第一章 糖类化合物
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生物化学第一章糖化学知识点归纳
CHO
H C OH
CH2OH
CHO
Ｄ-甘油醛
CHO
Ｄ-赤藓糖 H C OH
H C OH
HO C H Ｄ-苏阿糖
H C OH
CHO
CH2OH
CHO
CHO
CH2OH
CHO
H C OH
HO C H
H C OH
HO C H
Ｄ-核糖 H C OH D-阿拉 H C OH Ｄ-木糖 HO C H
H C OH 伯糖
（一）糖蛋白
糖蛋白是一类糖链与蛋白质一定部位以共价键结合的复合物，以蛋白质为 主体，糖基含量变化较大，在0.3%-70%。分子总体性质更接近蛋白。
1.糖链与蛋白的连接方式 ①O-糖苷键型：糖基的异头碳通过糖苷键与Ser、Thr和羟基赖氨酸、羟
脯氨酸的羟基相连。 ②N-糖苷键型：糖基的异头碳通过N-糖苷键与Asn的酰胺基相连。 ③酯糖苷键型：以天冬氨酸、谷氨酸的游离羧基为连接点。 ④S-糖苷键型：以半胱氨酸为连接点的糖肽键。
三糖(trisacck，ride)，水解时产生3分子单糖，如棉子糖。
四、糖的分类
（3）多糖(polysaccharide)：是由多个单糖分子缩合而成的。 同多糖（均质多糖）： 相同的单糖基组成，如淀粉、糖原、葡聚糖 ； 杂多糖（不均质多糖）： 不同的单糖基组成，如果胶、粘多糖、透明质酸 。
多糖中有些是糖类和蛋白质、脂类等非糖物质共价结合成的复合物 总称为结合糖或复合糖，如：糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等。
HCOH CH2O
HHCOH HCOH
CH2O H
葡萄糖酸
COOH HCOH HOCH HCOH HC萄糖胺
CH2OH
5
OH
OH
第一章 糖类化合物2010
一淀粉颗粒的差别很大（2～150μm），淀粉 乳受热，其中大颗粒先糊化，接着更多颗粒糊化， 最后小颗粒糊化。糊化温度是一个范围，相差约 10℃，并不是一个固定的温度值。玉米淀粉糊化 温度为62～72℃，马铃薯淀粉糊化温度为56～ 68℃。 不同淀粉的糊化性质不相同。
糊化机理：
淀粉粒是由众多的葡萄糖分子组成的“胶束”集合体，
3.多糖（Polysaccharides）将多糖分为均质多糖和非均质多糖。 均质多糖（Homopolysacchrides）又叫同型多糖，是由同一种 单糖分子通过相同或不同的糖苷键连接而成的多聚物。 如 淀粉、纤维素、右旋糖酐，以及动物体中的糖原等都是由 葡萄糖聚合成的均质多糖。
非均质多糖（Hereopolysaccharides）又叫异型多糖或 杂多糖，是由不止一种单糖或单糖衍生物及某些非糖物 质参加组成的生物大分子。例如果胶、透明质酸、黄有三种 方式氧化，生成 不同的酸：
酮糖的氧化作用 与醛糖有所不同，弱 氧化剂溴水，不能使 酮糖氧化，据此，可 鉴别酮糖与醛糖。 在碱性条件下还 原糖的醛基或酮基即 变成非常活泼的烯醇 式结构，具有还原性， 能使金属离子（如 Cu2+、Ag+、Hg2+、 Bi3+等离子）还原， 本身则被氧化成糖酸 及其他产物。
构型： 是指静态有机物分子中集团或原子在空间中 的取向，或者指有机物分子的不对称碳原子周围 取代基在空间中的排布。邻近末端一级醇的羟基
是决定构型的羟基。构型的改变涉及共价键的破
坏和重新形成，和氢键无关。 单糖的D-型和L-型是一对对映体。
2.葡萄糖分子的环状结构和α -或β -型异构物
（1）葡萄糖分子有呋喃型和吡喃型之分:
⑶旋光度和比旋光度 单糖分子中都有不对称碳原子，因 此，其溶解都有旋光性。在一定条件下，测定一定浓度糖 溶液的旋光度，可以计算其比旋光度：
生物化学课件 第1章 糖类化合物11
糖的命名与分类
1. 单糖：根据碳原子的数目，可将单糖分为丙糖、丁糖、
戊糖、己糖和庚糖等。
(1)、丙糖：丙糖主要是甘油醛和二羟丙酮，它们的
3-磷酸酯是糖代谢中最重要的中间体。 (2)、丁糖：主要是D-赤藓糖及D-赤藓酮糖。
P22
(3)、戊糖：主要是D-木糖和D-核糖及L-阿拉伯糖
(4)、已糖：自然界重要的已醛糖有D-葡萄糖、D-半乳
糖、D-甘露糖。重要的已酮糖有D-果糖和L-山梨糖
(5)、庚糖和辛糖：D-景天庚酮糖
糖的分类（2）
2、寡糖 (oligose)：
oligo来自希腊文，意为少。可以被水解的，产生少数的 几个单糖的聚合物，一般含有2-10个单糖分子，单糖之间以 糖苷键连接。最常见的是双糖,
如: 麦芽糖(maltose),乳糖(lactose),蔗糖(sucrose)。大部 分单糖和寡糖都是结晶状化合物，溶于水，并有甜味。
3、多糖 (polysaccharide)：
