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1、第1章 糖类,Sugar,一、 引言,（一）糖类的存在与来源,1、结构成分 2、能源 3、碳源 4、信息识别,（二）糖的生物学作用,俗称碳水化合物（carbohydrate） Cn(H2O)m（不全面） 化学定义： 多羟基醛或酮及其缩聚物和衍生物的总称。,（三）糖类的元素组成和化学本质,鼠李糖及岩藻糖（C6H12O5)、脱氧核糖（C5H10O4),（ 四）糖的命名与分类,单糖 （monosaccharide ） 寡糖 （oligosaccharide ） 多糖 （polysaccharide ）,根据聚合度,不能被水解成更小分子的糖类 水解产生20个以上单糖分子的糖类,二、旋光异构,原子组成、
2、分子式、分子量相同,（一）有关旋光异构的几个概念,1、（同分）异构（isomerism）,2、手性C原子（asymmetric carbon atom),与四个不同的原子或原子基团共价连接并因而失去对称性的四面体碳。,3、旋光性（optical activity）,尼克尔棱镜 平面偏振光 左/右旋 旋光度（旋光性、光学活性）,旋光物质使平面偏振光的偏振面发生旋转的能力。,4、构型和构象,构型： 原子或基团在空间的相对分布或排列。 涉及共价键的断裂。 构象： 当单键旋转时，取代基团可能形成不同的立体结构。 不涉及共价键的断裂。,葡萄糖的构象,船式,椅式,（二）Fischer 投影式,（三）构型的
3、RS表示法,三、单糖的结构,结构通式 醛糖 酮糖,有旋光异构现象（/-）以及对映体D、L型,碳原子是不对称的,（一）链状结构,（二）D系单糖和L系单糖,1 2 3 4 5 6,L-葡萄糖,L-甘油醛,D-葡萄糖,D-甘油醛,HC=O HC-OH HO-CH HC-OH HC-OH HO-CH2,D - （+）葡萄糖,L-（-）葡萄糖,对映体异构,D葡萄糖,D甘露糖,？,L甘露糖,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,C原子数相同的单糖异构体，除对映体外以不同名称加以区分。,D葡萄糖,D-半乳糖,L-半乳糖,对映体异构,单糖中以醛糖种类分布居多，且其
4、天然构型多为D型,D葡萄糖,D-半乳糖,差向异构体（epimer） 仅一个手性碳原子构型不同的非对映异构体,（三）单糖的构象,1、戊糖、己糖的环状结构与构象,分多羟基醛、酮开链、半缩醛环状两种形式 天然情况以环状占绝大多数。 以葡萄糖为例,吡喃环,开链,开链,2、环状分子的构型（异头碳）,吡喃环,H,OH,OH,H,？,新手性碳 新异构型,葡萄糖的构象,船式,椅式,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,戊糖，多为五元环呋喃糖 如,核糖 脱氧核糖,四、单糖的性质,1、单糖的物理性质,（1）旋光性及变旋现象 （2）甜度（以蔗糖为参考）（表12） （3）溶解度
5、,2、单糖的化学性质,单糖可发生哪些化学反应？,氧化糖酸、糖醛酸 还原糖醇 脂化糖脂 聚合寡糖、多糖,如 葡萄糖(G),还原反应,聚合反应,H2O,麦芽糖【葡萄糖-（14）葡萄糖苷】,葡萄糖,糖苷键,糖苷,五、寡糖（低聚糖）,命名原则： 非还原端与还原端 , 吡喃、呋喃 （1 4/1 2）,自然界最常见的寡糖是二糖,蔗糖 O-D-吡喃葡糖基-(12)- - D-呋喃果糖苷,2,1,1,纤维二糖 -型 -型 O- -D-吡喃葡糖基-(14)- - D-吡喃葡糖苷,4,人体无法利用 低聚糖的保健作用,六、多糖,分为同/杂多糖、结构/贮存多糖 （一）均（同）多糖 由一种单糖聚合而成,1、 淀粉 植物
