第一章 糖类
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1 糖类
• D-果糖C5上的羟基与C2的酮基加成形成五元环的为呋 喃（型）果糖（Fructofuranose）
38% 0.02%
62%
D-葡萄糖在水溶液中主要以 吡喃糖(pyranose) 存在， 呋喃糖(furanose) 次之。
<0.5%
<0.5%
5 6
• D-果糖在水溶液中主要以呋喃糖存在，吡喃糖次之。
果糖 酮糖
寡糖(oligo-)： oligo来自希 腊文，意为少。
寡糖
(2-20)
能水解产生10-20个 单糖分子的糖称为 低聚糖
二糖：麦芽糖(maltose) 乳糖(lactose) 蔗糖(sucrose)
三糖：棉子糖 四糖 五糖
六糖
大部分单糖和寡糖都是结晶状化合物，溶于水，并有甜味。
多糖也是单糖的聚合物，有很长的链，其结构为线型或 分支型。按照它们的结构可分为两大类。
对称碳原子的构型与D-甘油醛一致的就称其为D型糖，不一 致的就是L型糖（DL要大写）。任何糖都可以看作是由甘油 醛或二羟丙酮派生出来的。离醛基或离酮基最远的手性碳的 羟基的方向来确定糖的DL构型。 • DL仅指一种构型，指以甘油醛为标准而确定的相对构型，不 表示旋光方向。旋光方向是以（+）、（–）来加以表示的。
• 因此糖实际上应当称之为多羟基半缩醛和半缩 酮。
Haworth投影式
异头碳羟基与末端羟甲基是反式的为α异头物，顺式为β异头物
吡喃糖和呋喃糖
• 开链的单糖形成环状半缩醛时，最容易出现五元环(呋喃） 和六元环（吡喃）。
• D-葡萄糖C5上的羟基与C1的醛基加成生成 六元环的为 吡喃（型）葡萄糖（glucopyranose）。
均一多糖（同多糖）：一种单糖聚合而成,
38% 0.02%
62%
D-葡萄糖在水溶液中主要以 吡喃糖(pyranose) 存在， 呋喃糖(furanose) 次之。
<0.5%
<0.5%
5 6
• D-果糖在水溶液中主要以呋喃糖存在，吡喃糖次之。
果糖 酮糖
寡糖(oligo-)： oligo来自希 腊文，意为少。
寡糖
(2-20)
能水解产生10-20个 单糖分子的糖称为 低聚糖
二糖：麦芽糖(maltose) 乳糖(lactose) 蔗糖(sucrose)
三糖：棉子糖 四糖 五糖
六糖
大部分单糖和寡糖都是结晶状化合物，溶于水，并有甜味。
多糖也是单糖的聚合物，有很长的链，其结构为线型或 分支型。按照它们的结构可分为两大类。
对称碳原子的构型与D-甘油醛一致的就称其为D型糖，不一 致的就是L型糖（DL要大写）。任何糖都可以看作是由甘油 醛或二羟丙酮派生出来的。离醛基或离酮基最远的手性碳的 羟基的方向来确定糖的DL构型。 • DL仅指一种构型，指以甘油醛为标准而确定的相对构型，不 表示旋光方向。旋光方向是以（+）、（–）来加以表示的。
• 因此糖实际上应当称之为多羟基半缩醛和半缩 酮。
Haworth投影式
异头碳羟基与末端羟甲基是反式的为α异头物，顺式为β异头物
吡喃糖和呋喃糖
• 开链的单糖形成环状半缩醛时，最容易出现五元环(呋喃） 和六元环（吡喃）。
• D-葡萄糖C5上的羟基与C1的醛基加成生成 六元环的为 吡喃（型）葡萄糖（glucopyranose）。
均一多糖（同多糖）：一种单糖聚合而成,
第1章 糖类
（二）Fischer 投影式 1891年德国化学家Fischer提出 透视式中手性碳原子和实线键处于纸面内， 虚线伸向纸面背后，楔形键凸出纸面，伸向读 者。 书写投影式规定：碳键处于垂直方向，羰基 写在链的上端，羟甲基写在下端，氢原子和羟 基位于链的两侧。
（三）构型的RS表示法 第一步：指定与每个手性碳原子直接相连的 4个取代基的优先性。 第二步：旋转手性四面体碳，使那个优先性 最小的取代基，离开观察者最远，另三个取代 基面向观察者。 第三步：面向观察者的三个取代基按优先性 大小的顺序是顺时针方向还是逆时针方向，如 果是顺时针方向（右手），则为R构型，如果是 反时针方向，则为S构型。 SR与DL构型并不是相互对应的。
（1）单糖的α －型和β －型
凡糖分子的半缩醛羟基（即C—1上的OH）和最末的不对 称碳原子的OH基在碳链同侧的称α 一型，在异侧的称β －型。 C－1称异头碳原子，所以α 一和β －两种不同形式的差向异 构体称异头物。
（2）吡喃糖和呋喃糖
开链的单糖形成环状半缩醛时，容易出现1—5氧桥型（氧
桥是第1和第5碳原子连接）和1—4氧桥型（氧桥是第1和第4 碳原子连接）。
（二）糖类的生物学作用
作为生物体的结构成分 作为生物体内的主要能源物质 作为其它生物分子如氨基酸、核苷 酸、脂等合成的前体 作为细胞识别的信息分子
广泛分布于生物界，特别是植物界。
（三）分布
（四）糖的分类
糖类可根据其水解情况分为单糖、寡糖和多糖三大类： 1、单糖 单糖是不能水解的最简单糖类，是多羟的醛 或酮的衍生物。根据所含碳原子数目又分为丙糖、丁糖、 戊糖和己糖等。每种单糖又可分为醛糖（含醛基）和酮糖 （含酮基）。 2、寡糖 由多个单糖分子通过糖苷键连接而成水解后 产生单糖。包括的类别很多，二糖、三糖、四糖等。
生物化学：第一章 糖类的结构与性质
-D-葡萄糖-6-磷酸
-D-果糖-6-磷酸
