第十七章糖類化合物1.能夠說(shuō)出糖的定義、分類、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。2.知道單糖的變旋光現(xiàn)象及糖的主要化學(xué)性質(zhì)，了解常見(jiàn)的糖類化合物在生活及醫(yī)藥上的應(yīng)用。3.學(xué)會(huì)糖類化合物的鑒別。學(xué)習(xí)目標(biāo)

自然界中的糖

根據(jù)糖能否水解和水解情況的不同，糖可分為三類：糖類化合物是多羥基醛（或多羥基酮）以及它們的脫水縮合產(chǎn)物單糖：不能水解的糖。如葡萄糖、果糖。低聚糖：水解后能生成2∽10個(gè)單糖分子。如蔗糖。多糖：水解后能生成10個(gè)以上單糖分子。如淀粉糖類的組成元素：C、H、O糖類的通式：Cm(H2O)n（因此曾把糖類化合物稱為碳水化合物，后來(lái)發(fā)現(xiàn)有的糖類物質(zhì)不符合Cm(H2O)n）2,3,4,5,6-五羥基己醛1,3,4,5,6-五羥基己酮（二）單糖的結(jié)構(gòu)1、單糖的開(kāi)鏈結(jié)構(gòu)及構(gòu)型根據(jù)所含碳原子數(shù)目，單糖可分為丙糖、丁糖、戊糖、已糖等。根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為醛糖（多羥基醛）和酮糖（多羥基酮）。

自然界所發(fā)現(xiàn)的單糖，主要是戊糖（如核糖和脫氧核糖）和已糖（如葡萄糖和果糖）。第一節(jié)單糖一、單糖的分類和結(jié)構(gòu)

（一）單糖的分類1、葡萄糖的結(jié)構(gòu)

（1）開(kāi)鏈?zhǔn)狡咸烟堑幕瘜W(xué)式為C6H12O6。其鏈狀結(jié)構(gòu)為：（1）氧環(huán)式結(jié)構(gòu)2、環(huán)狀結(jié)構(gòu)

（2）環(huán)狀結(jié)構(gòu)的α構(gòu)型和β構(gòu)型和吡喃相似，又稱為吡喃型單糖。

α-D-(+)-吡喃葡萄糖β-D-(+)-吡喃葡萄糖環(huán)狀結(jié)構(gòu)的哈沃斯式透視式知識(shí)拓展二、單糖的性質(zhì)（一）單糖的物理性質(zhì)單糖都是無(wú)色晶體，有甜味，具有吸濕性，易溶于水，難溶于乙醇等有機(jī)溶劑。除丙酮糖外，單糖都具有旋光性，溶于水時(shí)出現(xiàn)變旋光現(xiàn)象。1、氧化反應(yīng)（1）被多倫試劑、費(fèi)林試劑

醛糖與酮糖都能被象多倫試劑或費(fèi)林試劑這樣的弱氧化劑氧化，前者產(chǎn)生銀鏡，后者生成氧化亞銅的磚紅色沉淀，糖分子的醛基被氧化為羧基。（二）單糖的化學(xué)性質(zhì)

（2）溴水氧化（酸性氧化）溴水能氧化醛糖，但不能氧化酮糖?？捎么朔磻?yīng)來(lái)鑒別醛糖和酮糖。葡萄糖葡萄糖酸（3）在體內(nèi)酶催化下的氧化反應(yīng)

葡萄糖的伯醇羥基可以被氧化為羧基，生成葡萄糖醛酸。葡萄糖醛酸能與肝、膽中的有毒物質(zhì)如醇、酚等結(jié)合成無(wú)毒化合物，隨尿排出體外，因此葡萄糖醛酸是體內(nèi)重要的解毒物質(zhì)。2．成酯反應(yīng)單糖分子中的多個(gè)羥基都可以被酯化。例如，人體內(nèi)的葡萄糖在體內(nèi)酶的作用下可與磷酸作用生成葡萄糖-1-磷酸酯（俗稱1-磷酸葡萄糖）、葡萄糖-6-磷酸酯（俗稱6-磷酸葡萄糖）。β-D-葡萄糖β-D-6-磷酸葡萄糖環(huán)狀糖的半縮醛羥基能與另一分子化合物中的羥基、氨基或硫羥基等失水，生成的失水產(chǎn)物稱為糖苷，也稱為配糖體。由葡萄糖衍生的糖苷叫葡萄糖苷，失水時(shí)形成的鍵叫苷鍵。糖苷通常由糖和非糖兩部分組成，糖的部分稱為糖苷基，非糖部分稱為苷元或配糖基，二者通過(guò)氧原子相連的鍵稱為氧苷鍵。

