生物化学王镜岩第三版生化第二章糖PPT课件
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糖类
Carbohydrates
-
1
糖
碳水化合物是地球上最丰富的
生物分子，每年全wk.baidu.com植物和藻类光
合作用可转换1000亿吨CO2和H2O成 为纤维素和其他植物产物。植物体
85-90%的干重是糖。糖在生物体内
所起的作用包括：能量物质、结构
物质和生物活性物质。
-
2
糖的定义
• 多羟基醛； • 多羟基酮；
• 多羟基醛或多羟基酮的衍生物；
单糖的构型以甘油醛为参照标准，甘
油醛C2为手性碳，与其相连的-OH在右边的 为D型（右旋）、在左边的为L型（左旋）， D型和L型互为立体异构体，是一对对映体 （antipode），具有对映体的结构又称手 性结构。
单糖的构型由于手性碳往往不止一个，
特规定：离羰基最远的不对称C上的-OH方
向决定糖的构型，在右边的为D型、在左边
• 1846年,Dubrunfont提出葡萄糖溶液有变旋现 象；
-
4
糖的研究简史 II
• 1893年,Fischer提出葡萄糖的环状结构； • 1895年,Tanret发现存在三种葡萄糖结构形式，
各自的旋光性不同；
• 1926年,W.N.Haworth提出葡萄糖投影式； • 1928年,Malaprada发明过碘酸氧化法测定糖
•结论：葡萄糖的六个碳是连成直链结构的
分子。
-
13
同分异构现象
碳链异构(如:丁烷/异丁烷)
构造异构
官能团异构(如:醚/醇)
constitutional
位置异构(如:辛醇/仲辛醇)
同分异构
顺反,Z、E异构
isomerism
构型异构 configurational 对映非对映异构
立体异构
Stereo- 构象异构
的结构；
• 1932年,Fleury和Lange把这过碘酸方法完善 化用于糖化学的研究 ；
-
5
糖的研究简史 III
1933年,N.A.S φaeuson提出端基差向异构 体，以表示还原糖及糖苷的α、β两种异 构体；
1950年,R.E.Reeves证明己糖的椅式构象；
1950s后,生物化学最新的理论和方法用于
糖生物化学的研究，尤其在结构与功能关
系的研究上取得了重要突破，发展和兴起
了糖化学或糖生物化学的研究时代，特别
在糖复合物的研究上掀开了生命科学研究
的又一个热点。 -
6
糖的组成
•主要由C,H,O三种元素组成，还有少量N,S,P等。 •单糖分子多符合通式：[CH2O]n，但仅从通式上 并不能判断某分子是否就是糖，即：
水解产物不止一种单糖或单糖衍生物[透明
质酸、肝素、硫酸软骨素、硫酸皮肤素等]。
-
10
糖的分类 IV
糖的衍生物 指糖的氧化产物、还原产物、氨基 取代物及糖苷化合物等，如，氨基葡萄糖、N-乙 酰氨基葡萄糖、糖的硫酸酯等； 多糖复合物[polysaccharides complex]糖与脂、 蛋白等共价相连组成：
为180;
• 分子式为：[CH2O]- 6，即C6H12O6 12
葡萄糖直链结构的证据
•与Fehling试剂或其他醛试剂反应→醛基； •与乙酸酐结合，产生有5个乙酰基的衍生 物→5个羟基存在；
•与钠汞齐（Na、Hg的合金）作用，被还原 为一种具有6个羟基的山梨醇（Sorbitol， glocitol），后者是一个6C构成的直链醇。
• 可以水解为多羟基醛或多羟基酮或
它们的衍生物的物质。
-
3
糖的研究简史 I
• 1843年,Dumas测定糖的实验式为[CH2O]n； • 1870年,Colley、1883年,Tollens设想葡萄糖
的结构式[直链多羟基醛]；
• 1881年,Emil Fischer对单糖结构分析，人工 合成了当时已知的所有己糖和戊糖；
•符合通式的不一定是糖，如CH3COOH[乙酸]，
CH2O[甲醛]，C3H6O3[乳酸]；
•是 糖 的 不 一 定 都 符 合 通 式 ， 如 C5H10O4[ 脱 氧 核
糖]，C6H12O5[鼠李糖]。
-
7
糖的分类 I
单糖[monosaccharides]不能水解为其他 糖的糖，按碳原子数分为： 丙糖[glyceraldehyde]； 丁糖[赤藓糖]； 戊糖[木酮糖、核酮糖、核糖、脱氧核糖 等]；
conformational
-
14
糖的构型 I（Configuration）
构型是指一个分子由于其各
原子特有的空间排列而使该分
子具有特定的立体化学结构。
当一个物质由一种构型转变为
另一种构型时，要求有共价键