-D-果糖-1，6-二磷酸
重要的二糖
D-麦芽糖（ -型） -葡糖(1-4)葡糖
蔗糖 -葡糖(1-2) -果糖
纤维二糖（ -型） -葡糖(1-4)葡糖
乳糖（ -型 ） -半乳糖(1-4)葡糖
环糊精结构
-环糊精分子结构
环糊精分子的空间填充模型
淀粉和糖原结构
蛋白聚糖
糖蛋白
细胞膜
糖脂
五、糖类的生物学作用
糖类是细胞中非常重要的一类有机化合物，主要的生物学 作用如下：
•作为生物体的结构成分 •作为生物体内的主要能源物质 •作为其它生物分子如氨基酸、核苷酸、脂等
合成的前体 •作为细胞识别的信息分子
基本概念
异构 旋光异构 不对称碳原子 对映体 构型 构
象 异头物 糖苷
异构
结构异构（结构式）
旋光异构（不对称碳原子） 立体异构
几何异构（顺反异构，双键或环）
注意：糖的构型（D、L）与旋光方向（+、-）并无直接联系。 D、L构型（最远手性碳与甘油醛比较）
糖的构型
RS构型（手性碳取代基优先性旋转）
透视式
糖的立体结构表示
Fischer投影式（线形） Haworth式（环式）
任一旋光化合物都只有一个对映体，它的其他旋光异构体在 理、化性质都与之不同，不是对映体的旋光异构体称非对映体。
仅一个手性碳构型不同的非对映体称差向异构体（有几种情 况）。
异头物 ——单糖由直链结构变成环状结构后，羰基碳成为新 的手性碳（异头碳），导致C1差向异构化，产生两个非对映体， 称之。
α、β异头物判断：有2种方式。见P3。
还原糖判定
异构：化合物具有相同的分子式，但原子连接次序或原子空 间排布不同。
07-31糖类化学F
CO
CH 2 OH D-Glc
CH 2 OH 烯二醇
Ba(OH)2
OCH HO C H
CH 2 OH
D－Man
CH 2 OH D－Fru
⑤发酵作用 C6H12O6 酿酶 2CH3CH2OH+2CO2
（2）由羟基（半缩醛羟基和醇性羟基）产生的性质 ①形成糖酯
② 形成糖苷
③ 单糖脱水（无机酸的作用）
氧化剂
单糖
醛糖
弱氧化剂（Fehling试剂、 Benedict试剂）
+
酮糖
+
温和氧化剂（Br2-H2O）
+
-
强氧化剂（浓HNO3）
+
+
②单糖的还原
CHO
[H]
CH 2 OH
CH 2 OH
D-Glc
CHO
[H]
CH 2 OH
D－甘露糖（mannose）
CH 2 OH
D－葡萄醇（山梨醇）
2 OH
乳糖由1分子D-半乳糖和1分子D-葡萄糖通过β-1，4糖苷键 连接而成。
二糖总结
组成（均为D型） 苷键 旋光 变旋
还原性 成脎
Sucrose
1Glc,1Fru α，β-1，2
+ -
Maltose
2Glc α-1,4
+ + + +
Lactose
1Glc,1Gal β-1,4 + + + +
四、常见的三糖（trisaccharide） 棉子糖
五、多糖（polysaccharide） 多糖的共同特性
1．分子量一般很大，在几万以上。在水中不能形成真溶 液，有的根本不溶于水，如纤维素。
CH 2 OH D-Glc
CH 2 OH 烯二醇
Ba(OH)2
OCH HO C H
CH 2 OH
D－Man
CH 2 OH D－Fru
⑤发酵作用 C6H12O6 酿酶 2CH3CH2OH+2CO2
（2）由羟基（半缩醛羟基和醇性羟基）产生的性质 ①形成糖酯
② 形成糖苷
③ 单糖脱水（无机酸的作用）
氧化剂
单糖
醛糖
弱氧化剂（Fehling试剂、 Benedict试剂）
+
酮糖
+
温和氧化剂（Br2-H2O）
+
-
强氧化剂（浓HNO3）
+
+
②单糖的还原
CHO
[H]
CH 2 OH
CH 2 OH
D-Glc
CHO
[H]
CH 2 OH
D－甘露糖（mannose）
CH 2 OH
D－葡萄醇（山梨醇）
2 OH
乳糖由1分子D-半乳糖和1分子D-葡萄糖通过β-1，4糖苷键 连接而成。
二糖总结
组成（均为D型） 苷键 旋光 变旋
还原性 成脎
Sucrose
1Glc,1Fru α，β-1，2
+ -
Maltose
2Glc α-1,4
+ + + +
Lactose
1Glc,1Gal β-1,4 + + + +
四、常见的三糖（trisaccharide） 棉子糖
五、多糖（polysaccharide） 多糖的共同特性
1．分子量一般很大，在几万以上。在水中不能形成真溶 液，有的根本不溶于水，如纤维素。
生物化学第一章糖类
HO O
CH3 OH
CH2OH
H
O
OH
O
O
H
NHAc
-1, 4
-1, 2
蛋白质
H OH
CH2OH
OH ~OH HO
NHCOCH3 N-乙酰氨基-D-葡萄糖
CH2OH
HO
O
OH ~OH
OH D-半乳糖
O CH3 OH~OH HO OH
L-岩藻糖
Ⅱ 寡糖(oligosaccharide)
一.双糖（还原糖与非还原糖）
HO
OH
HO
O
OH
CH2OH
CHO OH
HO OH OH
CH2OH
OH
OH
HO
O
OH
CH2OH
HO HO HOCH2
OH O
OH
-D-(+)-吡喃葡萄糖 +18.7o ( 63%)
HO
HO
OH O
OH
HO
OH O
OH
OH
HO
O
OH
OH CH2OH
OH CH2OH
HOCH2
-D-(+)-呋喃葡萄糖 -D-呋喃.. -D-吡喃葡..
