王镜岩生物化学全套讲义第一章糖类
王镜岩 生物化学 经典课件 1糖1的生物化学1 考研必备 学生物化学必备
（三） 糖类的元素组成和化学本质
糖类主要由C、H、O三种元素组成，有些还有N、S、P 糖类 等。 单糖多符合结构通式：（CH2O）n，但仅从通式上并不 单糖 能判断某分子是否就是糖，即：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）。 糖类可以定义为 多羟基醛； 多羟基酮； 糖类可以 定义为 ： 多羟基醛 ； 多羟基酮 ； 多羟基醛或 定义 多羟基酮的衍生物； 多羟基酮的衍生物 ； 可以水解为多羟基醛或多羟基酮或它 们的衍生物的物质。 们的衍生物的物质。
（四） 糖的命名与分类
单糖（monosaccharides） 不能水解为其他糖的糖，按碳原子数分为： 丙糖（甘油醛）；丁糖（赤藓糖）；戊糖（木酮糖、核酮糖、核糖、脱氧核 糖等）； 己糖（葡萄糖、果糖、半乳糖等）等。 寡糖（oligosaccharides） 可以水解为几个至十几个单糖的糖，一般包 括： 二糖（disaccharides） 蔗糖、麦芽糖、乳糖；三糖（trisaccharides） 棉 籽糖和其他寡糖。 多糖（polysaccharides）可水解为多个单糖或其衍生物的糖，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。异多糖（heteroglycans, heteropolysaccharides）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。 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，D-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 蛋白多糖（protein polysaccharides）、糖蛋白（glycanproteins）、糖脂 （glycanlipids）。
生物化学复习(上下册)王镜岩版
生物化学复习第一章 糖类 1、 什么叫糖多羟基醛或多羟基酮及其聚合物和衍生物。
一般构型：D 型 四大类生物大分子：糖类、脂质、蛋白质和核酸 2、 分成哪几类单糖：是不能被水解成更小分子的糖类，也称简单糖，如葡萄糖、果糖、核糖和丙糖（三碳糖）、丁糖（四碳糖）、戊糖（五碳糖）、己糖等（六碳糖）。
寡糖（低聚糖）：能水解产生少数几个单糖的糖类，如麦芽糖、蔗糖、乳糖（水解生成2分子单糖，称双糖或二糖）和棉子糖（水解生成3分子单糖）。
多糖：是水解时产生20个以上单糖分子的糖类，包括同多糖（水解时只产生一种单糖或单糖衍生物）如淀粉、糖原、壳多糖等；杂多糖（水解时产生一种以上的单糖或/和单糖衍生物）如透明质酸、半纤维素等。
3、 单糖的开链结构离最远的—OH 在左边的是L 型；在右边的是D 型 D 型和L 型是一对对映体Fischer 投影式表示单糖结构竖线表示碳链；羰基具有最小编号, 并写在投影式上端；一短横线代表手性碳上的羟基。
单糖的差向异体：这种仅一个手性碳原子的构型不同的非对映异构体称为差向异构体 4、单糖的环状结构α-异构体：半缩醛羟基与氧桥在同侧；或半缩醛羟基与C5上的羟基在链同侧 β-异构体：半缩醛羟基与氧桥在异侧；或半缩醛羟基与C5上的羟基在链异侧。
β-D-(+)-吡喃葡萄糖 β-D-(+)-呋喃葡萄糖 α-D-呋喃葡萄糖 α-D-吡喃葡葡萄糖 Fischer 式转换Haworth 式C-2差向异构C-4差向异构体游离的半缩醛羟基的写法α-D-吡喃葡萄糖β-D-吡喃葡萄糖β-D-吡喃葡萄糖β-L-吡喃葡萄D-型：CH2OH在环上方；L-型：CH2OH在环下方。
D-型糖中：α-异构体：半缩醛羟基在环的下方；β-异构体：半缩醛羟基在环的上方。
L-型糖中：情况相反。
OHβ-D-呋喃果糖α -D-呋喃果糖β-D-呋喃葡萄糖D-吡喃葡萄糖β-D-吡喃葡萄糖α-D-吡喃葡萄糖5、单糖的性质（1）物理性质旋光性：当平面偏振光通过手性化合物溶液后，偏振面的方向就被旋转了一个角度。
考研复习王镜岩生物化学之糖化学
3糖化学1 考试大纲涉及课本第9、17、18、19、20、21、22、23章（一）糖类1 糖化学2 英文名词解释/糖类分类2.1 monosaccharide 单糖：书P3262.2 oligosaccharide 寡糖2.3 polysaccharide 多糖（同多糖和杂多糖及例子）2.4 glycoconjugates 糖复合物3糖类是地球上最丰富的有机化合物，根本来源是植物通过光合作用将二氧化碳和水转化为糖类。
