第十一章糖类生物化学

Cm(H2O)n
麦芽糖C12H22O11
蔗糖C12H22O11
乳糖C12H22O11
纤维二糖C12H22O11
1、糖类的概念
⑴ 曾用的概念——碳水化合物
非糖
通式Cn(H2O)m
误认为是碳与水的化合物，故称碳水化
合物(carbohydrate)
H CO
H
HO
CO
H CH
HO C O H C OH HC H
第二章 糖类生物化学
一、糖类概论 二、单 糖 三、寡 糖 四、多 糖 五、结 合 糖
一、糖类概论
(一）糖类的分布和生物功能
• 糖类是生物界最重要的有机化合物之一， 广泛分布于动物、植物、微生物中。
• 糖类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。
单糖的链状结构有醛糖和酮糖之分
CHO (CHOH)n CH 2 OH
醛糖
HO C
H C OH HO C H
H C OH H C OH
CH 2 OH
CH 2 OH CO
(CHOH)n
-1
CH 2 OH
酮糖
H H C OH
CO HO C H
H C OH H C OH
CH 2 OH
⑵ 葡萄糖的构型(configuration)
麦芽糖 乳糖
蔗糖 纤维二糖
⑶ 多糖(polysaccharides) 由多个单糖分子缩和而成的 如按其组成 同多糖：相同单糖组成 杂多糖：不同单糖基组成 如按其分子有无支链：支链、直链多糖
如按其功能的不同：结 构多糖、储存多糖、抗 原多糖等
如按其分布：胞外多糖、 胞内多糖、胞壁多糖之分
⑷ 结合糖：如果糖类化合物尚有非糖物质部分，则 称为糖缀物和复合糖例如，糖脂、糖肽、糖蛋 白、蛋白聚糖等
原子在空间的相对分布或排列称为分子的构型 不对称碳原子的四个取代基在空间的相对取向， 两种可能的四面体形式，即两种构型 如甘油醛把左旋（-），羟基在左边规定为L-型； 右旋（+），羟基在右边规定为D型
L-甘油醛
D-甘油醛
糖
己 糖
L(+)-核糖 L(+)-阿拉伯 L(+)-木糖 L(+)-来苏糖 D(-)-来苏糖 D(-)-木糖 D(-)-阿拉伯 D(-)-核糖
L(+)-葡萄 糖 L(+)-阿卓 糖
L(+)-阿洛 糖
糖
酮糖构型谱系
丙
糖
C=O
丁 糖
C=O
二羟基丙酮
C=O
L-赤藓酮糖
D-赤藓酮糖
戊 糖
C=O
C=O
L-核酮 糖
己 糖
C=O
C=O
L-木酮 糖
C=O C=O
C=O
C=O
D-木酮 糖
C=O C=O
D-核酮 糖
C=O C=O
L-阿洛酮 L-果糖 L-山梨糖 L-塔格糖 糖
CO2
分解代 谢
光 合
一切含碳物质
作 用
糖
合成 代谢
（一）糖类的分布和生物功能
作为生物体的结构成分 作为生物体内的主要能源物质 生物体内碳源物质 生物活性物质
细胞表面识 别标记－糖
糖蛋白、糖脂、信息分子糖
（二）糖类的概念与分类 Cn(H2O)n
甘油醛 C3H6O3
葡萄糖 C6H12O6
果糖 C6H12O6
③ 不能与两分子醇反应，与一分子醇反应 形成半缩醛
④ 存在变旋现象
鉴于此，1893E.Fischer提出了葡萄糖的分子 环状结构学说
即C5-OH与C1CHO形成1 → 5氧桥
Fischer式
H CO
H C OH HO C H
H C OH H C OH
CH 2 OH
H OH C
（一）糖类的分布和生物功能 作为生物体的结构成分
植物干 重90％
细胞壁中结 构糖
昆虫外骨骼－ 糖
肌糖原－能源 动物干重2％
结缔组织－结构糖 韧带－结构糖
(一）糖类的分布和生物功能
作为生物体的结构成分 作为生物体内的主要能源物质
淀粉颗粒
糖原颗粒
(一）糖类的分布和生物功能
作为生物体的结构成分 作为生物体内的主要能源物质 生物体内碳源物质
根据其所含碳原子(C)数目:丙糖(Triose) 丁 糖 (Tetrose) 戊 糖 (Pentose) 已 糖 (Hexose)和庚糖(Heptose)等
根据其所含醛基或酮基又可以分为醛糖 (Aldose)和酮糖(Ketose)
⑵ 寡糖(oligosaccharides)是有两到二十分子 的单糖缩合而成的，水解后产生单糖
D(-)-赤藓糖
D(-)-甘油醛
D(-)-苏阿糖
L(+)-赤藓糖 L(+)-苏阿糖
戊 糖
丙 糖
L(+)-甘油醛
丁 糖
醛糖构型谱系
D(-)-阿洛 糖 D(-)-阿卓 糖 D(-)-葡萄 糖 D(-)-甘露 糖 D(-)-古洛 糖 D(-)-艾杜 糖
D(-)-半乳 糖
D(-)-塔罗 糖
L(+)-塔罗 糖 L(+)-半乳 糖 L(+)-艾杜 糖 L(+)-古洛 糖 L(+)-甘露 糖
二、单 糖(monosaccharides)
单糖的种类很多，结构、性质上存在差 异不少，但有许多共性 葡萄糖(glucose)数量最多，分布最广， 其结构具有代表性
㈠、单糖的分子结构
⒈ 链状结构 ⑴ 葡萄糖链状结构
元素组成：经验式为CH2O 测定分子量：180
C6H12O6
D-葡萄糖 C6H12O6
D-葡萄与L-葡萄糖互为对映体，其他单糖亦如此
② 差向异构体(epimers)：仅一个不对称碳 原子构型不同，非镜象对映体的异构物 称为差向异构体。
D(+)-葡萄糖
D(+)-阿洛糖
⒉ 环状结构
⑴ 环状结构的提出
① 缺少希夫反应，不能与Schiff(品红-亚硫 酸)试剂发生紫红色反应
② 醛类能和亚硫酸氢钠加成反应而葡萄糖 不能
D-塔格糖 D-山梨糖 D-果糖
D-阿洛酮 糖
凡在理论上由D-甘油醛衍生出的单糖为D系单糖，由L-甘油醛衍生出的糖为L-系单糖
天然的单糖大多只存在一种构型，例如葡萄糖、 果糖(fructose)、核糖(ribose)都是D-系单糖
⑶ 链式结构相关的概念
① 镜象对映体(enanthiomer)：两类物质彼 此类似但不同它们互为镜像但不能重叠 这两类结构相化合物称为一对对映体。
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甲醛CH2O
乙酸C2H4O2
乳酸C3H6O3
糖非 Cn(H2O)m
脱氧核糖C5H10O4
HCH
H
鼠李糖C6H12O5
除C、H、O外 有N、S、P元
素
⑵ 糖类的现代概念
多羟基的醛、酮及其缩聚物和某 些衍生物的总称
2、糖类分类
⑴ 单糖(monosaccharides)是最简单的糖， 不能再被水解为最小的单位