3、成苷反應(yīng)4、顏色反應(yīng)（用于糖類物質(zhì)的鑒別）（1）莫立許（Molisch）反應(yīng)

在糖的水溶液中加入α-萘酚的酒精溶液，然后沿容器壁慢慢加入濃硫酸，不得振搖，使?jié)饬蛩岢恋降撞?，在濃硫酸和糖溶液的交界面很快出現(xiàn)紫色環(huán)。所有糖，包括單糖、低聚糖和多糖，都能發(fā)生此反應(yīng)，而且反應(yīng)很靈敏，常用于糖類物質(zhì)的鑒別。

用鹽酸作脫水劑，用間苯二酚作顯色劑，生成鮮紅色縮合物。間苯二酚的鹽酸溶液稱為塞利凡諾夫試劑。在酮糖（游離酮糖或雙糖分子中的酮糖）的溶液中，加入塞利凡諾夫試劑，加熱，很快出現(xiàn)紅色。在相同條件下，醛糖緩慢顯現(xiàn)淡紅色，或觀察不到變化。所以，可用此反應(yīng)來(lái)鑒別酮糖和醛糖。（2）塞利凡諾夫（Seliwanoff）反應(yīng)

三、重要的單糖（一）D-葡萄糖（C6H12O6

）

因在葡萄中含量豐富而得名。葡萄糖為白色結(jié)晶性粉末，熔點(diǎn)為146℃，易溶于水，微溶于酒精，難溶于乙醚等有機(jī)溶劑，甜度為蔗糖的60%，比旋光度為+52.7°。

人體血液中的葡萄糖稱為血糖，是人體所需能量的主要來(lái)源。正常人血糖濃度為3.9～6.1mmol/L，保持血糖濃度的恒定具有重要的生理意義。葡萄糖具有強(qiáng)心、利尿和解毒作用，在醫(yī)學(xué)上主要用作注射用營(yíng)養(yǎng)劑，其濃度為50g/L。（二）D-果糖（C6H12O6）

果糖是最甜的一種單糖，廣泛分布于水果和蜂蜜中。

人體內(nèi)果糖也能與磷酸形成酯，如:果糖-6-磷酸酯和果糖-1,6-二磷酸酯，是體內(nèi)糖代謝的中間產(chǎn)物，在糖代謝過(guò)程中有著重要作用。果糖-1,6-二磷酸酯還是一種高能營(yíng)養(yǎng)性藥物，有增強(qiáng)細(xì)胞活力和保護(hù)細(xì)胞的功能，可作為心肌梗死及各類休克的輔助藥物。（三）D-核糖（C5H10O5）和D-脫氧核糖（C5H10O4）

核糖和脫氧核糖它們是生物體內(nèi)重要的戊醛糖。在自然界中均不以游離態(tài)存在，常與磷酸和一些有機(jī)含氮雜環(huán)結(jié)合而存在于核蛋白中，是組成核糖核酸（RNA）和脫氧核糖核酸（DNA）的重要成分，在細(xì)胞中起遺傳作用，與生命現(xiàn)象有著密切聯(lián)系。（四）D-半乳糖（C6H12O6）

D-半乳糖是D-葡萄糖的C4差向異構(gòu)體，是乳糖、瓊脂、樹(shù)膠等的組成成分。奶和乳制品含有的乳糖是飲食中半乳糖的主要來(lái)源。半乳糖通過(guò)轉(zhuǎn)化為葡萄糖-1-磷酸為細(xì)胞代謝提供能量，但是體內(nèi)某些酶的缺失可引起血液中半乳糖水平升高，即半乳糖血癥。第二節(jié)雙糖

由2～10個(gè)單糖通過(guò)苷鍵結(jié)合而成的糖稱為低聚糖。根據(jù)分子中所含單糖個(gè)數(shù)，可將低聚糖分為二糖、三糖、四糖等。雙糖又稱為二糖，它是一分子單糖的半縮醛羥基與另一分子單糖的羥基脫水縮合而成的產(chǎn)物。

