生物化学糖类剖析
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（甲壳动物、昆虫外壁，另一大类生物资源）
[2—N—乙酰—D —氨基葡萄糖β（1→4）糖苷]
生物化学糖类剖析
（二）杂多糖 （由不同的几种单糖聚合而成）
A.半纤维素
存在于Biblioteka Baidu胞壁中所有杂多糖的总称。
B.果胶（细胞壁间粘连物质，基质多糖）
C.琼脂糖（红藻类石花菜属中提取，食物胶：果冻）
D.药物多糖
中草药治病的主要成分就是此类多糖及其衍生物
生物化学糖类剖析
3、 纤维素：许多β-D-葡萄糖分子以β-(1-4)糖苷键 相连而成直链。降解纤维素的纤维素主要存在于微生 物中，一些反刍动物可以利用其消化道内的微生物消 化纤维素，产生的葡萄糖供自身和微生物共同利用。
一级结构
生物化学糖类剖析
8000~10000分子
4.甲壳素/壳多糖/几丁质（chitin）
生物化学糖类剖析
与四个不同的原子或原子基团共价连接并因而失去 对称性的四面体碳。
生物化学糖类剖析
旋光性（optical activity）
尼克尔棱镜 平面偏振光 左/右旋 旋光度（旋光性、光学活性）
旋光物质使平面偏振光的偏振面发生旋转的能力。
[α]
Dt=
αDt —————×100
c×L 生物化学糖类剖析
自然界最常见的寡糖是二糖
麦芽糖
CH2OH O
1
CH2OH
O
4
1
O
3
2
OH
α-型
α-型
[α-D-吡喃葡糖基-(1→4)- α- D-吡喃葡萄糖苷]
生物化学糖类剖析
蔗糖
1
1
2
[α-D-吡喃葡糖基-(1→2)- β- D-呋喃果糖苷]
生物化学糖类剖析
乳糖
生物化学糖类剖析
纤维二糖
CH2OH
O 1O
CH2OH OOH
结构与功能的研究刚刚起步
E.其它
生物化学糖类剖析
肽聚糖
生物化学糖类剖析
八、糖蛋白及其糖链
（一）糖肽连键的类型
1、O-糖苷键
二糖核心β-半乳糖基-(1→3)-N-乙酰半乳糖胺
-Ser/Thr等
2、N-糖苷键 β-N-乙酰葡萄糖胺
N-糖苷键
Asn 的酰胺N原子
淀粉酶：内切淀粉酶（α-淀粉酶）水解α-1,4键， 外切淀粉酶（β-淀粉酶）水解α-1.4，脱支酶针对 α-1.6。
水解程度
淀 粉
糊精
糖浆
麦芽低 聚糖
工业方法—酸或酶水解
生物化学糖类剖析
水解葡 萄糖
2. 糖原
• “动物淀粉” 糖元：与支链淀粉类似，只是分支程度更高，但是 分支更多，每隔4个葡萄糖残基便有一个分支。它含 有大量的非原性端，可以被迅速动员水解。糖元遇 碘显红褐色。
土豆
20％
红薯
16％
生物化学糖类剖析
• 直链淀粉（amylose）
一级结构 α（1→4）葡萄糖苷键
•可溶于热水 •遇碘呈深蓝色
空间结构 生物化学糖类剖析
• 支链淀粉（amylopectin）
α（1→4）糖苷键
α（1→6）糖苷 键
空间
结构
•每20～30分支
•遇碘呈紫红色
生物化学糖类剖析
1、淀粉：许多α-葡萄糖以α(1-4)糖苷键依次相连成 长而不分开的葡萄糖多聚物。支链在直链的基础上每隔 20～25个葡萄糖残基就形成一个α(1-6)支链。
D—葡萄糖
HC 0
对 映
HC 0
体
H C O H 异H O C H
HO CH
构 HC OH
HO CH
HC OH
HC OH HO CH
H 2C O H
D-半乳糖
H 2C O H
L-半乳糖
单糖中以醛糖种类分布居多，且其天然构型多为D型
生物化学糖类剖析
（三）单糖的构象
1、戊糖、己糖的环状结构与构象
• 分多羟基醛、酮开链、半缩醛环状两种形式 • 天然情况以环状占绝大多数。
（二）D系单糖和L系单糖
L-葡萄糖 L-甘油醛
1 2 3 4 5 6
生物化学糖类剖析
D-葡萄糖 D-甘油醛
L-（-）葡萄糖
对
映
HC=O
体 HC-OH 异 构 HO-CH
HC-OH
HC-OH
HO-CH2
D - （+）葡萄糖
生物化学糖类剖析
HC 0
HC OH HO CH
HC OH HC OH H 2C O H
41
β-型
β-型
[β-D-吡喃葡糖基-(1→4)- β- D-吡喃葡糖苷]
•人体无法利用
生物化学糖类剖析
六、多糖
分为{同/杂多糖、结构/贮存多糖}
（一）均（同）多糖 ——由一种单糖聚合而成
生物化学糖类剖析
1、 淀粉
