糖的结构与功能【生物化学与分子生物学 上课版】

• （1）麦芽糖：由两分子葡萄糖通过α-1，4糖苷键结合而成。 麦芽糖与糊精的混合物称为饴糖，其中麦芽糖约占1/3，可 由淀粉酸化或酶法制得。
• （2）乳糖：乳糖由半乳糖和葡萄糖通过β-1，4糖苷键结合而成， 是哺乳动物乳汁的主要糖分。乳糖为白色结晶，在水中的溶解度 较小，相对甜度为蔗糖的39 %。
2、低聚糖（寡糖）： 由2~6个单糖分子失水缩合而成的糖。
以双糖存在最为广泛，如蔗糖、麦芽糖和乳糖等。水 解后生成单糖。 3、多糖：
能水解成多个单糖分子的糖。如纤维素、淀粉等。
第一节 单 糖
一、单糖的结构 １.链式结构 （1）醛糖： 分子中含有醛基的单糖。
醛糖
（2）酮糖：分子中含有酮基的单糖。
D、L-型的确定：
①链式结构： 最高编号的手性C原子上的-OH在右边，为D型； 在左边为L型。 ②环状结构：氧环上的碳原子按顺时针方向排列 时，羟甲基在平面之上为D型；在平面之下为L型。
• 手性碳原子：连接的四个基团各不相同。
原子或功能基团
镜
-与-构型的确定:D型 中,半缩醛羟基在平面之 下的为-型,平面之上的 为-型.
2、非还原性双糖:由两个单糖分子各提供半缩醛羟基，脱水缩 合而成。无游离的半缩醛羟基，因此既无变旋现象，又无还原 性。
（1）蔗糖：蔗糖由一分子葡萄糖 和一分子果糖通过α-1，2糖苷键 结合而成。是食物中存在的主要 低聚糖，食品加工中最常用的 甜味剂。
在酸或蔗糖酶作用下可 水解，产生等量的葡萄糖和果糖 的混合物，称此混合物为转化糖。
异侧 同侧
２.环状结构：羰基与糖分子本身的一个羟基反应， 生成半羧醛（半缩酮），形成环状结构。
D-葡萄糖由Fischer式改写为Haworth式的步骤： 氧环上的碳原子按顺时针方向排列，投影式中向右的羟基 在透视式中处于平面之下，投影式中向左的羟基在透视式 中平面之上；尾端羟甲基处于平面之上。
转折
三、工业上重要的单糖
• 1.戊糖 • （1）核糖 自然界中存在的核糖有D-核糖、D-2-脱氧核糖。 它们是细胞中遗传信息的载体——核酸的组成成分。
• （2）L-阿拉伯糖 广泛存在于植物界中，是植物分泌的胶 粘质及半纤维素等多糖的组成成分 。
• （3）D-木糖 存在情况与L-阿拉伯糖相同。
• 2．已糖
旋转
成环 -D-吡喃葡萄糖
成环
-D-吡喃葡萄糖
己糖可以形成呋喃型和吡喃型，前者不稳定。
吡喃
-D-吡喃葡萄糖
-D-呋喃葡萄糖
呋喃
-D-吡喃果糖
-D-呋喃果糖
吡喃型和呋喃型的D-葡萄糖和D-果糖（Haworth式）
单糖磷酸酯
D-甘油醛-3-磷酸
ห้องสมุดไป่ตู้
-D-葡萄糖-1-磷酸
-D-葡萄糖-6-磷酸
-D-果糖-6-磷酸
糖的结构
•定义Definition
是多羟基的醛、酮或多羟基醛、酮的缩合物及其衍生物的总称。
•分类Classification
1、单糖：不能再被水解为更小分子的糖，是碳水 化合物的基本单位。
可根据碳原子数分类，分为丙糖、丁糖、戊糖、 己糖、庚糖。如分布广的有五碳糖（即戊糖如核 糖、脱氧核糖等）、六碳糖（即己糖如葡萄糖、 果糖和半乳糖等）。
