第七章糖及糖代谢

第七章糖及糖代谢

糖类引言（糖类的化学本质、分类、生物学意义）单糖（结构、性质、重要单糖及其衍生物）寡糖多糖糖链的结构分析

一、引言（糖类的化学本质、分类、生物学意义）一、引言（糖类的化学本质、分类、生物学意义）最初，糖类化合物用Cn(H2O)m表示，统称碳水化合物。鼠李糖及岩藻糖（C6H12O5)、脱氧核糖（C5H10O4) 化学本质：糖类是多羟基的醛或多羟基酮及其缩聚物和某些衍生物的总称。糖类的生物学意义：1.是一切生物体维持生命活动所需能量的主要来源；2.是生物体合成其它化合物的基本原料；3.充当结构性物质；4.是细胞识别的信息分子。

糖的分类： 单糖：不能水解的最简单糖类，是多羟基的醛或酮的衍生物（醛糖或酮糖）寡糖：有2~10个分子单糖缩合而成，水解后产生单糖糖类化合物同多糖多糖：由多分子单糖或其衍生物所组成，水解后产生原来的单糖或其衍生物。杂多糖糖复合物

二、单糖（结构、性质、重要单糖及其衍生物）二、单糖（结构、性质、重要单糖及其衍生物）异构（同分异构）：有相同的组成，相同的分子式。分结构异构（结构式及构造不同）和立体异构（结构式相同，但原子的空间分布不同）。立体异构又分几何异构（顺反异构）和光学异构（旋光异构），旋光异构是由于分子存在手性造成的。组成：相同数目和种类的原子。构造：原子连接在一起的次序。构型：具有相同结构式的立体异构中取代基团在空间的相对取向。不同构型的互变需要共价键的破裂。(如D- L) 构象：具有相同结构式和相同构型的分子在空间里可能的多种形态。构象形态间的改变不涉及共价键的破裂。(如G的船式椅式）旋光性：当平面偏振光通过旋光物质的溶液时，光的偏振面会向右（顺时针或正）或左（逆时针或负）旋转。旋光物质使平面偏振光发生旋转的能力为旋光性、光学活性或旋光度。不对称碳原子：与四个不同原子或原子团共价结合，也称手性碳原子或手性中心。

单糖有D-及L-两种异构体。凡在理论上可由D-甘油醛衍生出来的单糖皆为D-型糖。（通常指离羰基碳最远的性碳原子的构型）单糖有D-及L-两种异构体。凡在理论上可由D-甘油醛衍生出来的单糖皆为D-型糖。（通常指离羰基碳最远的性碳原子的构型） D-葡萄糖 L-艾杜糖含个n手性碳原子的化合物，旋光异构体的数目是2n

任一旋光化合物都只有一个对映体，其它旋光异构体称非对映异构体。任一旋光化合物都只有一个对映体，其它旋光异构体称非对映异构体。只一个手性碳原子的构型不同的非对映异构体称为差向异构体。

链状环状

葡萄糖 羰基碳上形成的差向异构体称异头物。羰基碳上的羟基与最末的手性碳原子的羟基具有相同取向的异构体称α异头物。

呋喃果糖

CHO OH OH HCOH HOCH HCOH HCOH CH2OH CH2OH CH2OH O O 5 5 OH OH 1 1 OH OH OH CH2OH CH2OH OH OH HO-CH HO-CH O O 4 4 1 1 OH OH OH OH OH 多羟基醛的开环形式葡萄糖的结构吡喃糖（较稳定-G）半缩醛（溶液时的主要形式）呋喃糖

OH CH2OH OH O OH OH OH CH2OH CH2OH O O HO HO HO HO OH OH OH 船式葡萄糖的构象椅式（是环己烷的优势构象）