4糖类的生物学作用（大题不考，小细节注意）。
5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多聚体。
地球上数量最多的一类有机化合物，根本来源是绿色细胞进行光合作用。
大多数糖类化合物只由碳，氢，氧三种元素组成，其实验式为Cn（H2O）m。
根据碳原子数，可分为丙糖、丁糖、戊糖等；根据聚合度可分为单糖、寡糖、多糖。
6变旋现象：（Mutarotation）是环状单糖或糖苷的比旋光度由于其α-和β-端基差向异构体达到平衡而发生变化，即旋光度发生改变，最终达到一个稳定的平衡值的现象。
变旋现象往往能被某些酸或碱催化。
由于单糖溶于水后，即产生环式与链式异构体间的互变，所以新配成的单糖溶液在放置的过程中其旋光度会逐渐改变，但经过一定时间，几种异构体达成平衡后，旋光度就不再变化，这种现象叫变旋现象。
7旋光性：当光波通过尼科尔棱镜时，会出现一种物理现象，即只允许某一平面振动的光波通过，其它的光波都被阻断，这种光称为平面偏振光。
当这种平面偏振光通过旋光物质的溶液时，光的偏振面会向右旋转一定的角度，则该物质称为右旋光性（以“+”表示）。
同样道理，向左旋转的称为左旋光性（以“-”表示）。
单糖等有机物是否有旋光性，与它的分子结构有关。
如果分子内部结构是对称的（如具有对称面、对称中心、对称轴等），就没有旋光性；反之就有旋光性。
生物体内存在的有机分子主要是由 C 、 H 、O、 N 四种元素组成的，其中只有 C 原子有可能形成不对称性。
王镜岩生物化学经典课件糖的生物化学
王镜岩生物化学经典课件糖的生物化学
一、引言
(一) 糖类的存在与来源 碳水化合物是地球上最丰富的有机化合物，
每年全球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% 的干重是糖类。总的说来，糖类在生物体内所起 的作用包括：能量物质、结构物质和活性物质。
四、单糖的性质
（一）单糖的物理性质
一切糖类都有不对称C，都具旋光性,旋光用于单糖的鉴 定；各种糖甜度不一，甜度与单糖的使用价值有关；溶解度 与单糖的制备有关。多羟基增加了单糖的溶解度，热水中更 大，不溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。
（二）单糖的化学性质
单糖的化学性质主要体现在多羟基醛、或多羟基酮的 化学结构特征上，具有一切羟基及多羟基的反应，如氧化、 酯化、缩醛反应；也有醛基或羰基的反应；同时还有基团 间相互影响而产生的一些特殊的反应。
8.在碱性条件下，糖的所有羟基可被酰氯或酸酐酯化，可 用于糖的结构坚定；
9.糖的甲基化反应可用于糖的结构分析； 10.糖的半缩醛或半缩酮羟基与另一化合物生成的缩醛或缩酮称为糖苷 ，糖苷的种类繁多，有一些有生理活性； 11.单糖的脱水:戊糖与盐酸共热脱水生成糠醛，己糖则生成羟甲基糠 醛，羟甲基糠醛与间苯二酚生成红色缩合物，糠醛与间苯二酚生成朱红色 物质，糠醛与甲基间苯二酚生成蓝绿色物质，糖类物质脱水与蒽酮生成蓝 绿色物质，这些反应可用于糖的定性和定量测定； 12.糖的高碘酸氧化:高碘酸及其盐可以定量地氧化断裂邻二羟基、α羟基醛等的碳-碳键，生成相应的羰基化合物，顺式邻二羟基化合物比反式 的氧化速度快，高碘酸的消耗量或甲酸的生成量可确定糖苷是呋喃型还是 吡喃型，还可测定多糖的聚合度和分支数目； 13.单糖链的延长和缩短:醛糖的醛可与HCN反映生成氰醇腈基，再转化 为两种亚胺，最后形成多一个碳原子的醛糖（两种手性糖的混合物）。这 一反应的逆反应可缩短糖连。
王镜岩 生物化学 经典课件 糖代谢1(共97张PPT)
果糖-1，6-二磷酸转变为甘油醛-3-磷酸和二羟丙酮磷酸的反应机制
(五) 二羟丙酮磷酸转变 为甘油醛-3-磷酸
丙糖磷酸异构酶为四聚体，图中所示为单体 的结构，红色为二羟丙酮磷酸。
反应机制
五、酵解第二阶段放能 阶段的反应机制
(一 ) 甘油醛-3磷酸氧化成1， 3-二磷酸甘油 酸
脱氢酶的 作用
脱氢酶的 活性中心
乙酰-CoA 碳原子在 柠檬酸循 环中的命 运
四、柠檬酸循环的化学总结算
柠檬酸循环有4个脱氢步骤,其中3对电子经NADHATP,一对电子经FADH2ATP,柠檬酸循环 本身产生1个ATP,每次循环产生
7.5+1.5+1=10个ATP. 过去的计算是9+2+1=12个ATP.