多糖也是单糖的聚合物，有很长的链，其结构为线型或分 支型。按照它们的结构可分为两大类
糖的分类（3）
a、均一多糖（同多糖）：一种单糖聚合而成。 如 淀粉、糖原、纤维素、半纤维素、几丁质
b、非均一多糖（杂多糖）：两种单糖或两种以上的单糖。 如透明质酸，半纤维素等。
Cyclization reactions for hexoses
D-葡萄糖在水溶 液中主要以吡喃糖 存在，呋喃糖次之。
D-果糖在水溶 液中主要以呋喃糖 存在，吡喃糖次之。
复习思考题：
• 1、葡萄糖有链状和环状结构是根据什么事实提出的？ • 2、在糖的化学中D、L、α、β、（＋）、（－）
各表示什么？
环状半缩醛的形成
生物化学糖类(第一章)
2、化学性质：
• （1）异构化：弱碱或稀强碱可引起单糖的分子重排，通过烯 醇化中间体转变。体内通过异构酶催化。
• （2）单糖的氧化（单糖的还原性） • 在碱性溶液中，醛基、酮基变成烯二醇，具还原性，能 还原金属离子，如Cu2+、Ag+、Hg2+、Bi3+等，糖本身被氧 化成醛糖酸及其他产物。 • Fehling试剂：酒石酸钾钠（柠檬酸钠），氢氧化钠（氢 氧化钾），硫酸铜 Benedict试剂：柠檬酸、碳酸钠、硫酸铜
二、单糖的性质
• 1、物理性质 • 旋光性：几乎所有的单糖（二羟丙酮例外）及其衍生物都有旋 光性。使偏振光振动面右旋的称为右旋物质用（+）表示，左 旋的称为左旋物质用（-）表示。 • 比旋光值：是指单位浓度的物质在1 dm长的旋光管内，20℃ 钠光下的旋光值（或称比旋光度）用[α]20D 表示： • α× 100 • [α]20D = —————— • L × C • α：测定的旋光值；L：旋光管的长度，以分米（dm）表示；C： 旋光物质水溶液的浓度，以g/100mL表示；20为20℃；D：表示 钠光。λ：5890-5896A°。
在左边的为L-型。自然界中D-型单糖占优势。
• 构型是人为规定的，与异构体的旋光性无对应关 系，包括旋光方向、旋光度。 • 书写时常用Fischer投影式表示。
由D-甘油醛衍生的 C4-C6单糖：
由D-酮糖衍 生的单糖：
• 单糖分子中存在n个不对称（手性）碳原子，则形 成2n个异构体。例如： 碳原子数 不对称碳原子数n（异构体数2n） 醛糖 酮糖 三碳糖 甘油醛1（2） 二羟丙酮0（0） 四碳糖 赤藓糖2（4） 赤藓酮糖1（2） 五碳糖 核糖3（8） 核酮糖2（4） 六碳糖 葡萄糖4（16） 果糖3（8） • 对映体（对称异构体）（antipode）：两种不能重叠 而互为镜像的异构体.对映体之间只有旋光方向的不 同，其他理化性质没有差异。 • 单糖分子的D-型和L-型互为对映体，含n个C*的化合 物，组成2n/2对对映体。
糖类化合物
证明：分子中的碳链为一直链
(2)
C6H12O6
+ CH3COCl ( 过量) [or (CH3CO)2O] OH ，且分别连在五个碳原子上
五乙酸酯
证明：有五个
(3)
C6H12O6
NH2OH (or C6H5NHNH2) C= O 存在
肟（或腙）
证明：有
(4)
C6H12O6
Br2 H2O 弱氧化剂 or Tollens试剂 证明： 为 CHO
弱碱
HO H H
H OH OH CH2OH
弱碱
HO H H
D-葡萄糖
烯二醇
D-甘露糖
CH2OH O HO H H H OH OH CH2OH
D-果糖
第二节 单糖
四、单糖的化学性质
2. 氧化反应 （1）溴水氧化
H HO H H CHO OH H OH OH CH2OH Br2 H2O H HO H H COOH OH H OH OH CH2OH Br2 H2O CH2OH C O HO H H OH H OH CH2OH
第十五章
糖类化合物
主要内容
第一节 第二节 第三节 第四节 概述 单糖 寡糖（低聚糖） 多糖
第一节 概述
一、糖的定义和分类 • 糖类化合物是天然有机化合物，它 们对维持动植物的生命起着重要的 作用。 • 人类的遗憾——自身没有生产糖类 化合物的本领。 • 植物的骄傲——通过光合作用产生 糖类化合物。
~ 36 %
112。
~ 64 %
19。
第二节 单糖
三、单糖的环状结构
2. 环状结构 因为是δ- C上的－OH与－CHO缩合成环，故称δ氧环式。上式为Fischer投影式，其另一种表示方 法是用Haworth式来表示——即用六元环平面表 示氧环式各原子在空间的排布方式。
第一章 糖类(共53张PPT)
又称低聚糖，由2～10分子单糖脱水缩合而成。可分为二糖、 三糖、四糖、五糖等。
3．多糖（polysaccharide）：
由多分子单糖或单糖的衍生物聚合而成。
（1）同多糖（homopolysaccharide）：由同一种单糖聚合而
成，如淀粉、糖原、纤维素等。
