刘老师第一章糖类的化学.ppt
第一章糖类（carbohydrate）,第一节概述第二节单糖的化学结构第三节单糖的性质第四节寡糖第五节多糖,第一节概述,糖的定义糖的分类糖类物质的生物学功能,一、糖的定义,糖的元素组成：由C、H、O三种元素组成；糖的化学本质：多羟基醛、多羟基酮或其衍生物或多聚物,二、糖的分类（根据能否水解和水解后产物）,单糖（monosaccharide）葡萄糖（glucose）果 糖（fructose）半乳糖（galactose）寡糖(oligosaccharide)蔗糖 麦芽糖 乳糖多糖(polysaccharide)淀粉 糖原 纤维素,三、糖类物质的生物学功能,1.1 功能能源物质、结构物质,碳源,糖碳来源,第二节单糖的化学结构,定义及分类单糖的旋光性与开链结构单糖的环状结构单糖的构象,一、定义及分类,结构通式 醛糖 酮糖,仲碳原子是不对称的，单糖具有旋光异构现象，（）、（）,以及对映体D、L型,醛 糖Aldose,酮 糖Ketose,三碳糖（丙糖）:甘油醛、二羟丙酮等,七碳糖（庚糖）：景天糖等,六碳糖（己糖）：葡萄糖、果糖、半乳糖等,四碳糖（丁糖）：赤藓糖等,五碳糖（戊糖）：核糖、核酮糖、木酮糖等,根据所含碳原子的多少，分为：,单糖分子除了二羟基丙酮外，其余都含不对称碳原子，有旋光异构体：如甘油醛，不对称碳原子上羟基朝左称为L-型。朝右称为D型。,L-甘油醛 D-甘油醛,对 映 异 构 体,含多个不对称碳原子的糖构型的判断：以距离羰基最远的不对称碳原子上的羟基方向来判断，朝左为L型，朝右为D型。,以距离醛基或酮基最远的不对称碳原子上羟基在空间的左右来判别构型。,L-D-葡萄糖 葡萄糖L-D-甘油醛 甘油醛,123456,含一个不对称碳原子的单糖有21个旋光异构体；含二个不对称碳原子的单糖有22个旋光异构体；含n个不对称碳原子的单糖有2n个旋光异构体。,讨论一种单糖的构型次序为：确定D、L型 确定归属(醛、酮）确定名称 确定对映体,D葡萄糖,D甘露糖,？,L甘露糖,C原子数目相同单糖异构体，除对映体外“命”不同名称加以区分。,单糖中以醛糖种类分布居多，且它们的天然构型大多为D型。,D葡萄糖,D-半乳糖,L-半乳糖,对映体异构,单糖环状结构：以葡萄糖（Glucose）为例,环状(Haworth projection),椅式(chair form),开链(straight chain),-D-吡喃葡萄糖,-D-吡喃葡萄糖,OH,互为异头物,开链,C原子结构,环状分子的构型,吡喃环,H,OH,OH,H,？,新异构型,果糖(D-fructose)的结构,-D-呋喃果糖,-D-呋喃果糖,OH,CH2OH,1,2,戊糖，多为五元环呋喃糖，如,核糖 脱氧核糖,命名时为（）D（L）糖名,椅式构象与糖命名,名？,D葡萄糖,名？,D葡萄糖,第三节单糖的性质,旋光性与变旋性单糖的反应单糖衍生物,提问：单糖可发生哪些化学反应？,氧化糖酸、糖醛酸还原糖醇酯化糖酯甲基化与乙酰化过碘酸反应聚合寡糖、多糖,如 葡萄糖(G),溴水(弱）,O 酶,D-葡萄糖,硝酸(较强),D-葡萄糖酸（补钙、内酯豆腐）,提问：与什么有关？