琥珀酸脱氢 的抑制剂
琥珀酸脱氢酶为αβ二聚体，活
性部位有铁硫串。
(七) 延胡索酸水合 形成L-苹果酸
延胡索酸酶为四聚体， 有两种可能的反应机 制。反应的 G大约为0，
反应可逆。
(八) L-苹果 酸脱氢形成 草酰乙酸
苹果酸脱氢酶为二聚体，反应 的 G大约为0，反应可逆。
L-苹果酸脱氢 酶的结构苹果 酸为红色， NAD+为蓝色。
磷酸果糖激酶亚基的结构（四个亚基）
白色为ATP，红色为果糖-6-磷酸
磷酸果糖激酶是关键的调控酶，有4 个亚基，3种同工酶，同工酶A存在于骨骼 肌和心肌，对磷酸肌酸、柠檬酸、无机磷 酸的抑制作用最敏感；同工酶B存在于肝脏 和红细胞，对2,3-二磷酸甘油酸 (BPG) 的抑 制作用最敏感；同工酶C存在于脑中，对 腺嘌呤核苷酸的作用最敏感。
甘油分解的途径
基本要求
1.熟悉糖酵解作用的研究历史。 2.掌握糖酵解过程的概况。（重点）
王镜岩生物化学经典课件糖的生物化学-(带)
王镜岩生物化学经典课件糖的生物化学糖类是生物体中重要的营养物质，同时也是生命活动中不可或缺的分子。
糖类不仅为生物体提供能量，还参与细胞信号传导、细胞黏附、免疫识别等多种生物过程。
本文将结合王镜岩教授的生物化学经典课件，对糖的生物化学进行详细阐述。
一、糖的分类及结构特点根据分子结构的不同，糖类可分为单糖、双糖和多糖三大类。
其中，单糖是糖类的基本单位，包括葡萄糖、果糖、半乳糖等。
双糖由两个单糖分子通过糖苷键连接而成，如蔗糖、乳糖等。
多糖则由大量单糖分子通过糖苷键连接而成，如淀粉、纤维素等。
糖类分子的结构特点如下：1.多羟基：糖类分子中含有多个羟基（-OH），羟基的位置和数量不同，导致不同糖类分子的性质和功能各异。
2.羰基：糖类分子中含有一个醛基（-CHO）或酮基（-C=O），分别形成醛糖和酮糖。
3.立体异构：糖类分子中的碳原子连接的四个基团不同，导致糖类分子存在多种立体异构体。
例如，葡萄糖存在α和β两种异构体。
二、糖的代谢途径糖类在生物体内的代谢途径主要包括糖酵解、三羧酸循环、氧化磷酸化等过程。
1.糖酵解：糖酵解是指将葡萄糖等糖类分解为丙酮酸的过程。
糖酵解分为两个阶段：第一阶段为糖解作用，将葡萄糖分解为两分子的丙酮酸；第二阶段为乳酸发酵或酒精发酵，将丙酮酸进一步转化为乳酸或乙醇。
2.三羧酸循环：丙酮酸进入线粒体后，通过三羧酸循环（TCA 循环）彻底氧化分解。
在此过程中，丙酮酸被转化为柠檬酸，经过一系列反应，最终二氧化碳（CO2）和水（H2O）。
3.氧化磷酸化：在糖酵解和三羧酸循环过程中，产生的还原型辅酶NADH和FADH2通过电子传递链传递电子，最终与氧气结合水。
此过程伴随能量释放，用于合成ATP。
三、糖类的生理功能1.能量供应：糖类是生物体最主要的能量来源。
在氧化分解过程中，糖类可产生大量ATP，为生命活动提供能量。
2.结构支持：多糖如纤维素是植物细胞壁的主要成分，具有支持和保护细胞的作用。
3.细胞信号传导：糖蛋白和糖脂是细胞表面的重要组分，参与细胞识别、黏附、免疫应答等生物过程。
生物化学王镜岩课件第1章 糖类
D（+）—甘油醛
二羟丙酮
（二）D系单糖
D系醛糖的立体结构
D(+)-甘油醛
(glyceraldehyde)
P7
D(-)-赤鲜糖 (erythrose)
D(-)-苏糖
D(-)-核糖 (ribose)
D(-)-阿拉伯糖 (arabinose)
D(+)-木糖 (xylose)
D(-)-米苏糖
D(+)-阿洛糖 D(+)-阿桌糖
第一章 糖类
• 提要： 本章的主要内容是糖的概念、分类以及单糖、 寡糖和多糖的化学结构和性质； 应首先重点掌握典型单糖 ( 葡萄糖和果糖 ) 的 结构和性质，再从单糖的基础上去理解寡糖和 多糖的结构和性质。
一、引言
(一) 糖类的存在与来源 • 是地球上最丰富的有机化合物，每年全球植物和藻 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。
Fischer 氧桥环式结构
• 过长氧桥不合理，Haworth 提出透视式表示糖的环式结 构，即Haworth式结构。 P10 图1-8
P10 图1-7
注意：糖的构型（ D/L ）与旋光方向（ +/- ）并无 直接联系。
D/L构型（编号最大的手性碳与甘油醛比较） 糖的构型 R/S构型（手性碳取代基优先性旋转） 球棍模型
透视式 糖的立体结构表示
Fischer投影式（链状） 呋喃型 Haworth式（环状） 吡喃型
四、单糖的构象
P11
• 构象指一个分子中，不改变共价键结构，仅靠单 键的旋转或扭曲而改变分子中基团在空间的排布 位置，而产生不同的排列方式。 • 葡萄糖的构象：葡萄糖六元环上的碳原子不在一 个平面上，因此有船式和椅式两种三维构象。 X衍射、红外光谱、旋光性数据表明 椅式构象比船 式稳定。
王镜岩生物化学课件糖类
王镜岩生物化学课件糖类一、教学内容本节课的教学内容选自王镜岩生物化学课件中的糖类章节。
具体内容包括：糖类的分类、分布和功能，糖类的代谢途径以及糖类在生命活动中的作用。
二、教学目标1. 让学生了解糖类的分类、分布和功能，掌握糖类的代谢途径。
