第一章糖结构和功能
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
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，
第1章 糖类
第1章糖类一、糖的概念（一）分布（二）糖的生物学作用（三）糖的化学概念糖类是多羟醛或多羟酮及其缩聚物及某些衍生物的总称。
单糖是不能水解的最简单糖类，是多羟醇的醛或酮的衍生物，如葡萄糖、果糖等。
下列的第一式为多羟醇，第二式为第一式的醛衍生物，称醛糖，第三式为第一式的酮衍生物，称酮糖。
二糖，亦称双糖，是由两个单糖分子通过糖苷键连接而成，如蔗糖、麦芽糖等。
多糖是由多个单糖分子或其衍生物所组成。
如淀粉、糖原、糖胺聚糖等。
绝大多数糖类的实验分子式可用C n（H2O）n式子来表示。
因而有旧称碳水化合物。
但符合C n（H2O）n式的化合物不一定都是糖，如乙酸（CH3COOH→C2H4O2）；相反，有的糖的分子式并不符合C n（H2O）n式，如鼠李糖（C6H12O5）。
所以称碳水化合物并不恰当，但因沿用已久，至今人们还习惯用碳水化合物这个名称。
还有一些多糖是同非糖物质，如肽、脂质或硫酸相连接的；也有一些多糖的组成单位不是单纯的单糖，而是单糖的衍生物如乙酰糖胺、硫酸糖胺或糖醛酸。
(四)糖的分类糖类可分为单糖、寡糖和多糖三大类；1、单糖根据所含碳原子数目又分为丙糖、丁糖、戊糖和己糖等。
每种单糖都有醛糖（含醛基）和酮糖（含酮基）。
2、寡糖由2—10分子的单糖结合而成，水解后产生单糖。
二糖：由2分子单糖结合而成，如蔗糖、麦芽糖和乳糖等。
三糖：由3分子单糖所组成，如棉子糖。
3、多糖由多分子单糖或其衍生物所组成，水解后产生原来的单糖或其衍生物。
分同多糖和杂多糖。
前者为相同单糖或单糖衍生物所组成，又分戊聚糖（C5H8O4）n，如阿拉伯胶，己聚糖（C6H10O5）n，如淀粉、纤维素、糖原等；后者为一种以上的单糖或其衍生物所组成，如半纤维素、糖胺聚糖等。
糖类还可和非糖物质结合组成复合糖（结合糖），如糖脂和糖蛋白等。
二、单糖（一）单糖的结构1、链状结构单糖是多羟醛或多羟酮，又因葡萄糖被钠汞齐（钠和汞的合金）和HI还原后生成正己烷，被浓HNO3氧化产生糖二酸（二羧酸），而多羟醛、多羟酮、正己烷和糖二酸等都是开链化合物，所以单糖的结构也必然是链状的，可用下列通式表示醛糖和酮糖：以D一葡萄糖和D一果糖作代表，它们的结构可表示如下式：上述结构式可分别简化为：开链醛糖和开链酮糖都含有羟基和不对称碳原子，所不同者是D一果糖比D一葡萄糖分子少一个不对称碳原子，D一果糖第2碳位为酮基（亦称羰基），而D一葡萄糖分子的第1碳位为醛基。
生物化学：第一章 糖类的结构与性质
-D-葡萄糖-6-磷酸
-D-果糖-6-磷酸
-D-果糖-1，6-二磷酸
重要的二糖
D-麦芽糖（ -型） -葡糖(1-4)葡糖
蔗糖 -葡糖(1-2) -果糖
纤维二糖（ -型） -葡糖(1-4)葡糖
乳糖（ -型 ） -半乳糖(1-4)葡糖
环糊精结构
-环糊精分子结构
环糊精分子的空间填充模型
淀粉和糖原结构
蛋白聚糖
糖蛋白
细胞膜
糖脂
五、糖类的生物学作用
糖类是细胞中非常重要的一类有机化合物，主要的生物学 作用如下：
•作为生物体的结构成分 •作为生物体内的主要能源物质 •作为其它生物分子如氨基酸、核苷酸、脂等
合成的前体 •作为细胞识别的信息分子
基本概念
异构 旋光异构 不对称碳原子 对映体 构型 构
象 异头物 糖苷
异构
结构异构（结构式）
旋光异构（不对称碳原子） 立体异构
几何异构（顺反异构，双键或环）
注意：糖的构型（D、L）与旋光方向（+、-）并无直接联系。 D、L构型（最远手性碳与甘油醛比较）
糖的构型
RS构型（手性碳取代基优先性旋转）
透视式
糖的立体结构表示
Fischer投影式（线形） Haworth式（环式）
任一旋光化合物都只有一个对映体，它的其他旋光异构体在 理、化性质都与之不同，不是对映体的旋光异构体称非对映体。
