第1章 糖化学

第三章糖的化学

第一节糖的概念、分类与生物学功能

第二节单糖和寡糖的分子结构与性质第三节生物学上重要的多糖类物质

第一节糖的概念、分类与生物学功能一、概念

糖类物质是一类多羟基醛或多羟基酮及其衍生物，或水解时能产生这些化合物的物质的总称。

大多数糖类物质只由C、H、O三种元素组成，

其实验式为（CH

2O）n或Cn（H

2

O）m，曾有

碳水化合物（carbonhydrate）之称，但符合此通式的化合物不一定都是糖类，如乙酸（CH

3

COOH）；而有些糖的分子式并不符合此通式，如鼠李糖（6-脱氧甘露糖，

C 6H

12

O

5

）、岩藻糖（6-脱氧半乳糖）。因

此，1927年国际化学名词重审委员会曾建

议用“糖族（glucide）”，但因沿用已久，至今仍然使用。

二、糖的分类和命名

糖类物质根据聚合度分类如下：

1. 单糖(monosaccharide)是不能被水解成更小分子的糖类,如葡萄糖、果糖、核糖等。

2.寡糖(oligosaccharide)寡糖包括的类别很多,双糖

或称二糖,水解时生成2分子单糖,如麦芽糖、蔗糖等，三糖，水解时产生3分子单糖，如棉子糖；四糖，五糖和六糖等。

3. 多糖（polysaccharide）水解时产生20个以上单糖分子的糖类。包括：

①同多糖（homopolysaccharide）水解时只产生一

种单糖或单糖衍生物，如糖原、淀粉、壳多糖等

②杂多糖(heterpolysaccharide)水解时产生一种以上的单糖或单糖衍生物，如透明质酸、半纤维素等

糖类与蛋白质、脂质等生物分子形成共价结合物如糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂等，总称复合糖或糖复合物（glycoconjugate）。

单糖可根据分子中含醛基还是酮基分为醛糖和酮糖。最简单的醛糖是甘油醛,最简单的酮糖是二羟丙酮.如下图示:

糖的命名，多数是根据来源给予一个通俗名称，如葡萄糖，乳糖等；根据碳原子数目分别称为三碳糖或丙糖，四碳糖或丁糖等；有时碳原子数目和含羰基的结合起来命名，如己醛糖、庚酮糖等。

CHO

(CHOH)n CH2OH

C (CHOH)n-1 CH2OH

CH2OH

O

醛糖酮糖

三、糖类的存在与生物学功能

糖类广泛存在于生物界，特别是植物界。糖类物质按干重计占植物的85%-90%，占细菌的10%-30%，动物的小于2%，动物体内糖的含量虽不多，但其生命活动所需要的能量主要

来源于糖类。糖类的生物学作用主要有以下

几方面；

1.作为生物体结构成分

2.作为生物体内的主要能源物质

3.在生物体内转变为其他物质

4.作为细胞识别的信息分子

糖生物学

●近年来对糖蛋白和糖脂中的糖链结构和功能有了更深的了解,发现细胞识别包括粘着、接触抑制和归巢行为,免疫保护,代谢调控,受精机制,形态发生发育、癌变、衰老、器官移植等都与糖蛋白的糖链有关，并出现了一门新的学科糖生物学（glycobiology）。

●1988年，牛津大学生化系的德韦克（R. Dwek）在《生化年评》(Annual Review of Biochemistry)上,发表了题为“glycobiology”的综述，提出了糖生物学这一名称。

第二节单糖和寡糖分子的结构和性质

一、单糖的结构与性质

2.1单糖的链状结构

●最简单的单糖是甘油醛(醛糖)和二羟丙酮(酮糖)。 ●单糖分子中含有手征性碳原子,因此单糖具有旋光性。旋光体的数目为2n ，组成2n /2对对映体。

比旋光度 []l C t ⋅=α

αλ[]l

C D ⋅⨯=10020αα

旋光度的大小用[α]D t 表示, 左旋用l 或(-)

表示,右旋用d 或(+)表示.

比旋光度 []l C t ⋅=α

αλ[]l C D ⋅⨯=10020ααC 为浓度即每毫升溶液中所含旋光物质的克数（g/ml ），

l 为样品管长度（dm ）。

●单糖具有L和D型两种构型。

●构型的确定是以距醛基最远的不对称碳原子为准,与标准甘油醛为参照物确定。

●L型和D型互为对映异构体。

透视

费歇式

透视式

对映异构体

D-赤藓糖D-苏阿糖

D-木糖D-来苏糖D-核糖D-阿拉伯糖

D-葡萄糖

D-阿洛糖D-阿卓糖D-古洛糖D-艾杜糖D-半乳糖 D-塔洛糖

D-甘露糖

D-赤藓酮糖

D-核酮糖D-木酮糖

D-山梨糖D-塔洛酮糖D-阿洛酮糖D-果糖

●必须注意：糖的构型（D，L）与旋光方向（+，-）并无直接联系。旋光方向与程度是整个分子立体结构而不是某一个手性碳决定的。

●以上己醛糖的旋光异构体中有的仅有一个手性碳原子的构型不同,其余结构完全相同,如葡萄糖与甘露糖或葡萄糖与半乳糖,这种非对映异构体称为差向异构体(epimer)

非对映异构体

仅一个手性

碳原子的构型

不同的非对映

异构体称为差

向异构体

单糖的链状结构不能解释以下性质

（1）单糖是多羟醛，应显示醛的性质，但葡萄糖的醛基不能和NaHSO 3反应，也不能和Schiff 试剂（品红亚硫酸）反应，说明葡萄糖的醛基不如一般醛基活泼。

（3）葡萄糖有变旋现象

（2）

C OC H 3

OC H

3

R

H R

C H O

无水CH 3OH

HCl

半缩醛

缩醛

C 6H 12O 6 + CH 3OH

(C 6H 11O 5)－OCH 3 α-甲基葡萄糖

C OH OC H

3

R

H 2.2 单糖的环状结构

无水CH 3OH

HCl

具有缩醛的特性：对碱稳定，无还原性反应，但容易被酸水解。并且后来分离到β-甲基葡萄糖。