2. 培养学生运用糖类知识解决实际问题的能力。
3. 引导学生关注糖类在生命活动中的重要作用，提高学生的生命科学素养。
三、教学难点与重点1. 教学难点：糖类的分类、分布和功能，糖类的代谢途径。
2. 教学重点：糖类的分类、分布和功能，糖类的代谢途径。
四、教具与学具准备1. 教具：多媒体课件、黑板、粉笔。
2. 学具：笔记本、彩色笔、教材。
五、教学过程1. 实践情景引入：以食物中的糖类为例，引导学生思考糖类在生活中的应用。
2. 知识讲解：a. 讲解糖类的分类：单糖、二糖、多糖。
b. 讲解糖类的分布：动植物细胞中的糖类分布。
c. 讲解糖类的功能：能量供应、结构组成、信号传递等。
d. 讲解糖类的代谢途径：糖酵解、三羧酸循环、糖异生等。
3. 例题讲解：以教材中的典型题目为例，讲解糖类的分类、分布和功能。
4. 随堂练习：设计有关糖类的题目，让学生巩固所学知识。
5. 知识拓展：介绍糖类在医学、农业等领域的应用。
六、板书设计1. 糖类分类：单糖、二糖、多糖。
2. 糖类分布：动植物细胞中的糖类分布。
3. 糖类功能：能量供应、结构组成、信号传递等。
4. 糖类代谢途径：糖酵解、三羧酸循环、糖异生等。
七、作业设计1. 题目：请列出糖类的分类、分布和功能。
答案：糖类的分类：单糖、二糖、多糖；糖类的分布：动植物细胞中的糖类分布；糖类的功能：能量供应、结构组成、信号传递等。
2. 题目：请简述糖类的代谢途径。
答案：糖类的代谢途径：糖酵解、三羧酸循环、糖异生等。
八、课后反思及拓展延伸1. 课后反思：本节课通过实践情景引入，让学生了解糖类在生活中的应用，提高了学生的学习兴趣。
在知识讲解环节，通过例题讲解和随堂练习，帮助学生巩固所学知识。
王镜岩生物化学经典1糖1生物化学1考研必备
要点二
酶活性中心的结构与 功能
酶活性中心是酶分子中能够与底物结 合并催化反应的区域，通常由一些特 定的氨基酸残基组成。这些氨基酸残 基可以通过形成氢键、离子键或疏水 相互作用等方式与底物结合，从而降 低反应的活化能并加速反应的进行。
三羧酸循环途径及其调节机制
三羧酸循环途径
三羧酸循环是糖有氧氧化的主要阶段， 包括一系列脱氢、脱羧、缩合等反应， 最终生成二氧化碳和水，并释放能量。
VS
调节机制
三羧酸循环的调节主要涉及关键酶的活性 调节，如柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶等 。这些酶的活性受到底物浓度、产物抑制 、激素等多种因素的调节。
磷酸戊糖途径及其调节机制
甘油磷脂分解
甘油磷脂的分解代谢主要通过磷脂酶途径进行，包括磷脂酶A1、A2和C的催化作用，分别水解甘油磷脂的不同酯 键，生成相应的产物。
04
蛋白质化学
氨基酸和蛋白质概述
氨基酸是构成蛋白质的基本单元，具有氨基和羧基的有机酸。根据侧链R 基的不同，氨基酸可分为脂肪族、芳香族和杂环族等。
蛋白质是由氨基酸通过肽键连接而成的生物大分子，具有复杂的结构和多 种生物学功能。
02
药物设计与研发
生物化学的研究成果可以为药物设计和研发提供新的思 路和方法。
03
临床诊断与治疗
生物化学技术可以用于疾病的临床诊断和治疗，如基因 诊断、酶学诊断等。
学习方法与要求
A
掌握基本概念和原理
学习生物化学需要掌握大量的基本概念和原理 ，如生物大分子的结构、物质代谢途径等。
王镜岩生物化学全套讲义第一章糖类
第一章糖一、糖的概念糖类物质是多疑基(2个或以上)的醛类(aldehyde)或酮类(Ketone)化合物，以及它们的衍生物或聚合物。
据此可分为醛糖(aldose)和酮糖(ketose) □还可根据碳层子数分为丙糖(triose), 丁糖(terose),戊糖(pentose)＞己糖(hexose)o最简单的糖类就是丙糖(甘油醛和二疑丙酮)由于绝大多数的糖类化合物都可以用通式Cn (H2O)n表示，所以过去人们一直认为糖类是碳与水的化合物，称为碳水化合物。
现在已经这种称呼并恰当，只是沿用已久，仍有许多人称之为碳水化合物。
二、糖的种类根据糖的结构单元数目多少分为：(1)单糖：不能被水解称更小分子的糖。
(2)寡糖：2-6个单糖分子脱水缩合而成，以双糖最为普遍，意义也较大。
(3)多糖：均一性多糖：淀粉、糖原、纤维素、半纤维素、儿丁质(壳多糖)不均一性多糖：糖胺多糖类(透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素等)(4)结合糖(复合糖，糖缀合物，glycoconjugate)：糖脂、糖蛋白(蛋白聚糖)、糖-核昔酸等(5)糖的衍生物：糖醇、糖酸、糖胺、糖昔三、糖类的生物学功能(1)提供能量。
植物的淀粉和动物的糖原都是能量的储存形式。
(2)物质代谢的碳骨架，为蛋白质、核酸、脂类的合成提供碳骨架。
(3)细胞的骨架。
纤维素、半纤维素、木质素是植物细胞壁的主要成分，肽聚糖是细胞壁的主要成分。
(4)细胞间识别和生物分子间的识别。
细胞膜表面糖蛋白的寡糖链参与细胞间的识别。
一些细胞的细胞膜表面含有糖分子或寡糖链，构成细胞的天线，参与细胞通信。
