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。

有旋光性，无变旋现象。

•淀粉（starch）、糖原（glycogen）和纤维素（cellulose）
•复合糖，如糖蛋白和糖脂。

第二节多糖的化学
A）多糖的分类
（一）多糖按其来源的分类
1、植物多糖
水溶性多糖，如中药材中提取:当归多糖、枸杞多糖、
水不溶性多糖，如淀粉、纤维素等。

•2、动物多糖
•从动物的组织、器官及体液中分离、纯化得到的多糖
•水溶性的粘多糖
•肝素、硫酸软骨素、透明质酸、猪胎盘脂多糖等
3、微生物多糖
•香菇多糖，茯苓多糖，银耳多糖，猪苓多糖，云芝多糖
•对肿瘤治疗及调节机体免疫效果显著
4、海洋生物多糖
•从海洋、湖泊生物体内分离、纯化得到的多糖。

•甲壳素（壳多糖、几丁质）、螺旋藻多糖等。

（二）多糖按其在生物体内的生理功能的分类
1、贮存多糖
又称贮能多糖
淀粉和糖原分别是植物和动物的最主要贮存多糖
2、结构多糖
水不溶性多糖
几丁质、纤维素
（三）多糖按其组成成分的分类
1．同聚多糖（均一多糖）（homopolysaccharide）
由一种单糖缩合而成
淀粉、糖原、纤维素、几丁质
2．杂聚多糖（不均一多糖）（heteropolysaccharide）
•由不同类型的单糖缩合而成，
•肝素、透明质酸、大黄多糖、当归多糖、茶叶多糖等
3．粘多糖（mucopolysaccharide）
也称为糖胺聚糖（glycosaminoglycan）
是一类含氮的不均一多糖，通常为糖醛酸及氨基己糖或其衍生物，有的还含有硫酸。

透明质酸、肝素、硫酸软骨素等
4．结合糖
•也称糖复合物（glycoconjugate）或复合糖，是指糖和蛋白质、脂质等非糖物质结合的复合分子。

（1）糖蛋白（glycoproteins）：糖与蛋白质以共价键结合的复合分子。

糖的含量一般小于蛋白质。

•结合的方式：
1）和含羟基的氨基酸（丝氨酸、苏氨酸、羟赖氨酸等）以糖苷形式结合，称为O连接。

2）糖和天冬酰胺的酰胺基连接，称为N连接。

•常见的糖蛋白：人红细胞膜糖蛋白、血浆糖蛋白、粘液糖蛋白等。

（2）蛋白聚糖（proteoglycan）
•是一类由糖与蛋白质结合形成的非常复杂的大分子糖复合物，其中蛋白质含量一般少于多糖。

（3）糖脂（glycolipids）
•是糖和脂类以共价键结合形成的复合物，组成和总体性质以脂为主体。

•糖脂是糖类通过其还原末端以糖苷键与脂类连接起来的化合物。

根据脂质部分不同：
1）分子中含鞘氨醇的鞘糖脂（glycosphingolipids），又分中性和酸性鞘糖脂两类，分别以脑苷脂和神经节苷脂为代表。

2）分子中含甘油酯的甘油糖脂（glycoglycerolipids）。

3）由磷酸多萜醇衍生的糖脂。

4）由类固醇衍生的糖脂。

•功能：
•参与细胞与细胞间相互作用和识别，参与细胞生长调节、癌变和信息传递以及与生物活性因子的相互作用，细胞标记和抗原及免疫学功能等。

（4）脂多糖（lipopolysaccharide）
•在脂多糖中以糖为主体成分。

•常见的脂多糖:胎盘脂多糖，细菌脂多糖等。

二、重要多糖的化学结构与生理功能
（一）淀粉
•直链淀粉是由α-1，4糖苷键相连而成的直链结构,空间结构为空心螺旋状
•支链淀粉的分子比直链淀粉大，由多个较短的α-1，4糖苷键直链（通常约24~30个葡萄糖单位）结合而成。

每两个短直链之间的连接为α-1，6糖苷键
支链淀粉直链淀粉空间结构为空心螺旋状
支链淀粉分支之间结合键
（二）糖原
•糖原（glycogen）又称动物淀粉，是动物体内的贮存多糖，主要存在于肝及肌肉中•由α-D-葡萄糖构成的同聚多糖，结构与支链淀粉相似，带有α-1，6分支点的α-1，4-葡萄糖多聚物,但分支比支链淀粉多
糖原
（三）葡聚糖dextran
•又称右旋糖酐，是酵母菌及某些细菌中的贮存多糖。

由多个葡萄糖缩合而成的同聚多糖，葡萄糖之间几乎均为α-1，6连接
•作为代血浆
葡聚糖
（四）纤维素cellulose
•构成植物细胞壁和支撑组织的重要成分
•由许多β-D-葡萄糖苷-1，4-糖苷键连接而成的直链同聚多糖
纤维素
纤维素分子的β-D-葡萄糖连接方式
（五）琼胶agar
•又称琼脂，是一些海藻所含的多糖•单糖组成为L-及D-半乳糖
•细菌培养基的凝固剂
琼胶
•D-半乳糖以α-1，3-糖苷键连接成短链（含9个D-半乳糖单位）再与L-半乳糖以1，4-糖苷键项链，L-半乳糖C6结合一硫酸基
（六）几丁质chitin
•又称甲壳素或壳多糖，是虾、蟹和昆虫甲壳的主要成分
几丁质
由N-乙酰氨基葡萄糖通过β-1，4糖苷键连接起来的同聚多糖
（七）粘多糖类
1．透明质酸hyaluronic acid
•存在于动物的结缔组织、眼球的玻璃体、角膜、关节液中。

•具有很强的吸水性，在水中能形成黏度很大的胶状液，故有粘合与保护细胞的作用。