生物化学第三章糖类.ppt

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1、第三章糖类第一节第一节 概述概述第二节第二节单糖的结构单糖的结构第三节第三节寡糖寡糖第四节第四节多糖多糖第一节第一节 概述概述一、糖类的生物学作用：一、糖类的生物学作用：1.生物体的结构成分生物体的结构成分(纤维素，果胶质，壳多糖纤维素，果胶质，壳多糖,肽聚糖肽聚糖)2.作为生物体的主要能源物质作为生物体的主要能源物质（低聚糖，淀粉，糖原（低聚糖，淀粉，糖原)3.作为物质代谢的碳骨架作为物质代谢的碳骨架4.作为细胞识别的信息分子作为细胞识别的信息分子二、糖类的概念二、糖类的概念(化学本质化学本质化学本质化学本质)多羟基的醛类或酮类化合物以及它们的衍生物或水解时能产生这些化合物的多聚体。三、三、

2、糖的命名和分类糖的命名和分类（1 1）单糖：不能被水解为更小分子的糖。）单糖：不能被水解为更小分子的糖。）单糖：不能被水解为更小分子的糖。）单糖：不能被水解为更小分子的糖。命名：根据含有碳原子数目不同分为：丙、丁、戊、己、庚糖命名：根据含有碳原子数目不同分为：丙、丁、戊、己、庚糖 根据分子中含酮基或醛基分为：酮糖、醛糖根据分子中含酮基或醛基分为：酮糖、醛糖 根据根据C C数目和含羰基的类型结合起来命名。数目和含羰基的类型结合起来命名。（2 2）寡糖：）寡糖：）寡糖：）寡糖：2-62-6个单糖分子脱水缩合而成。个单糖分子脱水缩合而成。个单糖分子脱水缩合而成。个单糖分子脱水缩合而成。（3 3）多糖

3、：水解时产生）多糖：水解时产生）多糖：水解时产生）多糖：水解时产生2020个以上单糖分子的糖类个以上单糖分子的糖类个以上单糖分子的糖类个以上单糖分子的糖类 同多糖：水解时只产生一种单糖或单糖衍生物同多糖：水解时只产生一种单糖或单糖衍生物同多糖：水解时只产生一种单糖或单糖衍生物同多糖：水解时只产生一种单糖或单糖衍生物 杂多糖：半纤维素、肽聚糖、糖胺聚糖类杂多糖：半纤维素、肽聚糖、糖胺聚糖类杂多糖：半纤维素、肽聚糖、糖胺聚糖类杂多糖：半纤维素、肽聚糖、糖胺聚糖类(透明质酸、透明质酸、透明质酸、透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素等硫酸软骨素、硫酸皮肤素等硫酸软骨素、硫酸皮肤素等硫酸软骨素、硫酸皮肤素等

4、)（4 4）结合糖：糖脂、糖蛋白）结合糖：糖脂、糖蛋白）结合糖：糖脂、糖蛋白）结合糖：糖脂、糖蛋白(蛋白聚糖蛋白聚糖蛋白聚糖蛋白聚糖)、糖、糖、糖、糖-核苷核苷核苷核苷酸酸酸酸第二节第二节单糖的结构单糖的结构一、单糖的结构一、单糖的结构1.单糖的构型单糖的构型FischerFischerFischerFischer投影式：投影式：投影式：投影式：C C C C链处于垂直方向，链处于垂直方向，链处于垂直方向，链处于垂直方向，羰基在链的上端，羰基在链的上端，羰基在链的上端，羰基在链的上端，羟甲基写在下端，羟甲基写在下端，羟甲基写在下端，羟甲基写在下端，氢和羟基位于氢和羟基位于氢和羟基位于氢和羟基位

5、于C C C C链的两侧。链的两侧。链的两侧。链的两侧。透射式书写：透射式书写：透射式书写：透射式书写：a.a.a.a.手性碳原子和实线键处于纸面内手性碳原子和实线键处于纸面内手性碳原子和实线键处于纸面内手性碳原子和实线键处于纸面内;b.b.b.b.虚线伸向纸后虚线伸向纸后虚线伸向纸后虚线伸向纸后;c.c.c.c.楔形键凸出纸面。楔形键凸出纸面。楔形键凸出纸面。楔形键凸出纸面。单糖的构型由单糖的构型由单糖的构型由单糖的构型由编号最大编号最大编号最大编号最大不对称碳原子的构型决定，不对称碳原子的构型决定，不对称碳原子的构型决定，不对称碳原子的构型决定，有两种：有两种：有两种：有两种：D D构型和

