大学生物化学第一章 糖

3、琼脂
从石花菜等海藻中提取的多糖混合物 琼脂糖：主要成分，由D-吡喃半乳糖和3,6-脱水-L-吡喃半乳糖交 替组成的线性链。 琼脂胶：琼脂糖的衍生物，单糖糖基不同程度地被硫酸基、甲氧 基、丙酮酸等取代。 琼脂糖可形成左手双螺旋，再聚集成束，形成刚性的交联凝胶网， 可用做电泳和层析的支持物。 琼脂可用于食品工业、固体培养基
细
菌
细
胞 壁 结 构
肽聚糖
脂多糖
二、肽聚糖的结构
肽聚糖（Peptidoglycan）也称粘肽（mucopeptide） 或胞壁质（murein）。肽聚糖可看成是由一种基本 结构单位重复排列构成的，这种结构单位称为胞壁 肽（muropeptide）。 胞壁肽是一个含有四肽侧链的二糖单位，二糖 单位由β-l，4连接的N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸， 四肽侧链的N端通过酰胺键与N-乙酰胞壁酸残基上 的乳酸基相连。
-淀粉酶：从非还原端， -1，4糖苷键
- 麦芽糖、 -极限糊精
异淀粉酶：脱支酶，切-1，6糖苷键。
2、糖元（动物淀粉）
有动物淀粉之称，细菌细胞中也有存在，动物组织内主要的贮藏多 糖。肝脏(5%)、肌肉(1.5%)中含量多，分别称为肝糖元、肌糖元。结构与 支链淀粉相似，但分支长度较短，一般由8-12个Glc残基组成，分支多， 分子量高达106-108。与KI-I2呈红褐色或棕红色。水解终产物是葡萄糖。
第七节
多糖
一、同多糖 二、杂多糖
多糖，也称聚糖，是由很多个单糖单位构成的糖类物质。 由许多单糖 或单糖衍生物聚合而成，缩合时单糖分子以糖苷键相连，一般无甜味、无还 原性、酸或酶的作用下可水解为双糖、寡糖或多糖，重要的有淀粉、糖元、 纤维素、几丁质、粘多糖等。可分为同多糖和杂多糖。 自然界中的糖类主要以多糖形式存在。
纤维素的片层结构
纤维素
淀粉
如何利用纤维素？
现状
解决
4、右旋糖酐
利用微生物制造的右旋糖酐，是由许多Glc通过-1，6、-1，4、-1， 3糖苷键组成的多糖，相对分子质量平均在75000左右的为高分子右旋糖酐。 高分子右旋糖酐是一种血浆代用品，用于提高血浆胶体渗透压，能将 组织的水分渗透到血中，维持血容量，临床用于出血性休克和创伤性休 克。 相对分子质量在20000-40000的为低分子量右旋糖酐，主要用于降低血 液粘滞度，防止血栓形成，并有助改善微循环，兼有利尿作用。 右旋糖酐在交联剂1-氯-2，3-环氧丙烷作用下交联成网状结构，交联 葡聚糖，形成颗粒状的层析填料，商品名为Sephadex，曾广泛地用于蛋白 质和糖类的分离脱盐。
细
菌
细
胞 壁 结 构
相比之下，革兰氏阴性细菌的细胞壁成分及功能上 相对复杂，结构比较松散，染色的时候色素进出自由， 染色后的脱色就容易多了。 这些细菌的细胞壁，通常只有一到两层裹着浆质的 肽聚糖，覆以一层和细胞膜差不多的外膜，配以几个脂 蛋白。外膜上还漂浮着功能各异的蛋白质，以及长着辫 子的脂多糖。 这种松散的结构，其机械性能远远不及革兰氏阳性 细菌的细胞壁，但是它成分复杂，功能多样。这种细菌 的细菌壁结构，一方面解释了为什么不易着色，另外一 方面也提示我们，它们一旦进入人体，无论是其本身功 能代谢产物，还是其结构固有的化学成分，都能带来更 为多样的病理变化。