2. 单糖的反应
1. 成苷反应
CH2OH O
OH HO
~OH + CH3OH
干HCl
CH2OH O
CH2OH O OCH3
OH HO
+ OH
OCH3 HO
HO
HO
HO
甲基--D-葡萄糖苷 甲基--D-葡萄糖苷
糖苷：单糖的半缩醛(酮)的羟基与另一分子中的 羟基、氨基或巯基等失水而形成的化合物。
第一章 糖类化合物
淀
粉
淀
粉
三、淀粉的重要化学反应 (1)碘显色反应 淀粉遇碘液立即显蓝色， 碘显色反应的颜色与葡萄糖链的长度有关。 一般天然淀粉大都是直链和支链淀粉的混合物。 淀粉遇碘显蓝色。（应用：鉴定糖化 ；现象？）
淀
粉
(2)水解反应及DE值 淀粉的水解又叫做糖化。反应如下：
• 淀粉的不完全水解产物有糊精、寡糖、麦芽糖等。 • 糊精是淀粉从轻度水解直到变成寡糖之间各种不 同相对分子质量中间产物的总称。 • 生产上，常用酒精沉淀和碘反应了解淀粉水解进 程。
•
淀
粉
淀
粉
一些作物贮藏组织中的淀粉
淀
粉
一些作物贮藏组织中的淀粉
淀
粉
根据分子结构的特点，可将淀粉 分为直链淀粉和支链淀粉
淀
粉
直链淀粉又叫胶性淀粉，是由α-D-吡喃葡萄糖脱 水缩合，通过α-1，4-糖苷键连接而成的线形大分 子，如图所示。
淀
粉
支链淀粉分子也是均质多糖。葡萄糖残基除了通 过α-1，4-糖苷键连结成的糖链之外，还有α-1，6葡萄糖苷键引出的分支。
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三、重要的单糖 概念？
多羟醛
多羟酮
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单糖是多羟醛或多羟酮及它们的 环状半缩醛或衍生物。
第三节 重要的寡糖
自然界中重要的寡糖有双糖和三糖等。
一、双 糖 双糖是由两个环状单糖分子以α-或β-糖苷键 结合而成的。自然界中游离存在的重要双糖有蔗 糖、麦芽糖和乳糖等。
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◆重要化学性质
• • • • 氧化作用 所有的单糖都是还原糖，易被氧化成酸 酯化反应 单糖的所有醇羟基及半缩醛羟基都可 与酸成酯。 糖的成苷作用 生成糖苷,糖苷分子中的非糖部分 叫做苷元。 还原成醇 单糖分子的游离羧基易被还原成醇。
生物化学第1章糖类
右旋糖苷 是酵母和细 菌的贮存多 糖。
6 琼 脂
agar
琼脂俗称洋菜，是从红藻类石花菜属及其他属的某些海 藻中提取出来的一种多糖混合物，从琼脂中分离出两个组分， 一个称为琼脂糖（agarose），另一个称为琼脂胶。 琼脂糖是琼脂的主要成分，它是由D-吡喃半乳糖和3,6脱水-L-吡喃半乳糖两个单位交替组成的线性链。 琼脂胶是琼脂糖的衍生物，单糖残基不同程度地被硫酸 基、甲氧基、丙酮酸等所取代。其实琼脂糖只是含这些取代 基最少的琼脂组分。琼脂是多种具有相同主链但不同程度被 荷负电基团取代的多糖混合物。
寡糖结合到蛋白质上形成糖蛋白。许多膜内在蛋
白和分泌蛋白是糖蛋白。 组成糖链的单糖种类、数量、单糖的构型、单糖 之间的连接方式等不同，可以组成天文数字的不同结 构的分子（或糖蛋白的组分），非常适合成为具有特
定意义的信息分子，发挥各种生物学功能。
糖蛋白中的组成糖链的单糖残基通常有Fuc、Gal、
Man、 GalNAc、and Sia（or NeuNAc）。
amylopectin
支链淀粉分支处的连接
淀粉与碘的显色反应
由于α－1,4连接，淀粉分子中的每个葡萄糖残基 与下一个残基都成一定角度。根据X射线衍射分析， 直链淀粉的二级结构是一个左手螺旋，每圈螺旋含 6 个残基，螺距 0.8nm ，直径 1.4nm 。碘分子正好能嵌 入螺旋中心，每圈可容纳一个碘分子（I 2），通过朝 向圈内的羟基氧（提供未共享电子对）和碘（提供空 轨道）之间的相互作用形成稳定的深蓝色淀粉－碘络 合物。产生特征性的蓝色需要约 36 个即 6 圈葡萄糖残 基。支链淀粉螺旋（约25～30个残基）中的短串碘分 子比直链淀粉螺旋中的长串碘分子吸收更短波长的光， 因此支链淀粉遇碘呈紫色到紫红色。
第一章_____糖类化学
生物化学 糖 39
氨基化
生物化学
糖
40
脱氧
生物化学
糖
41
单糖的化学性质
化学性质 氧化（还原 性） 反应 还原金属离子，氧化成糖 酸 醛酮基可被还原成醇 重要性 为鉴定还原糖的基础 某些植物中所含醇如山梨醇 甘露糖醇可能是由此反应生成 可作为鉴定单糖的基础 为单糖转化的基础
由 醛 化 酮 学 产 性 生 质 的
因此,已聚糖的分子式用(C6H10O5)来表示，其
他多糖类推。
生物化学 糖 9
1.2 单糖
1.2.1 单糖的结构 单糖是多羟基醛或多羟基酮,又因葡萄糖被钠汞 剂(钠和汞的合金)和HI还原后生成正己烷,被浓 硝酸氧化产生糖二酸(二羧酸),而多羟基醛,多羟 基酮,正己烷和糖二酸都是开链化合物,所以单 糖的结构必然是链状的,可以下列公式表示：
粮食(谷类)含丰富的淀粉,甘蔗和甜菜含大量蔗糖,鲜果含果糖
和果胶.所有这些核糖,葡萄糖,果糖,乳糖,蔗糖,糖元,果胶,纤维 素,淀粉以及麦芽糖(俗称饴糖)都属于糖类.
生物化学
糖
2
糖类对人类十分重要,我们用的竹,木,棉制品,吃的米,麦
,杂粮,果糖,工业和医药上用的各种糖都属于糖类的物品.
人类及动物的器官和个体活动(包括做工)所需的能量主 要靠食物中的糖类(特别是淀粉)供给.植物的种子萌发和 生长所需的能源主要靠其自身制造的淀粉.食草动物(如 牛,羊等)和某些微生物能利用纤维素作能源.
