第十四章 糖类

乳糖 ＋ H2O
H＋或酶
半乳糖 ＋ 葡萄糖
二、非还原性双糖
（一）蔗糖的结构
6
CH2OH O H OH H
2
1
H
4
5
H
1 2
CH2OH H
3
O OH
4
H
5 6
O OH
OH
3
CH2OH
H
OH
H
－吡喃葡萄糖部分
1－2苷健
β－呋喃果糖部分
(二) 蔗糖的性质
• 纯净的蔗糖为白色晶体，熔点168℃～186℃(分解)，易溶 于水，甜度仅次于果糖。 • 由于蔗糖分子中不存在游离的苷羟基，因此没有还原性， 是非还原性糖，不能与托伦试剂、班氏试剂作用，也不能 发生成苷反应。 • 在酸或酶的作用下，可以水解生成1分子葡萄糖和1分子果 糖。
一、淀粉
• 直链淀粉又称可溶性淀粉，溶于热水后呈胶体溶液，与碘 作用显深蓝色； • 支链淀粉与碘作用显蓝紫色。淀粉在酸或酶的作用下能水 解。 • 人体内，在淀粉水解酶作用下水解生成糊精，继续水解生 成麦芽糖，在麦芽水解酶作用下，最后水解得到α-葡萄糖 。
第十四章 糖类
讲师： 第二军医大学
学习目标
● 知道糖的分类 ● 熟悉单糖的结构和性质
● 知道二糖和多糖的结构和性质
● 了解常见的糖在医学与生活上的应用
糖类
• 糖类化合物由C、H、O 三种元素组成。 • 最早被称为“碳水化合物”。 后来发现 这个名称并不恰当。 • 从分子结构上看，糖类化合物是多羟基
（一）还原性
1．与托伦试剂反应 托伦试剂是硝酸银与适量氨水配成的溶液，其主要成分 [Ag(NH3)2]+具有弱氧化性，能被单糖还原生成单质银， 附着在玻璃器皿壁上形成光亮的银镜，因此该反应也称为 银镜反应。
葡萄糖 ＋ [Ag(NH3)2]+
OH－ △
Ag↓＋ 复杂氧化产物
（一）还原性
2. 与班氏试剂反应 • 班氏试剂是硫酸铜、碳酸钠和柠檬酸钠配成的碱性溶液， 其主要成分是Cu2+和柠檬酸根离子形成的配合物。其中 Cu2+的配离子有弱氧化性，可被单糖还原生成砖红色的 Cu2O沉淀。 • 在临床上，常用这一反应来检验尿糖。OH－△
5
H
4
5
OH
3
H OH
1
OH
3
H OH
1 C H OH
HO
O
H
H
α－吡喃葡萄糖
α－1，4苷健
吡喃葡萄糖
2．麦芽糖的性质
• 纯净的麦芽糖为白色晶体。熔点102℃～103℃，易溶于 水，有甜味，甜度约为蔗糖的70％，是饴糖的主要成分， 可用作糖果以及细菌的培养基。
• 由于麦芽糖分子中仍有1个游离的苷羟基，所以麦芽糖是
还原糖。能与托伦试剂、班氏试剂作用，也能发生成苷反 应和成酯反应。麦芽糖是淀粉水解的中间产物。在酸或酶 作用下，1分子麦芽糖能水解生成2分子葡萄糖： 麦芽糖 ＋ H2O
H＋或酶
葡萄糖 ＋ 葡萄糖
（二）乳糖
1．乳糖的结构
6
CH2 H
OH O
2
6
CH2 H
OH O
2
HO
4
5
H
1
5
OH
3
H OH
O
4
OH
3
H OH
1 C H OH
H
H
H
H
β－吡喃半乳糖
β－1，4苷健
吡喃葡萄糖
2．乳糖的性质
• 纯净的乳糖是白色粉末，在水中溶解度小，味不甚甜。因 吸湿性小，在医药上用作片剂、散剂的矫味剂和填充剂。 H＋或酶 • 由于乳糖分子中仍有1个游离的苷羟基，所以乳糖也是还 原糖。能与托伦试剂、班氏试剂作用，也能发生成苷反应 和成酯反应。在酸或酶的作用下，能水解生成1分子β－半 乳糖和1分子葡萄糖。
α－吡喃葡萄糖
α－吡喃葡萄糖－1－磷酸酯
三、重要的单糖
（一）葡萄糖 （二）果糖
（三）核糖和2-脱氧核糖
（一）葡萄糖
• 葡萄糖广泛存在于自然界，植物和动物体中都有，因最初 是从葡萄汁中分离结晶得到而得名。葡萄糖是无色或白色 结晶粉末。有甜味，但甜度仅为蔗糖的60％，熔点146℃( 分解)，易溶于水，稍溶于乙醇，不溶于乙醚。葡萄糖的 水溶液具有旋光性，且是右旋，故又称为右旋糖。 • 葡萄糖是人类重要的营养物质，因为不需消化就可直接被 人体吸收利用，所以体弱病人和血糖过低的患者可利用静 脉注射葡萄糖溶液的方式来迅速补充营养，并且还有强心 、利尿、解毒的作用，临床上用于治疗水种、血糖过低、 心肌炎等。在人体失水、失血时用于补充体液，增加人体 能量。
（三）核糖和2-脱氧核糖
