第1章_糖的化学

淀粉和糖原，在需要时可通过生物体内酶系统
的作用，分解释放出单糖以供应能量。
2、化学性质 (1)单糖是由CHO元素组成的多羟基醛或酮， 分子中H与O的比例是2 : 1，所以多糖分之 中H : O比例也是2 : 1。 (2)有不对称碳原子（手性碳原子），所
以有旋光性。
三、自然界存在的重要多糖
（一）、淀粉（Amlyon）
• 葡萄糖之间以α-1,6连接。
• 作为代血浆用于临床。
（四）、纤维素
是自然界分布最广、含量最多的一种多
糖。
1、纤维素的结构
（1）不含支链
（2）β-D-葡萄糖残基之间是以β-1,4糖苷键连接。
Hale Waihona Puke Baidu
2、纤维素的性质 （1）不溶于水，对酸水解有较强的抵 抗力，但能溶于发烟盐酸、浓硫酸、 浓磷酸。
（2）反刍动物体内有水解β-1,4-糖苷 键的纤维素酶，可利用纤维素作为能 源。
高分子聚合物。 溶解度差，呈胶体溶液或不溶于水， 无甜味，无还原性，有旋光性，无变 旋现象。 其结构有线型的，也有分枝的，如淀 粉、纤维素、甲壳素、肝素。
第二节
多 糖 的 化 学
一、多糖的分类
1、多糖按其来源分为： （1）植物多糖：淀粉、纤维素、茶叶多糖、
大黄多糖
（2）动物多糖：肝素、硫酸软骨素、甲壳素
糖单位。
（4）结构：以
代表淀粉，
代表二个
D－葡萄糖残基通过α－1,4糖苷键连接，则直
链淀粉的结构为：
3、支链淀粉
（1）占天然淀粉量的70％～80％。 （2）MW＝1百万左右. （3）结构：主链与直链淀粉一样，以通过α－1,4糖苷键 连接 形成支链分枝点：以α－1,6糖苷键连接
4、淀粉的性质
（1）不溶于冷水，加热吸水膨胀成糊状； （2）与碘作用而呈现颜色反应
O
H H NHCOCH3 O
硫 酸 软骨素 C
β -葡 萄糖醛 酸
N-乙 酰 基 半乳 糖 -(4)-硫 酸 酯
n
A、C是细胞外膜、软骨、骨、角膜和脊椎动物的
其他结缔组织的重要构成组成。 B又名硫酸皮肤素，是皮肤结构的粘多糖。 临床上主要用硫酸软骨素来治疗偏头痛、关节炎、
降血脂和防治冠心病。
五碳糖：戊糖
六碳糖：己糖 七碳糖：庚糖
（1）丙糖：最简单的单糖－只有两种： 甘油醛、二羟丙酮；是糖代谢的中间产物。
（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：D－核糖、D-木糖，以聚戊糖或糖苷的形式存在。 D-核酮糖、D-木酮糖，糖代谢的中间产物。 （4）己糖：在自然界分布最广，数量最多。 己醛糖：D－葡萄糖、D- 半乳糖、 D-甘露糖； 己酮糖：1,6-二磷酸果糖、D-果糖
2、寡糖（Oligosaccharide）
由2～10个单糖分子脱水缩合而成的短 链结构，水解后可得原来的单糖。 二糖是寡糖中最普通的一类，如蔗糖、 乳糖、麦芽糖（食物中最常见）。
三糖：棉子糖。半乳糖、葡萄糖、果糖
连接成的三糖。
3、多糖（Polysaccharide）
由多个单糖分子脱水缩合而成的长链
CH2OH O CH2OH O OH OH α ， 1,4
O
OH OH
O
1、天然淀粉由直链淀粉和支链淀粉组成。 都是α-D-葡萄糖缩合而成的同聚多糖
2、直链淀粉
(1)占天然淀粉量的20％～30％，药物辅料中的
可溶性淀粉（冲剂中一般用）就是这一种。
（2）MW在50,000左右。
（3）空间结构是空心螺旋状，每一圈含6个葡萄
是构成细菌细胞壁基本骨架的主要成分。 • 多糖与氨基酸链相连的多糖聚合物； • 其中的D-氨基酸肽有抵抗肽水解酶的作用，对细菌细胞 有保护作用。
• 溶菌酶水解其中的β-1,4糖苷键，细菌细胞膨胀破裂；
• 青霉素抑菌在于抑制肽聚糖的生物合成，破坏细胞壁的完整性；
直链淀粉与碘作用呈蓝色，支链淀粉与
碘作用呈紫红色。由此可鉴别直链与支链
淀粉。
5.淀粉的水解 淀粉→ 淀粉糊精
→ （遇碘变蓝色） （遇碘变红色）
→红糊精
无色糊精和麦芽糖
（遇碘不显色）
→葡萄糖
6、淀粉的功能 （1）重要营养素：人类活动所需的能 量大部分由食物淀粉提供。 （2）淀粉也是制药工业（发酵产抗生 素）、酿酒等原料。