常見(jiàn)的較重要的雙糖有蔗糖、麥芽糖、乳糖等，它們的分子式都是C12H22O11。一、麥芽糖麥芽糖是淀粉水解的中間產(chǎn)物，主要存在于麥芽中。淀粉先經(jīng)淀粉酶作用水解成麥芽糖，然后再經(jīng)麥芽糖酶的作用水解成葡萄糖。米飯、饅頭在嘴里慢慢咀嚼會(huì)有甜味，就是因?yàn)橥僖豪镉型僖旱矸勖?，唾液淀粉酶可以把淀粉水解成麥芽糖，所以覺(jué)得甜。麥芽糖為白色晶體，易溶于水，甜度約為蔗糖的70％，具有右旋性，在水溶液中的比旋光度為+136°。（一）麥芽糖的結(jié)構(gòu)麥芽糖由一分子α-D-吡喃葡萄糖C-1上的苷羥基與另一分子α-D-吡喃葡萄糖C-4上的醇羥基脫水，通過(guò)α-1,4-苷鍵結(jié)合而成。麥芽糖結(jié)構(gòu)為：

（二）麥芽糖的制法Cm(H2O)n+nH2OnC12H22O11即淀粉+nH2O麥芽糖（三）麥芽糖的性質(zhì)1．變旋光現(xiàn)象和還原性麥芽糖分子中還保留1個(gè)苷羥基，在水溶液中存在開(kāi)鏈結(jié)構(gòu)與環(huán)狀結(jié)構(gòu)的互變平衡，因而具有變旋光現(xiàn)象和還原性，是還原性雙糖，能與弱氧化劑托倫試劑、斐林試劑、班氏試劑等反應(yīng)。2．水解反應(yīng)在酸或酶的作用下，１分子麥芽糖可水解生成2分子葡萄糖。C12H22O11+H2O2C6H12O6（四）用途麥芽糖有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，可作糖果，是市售飴糖的主要成分，還可用作細(xì)菌的培養(yǎng)基。麥芽糖葡萄糖二、蔗糖蔗糖就是普通的食用糖，是自然界中分布最廣的雙糖，主要來(lái)源于甘蔗和甜菜中。因此，蔗糖又名甜菜糖。甘蔗甜菜（一）蔗糖的結(jié)構(gòu)

蔗糖是由1分子α-D-吡喃葡萄糖C-1上的苷羥基與1分子β-D-呋喃果糖C-2上的苷羥基通過(guò)α-1,2-苷鍵結(jié)合而成的雙糖。其結(jié)構(gòu)式為：（二）蔗糖的性質(zhì)1．無(wú)變旋光現(xiàn)象和還原性蔗糖分子中無(wú)苷羥基，因而沒(méi)有還原性，無(wú)變旋光現(xiàn)象，為非還原性雙糖，不能被托倫試劑、斐林試劑、班氏試劑氧化。

2．水解反應(yīng)蔗糖在酸或轉(zhuǎn)化酶的作用下，水解生成等量的葡萄糖和果糖的混合物。

化學(xué)與生活

你知道紅糖、白糖、冰糖、飴糖的主要成分是什么嗎？紅糖是甘蔗經(jīng)壓榨取汁煉制而成的赤色結(jié)晶體，有促進(jìn)造血的功能。白糖是紅糖經(jīng)洗滌、離心、分離、脫色等工序制成的。冰糖則是白糖在一定條件下，通過(guò)重結(jié)晶后形成的，有養(yǎng)陰生津、潤(rùn)肺止咳的作用。飴糖的主要成分是麥芽糖，可作食品添加劑和藥品輔料。飴糖的主要成分是麥芽糖?；瘜W(xué)與生活三、乳糖乳糖存在于哺乳動(dòng)物的乳汁中，人乳中約含6%～8%，牛乳中約含4%～6%，是嬰兒發(fā)育必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，工業(yè)上可從乳酪的副產(chǎn)品乳清中得到。（一）乳糖的結(jié)構(gòu)（二）乳糖的性質(zhì)

1．變旋光現(xiàn)象和還原性乳糖分子中的葡萄糖部分仍保留有苷羥基，所以乳糖具有還原性，是還原性雙糖，有變旋光現(xiàn)象，比旋光度為+53．5°。2．水解反應(yīng)乳糖半乳糖葡萄糖C12H22O11+H2OC6H12O6+C6H12O6第三節(jié)多糖