植物细胞能源的储藏形式
作物名称 （种子）
淀粉含量
小麦 玉米 大米
65％ 65％ 75％
2、环状分子的αβ构型（异头碳）
吡喃环
OH OH
α
＝
新手性碳 新异构型
生物化学糖类剖析
O OH H
β
• 戊糖，多为五元环呋喃糖
如
o
o
核糖
生物化学糖类剖析
脱氧核糖
生物化学糖类剖析
四、单糖的性质
• 单糖可发生哪些化学反应？
HC 0
HC OH HO CH
HC OH HC OH
氧化——糖酸、糖醛酸 还原——糖醇 脂化——糖脂 聚合——寡糖、多糖
多糖 （polysaccharide ）
•不能被水解成更小分子的糖类
•水解产生20个以上单糖分子的糖
类
生物化学糖类剖析
生物化学糖类剖析
生物化学糖类剖析
三、单糖的结构
（一）链状结构
结构通式 醛糖 酮糖
•碳原子是不对称 的
•有旋光异构现象（＋/-）以及对映体D、L型
生物化学糖类剖析
手性C原子（asymmetric carbon atom)
第1
生物化学糖类剖析
糖类的元素组成和化学本质
俗称碳水化合物（carbohydrate）
Cn(H2O)m（不全面）
鼠李糖及岩藻糖（C6H12O5)、脱氧核糖（C5H10O4)
化学定义：
多羟基醛或酮及其缩聚物和衍生物的总称。
生物化学糖类剖析
（ 四）糖的命名与分类
单糖 （monosaccharide ） 根据聚合度 寡糖 （oligosaccharide ）
以葡萄糖为例
开链 H C 0
HC OH
HO CH HC OH HC OH H 2 C O H 生物化学糖类剖析
吡喃环
O
吡喃环
O
开链 H C 0 HC OH
HO CH HC OH HC OH H 2C O H
OH
H 2C
CH O H0
HO HC
CH
CH HC
HO
OH
半缩醛 羟基
仍具有 醛基还 原性
生物化学糖类剖析
H 2C O H
如 葡萄糖(G)
生物化学糖类剖析
还原反应
生物化学糖类剖析
• 聚合反应
糖苷键
1
4
CC O
H2O α—葡萄糖
糖苷
麦芽糖【葡萄糖-α（1→4）葡萄糖苷】
生物化学糖类剖析
五、寡糖（低聚糖）
命名原则： ①非还原端与还原端 ② α,β ③ 吡喃、呋喃 ④ （1 4/1 2…）
生物化学糖类剖析
[2—N—乙酰—D —氨基葡萄糖β（1→4）糖苷]
生物化学糖类剖析
（二）杂多糖 （由不同的几种单糖聚合而成）
A.半纤维素
存在于Biblioteka Baidu胞壁中所有杂多糖的总称。
B.果胶（细胞壁间粘连物质，基质多糖）
C.琼脂糖（红藻类石花菜属中提取，食物胶：果冻）
D.药物多糖
中草药治病的主要成分就是此类多糖及其衍生物
生物化学糖类剖析
3、 纤维素：许多β-D-葡萄糖分子以β-(1-4)糖苷键 相连而成直链。降解纤维素的纤维素主要存在于微生 物中，一些反刍动物可以利用其消化道内的微生物消 化纤维素，产生的葡萄糖供自身和微生物共同利用。
一级结构
生物化学糖类剖析
8000~10000分子
4.甲壳素/壳多糖/几丁质（chitin）
生物化学糖类剖析
与四个不同的原子或原子基团共价连接并因而失去 对称性的四面体碳。
生物化学糖类剖析
旋光性（optical activity）
尼克尔棱镜 平面偏振光 左/右旋 旋光度（旋光性、光学活性）
旋光物质使平面偏振光的偏振面发生旋转的能力。
[α]
Dt=
αDt —————×100
c×L 生物化学糖类剖析
自然界最常见的寡糖是二糖
麦芽糖
CH2OH O
1
CH2OH
O
4
1
O
3
2
OH
α-型
α-型
[α-D-吡喃葡糖基-(1→4)- α- D-吡喃葡萄糖苷]
生物化学糖类剖析
蔗糖
1
1
2
[α-D-吡喃葡糖基-(1→2)- β- D-呋喃果糖苷]
生物化学糖类剖析
乳糖
生物化学糖类剖析
纤维二糖
CH2OH
O 1O
CH2OH OOH
结构与功能的研究刚刚起步
E.其它
生物化学糖类剖析
肽聚糖
生物化学糖类剖析
八、糖蛋白及其糖链
（一）糖肽连键的类型
1、O-糖苷键
二糖核心β-半乳糖基-(1→3)-N-乙酰半乳糖胺
-Ser/Thr等
2、N-糖苷键 β-N-乙酰葡萄糖胺
N-糖苷键
Asn 的酰胺N原子
淀粉酶：内切淀粉酶（α-淀粉酶）水解α-1,4键， 外切淀粉酶（β-淀粉酶）水解α-1.4，脱支酶针对 α-1.6。