构物质；
细胞结构中的蛋白质、脂类与糖结合。
3、糖具有复杂的多方面的生物活性与功能 戊糖是核苷酸的主要组成成分； 1,6-二磷酸果糖可治疗急性心肌 缺血性
休克；
多糖参与机体各种生理代谢，具有调节机
体免疫、抑制肿瘤、延缓衰老、降血糖、
降血脂。。。 香菇多糖
（三）单糖的性质
物理性质： 不对称碳原子；
3、肝素 肝素是动物体内的一种天然抗凝血物质，最早在肝
脏中发现；
也存在于肺、肌肉、血管壁、肠粘膜等组织中，正
常血液中几乎没有。
硫酸氨基葡萄糖、艾杜糖醛酸和葡萄糖醛酸组成。
临床上用作血液体外循环时的抗凝剂，也用于防止
血栓的形成。
（八）细菌多糖
1.肽聚糖
• 肽聚糖(peptidoglycan),又称胞壁质（murein）;
（3）微生物多糖：香菇多糖、银耳多糖、云
芝多糖
（4）人工合成多糖：人造纤维素
2、多糖按其组成来分（普遍采用）：
（1）同聚多糖 （2）杂聚多糖 （3）粘多糖 （4）糖蛋白
（5）脂多糖
（1）同聚多糖：
由若干个相同的单糖分子缩合而成。
如淀粉、糖原、纤维素
（2）杂聚多糖：由若干个不同的单糖和糖的衍生物 缩合而成。如波叶大黄、绝大多数植物多糖（淀 粉、纤维素除外）。中草药多糖都是杂聚多糖。
β -葡 萄糖醛 酸 COOH H H OH
N-乙 酰 基 半乳 糖 -(4)-硫 酸 酯 CH2 OH
n
O
OH H H
HO3S H H
O
H NHCOCH 3 O
硫 酸 软骨素 B
艾杜 糖醛 酸
N-乙 酰 基 半乳 糖 -(4)-硫 酸 酯
n
COOH H OH H H OH H
CHO2SOH 3
O
HO3S
3、纤维素的生物学功能 （1）作为植物、动物或细菌细胞的外壁支撑和保护的物质， 促使细胞保持足够的扩张韧性和刚性。 （2）作为生物圈中维持自然界能量和营养物质稳恒的贮藏 物质。
（3）纤维素是衣料、纸张、炸药等工业品的原料。
纤维素+硝酸→硝化纤维素（炸药原料） 纤维素+醋酸→醋酸纤维素（塑料原料） 羧甲基纤维素、二乙氨基纤维素等生化分析试剂 （4）吸附有机物和无机物供肠道正常菌群利用。促进排
支链淀粉与糖原结构比较
支链淀粉
糖原
与支链淀粉不同在于： 糖原分子分支多、链短、结构紧密.
2.糖原的性质也与支链淀粉相似。 • 遇碘产生红色； • 彻底水解产生D-葡萄糖；
3.糖原的生理作用： • 肌肉中的糖原为肌肉收缩所需的能源； • 肝脏中的糖原可分解为葡萄糖进入血液，
运输到各组织利用。
（三）葡聚糖（dextran）又称右旋糖酐。 • 酵母菌及某些细菌的贮存多糖。 • 多个葡萄糖缩合而成的同聚多糖。
便。
（五） 琼胶 • 琼胶（agar）又称琼脂，海藻所含多糖。 • L-及D-半乳糖组成。 • 9个D-半乳糖以α-1,3糖苷键连接成的短链 再与L-半乳糖以1,4糖苷键相连。
（六）、几丁质
又称甲壳素、壳聚糖、壳多糖、甲壳 质、几丁聚糖（脱乙酰甲壳素），是构成甲 壳类动物外壳及昆虫鳞片的组成物质的结构 多糖和某些真菌细胞胞壁组成成分。其在自 然界的贮存量仅次于纤维素居于第二位。
（二）、糖原
糖原是动物体内贮存的主要多糖，也称动物淀粉。主要
存在于肝及肌肉中。
1、糖原的结构
• α-D-葡萄糖构成的同聚多糖；
• 分子量2.7×105～3.5 ×106
• 结构与支链淀粉十分相似，为带有α-1,6分支点的 α-1,4-葡萄糖多聚物。 • 分支比支链淀粉多，每一短链含8～10个葡萄糖单位。
我们习惯上所谓的糖（sugar）通常是指水
溶性的单糖（如葡萄糖）和寡聚糖。
• 糖是生物界中分布极广、含量较多的一类有机物质， 几乎所有动物、植物、微生物体内均含有糖。 • 多种存在形式：
植物中含有最多，约占其干重的80%。存在形式：纤维素、半纤维素、 果胶质。 生物细胞内、血液中也有葡萄糖或多糖。人和动物的器官组织中含糖不 超过组织干重的2%。 微生物体内含糖量约占菌体干重的10-30%。与蛋白质或脂类结合成复合
1、结构
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：