2红细胞表面ABO血型决定簇就含有岩藻糖。
第一节单糖一、单糖的结构1、单糖的链状结构确定链状结构的方法(葡萄糖)：a.与Fehling试剂或其它醛试剂反应，含有醛基。
b.与乙酸酊反应，产生具有五个乙酰基的衍生物。
c.用钠、汞剂作用，生成山梨醇。
图2最简单的单糖之一是甘油醛(glyceraldehydes),它有两种立体异构形式(Stereoismeric form),图7.3o这两种立体异构体在旋光性上刚好相反，一种异构体使平面偏振光(Plane polarized liyot) 的偏振面沿顺时针方向偏转，称为右旋型异构体(dextrorotary),或D型异构体。
生物化学(第三版,王镜岩主编)高等教育出版社
2011年考研第一章糖类提要糖类是四大类生物分子之一，广泛存在于生物界，特别是植物界。
糖类在生物体内不仅作为结构成分和主要能源，复合糖中的糖链作为细胞识别的信息分子参与许多生命过程，并因此出现一门新的学科，糖生物学。
多数糖类具有(CH2O)n的实验式，其化学本质是多羟醛、多羟酮及其衍生物。
糖类按其聚合度分为单糖，1个单体；寡糖，含2-20个单体；多糖，含20个以上单体。
同多糖是指仅含一种单糖或单糖衍生物的多糖，杂多糖指含一种以上单糖或加单糖衍生物的多糖。
糖类与蛋白质或脂质共价结合形成的结合物称复合糖或糖复合物。
单糖，除二羟丙酮外，都含有不对称碳原子(C*)或称手性碳原子，含C*的单糖都是不对称分子，当然也是手性分子，因而都具有旋光性，一个C*有两种构型D-和L-型或R-和S-型。
因此含n个C*的单糖有2n个旋光异构体，组成2n-1对不同的对映体。
任一旋光异构体只有一个对映体，其他旋光异构体是它的非对映体，仅有一个C*的构型不同的两个旋光异构体称为差向异构体。
单糖的构型是指离羧基碳最远的那个C*的构型，如果与D-甘油醛构型相同，则属D系糖，反之属L 系糖，大多数天然糖是D系糖Fischer E论证了己醛糖旋光异构体的立体化学，并提出了在纸面上表示单糖链状立体结构的Fischer投影式。
许多单糖在水溶液中有变旋现象，这是因为开涟的单糖分子内醇基与醛基或酮基发生可逆亲核加成形成环状半缩醛或半缩酮的缘故。
这种反应经常发生在C5羟基和C1醛基之间，而形成六元环砒喃糖(如砒喃葡糖)或C5经基和C2酮基之间形成五元环呋喃糖(如呋喃果糖)。
成环时由于羰基碳成为新的不对称中心，出现两个异头差向异构体，称α和β异头物，它们通过开链形式发生互变并处于平衡中。
在标准定位的Hsworth式中D-单糖异头碳的羟基在氧环面下方的为α异头物，上方的为β异头物，实际上不像Haworth式所示的那样氧环面上的所有原子都处在同一个平面，吡喃糖环一般采取椅式构象，呋喃糖环采取信封式构象。
王镜岩生物化学课件第1章-糖类
革兰氏阴性菌的 特有结构
β-1,6连接
（
D-葡萄糖胺
二
）
细
酰
菌 1,4焦磷酸桥 脂
酯 键
胺 键
多
糖
O-特异链 核心寡糖
脂质A
2021/2/7
3-羟脂肪酸
70
2021/2/7
71
八、糖蛋白及其糖链
（一）糖肽连键的类型
1、O-糖肽键:Ser/Thr/Hyl/Hyp
2、N-糖肽键
β-N-乙酰葡萄糖胺 Asn γ-酰胺N原子
2021/2/7
81
（ 五 ） 凝 集 素
lectin
2021/2/7
82
2021/2/7
83
2021/2/7
84
九、糖胺聚糖
（ glycosaminoglycan, GAG）
一般含有氨基己糖或己糖醛酸 也称粘多糖（mucopolysaccharide）
[己糖醛酸 己糖胺]n 单糖残基带有羧基/硫酸基
2021/2/7
5
（三）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。
2021/2/7
6
（ 四）糖的命名与分类
单糖 （monosaccharide ） 根据聚合度 寡糖 （oligosaccharide ）
OH
H 2C
CH
O
H
0
HO HC
CH
CH HC
HO
OH
半缩醛 羟基
仍具有 醛基还 原性
王镜岩-生物化学-第1章_糖类
光度的改变这种现象称变旋（mutarotation）。
变旋是由于分子立体结构发生某种变化的结果。 如D-葡萄糖以两种不同的旋光率存在：一种 +1120 称α-D-葡萄糖,另一种 + 18.70 称β－D－ 葡萄糖，放置一段时间其比旋达到一恒定值＋
52.60。左旋为（－）右旋为（＋）。旋光的左右
1）氧化成醛糖酸：
醛糖＋氢氧化铜－－醛糖酸＋氧化铜将氢氧化铜
（蓝色）还原为氧化铜（砖红色）
2）氧化成醛糖二酸：
D-葡萄糖＋硝酸－－D-葡糖二酸
3）氧化成糖醛酸：
葡萄糖＋酶－－葡萄糖醛酸
酮式和烯醇式互变
3、单糖的还原：
单糖的羰基可被还原为糖醇 4、形成糖脎： 单糖与苯肼反应生成糖脎，糖脎相当稳定的结晶 ，不同的单糖形成的糖脎结晶不同，可用来鉴定 单糖。 5、形成糖酯与糖醚:
单糖的许多化学行为很想简单的醇类，它的羟基
可以转变为脂基或醚基。如单糖和磷酸形成各种
磷酸酯，G-1-P，1，6－2P-F等。
6、形成糖苷：
