生物化学课件糖
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支链淀粉(amylopectin):
D-葡萄糖分子,(14)糖苷键,支点处(16) 糖苷键。(分支点:11-12)(支链:24-32)
一个支链淀粉分子有一个还原型末端和n+1个非还 原型末端,n为分支数。
分子量:1×105-1×106,600-6000个葡萄糖残基
(2) 化学性质 I 、碘显色反应
HC
CH 2 OH
CH 2 OH
环状结构( Fischer投影式)
H H C OH
CO HO C H
H C OH H C OH
CH 2 OH
D-果糖
链状结构
CH 2 OH
C OH HO C H
H C OH O
H C OH CH 2
CH 2 OH
HO
C
+ HO C H
H C OH O
H C OH
CH 2
H CO
H C OH HO C H
H C OH H C OH
CH 2 OH
D-葡萄糖
H OH C
HO
H
C
H C OH
+
H C OH
HO C H O
HO C H O
H C OH
H C OH
HC
HC
CH 2 OH
CH 2 OH
-D-葡萄糖 -D-葡萄糖
问题7:解释变旋光现象。
链状环状互变
α-D-吡喃葡萄糖 醛式(链式)葡萄糖
)
结构 式
性质 旋光性
右旋, 无变旋光现
象
还原 性
无
麦芽 -D-葡萄 (14)
糖
糖
பைடு நூலகம்乳糖 -D-葡萄 糖
―D―半乳 糖
(14)
右旋,
有
变旋光现象
(-、
-和开链
式异构体
右旋,
有
变旋光现象
蔗糖的结构
麦芽糖(maltose)
乳糖(lactose)
常见的三糖(trisaccharide) 棉子糖
第四节 多糖(Polysaccharides)的结构和性质
生物能源——淀粉和糖原 结构物质 – 植物细胞壁中的纤维素 – 细菌细胞壁的肽聚糖 – 昆虫、甲壳类动物外骨骼几丁质 细胞识别的信息分子——复合糖 参与细胞识别、免疫、血型区分等
第二节 单糖的结构和性质
问题1、在单糖分子前常冠有符号 “-”或“ -”,“+”或“-”以及“吡喃”或“呋喃”等 字样,它们有何意义? 问题2、葡萄糖的分子式为C6H12O6,其结构式的表 示方法有那些?写出-D-吡喃葡萄糖的这些结构式。 问题3、如何划分单糖的构型? 问题4、如何确定单糖旋光异构体的数量? 问题5、除 以外,单糖都是手性分子,具有旋光 性。 问题6、Fischer提出单糖环状结构的依据? 问题7、解释变旋光现象。
一、单糖的旋光性与开链结构
不对称碳原子(手性碳原 子):是连接4个不同原 子或基团的碳原子。 不对称分子(手性分子): 因有不对称碳原子,可形 成互为镜像关系的两种异 构体(对映体、对映异构 体),这是手性分子的两 种构型。
构型的划分:常以甘油醛为例,在其开链结构式中, 将氧化程度高的基团(醛或酮基)写在上方,其 余碳原子依次写在下方,最下面的是伯醇基,与 伯醇基相连的一个不对称碳原子上,羟基的排列 方位决定单糖分子的构型。
环状结构( Fischer投影式)
吡喃型与呋喃型结构:
单糖在水溶液中容易形成分子内的半缩醛或半缩酮。 对于六碳醛糖来说,C-1上的醛基和C-5上的羟基 可以反应形成六元吡喃环状结构。 也可以与C-4 上的羟基反应形成五元呋喃环状结构。
在热力学上,六元环比五元环稳定,故天然葡萄糖 分子主要以吡喃型结构存在。
糖 浓H2SO4 糠醛或糠醛衍生物 α- 萘酚 脱水
紫色
鉴定糖类的共同反应。
B.Seliwanoff’s test (塞里万诺夫试验)
己酮糖 浓HCl, △ 羟甲基糠醛 间苯二酚 红色 脱水 鉴定酮糖
3、形成糖苷: 单糖的半缩醛羟基很容易与醇及酚的羟基反应,失
水而形成缩醛式衍生物,通称糖苷。 糖苷分子中成苷的-C-O-C-氧桥键称为糖苷键。
生物化学课件糖
学习要点:
1、掌握糖的定义和分类,了解其生物学功能。 2、掌握单糖的结构、理化性质。 (1)葡萄糖分子链状和环状结构、分子构象。 (2)了解溶解度、旋光性等物理性质。 (3)化学性质。 (4)能写出果糖、核糖、半乳糖的分子结构式。 3、掌握几种重要寡糖——麦芽糖、蔗糖、乳糖
的分子结构和理化性质。 4、掌握几种重要多糖——淀粉、纤维素、糖原
旋光度和比旋光度:
αtD
α lc
α: 测得的旋光度 (°) l: 旋光管的长度 (dm) c: 糖液浓度(g/100ml)
问题4、如何确定单糖旋光异构体的数量?