6、构型和构型和构型和L L构型，天然存在的糖多为构型，天然存在的糖多为构型，天然存在的糖多为构型，天然存在的糖多为D D构型。构型。构型。构型。丙糖丙糖丁糖丁糖戊糖戊糖己糖己糖赤藓糖苏糖来苏糖核糖木糖赤藓酮糖核酮糖木酮糖阿洛酮糖果糖山梨糖塔格糖吡喃糖和呋喃糖变旋现象：许多新配制的单糖溶液会发生旋光度变旋现象：许多新配制的单糖溶液会发生旋光度变旋现象：许多新配制的单糖溶液会发生旋光度变旋现象：许多新配制的单糖溶液会发生旋光度的改变，这种现象称变旋现象。的改变，这种现象称变旋现象。的改变，这种现象称变旋现象。的改变，这种现象称变旋现象。和异头物HaworthHaworth式结构的成环规则：式结构的成

7、环规则：含氧环的含氧环的C C按顺时针排列按顺时针排列1.1.链式结构中左边的基团写在环平面上，右边的基团写在环链式结构中左边的基团写在环平面上，右边的基团写在环 平面下；（平面下；（D D型左上右下，型左上右下，L L型相反）型相反）2.2.如有环外如有环外C C原子，书写时原子，书写时D-D-型糖的写在环平面上，型糖的写在环平面上，L-L-型糖的型糖的 写在环平面下；（写在环平面下；（D D上上L L下）下）3.3.无论无论D D、L L型，半缩醛或酮型，半缩醛或酮C C羟基与末端羟甲基在同侧羟基与末端羟甲基在同侧为为异头物，异侧为异头物，异侧为异头物。（同异头物。（同异异）成环后羰基碳成

8、环后羰基碳原子变成不对原子变成不对称碳原子，称称碳原子，称异头碳。异头碳。异头物：构型异头物：构型只有在半缩酮只有在半缩酮或醛或醛C C有区别有区别的单糖异构体。的单糖异构体。36363636%+112+112 64646464%+18.7+18.7 1111%变旋后平衡溶液变旋后平衡溶液变旋后平衡溶液变旋后平衡溶液 +52.6+52.6 二、单糖的构象 溶液中的六元环以椅式或船式构象存在，椅式构象更稳溶液中的六元环以椅式或船式构象存在，椅式构象更稳溶液中的六元环以椅式或船式构象存在，椅式构象更稳溶液中的六元环以椅式或船式构象存在，椅式构象更稳 定；定；定；定；椅式构象中，大的取代基处于平伏键

9、比处于垂直键椅式构象中，大的取代基处于平伏键比处于垂直键椅式构象中，大的取代基处于平伏键比处于垂直键椅式构象中，大的取代基处于平伏键比处于垂直键 稳定稳定稳定稳定.-D-D-D-D-吡喃吡喃吡喃吡喃G G G G比比比比-D-D-D-D-吡喃吡喃吡喃吡喃G G G G稳定。稳定。稳定。稳定。三、重要的单糖及其衍生物1.1.丙糖：甘油醛和二羟丙酮的磷酸酯是丙糖：甘油醛和二羟丙酮的磷酸酯是丙糖：甘油醛和二羟丙酮的磷酸酯是丙糖：甘油醛和二羟丙酮的磷酸酯是EMPEMP中的中间物中的中间物中的中间物中的中间物2.2.戊糖：核糖、脱氧核糖、核酮糖和木酮糖戊糖：核糖、脱氧核糖、核酮糖和木酮糖戊糖：核糖、脱氧

10、核糖、核酮糖和木酮糖戊糖：核糖、脱氧核糖、核酮糖和木酮糖3.3.已糖已糖已糖已糖：D-GD-G、D-D-半乳糖、半乳糖、半乳糖、半乳糖、D-D-果糖果糖果糖果糖葡萄糖：生物界中最为重要的单糖是葡萄糖。因为葡葡萄糖：生物界中最为重要的单糖是葡萄糖。因为葡萄糖不仅是组成淀粉、纤维素、糖原等重要多糖的单萄糖不仅是组成淀粉、纤维素、糖原等重要多糖的单体成分，而且葡萄糖是生物体内重要的能源物质。体成分，而且葡萄糖是生物体内重要的能源物质。果糖：是自然界最丰富的酮糖，蔗糖的组分之一。果糖：是自然界最丰富的酮糖，蔗糖的组分之一。4.4.氨基糖氨基糖5.5.糖醇糖醇 甘油肌醇甘油肌醇甘油肌醇甘油肌醇 D-D-