环状单糖的半缩醛羟基与另一化合物发生缩合形成缩醛 的衍生物称为糖苷，这种糖苷的配体可以是糖，也可以是 非糖物质。与糖形成糖苷如淀粉、纤维素等与非糖物质形 成核苷等。糖苷的性质比较稳定不易发生化学反应和被氧 化。
白内障
• （2）D-甘露醇 广泛分布于多种陆地和海洋植物
中：橄榄树等的树皮上常分泌出大量的甘露醇， 形成所谓甘露蜜（manna）的干性渗出物，柿饼 表面上的白色柿霜就是甘露醇；藻类和真菌中含 量也很丰富，如昆布属褐藻是提取甘露醇的良好
原料。D-甘露醇在临床上用来降低颅内压和治疗
急性肾功能衰竭。
（三）糖类的元素组成和化学本质
糖原的分解和生物王镜岩生物化学(全)
糖原分解的生理意义
提供能量
糖原是动物体内主要的能量来源之一，在需要能量时，糖原可通过分解产生葡 萄糖，进而通过糖酵解或氧化磷酸化产生ATP。
维持血糖水平
在长时间没有食物摄入的情况下，糖原分解产生的葡萄糖可以进入血液循环， 维持血糖水平在正常范围内。
3
生物大分子的结构与功能
研究蛋白质、核酸、多糖等生物大分子的结构、 性质和功能，以及它们与生物体其他组分之间的 相互作用。
生物化学的发展历程
静态生物化学阶段
主要研究生物体内各种化学物质 的种类、结构和性质，以及它们 在生命活动中的作用。
动态生物化学阶段
开始研究生物体内的物质代谢和 能量代谢过程，揭示生命活动的 本质和规律。
糖原的分解和生物王 镜岩生物化学(全)
目 录
• 糖原分解概述 • 生物王镜岩生物化学简介 • 糖原分解与生物化学的关系 • 糖原分解的详细过程 • 生物化学在糖原分解中的应用 • 总结与展望
01
糖原分解概述
糖原的定义与结构
糖原是一种多糖，由许多葡萄糖分子 通过α-1,4-糖苷键连接而成，是动物 体内主要的储能物质。
质。
糖原分解还与生物体的糖代 谢、脂肪代谢和蛋白质代谢 等相互关联，共同维持生物
体内的代谢平衡。
在某些病理条件下，如糖尿 病、肥胖症等，糖原分解的 异常可能导致代谢紊乱和疾 病的发生发展。
04
糖原分解的详细过程
糖原的磷酸解
01
糖原在磷酸化酶的催化下，从非还原性末端开始，断开α1,4-糖苷键，生成葡萄糖-1-磷酸。
糖原分解产物的去向
进入血液
葡萄糖通过血液循环运输到全身各组织 器官，提供能量或合成其他物质。
生物化学王镜岩第三版
生物科学与工程学院生命科学系第一章糖类（carbohydrate）第一节引言第二节单糖第三节寡糖第四节多糖第五节复合糖第一节引言第1页⏹糖类的存在与来源⏹糖类物质的主要生物学作用⏹糖类的化学组成和化学本质⏹糖类物质的分类与命名一、糖类的存在与来源1.广泛存在于生物界按干重计占：➢植物的85%~90%➢细菌的10%~30%➢动物的小于2%2.主要来源于绿色植物的光合作用二、糖类物质的主要生物学作用1.作为生物体的结构成分2.作为生物体内的主要能源物质3.在生物体内可转变为其他物质4.作为细胞识别的信息分子三、糖类的化学组成和化学本质定义：是多羟醛、多羟酮及其衍生物，或水解时能产生这些化合物的物质。
Cn（H2O）m四、糖类物质的分类与命名⏹分类➢简单糖：单糖、寡糖、多糖➢复合糖：糖与蛋白质、脂类等共价结合形成的复合物．⏹命名➢根据来源➢根据碳原子数➢相同碳数的依据羰基位置生物科学与工程学院生命科学系几个有机化学的概念⏹不对称碳原子（手性碳）⏹旋光性⏹异构现象（同分异构）➢结构异构➢立体异构●几何异构●旋光异构不对称碳原子（C＊，手性中心、手性碳原子）与四个不同的原子或者原子基团共价连接并因此失去了对称性的四面体碳。
旋光性⏹旋光物质使平面偏振光的偏振面发生旋转的能力。
⏹旋光性物质分子都是不对称分子。
普通光线含有各种波长的光波，且在各个不同的平面上振动异构现象（同分异构）第3页⏹具有相同种类和数目的原子并因此具有相同相对分子量的化合物的现象。
➢结构异构➢立体异构●几何异构●旋光异构－C＝C－HH－C＝C－HH组成、构造、构型、构象⏹分子中原子的种类数目叫做－－组成⏹原子连接在一起的顺序叫做－－构造⏹原子在空间的分布和排列叫做－－构型⏹分子中，不改变共价键结构，仅单键周围的原子旋转所产生的原子的空间排布叫－－构象第二节单糖第6页⏹单糖的结构⏹单糖的性质及重要衍生物一、单糖的结构⏹单糖的链状结构⏹单糖的环状结构⏹单糖的构型与构象1.单糖的链状结构 Fischer E于1891年发表了有关葡萄糖立体化学（分子中各手性碳原子的构型）的著名论文。
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第一章糖一、糖的概念糖类物质是多羟基(2个或以上)的醛类(aldehyde)或酮类(Ketone)化合物，以及它们的衍生物或聚合物。
据此可分为醛糖(aldose)和酮糖(ketose)。
还可根据碳层子数分为丙糖(triose)，丁糖(terose)，戊糖(pentose)、己糖(hexose)。
最简单的糖类就是丙糖(甘油醛和二羟丙酮)由于绝大多数的糖类化合物都可以用通式Cn (H2O)n表示，所以过去人们一直认为糖类是碳与水的化合物，称为碳水化合物。
现在已经这种称呼并恰当，只是沿用已久，仍有许多人称之为碳水化合物。