白色结晶，果甜。易 溶于水，有旋光作用， 无变旋作用（无α，β 型）
无还原性，不能形成糖 脎。不被酵母发酵，水 解后形成一分子葡萄糖 与一分子果糖。加热至 200℃以上变成棕黑色焦 糖
麦 芽 糖
五 谷 麦 芽
氨基化
生物化学
糖
40
脱氧
生物化学
糖
41
单糖的化学性质
化学性质 氧化（还原 性） 反应 还原金属离子，氧化成糖 酸 醛酮基可被还原成醇 重要性 为鉴定还原糖的基础 某些植物中所含醇如山梨醇 甘露糖醇可能是由此反应生成 可作为鉴定单糖的基础 为单糖转化的基础
由 醛 化 酮 学 产 性 生 质 的
因此,已聚糖的分子式用(C6H10O5)来表示，其
他多糖类推。
生物化学 糖 9
1.2 单糖
1.2.1 单糖的结构 单糖是多羟基醛或多羟基酮,又因葡萄糖被钠汞 剂(钠和汞的合金)和HI还原后生成正己烷,被浓 硝酸氧化产生糖二酸(二羧酸),而多羟基醛,多羟 基酮,正己烷和糖二酸都是开链化合物,所以单 糖的结构必然是链状的,可以下列公式表示：
粮食(谷类)含丰富的淀粉,甘蔗和甜菜含大量蔗糖,鲜果含果糖
和果胶.所有这些核糖,葡萄糖,果糖,乳糖,蔗糖,糖元,果胶,纤维 素,淀粉以及麦芽糖(俗称饴糖)都属于糖类.
生物化学
糖
2
糖类对人类十分重要,我们用的竹,木,棉制品,吃的米,麦
,杂粮,果糖,工业和医药上用的各种糖都属于糖类的物品.
人类及动物的器官和个体活动(包括做工)所需的能量主 要靠食物中的糖类(特别是淀粉)供给.植物的种子萌发和 生长所需的能源主要靠其自身制造的淀粉.食草动物(如 牛,羊等)和某些微生物能利用纤维素作能源.
白色结晶，果甜。易 溶于水，有旋光作用， 无变旋作用（无α，β 型）
无还原性，不能形成糖 脎。不被酵母发酵，水 解后形成一分子葡萄糖 与一分子果糖。加热至 200℃以上变成棕黑色焦 糖
麦 芽 糖
五 谷 麦 芽
生物化学第一章糖类
D-阿卓糖
D-葡萄糖
D-甘露糖
D-半乳糖
D-古洛糖
D-艾杜糖
The
4 aldohexose has four chiral centers, thus has
2 =16 isomers.
第二十三页，共94页
D-塔洛糖
三、单糖的环状结构
许多单糖，新配制的溶液会发生旋光度的改变，
这种现象称变旋。从乙醇水溶液中结晶出的D（+）- glucose 称为α-型（[α]20D= +112.2°），
2+
3+
Hg 和Bi 等）如Fehhing试剂（酒石酸钾钠、NaOH和CuSO4）、Benedict
2+
试剂（柠檬酸、NaCO3和CuSO4 ）中的Cu 是一种弱氧化剂，能使醛糖的
醛基氧化成羧基，产物称醛糖酸，金属离子自身被还原。
能使氧化剂还原的糖称为还原性糖，所有的醛糖都是还原性糖。
Benedict试剂常被用作尿糖的定性与半定量测试。
2. 寡糖：是由2~20个单糖通过糖苷键连接而成的糖
类物质。包括二糖、三糖、四糖、五糖和六糖
等。
第七页，共94页
五、旋光异构
1. 同分异构或称异构（isomerism）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相对分子质量的化合
物的现象。同分异构有相同的组成，故具有相同的分子式。
同分异构主要有两种：结构异构和立体异构。
classic sugar test—Fehling’s test that was used to test of excess sugar in blood and
urine of diabetics.
第一章 糖类化学
几个概念：
立体异构(stereoisomerism)是在有相同分 立体异构 子式的化合物分子中，原子或原子团互相 连接的次序相同，但在空间的排列方式不 同，与构造异构同属有机化学范畴中的同 分异构现象。
立体异构分为几何异构（顺反异构）、旋光异 构、构象异构三类。
由于不对称碳原子上的4个原子或原子团在 空间的排布不同，对平面偏振光的偏振面 发生不同影响所引起的异构现象，称为旋 旋 光异构，所产生的异构体称为旋光异构体。 光异构 能使偏振光的方向发生偏转，也称具有旋 光活性。 手性碳原子：指与此碳原子相连的四个原 手性碳原子 子或基团各不相同，也称不对称碳原子。
构型 （configuration）
在立体化学中，因分子中存在不对称中心而产 生的异构体中的原子或取代基团的空间排列关 系。有D型和L型两种。构型的改变要有共价键 的断裂和重新组成，从而导致光学活性的变化。
构象：由于分子中的某个原子(基团)绕C-C 构象 单键自由旋转而形成的不同的暂时性的易 变的空间结构形式，不同的构象之间可以 相互转变，在各种构象形式中，势能最低、 最稳定的构象是优势对象。
化学性质：
氧化反应：所有单糖因具有醛基或酮基，易被 氧化成糖酸，故都是还原糖。 还原反应：单糖中的羰基可被还原成醇羟基。 脱水反应：单糖与强酸共热生成糠醛及其衍生 物。 异构化反应：弱碱作用下，葡萄糖、果糖和甘 露糖可相互转化。 成脎反应：加热条件下与三分子苯肼作用成糖 脎。
与苯肼反应 1、醛糖 、
后者包括糖与蛋白质、 后者包括糖与蛋白质 、 脂类等共价形成的复合 简单糖类。 我们这里主要讲简单糖类 物。我们这里主要讲简单糖类。