仅一个手性碳构型不同的非对映体称差向异构体（有几种情 况）。
异头物 ——单糖由直链结构变成环状结构后，羰基碳成为新 的手性碳（异头碳），导致C1差向异构化，产生两个非对映体， 称之。
α、β异头物判断：有2种方式。见P3。
还原糖判定
异构：化合物具有相同的分子式，但原子连接次序或原子空 间排布不同。
吴梧桐生物化学第6版配套课件第1章 糖的化学
第一章糖的化学
第一节概述
一、糖的概念、分布及主要生物学作用
（一）糖的概念、分布
概念：糖类是自然界存在的一大类具有广谱化学结构和生物功能的有机化合物。
它由碳、氢及氧
3种元素组成，其分子式是（CH2O）n。
一般
把糖类看作是多羟基醛或多羟基酮及其聚合物
和衍生物的总称。
分布：分布极广、含量较多
•几乎所有动物、植物、微生物体
•生物细胞内、血液中：葡萄糖或由葡萄糖等单糖物质组成的多糖（如肝糖原、肌糖原）
（二）糖的主要生物学作用1、糖是人和动物的主要能源物质
通过氧化而放出大量
能量贮存：淀粉、糖原
2、糖类还具有结构功能
•纤维素
•粘多糖
3、糖具有复杂的多方面的生物活性与功能•戊糖－核苷酸
•1，6-二磷酸果糖－治疗急性心肌缺血性休克•多糖类－免疫系统
二、糖的分类
•根据糖类物质含糖单位的数目
1.单糖（monosaccharide）
凡不能被水解成更小分子的糖称为单糖。
单糖是糖类中最简单的一种，是组成糖类物质的基本
结构单位。
（1）丙糖：
•甘油醛和二羟丙酮，糖代谢的中间产物。
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。
第1章-糖类化学
单糖的环状结构：
半缩醛羟基
H C H C HO C H C H C O OH H OH OH
CH2OH
α-D-Glc
β-D-Glc
互为异头体（anomer）
H H C C HO C H H C C OH O H OH OH
CH2OH C HO C H H C C H OH OH O OH
CH2OH HO C H OH OH O
难
琼胶（agar）
半乳糖聚糖 吸水膨胀、溶于热水、冷却后变成凝胶
果胶（pectin）
果酸甲酯 D-半乳糖醛酸聚糖
糖胺聚糖（glycosaminoglycan）
结构： -[-糖醛酸—己糖胺-]n 分类：
中性粘多糖—透明质酸； 酸性粘多糖—硫酸软骨素；硫酸皮肤素； 硫酸角质素；肝素；
强氧化剂（浓HNO3）
+
+
+
+
二、单糖的还原：
生成相应的糖醇，自然界中存在的有葡萄醇/山梨 醇、甘露醇（海带）等。
糖醇含多羟基，多有甜味，如木糖醇是一种甜味 剂。
CHO
[H]
CH2OH
C H2OH
D-Glc
CH2OH
D－葡萄醇（山梨醇）
CHO
[H]
CH2OH
CH2OH
D－甘露糖（mannose）
硫酸酯键
β-1，3
C4
β-1，3
C6
硫酸皮肤素（硫酸软骨素B）
L-艾杜糖醛酸
β-1,3苷键
N-乙酰半乳糖胺
(4-硫酸酯键)
肝素（heparin）
细菌多糖
肽聚糖—二糖四肽
生物化学第一章糖类
HO O
CH3 OH
CH2OH
H
O
OH
O
O
H
NHAc
-1, 4
-1, 2
蛋白质
H OH
CH2OH
OH ~OH HO
NHCOCH3 N-乙酰氨基-D-葡萄糖
CH2OH
HO
O
OH ~OH
OH D-半乳糖
O CH3 OH~OH HO OH
L-岩藻糖
Ⅱ 寡糖(oligosaccharide)
一.双糖（还原糖与非还原糖）
HO
OH
HO
O
OH
CH2OH
CHO OH
HO OH OH
CH2OH
OH
OH
HO
O
OH
CH2OH
HO HO HOCH2
OH O
OH
-D-(+)-吡喃葡萄糖 +18.7o ( 63%)
HO
HO
OH O
OH
HO
OH O
OH
OH
HO
O
OH
OH CH2OH
OH CH2OH
HOCH2
-D-(+)-呋喃葡萄糖 -D-呋喃.. -D-吡喃葡..