（2）杂多糖（heteropolysaccharide）：由不同种单糖或单
二 单糖的物理化学性质 （一）物理性质
（1）旋光性（opticity）
比旋光度
t
Cl
2D0
100
Cl
（2）变旋现象（mutarotation）
一个有旋光性的溶液放置后，其比旋光度改变的 现象称变旋。
变旋的原因：
α-Glc
链式Glc
β-Glc
（3）甜度（sweetness）
糖
果糖 转化糖 蔗糖 葡萄糖 木糖
还原端
直链淀粉的空间结构
1.4nm
0.8nm
6个残基
直链淀粉的螺旋结构
（2）支链淀粉（amylopectin）：
结构式
不能形成螺旋管，
遇碘显紫色。
水解 淀粉→红色糊精→无色糊精→麦芽糖→葡萄糖
与碘的
呈色反应 蓝（紫） 红色
不显色
不显色 不显色
还原性 无
有
有
强
最强
（4）葡萄糖的制备 酸法生产葡萄糖
酮糖
HO C1
H C 2 OH
HO C 3 H
H C 4 OH
H C 5 OH
CH
6
2
OH
D-Glucose D-葡萄糖
H
H C 1 OH C2 O
HO C 3 H H C 4 OH H C 5 OH
3．多糖（polysaccharide）：
由多分子单糖或单糖的衍生物聚合而成。
（1）同多糖（homopolysaccharide）：由同一种单糖聚合而
成，如淀粉、糖原、纤维素等。
（2）杂多糖（heteropolysaccharide）：由不同种单糖或单
二 单糖的物理化学性质 （一）物理性质
（1）旋光性（opticity）
比旋光度
t
Cl
2D0
100
Cl
（2）变旋现象（mutarotation）
一个有旋光性的溶液放置后，其比旋光度改变的 现象称变旋。
变旋的原因：
α-Glc
链式Glc
β-Glc
（3）甜度（sweetness）
糖
果糖 转化糖 蔗糖 葡萄糖 木糖
还原端
直链淀粉的空间结构
1.4nm
0.8nm
6个残基
直链淀粉的螺旋结构
（2）支链淀粉（amylopectin）：
结构式
不能形成螺旋管，
遇碘显紫色。
水解 淀粉→红色糊精→无色糊精→麦芽糖→葡萄糖
与碘的
呈色反应 蓝（紫） 红色
不显色
不显色 不显色
还原性 无
有
有
强
最强
（4）葡萄糖的制备 酸法生产葡萄糖
酮糖
HO C1
H C 2 OH
HO C 3 H
H C 4 OH
H C 5 OH
CH
6
2
OH
D-Glucose D-葡萄糖
H
H C 1 OH C2 O
HO C 3 H H C 4 OH H C 5 OH
new-第1章糖类课件
CH
β-D-果糖
②半乳糖
开链式 环式 哈沃斯式 椅式构象
第 1 章
糖 类
1
CHO H -*C2- OH HO -*C3- H
*4
HO - C - H
*5
H - C - OH
H OH C
H - C - OH HO - C - H O
HO - C - H
H-C
CH2OH OH O H H H HO H OH H OH
在溶液中，开链式与环式构造，两者可互变，有变旋现象：
H OH C
H - C-OH
HO - C-H
O
CHO H - C - OH HO - C - H
HO H C
H - C-OH
HO - C-H
O
第 H - C-OH
1H - C 章CH 2OH
α-D-葡萄糖
H - C - OH H - C - OH
第
寡糖：水解能生成2~10个单糖分子旳糖；
1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
多糖 ：能水解生成许多单糖旳高分子化合物。
章
糖
同多糖：由一种单糖构成旳多糖；
类
杂多糖：多种单糖或单糖衍生物构成旳单糖。
醛糖：葡萄糖、半乳糖、（脱氧）核糖
按功能基分
单糖
酮糖：果糖
第
按碳原子数目分：丙糖、丁糖、戊糖、己糖
1 寡糖 如双糖（麦芽糖、乳糖、蔗糖）
从开链或环式改写成哈沃斯式，要将左侧
类 原子或原子团写在上方，右侧原子或原子团写
在下方。
构象式(立体构造)：
第 1 章
糖
O
类
船式构象
a
a
e
e
e
β-D-果糖
②半乳糖
开链式 环式 哈沃斯式 椅式构象
第 1 章
糖 类
1
CHO H -*C2- OH HO -*C3- H
*4
HO - C - H
*5
H - C - OH
H OH C
H - C - OH HO - C - H O
HO - C - H
H-C
CH2OH OH O H H H HO H OH H OH
在溶液中，开链式与环式构造，两者可互变，有变旋现象：
H OH C
H - C-OH
HO - C-H
O
CHO H - C - OH HO - C - H
HO H C
H - C-OH
HO - C-H
O
第 H - C-OH