三、单糖的性质 物理性质： 1.旋光性：几乎所有单糖及衍生物都具有旋光性；许多单糖在水溶液中发生变旋现象（新配置的溶液会发生旋光度的改变），这是由于异头物在水溶液中通过直链形式可以互变，经一定时间后达到平衡。 2.甜度: 蔗糖-1 葡萄糖-0.7 果糖-1.7 3.溶解性易溶于水。

化学性质： • 异构化：室温、碱性条件烯醇化形成糖酯：形成糖苷

CH2OH HCOH HOCH HCOH HCOH CH2OH 氧化成糖酸还原成糖醇与苯肼形成糖脎：糖脎很稳定，不溶于水，黄色结晶。可用于鉴别多种还原糖（晶形、熔点）。

自然界存在的重要单糖及其衍生物 单糖的重要衍生物：糖醇：较稳定，有甜味，吸收慢，不易被细菌利用。甘露醇、山梨醇糖醛酸：由单糖的伯醇基氧化而得。葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸氨基糖：糖中的羟基为氨基所取代。D-氨基葡萄糖糖苷：单糖的半缩醛上羟基与非糖物质（醇、酚等）的羟基形成的缩醛。洋地黄苷、皂角苷

三、寡糖 寡糖是少数单糖（2~10个）缩合的聚合物。自然界中最常见的寡糖是双糖。麦芽糖、蔗糖、乳糖、纤维二糖蔗糖：由α-D-葡萄糖和β-D-果糖各一分子按 α、β（1→2）键型缩合、失水形成的。它是植物体内糖的运输形式。 1 2 非还原糖

乳糖 葡萄糖-（14）半乳糖苷是还原糖葡萄糖存在哺乳动物的乳汁中，及高等植物的花粉管及微生物中半乳糖

麦芽糖是由两个葡萄糖分子缩合、失水形成的。其糖苷键型为α（1→4）。麦芽糖分子内有一个游离的半缩醛羟基，具有还原性。麦芽糖是由两个葡萄糖分子缩合、失水形成的。其糖苷键型为α（1→4）。麦芽糖分子内有一个游离的半缩醛羟基，具有还原性。 1 4

四、多糖 多糖是由多个单糖基以糖苷键相连而形成的高聚物。多糖没有还原性和变旋现象，无甜味，大多不溶于水。多糖的结构包括单糖的组成、糖苷键的类型、单糖的排列顺序3个基本结构因素。

多糖代表物 同多糖（一）淀粉与糖原天然淀粉由直链淀粉（以α-(1,4)糖苷键连接）与支链淀粉（分支点为α-(1,6)糖苷键）组成。淀粉与碘的呈色反应与淀粉糖苷链的长度有关：链长小于6个葡萄糖基，不能呈色。链长为20个葡萄糖基，呈红色。链长大于60个葡萄糖基，呈蓝色。糖原又称动物淀粉，与支链淀粉相似，与碘反应呈红紫色。

直链淀粉中葡萄糖以α-1，4糖苷键缩合而成。每个直链淀粉分子只有一个还原端基和一个非还原端基。遇碘显蓝紫色直链淀粉中葡萄糖以α-1，4糖苷键缩合而成。每个直链淀粉分子只有一个还原端基和一个非还原端基。遇碘显蓝紫色碘与直链淀粉靠范德华力结合分子量在10000-50000之间。

支链淀粉中葡萄糖主要以α-1，4糖苷键相连，少数以α-1，6糖苷键相连，所以支链淀粉具有很多分支。遇碘显紫色或紫红色。支链淀粉中葡萄糖主要以α-1，4糖苷键相连，少数以α-1，6糖苷键相连，所以支链淀粉具有很多分支。遇碘显紫色或紫红色。分子量在50000-100000

糖原遇碘显红色

（二）纤维素 纤维素是自然界最丰富的有机化合物，是一种线性的由D-吡喃葡萄糖基借β-(1,4)糖苷键连接的没有分支的同多糖。微晶束相当牢固。（三）壳多糖（几丁质）由N-乙酰-D-氨基葡萄糖以β-(1,4)糖苷键缩合成的同多糖。比较坚硬，为甲壳动物等的机构材料。（四）葡聚糖（细菌和酵母中葡萄糖的储存形式）：葡萄糖残基主要以-1，6糖苷键连接的高聚物，偶有分支，存在-1，2； -1，3； -1，4键。

