生物化学52 第二章 糖类化学
第2章糖类化学第2节单糖及其衍生物
二、单糖的衍生物
1．糖醇 单糖还原后生成糖醇，山梨醇、甘露醇是广泛分布于植物界 的糖醇，在食品工业上，它们是重要的甜味剂和湿润剂。 2．糖酸 醛糖被氧化后生成糖酸，其中最常见的有葡萄糖醛酸、半乳 糖醛酸等。它们是一些胶质多糖的组成单体。
D-核糖和D-2-脱氧核糖是核酸的组成部分。D-木糖存在于 麸皮、木材、棉子壳、玉米穗轴等植物材料中。木糖是糖代谢 的中间产物，也是适于糖尿病患者的甜味剂。
食品生物化学
图2-1 戊糖的结构式
食品生物化学
2．己糖
生物体中常见的己糖有D-葡萄糖、D-半乳糖、D-果糖、D甘露糖。
D-葡萄糖是自然界分布最广也最重要的糖，可以为人体直接 吸收而提供给人体能量。工业上以淀粉为原料用无机酸或酶水解 的方法大量制得。
D-果糖也是自然界中最重要的单糖，多与葡萄糖同时存在于 植物中。工业上可用异构化酶在常温常压下使葡萄糖转化为果糖。 果糖甜度高，风味好，吸湿性强，在食品工业中得以广泛应用。
D-半乳糖是乳糖、蜜二糖、棉籽糖、琼胶、半纤维素的组成 成分，在生物体中很少游离存在。
食品生物化学
图2-2 己糖结构式
食品生物化学
食品生物化学
分子中碳原子数≥3的单糖因含有不对称碳原子，所以有D及L-两种构型，天然存在的单糖大多为D-型。糖易形成缩醛或 缩酮，羰基与同分子内的醇基相互作用，则生成半缩醛或半缩 酮。
1．戊糖 生物体中最普遍的戊醛糖是D-木糖、L-阿拉伯糖、D-核糖 及其衍生物D-2-脱氧核糖。作为糖代谢中间产物的戊酮糖有D核酮糖和D-木酮糖等。 自然界中的L-阿拉伯糖是植物分泌的胶粘质及半纤维素等 多糖的组成成分，用于医药和作微生物培养剂。
《生物化学》——糖类概述
一、糖类的结构与功能
最初，糖类化合物用Cn(H2O)m表示，统称碳水化合物。 鼠李糖及岩藻糖（C6H12O5)、脱氧核糖（C5H10O4)
定义：
糖类是多羟基的醛或多羟基酮及其缩聚物 和某些衍生物的总称。
糖类的生物学意义：1.是一切生物体维持生命活 动所需能量的主要来源；2.是生物体合成其它化 合物的基本原料；2.充当结构性物质；4.糖链是 高密度的信息载体，是参与神经活动的基本物质； 5.糖类是细胞膜上受体分子的重要组成成分，是 细胞识别和信息传递等功能的参与者。
β-(1,4)糖苷键
N-乙酰-D-氨基葡萄糖
壳多糖（几丁质）
三、糖复合物
——是糖类的还原端和其他非糖组分以共价键结合 的 产物。 （一）糖蛋白与蛋白多糖
两种不同类型苷键： N-糖苷键（肽链上的天冬酰胺的氨基 与糖基上的半缩醛羟基形成）；O-糖苷键（肽链上的丝氨 酸或苏氨酸的羟基与糖基上的半缩醛羟基形成） 糖蛋白中寡糖链末端糖基组成的不同决定人体的血型。 O型：Fuc（岩藻糖） A型：Fuc和GNAc（乙酰氨基葡萄糖）
B型：Fuc和Gal（半乳糖）
（二）糖脂与脂多糖
——脂类与糖（或低聚糖）结合的一类复合糖。
1.甘油醇糖脂：甘油二酯与己糖（半乳糖、甘露糖 和脱氧葡萄糖）结合而成。 2.N-酰基神经醇糖脂：
R—NH OH
R′—O—CH2—CH—CH—CH=CH—C13H27
（R′为糖基或糖链基；R为脂肪酸链。）
（三）肽聚糖 肽聚糖也称黏肽或胞壁质。可看成是由一种基本结构单 位重复排列构成的（胞壁肽）其结构如下：
α-1,4-糖苷键
β-1,4-糖苷键
α-1,2-糖苷键
α-1,4-糖苷键
生物化学--糖类
一、定义：糖是自然界存在的很大一类有机化合物，由绿色植物经光合作用产生。
广义的糖可分为简单糖类和糖复合物。
前者包括单糖、寡糖和多糖；后者包括糖与蛋白质、脂类等共价形成的复合物。
糖类物质由C, H, O 三种元素组成，是一类含羟基(-OH)的醛类(-CHO)和酮类(=CO)化合物。
所以含醛基的糖称醛糖，含酮基的糖称酮糖。
通式：Cn(H2O)n:例外：脱氧糖，甲醛(CH2O) ，乙酸(C2H4O2) ，乳酸(C3H6O3)等二、功能：糖类广泛分布在动植物体中，具有以下几方面的功能：1）是机体的结构物质，如植物的细胞壁，树木的木质部等2）是机体的主要能源物质，如1克葡萄糖经彻底氧化可释放16.74 KJ的能量3）信号分子，参与分子和细胞识别、细胞粘附、糖复合物的定位和代谢等4) 重要的中间代谢产物，为其他生物分子提供碳骨架三、分类：糖根据它的水解产物分为三类：1）单糖－不能再水解成更小分子的糖，单糖可根据分子中含碳原子的数目分类2）寡糖－由比较少数的单糖分子结合形成的糖经稀酸或相关酶的作用即水解成单糖3）多糖－由多个单糖结合而成，分子量很大的糖单糖的结构及构型1）链式结构：组成单糖的碳原子连接成一条直线。
CHO|H-C-OH|HO-C-H|H-C-OH|H-C-OH|CH2OHD-葡萄糖CH2OH|C = O|HO-C-H|H-C-OH|H-C-OH|CH2OHD-果糖2）构型：一个化合物分子中基团（或原子）在空间的取向（或排列）。
单糖的构型是以甘油醛为标准确定的。
单糖（二羟丙酮除外）都具有一个或多个不对称（手性）碳原子。
醛糖与酮糖的构型是由分子中离羰基最远的不对称碳原子上的羟基方向来决定的。
该羟基在费歇尔投影式右侧的称为D-型，在左侧的称为L-型。
D- 与L- 互为对映体。