11、D-D-核糖醇核糖醇核糖醇核糖醇D-D-D-D-山梨醇山梨醇山梨醇山梨醇 D-D-D-D-甘露醇甘露醇甘露醇甘露醇 D-D-D-D-木糖醇木糖醇木糖醇木糖醇6.6.糖酸糖酸7.7.7.7.糖苷：醇、胺、碱基或糖苷糖苷：醇、胺、碱基或糖苷糖苷：醇、胺、碱基或糖苷糖苷：醇、胺、碱基或糖苷O-O-O-O-苷、苷、苷、苷、N-N-N-N-苷、苷、苷、苷、C-C-C-C-苷苷苷苷乌本乌本(箭毒箭毒)苷苷苦杏仁苷苦杏仁苷重要的二糖包括蔗糖、麦芽糖、乳糖、纤维二糖等重要的二糖包括蔗糖、麦芽糖、乳糖、纤维二糖等第三节第三节寡糖寡糖一、麦芽糖（饴糖）结构：由两分子葡萄糖脱水缩合形成，存在有两种形式：-D-D-D

12、-D-吡喃葡萄糖基吡喃葡萄糖基吡喃葡萄糖基吡喃葡萄糖基-（1 1 1 1 4 4 4 4）-D-D-D-D-吡喃葡萄糖苷吡喃葡萄糖苷吡喃葡萄糖苷吡喃葡萄糖苷-D-D-D-D-吡喃葡萄糖基吡喃葡萄糖基吡喃葡萄糖基吡喃葡萄糖基-（1 1 1 1 4 4 4 4）-D-D-D-D-吡喃葡萄糖苷吡喃葡萄糖苷吡喃葡萄糖苷吡喃葡萄糖苷二、纤维二糖纤维素部分水解的产纤维素部分水解的产物物-D-吡喃葡萄糖基吡喃葡萄糖基-（14）-D-吡喃吡喃葡萄糖苷葡萄糖苷有还原性有还原性不容易被水解成葡萄不容易被水解成葡萄糖糖三、乳糖 存在于动物的乳汁中存在于动物的乳汁中存在于动物的乳汁中存在于动物的乳汁中-D-D-D-D

13、-吡喃半乳糖基吡喃半乳糖基吡喃半乳糖基吡喃半乳糖基-（1 1 1 1 4 4 4 4）-D-D-D-D-吡喃葡萄糖苷吡喃葡萄糖苷吡喃葡萄糖苷吡喃葡萄糖苷 具有还原性具有还原性具有还原性具有还原性 四、蔗糖 存在某些植物体中，特别是甘蔗、甜菜中含量丰富存在某些植物体中，特别是甘蔗、甜菜中含量丰富-D-吡喃葡萄糖基吡喃葡萄糖基-（12）-D-呋喃果糖苷呋喃果糖苷没有还原性没有还原性在酸或酶的作用下水解生成葡萄糖和果糖的混合物，工在酸或酶的作用下水解生成葡萄糖和果糖的混合物，工业上称为转化糖业上称为转化糖多糖 由数百或数千个单糖分子由数百或数千个单糖分子通过脱水缩合通过脱水缩合而成而成第四节第四节多

14、糖多糖按其组分可分为均一多糖（同多糖）（由一按其组分可分为均一多糖（同多糖）（由一按其组分可分为均一多糖（同多糖）（由一按其组分可分为均一多糖（同多糖）（由一种单糖组成）和不均一多糖种单糖组成）和不均一多糖种单糖组成）和不均一多糖种单糖组成）和不均一多糖(杂多糖杂多糖杂多糖杂多糖)。按其功能可分为结构多糖和贮存多糖按其功能可分为结构多糖和贮存多糖按其功能可分为结构多糖和贮存多糖按其功能可分为结构多糖和贮存多糖不水解没有还原性。不水解没有还原性。不水解没有还原性。不水解没有还原性。大多难溶于水，溶于水后形成胶体溶液。大多难溶于水，溶于水后形成胶体溶液。大多难溶于水，溶于水后形成胶体溶液。大多难溶