凡分子中含有n个不对称碳原子的化合物, 有2n个旋光异构体。
问题5、除 以外,单糖都是手性分子,具有 旋光性。
酮糖二羟丙酮:
问题6、Fischer提出单糖环状结构的依据?
子以-或-糖苷键结合而成的,蔗糖 ( Sucrose ),乳糖( lactose ) 和麦芽糖( maltose ) 是自然界最为丰富的二糖。
请填写下表
单糖种 类
蔗 糖
结构 糖苷键类型
结构式
性质 旋光性 还原性
麦 芽 糖
乳 糖
单糖种类
结构 糖苷键类型
蔗糖 -D-葡萄 (21)
糖 ,(12
―D―果糖
(2)不均一多糖、杂多糖 (heteropolysaccharide):由不同种单糖或单糖的 衍生物及某些非糖物质聚合而成,如透明质酸等。
4、糖和非糖物质共价结合成的复合糖(complex saccharide) ,例如糖与脂类结合成糖脂或脂多糖, 糖与蛋白质结合成糖蛋白或蛋白聚糖。
三、糖类的生物功能
2.寡糖(oligosaccharide):又称低聚糖,由 2~ 10分子单糖结合而成。 可分为二糖、三糖、四糖、 五糖等,或采用习 惯名称,如蔗糖、麦芽糖等。
3.多糖(polysaccharide):由多分子单糖或单 糖的衍生物聚合而成。
(1)均一多糖、同聚多糖(homopolysaccharide): 由同一种单糖聚合而成,如淀粉、糖原、纤维素等。
H
HO C2 H OHO
H
H HO
eH
OH a
H
OH
H HO C2 H OHO
H
H HO
eOH
OHa
H
H
α-D-吡喃葡萄糖
β-D-吡喃葡萄糖
三、单糖的性质
1、还原性
碱性条件下: 还原糖的醛基或酮基使金属离子还原,本身被 氧化成糖酸及其他产物。 常被用作糖类定性、定量分析的依据。 定糖最常用的碱性氧化剂是Fehling’s试剂:由 甲钾液 钠( 溶C液u组SO成4溶)液,)使和用乙前液甲(、N乙a两OH种+溶酒液石等酸量 混合。
醛糖和酮糖
单糖含有一个羰基和多个羟基。根据羰基 在碳链上的位置可分为,醛糖(Aldoses) 和 酮糖 (Ketoses)。 含有不同碳原子数的单糖都有其醛糖和酮 糖形式。
旋光异构现象:
当光波通过尼克棱镜时,由于棱镜的结构,通过 的只是沿某一平面振动的光波,其它都被遮断, 这种光称为“平面偏振光”。当它通过某种物 质时,如果偏振面向右(顺时针)或向左(逆 时针)旋转,则这种物质为旋光性物质。一种 化合物的D-型与L-型异构体的旋光方向不同, 因此又称其为旋光异构体,右旋——“+”, 左旋——“-”。
(carbohydrate)
例外:脱氧核糖(C5H10O4), 甲醛(CH2O) ,乙酸 (C2H4O2) ,乳酸(C3H6O3)等
碳水化合物这个名称并不确切,但因沿用已久,所 以至今在西文中还广泛使用。
定义:糖类(saccharide)物质是多元醇的醛衍 生物或酮衍生物。
常见的葡萄糖(己醛糖)和果糖(己酮糖)分别 是它们的典型代表。
包括:多羟基醛、多羟基酮、它们的缩聚物(例: 聚糖)及其衍生物。
二、糖的分类与命名
糖类物质以它们水解的情况——能否水解,以及 水解产物组成情况进行分类。
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:如葡萄糖、果糖。
与碘的 呈色反应
蓝紫色
红色
不显色
不显色 不显色
(3)淀粉的改性 主要品种系列:
天然淀粉
物理变性
化学变性
生物变性
分离淀 粉—直链淀 粉、支链淀
自然界中以游离状态存在的果糖是吡喃型的,而以 结合状态存在的果糖是呋喃型的。
吡喃葡萄糖与呋喃果糖
“-”、 “-”异构体:
成环反应使C-1上形成一个半缩醛羟基,导致新的异 构体产生——异头体(anomers)。规定异头体的半 缩醛羟基和分子末端-CH2OH基邻近不对称碳原子 的羟基在碳链同侧的称为α型,在异侧的称为β型。
直链淀粉(amylose):D-葡萄糖分子,以(14) 糖苷键聚合,呈螺旋结构。
分子量:3.2×104-1.6×105,200-980个葡萄糖残基
