生物化学：第一章 糖类的结构与性质

(galactose) (talose)
D系酮糖的 立体结构
D(-)-赤藓酮糖
(erythrulose)
二羟丙酮
(dihytroasetone)
D(-)-核酮糖
(ribulose)
D(+)-核酮糖
(xylulose)
D(+)-阿洛酮糖
(psicose,allulose)
D(-)-果糖
(fructose)
异构
结构异构（结构式）
旋光异构（不对称碳原子） 立体异构
几何异构（顺反异构，双键或环）
注意：糖的构型（D、L）与旋光方向（+、-）并无直接联系。 D、L构型（最远手性碳与甘油醛比较）
糖的构型
RS构型（手性碳取代基优先性旋转）
透视式
糖的立体结构表示
Fischer投影式（线形） Haworth式（环式）
D(+)-甘油醛
(allose)
D(-)-苏糖
(threose)
D(+)-木糖
(xylose)
D(-)-米苏糖
(lysose)
D(+)-阿洛糖 D(+)-阿桌糖 D(+)-葡萄糖 D(+)-甘露糖 D(+)-古洛糖 D(-)-艾杜糖 D(+)-半乳糖 D(+)-塔罗糖
(allose) (altrose) (glucose) (mannose) (gulose) (idose)
D(+)-山梨糖
(sorbose)
D(-)-洛格酮糖
(tagalose)
二 单糖的结构和构象
构型：具有相同的分子式和结构式，但原子在空间 的排布不同，称之构型。 D-型 L-型 投影式 透视式
构象: 由于绕单键旋转引起的组成原子的不同排列 称为构象. 船式 椅式
转折
旋转
成环 -D-吡喃葡萄糖
成环
2 化学性质
• 1)与酸作用 • 戊糖、己糖与强酸共热，生成糠醛和羟甲基糠醛 • 2）成酯作用：主要是磷酸酯 • 3）与碱作用 • 4）形成糖苷 • 5）氧化作用 • 6）还原作用
四、重要的糖类 重要的单糖—戊糖
-D-呋喃核糖
2-脱氧-D-呋喃核糖 -D-吡喃木糖
-D-芹菜糖
-L-呋喃阿拉伯糖 -D-呋喃阿拉伯糖
糖—肽链
糖—脂质
糖—核酸
肽聚糖
糖蛋白
蛋白聚糖
(peptidoglycans) (glycproteins) (proteoglycans)
糖鞘脂
糖基酰基甘油
脂多糖
(pglycosphingolipids) (glycosylacylglycerols) (lipopolysauhards)
细胞膜表面的糖链
蛋白聚糖
糖蛋白
细胞膜
糖脂
五、糖类的生物学作用
糖类是细胞中非常重要的一类有机化合物，主要的生物学 作用如下：
•作为生物体的结构成分 •作为生物体内的主要能源物质 •作为其它生物分子如氨基酸、核苷酸、脂等
合成的前体 •作为细胞识别的信息分子
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基本概念
异构 旋光异构 不对称碳原子 对映体 构型 构
象 异头物 糖苷
D-核酮糖
D-木酮糖
重要的单糖—己糖
-D-吡喃葡萄糖
-D-吡喃半乳糖
- L -吡喃半乳糖
-D-吡喃甘露糖
-D-呋喃果糖
-L-吡喃山梨糖
重要的单糖—庚糖和辛糖
D-景天庚酮糖 D-甘露庚酮糖
甘露糖 部分
甘油 部分
L -甘油- D-甘露庚糖
单糖磷酸酯
D-甘油醛-3-磷酸
-D-葡萄糖-1-磷酸
还原糖判定
异构：化合物具有相同的分子式，但原子连接次序或原子空 间排布不同。
构型：具有相同的分子式和结构式，但原子在空间的排布不 同，称之构型。
旋光异构：由于存在手性碳（不对称碳原子）而具有旋光性
不对称碳原子：与四个不同的原子或基团相连并因此失去 对称性的四面体碳。用C*表示 。
对映体 ——一个不对称碳原子的取代基在空间里的两种取 向是物体与镜像的关系，并且两者不能重叠。这两种旋光异构 体称为对映体。两个对映体具有程度相同但方向相反的旋光性 （D+与L-;D-与L+）和不同的生物活性，其他物理和化学性质 完全相同。含n个C*的化合物，其旋光异构体的数目是2n, 组成 2n /2对对映体。
1.4nm
NRE NRE
直链淀粉
(1 6)分支点
RE
RE
0.8nm
6个残基
直链淀粉的螺旋结构
支链淀粉或糖原分子示意图
支链淀粉或糖原分支点的结构
纤维素一级结构
纤维素链
微纤维 细胞壁
纤维素片层结构
植物细胞中的 纤维素微纤维
植物细胞壁与纤维素的结构
糖复合物
(Complex Carbohydrates)
呋喃型 吡喃型
单糖性质
异构化 还原 氧化（重点：高碘酸氧化） 成酯、成醚（酰基化、甲基化反应）
形成糖苷（重点）
高碘酸氧化：糖中邻二羟基间的C-C键被断裂， 形成二醛基， 继而有一个醛基被氧化成甲酸。测定聚合度、 分支点数目和糖苷键位置；
任一旋光化合物都只有一个对映体，它的其他旋光异构体在 理、化性质都与之不同，不是对映体的旋光异构体称非对映体。
仅一个手性碳构型不同的非对映体称差向异构体（有几种情 况）。
异头物 ——单糖由直链结构变成环状结构后，羰基碳成为新 的手性碳（异头碳），导致C1差向异构化，产生两个非对映体， 称之。
α、β异头物判断：有2种方式。见P3。
-D-吡喃葡萄糖
D-葡萄糖由Fischer式改写为Haworth式的步骤
吡喃
-D-吡喃葡萄糖
-D-呋喃葡萄糖
呋喃
-D-吡喃果糖
-D-呋喃果糖
吡喃型和呋喃型的D-葡萄糖和D-果糖（Haworth式）
三 单糖的理化性质
• 1 物理性质 • 1)旋光性:旋光物质使平面偏振光的偏振面
发生旋转的能力称旋光性. • 旋光符号: + - 分别表示右旋和左旋 • 旋光异构体: D-型 L-型 • 2 ) 甜度 • 3)溶解度
第一章 糖类的结构与性质
本章主要内容
一、糖的分类 二、单糖的结构和构象 三 单糖的理化性质 四、重要的糖类 五、糖类的生物学功能
一 糖分为四大类
单糖
寡糖
糖类
复合糖
多糖
杂多糖
同多糖
D系醛糖的 立体结构
D(-)-赤鲜糖
(erythrose)
D(-)-核糖
(ribose)
D(-)-阿拉伯糖
(arabinose)
-D-葡萄糖-6-磷酸
-D-果糖-6-磷酸
-D-果糖-1，6-二磷酸
重要的二糖
D-麦芽糖（ -型） -葡糖(1-4)葡糖
蔗糖 -葡糖(1-2) -果糖
纤维二糖（ -型） -葡糖(1-4)葡糖
乳糖（ -型 ） -半乳糖(1-4)葡糖
环糊精结构
-环糊精分子结构
环糊精分子的空间填充模型
淀粉和糖原结构