一对对映体，旋光方向相反，旋光度数、熔点、沸点等都一样。
单糖的环式结构单糖在水溶液中容易形成分子内的半缩醛或半缩酮。
对于六碳醛糖来说，C-1上的醛基和C-5上的羟基可以反应形成具有六元吡喃环状结构的半缩醛。
生物化学糖类试题及参考答案
第二章糖类化学一、单项选择题1．自然界分布最广、含量最多的有机分子是A. 蛋白质B. 核酸C. 水D. 糖类E. 脂类2. 以下哪个是碳水化合物？A. 二羟丙酮B. 甘油C. 类固醇 C. 乳酸D.腺嘌呤3. 以下哪个单糖最小？A. 半乳糖B. 甘油醛C.果糖D. 核糖E. 脱氧核糖4. 以下哪个单糖是酮糖？A. 半乳糖B. 果糖C.甘油醛D. 核糖E. 脱氧核糖5. 自然界中最丰富的单糖是A. 半乳糖B. 核糖C.葡萄糖D. 脱氧核糖E. 蔗糖6. 以下哪个含有果糖A. 淀粉B. 肝素C. 乳糖D. 麦芽糖E. 蔗糖7. 单糖分子至少含几个碳原子？A. 2B. 3C. 4D. 5E. 68. 以下哪个是不含手性碳原子的单糖？A. 半乳糖B. 二羟丙酮C. 甘油醛D. 核糖E. 脱氧核糖9. 纤维素中的1个葡萄糖有几个手性碳原子？A. 2B. 3C. 4D. 5E. 610. 糖原与纤维素中的葡萄糖只有1个碳原子不同，它是几号碳原子？A. 1B. 2C. 3D. 4E. 511. 葡萄糖的构型是由它的几号碳原子决定的？A. 1B. 2C. 3D. 4E. 512. 在溶液中，以下哪个糖没有半缩醛结构？A. 半乳糖B. 二羟丙酮C. 乳糖D. 麦芽糖E. 脱氧核糖13. 葡萄糖在中性溶液中有几种异构体？A. 2B. 3C. 4D. 5E. 614. 以下哪种分子结构中有呋喃环结构？A. 胆固醇B. 核酸C. 前列腺素D. 乳糖E. 组氨酸15. 在溶液中，以下哪个糖没有旋光性？A. 二羟丙酮B. 麦芽糖C. 乳糖D. 脱氧核糖E. 蔗糖16. 以下哪种单糖的构象最稳定？A. α-吡喃葡萄糖B. α-吡喃果糖C. α-呋喃果糖D. β-吡喃葡萄糖E. β-吡喃果糖17. 乳糖中的半乳糖是A. α-吡喃半乳糖B. α-呋喃半乳糖C. α-吡喃半乳糖和β-吡喃半乳糖D. β-吡喃半乳糖E. β-呋喃半乳糖18. RNA中的核糖是A. α-吡喃核糖B.α-呋喃核糖C.α-呋喃核糖和β-呋喃核糖D. β-吡喃核糖E. β-呋喃核糖19. 以下哪个不是还原糖？A. 果糖B. 麦芽糖C. 乳糖D. 脱氧核糖E. 蔗糖20. 蔗糖分子中果糖的几号碳原子有半缩醛羟基？A. 1B. 2C. 3D. 4E. 521. 以下哪个分子中没有糖苷键？A. CoAB. FMNC. NADHD. 肝素E. 纤维素22. 含有α-1,4-糖苷键的是A. 硫酸软骨素B. 麦芽糖C. 乳糖D. 纤维素E. 蔗糖23. 哪个反应是还原糖的特征反应？A. 彻底氧化分解生成CO2和H2OB. 发生酶促氧化反应C. 与非碱性弱氧化剂反应D. 与碱性弱氧化剂反应E. 与较强氧化剂反应(如稀HNO3)24. 班氏试剂是由硫酸铜、碳酸钠和柠檬酸钠配制而成的一种深蓝色溶液，临床常用该试剂检验尿糖，其中与葡萄糖反应的成分是A. 钠离子B. 柠檬酸根C. 硫酸根D. 碳酸根E. 铜离子25. 葡萄糖在哪个条件下的反应产物具有保肝、解毒作用？A. 彻底氧化分解生成CO2和H2OB. 发生酶促氧化反应C. 与非碱性弱氧化剂反应D. 与碱性弱氧化剂反应E. 与较强氧化剂反应(如稀HNO3)26. 葡萄糖在哪个条件下的反应产物积聚在糖尿病患者的晶状体中，易引起白内障？A.发生酶促氧化反应B. 还原反应C. 与非碱性弱氧化剂反应D. 与碱性弱氧化剂反应E. 与较强氧化剂反应(如稀HNO3)27. 由不只一种单糖构成的是A. 麦芽糖B. 乳糖C. 糖原D. 纤维素E. 支链淀粉28. 与直链淀粉不同的是支链淀粉含有哪种糖苷键？A. α-1,2-糖苷键B. α-1,3-糖苷键C. α-1,4-糖苷键D. α-1,5-糖苷键E. α-1,6-糖苷键29. 含有L-单糖的是A. 肝素B. 硫酸软骨素C. 葡聚糖D. 透明质酸E. 血型物质30. 在ABO系血型物质中，O型血鞘糖脂的糖链末端糖基是A. 半乳糖B. 葡糖醛酸C. 葡萄糖D. 唾液酸E. 岩藻糖二、多项选择题1. 能与葡萄糖形成糖苷键的是A. 班氏试剂B. 半乳糖C. 果糖D. 甲醇E. 磷酸2. 葡萄糖在生物体内的氧化产物有A. 6-磷酸葡萄糖B. CO2和H2OC. 葡糖醛酸D. 葡萄糖二酸E. 葡萄糖酸3. 同多糖由同一种单糖组成，包括A. 阿拉伯胶B. 淀粉C. 糖胺聚糖D. 糖原E. 纤维素4. 支链淀粉和糖原分子都含有A. α-1,3-糖苷键B. α-1,4-糖苷键C. α-1,6-糖苷键D. β-1,3-糖苷键E. β-1,4-糖苷键。
生物化学 第二章 糖类的化学
化铜的碱性溶液）。
单糖的立体结构 两种构象：船式结构、椅式结构
CH2OH HO HO O OH OH
HO HO
CH2OH HO HO
O
OH
β-D-葡萄糖
CH2OH O OH OH
α-D-葡萄糖
HO HO CH2OH O OH
OH
OH
α-D-半乳糖
α-D-阿洛糖
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椅式