1H - C 章CH 2OH
α-D-葡萄糖
H - C - OH H - C - OH
第
寡糖：水解能生成2~10个单糖分子旳糖；
1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
多糖 ：能水解生成许多单糖旳高分子化合物。
章
糖
同多糖：由一种单糖构成旳多糖；
类
杂多糖：多种单糖或单糖衍生物构成旳单糖。
醛糖：葡萄糖、半乳糖、（脱氧）核糖
按功能基分
单糖
酮糖：果糖
第
按碳原子数目分：丙糖、丁糖、戊糖、己糖
1 寡糖 如双糖（麦芽糖、乳糖、蔗糖）
从开链或环式改写成哈沃斯式，要将左侧
类 原子或原子团写在上方，右侧原子或原子团写
在下方。
构象式(立体构造)：
第 1 章
糖
O
类
船式构象
a
a
e
e
e
生物化学 第一章 糖类化学1
可溶性氧化铜络合物 COOH NaOH HOCH 2 HOCH COOK COONa + (CHOH)4 + Cu2O ↓ CH2OH 葡萄糖酸
红黄色
33
用于还原糖检测
温和氧化剂：Br2－H2O
COOH
Br2－H2O
强氧化剂：HNO3
COOH
HNO3
CHO (CHOH)n CH2OH
(CHOH)n CH2OH
(CHOH)n COOH
糖酸
醛糖
（生物体内）
糖二酸
CHO (CHOH)n COOH
糖醛酸
请注意：糖酸和糖醛酸的不同，前者是醛基被氧化成 羧基，后者是伯醇被氧化成羧基。 34
温和弱氧化剂溴水不能使酮糖氧化； 在强氧化剂下，酮糖羰基处断裂，生成两种酸。
C OOH
CH2OH C O
[O]
(CHOH)n CH2OH
3. 溶解度
单糖易溶于水（除甘油醛微溶），微溶于乙醇，不溶于乙
醚、丙酮等非极性有机溶剂。
32
化学性质
1.糖被氧化—单糖具有还原性
弱氧化剂：含重金属离子（Cu2+、Ag+、Hg2+的碱性溶 液。
Fehling试剂：CuSO4、NaOH、酒石酸钾钠 Benedict试剂：CuSO4、Na2CO3、柠檬酸钠
食品工业中可作饮料糕点糖果的稳定剂增稠剂增量食品工业中可作饮料糕点糖果的稳定剂增稠剂增量交联葡聚糖凝胶的化学结构分子筛生化分析和分子筛生化分析和分离制备的常用技术材分离制备的常用技术材葡聚糖凝胶离子交换葡聚糖凝胶离子交换交联葡聚糖交联葡聚糖sephadexsephadex以1氯23环氧丙烷为交联剂六六半纤维素半纤维素hemocellulosehemocellulose半纤维素是植物细胞壁中非纤维素非果胶的一类多糖物质易溶于碱它是几种物质的混合物
第1章 生物化学考点重点精讲系列糖类化合物
够识别前手性分子柠檬酸中的“上半部分”和“下半部
分”。
中国科学院2002 年
4. 吡喃糖环和呋喃糖
对映体
差向异构体
P8
旋光异构体中，只一手性碳原子的构型不同的非对应体，也 叫表异构体。如D-葡萄糖与D-甘露糖，D-葡萄糖与D-半乳糖就 互为差向异构体。
D- Monosaccharides
Chiral carbon farthest from the carbonyl group determines an L or D isomer.
判断：单糖α型和β型是对映体。
江南大学2010年
葡萄糖异头物（体）
环化后，羰基碳原子 成为新手性碳，形成 α异头物或β异头物。
决定葡萄糖 的D型和L型
旋光如何决定 ？
在糖的化学中，D、L、α、β、(＋)、(－) 各表示什么？
核糖异头物（体）
环化后，羰基碳原子成 为新手性碳，形成α异头 物或β异头物。核酸里面 为β型
2）有、手异性头碳物原是子指，仅有在可氧能化是数其最它高原的子碳如原氮子原具子有。不同构
型的糖分子的两种异构体。
12. 在糖的结构特征描述中，“D”、“L”是指构型，而
“＋”、“－”指旋光方向，“D” 与“＋”，“L”与“－”
并无必然联系。（判断）
华南理工大学2005年
思考题
13、判断：催化柠檬酸转化为异柠檬酸的顺乌头酸酶能
生这些化合物的物质的总称。根据羰基在碳链上的位置可分 为，醛糖(Aldoses) 和酮糖 (Ketoses)。 – 最简单的醛糖是甘油醛 (Glyceraldehyde) – 最简单的酮糖是二羟丙酮 (Dihydroxyacetone)
P22
（三）、糖的命名与分类
第1章 糖类化学
第一章糖类化学主要内容：主要介绍糖类的概念、分类以及单糖、二糖和多糖的化学结构和性质。
一、糖的概念（一）糖的化学概念（糖类saccharide）糖类物质是多羟基(2个或以上)的醛类(aldehyde)或酮类(Ketone)化合物，及其衍生物或聚合物的总称。
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)糖也称碳水化合物（carbohydrate），用C n (H2O)n表示。