直链淀粉平均250-300个 -D-Glc通过 -1，4糖苷键相连，旋转卷 曲成螺旋状，每6个Glc残基盘旋一圈。水解的唯一双糖为麦芽糖、唯一 单糖为葡萄糖。 支链淀粉由2000-22000个Glc残基组成，大约每25-30个Glc就有一 个 -1，6糖苷键的分支。水解时只生成一种双糖（+）麦芽糖。
4、其他杂多糖
角叉聚糖、褐藻酸（固定化酶；人造海蜇）、
树胶等主要在食品、制药、印染等领域用作增稠剂、 黏合剂、悬浮剂和成型剂。
第八节
细菌杂多糖
一、细菌细胞壁的化学组成 二、肽聚糖的结构
三、磷壁酸
四、脂多糖 五、荚膜多糖
一、细菌细胞壁的化学组成
细菌的细胞壁，是糖类和肽类形成 的复合物，结构复杂。细菌主要分为2 类：革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌 这两类细菌的细胞壁，虽均含肽聚 糖，但肽聚糖含量以及其它成分的理化 性质及空间构象的巨大差异，使得它们 的生物学特征迥然不同。
同多糖
杂多糖
一、同多糖
掌握各种同多糖的基本结构在生产和科研中的意义,注意掌握淀粉 （starch）、糖原(glycogen)、右旋糖苷(dextran)、纤维素(cellulose)、壳多糖 (chitin)的结构特点和开发意义。
1、淀粉
直链淀粉：长而紧密的螺旋管形，遇 碘显兰色。
支链淀粉：不能形成螺旋管，遇碘显紫色。
全去甲酯化的果胶称果胶酸； 与纤维素半纤维素等结合成水不溶的原果胶，经稀酸或果胶酶 （聚半乳糖醛酸酶）去甲基化后，水溶性增强，果实变软。 可用于食品加工。控制果胶酶可延长果品蔬菜的保藏期。
2、半纤维素
碱溶性的植物细胞壁多糖，除去果胶物质后的残留物能被15% NaOH 提取的多糖。是木聚糖、葡甘露聚糖、半乳葡甘露聚糖、木葡聚糖的总 称。常有侧链和修饰基团。木质素是酚类形成的聚合物，不属于糖类。
4、纤维二糖(cellobiose) [葡萄糖-(1，4)-葡萄糖苷 ]
① 具有变旋现象 ② 具有还原性 ③ 能成脎
纤维素的结构单位, 是二个D-葡萄糖通过 β-1，4糖苷键连接而成的 ，还 原糖，能成脎，有变旋,水解为2分子-D-（+）-葡萄糖，可被苦杏仁酶水 解（连接），结构为O--吡喃葡萄糖基 (1 → 4) - -D-吡喃葡萄糖。
海藻糖
1、 蔗糖 [葡萄糖-，(1-2)-果糖苷]
蔗糖（sucrose）是最常见的双糖，也是非还原性的糖。 是一分子的葡萄糖与一分子的果糖通过α,β-1，2糖苷键连接而 成的。
① 无变旋现象
② 无还原性
③ 不能成脎
常用食糖，甜度大，易结晶，易溶于水，甘蔗、甜菜中丰富，分子式 C12H22O11，不能还原Tollens或Fehling试剂（无还原性），不能成脎（无异头 物形式），不变旋， 由一分子-D-Glc和一分子-D-Fru组成，既是葡萄糖苷，又是果糖苷， 结构为：O--D-Glcp-(1 → 2) --D-Fruf， 蔗糖水解反应中伴随有从+到-的旋光符号的变化，这种水解称为（+） 蔗糖的转化。