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比旋光度(旋光率):
D
t
t D
cL
100
L为光程，即旋光管的长度，dm； c为浓度，即在100mL溶液中所含溶质的质量，g；
是在以钠光灯（称为D线，为589.6nm和589.0nm）为
t D
光源、温度为t的条件下实测的旋光度。
CH 2OH
CH 2OH
果糖
CH 2OH
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几个概念： 旋光异构、旋光异构体 对映异构体:若两个分子互为镜像关系， 称这两个分子为对映异构体。它们的旋 光活性正好相反，但旋光度相同。 外消旋体:等量的一对对映异构体混合， 旋光性恰好互相抵消，即得到没有旋光 活性的体系，此体系为外消旋体。
第二章 糖类的化学
第一节 概述
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一、糖的定义与元素组成
1、定义
糖类物质是一类多羟基醛或多羟基酮类化 合物或聚合物； 在生物体内，糖类物质主要以均一多糖、 杂多糖、糖蛋白和蛋白聚糖形式存在。
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第二章糖类的生物化学
第二章糖类的生物化学第二章糖类的生物化学糖类生物化学是在以糖链为“生物信息分子”的水平上，阐明多细胞生物的高层次生命现象的一门科学。
它是20世纪90年代才发展起来的生物化学中最后一个广褒前沿。
1993年科学家们提出，将研究糖类的方法和基本技术，以及把基础研究获得的知识进一步转化为生产技术等领域称为“糖生物工程”。
1993年5月在美国旧金山召开首届“国际糖生物工程会议”。
在生物体内，除核酸和蛋白质外，糖类是第三大类信息分子。
与DNA不同，糖类的作用不是贮存信息，而是进行通讯识别。
核酸和蛋白质是以分子量大为基础贮存大量的生物信息，而糖类作为信息分子则是以其结构多样性为特征。
6种不同结构的单糖可形成108种异构体，糖类化合物所拥有的异构体数和多种多样的连接方式可以构成一个巨大的信息库。
如果把20种氨基酸构成千变万化的蛋白质比拟为由26个字母组成一本厚厚的词典，那么由不到10种常见单糖构成种类纷繁的寡糖和多糖，则可比喻为由7个音符组成无数优美动听的乐谱。
糖类物质的生物学功能1 糖类是生物细胞结构的组成成分2 糖类是生物体中重要的能源物质3 糖类参与细胞识别和细胞信息传递4 糖类是合成其他重要生物分子的碳架来源5 糖类对生物机体具有保护和润滑作用第一节天然单糖天然单糖是指已在自然界发现或从生物材料中检出，并已确认其存在的单糖及其衍生物。
不包括人工合成的糖。
一、天然单糖的分布：六十年代后期，人们应用层析技术检测了多种动物、植物和生物材料，其结果是在动物体内糖含量只占其干重的2%左右，这表明动物极少贮存糖类物质，而不是不需要糖类物质。
植物体内，糖含量占干重的85-95%，表明植物体的结构和贮存物绝大多数是糖类化合物。
在微生物体内，糖含量约占其干重的10-30%，居中。
对其中的单糖进行统计分析结果表明，醛糖及其衍生物约600多种、酮糖及其衍生物180多种。
游离单糖中除D-葡萄糖和D-果糖大量存在外，其它天然存在的单糖基本上是以微量存在的。
生物化学--糖类
构象异构：
（可通过旋转单键互变）
（五）单糖的化学性质
1.弱碱条件下的异构化
2.单糖的氧化 单糖的游离醛基可在碱性溶液中被弱氧化剂（如各种重金属离子） 氧化成羧基。
如果用硝酸银作氧化剂，将葡萄糖溶液均匀地涂布在干净的玻璃上， 再加硝酸银溶液，银离子被还原成金属银并均匀地分布在玻璃上形 成镜面，此反应称为银镜反应。
3. 缩醛反应 单糖的半缩醛（酮）羟基能与醇或酚的羟基缩合脱水而成缩醛（缩 酮），称为糖苷（苷），也称为糖甙（甙）。 半缩醛（酮）的羟基的糖部分称为糖基，与之缩合的"非糖"部分称 为糖苷配基，其键称为糖苷键。
糖基
4.糖脎 5.糖酯
二、寡糖： 由2-20个糖缩合而成的糖。
（一）双糖
三、多糖： 由很多单糖分子脱水缩合而成的长链分子。
乙醇
不旋光物质
乳酸
旋光物质
手性C原子
2.单糖的构型
不对称C原子上的原子团可有两种不同的空间排列方式，形成互为镜像的关系，这样 的异构体称为旋光异构体，又叫镜像异构体，这个C原子称为手性C原子。
旋光性化合物的构型判断：远离醛基的手性C原子上的-OH在右边的定为D型，在左边的定为L 型。
D型和L型的互变需要相关共价键的断裂与重建。
糖类
糖类物质：是含有多羟基醛类或酮类的化合物。
• 元素组成：C:H:O=1:2:1
• 分子通式：(CH2O)n • 但符合该通式也不一定是糖,如：乙酸（CH3COOH），乳酸
（C3H6O3）等。 • 有些糖也可能不符合该通式：鼠李糖（C6H12O5）
一、单糖：
不能再水解的糖，是构成各种糖的基本单位。
N-乙酰D-氨基葡萄糖胺
（二）杂多糖 由两种以上单糖分子构成的多糖。 1.果胶类 聚半乳糖醛酸、聚L 鼠李糖半乳糖醛酸 阿拉伯聚糖、半乳聚糖和阿拉伯半乳聚糖
生物化学第2章复习题(糖的化学)