CH2OH O OH O NHCOCH3
n
2、 药物辅料：人造皮肤、手术缝合线（不用拆线）
络合回收金属离子（贵重金属离子）
降血脂、消炎、杀菌剂（伤口愈合剂）
食品添加剂（保鲜剂）
同样具有保湿作用、也大量用于化妆品中。
（七）、黏多糖
硫酸软骨素A: 葡萄糖醛酸-1,3-N-乙酰氨基半乳糖-4-硫酸酯 硫酸软骨素B：艾杜糖醛酸-1,3-N-乙酰氨基半乳糖-4-硫酸酯 硫酸软骨素C: 葡萄糖醛酸-1,3-N-乙酰氨基半乳糖-6-硫酸酯
COOH H OH H
CH2OH
O
H H OH
HO3S H H
O
H NHCOCH 3 O 硫 酸 软骨素 A
核心蛋白。 糖脂（glycolipid):糖和脂类以共价键结合成的 复合物。 脂多糖（lipolysaccharide)：指糖与脂类结合的 一类多糖。如猪胎盘脂多糖、人胎盘脂多糖。
3、按其在生物体内的功能分为
（1）结构多糖：又称水不溶性多糖：主要是构
成动植物的支撑组织。
如甲壳素、纤维素
（2）贮能多糖：在体内作为贮能形式存在，如
第一篇
生命的分子基础
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）、什么是糖（saccharide）
糖类
（saccharide）是指多羟基醛、多羟基酮
（单糖）及其聚合物和衍生物的总称。
过去称碳水化合物（carbohydrate）,Cm（H2O)n
有些糖分子式不符合Cm（H2O)n 如鼠李糖（rhamnose)分子式C6H12O5 脱氧核糖（deoxyribose）分子式C5H10O4 不符合Cm(H2O)n
二、多糖的性质
1、物理性质 （1）分子量大 （2）外晶形、无甜味、在水中不能成真溶液，有的可溶于 热水成胶体溶液、有的冷热水都不溶。
（3）不溶于乙醚、乙酸、丙酮、氯仿、乙酸乙酯等有机溶
剂（所以提取多糖时 往往是加三倍乙醇沉淀）。
（4）有旋光性，但无变旋现象。
（3）粘多糖：含N的不均一多糖。通常是糖醛酸、氨
糖存在。
（二）、糖的主要生物学作用
1、糖是人和动物的主要能源物质：
氧化产能，保证机体的活动；
贮存能量的重要形式，淀粉、纤维素等； 可以转化为生命所需的其他物质如蛋白质、 脂类；
2、糖类也具有结构功能： 纤维素是植物茎秆的主要成分，起支持作 用； 细胞间质中的粘多糖（糖胺聚糖）也是结
化学性质： 醛糖、酮糖 还原性
有L-和D-两种构型；
旋光性和变旋现象；
二、糖的分类
根据糖单元的数目将糖分为三类：
1、单糖：糖类中最简单的，不能再水解成 更小分子的糖，是构成各种糖分子的基本 结构单位。 单糖是具有两个或多个羟基的醛或酮。
单糖根据其分子中含碳原子的多少分类： 三碳糖：丙糖 四碳糖：丁糖
具有很强吸水性，在水溶液中能形成粘度
很大的胶状液，故有粘合和保护细胞的作 用。
在皮肤组织中起很强的保湿作用。现用于
化妆品及眼科用药。
• 透明质酸有D-葡萄糖醛酸和N-乙酰氨基葡萄糖以
β-1,3糖苷键连接成二糖单位，再以β-1,4糖苷
键连成的线性结构；
2、硫酸软骨素（chondroitin sulfate) 体内最多的黏多糖，是软骨的主要成分； 二糖聚合物，分A、B、C三种：
广泛存在于动植物组织中，作为组织细胞 间天然黏合剂； 在维持细胞环境的相对稳定性和正常生理
功能上起重要作用。
人和动物的生长、创伤愈合、抗菌、抗炎、
抗过敏、成骨、组织老化、动脉硬化和胶
原病等都与粘多糖有密切关系。
透明质酸广泛分布于结缔组织、皮肤、眼
1. 透 明 质 酸
球的玻璃体、角膜、细胞间质、关节炎、 恶性肿瘤组织和某些细菌细胞壁中。
基糖或其衍生物交替出现的长链聚合物。有的含有
硫酸。
透明质酸：
（4）结合糖：糖和蛋白、脂质等非糖物质结合成分子。
糖蛋白（glycoprotein) ：糖以共价键与蛋白相连。
O-连接： 与含羟基的氨基酸以糖苷键形式结合；
N-连接：与天冬氨酸的酰胺键连接。
血浆、黏液、细胞膜。激素、酶、凝集素。
蛋白聚糖(proteoglycan):糖胺聚糖链共价连接于