第7章糖类和糖生物学.pptx

第7章 糖类和糖生物学
糖类(carbohydrate)是四大类生物大分子之 一。另外三大类是脂质、蛋白质和核酸。
本章的主要内容是糖的概念、分类以及单 糖、二糖和多糖的化学结构和性质。首先 应重点掌握典型单糖（葡萄糖和果糖）的 结构和性质，再从单糖的基础上去理解二 糖和多糖的结构和性质。
第一节 引言
醛，只能与一分子醇反应；
葡萄糖溶液有变旋现象；
葡萄糖溶液 蒸干，30℃乙醇中
结晶，98℃吡啶中
α-D(+)- 葡萄糖 葡萄糖
葡萄糖 β-D(+)-葡 萄糖
葡萄糖溶液 比旋112°
葡萄糖溶液 比旋19°
葡萄糖溶液 比旋52.7
HO C
OH CH2OH
OH HC
O
CH2OH
α和β异头物
一般规定半缩醛碳原子上的 羟基(称为半缩醛羟基)与决定单 糖构型的碳原子(C5)上的羟基在 同一侧的称为α-葡萄糖，不在同 一侧的称为β-葡萄糖。
H
OH
C
O
HO
H
C
O
CH2OH
α-葡萄糖
CH2OH
β-葡萄糖
半缩醛羟基比其它羟基活泼，糖的还原性 一般指半缩醛羟基。
呋喃糖与吡喃糖
葡萄糖的全名应为α-D(+)-或β-D(+)-吡 喃葡萄糖。
α-和β-糖互为端基异构体，也叫异头物。 D-葡萄糖在水介质中达到平衡时，β-异构 体占63.6％，α-异构体占36.4％，以链 式结构存在者极少。
实际上这一名称并不确切，如脱氧核糖 （C5H10O4）、鼠李糖（C6H12O5）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。
化学本质：糖类是多羟基醛、多羟基酮或 其衍生物，或水解时能产生这些化合物的物 质。
四.糖的命名与分类
（一）糖类物质根据它们的聚合度分类如下： 单糖(monosaccharide)：不能被水解
为了更好地表示糖的环式结构， 哈武斯（Haworth,1926）设 计了单糖的透视结构式。 1. 碳原子按顺时针方向编号，氧 位于环的后方； 2. 环平面与纸面垂直，粗线部分 在前，细线在后；
3.将费歇尔式中左右取向的原子 或基团改为上下取向，原来在 左边的写在上方，右边的在下 方；
4. D-型糖的末端羟甲基在环上方， L－型糖在下方；
一、糖类的存在和来源
糖类广泛地存在于生物界，特别是植物 界。糖类物质按干重计占植物的85%— 90%，占细菌的10%—30%，动物的 小于2%。地球上糖类物质的根本来源 是绿色细胞进行的光合作用。
二．糖类的生物学作用 （一） 作为生物体的结构成分 （二） 作为生物体内的主要能源物质 （三） 在生物体内转变为其他物质 （四） 作为细胞识别的信息分子
糖在生物体内的主要功能是构成细胞 的结构和作为储藏物质。植物细胞壁是由 纤维素，半纤维素或胞壁质组成的，它们 都是糖类物质。作为储藏物质的主要有植 物中的淀粉和动物中的糖原。此外，糖脂 和糖蛋白在生物膜中占有重要位置，担负 着细胞和生物分子相互识别的作用。
糖在人体中，主要有以下作用:(1)作为能 源物质。糖是机体最容易得到，最经济，也是 最重要的能源物质。一般情况下，人体所需能 量的70%来自糖的氧化。(2)作为结构成分。糖 蛋白和糖脂是细胞膜的重要成分，蛋白聚糖是 结缔组织如软骨，骨的结构成分。(3)参与构成 生物活性物质。核酸中含有糖，有运输作用的 血浆蛋白，有免疫作用的抗体，有识别，转运 作用的膜蛋白等绝大多数都是糖蛋白，许多酶 和激素也是糖蛋白。(4)作为合成其它生物分子 的碳源。糖可用来合成脂类物质和氨基酸等物 质。
5. 半缩醛羟基与末端羟甲基同侧 的为β-异构体，异侧的为α-异 构体。
CHO
H C OH HO C H H C OH H C OH
CH2OH
OH HC
O
CH2OH
CH2OH
O 5413 Nhomakorabea2
1. 碳原子按顺时针方向编 号，氧位于环的后方；
2. 环平面与纸面垂直，粗 线部分在前，细线在后；
3. 将费歇尔式中左右取向 的原子或集团改为上下
为更小分子的糖类，也称简单糖，如葡萄 糖、果糖和核糖等；
寡糖(oligosaccharide):是由2—20 个单糖通过糖苷键连接而成的糖类物质；
多糖(polysaccharide)：是水解时产 生20个以上单糖分子的糖类；包括同多糖、 杂多糖。
（二）糖类与蛋白质、脂质等生物分子形 成的共价结合物如糖蛋白、蛋白聚糖和 糖脂等，总称复合糖或糖复合物 (glycoconjugate)。
（三）单糖可根据分子中含醛基还是酮基 分为醛糖(aldoses)和酮糖(ketose)。
第二节 单糖的结构和性质
一、单糖的链状结构 1.纯葡萄糖经元素组成和相对分子质量
测定，确定其分子式为C6H12O6， 2.葡萄糖与乙酸酐加热，形成结晶的五
乙酸酯，证明其分子含有5个羟基，
3.葡萄糖与无水氰化氢加成生成的氰醇衍 生物，经水解和氢碘酸还原得正庚酸， 表明葡萄糖只可能是一直链的己醛。 用费歇尔投影式表示它的链状结构:
CHO
H C OH HO C H
H C OH H C OH
CH2OH
1、Fischer 投影式
投影式中水平方向的键伸向纸面前方， 垂直方向的键伸向纸面后方。书写投影 式时，通常规定碳链处于垂直方向，羰 基写在链的上端，羟甲基写在链的下端， 氢原子和羟基位于链的两侧。
2、单糖的立体化学：D系单糖和L系单糖
三．糖类的元素组成和化学本质 元素组成：大多数糖类物质只由碳氢
氧三种元素组成的，其实验式为（CH2O）n 或Cn(H2O)m。有些含有N、P、S等。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 (carbon)与水(hydrate)的化合物，所以称 为“碳水化合物”(Carbohydrate)。
离醛基或酮基最远的不对称碳原子的构型冠 以D和L的符号。
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。同样各种酮 糖也可被认为是由二羟丙酮衍生而来。
二、单糖的环状结构
葡萄糖的某些性质不能用链式结构来解释：
葡萄糖不能发生醛的NaHSO3加成反应; 葡萄糖不能和醛一样与两分子醇形成缩