课外练习题一、名词解释1、寡糖：由少数几个单糖通过糖苷键连接起来的缩醛衍生物。
2、多糖：由许多单糖分子缩合而成，水解后可生成许多分子单糖3、结合糖：糖与非糖物质共价结合而成的复合物4、糖蛋白：专指由寡糖链与多肽链共价相连所构成的复合糖链5、蛋白聚糖：蛋白质与糖胺聚糖通过共价键连接而成的化合物6、变旋现象：在溶液中，糖的链状结构和环状结构（α，β）之间可以相互转变，最后达到平衡，成为变旋现象。
二、填空1、糖根据其聚合度分为（单糖）、（寡糖）和（多糖）；2、糖根据其组成可分为（糖蛋白）、（蛋白聚糖）、（糖脂）和（脂多糖）；3、单糖有（醛糖）和（酮糖）两种类型；单糖可根据其含（碳原子）多少分为丙糖、丁糖、戊糖、己糖和庚糖；4、所有的醛糖都是由（甘油醛）衍生而来，所有的酮糖都是由（二羟丙酮）衍生而来；5、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，产生两个非对映异构体，手性碳原子上（羟）基向下的为 异头物；6、还原性双糖有游离的（半缩醛羟基），具有（还原性）、（变旋）现象等；7、重要的磷酸糖有（5-磷酸核糖）、（6-磷酸葡萄糖）和（1-磷酸葡萄糖）等；8、构成DNA的（脱氧核糖）的脱氧位置在第2位碳原子；9、甘油、肌醇和核醇等均是（糖醇）；10、多糖按其组成分类分为（均一多糖）、（不均一多糖）、（粘多糖）和（结合糖）；11、较重要的多糖有（淀粉）、（糖原）、（维生素）和（几丁质）等；12、重要的粘多糖有（肝素）、（硫酸软骨素）和（透明质酸）等；13、单糖分子除（二羟丙酮）外都含有不对称碳原子；14、单糖分子的D-型和L-型由离（羰基）最远的不对称碳原子上的（羟基）方向来确定的，分子不对称的化合物具有旋光性；15、单糖有（链状）结构和（环状）结构，它们实际上是同分异构体；16、重要的双糖有（乳糖）、（蔗糖）和（麦芽糖）；17、直链淀粉遇碘呈（蓝）色，支链淀粉遇碘呈（红）色，糖原遇碘呈（红）色；18、糖原和支链淀粉结构上很相似，都由许多（D-葡萄糖）组成，它们之间通过（）和（）两种糖苷键相连。
生物化学笔记第二章糖类
生物化学笔记---第二章--糖---类第二章糖类提要一、定义糖、单糖、寡糖、多糖、结合糖、呋喃糖、吡喃糖、糖苷、手性二、结构1.链式：Glc、Man、Gal、Fru、Rib、dRib2.环式：顺时针编号，D型末端羟甲基向下，α型半缩醛羟基与末端羟甲基在两侧。
3.构象：椅式稳定，β稳定，因其较大基团均为平键。
三、反应1.与酸：莫里斯试剂、西里万诺夫试剂。
2.与碱：弱碱互变，强碱分解。
3.氧化：三种产物。
4.还原：葡萄糖生成山梨醇。
5.酯化6.成苷：有α和β两种糖苷键。
7.成沙：可根据其形状与熔点鉴定糖。
四、衍生物氨基糖、糖醛酸、糖苷五、寡糖蔗糖、乳糖、麦芽糖和纤维二糖的结构六、多糖淀粉、糖原、纤维素的结构粘多糖、糖蛋白、蛋白多糖一般了解七、计算比旋计算，注意单位。
第一节概述一、糖的命名糖类是含多羟基的醛或酮类化合物，由碳氢氧三种元素组成的，其分子式通常以Cn(H2O)n 表示。
由于一些糖分子中氢和氧原子数之比往往是2:1，与水相同，过去误认为此类物质是碳与水的化合物，所以称为"碳水化合物"(Carbohydrate)。
实际上这一名称并不确切，如脱氧核糖、鼠李糖等糖类不符合通式，而甲醛、乙酸等虽符合这个通式但并不是糖。
只是"碳水化合物"沿用已久，一些较老的书仍采用。
我国将此类化合物统称为糖，而在英语中只将具有甜味的单糖和简单的寡糖称为糖(sugar)。
二、糖的分类根据分子的聚合度分，糖可分为单糖、寡糖、多糖。
也可分为：结合糖和衍生糖。
1.单糖单糖是不能水解为更小分子的糖。
葡萄糖，果糖都是常见单糖。
根据羰基在分子中的位置，单糖可分为醛糖和酮糖。
根据碳原子数目，可分为丙糖，丁糖，戊糖，己糖和庚糖。
2.寡糖寡糖由2-20个单糖分子构成，其中以双糖最普遍。
寡糖和单糖都可溶于水，多数有甜味。
3.多糖多糖由多个单糖（水解是产生20个以上单糖分子）聚合而成，又可分为同聚多糖和杂聚多糖。
第2章 糖化学(环境生物化学)
-D-Glucopyranose
D-葡萄糖椅式构象的透视式
H CH2OH H HO HO H H HO OH
H H CH2OH H
O
O OH
HO HO H H HO H
-D-吡喃葡萄糖
-D-吡喃葡萄糖
-型的构象比较稳定
•葡萄糖的构型象问题： 链式结构 Fisher式
1
哈迈斯式
1
构象式
OH
• 费歇尔提出单糖的环状 结构：单糖分子中的醛 基和其他碳原子的羟基 能发生环状反应，称为 半缩醛反应，并且以环 状的半缩醛为主。
CH 2
HC HC O
CH CH
HC CH O
CH CH
• 半缩醛羟基：C1上的醛基成环后形成的新的 羟基。 • 半缩醛羟基（或半缩酮）的羟基与决定直链 结构构型（D或L）的碳的羟基处于碳链的同 一边为α 型；反之，在不同边为β 型 • 异头物：只是在羰基碳原子上的构型不同的 同分异构体称为异头物。决定异头现象的碳 原子称为异头碳原子。 α-D-吡喃葡萄糖和β-D-吡喃葡萄糖只是C1上的结构不同。