2. 单糖的反应
1. 成苷反应
CH2OH O
OH HO
~OH + CH3OH
干HCl
CH2OH O
CH2OH O OCH3
OH HO
+ OH
OCH3 HO
HO
HO
HO
甲基--D-葡萄糖苷 甲基--D-葡萄糖苷
糖苷：单糖的半缩醛(酮)的羟基与另一分子中的 羟基、氨基或巯基等失水而形成的化合物。
第一节单糖
1.2 生物学功能
❖ 糖在生物体内具有重要的生物学功能：
➢ （1）能源物质：生物获取能量的主要来源； ➢ （2）结构物质：某些生物，特别是植物支持组
织的重要物质如纤维素，动物中壳聚糖； ➢ （3）糖可转化为生物必需的脂肪、蛋白质等其
➢ 3）普通的醛无变旋现象，而葡萄糖有变旋现象。 ➢ 糖中有那么多羟基，是否能与自身的醛基或酮基
反应生成半缩醛呢？事实证明是可以的，即形成 环状结构。
费歇尔（Fisher）环状结构
醛与醇反应生成缩醛
1.2.1 费歇尔（Fisher）式结构式及α/β型
✓ 1）葡萄糖能和费林试剂（Fehling）或其他醛试剂反 应，证明葡萄糖分子含有醛基；
✓ 2）葡萄糖和乙酸酐结合，并产生具有五个乙酰基的衍 生物，证明葡萄糖分子含有5个羟基；
✓ 3）葡萄糖经钠汞齐，齐被还原成6个羟基的山梨醇， 而山梨醇是由此由6个碳原子构成的直链醇。证明了葡 萄糖的六个碳原子是连成一条直链的。
第一章 糖类化学
1
主要内容
❖ 概述 ❖ 第一节 单糖 ❖ 第二节 寡糖 ❖ 第三节 多糖 ❖ 第四节 结合糖
概述
1 糖类物质的分布及其生物学功能
1.1分布 1.2生物学功能
2 糖的概念 3 糖的分类
1.1分布
❖ 糖类物质主要是由绿色植物经光合作用合成 的;
❖ 在自然界中分布极广，几乎所有的动物、植 物、微生物体内都含有它。
葡萄糖（己醛糖）、果糖（己酮糖）的结构式
❖ 2）低聚糖（寡糖） （oligosacharides）
➢ 凡能水解成少数个（2～10）单糖分子的糖称为低聚糖。 其中最重要的是二糖（双糖），蔗糖(sucrose)、麦芽糖 (maltose)俗称为饴糖和乳糖(lactose)。三糖如棉子糖。
生物化学第一章糖类
D-阿卓糖
D-葡萄糖
D-甘露糖
D-半乳糖
D-古洛糖
D-艾杜糖
The
4 aldohexose has four chiral centers, thus has
2 =16 isomers.
第二十三页，共94页
D-塔洛糖
三、单糖的环状结构
许多单糖，新配制的溶液会发生旋光度的改变，
这种现象称变旋。从乙醇水溶液中结晶出的D（+）- glucose 称为α-型（[α]20D= +112.2°），
2+
3+
Hg 和Bi 等）如Fehhing试剂（酒石酸钾钠、NaOH和CuSO4）、Benedict
2+
试剂（柠檬酸、NaCO3和CuSO4 ）中的Cu 是一种弱氧化剂，能使醛糖的
醛基氧化成羧基，产物称醛糖酸，金属离子自身被还原。
能使氧化剂还原的糖称为还原性糖，所有的醛糖都是还原性糖。
Benedict试剂常被用作尿糖的定性与半定量测试。
2. 寡糖：是由2~20个单糖通过糖苷键连接而成的糖
类物质。包括二糖、三糖、四糖、五糖和六糖
等。
第七页，共94页
五、旋光异构
1. 同分异构或称异构（isomerism）是指存在两个或多个具有
相同数目和种类的原子并因而具有相同相对分子质量的化合
物的现象。同分异构有相同的组成，故具有相同的分子式。
同分异构主要有两种：结构异构和立体异构。
classic sugar test—Fehling’s test that was used to test of excess sugar in blood and
urine of diabetics.
第一章 糖类(共53张PPT)
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
第一章 糖的结构与功能
6．氨基化作用 单糖分子中的羟基可被氨基取代，产生氨基糖， 单糖分子中的羟基可被氨基取代，产生氨基糖， 称为糖胺。 称为糖胺。
三、工业上重要的单糖
1.戊糖 1.戊糖 （1）核糖 自然界中存在的核糖 有D-核糖、D-2-脱氧核糖。 核糖、 脱氧核糖。 它们是细胞中遗传信息的载体 ——核酸的组成成分 核酸的组成成分。 ——核酸的组成成分。 广泛存在于植物界中， （2）L-阿拉伯糖 广泛存在于植物界中，是植物分泌的 胶粘质及半纤维素等多糖的组成成分 。 存在情况与L 阿拉伯糖相同。 （3）D-木糖 存在情况与L-阿拉伯糖相同。
