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第一章 糖类的化学. 第一章 糖类的化学. 第三节 寡糖 一、寡糖的定义 二、二糖 第四节 多糖 一、多糖的概述 二、多糖的代表物 三、几种重要多糖的比较 四、糖复合物. 学习纲要 : 第一节 概述 一、糖的定义 二、糖的分类 三、糖的生物学意义 第二节 单糖 一、单糖的定义 二、单糖的构型 三、单糖结构 四、单糖的构象 五、单糖的命名 六、单糖的性质 七、单糖的衍生物. 第一节 糖的概述. 一、什么是糖?. 糖不能以甜来分; 把糖看成是碳水化合物也不准确。 糖是根据其 结构特点 来定义的:.
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第一章 糖类的化学 第三节 寡糖 一、寡糖的定义 二、二糖 第四节 多糖 一、多糖的概述 二、多糖的代表物 三、几种重要多糖的比较 四、糖复合物 学习纲要: 第一节 概述 一、糖的定义 二、糖的分类 三、糖的生物学意义 第二节 单糖 一、单糖的定义 二、单糖的构型 三、单糖结构 四、单糖的构象 五、单糖的命名 六、单糖的性质 七、单糖的衍生物
第一节 糖的概述 一、什么是糖? 糖不能以甜来分; 把糖看成是碳水化合物也不准确。 糖是根据其结构特点来定义的: 糖是一类多羟基的醛或酮及其它们 的缩聚物和某些衍生物的总称。
第一节 糖的概述 二、糖的类别: 根据糖分子的大小或能否水解和水解后的 产物,糖分为三大类:单糖、寡糖和多糖。 • 单糖:是糖类物质中最简单的(即是不能再水解了的)一类, 是组成复杂糖的基本单位。 糖 • 寡糖:又称低聚糖,是指糖基数为2~10(常见的为2~6个)构成的糖类物质,现发现的寡糖达580余种,多数为二糖。二糖是两分子单糖缩合失去一分子水而生成的化合物。 • 多糖:是有20个以上单糖分子缩合而成的结构复杂的大分子物质。
第一节 糖的概述 • 三、糖的生物学功能 • 糖分布最广,资源最丰富。其重要的生理功能有: • 是生物体组织和细胞的重要组成成分; • 是生物体的重要能源物质和碳源物质; • 有的糖还具有特殊的生理功能。如核糖是核酸的组成成分与遗传有关;糖与蛋白质构成的糖蛋白在免疫、细胞识别、细胞间的联系等多种生理功能中起着重要作用。
第二节 单糖 一、单糖的定义 • 单糖:糖类物质中最简单的(即是不能再水解了的)一类糖,是组成复杂糖的基本单位。 • 最简单的单糖:甘油醛和二羟丙酮——P2 ,他们是同分异构体。 • 最常见和最重要的单糖:葡萄糖、果糖、半乳糖和核糖等,葡萄糖、果糖是同分异构体。
第二节 单糖 二、单糖的构型(有D—型和L—型,是人为规定的, 与手性碳原子有关 ) D—甘油醛 L—甘油醛
第二节 单糖 • 葡萄糖的构型
CHO CH2OH HCOH CO HOCH HOCH HCOH HCOH HCOH HCOH CH2OH CH2OH 第二节 单糖 三、单糖的结构—开链式结构:以葡萄糖和果糖为例
第二节 单糖 三、单糖的结构—环状结构
第二节 单糖 三、单糖的结构—环状结构的不同形式:
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 醛糖或酮糖,过度型, 都是D—构型 葡萄糖结构小结 是糖存在的主要形式,较真实表达, 方 便,常用。 吡喃糖 半缩醛 呋喃糖
OH CH2OH OH O OH OH OH CH2OH CH2OH O O HO HO HO HO OH OH OH 第二节 单糖 四、单糖的构象——船式和椅式
第二节 单糖 • 五、单糖的命名 • 依据碳原子数目有丙、丁、戊、己、庚糖; • 依据功能团有醛糖和酮糖; • 两者往往结合起来称某醛糖或某酮糖; • 糖通常情况下用俗名即依据来源来命名,如葡萄糖最初是从葡萄中提取的,果糖最初是从水果中提取的。
第二节 单糖 六、单糖的性质 1、单糖的旋光性和变旋性 • 2、单糖的反应 • 还原性(氧化反应) • 成苷反应 • 成酯反应 • 缩合反应 糖苷键 酯键
第二节 单糖 七、单糖的重要衍生物: 脱氧糖:脱氧核糖(2位脱氧)、鼠李糖6位脱氧) 氨基糖:糖中的羟基为氨基所取代。D-氨基葡萄糖 糖醇:较稳定,有甜味。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 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、葡萄糖苷。