由于绝大多数的糖类化合物都可以用通式C (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不恰当，只是沿用已久，仍有许多人称之为碳水化合物。
（二）分布及其重要性糖是自然界分布很广的一类化合物，几乎所有的动物、植物和微生物体内都含有糖类。
糖类的主要生物学作用：（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）可转变为生命所必需的其它物质，如脂类、蛋白质等。
为蛋白质、核酸、脂类的合成提供碳骨架。
（3）可作为生物体的结构物质，细胞的骨架。
如纤维素、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。
红细胞表面ABO血型决定簇就含有岩藻糖。
（三）糖的分类（classification）根据糖的结构单元数目多少分为：1、单糖（monosaccharide）：是多羟醛或多羟酮（1）碳原子数目：丙糖、丁糖、戊糖、已糖、庚糖等。
（2）醛糖、酮糖：醛糖：自然界存在的有D-甘油醛糖，L-阿拉伯糖，D-木糖，D-核糖，D-2-脱氧核糖，D-葡萄糖，D-甘露糖，D-及L-半乳糖等。
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第一章 糖类化合物
第一节 概述
一、糖类化合物的概念：
1、糖类化合物的元素组成：C 、H 、O。
分子通式表示为：Cn(H2O)n
不符合通式的糖类，如： 鼠李糖：C6H12O5 脱氧核糖：C5H10O4
符合通式的非糖化合物，如：
甲醛 HCHO 乙酸 C2H4O2 乳酸 C3H6O3
2、糖类的化学本质：(糖类化合物的概念)
（1）作为生物能源 （2）作为其它物质生物合成的碳源 （3）作为生物体的结构物质 （4）作为细胞识别的信息分子
二、糖的种类（根据聚合度分）
1、单糖：不能再水解。 2、寡糖：聚合度2~20 3、多糖：聚合度≧20 （1）均质多糖（同多糖）：如淀粉 纤维素 糖原 （2）非均质多糖（杂多糖）：完全水解产物都有两种以上 的单糖或单糖衍生物及某些非糖物质参加组成的生物大分 子。如：透明质酸 果胶物质 半纤维素等 4 * 、复合糖：糖与非糖物质的结合物。
α－萘酚
用于鉴定 糖类物质 的存在 （果糖） 酮糖灵敏
戊糖
鉴别 鉴别 戊糖 戊糖
不同糖， 颜色不 同
蒽酮
用于总糖 量测定
6、碱性条件下的异构化反应 7、发酵作用
CHO HCOH HOCH CH2OH C=O HOCH CHO HOCH HOCH HCOH HCOH CH2OH
成环 转折 旋转 -D-吡喃葡萄糖
成环
-D-吡喃葡萄糖
6 5 4 3
O
2
CH2OH
O
1
1、写吡喃环， 顺时针编号。 H C HCOH HOCH HCOH HC CH2OH O OH
2、确定D- 型 3、确定“异头物” 4、确定其它羟 基的位置 CH2OH O OH HO CH2OH
O
OH
OH
OH
注意
A、对于己醛糖分子的环状结构来说，其立体异构体的 5 数目为 2 = 32 B、 α- 、β- D型葡萄糖互为“异头物”，而并非镜像异 构体。
C、同一化合物的D- ，L-型镜像异构体旋光方向相反，比 旋光度也相同；而其α- 、β- 异头物旋光方向不一定相反， 比旋光度也不一致。 如：α-D-G的比旋光度+1120；β-D-G为+18.70
D系醛糖的立体结构P9
D(+)-甘油醛
D(-)-赤鲜糖
D(-)-苏阿糖
D(-)-核糖
D(-)-阿拉伯糖
D(+)-木糖
D(-)-来苏糖
D(+)-阿洛糖
D(+)-阿卓糖
D(+)-甘露糖 D(+)-葡萄糖 D(+)-古洛糖
D(-)-艾杜糖 D(+)-半乳糖
D(+)-塔罗糖
D系酮糖的立体结构P10
D(-)-赤藓酮糖
CH2OH H
5
O
CH2CH NH-肽链 CO CH OH
2
O N C
1
OH 糖链
NH
5
O
1
C-CH3
OH
糖链
R
O
O CH CH NH-肽链 NH COC-CH3 O
第二节
单糖的结构和性质
一、单糖的分子结构（以葡萄糖为例）
1、葡萄糖的开链结构及构型：
CHO HCOH HOCH HCOH HCOH CH2OH D-葡萄糖 CHO HOCH HCOH HOCH
（2）酮糖：
弱氧化剂溴水，不能使酮糖氧化；
强氧化剂可以使酮糖在羰基处断裂，生成两种酸。以 果糖为例：P14 弱氧化剂溴水可用于鉴别酮糖与醛糖。 （3）醛糖与酮糖都可以通过与烯醇式结构的互变，而 与碱性氧化剂反应。据此可以进行还原糖总糖的定性、 定量测定。
A、常用的定糖试剂：
斐林试剂：碱性硫酸铜 + 酒石酸钾钠