二、 常见的二糖
乳糖 麦芽糖 蔗糖
纤维二糖
龙胆二糖
海藻糖
二、 常见的二糖
两个单糖以糖苷键的形式连接，其中一个是糖体，另
一个叫配（糖）体，天然存在的双糖多数以双己糖为主。
按照糖化学的常规检验标准，根据与裴林试剂的反应性 ，可以把双糖区分为还原性和非还原性。
还 原 性 双 糖 乳糖 麦芽糖 纤维二塘 非 还 原 性 双 糖 蔗糖
生物化学
第一章 糖 类 Carbohydrate Saccharide
第六节
寡糖
一、寡糖的结构与性质
二、常见的二糖
三、其他简单寡糖
一、寡糖的结构与性质
寡糖的结构要注意参与组成的单糖单位; 形成糖苷键的碳原子位臵; 异头碳的构型; 糖单位的次序。 寡糖的结构可用符号表示，如麦芽糖为：
O- α-D-Glcp-(1→4)- β-D-Glcp
5、几丁质
存在于节肢动物、昆虫、甲壳类动物外骨骼及真菌细胞壁，地球上 仅次于纤维素的第二大类糖。由N-乙酰-D-葡萄糖胺以（14）糖苷键 缩合而成，分子线状不分支。 几丁多糖的应用：良好的絮凝剂；络合阴离子；降胆固醇；去毒素； 人造皮肤、纱布；食品及饮料加工；药品和化妆品制造等。 贝壳类分离时，应避免对环境的污染
性质：① 有变旋现象
② 具有还原性 ③ 能成脎
结构： 两种异构体。 (或)-乳糖
乳糖结构模型
3、麦芽糖 又称饴糖， 是 两个葡萄糖分子 通过α-1，4苷键 连接的，是还原 性糖 ，可变旋 （存在、形 式），能还原 Tollens和Fehling 试剂（具还原 性），与苯肼成
麦芽糖的生成与水解
松三糖
苦杏仁苷
水苏糖
2、环糊精
由6、7或8个葡萄糖单位通过α-1，4糖苷键连接成环 状，分别称α-， β-，r-环糊精。环糊精形成轮胎状结 构，内侧疏水，外侧亲水，可以使疏水物质形成水 溶性的包含络合物，增加被包含物质的稳定性。因 此在医药、食品、化工等领域被用作稳定剂、抗氧 化剂、抗光解剂、乳化剂和增溶剂。
不溶于水的分子，分子不分支，约由10000-15000个 -D-Glc残基组成。 水解需高温、高压和酸，人体消化酶不能水解纤维素，食草动物利
用肠道寄生菌分泌的纤维素酶（cellulase）将部分纤维素水解为葡萄
糖。
纤维中每个残基相对于前一个残基翻转180度， 使链采取完全伸展的构象。
-D-葡萄糖分子 -(1-4)糖苷键相连而成直链多糖
5、海藻糖
乳糖
蔗糖
是D-葡萄糖基 （α-1，1）-D葡 萄糖苷，它的两 个半缩醛羟基相 缩合。
海藻糖
蔗糖
乳糖 麦芽糖 海藻糖 纤维二糖
-吡喃葡萄糖 (1→ 2) - - 呋喃果糖
-吡喃半乳糖 (1→ 4) - -吡喃葡萄糖 -吡喃葡萄糖 (1→ 4) - -吡喃葡萄糖 --吡喃葡萄糖 (1→ 1) -吡喃葡萄糖
直链淀粉（amylose）
葡萄糖残基
麦芽糖
淀粉的结构
（α-1→4）糖苷键连接的D-葡萄糖
淀粉显色
淀 粉→红糊精→无色糊精→麦芽糖
紫蓝色 红色 不显色 不显色
淀粉酶
-淀粉酶：随机作用于-1，4糖苷键