二、糖的种类根据糖的结构单元数目多少分为：（1）单糖：不能被水解称更小分子的糖。
（2）寡糖：2-6个单糖分子脱水缩合而成，以双糖最为普遍，意义也较大。
（3）多糖：均一性多糖：淀粉、糖原、纤维素、半纤维素、几丁质(壳多糖)不均一性多糖：糖胺多糖类(透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素等) （4）结合糖(复合糖，糖缀合物，glycoconjugate)：糖脂、糖蛋白(蛋白聚糖)、糖-核苷酸等（5）糖的衍生物：糖醇、糖酸、糖胺、糖苷三、糖类的生物学功能(1) 提供能量。
植物的淀粉和动物的糖原都是能量的储存形式。
(2) 物质代谢的碳骨架，为蛋白质、核酸、脂类的合成提供碳骨架。
(3) 细胞的骨架。
纤维素、半纤维素、木质素是植物细胞壁的主要成分，肽聚糖是细胞壁的主要成分。
(4) 细胞间识别和生物分子间的识别。
细胞膜表面糖蛋白的寡糖链参与细胞间的识别。
一些细胞的细胞膜表面含有糖分子或寡糖链，构成细胞的天线，参与细胞通信。
2红细胞表面ABO血型决定簇就含有岩藻糖。
第一节单糖一、单糖的结构1、单糖的链状结构确定链状结构的方法（葡萄糖）：a. 与Fehling试剂或其它醛试剂反应，含有醛基。
b. 与乙酸酐反应，产生具有五个乙酰基的衍生物。
c. 用钠、汞剂作用，生成山梨醇。
图2最简单的单糖之一是甘油醛(glyceraldehydes)，它有两种立体异构形式(Stereoismeric form)，图7.3。
这两种立体异构体在旋光性上刚好相反，一种异构体使平面偏振光(Plane polarized liyot)的偏振面沿顺时针方向偏转，称为右旋型异构体(dextrorotary)，或D型异构体。
另一种异构体则使平面偏振不的编振机逆时针编转，称左旋异构体(levorotary,L)或L型异构体。
像甘油醛这样具有旋光性差异的立体异构体又称为光学异构体(Cptical lsmer)，常用D，L表示。
以甘油醛的两种光学异构体作对照，其他单糖的光学异构构与之比较而规定为D型或L 型。
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因排列方式不同的非对映异构体，如D-等等糖与D-半乳糖。
链状结构一般用Fisher投影式表示：碳骨架、竖直写；氧化程度最高的碳原子在上方，2、单糖的环状结构在溶液中，含有4个以上碳原子的单糖主要以环状结构。
单糖分子中的羟基能与醛基或酮基可逆缩合成环状的半缩醛(emiacetal)。
环化后，羰基C 就成为一个手性C原子称为端异构性碳原子(anomeric carbon atom)，环化后形成的两种非对映异构体称为端基异构体，或头异构体(anomer)，分别称为α-型及β-型头异构体。
环状结构一般用Havorth结构式表示：3 用FisCher投影式表示环状结构很不方便。
Haworth结构式比Fischer投影式更能正确反映糖分子中的键角和键长度。
转化方法：①画一个五员或六员环②从氧原子右侧的端基碳(anomerio carbon)开始，画上半缩醛羟基，在Fischer投影式中右侧的居环下，左侧居环上。
构象式：Haworth结构式虽能正确反映糖的环状结构，但还是过于简单，构象式最能正确地反映糖的环状结构，它反映出了糖环的折叠形结构。
3、几种重要的单糖的链状结构和环状结构(1) 丙糖：D-甘油醛二羟丙酮(2) 丁糖：D-赤鲜糖D-赤鲜酮糖(3) 戊糖：D-核糖D-脱氧核糖D-核酮糖D-木糖D-木酮糖(4) 己糖：D-葡萄糖(α-型及β型) D-果糖(5) 庚糖：D-景天庚酮糖4、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，最后达到一个动态平衡，称为变旋现象。
从乙醇水溶液中结晶出的D—glucose称为α-D-（+）Glucose（[α]20D=+113°），从吡啶溶液中结晶出的D—glucose称为β-D-（+）glucose（[α]20D=+18.7°）。
将α-D-(+)葡萄糖与β-D-(+)葡萄糖分别溶于水中，放置一段时间后，其旋光率都逐渐转变为+52.7︒C。
原因就是葡萄糖的不同结构形式相互转变，最后，各种结构形式达到一定的平衡，其中α型占36%，β型占63%，链式占1%。
图5 葡萄糖的变旋5、构型与构象构型：分子中由于各原子或基团间特有的固定的空间排列方式不同而使它呈现出不同的较定的立体结构，如D-甘油醛与L-甘油醛，D-葡萄糖和L葡萄糖是链状葡萄糖的两种构型，α-D-葡萄糖和β-D-葡萄糖是环状葡萄糖的两种构型。
一般情况下，构型都比较稳定，一种构型转变另一种构型则要求共价键的断裂、原子(基4团)间的重排和新共价键的重新形成。
图3甘油醛的构型：构象：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，不同的构象之间可以相互转变，在各种构象形式中，势能最低、最稳定的构象是优势对象。
图1-3 吡喃型己糖构象6、构型与旋光性旋光性是分子中具有不对称结构的物质的一种物理性质。