15、于水，溶于水后形成胶体溶液。有旋光性，但没有变旋现象。有旋光性，但没有变旋现象。有旋光性，但没有变旋现象。有旋光性，但没有变旋现象。无甜味。无甜味。无甜味。无甜味。一、一、均一性多糖均一性多糖1.淀粉淀粉淀粉以淀粉粒形式存在于植物体中。淀粉以淀粉粒形式存在于植物体中。根据链是否分支，可分为直链淀粉和支链淀粉。根据链是否分支，可分为直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉直链淀粉葡萄糖残基之间以葡萄糖残基之间以葡萄糖残基之间以葡萄糖残基之间以 （1 1 1 1 4 4 4 4）糖苷键连接成链状，）糖苷键连接成链状，）糖苷键连接成链状，）糖苷键连接成链状，不不分支，通常卷曲成螺旋状，分支，通常卷曲成螺旋状，每

16、圈有每圈有6 6个葡萄糖残基个葡萄糖残基遇碘遇碘显蓝色。显蓝色。支链淀粉分子较大，除含支链淀粉分子较大，除含支链淀粉分子较大，除含支链淀粉分子较大，除含（1 1 1 1 4 4 4 4）糖苷键外，糖苷键外，糖苷键外，糖苷键外，在分支处为在分支处为在分支处为在分支处为 （1 1 1 1 6 6 6 6）糖苷键糖苷键糖苷键糖苷键相连的，每隔相连的，每隔相连的，每隔相连的，每隔12-2512-2512-2512-25个个个个G G G G残基就有一分支。残基就有一分支。残基就有一分支。残基就有一分支。-和和和和-淀粉酶淀粉酶淀粉酶淀粉酶中中中中和和和和指淀粉酶的指淀粉酶的指淀粉酶的指淀粉酶的类型类型

17、类型类型，它们，它们，它们，它们只作用于只作用于只作用于只作用于（1 1 1 1 4 4 4 4）-D-D-D-D-糖苷键糖苷键糖苷键糖苷键，-淀粉酶为内淀粉酶为内淀粉酶为内淀粉酶为内切糖苷酶，切糖苷酶，切糖苷酶，切糖苷酶，-淀粉酶为外切糖苷酶，淀粉酶为外切糖苷酶，淀粉酶为外切糖苷酶，淀粉酶为外切糖苷酶，去分支酶去分支酶去分支酶去分支酶可水解可水解可水解可水解 （1 1 1 1 6 6 6 6）糖苷键糖苷键糖苷键糖苷键。非还原端非还原端还原端还原端淀粉的糊化淀粉的糊化 淀粉的悬浮液加热到一定的温度时（一淀粉的悬浮液加热到一定的温度时（一般在般在5555 C C以上），淀粉粒会突然吸水膨以上），

18、淀粉粒会突然吸水膨胀，淀粉的悬浮液变成粘稠的胶体溶液。胀，淀粉的悬浮液变成粘稠的胶体溶液。这一现象，称为淀粉的糊化。这一现象，称为淀粉的糊化。淀粉粒突然吸水膨胀时的温度称为糊化淀粉粒突然吸水膨胀时的温度称为糊化开始温度，或糊化温度开始温度，或糊化温度淀粉的凝沉淀粉的凝沉淀粉的稀溶液，在低温下放置一段时间后，淀粉的稀溶液，在低温下放置一段时间后，溶液变浑浊，并有沉淀析出。这种现象叫溶液变浑浊，并有沉淀析出。这种现象叫淀粉的凝沉作用，也叫淀粉的老化。淀粉的凝沉作用，也叫淀粉的老化。淀粉老化的本质：淀粉老化的本质：是在温度较低时，淀粉分子彼此以氢键结是在温度较低时，淀粉分子彼此以氢键结合形成紧密的晶

19、体化结构而从溶液中析出。合形成紧密的晶体化结构而从溶液中析出。变性淀粉变性淀粉 直接从植物体中得到的淀粉称为原淀粉，或天直接从植物体中得到的淀粉称为原淀粉，或天直接从植物体中得到的淀粉称为原淀粉，或天直接从植物体中得到的淀粉称为原淀粉，或天然淀粉。把天然淀粉用物理或化学方法进行处理，然淀粉。把天然淀粉用物理或化学方法进行处理，然淀粉。把天然淀粉用物理或化学方法进行处理，然淀粉。把天然淀粉用物理或化学方法进行处理，改变其某些物理性质，如：水溶性、粘度、糊化改变其某些物理性质，如：水溶性、粘度、糊化改变其某些物理性质，如：水溶性、粘度、糊化改变其某些物理性质，如：水溶性、粘度、糊化性质、味道及流动

20、性等。这种被处理过的淀粉叫性质、味道及流动性等。这种被处理过的淀粉叫性质、味道及流动性等。这种被处理过的淀粉叫性质、味道及流动性等。这种被处理过的淀粉叫变性淀粉变性淀粉变性淀粉变性淀粉变性的方法有：高温处理、预糊化、酸处理、碱变性的方法有：高温处理、预糊化、酸处理、碱变性的方法有：高温处理、预糊化、酸处理、碱变性的方法有：高温处理、预糊化、酸处理、碱处理、氧化等处理、氧化等处理、氧化等处理、氧化等淀粉除被用作食品外，还被广泛应用在纺织、造淀粉除被用作食品外，还被广泛应用在纺织、造淀粉除被用作食品外，还被广泛应用在纺织、造淀粉除被用作食品外，还被广泛应用在纺织、造纸、胶合板制造等行业纸、胶合板制

21、造等行业纸、胶合板制造等行业纸、胶合板制造等行业2.糖原：糖原：除含有除含有除含有除含有（1 14 4）糖苷键外，糖苷键外，糖苷键外，糖苷键外，还有还有还有还有 （1 16 6）糖糖糖糖苷键苷键苷键苷键相连的，每隔相连的，每隔相连的，每隔相连的，每隔8-128-128-128-12个个个个G G G G残基就有一分支。残基就有一分支。残基就有一分支。残基就有一分支。含含含含有大量的非还原性端，可以被迅速动员水解。主有大量的非还原性端，可以被迅速动员水解。主有大量的非还原性端，可以被迅速动员水解。主有大量的非还原性端，可以被迅速动员水解。主要存在于肝脏和肌肉中。要存在于肝脏和肌肉中。要存在于肝脏

22、和肌肉中。要存在于肝脏和肌肉中。3.纤维素纤维素-D-D-葡葡萄萄糖糖分分子子以以(1-4)糖糖苷苷键键相相连连而而成成直直链链。特特殊殊的的纤纤维维素素酶酶可可水水解解(1-4)糖糖苷苷键，键，-和和-淀粉酶淀粉酶水解水解(1-4)糖苷键。糖苷键。许多纤维素分子平行排列，彼此之间以许多纤维素分子平行排列，彼此之间以氢键氢键结合而形成微纤维，作为植物细胞壁的骨架结合而形成微纤维，作为植物细胞壁的骨架千里之堤，溃于蚁穴 膳食纤维膳食纤维：纤维素与半纤维素、果胶物纤维素与半纤维素、果胶物质、壳多糖等。质、壳多糖等。作用：作用：促进肠道蠕动，有利于其他营养物质促进肠道蠕动，有利于其他营养物质的消化吸

23、收，缩短毒素在肠道中停留的时间。的消化吸收，缩短毒素在肠道中停留的时间。纤维素的经济价值：纤维素的经济价值：造纸、纺织、木材等造纸、纺织、木材等4.几丁质几丁质(壳多糖壳多糖)：N-N-乙乙乙乙酰酰酰酰-D-D-葡葡葡葡萄萄萄萄糖糖糖糖胺胺胺胺以以以以 (1-4)(1-4)糖糖糖糖苷苷苷苷链链链链相相相相连连连连成成成成的的的的直链。直链。直链。直链。相邻链的相邻链的GlcNAcGlcNAc残基相互形成残基相互形成氢键氢键，导致，导致具有很大强度的线性微原纤维的形成。具有很大强度的线性微原纤维的形成。几丁质的去乙酰化可以生成聚葡糖胺或脱几丁质的去乙酰化可以生成聚葡糖胺或脱乙酰壳多糖（乙酰壳多糖

24、（chitosanchitosan），是一种带正电），是一种带正电荷的无毒的聚合物。荷的无毒的聚合物。脱乙酰壳多糖可以用作处理废水和工业废脱乙酰壳多糖可以用作处理废水和工业废液的吸附剂，也可用作食品保存或美容的液的吸附剂，也可用作食品保存或美容的面膜。面膜。二、杂多糖二、杂多糖 肽聚糖肽聚糖 ：细菌细胞壁的细菌细胞壁的细菌细胞壁的细菌细胞壁的主要结构成分，主要结构成分，主要结构成分，主要结构成分，N-N-N-N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺和和和和N-N-N-N-乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸通过通过通过通过(1-4)(1-4)(1-4)(1-4)糖糖糖糖苷键连接而成。苷键连接而成。苷键连接而成。苷键连接而成。溶菌酶的作用是溶菌酶的作用是溶菌酶的作用是溶菌酶的作用是破坏细菌细胞壁。破坏细菌细胞壁。破坏细菌细胞壁。破坏细菌细胞壁。