• 核糖的分子式是C5H10O5，脱氧核糖的分子式是 C5H10O4，它们都是戊醛糖。核糖为片状结晶，熔点为 87℃。脱氧核糖的熔点为78℃～82℃。核糖是核糖核酸 (RNA)的重要组成部分。脱氧核糖是脱氧核糖核酸(DNA) 的重要组成部分。RNA参与蛋白质和酶的生物合成过程， DNA是传送遗传密码的要素。它们是人类生命活动中非常 CHO 重要的物质。 CHO
醛、多羟基酮或它们的脱水缩合物。
糖类
• 根据能否水解和水解情况的不同，糖类化合物一般可以分 为单糖、低聚糖和多糖。 • 通常把不能水解的糖称为单糖。如葡萄糖、果糖及核糖等 都是单糖。 • 水解后能生成2～10个单糖分子的糖称为低聚糖。低聚糖 又可分为双糖、三糖……等, 其中最重要的是双糖，如麦 芽糖、蔗糖和乳糖等。 • 水解后能生成10个以上单糖分子的糖称为多糖，如淀粉、 糖原、纤维素等。
第一节 单糖
一、单糖的结构
• 单糖是不能水解的糖，一般是含有3～6个碳原子的多羟 基醛或多羟基酮。
•
• •
单糖可分为醛糖和酮糖。多羟基醛称为醛糖，多羟基酮 称为酮糖。
与生命活动关系密切的有葡萄糖、果糖、核糖、脱氧核 糖、半乳糖和氨基糖等。 最有代表性的是葡萄糖和果糖，它们的分子式均为 C6H12O6，互为同分异构体。
• •
•
一、淀粉
• 淀粉是绿色植物进行光合作用的产物，是植物储存营养 物质的一种形式，亦是人类最重要食物之一。 • 淀粉广泛存在于植物的种子和块茎等部位。 • 淀粉是匀多糖，其组成单元是α-葡萄糖，可用通式 (C6H10O5)n表示。 • 天然淀粉由直链淀粉和支链淀粉组成。直链淀粉是一种 没有或很少分支的长链多糖，其分子由3800个以上的α －葡萄糖单元组成，葡萄糖之间由α－l，4苷键相连接 。支链淀粉的相对分子质量比直链淀粉大，主链部分的 葡萄糖之间是α－l，4苷键，支链是以α－l，6苷键与主 链相连接。
一种保留苷羟基，还具有还原性称为还原性双糖，如麦 芽糖和乳糖等。另一种没有苷羟基，因而不具有还原性 称为非还原性双糖，如蔗糖等。
•
蔗糖、麦芽糖和乳糖三者分子式均为C12H22O11,它们
互为同分异构体。
一、还原性双糖
（一）麦芽糖 1．麦芽糖的结构
6
CH2 H
OH O H
2
6
CH2 H
OH O
2
H
4
H H H OH OH OH CH2 OH
H H H
H OH OH CH2 OH
核糖
脱氧核糖
课堂互动
1. 如何用化学方法鉴别葡萄糖与果糖。 2. 下列物质是同分异构体么？为什么？
⑴ 葡萄糖、果糖
⑵ 核糖、脱氧核糖
第二节 双糖
• 低聚பைடு நூலகம்中最重要的是双糖。
•
•
它是由2分子单糖脱水缩合而成，水解能生成2分子单糖。
纤维素和动物的甲壳素，则构成植物和动物的骨架。还 有一些多糖，如粘多糖，血型物质等，具有复杂多样的 生理功能，在生物体内起着重要的作用。
第三节 多糖
• 根据多糖的组成单元，多糖可分为匀多糖（或同多糖） 和杂多糖。由相同的单糖缩合而成的多糖称为匀多糖， 如淀粉、糖原和纤维素等，它们都是由葡萄糖缩合而成 的。由不同的单糖缩合而成的多糖称为杂多糖，如透明 质酸、硫酸软骨素、肝素、α-球蛋白、血型物质等。 多糖与单糖、双糖不同，无甜味，大多数不溶于水，少 数能与水形成胶体溶液。 因多糖分子中的苷羟基几乎都被结合成氧苷键，所以多 糖无还原性，属于非还原性糖，不能与托伦试剂、班氏 试剂作用。 在酸或酶的作用下，多糖可以逐步水解，最终产物为单 糖。
（三）成酯反应
• 单糖分子中的羟基能和酸作用生成酯。例如，人体内的葡 萄糖在酶的作用下可与磷酸作用生成葡萄糖－l－磷酸酯、 葡萄糖－6－磷酸酯或葡萄糖－1，6－二磷酸酯，它们是 糖代谢的中间产物，在生命过程中具有重要作用。
CH2OH H H OH OH H OH O H OH H H3PO4 酶
OH H OH H H OH CH2OH O H O PO3H2 H H 2O
CH2OH C HO H H C C C O H OH OH
CH2OH
（二）果糖的结构
2．氧环式 氧环式果糖的结构也有α—型和β—型两种，苷 羟基在碳链右边的为α—型，在左边的为β—型。