向左旋转称为左旋性用l或表示构型是人为规定的而旋光为规定的而旋光性是用旋光仪测定时偏振面偏转的实际方向光仪测定时偏振面偏转的实际方向透视形式费希尔形式透视形式费希尔形式cccoohhohhohhd赤藓糖cccoohhohhohhl阿苏糖cccoohhohhohhl赤藓糖cccoohhohhohhd阿苏糖三碳醛糖与酮糖中的不对称碳原子的数目三碳醛糖与酮糖中的不对称碳原子的数目醛糖酮糖醛糖酮糖四碳醛糖与酮糖中的不对称碳原子的数目四碳醛糖与酮糖中的不对称碳原子的数目醛糖酮糖五碳醛糖与酮糖中的不对称碳原子的数目五碳醛糖与酮糖中的不对称碳原子的数目醛糖酮糖醛糖酮糖六碳醛糖与酮糖中的不对称碳原子的数目六碳醛糖与酮糖中的不对称碳原子的数目醛糖酮糖醛糖酮糖醛糖酮糖二
第二章糖类化合物生物化学ppt文档
重要的单糖 重要的单糖衍生物
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单糖的分子结构
• 单糖含有一个羰基和多个羟基。 • 根据羰基在碳链上的位置可分为，醛糖(Aldoses) 和酮糖
(Ketoses)。
– 最简单的醛糖是甘油醛 (Glyceraldehyde) – 最简单的酮糖是二羟丙酮 (Dihydroxyacetone)
第二章糖类化合物生物化学
糖的生物功能
• 能量储备 • 结构组分
– 植物细胞壁中的纤维素 – 细菌细胞壁的肽聚糖 – 节肢动物外骨骼几丁质 – 动物软骨中的蛋白聚糖
• 碳源物质 • 特殊生理功能
– 作为信息分子，是人的血型、细胞和许多微生物分型的分子基础 – 作为受体、细胞标记、抗原决定簇等，参与细胞粘着、细胞识别、
D-葡萄糖 D-甘露糖
D-半乳糖
D-酮糖
二羟丙酮
赤藓酮糖
核酮糖
木酮糖
果糖
差向异构体
• 两个单糖仅仅在一个手性碳原子上构型不同的，互称为差 向异构体 (Epimers)。
• D-葡萄糖与 D-甘露糖为 C-2差向异构。 • D-葡萄糖与 D-半乳糖为 C-4差向异构。
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αβ-异头体
吡喃葡萄糖（稳定）与呋喃葡萄糖（不稳定）
• 变旋现象是可逆的。
D-葡萄糖的变旋，反应由弱酸催化。
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氧化作用
β-D-葡萄糖醛酸
D-葡萄糖酸
D-葡萄糖酸-δ-内酯
氧化作用
----Fehling反应
• 单糖开链中的自由羰基可以还原Cu2+ 为Cu+，后者可形成 砖红色的氧化亚铜沉淀。
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糖类化合物的定义
• 糖类化合物是多羟基醛或多羟基酮及其缩聚物和 某些衍生物的总称。
第2章糖类化学 第3节低聚糖
糖等
乙酰氨基葡糖（β-1，4 糖苷键结合）
抗肿瘤性
半乳糖（α-1，6 糖苷键结合），蔗糖
促进双歧杆菌增殖
半乳糖（β-1，6 糖苷键结合），葡萄糖
促进双歧杆菌增殖
木糖（β-1，4 糖苷键结合）
水分活性调节
食品生物化学
三、单糖、低聚糖与食品加工有关的性质
1．单糖、低聚糖与食品加工有关的物理性质
（7）成苷反应 单糖分子上的半缩醛羟基可以与其它的醇 酚类化合物上的羟基反应，生成的化合物称为糖苷。糖苷的非 糖部分称为配糖体，又称为配基。糖体与配糖体之间形成的醚 键习惯上称为糖苷键。
食品生物化学
图2-9 蔗糖单酯与蔗糖双酯结构
食品生物化学
图2-10 葡萄糖的成苷反应
食品生物化学
（8）与苯肼成脎反应 单糖与苯肼作用时，生成苯腙；如 果苯肼过量，单糖苯腙能继续与两分子苯肼反应，生成一种不 溶于水的黄色晶体，称为脎。不同的糖脎结晶形态不同，熔点 也不同，即使能生成相同的脎，其反应速度和析出时间也不相 同。因此，利用脎的生成可鉴别糖类。
许多糖酸分子加热失水形成内酯，葡萄糖酸可生成D-γ-葡 萄糖酸内酯、D-δ-葡萄糖酸内酯、D-δ-葡萄糖醛酸内酯。葡萄 糖酸-δ-内酯是一种食品添加剂，食品工业生产中它被广泛的用 作酸味剂、蛋白质的凝固剂、pH降低剂、色调保持剂、防腐剂 等。
己醛糖在碱溶液中易被弱氧化剂即斐林试剂和吐伦试剂氧 化，此反应广泛用于糖的定性、定量的测定中。
（3）结晶性 蔗糖易结晶，晶体大；葡萄糖也易结晶，但 晶体小；转化糖、果糖较难结晶。中转化糖浆（葡萄糖值 38%～42%）是葡萄糖、低聚糖和糊精组成的混合物，不能结 晶而且具有防止蔗糖结晶的性质，吸湿性也低。所以作为填充 剂用于糖果制造，可防止糖果中的蔗糖结晶，又利于糖果的保 存，并能增加糖果的韧性和强度，使糖果不易碎裂，又冲淡了 糖果的甜度。因此，它是糖果工业不可缺少的重要原料。
2第二章糖类生物化学1
Glycobiochemistry
本章主要介绍糖类的概念、分类以及 单糖、二糖和多糖的化学结构和性质。
第一节、糖类化学概论
一、糖的概念与分类 1、糖的概念与化学本质
简单的定义：多羟基的醛类 或酮类化合物，以及它们的 衍生物或聚合物。
元素组成：CH2O ，可以写 成Cm(H2O)n
D-果糖在水溶液中主要以呋喃糖存在，吡喃糖 次之。
练习：以下化合物中(1)哪个是半缩酮形式的酮糖？(2)哪个 是吡喃戊糖？(3) 哪个是α-D-醛糖？ (4)哪个是β-L-醛糖?