第三节 寡糖 一、寡糖的定义: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。如麦芽糖、蔗糖、乳糖、纤维二糖。 葡萄糖- ,(12)果糖苷 葡萄糖-(14)半乳糖苷
第三节 寡糖 二、几种重要二糖的比较 • 名 称 来源(存在) 糖基和连接键 结构式 重要性质 • 麦芽糖 谷物发芽的种 α-1,4 略 有还原性 子、淀粉水解 • 乳 糖 动物和人的乳汁 β-1,4 略 有还原性 • 纤维二糖 纤维素水解产物 β-1,4 略 有还原性 • 蔗 糖 甘蔗和甜菜等 α,β-1,2 略 无还原性
第四节 多糖 一、多糖的概述 • 多糖的定义:多糖是由多个单糖基以糖苷键相连而形成的高聚物。 • 多糖的类别:同聚多糖和杂聚多糖。 • 多糖的性质:多糖没有还原性和变旋现象,无甜味,大多不溶于水. • 多糖组成的要素: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。 • 多糖的功能1.贮藏和结构支持物质。 2.抗原性(荚膜多糖) 3.抗凝血作用(肝素) 4.为细胞间粘合剂(透明质酸)。 5.携带生物信息(糖链)。
二、多糖的代表物 (一)淀粉与糖原 天然淀粉含直链淀粉和支链淀粉。他们都是由α-D-吡喃型葡萄糖单糖基组成的。直链淀粉中以α-1,4糖苷键连接,支链淀粉中的分支点为α-1,6糖苷键。 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。
淀粉 • 直链淀粉:分子量比较低,由200-980个葡萄糖分子,以(14)糖苷键聚合而成。在水中呈螺旋结构,遇碘显紫蓝色。 • 支链淀粉:分子量比较高,由600-6000个葡萄糖分子,除了(14)糖苷键构成糖链以外,在支点处存在(16)糖苷键。遇碘显紫红色。
直链淀粉的结构 麦 芽 糖
(二)纤维素与半纤维素 纤维素是自然界最丰富的有机化合物,是一种线性的由D-β-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。 半纤维素是指除纤维素以外的全部糖类(果胶质与淀粉除外)。
(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 是D-葡萄糖以α-1,6糖苷键缩合为主链骨架,以α-1,3和 α-1,4糖苷键构成支链,整个分子形成网状。其凝胶可用作分子筛。 (五)糖胺聚糖 含有氨基己糖或乙酰氨基糖,也称为粘多糖。肝素、透明质酸和硫酸软骨素。
三、几种重要多糖的比较 直链淀粉 支链淀粉 糖原(动物淀粉) 纤维素 组成的糖基α—G α—G α—G β—G 糖基分子数200~980 600~6000 30000 9000以上 基本组成单位 麦芽糖 麦芽糖 麦芽糖 纤维二糖 分 子 量3万2千~16万 10万~100万 106~5*106 5万~200万 连 接 键α-1,4糖苷键 (α-1,4和α-1,6糖苷键) β-1,4糖苷键 结 构 特 点 无分支 隔11~12个G有分支 隔3~5个G有分支 无分支 分支含24~30个G 分支上含10~14个G 存 在 (种子块根块茎果实 ) 肝脏肌肉肾脏 植物细胞壁 性 质 (无甜味,无还原性和变旋现象,多不溶于水,有的形成胶体溶液) 与碘呈兰色 与碘呈兰紫色 与碘呈红紫色 与碘不呈色
四、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。 (一)糖蛋白与蛋白多糖 两种不同类型苷键: N-糖苷键(肽链上的Asn的氨基与糖基上的半缩醛羟基形成);O-糖苷键(肽链上的Ser或Thr的羟基与糖基上的半缩醛羟基形成) 糖蛋白中寡糖链末端糖基组成的不同决定人体的血型。 O型:Fuc(岩藻糖) A型:Fuc和GNAc(乙酰氨基葡萄糖) B型:Fuc和Gal(半乳糖)
R—NH OH R′—O—CH2—CH—CH—CH=CH—C13H27 四、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。 ( 二)糖脂与脂多糖 是脂类与糖(或低聚糖)结合的一类复合糖。 1.甘油醇糖脂:甘油二酯与己糖(半乳糖、甘露糖和脱氧葡萄糖)结合而成。 2.N-酰基神经醇糖脂: (R′为糖基或糖链基;R为脂肪酸链)