HOH2C C HO H H C C C CH2OH H OH O
HO H H
OH
CH2OH C C C C O H OH OH
HO C HO H H C C C
CH2OH H OH O
CH2OH
CH2OH
α－呋喃果糖
链状果糖
β－呋喃果糖
（二）果糖的结构
哈沃斯式
H H
5 6
O H H OH
4 3
OH
2 1
6
CH2OH H
4
O OH
3
OH
2 1
5
OH
CH2OH
H OH H
CH2OH
OH
H
β- 吡喃果糖
β- 呋喃果糖
二、单糖的化学性质
（一） 葡萄糖的结构
1．开链式 葡萄糖的分子式为C6H12O6，是己醛糖。它 的分子结构中有5个羟基和1个醛基。葡萄糖属于醛糖。
CHO H HO H H OH H OH OH CH2OH HO OH OH CH2OH CH2OH CHO OH CHO
D - ( + ) - 葡萄糖
（一） 葡萄糖的结构
开链式葡萄糖
β－吡喃葡萄糖 （约占63％）
（一） 葡萄糖的结构
哈沃斯式
CH2OH H H OH OH H OH O H OH
OH H OH CH2OH
H
H H OH
O H
OH
H
α－吡喃葡萄糖
β－吡喃葡萄糖
（二）果糖的结构
1．开链式 果糖的分子式为C6H12O6，是己酮糖，与葡萄 糖互为同分异构体。
（二）果糖
• 纯净的果糖是白色晶体。熔点为103℃～105℃(分解)，易 溶于水。其水溶液具有旋光性，且是左旋，故又称为左旋 糖。 • 果糖是天然糖中最甜的糖。常以游离态存在于蜂蜜和水果 浆汁中，以结合状态存在于蔗糖中。某些植物中含有一种 多糖叫菊根粉，是由果糖组成的。动物的前列腺和精液中 也含有果糖。
OH H OH HO H OH H O H H OH + CH3OH
干燥HCl
OH H OH HO H OH H O H H O CH3 + H2O
α－吡喃葡萄糖
α－吡喃葡萄糖甲苷
（二）成苷反应
• 糖苷是由糖和非糖部分通过苷键连接而成的一类 化合物。糖的部分称为糖苷基，非糖部分称为配 糖基，糖苷基和配糖基之间由氧原子连接而成的 键称为糖苷键（或苷键）。由于糖苷分子中已没 有苷羟基，所以糖苷不再具有还原性。 • 糖苷广泛存在于植物体中，且大多数具有生物活 性，是许多中草药的有效成分之一。皂苷是一类 特殊的糖苷，人参、远志、桔梗、甘草、知母和 柴胡等中草药的主要有效成分都含有皂苷。
2．氧环式 α-吡喃葡萄糖和β-吡喃葡萄糖的互变关系如下：
H C H HO H H C C C C CH2OH OH H OH O H HO H H OH H C C C C C OH H OH OH H HO H H O HO H C C C C C CH2OH OH H O OH
CH2OH
α－吡喃葡萄糖 （约占37％）
葡萄糖 ＋
Cu2+(配离子)
OH－ △
Cu2O↓
＋ 复杂氧化产物
（一）还原性
3. 与其它试剂反应 • 单糖还可被其他氧化剂氧化成不同的产物。例如，葡萄糖 被硝酸氧化成葡萄糖二酸，被溴水氧化成葡萄糖酸，而酮 糖则不被溴水氧化。 • 因此可用溴水区分醛糖和酮糖。
（二）成苷反应
• 由于单糖多以环状结构存在，其中环状结构的苷羟基比较 活泼，能够与另1分子糖或非糖中的羟基、氨基等脱水生 成缩醛或缩酮。这种化合物称为糖苷(简称苷)。 • 如葡萄糖与甲醇在干燥的HCl催化作用下，脱去1分子水生 成葡萄糖甲苷。
• 单糖都是结晶性固体，有吸湿性，易溶于水，难溶于酒精 等有机溶剂。 • 单糖有甜味，不同的单糖甜度不同。 • 单糖还具有旋光活性。
（一）还原性
• 单糖无论是醛糖还是酮糖，在碱性条件下，都能被 弱氧化剂托伦试剂和班氏试剂等氧化，说明单糖具 有还原性。 • 凡是具有还原性的糖称为还原性糖，反之称为非还 原性糖。
蔗糖 ＋H2O
H＋或酶
葡萄糖 ＋ 果糖
第三节 多糖
• • • • 多糖是许多个单糖分子脱水缩合而成的化合物，可用
(C6H10O5))n表示。
相对分子质量很大，属于天然高分子化合物。 它不是纯净物，而是聚合程度不同的混合物。 广泛存在于动物和植物体中。一些多糖，如淀粉、糖原 作为能量贮存在生物体内。一些不溶性多糖，如植物的