多糖是天然高分子化合物，由成千上萬(wàn)個(gè)單糖分子之間脫水通過(guò)苷鍵縮合而成，相對(duì)分子質(zhì)量幾萬(wàn)甚至更多。由同種單糖組成的多糖稱勻多糖，如淀粉、纖維素、糖原等，它們都是由葡萄糖分子脫水縮合而成。不同種單糖組成的多糖稱雜多糖，如魔芋甘露聚糖，它由甘露糖和葡萄糖組成。富含淀粉的食物小麥玉米大米土豆一、淀粉淀粉是人類最主要的食物之一，也是綠色植物光合作用的產(chǎn)物，廣泛存在于植物的莖、塊根和種子中，是植物儲(chǔ)存的養(yǎng)分。淀粉是由α-D-葡萄糖脫水縮合而成的多糖。淀粉用熱水處理后，可溶解部分為直鏈淀粉，又稱為糖淀粉或可溶性淀粉；不溶而膨脹的部分為支鏈淀粉，又稱為膠淀粉。一般淀粉中含直鏈淀粉10%～30%，支鏈淀粉含量70%～90%。（一）直鏈淀粉直鏈淀粉存在于淀粉的內(nèi)層，難溶于冷水，可溶于熱水，由幾百個(gè)或上千個(gè)α-D-吡喃葡萄糖通過(guò)α-1,4-苷鍵結(jié)合而成。

直鏈淀粉溶液遇碘顯深藍(lán)色，加熱后顏色消失，冷卻后藍(lán)色復(fù)現(xiàn)。（二）支鏈淀粉（不溶性淀粉）支鏈淀粉存在于淀粉的外層，組成淀粉的皮質(zhì)，難溶于熱水，可膨脹成糊狀。

淀粉在酸或酶的作用下可逐步水解，先生成相對(duì)分子質(zhì)量比淀粉小的多糖（糊精），最終生成α-D-葡萄糖。二、糖原糖原是在人和動(dòng)物體內(nèi)儲(chǔ)存的一種多糖，又稱動(dòng)物淀粉或肝糖，主要儲(chǔ)存于肝臟和骨骼肌中，分別稱為肝糖原和肌糖原。糖原的結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉相似，但其分支程度更高，其相對(duì)分子質(zhì)量在幾百萬(wàn)至幾千萬(wàn)之間。三、右旋糖酐

臨床上常用的有兩種右旋糖酐。一種是平均相對(duì)分子質(zhì)量約為4萬(wàn)的右旋糖酐，稱為低分子右旋糖酐，即右旋糖酐40。右旋糖酐40有降低血液粘度、改善微循環(huán)和抗血栓的作用。一種是平均相對(duì)分子質(zhì)量為7萬(wàn)的右旋糖酐，稱為中分子右旋糖酐，即右旋糖酐70。右旋糖酐70是一種重要的血容量擴(kuò)充劑，當(dāng)喪失全血、血漿等而引起血容量不足時(shí)，可用右旋糖酐70補(bǔ)充。臨床上作為血漿代用品，提高血液膠體滲透壓。右旋糖酐也是高分子多糖化合物.四、纖維素

纖維素是由幾千至上萬(wàn)個(gè)β-D-葡萄糖單位通過(guò)β-1,4-苷鍵結(jié)合而成的直鏈分子，無(wú)分支。

雖然纖維素和淀粉一樣都是由D-葡萄糖組成，但由于人體內(nèi)的淀粉酶只能水解α-1,4-苷鍵，不能水解β-1,4-苷鍵，因此，纖維素不能被人體消化吸收，不可直接作為人體的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。但纖維素有刺激胃腸蠕動(dòng)、抗腸癌、防止便秘、降低血清膽固醇等作用，所以食物中保持一定量的纖維素有益于人體健康。

小結(jié)糖類化合物雙糖單糖結(jié)構(gòu)、分類、理化性質(zhì)、常見(jiàn)的單糖麥芽糖、蔗糖、乳糖淀粉、糖原、纖維素、果膠質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、應(yīng)用結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、應(yīng)用多糖課堂練習(xí)一、選擇題（）1．下列說(shuō)法正確的是：A．糖類都符合通式Cm(H2O)nB．糖類都有甜味C．糖類一般都含有碳、氫、氧三種元素D．糖類都能發(fā)生