生物化学讲义-糖类
《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
总体性质与多 糖更为接近。
糖胺聚糖链长 而不分支,呈 现重复双糖系 列结构
1、 蛋白聚糖中的糖肽键
① O-糖肽键:D-木糖与Ser羟基之间形成的;
② O-糖肽键:N-乙酰半乳糖胺与Thr或Ser羟基之间形成 的。
③ N-糖肽键:N-乙酰葡萄糖胺与Asn之间形成的
4、 纤维二糖(cellobiose)
结构:两分子-葡萄糖 -(1,4)糖苷键
纤维二糖[葡萄糖-(1,4)-葡萄糖苷] 性质:① 具有变旋现象 ② 具有还原性 ③
能成脎
5、 海藻糖
两分子α-D-Glc,在C1上的两个半缩醛羟基之间脱水,由 α-1.1糖苷键构成。
第四节
多糖
一、 均一性多糖 1、 淀粉
三、 糖的命名与分类
(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 (3)多糖: 均一性多糖:淀粉、糖原、纤维素、半纤维素、几丁质 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):
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
① 直链淀粉:长而紧密的螺旋管形。遇碘显兰色
图7.30 直链淀粉
② 支链淀粉:不能形成螺旋管,遇碘显紫色。
2、 糖元
每隔4个葡萄糖残基便有一个分支 含有大量的非原性端,可以被迅速动员水解。 遇碘显红褐色。
3、 纤维素
-D-葡萄糖分子以-(1-4)糖苷键相连而成直链。
图7.33
5、 几丁质(壳多糖):
2、 糖白聚糖的生物学功能
主要存在于软骨、键等结缔组织和各种腺体分泌的粘液 中,
生物化学简明教程ppt 第一章糖类
2、寡糖(Oligosaccharide):是由2~20 个分子单糖缩合而成。 • • • • • 双糖(Olisaccharide) 三糖(Trisaccharide)
蔗糖 棉籽糖 麦芽糖
四糖(Tetrasaccharide)水苏糖 五糖(Pentasaccharide) 六糖(Hexasaccharide)
3、多糖(Polysaccharide):聚合度>20
个单糖分子。
• 同多糖(Homopolysaccharide)(均一多糖)
• • • 水解时只产生一种单糖或单糖衍生物。 水解时产生一种以上的单糖或单糖衍生物。 糖类与脂类、蛋白质等生物分子形成的共 价化合物。如糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂。 • 杂多糖(Heteropolysaccharide): • 复合糖(Glycoconjugate):
• 1 元素组成 • C、H、O • 2 化学本质 • 多羟基醛(或酮) • 定义:糖类是多羟基醛或多羟基 酮,或其衍生物,或水解时能产生 这些化合物的物质。
四、糖的分类与命名
1、单糖(Monosaccharide):不能 被水解成更小分子的糖类。
*单糖按基团分: 醛糖(Aldose)
酮糖(Ketose)
(一)N-连接糖蛋白:糖蛋白的糖链与蛋白
部分的Asn-X-Ser序列的天氡酰胺氮以共价键连 接称N-连接糖蛋白。
(二)O-连接糖蛋白:糖蛋白糖链与蛋白部
分的丝/苏氨酸残基的羟基相连,称为O-连接糖 蛋白。
N-连接: •连接方式 O-连接:
连接方式和多样性
三、糖蛋白寡糖链的功能
1. 对糖蛋白新生肽链的影响
液淀粉酶的催化作用,一部分开始水解,生 成葡萄糖。
★ 小肠---在胰脏淀粉酶的作用下,继续
生物化学 ——糖类化学
α-型
β-型
α-D-吡喃葡萄糖 α-D-呋喃葡萄糖 Haworth式
Fisher式改为Haworth式遵循的原则:
①顺时针画平面,直链碳链右边 -OH 写在 下面,左边 -OH写在环上面 ②未成环碳原子的,如果直链环向右,写在 环之上,反之写在环之下 环状结构中由于链内的缩醛反应第一碳原子 是不对称状态,与其相连的氢和羟基的位置 有两种可能的排列方式,因而有两种构型。 半缩醛羟基在平面以下为α-型,在平面以上 为β-型。二者互为异头体(异头物anomer)。 属于特殊的差向异构体 (清华117、华中P27)。
一般醛类在水溶液中只有一个比旋光度, 但新配制的葡萄糖水溶液的比旋光度随时 间而变化: +112 .2° +52 .5° +18 .7°
鉴于此,1893 E.Fischer提出了葡萄糖的 分子环状结构学说: 即 C5羟基与C1醛基形成1 — 5氧桥 C4羟基 与 C1醛基形成1—4氧桥
(二)通式
C H2OH C O CH2OH
二羟丙酮
二、单 糖 链状 结 构 (清华114、华中P23)
1、理论依据 葡萄糖开链结构的实验证据: ①葡萄糖能与Fehling试剂起反应(有醛基) ②葡萄糖能与乙酸酐反应,产生具有5个乙酰 基的衍生物(有5个羟基) ③葡萄糖经纳汞齐作用,被还原成山梨醇(6 个C连成一条直链)