第一章 糖的结构与功能
• 定义Definition 定义Definition
是多羟基的醛、酮或多羟基醛、 是多羟基的醛、酮或多羟基醛、酮的缩合物及其 衍生物的总称。 衍生物的总称。
• 分类Classification 分类Classification
1、单糖：不能再被水解为更小分子的糖，是碳水 单糖：不能再被水解为更小分子的糖， 化合物的基本单位。可根据碳原子数分类， 化合物的基本单位。可根据碳原子数分类，分为 丙糖、丁糖、戊糖、己糖、庚糖。 丙糖、丁糖、戊糖、己糖、庚糖。如分布广的有 五碳糖（即戊糖如核糖、脱氧核糖等）、 ）、六碳糖 五碳糖（即戊糖如核糖、脱氧核糖等）、六碳糖 即己糖如葡萄糖、果糖和半乳糖等） （即己糖如葡萄糖、果糖和半乳糖等）。
成环 转折 旋转 α-D-吡喃葡萄糖
成环
β-D-吡喃葡萄糖
己糖可以形成呋喃型和吡喃型，前者不稳定。 己糖可以形成呋喃型和吡喃型，前者不稳定。
吡喃 α-D-吡喃葡萄糖 吡喃葡萄糖 α-D-呋喃葡萄糖 呋喃葡萄糖
呋喃
α-D-吡喃果糖
α-D-呋喃果糖
吡喃型和呋喃型的D-葡萄糖和D-果糖（Haworth式） 吡喃型和呋喃型的D 葡萄糖和D 果糖（Haworth式
各种糖的结构
第一章糖类一．糖的分布及其重要性：分布1所有生物的细胞质和细胞核含有核糖2动物血液中含有葡萄糖3肝脏中含有糖元4植物细胞壁由纤维素所组成5粮食中含淀粉6甘蔗,甜菜中含大量蔗糖重要性1水+CO2 碳水化合物2动物直接或间接从植物获取能量3糖类是人类最主要的能量来源4糖类也是结构成分5纤维素是植物的结构糖二．糖的化学概念1．定义糖类是多羟基醛或多羟基酮及其缩聚物和某些衍生物的总称光合作用三．糖的分类第一节单糖一．葡萄糖的分子结构一葡萄糖的化学组成和链状结构1．葡萄糖能与费林氏Fehling试剂或其他酸试剂反应;证明葡萄糖分子含有2．葡萄糖能与乙酸酐结合,产生具有五个已酰基的衍生物;证明葡萄糖分子含有五个－OH 3．葡萄糖经钠汞齐作用,被还原成一种具有六个羟基的山梨醇,而山梨醇是由六个碳原子构成的直链醇;证明了葡萄糖的六个碳原子是连成一直线的链式结构：差向异构体epimers相同点：1全含六个碳原子2五个－OH,一个CHO3四个不对称的碳原子不同点：1.基团排列有所不同2.除了一个不对称C原子不同外,其余结构部分相同二葡萄糖的构型构型--指一个分子由于其中各原子特有的固定的空间排列, 而使该分子所具有的特定的立体化学形式;1．单糖的D及 L型;1 不对称碳原子--连接四个不同原子或基团的碳原子;表示法：球棒模型,投影式,透视式;2 D . L- 型的决定; 规定：OH在甘油醛的不对称碳原子的右边者即与- CH2OH基邻近的不对称碳原子有号的右边;称为D-型,在左边者称L-型;水面键被视为垂直放置在纸平面之前,垂直键则在纸平面之后L-甘油醛D-甘油醛D-型及L-型甘油醛,是两类彼此相似但并不等同的物质,只要将它们重叠起来,即可证明它们并非等同而是互为镜像,不能重叠,这两类化合物称为一对"对映体";2．旋光性;L--旋光管的长度;以分米表示;C--浓度;即在100ml溶液中所含溶质的克数;α 是在钠光灯D线,λ：与为光源,温度为t,管长为L,浓度为ｃ时所测得的旋光度; α-为上述条件下所计得的旋光率;指构型"+","-"--旋光方向D与"+",与"-" 并无必然联系三.葡萄糖的环状结构1葡萄糖的醛基不如一般醛基活泼,也不能象一般醛类那样与Schiff试剂起反应,即不能使被亚硫酸漂白了的品红呈现红色.2葡萄糖也不能与亚硫酸氢钠起加成反应.3一般醛类在水溶液中只有一个比旋度,但新配制的葡萄糖水溶液的比旋随时间而变化a =+112° 称a-D-+葡萄糖a =+°称b-D-+葡萄糖变旋现象----将这两种葡萄糖分别溶于水后,其旋光率都逐渐变为+°,这一现象称变旋现象.原因----不同结构形式的葡萄糖可互变,各种形式最后达到一定的平衡所致.--以C5上羟甲基在含氧环上的排布而决定的;羟甲基在平面之上为D-型,在平面之下为L-型α.β--以半缩醛羟基在含氧环上的定的;在D-型中,半缩醛羟基在平面之下为α型,在平面之上为β型异头物-α-D+-与β-D+-葡萄糖分子在构型上,仅头部不同,它们间互为异头物四.葡萄糖的构象.构象----指一分子中,不改变共价键结构,仅单键周围的原子旋转所产生的原子的空间排布.构型----涉及共价键的断裂.构象----不涉及共价键的断裂和重新形成.二.单糖的物理性质和化学性质 .一.物理性质1.旋光性2.甜度3.溶解度二.