三、糖类的生物学功能
重要的能源物质
结构组成成分
许多昆虫的外骨骼含有大量几丁质
王镜岩-生物化学-第1章_糖类
• 1、变旋现象：许多单糖，新配制的溶液会发生旋
光度的改变这种现象称变旋（mutarotation）。
变旋是由于分子立体结构发生某种变化的结果。 如D-葡萄糖以两种不同的旋光率存在：一种 +1120 称α-D-葡萄糖,另一种 + 18.70 称β－D－ 葡萄糖，放置一段时间其比旋达到一恒定值＋
52.60。左旋为（－）右旋为（＋）。旋光的左右
1）氧化成醛糖酸：
醛糖＋氢氧化铜－－醛糖酸＋氧化铜将氢氧化铜
（蓝色）还原为氧化铜（砖红色）
2）氧化成醛糖二酸：
D-葡萄糖＋硝酸－－D-葡糖二酸
3）氧化成糖醛酸：
葡萄糖＋酶－－葡萄糖醛酸
酮式和烯醇式互变
3、单糖的还原：
单糖的羰基可被还原为糖醇 4、形成糖脎： 单糖与苯肼反应生成糖脎，糖脎相当稳定的结晶 ，不同的单糖形成的糖脎结晶不同，可用来鉴定 单糖。 5、形成糖酯与糖醚:
单糖的许多化学行为很想简单的醇类，它的羟基
可以转变为脂基或醚基。如单糖和磷酸形成各种
磷酸酯，G-1-P，1，6－2P-F等。
6、形成糖苷：
环状单糖的半缩醛羟基与另一化合物发生缩合形成缩醛 的衍生物称为糖苷，这种糖苷的配体可以是糖，也可以是 非糖物质。与糖形成糖苷如淀粉、纤维素等与非糖物质形 成核苷等。糖苷的性质比较稳定不易发生化学反应和被氧 化。
白内障
• （2）D-甘露醇 广泛分布于多种陆地和海洋植物
中：橄榄树等的树皮上常分泌出大量的甘露醇， 形成所谓甘露蜜（manna）的干性渗出物，柿饼 表面上的白色柿霜就是甘露醇；藻类和真菌中含 量也很丰富，如昆布属褐藻是提取甘露醇的良好
原料。D-甘露醇在临床上用来降低颅内压和治疗
急性肾功能衰竭。
（三）糖类的元素组成和化学本质
光度的改变这种现象称变旋（mutarotation）。
变旋是由于分子立体结构发生某种变化的结果。 如D-葡萄糖以两种不同的旋光率存在：一种 +1120 称α-D-葡萄糖,另一种 + 18.70 称β－D－ 葡萄糖，放置一段时间其比旋达到一恒定值＋
52.60。左旋为（－）右旋为（＋）。旋光的左右
1）氧化成醛糖酸：
醛糖＋氢氧化铜－－醛糖酸＋氧化铜将氢氧化铜
（蓝色）还原为氧化铜（砖红色）
2）氧化成醛糖二酸：
D-葡萄糖＋硝酸－－D-葡糖二酸
3）氧化成糖醛酸：
葡萄糖＋酶－－葡萄糖醛酸
酮式和烯醇式互变
3、单糖的还原：
单糖的羰基可被还原为糖醇 4、形成糖脎： 单糖与苯肼反应生成糖脎，糖脎相当稳定的结晶 ，不同的单糖形成的糖脎结晶不同，可用来鉴定 单糖。 5、形成糖酯与糖醚:
单糖的许多化学行为很想简单的醇类，它的羟基
可以转变为脂基或醚基。如单糖和磷酸形成各种
磷酸酯，G-1-P，1，6－2P-F等。
6、形成糖苷：
环状单糖的半缩醛羟基与另一化合物发生缩合形成缩醛 的衍生物称为糖苷，这种糖苷的配体可以是糖，也可以是 非糖物质。与糖形成糖苷如淀粉、纤维素等与非糖物质形 成核苷等。糖苷的性质比较稳定不易发生化学反应和被氧 化。
白内障
• （2）D-甘露醇 广泛分布于多种陆地和海洋植物
中：橄榄树等的树皮上常分泌出大量的甘露醇， 形成所谓甘露蜜（manna）的干性渗出物，柿饼 表面上的白色柿霜就是甘露醇；藻类和真菌中含 量也很丰富，如昆布属褐藻是提取甘露醇的良好
原料。D-甘露醇在临床上用来降低颅内压和治疗
急性肾功能衰竭。
（三）糖类的元素组成和化学本质
第一章 糖类化学
鉴定戊糖，常用来 测RNA含量
糠醛或糠醛衍生物
蒽酮
蓝绿色
F弱碱的作用：异构化 弱碱作用下，葡萄糖、果糖和甘露糖三者都可通 过烯醇化而相互转化。
HO H
O C
H
Ba(OH)2
CHOH C OH
Ba(OH)
2
C C
H O
H C OH
CH2OH
CH2OH
烯二醇
不同的糠醛或糠醛衍生物能与酚类物质作 用产生特有颜色反应，可用作糖的鉴定。
OH
OH
OH
CH3
OH
HO
OH
HO
OH
α- 萘酚
间苯二酚
间苯三酚
甲基间苯二酚
A．Molisch’s test （莫利希试验）
糖
浓H2SO4 脱水
糠醛或糠醛衍生物
α- 萘酚
紫色
鉴定糖类的共同反应
B．Seliwanoff’s test （西里瓦诺夫试验） 鉴定酮糖 浓HCl， 间苯二酚
误认为是碳与水的化合物，故称碳水化合物。
糖类概念
糖类的现代概念
是多羟基醛或酮及其聚合物和衍生物的 总称。
有些糖类物质，如：鼠李糖：C6H12O5；脱氧核糖：
C5H10O4；
非糖的物质：甲醛CH2O、乳酸C3H6O3；
有些糖类化合物：除C、H、O外，还有N、S、P。
糖类分布及生物学功能
吡喃 -D-吡喃葡萄糖 -D-呋喃葡萄糖
呋喃
-D-吡喃果糖
-D-呋喃果糖
吡喃型和呋喃型的D-葡萄糖和D-果糖（Haworth式）
Fisher式变为Haworth式
Fisher投影式改为Haworth透视式遵循的原则：
第1章 糖类
OH
OH
乳 糖
O--D-吡喃半乳糖基-(14)-α–D-吡喃葡糖
CH2 OH OH O OH OH
CH2 OH
O O OH
OH
OH
纤维二糖
麦芽糖(α型)
二糖的结构特点
