1、第一章 糖類(Carbohydrates，Saccharides),主要內(nèi)容：,一、糖的概念 二、單糖 三、常見的二糖 四、常見的三糖 五、多糖 六、細(xì)菌多糖 七、復(fù)合糖 八、糖類的分析,一、糖的概念,（一）糖類(saccharides)的存在與來(lái)源,糖是自然界分布很廣的一類化合物，幾乎所有的動(dòng)物、植物和微生物體內(nèi)都含有糖類。 地球上糖類物質(zhì)的根本來(lái)源是綠色細(xì)胞進(jìn)行的光合作用。關(guān)于光合作用將在植物生理學(xué)中介紹。,糖類的主要生物學(xué)作用,1可作為生物體的結(jié)構(gòu)物質(zhì)，如纖維素。,2可轉(zhuǎn)變?yōu)樯匦璧钠渌镔|(zhì)，如脂 類、蛋白質(zhì)等。,3是生物體主要的能量來(lái)源。,4可作為細(xì)胞識(shí)別的信息分子。,（二）糖的化

2、學(xué)本質(zhì),糖也稱碳水化合物（carbohydrate），用Cm(H2O)n表示。大多數(shù)糖類C : H : O = 1 : 2 : 1的經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式，有一些則不符合此比例,碳水化合物這個(gè)名稱并不確切，但因沿用已久，所以至今在西文中還廣泛使用。,定義：糖是多羥醛或多羥酮及其縮聚物和某些衍生物的總稱。,有些碳水化合物也含N，P和S。,（三）糖的分類（classification）,1單糖（monosaccharide）：是多羥醛或多羥酮,（1）碳原子數(shù)目：丙糖、丁糖、戊糖、已糖、庚糖等。,（2）醛糖、酮糖：如葡萄糖、果糖。,2寡糖（oligosaccharide）：又稱低聚糖，由2 10分子單糖結(jié)合而成

3、?？煞譃槎?、三糖、四糖、 五糖等。,3多糖（polysaccharide）：由多分子單糖或單糖 的衍生物聚合而成。,（1）同多糖（homopolysaccharide）：由同一種單糖聚合而成，如淀粉、糖原、纖維素等。,（2）雜多糖（heteropolysaccharide）：由不同種 單糖或單糖的衍生物聚合而成，如透明質(zhì)酸等。,4。復(fù)合糖（complex saccharide） ：糖類還可和非糖物質(zhì)如脂類、蛋白質(zhì)等結(jié)合形成復(fù)合糖,二、單糖 （monosaccharide）,以葡萄糖為例,（1）C6H12O6+(CH3CO)2OC6H7O6(COCH3)5,說(shuō)明葡萄糖分子內(nèi)有5個(gè)羥基,葡萄糖能

4、與Fehling試劑反應(yīng)，說(shuō)明葡萄糖分子內(nèi)含有醛基,以上說(shuō)明葡萄糖是個(gè)多羥醛，多羥醛是個(gè)鏈狀化合物,HNO3,Br2H2O,NaHg,（2）,葡萄糖二酸,葡萄糖酸,葡萄糖,葡萄醇,單糖的鏈狀結(jié)構(gòu)有醛糖和酮糖之分,醛糖,酮糖,D-Glucose, an aldohexose,D-Fructose, a ketohexose,單糖的構(gòu)型（configuration）：D型和L型 以甘油醛作標(biāo)準(zhǔn),2環(huán)狀結(jié)構(gòu),單糖的鏈狀結(jié)構(gòu)不能解釋以下性質(zhì),（1）單糖是多羥醛，應(yīng)顯示醛的性質(zhì)，但葡萄糖的醛基不能和NaHSO3反應(yīng)，也不能和Schiff試劑反應(yīng)，說(shuō)明葡萄糖的醛基不如一般醛基活潑。,（3）葡萄糖有變旋現(xiàn)象

5、,（1）Fischer式,+,+,（2）Haworth式,舉例：,為什么氧橋一端反向 ?,鏈狀環(huán)狀互變,-D-吡喃葡萄糖 醛式（鏈?zhǔn)剑┢咸烟?-D-吡喃葡萄糖,-D-呋喃葡萄糖,- D-呋喃葡萄糖,（37）,（63）,（括號(hào)內(nèi)數(shù)字為摩爾濃度百分?jǐn)?shù)）,3單糖的構(gòu)象:,討論葡萄糖吡喃糖的構(gòu)象,(二) 常見的重要單糖,2. 丁糖(Trioses)：,3. 戊糖(Pentoses)及其構(gòu)象(conformation)：,L-阿拉伯糖和木糖酵母不能使其發(fā)酵,4. 已糖(Hexoses)：,5. 庚糖(Heptoses)：,(1) D-景天庚酮糖 D-sedoheptulose,(2) D-甘露庚酮糖(D