（2）海藻二糖： 由两分子葡萄糖通过α-1，1糖苷键结合而成。
二、
三糖
• 有棉籽糖、龙胆三糖和松三糖等。 最常见的是棉籽糖，由α-D-半乳糖、α-D-葡萄糖和β-D-果糖组成。
三、功能性低聚糖
• 低聚果糖 • 乳果聚糖 • 低聚异麦芽糖 • 低聚木糖 • 低聚氨基葡萄糖
第二节 低聚糖
一、双糖
双糖是一分子单糖的半缩醛羟基与另一分子单糖的羟基缩合，脱去 一分子水形成的。根据分子中两个单糖分子的连接方式分为还原性 双糖和非还原性双糖两类。
• 1、还原性双糖
由一个单糖分子的半缩醛羟基与另一个单糖分子的非半缩醛羟基缩 合，脱去一分子水而形成。因为存在一个游离的半缩醛羟基，故还 原性双糖具有旋光性，能成脎、成苷，可发生氧化和还原反应。
-D-果糖-1，6-二磷酸
重要的单糖—戊糖
-D-呋喃核糖
2-脱氧-D-呋喃核糖 -D-吡喃木糖
-D-芹菜糖
-L-呋喃阿拉伯糖 -D-呋喃阿拉伯糖 D-核酮糖
D-木酮糖
二、单糖的性质
• （一）单糖的物理性质 1、旋光性 糖分子中都有不对称碳原子，因此，其溶液都有旋光性。
2、甜度：甜味的高低为甜度。各种单糖和低聚糖都有一 定的甜味，
• 3．氧化反应
所有的单糖都是还原糖，易被氧化成酸。
（1）被氧化剂Tollens试剂、 Fehling试剂和Benedict试剂（CuSO4的碱性 溶液）作用下，醛基被氧化生成葡萄糖酸，产生红色的氧化亚铜。可用来对 糖进行定性和定量测定。弱氧化剂溴水也可氧化单糖，生成糖酸，但溴水不 能使酮糖氧化，据此可鉴别酮糖与醛糖。
多糖则无甜味。
3、溶解性 含有多个羟基，易溶于水，但不溶于乙醚和丙酮等有机溶
剂。
（二）糖类的主要化学性质
• 1．酯化反应 糖是多元醇，与酸反应生成酯。在化学上较重要的是磷
酸酯。 • 2.形成糖苷 在酸性条件下，半缩醛羟基易与醇、酚的羟基发生反应，
失水缩合形成缩醛，称为糖苷。糖苷在碱性溶液中稳定， 但在酸性溶液中或酶的作用下，则易水解成原来的糖。
(1)葡萄糖 葡萄糖广泛存在于自然界中。 (2)果糖 果糖多与葡萄糖共存于果实及蜂蜜中 。
• 3．庚糖
庚糖是自然界中已知碳链最长的单糖，只发现了D-甘露庚酮糖及D-景天 庚酮糖两种。 D-甘露庚酮糖大量存在于樟梨的果糖中，人体能将它转化为己糖并吸收 之。 D-景天庚酮糖大量存在于景天属植物中，为无定形，酵母菌不能使其发
（2）在较强氧化剂 （如稀硝酸）作用下，生成葡萄糖二酸。
（3）在生物体内，在专一性酶的作用下，生成葡萄糖醛酸。
• 4．还原反应 单糖与钠汞齐或硼氢化钠等还原剂作用，在催化剂镍存在时，加
氢被还原，醛糖被还原成糖醇，酮糖被还原成羟基醇。 • 5．与酸反应
单糖与强酸 （如12%以上的浓盐酸）共同加热时，生成糠醛或 其衍生物。糠醛及其衍生物能与a-奈酚反应显紫色；间苯二酚与 盐酸遇酮糖呈红色，遇醛糖呈很浅的颜色。常用于糖的定性和定 量分析。 • 6．氨基化作用 单糖分子中的羟基可被氨基取代，产生氨基糖，称为糖胺。