糖与糖生物化学
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糖和糖生物化学
糖与糖生物化学
糖和糖生物化学
碳水化合物是地球上最丰富的 生物分子，每年全球植物和藻类 光合作用可转换1000亿吨CO2和 H2O成为纤维素和其他植物产物。 植 物 体 85-90% 的 干 重 是 糖 。 总 的说来，糖在生物体内所起的作 用包括：能量物质、结构物质和 活性物质。 糖与糖生物化学
异 多 糖 （ heteroglycans, heteropolysaccharides）水解产物不止一 种单糖或单糖衍生物，透明质酸、肝素、 硫酸软骨素、硫糖酸与糖皮生物化肤学 素等。
糖的分类 IV
糖的衍生物 指糖的氧化产物、还原产物、 氨基取代物及糖苷化合物等，如，D-氨 基葡萄糖、N-乙酰氨基葡萄糖、糖的硫 酸酯等；
糖与糖生物化学
糖的组成
• 主要由C、H、O三种元素组成，有些还有N、 S、P等。
• 单糖多符合结构通式：（CH2O）n，但仅从通 式上并不能判断某分子是否就是糖，即：
符 合 通 式 的 不 一 定 是 糖 ， 如 CH3COOH （乙酸），CH2O（甲醛），C3H6O3（乳酸）
是糖的不一定都符合通式，如C5H10O4（脱 氧核糖），C6H12O糖5与（糖生鼠物化李学 糖）。
或它们的衍生物的物质
糖与糖生物化学
糖研究的简史 I
• 1843年，Dumas测定糖的实验式为 （CH2O）n；
• 1870年，Colley；1883年，Tollens设 想葡萄糖的结构式；
• 1881年，Emil Fischer对单糖结构分 析，人工合成了当时已知的所有的 己糖和戊糖；
• 1846年，Dubrunfont提出葡萄糖溶 液有变旋现象；
多糖复合物（polysaccharides complex）糖 与脂、蛋白等共价相连组成蛋白多糖 （protein polysaccharides）、糖蛋白 （glycanproteins）、糖脂 （glycanlipids）。
糖与糖生物化学
葡萄糖的化学结构
• 元素组成：C、H、O，三者比例 C 40%、H 6.7%、O 53.3%;
糖与糖生物化学
糖的构型 I （Configuration）
构型是指一个分子由于其各原 子特有的空间排列而使该分子具 有特定的立体化学结构。当一个 物质由一种构型转变为另一种构 型时，要求有共价键的断裂或重 新形成。表明一个物质应有其特 定的构型。
糖与糖生物化学
差向异构体
糖与糖生物化学
糖的旋光性 （Optical Rotation）
葡萄糖及绝大多数糖都有使平面 偏振光发生偏转的能力，即糖的旋 光性，是因为糖都具有手性碳。糖 的旋光性和旋光度由糖分子中的所 有手性碳上的羟基方向所决定。糖 的旋光性以右旋（以d或+表示）或 左旋（以l或-表示）。
• 实验式：（CH2O); • 冰点降低及沸点升高法测得分子量
为：180; • 分子式为：（CH2O）6，即C6H12O6
糖与糖生物化学
葡萄糖直链结构的证据
• 1. 葡萄糖可与Fehling试剂或其他醛试剂反 应醛基
• 2. 葡萄糖与乙酸酐结合，产生有5个乙酰基 的衍生物5个羟基存在
• 3. 葡萄糖与钠汞齐（Na、Hg的合金）作用， 被还原为一种具有6个羟基的山梨醇 （Sorbitol，glocitol），后者是一个6C构成 的直链醇。
证明葡萄糖的六个碳是连成直链的结构分子。
糖与糖生物化学
差向异构体（Epimers)
葡萄糖与甘露糖、葡萄糖与半乳 糖，两两之间除一个不对称C（分别 是C2和C4上的-OH位置）有所不同 外，其余部分的结构完全相同，这 种仅有一个不对称C原子构型不同， 两镜像非对映体异构物称为差向异 构体（epimers）。
糖与糖生物化学
wk.baidu.com的世界 II
• 细菌、酵母的细胞壁糖 • 结缔组织中的糖（肝素、透明质酸、
硫酸软骨素、硫酸皮肤素等） • 核酸的糖、脂多糖（糖脂）、糖蛋
白（蛋白聚糖）中的糖 • 细胞膜及其他细胞结构中的糖 • 血型糖 • 活性糖分子
糖与糖生物化学
糖的定义
• 多羟基醛 • 多羟基酮 • 多羟基醛或多羟基酮的衍生物 • 可以水解为多羟基醛或多羟基酮