杂多糖 （五）糖胺聚糖也称为粘多糖。肝素、透明质酸、硫酸角质素和硫酸软骨素。含有己糖胺和己糖醛酸。

粘多糖的结构 硫酸软骨素硫酸角质素透明质酸

糖复合物 ——是糖类的还原端和其他非糖组分以共价键结合的产物。肽聚糖细胞壁多糖

肽聚糖 细胞壁多糖肽聚糖的结构肽聚糖由胞壁肽重复排列构成

胞壁肽 含有四肽侧链的二糖单位

糖蛋白 • 多糖以共价键形式与蛋白质连接形成的生物大分子。 • 多糖中多为糖的衍生物，如N-乙酰氨基多糖等（常见的糖是半乳糖或甘露糖） • 寡糖链多是分支的，一般仅含有15个以下的单糖，分子量在540-3200。但糖链数目变化很大

寡糖链与多肽链(蛋白质)中的氨基酸以多种形式共价连接，构成糖蛋白的糖肽连接健，简称糖肽键，糖肽连接键的类型主要有：寡糖链与多肽链(蛋白质)中的氨基酸以多种形式共价连接，构成糖蛋白的糖肽连接健，简称糖肽键，糖肽连接键的类型主要有： • 1．以丝氨酸、苏氨酸和羟赖氨酸的羟基为连接点，形成-0-糖苷键型； • 2．以天冬酰胺的酰胺基、N-末端氨基酸的氨基以及赖氨酸或精氨酸的氨基为连接点，形成-N-糖苷键型；

糖蛋白的功能 • 糖蛋白，在植物和动物(微生物并不如此)中较为典型。这些糖蛋白可被分泌、进入体液或作为膜蛋白。它们包括许多酶、大分子蛋白质激素、血浆蛋白、全部抗体、补体因子、血型物质和粘液组分以及许多膜蛋白。

膜蛋白中的糖

膜蛋白分子中的糖

糖链的分支结构

糖蛋白中寡糖链末端糖基组成的不同决定人体的血型。

蛋白聚糖 是一类特殊的糖蛋白，由一条或多条糖胺聚糖和一个核心蛋白共价连接而成。蛋白聚糖除含糖胺聚糖链外，也有少数N-或O-连接的寡糖链。蛋白聚糖与糖蛋白相比，蛋白聚糖中按重量计算，糖的比例高于蛋白质；糖部分主要是不分支的糖胺聚糖链。

蛋白聚糖中的多糖 硫酸角质素硫酸软骨素

糖链的结构分析 糖链结构分析的步骤（以糖蛋白为例）： 1.糖蛋白的分离纯化 2.从糖蛋白中释放出完整的聚糖 3.聚糖的分离纯化 4.聚糖的纯度鉴定和相对分子量的测定 5.单糖组分的测定 6.完整聚糖链的序列测定

糖代谢 • 糖酵解 • 柠檬酸循环 • 戊糖磷酸途径和糖的其它代谢途径 • 糖原代谢

糖酵解 • 概述 • 糖酵解途径亦称EMP途径pathway，以纪念Embden，Mayerholf 和Parnas。 • 糖酵解是发生在原核细胞和真核细胞的胞质溶胶中的一组反应。 • 在无氧条件下，葡萄糖进行分解，形成2分子丙酮酸并提供能量，这一过程称为糖酵解作用。 • EMP途径是生物体内普遍存在的葡萄糖降解的途径。

糖酵解的反应过程 • 糖酵解的终产物为丙酮酸，一分子葡萄糖经糖酵解可净生成两分子ATP。 • 糖酵解的反应过程可分为活化、裂解、放能三个阶段。

第七章 糖及糖代谢