第1章 糖类
俗称碳水化合物(carbohydrate)
Cn(H2O)m(不全面)
化学定义:
多羟基醛或酮及其缩聚物和衍生物的总称。
糖类的元素组成和化学本质
鼠李糖及岩藻糖(C6H12O5)、脱氧核糖(C5H10O4)
( 四)糖的命名与分类
单糖 (monosaccharide )
寡糖 (oligosaccharide )
多糖 (polysaccharide )
根据聚合度
• 不能被水解成更小分子的糖类
• 水解产生20个以上单糖分子的糖
类
三、单糖的结构
•有旋光异构现象(+/-)以及对映体D、L型
•碳原子是不对称
的
(一)链状结构
手性C原子(asymmetric carbon atom)
与四个不同的原子或原子基团共价连接并因而失
去对称性的四面体碳。
旋光性(optical activity)
n 尼克尔棱镜
n 平面偏振光
n 左/右旋
旋光度(旋光性、光学活性)
[α] D= —————×100t
αD
t
c×L
旋光物质使平面偏振光的偏振面发生旋转的能力。
L-葡萄糖
L-甘油醛
D-葡萄糖
D-甘油醛
(二)D系单糖和L系单糖
HC=O
HC-OH
HO-CH
HC-OH
HC-OH
HO-CH2
D - (+)葡萄糖L-(-)葡萄糖
对
映
体
异
构
D—葡萄糖
CH 0
CH OH
CHOH
CH
CH
CH2 OH
OH
OH
D-半乳糖
CH 0
CH OH
CHOH
CH
CH
CH2 OH
OH
OH
CH 0
CHOH
CH OH
CH
CH
CH2 OH
OH
OH
L-半乳糖
对
映
体
异
构
单糖中以醛糖种类分布居多,且其天然构型多为D型
1、戊糖、己糖的环状结构与构象
• 分多羟基醛、酮开链、半缩醛环状两种形式
• 天然情况以环状占绝大多数。
以葡萄糖为例
吡喃环开链 CH 0
CH OH
CHOH
CH
CH
CH2 OH
OH
OH
O
(三)单糖的构象
开链 CH 0
CH OH
CHOH
CH
CH
CH2 OH
OH
OH
CH
0
CH
OH
CH
OH
CH
CH
CH2
OH
OH
O H
吡喃环
O
半缩醛
羟基
仍具有
醛基还
原性
2、环状分子的αβ构型(异头碳)
吡喃环
O
H
O OH
OH
H =
新手性碳
新异构型 α β
• 戊糖,多为五元环呋喃糖
如
核糖 脱氧核糖
O O
• 单糖可发生哪些化学反应?
氧化——糖酸、糖醛酸
还原——糖醇
脂化——糖脂
聚合——寡糖、多糖
CH 0
CH OH
CHOH
CH
CH
CH2 OH
OH
OH
如 葡萄糖(G)
四、单糖的性质
还原反应
• 聚合反应
H2O
麦芽糖【葡萄糖-α(1→4)葡萄糖苷】α—葡萄糖
糖苷键
1 4 C
O
C
糖苷
五、寡糖(低聚糖)
命名原则:
①非还原端与还原端
② α,β
③ 吡喃、呋喃
④ (1 4/1 2…)
麦芽糖
α-型 α-型
[α-D-吡喃葡糖基-(1→4)- α- D-吡喃葡萄糖苷]
O
C H 2 O H
O
C H 2 O H
O O H
1 1
23
4
自然界最常见的寡糖是二糖
2
1
1
乳糖
1
O
CH2OH
O 1
O
CH2OH
OH
4
• 人体无法利用
六、多糖
分为{同/杂多糖、结构/贮存多糖}
(一)均(同)多糖
——由一种单糖聚合而成
1、 淀粉
植物细胞能源的储藏形式
作物名称
(种子)
小麦 玉米 大米 土豆 红薯
淀粉含量 65% 65% 75% 20% 16%
• 直链淀粉(amylose)
一级结构
α(1→4)葡萄糖苷键
•可溶于热水
•遇碘呈深蓝色
空间结构
• 支链淀粉(amylopectin)
空间
结构
α(1→4)糖苷键 α(1→6)糖苷键
淀
粉
水解程度
糊精 糖浆 麦芽低
聚糖
水解葡
萄糖
工业方法—酸或酶水解
1、淀粉:许多α-葡萄糖以α(1-4)糖苷键依次相连成
长而不分开的葡萄糖多聚物。支链在直链的基础上每
隔20~25个葡萄糖残基就形成一个α(1-6)支链。
淀粉酶:内切淀粉酶(α-淀粉酶)水解α-1,4键,
外切淀粉酶(β-淀粉酶)水解α-1.4,脱支酶针对
α-1.6。
• “动物淀粉”
2. 糖原
糖元:与支链淀粉类似,只是分支程度更高,但是
分支更多,每隔4个葡萄糖残基便有一个分支。它含
有大量的非原性端,可以被迅速动员水解。糖元遇
碘显红褐色。
一级结构
8000~10000分子
3、 纤维素:许多β-D-葡萄糖分子以β-(1-4)糖苷键
相连而成直链。降解纤维素的纤维素主要存在于微生
物中,一些反刍动物可以利用其消化道内的微生物消
化纤维素,产生的葡萄糖供自身和微生物共同利用。
4.甲壳素/壳多糖/几丁质(chitin)
(甲壳动物、昆虫外壁,另一大类生物资源)
[2—N—乙酰—D —氨基葡萄糖β(1→4)糖苷]
A.半纤维素
存在于细胞壁中所有杂多糖的总称。
B.果胶(细胞壁间粘连物质,基质多糖)
C.琼脂糖(红藻类石花菜属中提取,食物胶:果冻)
D.药物多糖
中草药治病的主要成分就是此类多糖及其衍生物
结构与功能的研究刚刚起步
E.其它
(二)杂多糖
(由不同的几种单糖聚合而成)
肽聚糖
八、糖蛋白及其糖链
(一)糖肽连键的类型
1、O-糖苷键
二糖核心β-半乳糖基-(1→3)-N-乙酰半乳糖胺
-Ser/Thr等
2、N-糖苷键
β-N-乙酰葡萄糖胺
Asn 的酰胺N原子
Asn-X-Thr/Ser
N-糖苷键
九、糖胺聚糖
( glycosaminoglycan, GAG)
一般含有氨基己糖或己糖醛酸
也称粘多糖(mucopolysaccharide)
[己糖醛酸 己糖胺]n
单糖残基带有羧基/硫酸基
A、透明质酸
(关节/脐带/鸡冠/胚胎/玻璃体)
B、硫酸软骨素(硫酸皮肤素)
C、硫酸角质素
D、硫酸乙酰肝素和肝素
糖胺聚糖(粘多糖)的种类: