第五章 糖类概述

功能
种类
来源
概念
单糖数：20个以上。
分子量：3万~4亿。
性质：多不溶于水，酸或碱可助溶，
但分子降解，故纯化难，产物也不均一。
植物、动物、微生物；
同多糖、杂多糖；
⑴淀粉starch
植物生长期间以淀粉粒形式贮于细胞，种子、块茎和块根等器官中含量丰富。
支链淀粉
种类
来源
用微溶于水的醇（正丁醇）饱和淀粉胶悬液时形成微晶沉淀。
第二阶段
植物
哺乳动物
真菌
第一
阶段
⑷糖肽键总结
N-连接与O-连接的寡糖比较
4.糖链的生物学功能
内切糖苷酶、外切糖苷酶、
糖链合成抑制剂、DNA定点突变、
糖基转移酶基因工程技术
⑴糖链在糖蛋白新生肽链折叠和缔合中的作用
糖蛋白N-糖链参与新生肽链的折叠，维持正确构象。
亚基缔合作用
研究方法
作用：蕨类中代替蔗糖贮存糖类
昆虫中作主要血循环糖
海藻糖
⑸纤维二糖cellobiose
⑹龙胆二糖gentionbiose
葡二糖（1,4-β糖苷键）
有还原性和变旋现象；
微溶于水。
作用
性质
晶体
用途
结构
纤维素的二糖单位
不被人消化和酵母发酵。
分α型和β型
形成糖苷，如苦杏仁苷、
藏（红）花素的糖基部分。
⑺三糖
分布：广泛存在于高等植物
淀粉分子自动聚集并借助分子间的氢键
形成不溶性微晶束而重新沉淀的现象。
常识：凉稀饭变醒。
将淀粉食品速冻至-20℃，使水迅速结晶以阻碍淀粉分子聚结而沉淀。
淀粉在酸或淀粉酶作用下逐步降解生成的分子大小不一的中间物。依分子质量的递减，与碘作用呈现由蓝紫色→紫色→红色→无色。
改型淀粉
糊精
名称：modified starch
名称：membrane protein
存在：血型A、B、O抗原
组织相容性抗原、移植抗原
名称：secretory protein
存在：胃粘蛋白、激素蛋白质、血浆蛋白质
凝血酶原、纤溶酶原、免疫球蛋白
补体、胶原蛋白，层粘蛋白
核糖核酸酶、卵清蛋白、抗冻蛋白等
⑵糖在糖蛋白中的含量
⑶糖在肽链上的分布
分布：特定区域，分散集中均可
结构：水解产生葡萄糖、果糖、半乳糖
性质：非还原糖
松三糖
龙胆糖
龙胆糖
棉子糖
结构：水解产生两分子葡萄糖和一分子果糖
作用：龙胆属植物的贮存糖
结构：水解后全为葡萄糖
作用：糖苷中作糖基
结构：水解为两分子葡萄糖和一分子果糖
存在：广泛，松科和椴树科的分泌物中多
⑻四糖、五糖和六糖
结构：棉子糖加一个半乳糖
存在：植物中广泛存在
结构
⑶糖蛋白形成过程
Glc3Man9GlcNAc2的组装，转移到新合成的蛋白上，然后移去三分子葡萄糖和一分子甘露糖，变成Man8GlcNAc2。
高尔基体中修饰。
添加甘露糖，可达100个，形成典型的高甘露糖型N－糖苷。
除去二个甘露糖，再加上N-乙酰葡萄糖胺、半乳糖、海藻糖、唾液酸。
细胞中高尔基体合成和分泌多种多糖。
脱乙酰壳多糖：去乙酰化的聚葡糖胺
应用：广泛于水和饮料处理、化妆、制药、医学、
农业（种子包衣）以及食品、饲料加工。
⑸果胶物质pectic substance
果胶酸
果胶
果胶
物质
存在
胞壁的基质多糖，在初生细胞壁和细胞之间，浆果、果实和茎中丰富。
成分：聚半乳糖醛酸、聚鼠李半乳糖醛酸、
阿拉伯聚糖、半乳聚糖-阿拉伯半乳聚糖
第五章糖类概述
概念
Ⅰ.糖的种类
植物：85％~90％
细菌：10％~30％
动物：＜2％，能量主要来源
CH2O或(CH2O)n，碳水化合物！
例外：鼠李糖：C6H12O5
脱氧核糖：C5H10O4
1.单糖monosaccharide
干重
不能被水解为更小分子的糖。
通
式
广泛存在
⑴丙糖
D-甘油醛
二羟丙酮
糖酵解的中间物！
反刍动物：肠内共生的能产生纤维素酶的细菌
白蚁：依赖消化道中的原生动物。
纺织和造纸
改型纤维素用途广！
⑷壳多糖chitin（几丁质）
N-乙酰-β-D-葡糖胺的同聚物，似纤维素，
每个G的C2羟基被乙酰化的氨基取代
Mr达数百万。
应
用
结
构
存
在
无脊椎动物，如昆虫、蟹虾、螺蚌等
节肢动物和软体动物外骨骼
脊椎动物在胶原蛋白基质上进化成内骨骼
物质甜度的标准！
蔗糖甜度规定为100
转化糖
⑵乳糖lactose
哺乳类乳汁，含量约5％。
加利福尼亚海狮（California Sea Lions，Zalophus califonianus）的乳汁中含葡萄糖而非乳糖。
性质
来源
有还原性，可变旋。
溶解度：17g/100mL冷水，40g/100mL热水
比蔗糖小
低级
同系物
木苏糖
种类：蔗糖、棉子糖
作用：植物的冷适应
裸子植物贮存棉子糖低级同系物的量超过蔗糖。
⑼环糊精
环糊精，Schardinger糊精，环直链淀粉。
特点
结构
来源
由6、7或8个葡萄糖由α、β、γ-糖苷键连成环。
内部疏水，外部亲水，使包埋物对光、热和氧更稳定，物理性质（如溶解度、分散度）改变
芽孢杆菌属的环糊精转葡糖基转移酶作用于淀粉生成。
中，其中X为除脯氨酸外的任一氨基酸。
⑵O-糖肽键
单糖的异头碳与羟基氨基酸的羟基O原子共价结合而成的O-糖苷键。
发
现
性质
O-糖肽键
①与Ser或Thr结合
先在颌下腺、消化道、呼吸道等粘液糖蛋白中发现，故又称粘蛋白型糖肽键。随后在免疫球蛋白、胎球蛋白等非粘液蛋白中发现。
碱不稳定，在碱中易发生β-消去反应。
种类
作用
D-赤藓糖
D-赤藓酮糖
戊糖途径、光合作用
固定CO2的重要中间物。
⑵丁糖
藻类、地衣等低等植物！
存在
种类
赤藓糖4-磷酸
⑶戊糖
①D-核糖和2-脱氧-D-核糖
组成RNA和DNA
代谢
作用
磷酸戊糖途径和Calvin循环的中间物。
③L-阿拉伯糖
②D-木糖
多戊聚糖
果胶糖
存在
作用
形式
存在形式
细胞壁（植物和细菌）中
特征
糖原贮存原因
A.动员迅速
B.无氧时可分解
C.维持血糖
⑶纤维素cellulose
植物：占植物碳素50％以上，胞壁的主要成分。
动物：海洋无脊椎动物的被囊类外套膜成分
动物不用纤维素作结构物质。
应用
纤维
素酶
性
质
结构
物质
不溶于水及其他溶剂
原料中含多种与之结合紧密的成分，纯化难。
Mr：1~2×106
人和哺乳类：缺乏！
应用：糖果和食品中的胶凝剂。
存在：提取前与纤维素和半纤维素等结合的
水不溶性的果胶物质。
果胶酶：聚半乳糖醛酸酶
处理：果胶酶或稀酸处理原果胶，原果胶变为
水溶性的果胶。参与果实成熟！
⑹半纤维素hemicellulose
地点：细胞壁，木质化部分多
木材：占干重的15％~25％
秸秆：占干重的25％~45％
⑺琼脂agar
名称
①特征
②环Baidu Nhomakorabea精应用
长期保存食品的色、香、味
β-环糊精
α-环糊精
添加剂
保存
领域：医药、食品、化妆品
作用：稳定剂、抗氧化剂、抗光解剂、
乳化剂、增溶剂
层析分离和光谱学测定
与丹磺酰氯形成水溶性的笼形物，用于荧光标记蛋白质。
③环糊精研究前沿
α-环糊精：提高苯酯水解速度300倍；
β-环糊精：提高焦磷酸酯水解速度200多倍
糖数目：一般不超过15个单糖。
⑷糖的对映异构体
L型：L-岩藻糖，L-阿拉伯糖、L-艾杜糖醛酸D型：大多数
2.糖链结构的多样性
糖蛋白、糖脂>>核酸、蛋白质
核酸
蛋白质
糖蛋白
糖脂
原
因
3',5'-磷酸二酯键的4种碱基序列
肽键的20种氨基酸序列
糖链的糖有L和D型
糖苷键有α和β类型
多样性
3.糖肽连键的类型
连接键
2.寡糖oligosaccharide
二至六糖，庚糖及其以上的寡糖少见!
⑴蔗糖sucrose
蔗糖热到200℃左右，变成棕褐色的焦糖，是无定形多孔性固体物，有苦味，食品上用作酱油、饮料、糖果和面包等的着色剂。
名称：食糖，广泛存在于光合植物中
来源：甘蔗、甜菜、糖枫提取！
甜度
蔗糖的水解混合液
水解过程称转化！
形成树胶和半纤维素
另称
细胞壁及树皮创伤分泌物中
果胶物质、半纤维素、
树胶、植物糖蛋白
④D-核酮糖和D-木酮糖
植物和动物细胞中；
5-磷酸酯
存在
参与戊糖磷酸途径和Calvin循环。
⑷己糖
①D-葡萄糖
右旋糖dextrose
②D-半乳糖
乳糖、蜜二糖、棉子糖、
某些糖苷、脑苷脂和神经节苷脂；
存在
组成
作用
别称
组成血糖
特点：选择性强、灵敏度高、稳定性好
用途：识别生物大分子的构象与类型
芯片：易集成即可
3.多糖polysaccharide
贮存（能）多糖：storage or energy-storage polysaccharide，淀粉、糖原、菊粉等
结构多糖：structural polysaccharide，纤维素、壳多糖、植物（细菌、动物）杂多糖[糖胺聚糖]等。
过程：天然淀粉经处理，使其某些物理或化学
性质改变，适应特定需要形成的产物。
酸改型淀粉：纺织品
阳离子淀粉：造纸
⑵糖原glycogen，动物淀粉
人贮存的糖原作能源可维持机体12小时的需要。
水解：G-1-Pi：90％
葡萄糖：10%
分解：葡萄糖：消耗1分子ATP
G-6-Pi：不消耗ATP
结果：贮糖原效益很高！
琼脂糖
琼脂胶
琼脂糖不同程度被硫酸、甲氧基、丙酮酸等修饰后产物。
琼脂糖：修饰基团少
琼脂胶：修饰基团多
琼脂：修饰程度不同的混合物
Ⅱ.糖蛋白glycoprotein
名称：复合糖、结合蛋白质
结构：不多于15个单糖，寡糖链或聚糖链
作用：糖链作辅基
1.糖蛋白的存在和含糖量
⑴糖蛋白在组织器官中的分布
分泌蛋白
概况
膜蛋白
分布
N-糖
肽键
糖肽键
glycopeptide linkage
寡糖链的还原端与多肽链的氨基酸
以多种形式共价连接形成的连键。
⑴N-糖肽键
β-构型的N-乙酰葡糖胺（GlcNAc）
异头碳与天冬酰胺的γ-酰胺N原子共价
连接而成的N-糖苷键。
广泛，特别在血浆蛋白和膜蛋白中。
Asn常位于多肽链的Asn-X-Thr/Ser序列
加速碘取代反应。
用途：研究人工酶催化活性和稳定性，
多部位结合且多重识别功能的模拟酶
识
别
基
因
模拟酶
合成特定的化合物，修饰功能基团
或将多类大环主体共价结合，
形成各种新主体，
实现单点识别→多重识别
结构：环糊精为主体形成的物质
特点：选择性强、灵敏度高、易制备
用途：作化学传感器的信号物质
识别探针
化学
传感器
结构：环糊精为主体人工合成的物质
②β-Gal-（1-O）-Hyl
半乳糖+羟赖氨酸（Hyl）
③β-l-Araf（1→O）-Hyp
L-呋喃阿拉伯糖+
羟脯氨酸(Hyp)，Gal、Hyp
存在
性质
性质
结构
只在胶原蛋白中，也可能存在于藻菌类的植物（Phycomycete）的细胞壁中。
对碱稳定。
所有含Hyp的植物糖蛋白，动物中未发现。
碱稳定。
存在
直链淀粉
向母液中加入与水混溶的醇（甲醇）所得的无定形物质。
另称：糊化gelatinization
概念：干淀粉水中加热时，淀粉粒吸水溶胀
并破裂、淀粉进入水中形成半透明的
胶悬液，同时失去晶态和双折射性质
的过程。
防止老化
凝胶化
老化
另称：ageing，退行retrogradation或老化
概念：凝胶化的淀粉液缓慢冷却并长期放置，
生产
结构
存在
冷却石花莱等的热提取液，形成凝胶，
冰冻并融化凝胶，滤出产生的沉淀，
干燥至含水量约为35％使成透明薄片即可。
来源
在除去果胶后的残留物能被15％NaOH水解
多侧链，50~400个残基
基本单位：D-吡喃半乳糖（β-C4）+
（α-C3）3,6-脱水-L-吡喃半乳糖
结构：基本单位交替形成线性链
差异
多样性：侧链残基数目、种类、连接方式
随来源、组织和发育阶段的不同而变
羧基被不同程度甲酯化的线形聚半乳糖醛酸或聚鼠李半乳糖醛酸。
完全去甲酯化的果胶。
高度甲酯化的果胶（>45％，又称高甲氧基果胶）。
果胶
应用
原
果
胶
果胶
酸酯
分子量：25000~50000，亲水胶体
凝胶形成：酸(pH~3)→消除果胶的负电荷
糖（60％~65％蔗糖）→果胶脱水
一般不被酵母发酵。
⑶麦芽糖maltose
作用
性质
来源
淀粉等葡聚糖的酶促降解产物，
通常得β型麦芽糖。
饴糖的主要成分。
溶解度：108g/100mL，25C；
甜度：蔗糖的1/3。
膨松剂：防止烘烤食品干瘪
填充剂和稳定剂：冷冻食品
⑷α,α-海藻糖trehalose
结构：α,α-海藻糖
来源：卷柏中提取
分布：藻类、真菌、地衣、节肢动物
植物淀粉和纤维素等的构件
半乳聚糖形式存在于植物细胞壁。
少数植物果实可游离存在，在果实表面析出半乳糖结晶。
L-半乳糖：琼脂和其他多糖中作构件分子。
③D-甘露糖
植物细胞壁。
④D-果糖
左旋糖，
自然界最丰富的酮糖。
⑤L-山梨糖
用途
存在
名称
甘露聚糖
被细菌发酵后的山梨果汁中，易提取
糖尿病人的甜味剂
⑸庚糖和辛糖
天然庚糖和辛糖发现不多，功能了解少。
①D-景天庚酮糖
用途
存在
别称
概况
阿卓庚酮糖
大量存在景天科植物中
7-磷酸酯是戊糖磷酸途径和Calvin循环的中间物
②D-甘露庚酮糖
鳄梨果实含量丰，还原生成D-鳄梨醇。
不清楚其生物学作用。
③L-甘油-D-甘露庚糖
④D-甘油-D-甘露辛酮糖
存在
概况
概况
沙门氏杆菌细胞壁外层的脂多糖中。
鳄梨的果实中，功能尚不清楚。