CH 2OH
O
4
1
O
CH 2OH
O
4
1
CH 2OH
O
4
1
On
OH
非还原性末端
还原性末端
直链淀粉的空间结构
直链淀粉不是完全 伸直的,而通常是 卷曲成螺旋形,每 一转有6个葡萄糖 单元,残基上的游 离羟基大都处于螺 旋圈内侧。
和几丁质的结构和性质,了解其功能和应用。
第一节 概述
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。 地球上糖类物质的根本来源是绿色细胞进行的光 合作用。
一、糖的定义与组成
•糖(saccharide)的元素组成:C、H、O •通式:Cn(H2O)n: 糖也称碳水化合物
区分
直链淀粉(遇碘呈蓝色) 支链淀粉(遇碘呈红色)。
多糖链的螺旋构象是碘显色反应的必要条件,形成 淀粉-碘络合物,碘位于螺旋形复合物中心腔。
螺旋圈DP: 60 60-20 20-6 6 复合物颜色: 蓝色 紫红色 红色 无色
II、水解反应
(C6H10O5)n + n H2O n C6H12O6
水解 淀粉→红色糊精→无色糊精→麦芽糖→葡萄糖
其中,非糖部分称配糖体(配基),如果配基也 是单糖,如此缩合生成二糖,单糖连续缩合可生 成寡糖或多糖。 由于有-与-型之分,生成的糖苷也有-与 -两种形式,天然存在的糖苷多为-型。 糖苷键,也有-与-两种形式。
-D-葡萄糖
-D-果糖
葡萄糖-,-1,2-果糖苷
第三节 寡糖的结构和性质
一、 寡糖的结构 1、 概念:是单糖的缩醛衍生物。 一般把单糖基数为2-10个构成的糖类物质称为寡糖。 2、 常见寡糖——二糖和三糖 寡糖中以二糖的分布最为普遍。二糖是由两个单糖分
β-D-吡喃葡萄糖
-D(+)- []Dt=+112 平衡后: 36%
开链结构 1%
-D(+)- []Dt=+18.7
63%
Haworth透视式
在Fischer投影式中形成过长的氧桥是不合理的。 1926年Haworth提出透视式表达糖的环状结构。 将Fischer式书写成Haworth式的原则:一、将直 链碳链右边的羟基写在环的下面,左边的羟基写 在环的上面;二、当糖的环形成后还有多余的碳 原子时(未成环的碳原子),如果直链环是向右 的,则未成环的碳原子写在环之上,反之写在环 之下(酮糖的第一位碳例外)。
从Fischer 式到
Haworth 式的转换
单糖的构象
构象是指一个分子中,不断裂共价键,仅由键旋 转所产生的原子空间位置的改变。
葡萄糖的吡喃环并非平面环,吡喃环常采取椅式 (chair)和船式(boat)构象,其中椅式构象使扭张 强度减到最低因而较稳定。
一般而言,平伏键比直立键更稳定。因此在溶液 中,β-D-葡萄糖比α-D-葡萄糖更占优势。
1、变旋光现象:
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光。
2、葡萄糖的化学反应:
H CO
H C OH HO C H
H C OH H C OH
CH 2 OH
D-葡萄糖
链状结构
H OH C
HO
H
C
H C OH
H C OH
HO C H O + HO C H O
H C OH
H C OH
HC
• 同聚多糖( Homopolysaccharides ): 组成单体糖
基相同,例如淀粉(starch), 糖原(glycogen), 纤维素 (cellulose) ,几丁质(chitin).
• 杂多糖( Heteropolysaccharides ): 组成的单体糖
基有两种或两种以上。
一、同聚多糖 1.淀粉(starch) 直链淀粉 (1)分子结构: 支链淀粉
2、酸反应——强酸催化脱水作用 戊糖与强酸共热,因脱水而生成糠醛。
己糖与强酸共热,生成羟甲基糠醛。
糠醛或羟甲基糠醛能与酚类物质作用产生各种有色 物质,可用作糖的定性测定。——糖的呈色反应
OH
OH
α- 萘酚
OH
OH
间苯二酚
CH 3
HO
OH
间苯三酚
HO
OH
甲基间苯二酚
A.Molisch’s test (莫里希试验)