的断裂或重新形成。表明一种
物质应有其特定的构型。
-
15
糖的构型 II[Configuration]
己糖[glucose,fructose,galactose]。
-
8
糖的分类 II
寡糖[oligosaccharides] 可以水 解为其他糖的糖[2—十几个单糖]， 包括：
•二糖[disaccharides](sucrose、 maltose、lactose)。
•三糖[trisaccharides]棉籽糖
•其他寡糖[血型糖- 、活性糖等]。9
糖的分类 III
多糖[polysaccharides]可水解为多个单糖或
单糖衍生物的糖，包括：
•同 多 糖 [ homoglycans,homopolysaccharides] 水解为同一单糖的高分子聚合物[淀粉、糖 元、纤维素、几丁质、糖苷等]。
•异[杂]多糖[heteroglycans, heteropolysaccharides]
•蛋白多糖[protein polysaccharides]；
•糖蛋白[glycanproteins]；
•糖脂[glycanlipids]。
-
11
葡萄糖的化学结构
• 元素组成：C、H、O，三者比例 C：40%、H：6.7%、O：53.3%;
• 实验式：[CH2O]; • 冰点降低及沸点升高法测得分子量
的为L型。
-
16
直射式
透视式
-
直 射 式 和 投 影 式
17
对 映 异 构 体
-
18
三碳糖
-
19
赤藓糖
苏糖
-
四 碳 糖
20
五碳糖
核糖
阿拉伯糖 -
木糖
来苏糖21
六碳糖
阿洛糖 阿卓糖 葡萄糖 甘露糖
古洛糖 艾杜糖 半乳糖 塔罗糖
-
22
阿 拉 伯 糖
-
23
二羟丙酮 -
]
[
三 碳 糖 二 羟 丙 酮
24
六三
碳、
糖四
酮 糖
、 五 、
[]
阿洛酮糖
山梨糖-
塔格糖
25
阿洛酮糖
果糖
山梨糖
塔格糖
-
[]
六 碳 糖 酮 糖
Carbohydrates
-
1
糖
碳水化合物是地球上最丰富的
生物分子，每年全wk.baidu.com植物和藻类光
合作用可转换1000亿吨CO2和H2O成 为纤维素和其他植物产物。植物体
85-90%的干重是糖。糖在生物体内
所起的作用包括：能量物质、结构
物质和生物活性物质。
-
2
糖的定义
• 多羟基醛； • 多羟基酮；
• 多羟基醛或多羟基酮的衍生物；
单糖的构型以甘油醛为参照标准，甘
油醛C2为手性碳，与其相连的-OH在右边的 为D型（右旋）、在左边的为L型（左旋）， D型和L型互为立体异构体，是一对对映体 （antipode），具有对映体的结构又称手 性结构。
单糖的构型由于手性碳往往不止一个，
特规定：离羰基最远的不对称C上的-OH方
向决定糖的构型，在右边的为D型、在左边
• 1846年,Dubrunfont提出葡萄糖溶液有变旋现 象；
-
4
糖的研究简史 II
• 1893年,Fischer提出葡萄糖的环状结构； • 1895年,Tanret发现存在三种葡萄糖结构形式，
各自的旋光性不同；
• 1926年,W.N.Haworth提出葡萄糖投影式； • 1928年,Malaprada发明过碘酸氧化法测定糖
•结论：葡萄糖的六个碳是连成直链结构的
分子。
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13
同分异构现象
碳链异构(如:丁烷/异丁烷)
构造异构
官能团异构(如:醚/醇)
constitutional
位置异构(如:辛醇/仲辛醇)
同分异构
顺反,Z、E异构
isomerism
构型异构 configurational 对映非对映异构
立体异构
Stereo- 构象异构
的结构；
• 1932年,Fleury和Lange把这过碘酸方法完善 化用于糖化学的研究 ；
-
5
糖的研究简史 III
1933年,N.A.S φaeuson提出端基差向异构 体，以表示还原糖及糖苷的α、β两种异 构体；
1950年,R.E.Reeves证明己糖的椅式构象；
1950s后,生物化学最新的理论和方法用于
糖生物化学的研究，尤其在结构与功能关
系的研究上取得了重要突破，发展和兴起
了糖化学或糖生物化学的研究时代，特别
在糖复合物的研究上掀开了生命科学研究
的又一个热点。 -
6
糖的组成
•主要由C,H,O三种元素组成，还有少量N,S,P等。 •单糖分子多符合通式：[CH2O]n，但仅从通式上 并不能判断某分子是否就是糖，即：
水解产物不止一种单糖或单糖衍生物[透明