三糖（trisaccharides） 棉籽糖 其他寡糖。
糖与糖生物化学
糖的分类 III
多 糖 （ polysaccharides ） 可 水 解 为 多 个 其 他单糖或其衍生物的糖，包括：
同 多 糖 （ homoglycans, homopolysaccharides ） 水 解 为 同 一 单 糖 的高分子聚合物，淀粉、糖元、纤维素、 几丁质、糖苷等。
糖的分类 I
单糖（monosaccharides） 不能水解为 其他糖的糖，按碳原子数分为 ： 丙糖（甘油醛） 丁糖（赤藓糖） 戊糖（木酮糖、核酮糖、核糖、脱 氧核糖等） 己糖（葡萄糖、果糖、半乳糖等） 等。
糖与糖生物化学
糖的分类 II
寡糖（oligosaccharides） 可以水解为 其他糖的糖（2—十几个单糖），一 般包括： 二糖（disaccharides） 蔗糖、麦 芽糖、乳糖
糖与糖生物化学
糖研究的简史 III
1933年，N．A．S aeuson提出端基差向异构 体，以表示还原糖及糖苷的、两种异构体；
1950年，R．E．Reeves证明己糖的椅式构象；
1950s后，把生物化学最新的理论和方法用于糖 生物化学的研究，尤其在结构与功能关系的 研究上取得了重要突破，发展或兴起了糖化 学或糖生物化学的研究时代，特别是糖复合 物的研究上发起了生命科学研究的又一个热 点。
糖的世界 I
• 食用糖（蔗糖） • 医疗用糖（葡萄糖及其衍生物，如
葡萄糖酸的钠、钾、钙、锌盐等） • 绿色植物的皮、杆等多糖（纤维素） • 粮食及块根、块茎中的糖（淀粉） • 动物体内的贮藏多糖（糖元） • 昆虫、蟹、虾等外骨骼糖（几丁质） • 食用菌中的糖（香菇多糖、茯苓多
糖、灵芝多糖、昆布多糖等）
糖与糖生物化学
糖研究的简史 II
• 1893年，Fischer正式提出葡萄糖的环状 结构；
• 1895年，Tanret发现三种葡萄糖，其旋 光性不同；
• 1926年，W．N．Haworth提出葡萄糖的 Haworth投影式；
• 1928年，Malaprada发明过碘酸氧化法测 定糖的结构；1932年，Fleury和Lange把 这一方法完善化用于糖化学的研究 ；
糖与糖生物化学
糖和糖生物化学
碳水化合物是地球上最丰富的 生物分子，每年全球植物和藻类 光合作用可转换1000亿吨CO2和 H2O成为纤维素和其他植物产物。 植 物 体 85-90% 的 干 重 是 糖 。 总 的说来，糖在生物体内所起的作 用包括：能量物质、结构物质和 活性物质。 糖与糖生物化学
异 多 糖 （ heteroglycans, heteropolysaccharides）水解产物不止一 种单糖或单糖衍生物，透明质酸、肝素、 硫酸软骨素、硫糖酸与糖皮生物化肤学 素等。
糖的分类 IV
糖的衍生物 指糖的氧化产物、还原产物、 氨基取代物及糖苷化合物等，如，D-氨 基葡萄糖、N-乙酰氨基葡萄糖、糖的硫 酸酯等；
糖与糖生物化学
糖的组成
• 主要由C、H、O三种元素组成，有些还有N、 S、P等。
• 单糖多符合结构通式：（CH2O）n，但仅从通 式上并不能判断某分子是否就是糖，即：
符 合 通 式 的 不 一 定 是 糖 ， 如 CH3COOH （乙酸），CH2O（甲醛），C3H6O3（乳酸）
是糖的不一定都符合通式，如C5H10O4（脱 氧核糖），C6H12O糖5与（糖生鼠物化李学 糖）。
或它们的衍生物的物质
糖与糖生物化学
糖研究的简史 I
• 1843年，Dumas测定糖的实验式为 （CH2O）n；
• 1870年，Colley；1883年，Tollens设 想葡萄糖的结构式；
• 1881年，Emil Fischer对单糖结构分 析，人工合成了当时已知的所有的 己糖和戊糖；
• 1846年，Dubrunfont提出葡萄糖溶 液有变旋现象；
多糖复合物（polysaccharides complex）糖 与脂、蛋白等共价相连组成蛋白多糖 （protein polysaccharides）、糖蛋白 （glycanproteins）、糖脂 （glycanlipids）。
糖与糖生物化学
葡萄糖的化学结构
• 元素组成：C、H、O，三者比例 C 40%、H 6.7%、O 53.3%;