1. 同种单糖组成的寡糖：麦芽糖、纤维二糖 不同种单糖组成的寡糖：蔗糖、乳糖 2. O糖苷键；1↔1 1↔2 14 16常见 3. 参与成键的异头碳羟基的构型： 、 4. 还原性：是否具有半缩醛羟基
二糖的命名
非还原端（NRE）在左边
麦芽糖:
O--D-吡喃葡萄糖-(14)--D-吡喃葡糖苷
简写：Glc (1 4)Glc
蔗糖: O--D-Glcp-(1↔2)--D-Fruf 简写： Glc ( 1 ↔ 2)Fru
第一章 糖类的结构与功能
糖类的概念和分类 单糖的构型、结构、构象 自然界存在的重要单糖及其衍生物 寡糖
果 糖
D (+) -甘油醛
L (-) -甘油醛
规定： 1 碳链处于垂直方向， 2 羰基写在链的上端， 3 羟甲基写在下端， 4 氢原子和羟基位于链 的两侧。
注意：
交叉点相当于一个碳原子，水平方向的键伸向纸面前 方，垂直方向的键伸向纸面后方。
第一章 糖类的结构与功能
糖类的概念和分类 单糖的结构、构型、构象 自然界存在的重要单糖及其衍生物 寡糖
差向异构体
单糖的环状结构
葡萄糖的某些物理、化学性质不能用糖的链状结
构解释，即不表现出典型的醛类特性，如：
1．与Schiff试剂反应不灵敏; 2．不能与NaHSO3起加成反应； 3．不能与2分子甲醇作用而只能与1分子甲醇反应， 生成单甲基化合物，但其表现出缩醛的特征，意味着 分子中已有半缩醛基存在。
OH
乳 糖
O--D-吡喃半乳糖基-(14)-α–D-吡喃葡糖
CH2 OH OH O OH OH
CH2 OH
O O OH
OH
OH
纤维二糖
麦芽糖(α型)
二糖的结构特点
1. 同种单糖组成的寡糖：麦芽糖、纤维二糖 不同种单糖组成的寡糖：蔗糖、乳糖 2. O糖苷键；1↔1 1↔2 14 16常见 3. 参与成键的异头碳羟基的构型： 、 4. 还原性：是否具有半缩醛羟基
二糖的命名
非还原端（NRE）在左边
麦芽糖:
O--D-吡喃葡萄糖-(14)--D-吡喃葡糖苷
简写：Glc (1 4)Glc
蔗糖: O--D-Glcp-(1↔2)--D-Fruf 简写： Glc ( 1 ↔ 2)Fru
第一章 糖类的结构与功能
糖类的概念和分类 单糖的构型、结构、构象 自然界存在的重要单糖及其衍生物 寡糖
果 糖
D (+) -甘油醛
L (-) -甘油醛
规定： 1 碳链处于垂直方向， 2 羰基写在链的上端， 3 羟甲基写在下端， 4 氢原子和羟基位于链 的两侧。
注意：
交叉点相当于一个碳原子，水平方向的键伸向纸面前 方，垂直方向的键伸向纸面后方。
第一章 糖类的结构与功能
糖类的概念和分类 单糖的结构、构型、构象 自然界存在的重要单糖及其衍生物 寡糖
差向异构体
单糖的环状结构
葡萄糖的某些物理、化学性质不能用糖的链状结
构解释，即不表现出典型的醛类特性，如：
1．与Schiff试剂反应不灵敏; 2．不能与NaHSO3起加成反应； 3．不能与2分子甲醇作用而只能与1分子甲醇反应， 生成单甲基化合物，但其表现出缩醛的特征，意味着 分子中已有半缩醛基存在。
第01章 糖类
D系酮糖
D(-)-赤藓酮糖
(erythrulose)
(dihytroasetone)
二羟丙酮
D(-)-核酮糖
(ribulose)
(xylulose)
D(+)-核酮糖
D(+)-阿洛酮糖
D(-)-果糖
D(+)-山梨糖
(psicose,allulose)
(fructose)
(sorbose)
D(-)-洛格酮糖
D系单糖和L系单糖 ★
所有的醛糖都可以看成是由甘油醛的醛基碳
下端逐个插入C*延伸而成。由D－甘油醛衍生而
来的称D系醛糖,由Ｌ－甘油醛衍生而来的称L系
醛糖。L系醛糖是相应的D系醛糖的对映体。
同样各种酮糖也可被认为是由二羟丙酮衍生
而来。
对 映 体 异 构
HC 0 HO CH HO CH HC OH HC OH H2C OH
6
1
CHO 2 HO H 3 H OH 4 HO H HO 5 H
6
1
CH2OH
CH2OH
D – (+) – 葡萄糖
L – (-) – 葡萄糖
编号最大的手性碳原子（离羰基碳最远的）上， OH在右为D型，在左为L型
D-L标记法只表示出分子中只有一个手性
碳原子的构型，对含有多个手性碳原子的化合 物，这种标记不合适，有时甚至会产生名称上 的混乱。
第二节、旋光异构
一 二 三 四 1 2 几个重要的基本概念 异构现象 旋光异构 构型的表示方法 立体模型（球棍模型）\ 投影式\透视式 构型的DL标记法
3
构型的RS表示法
第二节、旋光异构
一、几个重要的基本概念
组成、构造、构型、构象的区别
第1章-糖类
是旋光物质特征性的物理常数。
公式:
t
C l
1.2.1 单糖的物理性质
旋光性(optical activity ) 几乎所有的单糖都有旋光性—具有手性碳原子。 例外：二羟丙酮！ 可借比旋光率此对糖作定性和定量的测定 一些重要单糖和寡糖的比旋值（表1.1）
甜度 (sweetness) 人的感觉，表1.2某些糖、糖醇及其他增甜剂的相对甜度
包括单糖、寡糖、同聚多糖、部分杂聚多糖。
复合糖 由糖和非糖类物质共价结合而成，
如糖脂（glycolipid）、糖蛋白（glycoprotein）等。
七、糖类的生物学功能
重要的能源物质
区别：能源物质&营养物质