答案：（1）C；（2）D；（3）B; (4) D
3、单糖的构象
1）、构象(conformation)：由 于分子中的某个原子(基团)绕 C-C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。空间位置的改变，不涉 及共价键的断裂。
含有n个C*的化合物， 旋光异构体的数目为2n， 组成2n/2对对映体。
6)、差向异构体(epimer)：
又称表异构体，只有一个不对称碳原子上的基 团排列方式不同的非对映异构体，如D-葡萄糖与 D-甘露糖及D-半乳糖。
2、单糖的环状结构
1)、单糖的环状结构的证据
①、变旋现象(mutarotation):一般醛类在水溶
正确
Haworth式（投影式）
D－葡萄糖由Fischer式改写为Haworth式的步骤
不论是D型还是L型，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。
3)、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-葡萄糖在水溶液 中主要以吡喃糖存 在，呋喃糖次之。
Pachymaran 、灵芝多糖Ganoderma lucidum polysaccharide 、昆布多糖Laminarine等]；
第二章生物化学糖类的化学教学案例
5、碱反应
在弱碱作用下，葡萄糖、果糖和甘 露糖三者可通过烯醇式而相互转化， 称为烯醇化作用。
形成差向 异构体
食品在油炸、焙烤等加工和储藏过 程中，还原糖（主要是葡萄糖）同游 离氨基酸或蛋白质分子中的游离氨基 等含氨基化合物发生羰氨反应，这种 反应即美拉德反应。可产生褐变产物， 包括可溶性与不溶性的聚合物，引起 食品的颜色加深和风味变化。
利与弊！
第三节 寡糖 一 寡糖的结构
1、麦芽糖(葡萄糖 （14）葡萄糖苷）
性质： ① 变旋现象 ② 具有还原性
2、乳糖（葡萄糖-（14）半乳糖苷） 结构： -半乳糖 (1-4)糖苷键 (或)-葡萄糖
CH2OH
OH
OH 1
CH2OH
4
OH
O OH
OH
OH
性质：① 有变旋现象 ② 具有还原性
3、蔗糖（葡萄糖-，（12）果糖苷）
• 支链淀粉的分支点应具有-1,6-糖苷键的结构。
支 链 淀 粉 的 结 构
还原端？ 非还原端？
2、糖原
• 糖原为动物体内贮存的主要多糖，此多 糖相当于植物体内贮存的淀粉，所以糖 原也称为动物淀粉；高等动物的肝脏和 肌肉组织中含有较多的糖原。
• 人类肝脏中的糖原含量可达肝脏于重的 百分之十左右。软体动物也含有糖原， 甚至于在玉米和一些细菌中也曾发现能 合成类似糖原的多糖成分。
第二节 单糖
一 单糖的旋光性与开链结构 单糖具有旋光性：
1、旋光性？
[α]
D=t
αDt —————×100
c×L
变旋: 在溶液中，糖的链状结构和环状结构(、
)之间是可以相互转变，最后达到一个动态平 衡，称为变旋现象。
生物化学 糖类
四、单糖的环状结构
• 呋喃型（五元环）： 呋喃型（五元环）： ）：C1与C4连接 • 吡喃型（六元环）： 吡喃型（六元环）： ）：C1与C5连接
四、单糖的环状结构
OH H H OH HO H OH H OH H H OH OH O H HO H H OH OH O H
α-D-吡喃葡萄糖
OH H H OH HO H H OH OH OH
二、糖 的 概 念
一类含多羟基醛 多羟基醛 或多羟基酮 多羟基酮化合物， 多羟基酮 以及它们的衍生物 或聚合物的总称， 又称糖类化合物。
糖类由C、H、O三种 元素组成，可用实验式 Cn（H2O）m表示，但 H：O=2：1
二、糖 的 概 念
符合通式的不一定是糖， 符合通式的不一定是糖，如：甲 乙酸(CH2O)2 、乳酸 醛(CH2O)1、乙酸 (CH2O)3等； 有些糖类不一定符合该通式， 有些糖类不一定符合该通式，如： 鼠李糖（ ），脱氧核糖 鼠李糖（C6H12O5），脱氧核糖 （C5H10O4）。
开链型式
的手性碳原子上 手性碳原子上 羟基（ 的羟基（即靠近 波醇基的碳原子 上的羟基） 上的羟基）处以
环状结构
碳链的同一侧 碳链的同一侧时 同一侧时 反之， 为α-型，反之， 异侧时为β 异侧时为β-型。
葡萄糖的链状结构与环状结构的互变
四、单糖的环状结构
• 异头物 异头物(anomer)： ： 指在羰基（carbonyl）碳原子上的构型彼此不同的单 糖同分异构体形式 。D-glucose的α-和β-型即是一对异头 物。它们是非对映异体。 • 醛戊糖和醛己糖的表现仿佛是它们含有的手性碳原子比 Fischer投影式给出的结构中的手性碳多。 • 研究表明D-葡萄糖存在着两种类型，每一种都含有5个 （而不是4个）不对称碳，这个额外的不对称碳的来源是 分子内的环化反应，导致形成一个新的手性碳，这两个新 的立体异构体称之异头物 。
生物化学笔记糖类(两篇)
引言概述：在生物化学中，糖类是一类重要的生物大分子，它们起到许多生物学过程中至关重要的作用。
本文将重点讨论糖类（二）的相关知识。
糖类（二）是指由两个单糖分子通过特定的化学反应形成的二糖和寡糖，如蔗糖、乳糖和麦芽糖等。