CH2OH O=C O=C O=C O=C HC HOCH CH2OH 氧化型 O
C=O HOCH HCOH
HOCH CH2OH L-山梨糖
HOCH O HOCH HC HOCH CH2OH
还原型
5、强酸催化的脱水反应P16: （1）戊糖与浓盐酸共热，脱水生成糠醛 （2）己糖与浓盐酸共热，脱水生成5-羟甲基糠醛
(4)变旋现象：
α-D(+)-吡喃葡萄 糖 [α]D=+112O
β-D(+)-吡喃葡萄 糖Байду номын сангаас[α]D=+18.7O 63%
37%
<0.1%
平衡后，〔α〕D=+52.20
解释新配制的葡萄糖等单糖溶液为什么表现出变旋现象？
(1) 单糖具有α - 、β - 异头物，两者旋光性不同；
(2) 在溶液中，两种异头物可通过链式结构相互转变；
葡萄糖的构象
HO
在平伏键上。
椅式
HO
HO
α-半缩醛羟基 在直立键上。
由于平伏键在热力学上稳定，所以在水溶液中β-D-葡萄糖 所占比例最大，占63%,结构最稳定。
二、单糖的理化性质 （一）一般物理性质
1、溶解度
2、甜度P12
3、旋光度和比旋光度P13
（二）单糖的重要化学性质 1、氧化反应：单糖都有还原性。 （1）醛糖：以葡萄糖为例，因反应条件不同，可有三 种方式氧化，分别生成糖酸、糖二酸、糖醛酸
• 细胞膜表面的糖链
蛋白聚糖 糖蛋白
糖脂
细胞膜
注意：蛋白聚糖与糖蛋白的区别：P7
糖与蛋白质或多肽结合形式有两种不同类型的糖苷键：
（1）N-糖苷键：利用肽链上天冬酰胺的氨基与糖基上的 半缩醛羟基形成N-糖苷键。如： （2）O-糖苷键：利用肽链上苏氨酸或丝氨酸的羟基与 糖基上的半缩醛羟基形成O-糖苷键。如：
(3) 在溶液达到平衡以前，用旋光仪测得的旋光度处于 变化之中，达到平衡后稳定下来。 解释葡萄糖不具有醛类某些典型反应性能的原因： 由于含有醛基的链式结构在溶液中含量少，﹤0.1%
3、葡萄糖分子的构象
最能正确地反映糖的环状结构——折叠形结构。
OH OH
CH2OH O
船式
OH OH O OH CH2OH O OH OH OH β- 半缩醛羟基 CH2OH HO
班乃的克试剂：碱性硫酸铜 + 柠檬酸 B、两种试剂测还原总糖的原理： 单糖具有还原性，碱性氧化剂中的二价铜离子具有 氧化性，两者发生氧化还原反应，单糖被氧化成糖 酸，Cu2+被还原成Cu2O，根据生成的红色Cu2O就 可以定性、定量测定单糖。
还原糖+2Cu2+
糖酸+ Cu2O
2、酯化反应 （1）磷酸糖酯：糖的代谢活性形式
CHO HCOH CH2OH
+H2还原
CH2OH
HOCH 催化剂 HCOH HCOH CH2OH
D-葡萄糖
C=O HCOH 醋酸杆菌 经复杂变化 HOCH Vc HOCH 充分供氧， HCOH 酶促氧化脱氢 HCOH HOCH HCOH CH2OH CH2OH D-山梨醇或 D-葡萄醇 L-山梨糖
Vc的结构：
二羟丙酮
D(+)-木酮糖 D(-)-核酮糖
D(+)-阿洛酮糖
D(-)-果糖
D(+)-山梨糖
D(-)-塔格酮糖
结论：
对于单糖分子来说，其立体异构体的数目与手性碳的 n 数目有关。数目为：2 ,组成2n/2对对映体；
如：己醛糖：在开链结构中，其立体异构体数目为 2 =16，其中有8对镜像异构体。 3 己酮糖：开链结构中，立体异构体数目为2 =8， 分别成4对镜像异构体。 例题：
外消旋的概念：P10
2、葡萄糖分子的环状结构和α ，β -异头物
（1）葡萄糖的投影式环状结构（Fischer式）
H C HCOH O HOCH HC HCOH CH2OH α -D(+)-呋 喃型葡萄糖 OH HO C H H C OH HO C H
HCOH O HOCH HC HCOH CH2OH β -D(+)-呋喃 型葡萄糖
α -D-吡喃葡萄糖
OH HO
OH
α -D-吡喃葡萄糖
β -D-吡喃葡萄糖
H C
OH
HCOH O HCOH HC CH2OH
-D-呋喃核糖
CH2OH OH C HOCH O HCOH
HC CH2OH
-D-呋喃果糖
（3） α- ，β- 异头物：单糖形成环状半縮醛结构后， C1变成不对称C原子。 半縮醛羟基可有两种不同的排 列方位，由此产生α- 和β- 两种异头物。
酚类试剂
间苯三酚
反应的糖
戊糖
呈现的颜色
朱红色
应用
鉴别戊糖 鉴别戊糖，常 用来测RNA的 含量 鉴别酮糖（果 糖）
甲基间苯二酚 戊糖 间苯二酚 羟甲基糠醛
蓝绿色 红色缩合物
α-萘酚
糠醛或羟甲基 红紫色缩合物 鉴定糖类物质， 糠醛 阴性反应证明 无糖存在 糖类物质 蓝绿色复合物 常用于总糖量 的测定
蒽酮
（1）单糖：多羟基醛或多羟基酮：如 D-葡萄糖 CHO HCOH HOCH HCOH HCOH CH2OH D-果糖 D-核糖