水解程度
淀 粉
糊精
糖浆
麦芽低 聚糖
工业方法—酸或酶水解
生物化学糖类剖析
水解葡 萄糖
2. 糖原
• “动物淀粉” 糖元：与支链淀粉类似，只是分支程度更高，但是 分支更多，每隔4个葡萄糖残基便有一个分支。它含 有大量的非原性端，可以被迅速动员水解。糖元遇 碘显红褐色。
土豆
20％
红薯
16％
生物化学糖类剖析
• 直链淀粉（amylose）
一级结构 α（1→4）葡萄糖苷键
•可溶于热水 •遇碘呈深蓝色
空间结构 生物化学糖类剖析
• 支链淀粉（amylopectin）
α（1→4）糖苷键
α（1→6）糖苷 键
空间
结构
•每20～30分支
•遇碘呈紫红色
生物化学糖类剖析
1、淀粉：许多α-葡萄糖以α(1-4)糖苷键依次相连成 长而不分开的葡萄糖多聚物。支链在直链的基础上每隔 20～25个葡萄糖残基就形成一个α(1-6)支链。
D—葡萄糖
HC 0
对 映
HC 0
体
H C O H 异H O C H
HO CH
构 HC OH
HO CH
HC OH
HC OH HO CH
H 2C O H
D-半乳糖
H 2C O H
L-半乳糖
单糖中以醛糖种类分布居多，且其天然构型多为D型
生物化学糖类剖析
（三）单糖的构象
1、戊糖、己糖的环状结构与构象
• 分多羟基醛、酮开链、半缩醛环状两种形式 • 天然情况以环状占绝大多数。
（二）D系单糖和L系单糖
L-葡萄糖 L-甘油醛
1 2 3 4 5 6
生物化学糖类剖析
D-葡萄糖 D-甘油醛
L-（-）葡萄糖
对
映
HC=O
体 HC-OH 异 构 HO-CH
HC-OH
HC-OH
HO-CH2
D - （+）葡萄糖
生物化学糖类剖析
HC 0
HC OH HO CH
HC OH HC OH H 2C O H
41
β-型
β-型
[β-D-吡喃葡糖基-(1→4)- β- D-吡喃葡糖苷]
•人体无法利用
生物化学糖类剖析
六、多糖
分为{同/杂多糖、结构/贮存多糖}
（一）均（同）多糖 ——由一种单糖聚合而成
生物化学糖类剖析
1、 淀粉
植物细胞能源的储藏形式
作物名称 （种子）
淀粉含量
小麦 玉米 大米
65％ 65％ 75％
2、环状分子的αβ构型（异头碳）
吡喃环
OH OH
α
＝
新手性碳 新异构型
生物化学糖类剖析
O OH H
β
• 戊糖，多为五元环呋喃糖
如
o
o
核糖
生物化学糖类剖析
脱氧核糖
生物化学糖类剖析
四、单糖的性质
• 单糖可发生哪些化学反应？
HC 0
HC OH HO CH
HC OH HC OH
氧化——糖酸、糖醛酸 还原——糖醇 脂化——糖脂 聚合——寡糖、多糖
多糖 （polysaccharide ）
•不能被水解成更小分子的糖类
•水解产生20个以上单糖分子的糖
类
生物化学糖类剖析
生物化学糖类剖析
生物化学糖类剖析
三、单糖的结构
（一）链状结构
结构通式 醛糖 酮糖
•碳原子是不对称 的
•有旋光异构现象（＋/-）以及对映体D、L型
生物化学糖类剖析
手性C原子（asymmetric carbon atom)
第1
生物化学糖类剖析
糖类的元素组成和化学本质
俗称碳水化合物（carbohydrate）
Cn(H2O)m（不全面）
鼠李糖及岩藻糖（C6H12O5)、脱氧核糖（C5H10O4)
化学定义：
多羟基醛或酮及其缩聚物和衍生物的总称。
生物化学糖类剖析
（ 四）糖的命名与分类
单糖 （monosaccharide ） 根据聚合度 寡糖 （oligosaccharide ）
以葡萄糖为例
开链 H C 0
HC OH
HO CH HC OH HC OH H 2 C O H 生物化学糖类剖析
吡喃环
O
吡喃环
O
开链 H C 0 HC OH
HO CH HC OH HC OH H 2C O H
OH
H 2C
CH O H0
HO HC
CH
CH HC
HO
OH
半缩醛 羟基
仍具有 醛基还 原性
生物化学糖类剖析
H 2C O H
如 葡萄糖(G)
生物化学糖类剖析
还原反应
生物化学糖类剖析
• 聚合反应
糖苷键
1
4
CC O
H2O α—葡萄糖
糖苷
麦芽糖【葡萄糖-α（1→4）葡萄糖苷】
生物化学糖类剖析
五、寡糖（低聚糖）
命名原则： ①非还原端与还原端 ② α,β ③ 吡喃、呋喃 ④ （1 4/1 2…）
生物化学糖类剖析