化学性质由醛基或酮基.醇基决定的1. 由醛基或酮基产生的性质－－单糖氧化还原.成刹.异构化. 1单糖的氧化即单糖的还原性2单糖的还原3单糖的成脎作用4单糖的异构化作用2.由羟基半缩醛羟基和醇性羟基产生的性质1成脂作用2成苷作用3脱水作用4氨基化5脱氧糖酸Fehling试剂-CuSO4溶液与KOH和酒石酸钾钠Benedict试剂--CuSO4溶液+Na2CO3+柠檬酸钠酒石酸钾钠--防止反应产生CuOH2或CuCO3沉淀,使之变为可溶性的而又能离解的复合物,从而保证继续供给Cu离子以氢化糖碱的作用--使糖起烯醇化变为强还原剂,同时使CuSO4变为CuOH2成脎作用-单糖的第1、2碳与苯肼结合后,成晶体糖脎1一分子葡萄糖与一分子苯肼缩合成苯腙phenylhydrazone;2葡萄糖苯腙Glucose phenylhydrazone再被一分子苯肼氧化成葡萄糖酮苯肼3葡萄糖酮苯腙再与另一分子苯肼缩合,生成葡萄糖脎glucosazone糖脎黄色结晶,难溶于水形成同一种糖脎,为什么第二节寡糖一、双糖1、蔗糖1 来源：甘蔗、菠萝2 结构：蔗糖水解葡萄糖+果糖3 物理性质：白色结晶4 化学性质：A、无还原作用,不能与苯肼作用产生糖脎B、转化作用2、麦芽糖1 来源：麦芽2 结构：两分子葡萄糖缩合：失水而成A α1→4糖苷键B α1→6糖苷键3 物理性质：白色晶体4 化学性质：A．有半缩醛OH,故有还原作用B．与苯肼作用产生糖脎3、乳糖1 来源：乳汁2 结构：α-D-葡萄糖β-D半乳糖以β1→4键型缩合3 物理性质：不甜4 化学性质：A、还原性、成脎B、与HNO3共同煮产生粘酸表3-1 三种二糖的比较种类存在组成物理性质化学性质蔗糖甘蔗甜菜一分子葡萄糖和一分子果糖白色结晶,果甜;易溶于水,有旋光作用,无变旋作用无α,β型无还原性,不能形成糖脎;不被酵母发酵,水解后形成一分子葡萄糖与一分子果糖;加热至200℃以上变成棕黑色焦糖麦芽糖五谷麦芽二分子葡萄糖白色结晶,甜仅次于蔗糖;有旋光作用,易溶于水,有变旋作用有α,β型有还原性,可形成糖脎,可被酵母发酵,水解后生成二分子葡萄糖乳糖乳类一分子葡萄糖和一分子半乳糖白色结晶,微甜,不易溶于水;有旋光作用及变旋作用有α,β型有还原性,可形成糖脎,不被酵母发酵,水解后产生葡萄糖和半乳糖均一多糖的性质比较糖总结1. 糖的定义： CH2On分类：单糖寡糖多糖结合糖2. 单糖：甘油醛一个C、D- L- 一醛糖丙糖由D-甘油醛衍生的糖--D-糖由L-甘油醛衍生的糖--L-糖丙糖酮糖--二羟基丙酮3. 己糖：葡萄糖--分布广,是构成淀粉、糖元、纤维素及其他许多糖类物质的基本单位,是人类血液中的正常成分,给机体提供能量的重要物质呋喃型己糖：五元环吡喃型己糖：六元环每种糖又依据第一碳原子上的OH和H的相对空间位置又分为α,β两类,它们互为异头物;单糖具有旋光性物理性质：旋光性、溶解度、甜度化学性质：①氧化②还原③成脎④异构化①成酯②脱水③氨基化④脱氧4. 寡糖：双糖蔗糖：α,β1－2葡萄糖、果糖乳糖: 葡萄糖―β1－4―半乳糖麦芽糖：葡萄糖―α1－4或α1－6―葡萄糖5. 多糖：淀粉直链：碘紫兰色α1－4,α1－6支链无变旋,无还原,成脎糖元：遇碘棕红色,与淀粉相似纤维素：β－D－葡萄糖β1－4,绝大多数溶剂不溶6.糖胺聚糖：透明质酸硫酸软骨素：软骨、腱等结缔组织和各种腺体分泌的粘液中,构成织间的润滑剂、防护剂等多方面的作用硫酸皮肤素：硫酸角质素肝素硫酸乙酰肝素7.结合糖：糖蛋白：以蛋白质为主,血浆、消化道分泌物蛋白聚糖：以糖胺聚糖为主：软骨、腱、粘液。
第一章 糖类的结构与功能
第一章糖类的结构与功能一、糖的概念及分类（掌握糖的概念及其分类掌握糖类的元素组成、化学本质及生物学功用理解旋光异构）1、糖类物质是指多羟醛或多羟酮类化合物（包括其缩聚物及部分衍生物）。
主要由C、H、O组成，其分子式常用Cm(H2O)n来表示，所以又称碳水化合物。
2、功能：作为能源作为碳源作为结构性物质细胞识别和信息传递的重要参与者。
3、按其水解情况分类——单糖(monosacchride)凡不能被水解为更小分子的糖（核糖、葡萄糖）。
寡糖(oligosacchride) 凡能被水解成少数（2-10个）单糖分子的糖。
如：蔗糖葡萄糖 + 果糖多糖(polysacchride) 凡能被水解成多个（>10个）单糖分子的糖。
如：淀粉 n葡萄糖4、旋光异构二、单糖、双糖及多糖（掌握单糖、二糖、寡糖和多糖的结构和性质了解糖聚合物及其代表和它们的生物学功能）1、单糖：①根据羰基特点：醛糖、酮糖。