CH2OH C=O HOCH HCOH HCOH CH2OH
CHO HCOH HCOH HCOH CH2OH
(2)单糖的聚合物：双糖（如：蔗糖、麦芽糖、乳糖） 三糖（如：棉子糖 多糖（如：淀粉→nG 透明质酸→ β –D-G + N-乙酰葡萄糖胺） (3)糖类衍生物：糖醇、糖酸、糖胺、糖苷 葡萄糖醇 CH2OH HCOH HOCH HCOH HCOH 葡萄糖酸 COOH N-乙酰葡萄糖胺
HOCH HCOH HC-O-H CH2OH
HCOH O HOCH HCOH HC CH2OH
HO C HCOH H
D-葡萄糖
O HOCH β -D(+)-吡喃 HCOH 型葡萄糖 HC CH2OH
第一节 概述
一、糖类化合物的概念：
1、糖类化合物的元素组成：C 、H 、O。
分子通式表示为：Cn(H2O)n
不符合通式的糖类，如： 鼠李糖：C6H12O5 脱氧核糖：C5H10O4
符合通式的非糖化合物，如：
甲醛 HCHO 乙酸 C2H4O2 乳酸 C3H6O3
2、糖类的化学本质：(糖类化合物的概念)
（1）作为生物能源 （2）作为其它物质生物合成的碳源 （3）作为生物体的结构物质 （4）作为细胞识别的信息分子
二、糖的种类（根据聚合度分）
1、单糖：不能再水解。 2、寡糖：聚合度2~20 3、多糖：聚合度≧20 （1）均质多糖（同多糖）：如淀粉 纤维素 糖原 （2）非均质多糖（杂多糖）：完全水解产物都有两种以上 的单糖或单糖衍生物及某些非糖物质参加组成的生物大分 子。如：透明质酸 果胶物质 半纤维素等 4 * 、复合糖：糖与非糖物质的结合物。
α－萘酚
用于鉴定 糖类物质 的存在 （果糖） 酮糖灵敏
戊糖
鉴别 鉴别 戊糖 戊糖
不同糖， 颜色不 同
蒽酮
用于总糖 量测定
6、碱性条件下的异构化反应 7、发酵作用
CHO HCOH HOCH CH2OH C=O HOCH CHO HOCH HOCH HCOH HCOH CH2OH
成环 转折 旋转 -D-吡喃葡萄糖
成环
-D-吡喃葡萄糖
6 5 4 3
O
2
CH2OH
O
1
1、写吡喃环， 顺时针编号。 H C HCOH HOCH HCOH HC CH2OH O OH
2、确定D- 型 3、确定“异头物” 4、确定其它羟 基的位置 CH2OH O OH HO CH2OH
O
OH
OH
OH
注意
A、对于己醛糖分子的环状结构来说，其立体异构体的 5 数目为 2 = 32 B、 α- 、β- D型葡萄糖互为“异头物”，而并非镜像异 构体。
C、同一化合物的D- ，L-型镜像异构体旋光方向相反，比 旋光度也相同；而其α- 、β- 异头物旋光方向不一定相反， 比旋光度也不一致。 如：α-D-G的比旋光度+1120；β-D-G为+18.70
D系醛糖的立体结构P9
D(+)-甘油醛
D(-)-赤鲜糖
D(-)-苏阿糖
D(-)-核糖
D(-)-阿拉伯糖
D(+)-木糖
D(-)-来苏糖
D(+)-阿洛糖
D(+)-阿卓糖
D(+)-甘露糖 D(+)-葡萄糖 D(+)-古洛糖
D(-)-艾杜糖 D(+)-半乳糖
D(+)-塔罗糖
D系酮糖的立体结构P10
D(-)-赤藓酮糖
CH2OH H
5
O
CH2CH NH-肽链 CO CH OH
2
O N C
1
OH 糖链
NH
5
O
1
C-CH3
OH
糖链
R
O
O CH CH NH-肽链 NH COC-CH3 O
第二节
单糖的结构和性质
一、单糖的分子结构（以葡萄糖为例）
1、葡萄糖的开链结构及构型：
CHO HCOH HOCH HCOH HCOH CH2OH D-葡萄糖 CHO HOCH HCOH HOCH
（2）酮糖：
弱氧化剂溴水，不能使酮糖氧化；
强氧化剂可以使酮糖在羰基处断裂，生成两种酸。以 果糖为例：P14 弱氧化剂溴水可用于鉴别酮糖与醛糖。 （3）醛糖与酮糖都可以通过与烯醇式结构的互变，而 与碱性氧化剂反应。据此可以进行还原糖总糖的定性、 定量测定。
A、常用的定糖试剂：
斐林试剂：碱性硫酸铜 + 酒石酸钾钠
CH2OH O=C O=C O=C O=C HC HOCH CH2OH 氧化型 O
C=O HOCH HCOH
HOCH CH2OH L-山梨糖
HOCH O HOCH HC HOCH CH2OH
还原型
5、强酸催化的脱水反应P16: （1）戊糖与浓盐酸共热，脱水生成糠醛 （2）己糖与浓盐酸共热，脱水生成5-羟甲基糠醛
(4)变旋现象：
α-D(+)-吡喃葡萄 糖 [α]D=+112O
β-D(+)-吡喃葡萄 糖Байду номын сангаас[α]D=+18.7O 63%
37%
<0.1%
平衡后，〔α〕D=+52.20
解释新配制的葡萄糖等单糖溶液为什么表现出变旋现象？