,氧化反应,氧化剂强弱,催化剂,还原反应,还原糖的测定：,Fehling氏反应：RCHO+2Cu2+5OH-RCOO-+Cu2O+3H2O,Tollen氏反应：RCHO+2Ag(NH3)2+2OH-RCOO-+2Ag+3NH3+NH4+H2O,酯化反应：,单糖衍生物,脱氧糖氨基糖糖酸和糖醇糖苷,脱氧糖,氨基糖（糖胺）：,-D-葡萄糖胺,-D-半乳糖胺,糖 醇,糖苷,H2O,麦芽糖【葡萄糖-（14）葡萄糖苷】,葡萄糖,糖苷键,糖苷,第四节寡糖的性质,寡糖的命名二糖三糖,自然界最常见的寡糖是二糖,：有还原性，旋光性，变旋性,1,1,4,纤维二糖,-型-型 葡萄糖-(1 4)葡萄糖苷人体无法利用,蔗糖 葡萄糖-,(12)-果糖苷,1,2,1,1,：无还原性，无变旋性,转化,乳糖：,无还原性，无变旋性,葡萄糖-（14）-半乳糖苷,棉子糖：,有旋光性，无还原性,（-半乳糖）（-葡萄糖）（-果糖）,低聚糖的保健作用,第五节多糖,同聚多糖（均一多糖）杂聚多糖（不均一多糖）细菌多糖,仅由同一种单糖构成,由几种不同的单糖构成,一、同聚多糖,A.淀粉 植物细胞能源的储藏形式,直链淀粉,一级结构（14）葡萄糖苷键,可溶于热水250300个糖分子遇碘呈紫蓝色,空间结构,还原端,非还原端,支链淀粉,不可溶于热水提问：为什么不溶？6,000个糖分子遇碘呈紫红色,空间结构,（14）糖苷键,还原端,非还原端,非还原端,葡萄糖,淀粉,淀粉糊精,红糊精,无色糊精,麦芽糖,工业,提问：淀粉与酸缓和作用（如7.5%HCl，室温放置7日）即形成可溶性淀粉（糊精），为什么？酸催化水解,糊精,糖浆,麦芽低聚糖,水解葡萄糖,工业方法酸或酶水解,“动物淀粉”，动物及细菌的能量储存物质；结构与支链淀粉类似；遇碘为红棕色；无还原性；溶于水、三氯醋酸；不溶于乙醇及其他有机溶剂C.纤维素（植物细胞壁结构多糖）葡萄糖（14）糖苷键连接而成的无分支的多糖,一级结构,500002000000分子,B.糖原,氢键,纤维素分子,衍生物应用极广,提问：我国农林废弃物（主要是纤维素、半纤维素、木质素）7000万吨/年，利用率只有2，原因何在呢？答案：难消化、分离难1.只有很少的微生物具有纤维素酶；（食草动物也是依赖胃内微生物的酶）2.纤维素结构致密，周围常裹一层木素（非糖聚合物），木素致密、极难生物降解，不透水，保护纤维素,D.甲壳素（甲壳动物、昆虫外壁）,脱乙酰基后为壳聚糖（甲壳胺）,化学改性(水解、烷基化、磺化、硝化等等）后用途十分广泛（21世纪新材料）,2N乙酰D 氨基葡萄糖（14）糖苷,功能简介,药物（提高免疫力、防治动脉硬化、抗肿瘤、排毒等等）抗菌纤维工业原料（膜、酶载体）环保药剂（净水剂、重金属吸附、絮凝剂）提问：为什么其具有如此功能呢？答案：氨基的吸附性质制备方法简单 原料（虾、蟹壳）甲壳素,A.琼脂（糖琼脂胶琼脂）石花菜中造果冻。B.果胶（细胞壁间粘连物质）C.糖胺聚糖 透明质酸（结缔组织）、肝素（抗凝血）、硫酸角质素、硫酸皮肤素、硫酸软骨素,二、杂聚多糖,A.胞壁质（肽聚糖）N-乙酰葡萄糖胺，N-乙酰胞壁酸B.磷壁酸（革兰氏阳性菌）C.脂多糖（革兰氏阴性菌）O抗原 沙门氏菌 核心多糖 脂质A,三、细菌多糖,