根据碳原子数：丙糖、丁糖、戊糖、己糖等。
②构型：根据离羰基最远的不对称C原子的-OH位置：-OH 在左L；-OH 在右D天然单糖大多数是 D-型糖。
旋光性：右旋 + ；左－③结构：链式结构环状结构④性质：与强酸共热生成糠醛与酸成酯——磷酸酯遇碱分解成不同物质半缩醛羟基与醇、酚羟基脱水成苷氧化作用还原作用2、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：单糖的组成；糖苷键的连接方式；糖苷键的连接位置。
④生物学功能：重要生物分子的组分；结构成分；信号分子。
⑤寡糖的一般性质还原糖：有游离半缩醛羟基的寡糖如：麦芽糖、乳糖。
非还原糖：无游离半缩醛羟基的寡糖如：蔗糖。
3、具有特殊功能的低聚糖：①功能性食品a)低热、低脂、低胆固醇、低盐、高纤维素b)低聚糖（寡糖）和短肽（寡肽）②具有特殊保健功能的低聚糖c)低聚果糖、乳果聚糖、低聚异麦芽糖、低聚木糖、低聚氨基葡萄糖低聚果糖的生理活性低聚木糖的特性环状低聚糖环糊精的结构特点4、多糖：①概念：由多个单糖以糖苷键相连而成的高分子聚合物。
第01章 糖类
D系酮糖
D(-)-赤藓酮糖
(erythrulose)
(dihytroasetone)
二羟丙酮
D(-)-核酮糖
(ribulose)
(xylulose)
D(+)-核酮糖
D(+)-阿洛酮糖
D(-)-果糖
D(+)-山梨糖
(psicose,allulose)
(fructose)
(sorbose)
D(-)-洛格酮糖
D系单糖和L系单糖 ★
所有的醛糖都可以看成是由甘油醛的醛基碳
下端逐个插入C*延伸而成。由D－甘油醛衍生而
来的称D系醛糖,由Ｌ－甘油醛衍生而来的称L系
醛糖。L系醛糖是相应的D系醛糖的对映体。
同样各种酮糖也可被认为是由二羟丙酮衍生
而来。
对 映 体 异 构
HC 0 HO CH HO CH HC OH HC OH H2C OH
6
1
CHO 2 HO H 3 H OH 4 HO H HO 5 H
6
1
CH2OH
CH2OH
D – (+) – 葡萄糖
L – (-) – 葡萄糖
编号最大的手性碳原子（离羰基碳最远的）上， OH在右为D型，在左为L型
D-L标记法只表示出分子中只有一个手性
碳原子的构型，对含有多个手性碳原子的化合 物，这种标记不合适，有时甚至会产生名称上 的混乱。
第二节、旋光异构
一 二 三 四 1 2 几个重要的基本概念 异构现象 旋光异构 构型的表示方法 立体模型（球棍模型）\ 投影式\透视式 构型的DL标记法
3
构型的RS表示法
第二节、旋光异构
一、几个重要的基本概念
组成、构造、构型、构象的区别
第一章 糖的化学
第一章糖的化学第一节概述一、糖的概念、分布及主要生物学作用（一）糖的概念、分布概念：糖类是自然界存在的一大类具有广谱化学结构和生物功能的有机化合物。
它由碳、氢及氧3种元素组成，其分子式是（CH2O）n。
一般把糖类看作是多羟基醛或多羟基酮及其聚合物和衍生物的总称。
分布：分布极广、含量较多•几乎所有动物、植物、微生物体•生物细胞内、血液中：葡萄糖或由葡萄糖等单糖物质组成的多糖（如肝糖原、肌糖原）（二）糖的主要生物学作用1、糖是人和动物的主要能源物质通过氧化而放出大量能量贮存：淀粉、糖原2、糖类还具有结构功能•纤维素•粘多糖3、糖具有复杂的多方面的生物活性与功能•戊糖－核苷酸•1，6-二磷酸果糖－治疗急性心肌缺血性休克•多糖类－免疫系统二、糖的分类•根据糖类物质含糖单位的数目1.单糖（monosaccharide）凡不能被水解成更小分子的糖称为单糖。
单糖是糖类中最简单的一种，是组成糖类物质的基本结构单位。
（1）丙糖：•甘油醛和二羟丙酮，糖代谢的中间产物。
（2）丁糖•D-赤藓糖和D-赤藓酮糖•其磷酸酯是糖代谢的重要中间产物。
（3）戊糖主要有D-核糖、D-木糖多以聚戊糖或糖苷形式存在。
D-2-脱氧核糖戊酮糖:D-核酮糖和D-木酮糖戊糖β-D-木糖β-D-核糖β-D-2-脱氧核糖β-D-芹菜糖α-L-阿拉伯糖α-D-阿拉伯糖D-核酮糖D-木酮糖（4）己糖•自然界分布最广，数量最多，与机体的营养代谢最密切。
•重要的己醛糖：D-葡萄糖、D-半乳糖和D-甘露糖；己酮糖：D-果糖己糖β-D-葡萄糖α-L-山梨糖α-D-甘露糖β-L -半乳糖α-D-半乳糖β-D-果糖（5）庚糖•庚酮糖，D-景天庚酮糖，而以磷酸酯的形式为糖代谢的重要中间产物。
2．寡糖（oligosaccharide）•是由单糖缩合而成的短链结构（一般含2~6个单糖分子）。