(1) 单糖具有α - 、β - 异头物，两者旋光性不同；
(2) 在溶液中，两种异头物可通过链式结构相互转变；
葡萄糖的构象
HO
在平伏键上。
椅式
HO
HO
α-半缩醛羟基 在直立键上。
由于平伏键在热力学上稳定，所以在水溶液中β-D-葡萄糖 所占比例最大，占63%,结构最稳定。
二、单糖的理化性质 （一）一般物理性质
1、溶解度
2、甜度P12
3、旋光度和比旋光度P13
（二）单糖的重要化学性质 1、氧化反应：单糖都有还原性。 （1）醛糖：以葡萄糖为例，因反应条件不同，可有三 种方式氧化，分别生成糖酸、糖二酸、糖醛酸
• 细胞膜表面的糖链
蛋白聚糖 糖蛋白
糖脂
细胞膜
注意：蛋白聚糖与糖蛋白的区别：P7
糖与蛋白质或多肽结合形式有两种不同类型的糖苷键：
（1）N-糖苷键：利用肽链上天冬酰胺的氨基与糖基上的 半缩醛羟基形成N-糖苷键。如： （2）O-糖苷键：利用肽链上苏氨酸或丝氨酸的羟基与 糖基上的半缩醛羟基形成O-糖苷键。如：
(3) 在溶液达到平衡以前，用旋光仪测得的旋光度处于 变化之中，达到平衡后稳定下来。 解释葡萄糖不具有醛类某些典型反应性能的原因： 由于含有醛基的链式结构在溶液中含量少，﹤0.1%
3、葡萄糖分子的构象
最能正确地反映糖的环状结构——折叠形结构。
OH OH
CH2OH O
船式
OH OH O OH CH2OH O OH OH OH β- 半缩醛羟基 CH2OH HO
班乃的克试剂：碱性硫酸铜 + 柠檬酸 B、两种试剂测还原总糖的原理： 单糖具有还原性，碱性氧化剂中的二价铜离子具有 氧化性，两者发生氧化还原反应，单糖被氧化成糖 酸，Cu2+被还原成Cu2O，根据生成的红色Cu2O就 可以定性、定量测定单糖。
还原糖+2Cu2+
糖酸+ Cu2O
2、酯化反应 （1）磷酸糖酯：糖的代谢活性形式
CHO HCOH CH2OH
+H2还原
CH2OH
HOCH 催化剂 HCOH HCOH CH2OH
D-葡萄糖
C=O HCOH 醋酸杆菌 经复杂变化 HOCH Vc HOCH 充分供氧， HCOH 酶促氧化脱氢 HCOH HOCH HCOH CH2OH CH2OH D-山梨醇或 D-葡萄醇 L-山梨糖
Vc的结构：
二羟丙酮
D(+)-木酮糖 D(-)-核酮糖
D(+)-阿洛酮糖
D(-)-果糖
D(+)-山梨糖
D(-)-塔格酮糖
结论：
对于单糖分子来说，其立体异构体的数目与手性碳的 n 数目有关。数目为：2 ,组成2n/2对对映体；
如：己醛糖：在开链结构中，其立体异构体数目为 2 =16，其中有8对镜像异构体。 3 己酮糖：开链结构中，立体异构体数目为2 =8， 分别成4对镜像异构体。 例题：
外消旋的概念：P10
2、葡萄糖分子的环状结构和α ，β -异头物
（1）葡萄糖的投影式环状结构（Fischer式）
H C HCOH O HOCH HC HCOH CH2OH α -D(+)-呋 喃型葡萄糖 OH HO C H H C OH HO C H
HCOH O HOCH HC HCOH CH2OH β -D(+)-呋喃 型葡萄糖
α -D-吡喃葡萄糖
OH HO
OH
α -D-吡喃葡萄糖
β -D-吡喃葡萄糖
H C
OH
HCOH O HCOH HC CH2OH
-D-呋喃核糖
CH2OH OH C HOCH O HCOH
HC CH2OH
-D-呋喃果糖
（3） α- ，β- 异头物：单糖形成环状半縮醛结构后， C1变成不对称C原子。 半縮醛羟基可有两种不同的排 列方位，由此产生α- 和β- 两种异头物。
酚类试剂
间苯三酚
反应的糖
戊糖
呈现的颜色
朱红色
应用
鉴别戊糖 鉴别戊糖，常 用来测RNA的 含量 鉴别酮糖（果 糖）
甲基间苯二酚 戊糖 间苯二酚 羟甲基糠醛
蓝绿色 红色缩合物
α-萘酚
糠醛或羟甲基 红紫色缩合物 鉴定糖类物质， 糠醛 阴性反应证明 无糖存在 糖类物质 蓝绿色复合物 常用于总糖量 的测定
蒽酮
（1）单糖：多羟基醛或多羟基酮：如 D-葡萄糖 CHO HCOH HOCH HCOH HCOH CH2OH D-果糖 D-核糖
CH2OH C=O HOCH HCOH HCOH CH2OH
CHO HCOH HCOH HCOH CH2OH
(2)单糖的聚合物：双糖（如：蔗糖、麦芽糖、乳糖） 三糖（如：棉子糖 多糖（如：淀粉→nG 透明质酸→ β –D-G + N-乙酰葡萄糖胺） (3)糖类衍生物：糖醇、糖酸、糖胺、糖苷 葡萄糖醇 CH2OH HCOH HOCH HCOH HCOH 葡萄糖酸 COOH N-乙酰葡萄糖胺
HOCH HCOH HC-O-H CH2OH
HCOH O HOCH HCOH HC CH2OH
HO C HCOH H
D-葡萄糖
O HOCH β -D(+)-吡喃 HCOH 型葡萄糖 HC CH2OH