如：淀粉、糖原、右旋糖酐
起支持作用的结构物质
如：纤维素、壳多糖、肽聚糖
特殊生理功能物质
如：ABO血型物质的本质是构成血型抗原的糖蛋白。A、B、H抗原化学 结构的差异仅在于糖链末端的1个单糖。
五、糖类的命名
根据来源(最常见)
核糖（ribose）、葡萄糖（glucose）、果糖（fructose）、麦芽糖 （maltose）、蔗糖（sucrose）、乳糖（lactose），等
根据羰基的位置
包括：醛糖（aldose）如甘油醛等，酮糖（ketose）如二羟丙酮
根据碳原子数—单糖
丙糖（triose）、丁糖（tetrose）、戊糖（pentose）、己糖（hexose）
第1章 糖 类
基本要求：掌握糖类的概念及元素组成、糖类的 生物学作用、了解单糖的分类与命名；熟练掌握 几种单糖（果糖、核糖、半乳糖、葡萄糖）、寡 糖（蔗糖、麦芽糖、乳糖）、多糖（淀粉、糖原、 纤维素、琼脂）的结构特点；了解糖的变旋作用； 理解单糖的氧化作用、还原作用、成苷反应、成 酯反应及重要衍生物；理解淀粉的呈色反应；掌 握糖蛋白和蛋白聚糖的概念、结构特点；了解糖 链及生物学功能。
生化笔记(完整版)
生化笔记第一章糖类1.糖类是地球上数量最多的一类有机化合物。
2.葡萄糖——烯醇式——果糖和甘露糖3.异头体通过直链结构互变4.所有醛糖都是还原糖，部分酮糖也是还原糖，例如果糖。
5.Fehling试剂盒Benedict试剂可以作为氧化剂与还原糖反应，可定性，不可定量。
6.缓冲的溴水溶液能氧化醛糖为醛糖酸，与酮糖不反应。
7.鉴定酮糖：羟甲糠醛与间二苯酚——红色——Swliwanoff实验8.鉴定戊糖：戊糖脱水生成的糠醛+间苯三酚（地皮酚）——朱红色——间苯三酚实验9.鉴定戊糖：戊糖脱水生成的糠醛+甲基间苯二酚（地衣酚）——蓝绿色——Bial反应——测定RNA含量10.鉴定糖类：糠醛+α-萘酚——红紫色——Molisch实验11.测总糖量：糠醛+蒽酮——蓝绿色——蒽酮反应12.高碘酸：测定糖类呋喃型还是吡喃型、测平均相对分子质量、非还原末端残基数、多糖的分支数目。
13.单糖分子中一个羟基被氨基取代的称为氨基糖，胞壁酸和神经氨酸是氨基糖的衍生物，称为酸性氨基糖。
前者是细菌细胞壁的结构多糖的构件之一。
后者中，有三种神经氨酸统称为唾液酸。
唾液酸是动物细胞膜上的糖蛋白和糖脂的重要成分。
14.N-乙酰神经氨酸 = 唾液酸； NAG = N-乙酰葡糖胺； NAM = N-乙酰胞壁酸15.糖苷：乌本苷是Na+-K+—ATP酶的抑制剂；毛地黄毒苷（强心苷）16.所有二糖至少有一个单糖的异头碳参与成键（糖苷键）17.糖苷键在多数情况下只涉及一个单糖的异头碳，另一个单糖的异头碳是游离的。
18.二糖中还原糖：乳糖β1-4、麦芽糖α1-4、纤维二糖β1-419.二糖中非还原糖：蔗糖、海藻糖20.淀粉：直链：α1-4，一个还原端1’，一个非还原端4’分支：分支处α1-6，直链处α1-4。
一个还原端1’，多个非还原端4’α淀粉酶：随机作用于淀粉内部α1-4β淀粉酶：专一从非还原端α1-4脱支酶：α1-6，分支处21.糖原：α1-4和α1-622.纤维素：β1-4，自然界最丰富的多糖23.壳多糖：几丁质，自然界第二个最丰富的多糖24.肽聚糖：NAG + NAM NAG=N-乙酰葡糖胺；NAM=N-乙酰胞壁酸25.粘多糖：基本结构为己糖醛酸和己糖胺的二糖单位组成的长链多聚物。
人教版高中化学选修一课件：第一章 第一节 生命的基础能源——糖类(47张PPT)
[跟随名师·解疑难] (1)淀粉和纤维素都是重要的多糖，它们的分子式相 同，都是(C6H10O5)n，但二者的n值不同，二者不属于同分 异构体。 (2)淀粉和纤维素尽管都有自己的分子式，但淀粉和 纤维素都不属于纯净物，都属于混合物。 (3)淀粉和纤维素都是相对分子质量很大的天然高分 子化合物，二者发生水解反应的最终产物均为葡萄糖，但 纤维素的水解较淀粉困难。
萄 (4)物理性质 白色晶体、 有 甜味、 溶 于水
糖
还原 性
(5)化学性质 ①能被银氨溶液氧化
②能被新制的Cu(OH)2悬浊液氧化
2．葡萄糖是人体内重要的供能物质 (1)部分被氧化分解，最终生成 二氧化碳 和 液态水 ， 同时释放出 能量 。其化学方程式为：C6H12O6(s)＋ 6O2(g)―→ 6CO2(g)＋6H2O(l) 。 (2)部分被合成 糖原 ，储备能源。 (3)部分可以转变成 脂肪 ，参与机体构成。
新知层析突破
第 一
第 一
知能整合提升
章节
应用创新演练
知识点一 知识点二 知识点三 知识点四
知识归纳 规律方法 即时巩固
三年高考感悟
课时跟踪训练
1．来源
[自读教材·夯基础]
糖类是绿色植物 光合作用 的产物，属于最基本也是
最廉价的能量来源。
2．组成 糖类是由 C、H、O 三种元素组成的一类有机化合物，
[名师解析] 方案甲的结论不正确，因为淀粉可能已部 分水解，而未水解的淀粉遇碘水也会使溶液变蓝色；方案 乙的设计及结论都不正确，因为在酸性条件下，新制 Cu(OH)2悬浊液会先与硫酸反应而被消耗，不能再与葡萄 糖反应。方案丙的设计与结论都正确。