6、-mannoheptulose),D-景天庚酮糖-7-磷酸 D-sedoheptulose-7-phosphate (D-sed-7-p),(三) 單糖的重要衍生物,1. 糖醇：,(1) D-甘露醇：植物中分布廣，海帶中含量達(dá)5.2-20.5%,(2) D-山梨醇,2. 糖酸(suger acid)：,(2) D-葡萄糖醛酸(D-glucuronic acid),(3) D-半乳糖醛酸(D-galacturonic acid),(1) D-葡萄糖酸(D-gluconic acid),3. 糖胺(glycosamine)：,(1) D-葡萄糖胺(D-glucosamine)： 存在于幾丁質(zhì)(ch

7、itin)和粘液酸中,(2) D-半乳糖胺(D-galacosamine): 存在于軟骨組織中,葡糖胺,4. 其它衍生物：,胞壁酸(murmic acid),唾液酸,（四）單糖的性質(zhì),1物理性質(zhì),（1）旋光性（opticity）,比旋光度,（2）變旋現(xiàn)象（mutarotation）,一個(gè)有旋光性的溶液放置后，其比旋光度改變的現(xiàn)象稱變旋。,變旋的原因：,（3）甜度（sweetness）,2單糖的化學(xué)性質(zhì),（1）由醛、酮基產(chǎn)生的化學(xué)性質(zhì),單糖的氧化（即單糖的還原性）,弱氧化劑：常用的為含Cu2+的堿性溶液,Fehling試劑：CuSO4、NaOH、酒石酸鉀鈉,Benedict試劑：CuSO4、Na

8、2CO3、檸檬酸鈉,溫和氧化劑；Br2H2O,強(qiáng)氧化劑：濃HNO3,O,+,果糖,乙醇酸,三羥基丁酸,氧化劑,單糖,單糖的還原,H,H,DFru,D葡萄醇,D甘露醇,形成糖脎,異構(gòu)化（弱堿的作用）,發(fā)酵作用,（2）由羥基（半縮醛羥基和醇性羥基）產(chǎn)生的性質(zhì),形成糖酯, 形成糖苷, 單糖脫水（無(wú)機(jī)酸的作用）,單糖與強(qiáng)酸（如H2SO4，HCl）作用，單糖脫水生成糠醛或糠醛的衍生物。,糠醛或羥甲基糠醛能與酚類物質(zhì)作用產(chǎn)生各種有色物質(zhì)，可用作糖的定性測(cè)定。,- 萘酚,間苯二酚,間苯三酚,甲基間苯二酚,AMolischs test （莫利希試驗(yàn)）,BSeliwanoffs test （西里瓦諾夫試驗(yàn)）,鑒

9、定糖類的共同反應(yīng)。,鑒定酮糖,CTollens test（土倫試驗(yàn)）,DBials test（比亞爾試驗(yàn)，也稱苔黑酚試驗(yàn)）,鑒定戊糖,鑒定戊糖, 氨基化,（NAG）,（NAM）,胞壁酸,葡糖胺,（NAN）,唾液酸,脫氧,2-脫氧-D-核糖,L-鼠李糖 （6-脫氧-L-甘露糖）,L-巖藻糖 （6-脫氧-L-半乳糖）,三、常見的二糖（雙糖，disaccharide）,（一）蔗糖（sucrose）,1蔗糖的結(jié)構(gòu),2蔗糖的性質(zhì),物理性質(zhì)：白色結(jié)晶，易溶于水，很甜。有旋光 性，無(wú)變旋現(xiàn)象。,化學(xué)性質(zhì)：無(wú)還原性，不能成脎。,蔗糖的轉(zhuǎn)化作用,（二）麥芽糖（maltose）,麥芽糖是由2分子D-葡萄糖通過(guò)-1

10、，4糖苷鍵連接而成。,異麥芽糖,（三）纖維二糖（cellobiose）,纖維二糖分子由2分子D-葡萄糖通過(guò)-1，4糖苷鍵連接而成。,（四）乳糖（lactose）,乳糖由1分子D-半乳糖和1分子D-葡萄糖通過(guò)-1，4糖苷鍵連接而成。,二糖總結(jié),四、常見的三糖（trisaccharide）,棉子糖,五、多糖（polysaccharide）,多糖的共同特性,1分子量一般很大，在幾萬(wàn)以上。在水中不能形成真溶 液，有的根本不溶于水，如纖維素。,2物理性質(zhì)：有旋光性，但無(wú)變旋現(xiàn)象。無(wú)甜味。,3化學(xué)性質(zhì)：無(wú)還原性，不能成脎。,（一）同多糖（homopolysaccharide）,天然淀粉呈顆粉狀，其外層為支

11、鏈淀粉，約占8090%；內(nèi)層為直鏈淀粉，約占1020%。,（1）直鏈淀粉（amylose）：,1淀粉（starch）,Nonreducing end (NRE),reducing end (RE),直鏈淀粉的空間結(jié)構(gòu),（2）支鏈淀粉（amylopectin）：,結(jié)構(gòu)式,（3）直鏈、支鏈淀粉的性質(zhì):,溶解度,分子量,物理性質(zhì),化學(xué)性質(zhì),2糖原（glycogen）,結(jié)構(gòu): 結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉相似，由D-Glc以-1,4和-1,6 糖苷鍵相連。,與支鏈淀粉的不同在于糖原分子分支多、鏈短、結(jié)構(gòu)緊密。,性質(zhì): 與紅糊精相似,溶于沸水，遇碘呈紅色。 無(wú)還原性，亦不能與苯肼作用成糖脎。 完全水解后產(chǎn)生D-葡萄糖