6、细胞能源的储藏形式,直链淀粉（amylose）,一级结构 （14）葡萄糖苷键,可溶于热水 遇碘呈紫蓝色,空间结构,支链淀粉（amylopectin）,不可溶于热水 可溶水冷水 6, 000个糖分子 遇碘呈紫红色,空间结构,（14）糖苷键,淀粉颗粒中的直/支链淀粉,工业应用,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” 结构与支链淀粉类似； 遇碘为红紫色； 人体中的血糖浓度是定值 （红细胞、视网膜、脑组织） 血糖 糖原合成 血糖 糖原分解,2. 糖原,3. 右旋糖苷/葡聚糖（dextran),酵母和细菌的贮存多糖,4. 纤维素（cellulose） （植物细胞壁结构多糖）
7、（一大类生物资源） 葡萄糖（14）糖苷键连接而成的无分支的多糖,一级结构,800010000分子,5.甲壳素/壳多糖/几丁质（chitin） （甲壳动物、昆虫外壁，另一大类生物资源）,2N乙酰D 氨基葡萄糖（14）糖苷,A.半纤维素 存在于细胞壁中所有杂多糖的总称。 B.果胶（细胞壁间粘连物质，基质多糖） C.琼脂糖（红藻类石花菜属中提取，食物胶：果冻） D.药物多糖 中草药治病的主要成分就是此类多糖及其衍生物 结构与功能的研究刚刚起步 E.其它,（二）杂多糖 （由不同的几种单糖聚合而成）,七、细菌杂多糖,（一）细菌细胞壁的化学组成 G +菌: G菌: 多层肽聚糖 单层肽聚糖 磷壁酸相连 脂多
8、糖,肽聚糖 peptidoglycan,N-乙酰葡糖胺,N-乙酰胞壁酸,四肽侧链,肽交联桥,G +菌,（二）细菌脂多糖,脂质A,核心寡糖,O-特异链,-1，6连接 D-葡萄糖胺,1,4焦磷酸桥,酯键,酰胺键,3-羟脂肪酸,革兰氏阴性菌的特有结构,八、糖蛋白及其糖链,（一）糖肽连键的类型 1、O-糖肽键：Ser/Thr/Hyl/Hyp 2、N-糖肽键 -N-乙酰葡萄糖胺 Asn -酰胺N原子 Asn-X-Thr/Ser,N-糖苷键,1、N-糖链（N-聚糖）,（二）糖链的分类,核心五糖,GlcNAc,mannose,galactose,sialic acid,fucose,核心七糖,2、O-糖链（
9、O-聚糖）,结构比N糖链简单 连接形式比N糖链多 没有共同的核心结构,（三）糖链的生物学功能,参与糖蛋白新生肽链的折叠和缔合 影响糖蛋白的分泌和稳定性 参与分子识别/细胞识别,糖链与糖蛋白的生物活性,1、糖链与酶活性 2、糖链与激素活性 3、糖链与IgG活性,（四）血型物质,1900年，奥地利医生landsteiner，提出ABO血型系统。,O,糖基转移酶,GlcNAc,galactose,fucose,GalNAc,sialic acid (NANA),Structure of the ABO blood group carbohydrates,galactose,（五）凝集素,lectin
10、,九、糖胺聚糖（ glycosaminoglycan, GAG）,一般含有氨基己糖或己糖醛酸 也称粘多糖（mucopolysaccharide） 己糖醛酸 己糖胺n 单糖残基带有羧基/硫酸基,A、透明质酸 （关节/脐带/鸡冠/胚胎/玻璃体） B、硫酸软骨素（硫酸皮肤素）C、硫酸角质素D、硫酸乙酰肝素和肝素,糖胺聚糖（粘多糖）的种类：,透明质酸（hyaluronic acid,HA),硫酸软骨素(chondroitin sulfate,CS),硫酸皮肤素（dermatin sulfate,DS）,1 3,硫酸角质素(keratan,KS),肝素(heparin,Hp),十、蛋白聚糖（ proteoglycan, PG）,一/多条糖胺聚糖 核心蛋白 N/O连寡糖,蛋白聚糖聚集体,