质酸、肝素、硫酸软骨素、硫酸皮肤素等]。
-
10
糖的分类 IV
糖的衍生物 指糖的氧化产物、还原产物、氨基 取代物及糖苷化合物等，如，氨基葡萄糖、N-乙 酰氨基葡萄糖、糖的硫酸酯等； 多糖复合物[polysaccharides complex]糖与脂、 蛋白等共价相连组成：
为180;
• 分子式为：[CH2O]- 6，即C6H12O6 12
葡萄糖直链结构的证据
•与Fehling试剂或其他醛试剂反应→醛基； •与乙酸酐结合，产生有5个乙酰基的衍生 物→5个羟基存在；
•与钠汞齐（Na、Hg的合金）作用，被还原 为一种具有6个羟基的山梨醇（Sorbitol， glocitol），后者是一个6C构成的直链醇。
• 可以水解为多羟基醛或多羟基酮或
它们的衍生物的物质。
-
3
糖的研究简史 I
• 1843年,Dumas测定糖的实验式为[CH2O]n； • 1870年,Colley、1883年,Tollens设想葡萄糖
的结构式[直链多羟基醛]；
• 1881年,Emil Fischer对单糖结构分析，人工 合成了当时已知的所有己糖和戊糖；
•符合通式的不一定是糖，如CH3COOH[乙酸]，
CH2O[甲醛]，C3H6O3[乳酸]；
•是 糖 的 不 一 定 都 符 合 通 式 ， 如 C5H10O4[ 脱 氧 核
糖]，C6H12O5[鼠李糖]。
-
7
糖的分类 I
单糖[monosaccharides]不能水解为其他 糖的糖，按碳原子数分为： 丙糖[glyceraldehyde]； 丁糖[赤藓糖]； 戊糖[木酮糖、核酮糖、核糖、脱氧核糖 等]；
conformational
-
14
糖的构型 I（Configuration）
构型是指一个分子由于其各
原子特有的空间排列而使该分
子具有特定的立体化学结构。
当一个物质由一种构型转变为
另一种构型时，要求有共价键
的断裂或重新形成。表明一种
物质应有其特定的构型。
-
15
糖的构型 II[Configuration]
己糖[glucose,fructose,galactose]。
-
8
糖的分类 II
寡糖[oligosaccharides] 可以水 解为其他糖的糖[2—十几个单糖]， 包括：
•二糖[disaccharides](sucrose、 maltose、lactose)。
•三糖[trisaccharides]棉籽糖
•其他寡糖[血型糖- 、活性糖等]。9
糖的分类 III
多糖[polysaccharides]可水解为多个单糖或
单糖衍生物的糖，包括：
•同 多 糖 [ homoglycans,homopolysaccharides] 水解为同一单糖的高分子聚合物[淀粉、糖 元、纤维素、几丁质、糖苷等]。
•异[杂]多糖[heteroglycans, heteropolysaccharides]
•蛋白多糖[protein polysaccharides]；
•糖蛋白[glycanproteins]；
•糖脂[glycanlipids]。
-
11
葡萄糖的化学结构
• 元素组成：C、H、O，三者比例 C：40%、H：6.7%、O：53.3%;
• 实验式：[CH2O]; • 冰点降低及沸点升高法测得分子量
的为L型。
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直射式
透视式
-
直 射 式 和 投 影 式
17
对 映 异 构 体
-
18
三碳糖
-
19
赤藓糖
苏糖
-
四 碳 糖
20
五碳糖
核糖
阿拉伯糖 -
木糖
来苏糖21
六碳糖
阿洛糖 阿卓糖 葡萄糖 甘露糖
古洛糖 艾杜糖 半乳糖 塔罗糖
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阿 拉 伯 糖
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二羟丙酮 -
]
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三 碳 糖 二 羟 丙 酮
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六三
碳、
糖四
酮 糖
、 五 、
[]
阿洛酮糖
山梨糖-
塔格糖
25
阿洛酮糖
果糖
山梨糖
塔格糖
-
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六 碳 糖 酮 糖