12、。,糊精結(jié)構(gòu),-環(huán)糊精分子結(jié)構(gòu),環(huán)糊精分子的空間填充模型,3纖維素（Cellulose）,（1）結(jié)構(gòu),Cellulose sheet,Starch,纖維素片層結(jié)構(gòu),纖維素一級(jí)結(jié)構(gòu),（2）性質(zhì),纖維素的水解,（二）雜多糖 (heterosaccharide),糖胺聚糖（粘多糖）,（X-Y）nn50 X：糖醛酸Y：已糖胺,1透明質(zhì)酸（hyaluronic acid）,2硫酸軟骨素（chondroitin salfate）,3硫酸皮膚素（硫酸軟骨素B,dermatan sulfate）,L-艾杜糖醛酸 N-乙酰半乳糖胺,-1,3苷鍵,(4-硫酸酯鍵),D-GlcUA D-GalNAc,-1,3苷鍵,

13、4肝素（heparin）,主要功能：抗凝,降血脂,硫酸乙酰肝素（heparin）,(14)糖苷鍵,(6-硫酸酯鍵),六、細(xì)菌雜多糖,細(xì)菌細(xì)胞壁的多糖：肽聚糖、磷壁酸、脂多糖,抗原性的多糖：肺炎菌多糖,細(xì)菌多糖,1肽聚糖（peptidoglycan）,2磷壁酸,甘油醇磷壁酸，核糖醇磷壁酸,甘油醇磷壁酸,核糖醇磷壁酸,GLc or 氨基糖 D-Ala,核糖醇基,七、復(fù)合糖（結(jié)合糖,Conjugated sugar）,復(fù)合糖,（結(jié)合糖）,糖類+脂類,糖類+蛋白質(zhì),糖脂,脂多糖,糖蛋白,蛋白聚糖,（一）脂多糖（lipopolysaccharide）,甘油糖脂：甘油，脂酸，糖 鞘糖脂：鞘氨醇，脂酸，糖

14、糖基磷脂錨： 甘油，脂酸，磷酸，肌醇， 糖，蛋白質(zhì),（二）糖脂（glycolipid）,甘油糖脂和鞘糖脂,糖基磷脂錨把蛋白質(zhì)錨定在細(xì)胞膜上,脂筏區(qū)集中了較多的膽固醇、糖鞘脂和糖基磷脂錨,細(xì)胞膜上的一塊塊脂筏通常是傳導(dǎo)各種信息的區(qū)域,（三）糖蛋白（glycoproteins）,1糖蛋白的概念,短鏈寡糖與蛋白質(zhì)以共價(jià)鍵連接而形成的復(fù)合物。,糖苷鍵相連 （1）O-糖苷鍵（2）N-糖苷鍵,2糖蛋白中糖鏈與肽鏈的連接方式,糖蛋白分子中的 N聚糖,糖蛋白的聚糖通常位于分子表面,復(fù)雜型 N聚糖（單天線）,高甘露糖型 N聚糖,復(fù)雜型 N聚糖（二天線）,復(fù)雜型 N聚糖（三天線）,復(fù)雜型 N聚糖（四天線）,復(fù)雜型

15、 N聚糖（五天線）,雜合型 N聚糖,O聚糖的四種核心區(qū),3糖蛋白的種類與功能：,（1）血漿糖蛋白類,（2）粘液糖蛋白類,（3）膠原蛋白類,糖蛋白中聚糖的生物功能,幫助蛋白質(zhì)折疊 幫助蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn) 調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)活性 參與信號(hào)傳遞,血型與糖蛋白中寡糖鏈的關(guān)系,（四）蛋白聚糖（proteoglycan）,由蛋白質(zhì)和糖胺聚糖通過(guò)共價(jià)鍵連接而成的大分子復(fù)合物。,核心蛋白 糖胺聚糖 （GAG） 透明質(zhì)酸(hyaluronic acid, HA) 硫酸軟骨素( chondroitin-4 or 6-sulfate,CS) 硫酸角質(zhì)素(keratan sulfate, KS) 硫酸皮膚素(dermatan sulfate, DS) 肝素(heparin, He) 硫酸類肝素(heparin sulfate, HS),連接方式,（1）D-木糖與絲氨酸的-OH形成的O-糖苷鍵,（2）GalNAc與蘇氨酸或絲氨酸的-OH形成的O-糖苷鍵,（3）Glc NAc 與天冬酰胺的一NH2形成的N-糖苷鍵,(a),(b),軟骨蛋白聚糖,生理功能： 蛋白聚糖主要存在于軟骨、腱等結(jié)締組織，構(gòu)成細(xì)胞間質(zhì)。由