•二糖是存在最为广泛的一类寡糖•蔗糖（sucrose）、麦芽糖（maltose）、乳糖（lactose）•单糖和寡糖能溶于水，多有甜味（1）二糖又称双糖，为两分子单糖以糖苷键连接而成，水解后生成两分子单糖蔗糖麦芽糖乳糖（2）三糖：•棉子糖：棉子和桉树的糖蜜中，甜菜半乳糖、葡萄糖和果糖以糖苷键连接的三糖3．多糖（polysaccharide）•有许多单糖分子缩合而成的长链结构，分子量大，在水中不能成真溶液，均无甜味，无还原性。
人教版高中化学选修一课件：第一章 第一节 生命的基础能源——糖类(47张PPT)
[跟随名师·解疑难] (1)淀粉和纤维素都是重要的多糖，它们的分子式相 同，都是(C6H10O5)n，但二者的n值不同，二者不属于同分 异构体。 (2)淀粉和纤维素尽管都有自己的分子式，但淀粉和 纤维素都不属于纯净物，都属于混合物。 (3)淀粉和纤维素都是相对分子质量很大的天然高分 子化合物，二者发生水解反应的最终产物均为葡萄糖，但 纤维素的水解较淀粉困难。
萄 (4)物理性质 白色晶体、 有 甜味、 溶 于水
糖
还原 性
(5)化学性质 ①能被银氨溶液氧化
②能被新制的Cu(OH)2悬浊液氧化
2．葡萄糖是人体内重要的供能物质 (1)部分被氧化分解，最终生成 二氧化碳 和 液态水 ， 同时释放出 能量 。其化学方程式为：C6H12O6(s)＋ 6O2(g)―→ 6CO2(g)＋6H2O(l) 。 (2)部分被合成 糖原 ，储备能源。 (3)部分可以转变成 脂肪 ，参与机体构成。
新知层析突破
第 一
第 一
知能整合提升
章节
应用创新演练
知识点一 知识点二 知识点三 知识点四
知识归纳 规律方法 即时巩固
三年高考感悟
课时跟踪训练
1．来源
[自读教材·夯基础]
糖类是绿色植物 光合作用 的产物，属于最基本也是
最廉价的能量来源。
2．组成 糖类是由 C、H、O 三种元素组成的一类有机化合物，
[名师解析] 方案甲的结论不正确，因为淀粉可能已部 分水解，而未水解的淀粉遇碘水也会使溶液变蓝色；方案 乙的设计及结论都不正确，因为在酸性条件下，新制 Cu(OH)2悬浊液会先与硫酸反应而被消耗，不能再与葡萄 糖反应。方案丙的设计与结论都正确。
[答案] (1)结论不正确。因为淀粉可能部分水解，未 水解的淀粉会与碘反应而使溶液变蓝 (2)结论不正确。因 为实验设计有错误，在酸性条件下，新制Cu(OH)2悬浊液 会先与硫酸反应而被消耗，不能再与葡萄糖反应 (3)结论 正确。在碱性条件下发生了银镜反应说明淀粉发生了水解， 生成了葡萄糖
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糖类的概念和分类 单糖的构型、结构、构象 自然界存在的重要单糖及其衍生物 寡糖 多糖 多糖代表物 糖复合物
第一章糖结构和功能
一、糖类(carbohydrate)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) 甲醛（CH2O)、乳酸（C3H6O3)、乙酸（C2H4O2)
HO C H
H C OH HC CH2 O H
β －D－葡萄糖
（4）吡喃糖和呋喃糖 CHO
多羟基醛的 开环形式
HCOH HOCH
HCOH
葡
HCOH
萄
CH2OH
糖
CH2OH
CH2OH
的
5 O OH
5O
结
吡喃糖
OH
1
OH
1
构
OH
OH
OH
OH
OH
半缩醛
CH2OH
HO-CH O OH 4 OH 1
呋喃糖
CH2OH HO-CH O
所有醛糖可以看成是甘油醛醛基下端插入C*延伸而
成，酮糖由二羟丙酮衍生而来。
CHO
单糖的构型是指分子中离 羰基碳最远的那个手性碳 原子的构型
第一章糖结构和功能
HCOH HOCH
HCOH HCOH
CH2OH
D（－）－葡萄糖
3、单糖的环状结构
（1）变旋现象 生旋光度的改变。 （2）环状半缩醛
许多单糖，新配制的溶液会发
5、构型的RS表示法 DL构型命名系统能较好的反映旋光化合物之间的构型 联系，但也有很大的局限性。
1CO O H H O 2C H
H 3C OH 4 COOH
(－)－酒石酸的立体异构
第一章糖结构和功能
首先：应用RS表示法指定与每个手性碳原子直接相连的4 个取代基团的优先顺序； 第二步：旋转手性四面体碳，使那个优先性最小的取代 基离开观察者最远，另外三个取代基面向观察者。 第三步：看看面向观察者的三个取代基优先性的大小顺 序，如果是顺时针，则为R构型，如果是反时针，则为S 构型。