糖与糖生物化学
糖的构型 I （Configuration）
构型是指一个分子由于其各原 子特有的空间排列而使该分子具 有特定的立体化学结构。当一个 物质由一种构型转变为另一种构 型时，要求有共价键的断裂或重 新形成。表明一个物质应有其特 定的构型。
糖与糖生物化学
差向异构体
糖与糖生物化学
糖的旋光性 （Optical Rotation）
葡萄糖及绝大多数糖都有使平面 偏振光发生偏转的能力，即糖的旋 光性，是因为糖都具有手性碳。糖 的旋光性和旋光度由糖分子中的所 有手性碳上的羟基方向所决定。糖 的旋光性以右旋（以d或+表示）或 左旋（以l或-表示）。
• 实验式：（CH2O); • 冰点降低及沸点升高法测得分子量
为：180; • 分子式为：（CH2O）6，即C6H12O6
糖与糖生物化学
葡萄糖直链结构的证据
• 1. 葡萄糖可与Fehling试剂或其他醛试剂反 应醛基
• 2. 葡萄糖与乙酸酐结合，产生有5个乙酰基 的衍生物5个羟基存在
• 3. 葡萄糖与钠汞齐（Na、Hg的合金）作用， 被还原为一种具有6个羟基的山梨醇 （Sorbitol，glocitol），后者是一个6C构成 的直链醇。
证明葡萄糖的六个碳是连成直链的结构分子。
糖与糖生物化学
差向异构体（Epimers)
葡萄糖与甘露糖、葡萄糖与半乳 糖，两两之间除一个不对称C（分别 是C2和C4上的-OH位置）有所不同 外，其余部分的结构完全相同，这 种仅有一个不对称C原子构型不同， 两镜像非对映体异构物称为差向异 构体（epimers）。
糖与糖生物化学
wk.baidu.com的世界 II
• 细菌、酵母的细胞壁糖 • 结缔组织中的糖（肝素、透明质酸、
硫酸软骨素、硫酸皮肤素等） • 核酸的糖、脂多糖（糖脂）、糖蛋
白（蛋白聚糖）中的糖 • 细胞膜及其他细胞结构中的糖 • 血型糖 • 活性糖分子
糖与糖生物化学
糖的定义
• 多羟基醛 • 多羟基酮 • 多羟基醛或多羟基酮的衍生物 • 可以水解为多羟基醛或多羟基酮
三糖（trisaccharides） 棉籽糖 其他寡糖。
糖与糖生物化学
糖的分类 III
多 糖 （ polysaccharides ） 可 水 解 为 多 个 其 他单糖或其衍生物的糖，包括：
同 多 糖 （ homoglycans, homopolysaccharides ） 水 解 为 同 一 单 糖 的高分子聚合物，淀粉、糖元、纤维素、 几丁质、糖苷等。
糖的分类 I
单糖（monosaccharides） 不能水解为 其他糖的糖，按碳原子数分为 ： 丙糖（甘油醛） 丁糖（赤藓糖） 戊糖（木酮糖、核酮糖、核糖、脱 氧核糖等） 己糖（葡萄糖、果糖、半乳糖等） 等。
糖与糖生物化学
糖的分类 II
寡糖（oligosaccharides） 可以水解为 其他糖的糖（2—十几个单糖），一 般包括： 二糖（disaccharides） 蔗糖、麦 芽糖、乳糖
糖与糖生物化学
糖研究的简史 III
1933年，N．A．S aeuson提出端基差向异构 体，以表示还原糖及糖苷的、两种异构体；
1950年，R．E．Reeves证明己糖的椅式构象；
1950s后，把生物化学最新的理论和方法用于糖 生物化学的研究，尤其在结构与功能关系的 研究上取得了重要突破，发展或兴起了糖化 学或糖生物化学的研究时代，特别是糖复合 物的研究上发起了生命科学研究的又一个热 点。
糖的世界 I
• 食用糖（蔗糖） • 医疗用糖（葡萄糖及其衍生物，如
葡萄糖酸的钠、钾、钙、锌盐等） • 绿色植物的皮、杆等多糖（纤维素） • 粮食及块根、块茎中的糖（淀粉） • 动物体内的贮藏多糖（糖元） • 昆虫、蟹、虾等外骨骼糖（几丁质） • 食用菌中的糖（香菇多糖、茯苓多
糖、灵芝多糖、昆布多糖等）
糖与糖生物化学
糖研究的简史 II
• 1893年，Fischer正式提出葡萄糖的环状 结构；
• 1895年，Tanret发现三种葡萄糖，其旋 光性不同；
• 1926年，W．N．Haworth提出葡萄糖的 Haworth投影式；
• 1928年，Malaprada发明过碘酸氧化法测 定糖的结构；1932年，Fleury和Lange把 这一方法完善化用于糖化学的研究 ；