显然，构型不同旋光性就不同。
构型是人为规定的，旋光性是实验测出的。
因此，构型与旋光性之间没有必然的对应规律，每一种物质的旋光性只能通过实验来确定。
二、单糖的物理化学性质（一）物理性质旋光性：是鉴定糖的一个重要指标甜度：以蔗糖的甜度为标准溶解性：易溶于水而难溶于乙醚、丙酮等有面溶剂（二）化学性质1、变旋图7-11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，最后达到一个动态平衡，称为变旋现象。
三者间的比例因糖种类而异。
只有链状结构才具有下述的氧化还原反应。
2、糖醛反应(与酸的反应)(1) Molish反应5Molish反应可以鉴定单糖的存在。
(2) Seliwannoff反应据此区分酮糖与醛糖。
还可利用溴水区分醛糖与酮糖。
3、氧化反应氧化只发生在开链形式上。
在氧化剂、金属离子如Cu2+、酶的作用下，单糖可以发生几种类型的氧化：图7、12醛基氧化：糖酸(aldonic acid)伯醇基氧化：醛酸(uronic acid)醛基、伯醇基同时氧化：二酸(alduric acid)能被弱氧化剂(如Fehhing试剂、Benedict试剂)氧化的糖称为还原性糖，所有的单糖都是还原性糖。
单糖氧化形成的羟基可以进一步形成环状内酯(Lactone)。
内酯在自然界中很普遍，如L-抗坏血酸(L-ascorbio acid)，又称VC (Vitamcn c)，就是D-葡萄糖酸的内酯衍生物。
分子量176.1，它在体内是一种强还原剂。
豚鼠（guinea pig）、猿（ape）和人不能合成Vc，从能合成Vc的肝脏微粒体中分离到合成Vc的三种酶，人和猿缺乏gulonolactone oxidase)。
缺乏抗坏血酸将导致坏血病(scurvy)，龄龈(gum)、腿部等开始出血，肿胀，逐渐扩展到全身，柑橘类果实(citrus frait)中含有丰富的Vc。
4、还原反应单糖可以被还原成相应的糖醇(Sugar alcohol)。
D-葡萄糖被还原成D-葡萄糖醇，又称山犁醇(D-Sorbitol)。
糖醇主要用于食品加工业和医药，山犁醇添加到糖果中能延长糖果的货架期，因为它能防止糖果失水。
用糖精处理的果汁中一般都有后味，添加山犁醇后能去除后味。
人体食用后，山犁醇在肝中又会转化为果糖。
5、异构化在弱碱性溶液中，D-葡萄糖、D-甘露糖和D-果糖，可以通过烯醇式相互转化(enediol6intermediate)图7.15D-葡萄糖异构化为D-甘露糖后，由于其中的一个手性碳原子的构型发生变化，又称差向异构化(epimerization)。
6、酯化生物体中最常见也是最重要的糖酯是磷酸糖酯和硫酸糖酯。
磷酸糖酯及其衍生物是糖的代谢活性形式(糖代谢的中间产物)。
硫酸糖酯主要发现于结缔组织的蛋白聚糖中(Proteo glycan)，由于硫酸糖酯带电荷，因此它能结合大量的水和阳离子。
葡萄糖的核苷二磷酸酯，如UDPG参与多糖的生物合成。
7、糖苷化单糖环状结构上的半缩醛羟基与醇或酚的羟基缩合失水成为缩醛式衍生物，通称为糖苷(glycosides)。
8、糖脎反应(亲核加成)糖脎反应发生在醛糖和酮糖的链状结构上。
糖脎易结晶，可以根据结晶的形状，判断单糖的种类。
三、重要的单糖四、重要的单糖衍生物1、糖醇2、糖醛酸单糖的伯醇基被氧化成-COOH。
动物体内有两种很重要的糖醛酸：α-D-葡萄醛酸和差向异构物β-L-艾杜糖醛酸，它们在结缔组织中含量很高。
glucuronic acid β-L-iduronate7 葡萄糖醛酸是肝脏内的一种解毒剂，它与类固醇、一些药物、胆红素(血红蛋白的降解物)结合增强其水溶性，使之更易排出体外。
3、氨基糖(糖胺，amino sugar, glycosamine)单糖的一个羟基(通常是C2位)被氨基取代。
常见的氨基糖有D-葡萄糖胺(D-glucosamine)和D-半乳糖胺(D-galactosamine)。
氨基糖的氨基还经常被乙酰化形成N-乙酰糖胺。
4、糖苷单糖的半缩醛羟基与其它分子的醇、酚等羟基缩合，脱水生成缩醛式衍生物，称糖苷Glycoside。
半缩醛部分是Glc，称Glc糖苷。
半缩醛部分是Gal，称Gal糖苷。
O糖苷、N糖苷、S糖苷。
糖苷物质与糖类的区别：糖是半缩醛，不稳定，有变旋；苷是缩醛，较稳定，无变旋。
糖苷大多数有毒。
5、脱氧糖重要的有6-脱氧D-甘露糖，L-岩藻糖(L-fucose)和2-脱氧D-核糖。
岩藻糖常见于一些糖蛋白中，如红细胞表面ABO血型决定簇。
第二节双糖和三糖双糖在自然界中含量也很丰富，它是人类饮食中主要的热源之一。
在小肠中，双糖必须在酶的作用下水解成单糖才能被人体吸收。
如果这些酶有缺陷的话，那么人体摄入双糖后由于不能消化它就会出现消化病。
未消化的双糖进入大肠，在渗透压的作用下从周围组织夺取水分(腹泻，diarrhea)，结肠中的细菌消化双糖(发酵)产生气体(气胀和绞痛或痉孪)。
最常见的双糖消化缺陷是乳糖过敏，就是由于缺乏乳糖酶(Lactose)，解决办法就是乳糖酶处理食物或避免摄入乳糖。