单糖由直链结构变成环状结构后，羰基碳原子成为新 的手性中心，导致C1差向异构化，产生的两个差向异 构体称为异头物。
H
OH
C
H C OH O
HO C H
H C OH HC CH2 O H
α －D－葡萄糖
CHO
HCOH HOCH
HCOH HCOH
CH2OH D－葡萄糖
第一章糖结构和功能
HO
H
C
H C OH O
第一章糖结构和功能
三、单糖的结构
1、单糖的链状结构
经分子量和组分测定，确定葡萄糖分子式为（CH2O)6 。另外葡 萄糖与乙酸酐共热，形成结晶的五乙酸酯，说明葡萄糖含有5 个羟基。其次与无水氢氰酸加成、水解、HI加成生成正庚酸。
确定葡萄糖的结构。
CHO
HCOH HOCH
H O CN
HCOH HCOH
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。
糖类的生物学作用：1.作为生物体的结构成分 2作为生物体内的主要能源物质 3. 在生物体内转变成其它的物质 4.作为细胞识别的信息第分一章子糖结构和功能
糖的分类：
单糖 ：不能水解的最简单糖类，是多羟基的 醛或酮（醛糖或酮糖）
糖类化合物
4 OH 1
第一章糖结构和O功H能
OH
OH
第一章糖结构和功能
4、单糖的构象 由于绕单键旋转引起的组成原子的不同排列称为构 象，某种特定的构象称为构象体或构象异构体。 由于构象异构体之间的互变太快，通常不容易分离 开来。 构象体采用锯架式或纽曼投影式来表示（p11)
第一章糖结构和功能
吡喃糖与环己烷的结构非常相似，因此环己烷 的构象分析很多适用于吡喃糖。
2 CH O 1 H O C H4
3 C H2 O H
2 OHC
4H
1OH
C
3 C H 2 OH
S－甘油醛的投影式
纽曼式（S－甘油醛）
第一章糖结构和功能
CHO
HCOH HOCH
HCOH HCOH
CH2OH
D－葡萄糖
D－葡萄糖的4个手性碳原子：C2、C3、C4、C5的构 型分别是R，S，R，R，因此，D－葡萄糖的可称为 2R,3S,4R,5R－2,3,4,5,6五羟－己醛或 2R,3S,4R,5R －己醛糖。
O CH3OH
O C H3
RC
H+
R CH
+ H2 O
H
O C H3
无水甲醇与简单醛类生成二甲缩醛的化合物，而与
葡萄糖生成单甲基的半缩醛。
醇与醛或酮可以发生快速、可逆的亲核加成，形成
半缩醛，如果它们同在分子内部，则导致环状半缩
醛的形成。
O
RC
+
H
H+
R’-O H
第一章糖结构和功能
OH
C
H
O R'
R
(3)α和β异头物
H CN
CH2OH
CH
CO OH
( C H O H ) 4 H 2O ( C H O H ) 5 HI
C H 2 O H H+
C H 2O H
CO OH (CH)5
CH
3
葡萄糖
第一章糖结构和功能
正庚酸
2、D系单糖和L系单糖
除二羟丙酮外，所有单糖均含有手性碳。
旋光异构体数目2n，组成2 n /2个对映体。
第一章糖结构和功能
第一章糖结构和功能
4、Fischer投影式 投影式可以看成是立体模型或透视式在纸面上的投影。
C HO
C
H OH
CH2O H
C HO H C OH
C H2 O H
C HO
H
OH
C H2 O H
CH O H C OH
C H2 O H
透视式
投影式
D（＋）甘油醛的立体结构
第一章糖结构和功能
在一定条件下旋光度与待测 溶液的浓度和偏振光通过溶
α
t
λ
[α] λ=t —————
液的路径的乘积成正比。
c×L
第一章糖结构和功能
3、D、L构型 理论上可由D-甘油醛衍生出来的单糖皆为D-型糖。
CH O H C OH
C H2 O H
D(+)－甘油醛
CH O HO C H
C H2 O H
L(－)－甘油醛
异构
立体异构
几何异构→顺反异构 旋光异构→分子存在手性造成
组成(composition)、构造(constitution)、 构型(configuration)、构象(conformation)
第一章糖结构和功能
2、旋光异构
当平面偏振光通过旋光物质的溶液时，则光的偏振 面会向右（顺时针，+）或向左（反时针，－）旋转。 具有这种能力的物质称为旋而成，水解 后产生单糖
多糖
同多糖 杂多糖 糖复合物
由多分子单糖或其衍生 物所组成，水解后产生 原来的单糖或其衍生物。
第一章糖结构和功能
二、单糖的构型、结构、构象
1、异构 存在两个或多个具有相同数目和种类原子并因而具有 相同分子量的一类化合物。
结构异构→原子连接的次序不同