生物化学第一章-糖类
四种重要的己糖
葡萄糖
甘露糖
半乳糖
果糖
重要的戊糖
D-核糖
D-脱氧核糖
2、单糖的重要衍生物 1)糖醇:性质稳定、甜。如:
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。
2)糖醛酸:
单糖伯醇基氧化而得。
四、多糖
(一)多糖的概念:
1、概念:由多个单糖以糖苷键相连而成 的高分子聚合物。
方向:左:非还原端;
右:还原端。
2、多糖的性质: 胶体溶液、 无甜味、 无还原性、 有旋光性,但无变旋现象。
3、多糖的结构: • 一级结构:①单糖的组成;
②糖苷键的类型;
③单糖的排列顺序而异。
• 二级结构:取决于一级结构,指其分子
细胞表面 识别标记 -糖
(四)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 。
葡萄糖醛酸:肝脏解毒剂; 半乳糖醛酸:存在果胶中。
3)糖胺:氨基葡萄糖
糖分子中的一个羟基被氨基取代。 如:D-氨基葡萄糖(几丁质)
半乳糖胺(软骨素)
三、寡糖
1、概念:少数单糖(2-10个)缩合的聚合物。
2、分布:自然界分布的主要是双糖、三糖,
3、结构:①单糖的组成;
②糖苷键的连接方式;
生物化学.糖类ppt课件
:
1、 淀粉 植物细胞能源的贮藏方式
作物名称 (种子)
淀粉含量
小麦 玉米 大米
65% 65% 75%
土豆
20%
红薯
16%
:
• 直链淀粉〔amylose〕
一级构造 α〔1→4〕葡萄糖苷键
•可溶于热水 •遇碘呈深蓝色
空间构造
:
• 支链淀粉〔amylopectin〕
α〔1→4〕糖苷键
α〔1→6〕糖苷 键
空间 构造
•每20~30分支
•遇碘呈紫红色
:
1、淀粉:许多α-葡萄糖以α(1-4)糖苷键依次相连生 长而不分开的葡萄糖多聚物。支链在直链的根底上每 隔20~25个葡萄糖残基就构成一个α(1-6)支链。
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。
L-葡萄糖 L-甘油醛
1
2
3
D-葡萄糖
4
5
6
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
:
HC 0
HC OH HO CH
HC OH HC OH H 2C O H
D—葡萄糖
HC 0
对 映
HC 0
体
H C O H 异H O C H
开链 H C 0
HC OH
HO CH
HC OH
HC OH
H 2C O H
:
吡喃环
O
吡喃环
O
生物化学第三章糖类
CH2OH OH
OH
O
CH2OH
OH
OH
编辑课件
24
第四节 多糖
多糖 由数百或数千个单糖分子通过脱水缩合而成
▪ 按其组分可分为均一多糖(同多糖)(由一 种单糖组成)和不均一多糖(杂多糖) 。
▪ 按其功能可分为结构多糖和贮存多糖 ▪ 不水解没有还原性。 ▪ 大多难溶于水,溶于水后形成胶体溶液。 ▪ 有旋光性,但没有变旋现象。 ▪ 无甜味。
1.单糖的构型
编辑课件
Fischer投影式:
C链处于垂直方向, 羰基在链的上端, 羟甲基写在下端, 氢和羟基位于
C链的两侧。
6
透射式书写:
a.手性碳原子和实线键处于纸面内;
b.虚线伸向纸后;
c.楔形键凸出纸面。
单糖的构型由编号最大不对称碳原子的构型决定,
有两种:D构型和L构型,天然存在的糖多为D构型。
具有还原性
4)- D-吡喃葡萄糖苷
CH2OH OH
OHLeabharlann CH2OH OHO OH
OH
OH
编辑课件
23
四、蔗糖
存在某些植物体中,特别是甘蔗、甜菜中含量丰富 α-D-吡喃葡萄糖基-(1 2)-β-D-呋喃果糖苷 没有还原性 在酸或酶的作用下水解生成葡萄糖和果糖的混合物,工 业上称为转化糖
CH2OH OH
第三章 糖类
第一节 概述 第二节 单糖的结构 第三节 寡糖 第四节 多糖
编辑课件
1
第一节 概述
一、糖类的生物学作用: 1.生物体的结构成分 (纤维素,果胶质,壳多糖 , 肽聚糖) 2.作为生物体的主要能源物质 (低聚糖,淀粉,糖原) 3.作为物质代谢的碳骨架 4.作为细胞识别的信息分子
生物化学--糖类化学PPT课件
1CHO
H C OH
2
HO C
3
H
D-glucose
2、生物学意义 ①糖类通过氧化反应为生物体的生命活动提供能量
②糖类是生物体重要结构成分
细菌细胞壁肽聚糖
含氮粘多糖:①透明质酸存在于结缔组织,眼球的 玻璃体,角膜,细胞间质,关节液等。
②硫酸软骨素:结缔组织,筋,腱,软骨, 角膜,心瓣膜等。
③糖类在生物体内提供合成脂肪,蛋白质,核酸的 碳骨架。
④细胞表面的糖蛋白是细胞膜的重要成份具有识别 功能。
(OH below the ring) (OH above the ring).
