第一二节 糖类概述和单糖

第一节糖类概述

一、糖的概念

糖类物质是多羟基(2个或以上)的醛类或酮类化合物，以及它们的衍生物或聚合物。

据此可分为醛糖和酮糖。还可根据碳层子数分为：丙糖，丁糖，戊糖、己糖。最简单的糖类就是丙糖。

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:不能被水解成更小分子的糖。

(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:

同多糖:水解后只产生一种单糖或单糖衍生物的多糖，如淀粉、糖原等。

杂多糖:指水解后产生一种以上单糖的多糖，如透明质酸、半纤维素。

(4)结合糖：指糖和非糖物质共价结合而成的复合物。如糖蛋白，脂多糖。

(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)细胞间表面的糖类物质作为细胞识别的信息分子参与细胞间的通讯和信号传导。

第二节单糖的种类、结构和性质

一、单糖的结构

1、单糖的链状结构

普通的单糖分子的骨架是无分支的碳链（即单糖具有链状结构），所有碳原子以单链链接。

葡萄糖具存在直链结构。

2、单糖的D-构型和L-构型

构型是指一个有机分子中不对称的碳原子（即手性碳）上的四个不同的原子或基团在空间上特有的排列。

距离羰基碳最远的手性碳的羟基在右边即为D-构型，在左边即为L-构型。

单糖中除了二羟丙酮，都具有手性碳原子。因此单糖具有D-和L-两种构型。

差向异构体: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。

3、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。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,环化后形成的两种非对映异构体称为异头物。

新形成的半缩醛羟基与决定构型的碳原子上的羟基处于同侧的成为α-型，反之成为β-型。

4、单糖构象

构象和构型是两个不同的概念。构象指-个有机物分子中，仅因单键旋转而产生的不同的空间排列。当一种构象改变为另一种构象时,不涉及共价键的断裂和重新形成，构象改变也不会改变分子的光学活性。这种由C-C单键旋转而产生的异构体称为旋转异构体或构象异构体。构象可以准确表达不在同一个平面上的原子之间的关系。

椅式构象：是指饱和六元环化合物的邻位交叉构象。其优势构象是分子较大的基团位于平伏键的构象。处在平伏键上的基团因与邻近基团间的干扰小，相对来说比处在直立键的基团的稳定性高。较大的基团处在平伏键上的构象是稳定的、优势的构象。

二、单糖的物理性质

单糖通常是易溶于水的无色晶体，大多有吸湿性。难溶于乙醇，不溶于乙醚。单糖有旋光性，多于四个碳的单糖的溶液有变旋现象。

三、单糖的化学性质

1、氧化作用

单糖无论是醛糖或酮糖都可与弱的氧化剂叶伦试剂、斐林试剂和本尼迪特试剂作用。

2、溴水氧化能力较弱，它把醛糖的醛基氧化为羧基。当醛糖中加入溴水，稍加热后，溴水的棕色即可褪去，而酮糖则不被氧化，因此可用溴水来区别醛糖和酮糖。

在温热的稀硝酸作用下，醛糖可转化成糖的二酸，在氧化醛基的同时，伯醇基也选择性地被氧化。

3、单糖的还原

单糖可以被还原成相应的糖醇。D-葡萄糖被还原成D-葡萄糖醇，又称山犁醇。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。

4.单糖的成脎作用

单糖的第1,2位置上的碳原子与苯肼结合后，形成晶体糖脎，这种反应称为成脎作用。

5.单糖的异构化作用

差向异构体：在含有多个手性碳原子的具有旋光性的异构体之间，凡只有一个手性碳原子的构型不同时。互称为差向异构体。

差向异构化：在碱的催化作用下，醛糖或酮糖发生异构化而产生差向异构体的现象。

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

D-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。

6.由半缩醛羟基和醇羟基产生的反应

①单糖的磷酸化：单糖的一切羟基皆可以与酸结合成酯

②单糖的酰化作用：糖分子中的羟基都容易被酰化

③单糖的成苷作用：单糖的环状结构中含有半缩醛羟基，这个羟基较其它羟基活泼，可与其它分子中的羟基（或活泼氢原子）作用，缩去一分子水而成苷。

糖苷可分为两部分，一部分为糖基，另一部分为配基。其键称为糖苷键，糖苷键可以通过氧、硫、氮原子彼此连接起来，它们的糖苷分别简称为O-苷、S-苷、N-苷或C-苷。

④单糖的脱水作用

四、生物体内重要的单糖

氨基糖：N-乙酰葡糖胺等

醛糖酸、糖二酸、糖醛酸

糖醇

单糖的其他衍生物