葡萄糖、麦芽糖和麦芽三糖、 -极限糊精（ -1，6键断链聚糖）
-糊精酶 ：-1，6糖苷键。
高度分支，可以增加分子的溶解度
含有大量的非原性端，可以被迅速动员水解， 即时动用葡萄糖贮库 直链淀粉则主要用作葡萄糖的长期贮存
糖原示意图
糖原的主链和支链
支链淀粉
糖原
3、纤维素
自然界中分布最广的糖，是植物（包括某些真菌和细菌）的结构多 糖，是细胞壁的主要成分。
以纤维二糖（cellobiose）为基本单位缩合而成，纤维状、僵硬、
植物细胞壁的基质多糖，可由植物材料经乙醇-苯脱脂，亚氯酸去
木质素后，用螯合剂如草酸铵水溶液提取获得。 果胶物质通常由聚半乳糖醛酸或聚鼠李糖半乳糖醛酸构成主链，阿 拉伯聚糖、半乳聚糖和阿拉伯半乳聚糖等构成侧链； 羧基不同程度被甲酯化的线行聚半乳糖醛酸或鼠李糖醛酸称果胶，
羧基的甲基化大于45%称高甲氧基果胶，小于45%称低甲氧基果胶，完
源自文库
6、香菇多糖、茯苓多糖和昆布素
均为-1，3葡聚糖，长度不大，水溶性好
香菇多糖存在于香菇中，对动物肉瘤180有 明显抑制作用
茯苓多糖是茯苓中的多糖，也被用于抗肿瘤治疗
昆布素是昆布中的葡聚糖，用于治疗动脉粥样硬化。
二、杂多糖
果胶物质 琼脂
半纤维素 角叉聚糖
藻酸（褐藻酸）
树胶
二、杂多糖
1、果胶物质
2、乳糖
存在于人乳（5-7%）和牛乳（4%）中，两个不同的亚单元
（D-半乳糖和D-葡萄糖）通过β-1,4糖苷键连接而成，还原糖，能成 糖脎，糖脎水解产物是D(+)-Gal和D-葡萄糖脎，可变旋（有、形
式），酸或酶（苦杏仁酶，只水解连接糖苷键）水解得到D(+)Glc及Gal ，结构O--D-Galp (1 → 4) - -D-Glcp 。 乳糖酶缺乏，小肠乳糖升高引起渗透性腹泻，肠道细菌使乳糖发 酵产生大量气体。
革兰氏阳性菌的细胞壁由多层网状的肽聚 糖和磷壁酸组成 革兰氏阴性菌的细胞壁由单层肽聚糖和 脂双层外膜构成，后者含有脂多糖、脂 蛋白、膜孔蛋白和磷脂
细
菌
细
胞 壁 结 构
革兰氏阳性细菌的细胞壁，可由多达50层的肽聚糖 叠聚而成，在肽聚糖三维网络结构之间，还穿插着大 量磷壁酸——这是一种链状有机物，一端有时铆着在 细胞壁上，有时则结合在壁内侧的细胞膜上，然后贯 穿肽聚糖层，另一端则伸在细胞壁外。 除了进一步加固细胞壁的磷壁酸之外，细胞壁上 有时还有各种各样的蛋白质点缀其间，不过这些蛋白 对细胞壁的机械性能贡献不多。 对这类细菌进行染色的时候，色素容易进入这层 紧密厚重网状结构的间隙，但是当用乙醇让肽聚糖脱 水收缩，空隙变小的时候，已经进入肽聚糖网络的色 素就无法离开。这样，革兰氏阳性细菌就被染成不同 的颜色了。
-吡喃葡萄糖 (1→ 4) - -吡喃葡萄糖
三、其他简单寡糖
1、棉子糖
由α-半乳糖，α-葡萄糖，和β-呋喃果糖聚合而成。(α−1,6糖苷键，α,β−1,2 糖苷键）许多植物中存在，棉籽与桉树分泌物中尤多。 []t=105.2，不能 还原Fehling试剂，与酸共热水解生成Glc、Fru及Gal， 结构为： 蔗糖酶 -Gal[(16)]--Glc[、(12)]--Fru -半乳糖苷酶