6 CH 2OH
6 CH2OH
5
H H
41
H 4 OH
O OH
H
1
OH
3
H
OH OH
2
3
OH
H
H
2
OH
-D-glucose
-D-glucose
Hemiacetal & hemiketal formation
Sugar derivatives
CH2OH H C OH H C OH H C OH
CH2OH
D-ribitol
D-核醣醇
COOH
CHO
H C OH
H C OH
HO C H
HO C H
H C OH
H C OH
生物化学糖类课件
糖类的水解反应
总结词
糖类的水解反应是指糖类分子在酸或酶 的作用下,被水分子分解成单糖或寡糖 的过程。
VS
详细描述
糖类的水解反应是生物体内糖类分解代谢 的重要过程之一。在酶的作用下,多糖或 寡糖被水分子分解成单糖或寡糖。这个过 程是可逆的,单糖或寡糖可以在特定条件 下重新合成多糖或寡糖。
糖类的分类
总结词
糖类可以根据分子结构和组成的不同分为单糖、双糖和多糖。
详细描述
根据分子结构和组成的不同,糖类可以分为单糖、双糖和多糖。单糖是最简单的糖类,由一个分子构成的糖;双 糖由两个单糖分子连接而成,常见的双糖有蔗糖、麦芽糖等;多糖由多个单糖分子连接而成,常见的多糖有淀粉 、纤维素等。
糖类的生物学功能
单糖在水溶液中会发 生分子内或分子间的 氢键形成二聚体或多 聚体。
单糖具有旋光性,即 能使平面偏振光旋转 一定角度。
单糖的生物合成与分解
在植物体内,单糖主要通过光合 作用合成,并储存于淀粉等多糖
中。
在动物体内,单糖主要来源于食 物的消化吸收,并用于合成各种
生物分子。
单糖的分解代谢主要发生在细胞 质中,通过糖解和三羧酸循环等 途径释放能量或合成其他生物分
要点一
生物合成
植物和微生物通过一系列酶促反应将简单单糖合成复杂的 复合糖。
要点二
分解
复合糖在生物体内通过水解酶的作用被分解为单糖或简单 二糖。
糖类的生物化学反
06
应
糖类的氧化反应
总结词
糖类的氧化反应是指糖类分子中的氢原子和氧原子在氧化剂的作用下被氧化,生成水和 二氧化碳的过程。
详细描述
糖类的氧化反应是生物体内糖类分解代谢的重要过程之一。在酶的作用下,糖类分子中 的特殊化学键转移给氧气,生成水和二氧化碳。这个过程释放能量,供细胞代谢和维持
生物化学 糖类.ppt
性质:
n溶解度很大,在水溶液中不能转化成开链形式,故不能发生 互变异构,因此,无变旋现象,无还原性(非还原糖)。
n蔗糖完全水解后,生成等摩尔的葡萄糖和果糖,比旋由正值 变为负值,旋光度的这一变化称为转化,所得的葡萄糖和果糖 的混合物称为转化糖。
2.糖的分类
(1)根据分子中含醛基还是酮基可分为醛糖和酮糖
(2)根据分子中所含的碳原子数目(3-7)可分为丙 糖,丁糖,戊糖、己糖和庚糖,其中,丙糖(甘 油醛和二羟丙酮) 是最简单的糖类;
(3)根据糖的结构单元数目多少分为单糖、寡糖和 多糖
n单糖:不能被水解成更小分子的糖类;
n寡糖:水解时产生2-6个单糖分子的糖类,如双糖、三糖,其 中双糖最为普遍,意义也较大;
Haworth 透 视 式 比 Fischer 投 影 式 更能合理的表达 单糖的存在形式。
n氧环上的碳原子顺序按顺时针排列时,羟甲基在环平面上方 的为D型糖,在环平面下方的为L型糖;
n无论是D型糖还是L型糖,异头碳羟基与末端羟甲基是反式的 为α异头物,顺式的为β异头物。
n开链的单糖形成环状半缩醛时,最容易出现五元环和六元环 的结构。D-葡萄糖主要以吡喃糖存在,呋喃糖次之。D-果糖 也以两种形式存在。
P22
1.丙糖(三碳糖) D-甘油醛和二羟丙酮
所有的单糖都是由D-甘油醛和二羟丙酮派生而来。 二羟丙酮无光学活性,甘油醛是具有光学活性的最
简单的单糖,常被用作确定生物分子DL构型的标准 物。 它们的磷酸酯甘油醛-3-磷酸和二羟丙酮磷酸是糖酵 解的重要中间物。
2.丁糖(四碳糖)
nD-赤藓糖是戊糖磷酸途径的重要中间物 n D-赤藓酮糖是联系D系酮糖立体化学的重要一员。