正文将从5个大点展开讨论糖类（二）的结构、合成、代谢与功能等方面。
正文内容：一、糖类（二）的结构1.二糖的结构：二糖由两个单糖分子通过糖基键连接而成，如蔗糖由葡萄糖和果糖分子组成。
2.寡糖的结构：寡糖是由数个单糖分子通过糖基键连接而成，如麦芽糖由两个葡萄糖分子组成。
二、糖类（二）的合成1.二糖的合成：二糖的合成通常通过苷基转移反应完成，具体涉及底物、酶和能量的参与。
2.寡糖的合成：寡糖的合成一般通过酶催化的糖苷化反应完成，不同的酶催化反应形成不同的寡糖。
三、糖类（二）的代谢1.二糖的降解：二糖经过胞外或细胞内酶的作用被降解为单糖，进入细胞内后进一步代谢产生能量。
2.寡糖的降解：寡糖的降解常涉及多个酶的参与，其中一些酶具有高度特异性。
3.二糖和寡糖的代谢缺陷：一些人体或动物可能缺乏特定酶参与二糖或寡糖的代谢，从而导致相关疾病。
四、糖类（二）的功能1.营养作用：糖类（二）是生物体的重要能量来源，提供人体所需的能量。
2.结构作用：糖类（二）在生物体中起到细胞膜的构建和细胞结构的稳定作用。
3.信号传导：一些糖类（二）能够作为信号分子，参与细胞间的信号传递过程。
4.生物保护作用：某些糖类（二）在细胞外形成保护性的外壁或囊泡，起到保护细胞的功能。
5.生物识别作用：糖类（二）在细胞识别和相互作用过程中发挥重要作用，如细胞黏附和受精过程中的作用。
五、糖类（二）的应用1.食品工业：蔗糖和麦芽糖是广泛应用于食品工业中的常见糖类（二），它们具有甜味和溶解性，用于增加食品的口感和甜度。
2.生物医药：某些糖类（二）在生物医药领域具有重要应用，如乳糖在乳糖不耐症患者中的应用。
3.化学合成：糖类（二）的特殊结构和功能使其在有机合成中有广泛应用，如用于合成天然产物和药物分子。
生物化学笔记第二章糖类
生物化学笔记－--第二章--糖－-－类————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期:ﻩ第二章糖类提要一、定义糖、单糖、寡糖、多糖、结合糖、呋喃糖、吡喃糖、糖苷、手性二、结构１.链式:Glc、Mａn、Gal、Ｆｒu、Rib、ｄＲib 2．环式：顺时针编号，D型末端羟甲基向下,α型半缩醛羟基与末端羟甲基在两侧。
３.构象:椅式稳定,β稳定，因其较大基团均为平键。
三、反应１．与酸:莫里斯试剂、西里万诺夫试剂。
2.与碱:弱碱互变，强碱分解。
3.氧化:三种产物。
4.还原：葡萄糖生成山梨醇。
5．酯化6.成苷:有α和β两种糖苷键。
7．成沙：可根据其形状与熔点鉴定糖。
四、衍生物氨基糖、糖醛酸、糖苷五、寡糖蔗糖、乳糖、麦芽糖和纤维二糖的结构六、多糖淀粉、糖原、纤维素的结构粘多糖、糖蛋白、蛋白多糖一般了解七、计算比旋计算,注意单位。
第一节概述一、糖的命名糖类是含多羟基的醛或酮类化合物,由碳氢氧三种元素组成的,其分子式通常以Ｃn(H2O)n 表示。
由于一些糖分子中氢和氧原子数之比往往是2：1,与水相同，过去误认为此类物质是碳与水的化合物，所以称为"碳水化合物＂（Carｂohydrａte)。
实际上这一名称并不确切，如脱氧核糖、鼠李糖等糖类不符合通式,而甲醛、乙酸等虽符合这个通式但并不是糖。
只是"碳水化合物＂沿用已久，一些较老的书仍采用。
我国将此类化合物统称为糖,而在英语中只将具有甜味的单糖和简单的寡糖称为糖(sugaｒ)。
二、糖的分类根据分子的聚合度分,糖可分为单糖、寡糖、多糖。
也可分为：结合糖和衍生糖。
１．单糖单糖是不能水解为更小分子的糖。
葡萄糖，果糖都是常见单糖。
根据羰基在分子中的位置，单糖可分为醛糖和酮糖。
根据碳原子数目，可分为丙糖,丁糖,戊糖，己糖和庚糖。
2.寡糖寡糖由2-2０个单糖分子构成,其中以双糖最普遍。
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CH2OH
葡萄糖酮苯腙
H C NNHC6H5 C O ＋ H2 NNHC6H5 (CHOH)3
H C N NHC6H5 C N NHC6H5 (CHOH)3
＋ H2O
CH2OH
CH2OH
氨基化作用
葡萄糖脎
单糖分子中的OH基(主要是C-2、C-3上的OH基)可被NH2基取代而产生氨
基糖，也称糖胺。
CH2OH O
第二章 糖类化学
一、糖的一般概念
• 俗称
碳水化合物 Cn(H2O)m（不够全面）
• 化学定义
多羟基醛或酮及其缩聚物和 衍生物的总称。
甘油醛 二羟丙酮 （无手性）
分类
• 按其水解情况分类： • 单糖：凡不能被水解为更小分子的糖称~。
如： 核糖、葡萄糖。 • 寡糖：凡能被水解成少数（2—10个）单
糖分子的糖称~。 如：蔗糖 = 葡萄糖+果糖
• 多糖：凡能被水解成多个单糖分子的糖称~。
如：淀粉 n葡萄糖
• 复合糖：与非糖物质结合的糖。
如：糖蛋白等。
• 衍生糖：糖的衍生物。
•
如：糖酸、糖胺等 。
二、单糖
（一）单糖的构型、结构及构象 1、构型：
1）根据离羰基最远的不对称C原子 的-OH位置： -OH 在左：L； -OH 在右：D 天然单糖大多数是 D-型糖。
