
检偏镜
通过检偏镜 的偏振光
在盛液管中放入旋光性物质后， 在盛液管中放入旋光性物质后，偏振光将发 生偏转。 生偏转。 使偏振光振动平面按顺时针方向（ 使偏振光振动平面按顺时针方向（向右 旋转的物质称右旋体， 表示。 旋）旋转的物质称右旋体，用“＋” 表示。 使偏振光振动平面按逆时针方向（向左 使偏振光振动平面按逆时针方向（ 旋转的物质称左旋体， 表示； 旋）旋转的物质称左旋体，用“－” 表示； 肌肉分解出来的乳酸是右旋体， 如：肌肉分解出来的乳酸是右旋体，称 为右旋乳酸。可表示为： +)- 羟基丙酸。 为右旋乳酸。可表示为：（+)-2-羟基丙酸。
半缩醛羟基
半缩醛羟基
α-型
β-型
葡萄糖分子结构的链式和环式之间的互变
2. α、β构型
如果半缩醛羟基与末位不对称碳原子（ 如果半缩醛羟基与末位不对称碳原子（即倒数第二 位碳原子）上的-OH同在环的一侧，称为α-型。 同在环的一侧， 位碳原子）上的 同在环的一侧 称为α 如果分别在环的两侧，称为β-型。 如果分别在环的两侧，称为β
生命的分子基础
第一节水和无机盐 一.水 ：极性分子 水 （1）含量
在生物体中含量最多，一般在的70--90% 在生物体中含量最多，一般在的70--90% 70--
（2）存在形式
①自由水：指流动性大，可进出于血液、 自由水：指流动性大，可进出于血液、 组织细胞内外的部分， 组织细胞内外的部分，含量可因各种生理条 件的改变而改变。 件的改变而改变。 结合水：与蛋白质、多糖、 ②结合水：与蛋白质、多糖、脂类等亲 水分子及其离子物质以氢键、 水分子及其离子物质以氢键、静电引力所吸 其活动性显著降低， 附，其活动性显著降低，溶解能力也降低
α构型
沃尔斯透视图
β构型
α-D-葡萄糖和β-D-葡萄糖的主要区别是以下 葡萄糖和β 哪一种？ 哪一种？ A.第1位碳原子上的羟基 A.第 B.第2位碳原子上的羟基 B.第 C.第5位碳原子上的羟基 C.第 D.第4位碳原子上的羟基 D.第
A
（四）同分异构：是指存在两个或多个具
有相同数目和种类的原子并因而具有相同分 子量的化合物的现象（相同分子式）。 子量的化合物的现象（相同分子式）。 结构异构 同分异构 构型异构 立体异构 构像异构 结构异构： 结构异构：分子中原子连接的次序不同造成 的。 立体异构：具有相同的结构式， 立体异构：具有相同的结构式，但原子在空 间的排列方向不同而引起的异构体。 间的排列方向不同而引起的异构体。
手性分子
化合物分子中的一个碳原子与四个不同的原子相 连时，这个化合物在空间有两种不同排列， 连时，这个化合物在空间有两种不同排列，即两种 构型。这两种不同构型的化合物相互不能重叠, 构型。这两种不同构型的化合物相互不能重叠,像人 的两只手。 的两只手。
C 3C C C 3 2-丁醇 H H H H 丁醇 O H
2~20个分子单糖缩合而成 个分子单糖缩合而成， 寡 有2~20个分子单糖缩合而成， 糖 水解后产生单糖 由很多分子单糖缩合脱水而成. 多 由很多分子单糖缩合脱水而成. 同多糖 糖
杂多糖 糖缀合物
一. 单 糖：不能在水解的糖
单糖的n是从 到 整数，分别称为丙糖、丁糖、戊糖、己糖、 单糖的 是从3到7 整数，分别称为丙糖、丁糖、戊糖、己糖、庚 是从 糖
（三）.单糖的环状结构
1.环式结构 环式结构 半缩 醛:葡萄糖的羟基和羰基处于同一分子内，可以发 葡萄糖的羟基和羰基处于同一分子内， 生分子内亲和加成，形成半缩醛，从而形成环状结构。 生分子内亲和加成，形成半缩醛，从而形成环状结构。 其中第一位C原子上的羟基成为半缩醛羟基， 其中第一位C原子上的羟基成为半缩醛羟基，化学性 质活泼。 质活泼。
在有机化学和生物化学上， 在有机化学和生物化学上，特别把能还原斐林试剂等 弱氧化剂的性质，称为还原性。 弱氧化剂的性质，称为还原性。具有还原性的糖称为 还原糖，不具有还原性的糖称为非还原糖。 还原糖，不具有还原性的糖称为非还原糖。
分子结构中含有还原性基团（如游离醛基、 分子结构中含有还原性基团（如游离醛基、 半缩醛羟基或游离羰基）的糖，叫还原糖。 半缩醛羟基或游离羰基）的糖，叫还原糖。 所有的单糖（除二羟丙酮）， ），不论醛 如：所有的单糖（除二羟丙酮），不论醛 糖、酮糖都是还原糖。大部分双糖也是还 酮糖都是还原糖。 原糖，蔗糖例外。非还原性糖有蔗糖、 原糖，蔗糖例外。非还原性糖有蔗糖、淀 纤维素等， 粉、纤维素等，但它们都可以通过水解生 成相应的还原性单糖。 成相应的还原性单糖。
3.缩醛反应：单糖环状半缩醛结构中的半缩醛 缩醛反应： 缩醛反应 羟基与另一分子醇或羟基作用时， 羟基与另一分子醇或羟基作用时，脱去一分子 水而生成缩醛。 水而生成缩醛。
糖的这种缩醛称为糖苷。 糖的这种缩醛称为糖苷。半缩醛的羟基的糖部 分称为糖基，与之缩合的“非糖 非糖” 分称为糖基，与之缩合的 非糖”部分称为糖苷 配基，其键称为糖苷键。 配基，其键称为糖苷键。 糖苷的配基如果是糖，就缩合成双糖、寡糖、 糖苷的配基如果是糖，就缩合成双糖、寡糖、 多糖。 多糖。