生物化学糖类的化学.ppt

第二章 糖类的化学,主要内容,糖类的概况,单糖的结构与性质,寡糖的结构与性质,多糖的结构与性质,糖类,寡糖,多糖,同多糖,杂多糖,复合糖,单糖,什么是糖类？,糖的定义与组成,定义：,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。,组成：,糖含有碳、氢、氧三种元素。,糖的分类：,糖类化合物,单糖,寡糖,多糖,：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）,：有210个分子单糖缩合而成，水解后产生单糖,同多糖,杂多糖,糖缀合物,糖类的生物学功能,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.糖链是高密度的信息载体，是参与神经活动的基本物质；5.糖类是细胞膜上受体分子的重要组成成分，是细胞识别和信息传递等功能的参与者。,第二节 单糖,一 单糖的旋光性与开链结构,1、旋光性？,单糖具有旋光性：,变旋:在溶液中，糖的链状结构和环状结构(、)之间是可以相互转变，最后达到一个动态平衡，称为变旋现象。,开链结构,构型：,以D-甘油醛为参照物，凡羟基在右边的，规定为D型；羟基在左边的，规定为L型；,注意：糖的构型（D、L）与旋光方向（+、-）并无直接联系。,2、开链结构,旋光异构现象,葡萄糖的结构,开链结构,环状结构,吡喃糖,呋喃糖,二 单糖的环状结构,1 葡萄糖的环状结构,葡萄糖的构象,船式,椅式,2 构象,果糖的结构,H,三 单糖的衍生物,衍生物：,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,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,四 单糖的化学性质,1、还原性,2、成酯、成醚（酰基化、甲基化反应）,3、形成糖苷,糖苷（键）：环状单糖的半缩醛或半缩酮羟基与另一化合物发生缩合形成糖苷；糖苷键有O-苷、N-苷、S-苷等；糖苷是缩醛，无醛的性质。,单糖在浓无机酸的作用下脱水生成糠醛或糠醛的衍生物。戊糖变成糠醛，己糖相应地生成5-羟甲基糠醛。糠醛衍生物可与酚或芳胺类缩合，生成有色化合物，经常用于糖的鉴别反应上。,4、酸反应,5、碱反应,在弱碱作用下，葡萄糖、果糖和甘露糖三者可通过烯醇式而相互转化，称为烯醇化作用。,形成差向异构体,食品在油炸、焙烤等加工和储藏过程中，还原糖（主要是葡萄糖）同游离氨基酸或蛋白质分子中的游离氨基等含氨基化合物发生羰氨反应，这种反应即美拉德反应。可产生褐变产物，包括可溶性与不溶性的聚合物，引起食品的颜色加深和风味变化。,利与弊！,第三节 寡糖,1、麦芽糖(葡萄糖（14）葡萄糖苷）,性质：变旋现象 具有还原性,一 寡糖的结构,2、乳糖（葡萄糖-（14）半乳糖苷）,性质：有变旋现象 具有还原性,结构：-半乳糖(1-4)糖苷键(或)-葡萄糖,3、蔗糖（葡萄糖-，（12）果糖苷）,性质：无变旋现象 无还原性,二 寡糖的性质,旋光性和变旋性都有旋光性，个别没有变旋性还原性多数具有还原性：还原糖、非还原糖（蔗糖）,三、环糊精,结构含有6-8个葡萄糖基的环状寡糖：分子结构具有刚性、具抗酸、碱酶的作用；易形成包含配合物。用途在工业上有广泛的用途：作为稳定剂、乳化剂、增溶剂、抗氧化剂、抗光解剂等，应用于食品、医药、轻工及农业化工。,第四节 多糖,一 同多糖,淀粉分为两种成分；一种为可溶部分，称为直链淀粉；另一种为不溶部分，称为支链淀粉,1、淀粉,直链淀粉分子量约1万-200万，250-260个葡萄糖分子，以（14）糖苷键聚合而成。呈螺旋结构，遇碘显紫蓝色。,支链淀粉中除了（14）糖苷键构成糖链以外，在支点处存在（16）糖苷键，分子量较高。遇碘显紫红色。,直链淀粉,直链淀粉为250300个D-葡萄糖残基通过D-1,4-糖苷键联接而成的的一条长链。一般可认为直链淀粉的基本组成单位是麦芽糖。在天然淀粉中约有20-30%的淀粉为直链淀粉。直链淀粉的分子量约为50,000左右。文献中也有报导其分子量的范围为10,000至100,000。,直链淀粉的结构,支链淀粉,在天然淀粉中约有70-80%的淀粉为支链淀粉。支链淀粉的分子较直链淀粉大得多，一般平均由6000个D-葡萄糖残基组成。其分子量约为5万-4千万。,支链淀粉中的一些D-葡萄糖也可同样通过-1,4-糖苷键连接成一条长链。但是支链淀粉在此主链上尚可通过-1,6-糖苷键形成分支的例链。此侧链一般含有25个D-葡萄糖残基。侧链内部的D-葡萄糖残基仍是通过-1,4糖苷键而相互连接。侧链上每隔6-7个D-葡萄糖残基又能再度形成另一分支链结构。于是促使支链淀粉分子呈现复杂的树状分支结构。支链淀粉的分支点应具有-1,6-糖苷键的结构。,支链淀粉的结构,支链淀粉的结构,还原端？非还原端？,2、糖原,糖原为动物体内贮存的主要多糖，此多糖相当于植物体内贮存的淀粉，所以糖原也称为动物淀粉；高等动物的肝脏和肌肉组织中含有较多的糖原。人类肝脏中的糖原含量可达肝脏于重的百分之十左右。软体动物也含有糖原，甚至于在玉米和一些细菌中也曾发现能合成类似糖原的多糖成分。,糖原的结构,糖原的主链骨架由（1-4）糖苷键联接的-D吡喃葡糖残基构成，由甲基化作用发现糖原的甲基化产物中含有较多的1，4，6三甲基化的-D-吡喃葡萄糖。糖原分子具有较多的分支结构。支链淀粉的分支结构是以24个葡萄糖残基为其分支的长度，但糖原的分支结构则是平均以12个葡萄糖残基为其分支的长度。糖原遇碘显棕红色,3、纤维素,由葡萄糖以（14）糖苷键连接而成 的直链，天然纤维素为无臭、无味的白色丝状物。纤维素不溶于水、稀酸、稀碱和有机溶剂。不溶于水。,植物中纤维素的存在形态,4、几丁质（壳多糖）,几丁质的结构,二 杂多糖,1、糖胺聚糖,糖胺聚糖(glycosaminoglycan)，又称为糖胺多糖、粘多糖(mucopolysaccharides)。糖胺聚糖通过共价键与蛋白质相连接构成蛋白聚糖。它在组织成长和再生过程中，在受精过程中以及机体与许多传染病原(细菌、病毒)的相互作用上都起着重要作用。其代表性物质有透明质酸、硫酸软骨素、肝素(heparin)及硫酸乙酰肝素等。,琼脂一类重要的海藻多糖果胶和树胶植物多糖细菌多糖细菌细胞壁杂多糖,三、复合糖类,糖蛋白具有重要的生物学功能。糖脂糖脂和脂多糖是生物膜组分,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）,1、糖蛋白,返回,2、糖脂生物膜组分,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（鞘糖脂）：,（R为糖基或糖链基；R为脂肪酸链。）,例题：,1、教材 P26 12、教材 P26 73、教材 P26 9,