[答案] (1)结论不正确。因为淀粉可能部分水解，未 水解的淀粉会与碘反应而使溶液变蓝 (2)结论不正确。因 为实验设计有错误，在酸性条件下，新制Cu(OH)2悬浊液 会先与硫酸反应而被消耗，不能再与葡萄糖反应 (3)结论 正确。在碱性条件下发生了银镜反应说明淀粉发生了水解， 生成了葡萄糖
01-糖类(第一章)
• （4）单糖的成脎作用：单糖的醛基或酮基可与苯肼、 氢氰酸、羟氨等起加合作用。
• 糖脎相当稳定且不溶于水，是黄色晶体。D-葡萄糖、 D-甘露糖、D-果糖生成同一种糖脎。从糖脎的形状、 熔点可鉴别糖的种类。
• （5）成酯作用：单糖的一切羟基包括异头碳羟 基都可与酸结合形成酯。
• 生物体内单糖与磷酸生成各种磷酸酯，如G-6-P、G-1-P、 F-1-P、F-1,6-2P等。
• 单糖由直链结构变成环状结构后，羰基碳原子成 为新的手性中心，转变为不对称碳原子，称为异 头碳，由此又产生一对异构体，称为异头物。 • 异头碳（anomeric carbon）：环化单糖中氧化数 最高的碳原子。 • 异头物（anomer）：仅在异头碳上具有不同构型 的糖分子的两种异构体。 • 异头碳的羟基与最末的手性碳原子的羟基具有相 同取向的异构体为α-异头物，相反取向的为β异头物。 • α-异头物与β-异头物不是对映体。
Haworth式
书写规则： 1、Fischer式左边的基 团写在环的上方，右边 的基团写在环的下方； 2、环外碳在上方的为D 型，在下方的为L型； 3、异头碳羟基与末端 羟甲基呈反式的为α型， 顺式的为β型； 4、酮糖的第1位碳及其 基团写在环平面上的为 α型，环平面下的为β 型。
• 3、单糖的构象 • 构象（conformation）：有机化合物结构中一切原子 沿共价键转动而产生的不同空间结构。构象的改变不 涉及共价键的断裂和形成。 • 单糖由于成环后各原子的旋转受到一定牵制，可折叠 成椅式和船式两种构象。椅式较稳定，在水溶液中椅 式和船式可互变。
• 异头物在水溶液中通过直链（开链）形式互变（差向异构化）， 经一定时间达到平衡，这是产生变旋的原因。
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糖类Cn(H2O)m
1.糖类含有哪些化学元素?糖类为什么称为碳水化合物？
答：糖类含C、H、O。
由于一些糖分子中，氢原子和氧原子的比例为2：1，刚好与水分子中的氢、氧原子数的比例相同，过去误认为此类物质是碳和水形成化合物，因此曾叫糖为碳水化合物。
2.糖类是如何分类的？醛糖和酮糖在结构与性质上有何差别？
答：糖类分为单糖、寡糖和多糖三大类。
结构上醛糖含有醛基，酮糖含有羰基，性质上醛糖含有醛基而酮糖含有羰基，醛基具有强烈的还原性，易发生氧化反应，而酮基无还原性，较难氧化。
3.写出葡萄糖、果糖的开链式和环式结构。
开链式
环式结构
4.什么叫单糖？有哪些化学性质?
答：凡是不能被水解成更小分子的糖称为单糖。
化学性质：
（1）氧化作用醛糖的醛基具有还原剂，酮糖的酮基由于受相邻羟基的影响，也具备还原性。
所有的单糖都是还原糖，易被氧化成酸。
（2）还原作用糖分子中的羰基与酮和醛中的相似，也可以被还原成羟基。
（3）成苷反应单糖的半缩醛羟基与其他化合物的羟基或者氨基脱水形成缩醛结构，称为糖苷。
（4）成脎反应笨肼是单糖的定向试剂。
单糖与笨肼作用，首先分子中羰基与笨肼生成笨腙，当笨肼过量时，生成的笨腙可以继续反应，最终产物叫脎。
（5）酯化反应单糖分子上的羟基易与酸反应生成酯，在各羟基中，以半缩醛羟基最活泼，其次是伯醇基，再次是仲醇基。
（6）显色反应α-奈酚反应塞氏试剂
5.什么叫寡糖?主要有哪些？写出分子结构式。
答：一般由2～6个单糖分子缩聚而成的糖称为寡糖，也称低聚糖。
（自然界重要的寡糖有二糖和三糖)主要有蔗糖、麦芽糖和乳糖。
乳糖
6.如何确定寡糖是否有还原性？举例说明。
答：用费林试剂检验。
7.什么叫多糖？常见的多糖主要有哪些？
答：由许多个单糖发展缩聚而成的糖称为多糖。
常见的有淀粉，糖原和纤维素等。
8.试比较直链淀粉和支链淀粉在结构和性质上的异同点。
答：异：结构上，直链淀粉是由大约300～1200个α-葡萄糖以α-1,4-糖苷键缩合而成的链状化合物,相对分子在5万～20万；支链淀粉是
由大约1300个或更多的α-葡萄糖分子脱水以糖苷键缩合而成,相对分子在20万以上。
性质上，直链淀粉溶于热水形成胶体溶液，无甜味，遇碘显深蓝色，没有还原性；支链淀粉不溶于水，与热水共热时，膨胀成糊状，没有还原性，与碘作用呈紫红色。
同：（1）淀粉的糊化与老化（2）与碘作用直链淀粉遇碘显蓝色，纯支链淀粉遇碘显紫红色，天然淀粉一般含支链淀粉和直链淀粉，遇碘显蓝色。
（3）淀粉的水解
9.临床上常用费林试剂检验糖尿病患者的尿液是否含糖，你能做出合理的解释吗？
答：糖尿病患者尿液含有糖，一般都是单糖，如葡萄糖，葡萄糖中含有醛基，可以通过用费林试剂检验醛基，费林试剂能和醛基发生反应，产生砖红色沉淀，从而检验出是否含有葡萄。
绪论
1877年，Hoppe-Seyler首次提出“生物化学”一词。
1897年，Budcnew 兄弟利用无细胞酵母汁发酵蔗糖产生酒精的研究成果，是生化发展早期的一个重要里程碑。
吴宪是我国著名的生物家，是中国生物化学研究的主要奠基者。