（三）、单糖的物理性质和化学性质 物理性质：旋光性、甜味、水溶性 化学性质：自学 1、氧化、还原 2、酸：戊糖与强酸共热，因脱水而生成糠醛。己糖与强酸共热分解成甲酸、
CO2、乙酰丙酸以及少量羟甲基糠醛。糠醛与羟甲基糠醛能与某些酚类 作用生成有色的缩合物。利用这一性质可以鉴定糖。 3、碱: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。 强碱溶液中很不稳定，分解成各种不同的物质 4、酯化：醇糖与酸作用时生成脂，生物化学上较重要的糖酯是磷酸酯。它 们是糖代谢的中间产物。 5、成糖苷:单糖的半缩醛羟基很易与醇及酚羟基反应，失水而形成缩醛式 衍生物，通称糖苷。 6、成脎 7、氨基化 8、脱氧
甘露醇：降压、药物、药物辅料。 山梨醇：氧化形成葡、果、山梨糖；
VitC的原料 肌醇：对糖脂代谢有调节作用、B族Vit、
从玉米淀粉或微生物发酵制取。
酸 与强酸共热生成糠醛
糠醛与酚有颜色反应
• α-萘酚 糠醛 羟甲基糠醛
• 间苯二酚 酮糖 红 醛糖 浅红
• 用于鉴定。
紫红 紫红
碱
H
O
C
H
C
OH
H
D-二羟丙酮
D-赤藓酮糖
D-核酮糖 D-木酮糖
D-阿洛酮糖 D-果糖
D-山梨糖
D-塔格糖
差向异构体：只有一个C原子构型不同的两种糖彼此成 为差向异构体。
2）环式结构（半缩醛、半缩酮）
醛醇
半缩醛
缩醛
酮醇
半缩酮
缩酮
不仅以直链结构存在，还以环状 形式存在 证据：1)不能和亚硫酸氢钠作用；
2)有变旋光现象 3)只能和一分子的醇加成。
CH2OH
CH2OH
H
O H CHOH O
HH
O OH CHOH O
OH
OH H H
OH
HO
H OH
H
H
OH
H
OH H H
OH HO
H
OH
H
OH
OH H
H
H H
OH
吡喃型
呋喃型
吡喃型
呋喃型
α -D-葡萄糖 Haworth透视式 β -D-葡萄糖
五元环、六元 环最稳定，三 元、四元环张 力大，比线型 更不稳定
CH2OH
H OC
单糖的化学性质
氧化
CuSO4 + 2NaOH
Cu(OH)2 + Na2SO4
费林试剂
HOCH COONa HOCH COOK
酒石酸钾钠
+ Cu(OH)2
O CH COONa
Cu
+ 2H2O
O CH COOK
可溶性氧化铜络合物
CHO
COOH
O 2 Cu
CH
COONa + (CHOH)4 + 2 H2O NaOH
HOCH 2
COONa + (CHOH)4 + Cu2O↓
O CH COOK
HOCH COOK
CH2OH
CH2OH
葡萄糖 CH2OH
葡萄糖酸
在强氧化剂作用下， 酮糖将在羰基处断 裂，形成两个酸。
C
O
[O]
COOH
CH2OH +
COOH
D-果糖
乙醇酸
三羟基丁酸
血糖测定方法：葡萄糖氧化酶法，以往是费林 试剂法（糖尿病）
吡喃
呋喃
果糖有两种环的形式
（3）构象：船式和椅式，后者为稳定构象（均 为平伏键时，空间位阻最小）
葡萄糖
葡糖-6磷酸
葡萄糖 醛酸
葡糖胺、 N-乙酰 葡糖胺
胞壁酸、 N-乙酰 氨基化 胞壁酸
葡萄糖 酸、葡 萄糖酸 -δ-内酯
糖醛酸
单糖伯醇基氧化而得。
葡萄糖醛酸：肝脏解毒剂； 半乳糖醛酸：存在果胶中。
葡萄糖氧化酶
所有单糖均为还原糖。Why？ 异构化
还原作用 ：在钠汞齐及硼氢化钠类还原剂作用下，醛糖还原
成糖醇，酮糖还原成两个具有同分异构的羟基醇。
CHO
Na-Hg H2
CH2OH
Na-Hg H2
CH2OH
O Na-Hg H2
CH2OH
D-葡萄糖
D-山梨醇
D-果糖
D-甘露醇
糖醇：性质稳定、甜。如：
HCO
(CHOH)4 ＋ H2NNHC6H5
CH2OH D-葡萄糖
苯肼
H C N NHC6H5 (CHOH)4 CH2OH
葡萄糖苯腙
＋ H2O
H C N NHC6H5
H C OH (CHOH)3
＋ H2NNHC6H5
CH2OH
H C N NHC6H5
CO (CHOH)3
＋ C6H5NH2 ＋ NH3
OH
C
Ba(OH)2
C OH
D-葡萄糖
1,2-烯醇式葡萄糖
H
O
C
HO C
H
D-甘露糖
CH2OH
C
O
D-果糖
与酸成酯——磷酸酯
葡萄糖内酯
成苷：半缩醛羟基与醇、酚羟基脱水
12））性功质能稳各定异， ：不氧化、不变旋、不成脎 毛地黄苷、强心苷：有强心功能； 皂苷：溶血功能；
箭毒苷
苦杏仁苷
游离羰基与3分子苯肼成糖脎作用
三式：球棍式、费舍尔投影式、透视式
葡萄糖
果糖
核糖
脱氧核糖
D-醛糖
D-甘油醛
D-赤藓糖 D-苏糖
D-核糖 D-阿拉伯糖 D-木糖 D-来苏 糖
D-阿洛糖 D-阿卓糖 D-葡萄糖 D-甘露糖
D-古洛糖 D-艾杜糖 D-半乳糖 D-塔罗糖
D-酮糖：由于酮基原因，比相同C的醛糖少一 个手性C
在构型上只在半缩醛或半 缩酮C原子上有差异的单 糖异构体成为异头物，其 上的C原子为异头物C原子， 可在水溶液中互相转化成 为变旋现象。碳原子数大 于等于5个才能成环。
CHO
HO
H3CO
CH3OH
O
H+
O
CH2OH
CH2OH
CH2OH
-OH在下： α -；-OH在上：β -，占多数
CH2OH
CH2OH