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1、一、引言二、单糖三、寡糖四、多糖五、复合糖第1章 糖类糖是多羟基醛或多羟基酮，而糖类是糖及其衍生 物、或水解时能产生这些化合物的物质的总称。大多数糖类物质只由C、H、O三种元素组成， 其实验式为(CH2O)n，因此过去曾误认为这类物质是 碳的水合物，碳水化合物（carbohydrate）因之得名 。后来发现有些糖，如鼠李糖（C6H12O5）和脱氧核 糖（C5H10O4）等，它们的分子中H和O的原子数之比 并非2:1，而一些非糖物质，如甲醛（CH2O）、乙酸 （C2H4O2）和乳酸（C3H6O3）等，它们分子中的H 和O之比却都是2:1，所以“碳水化合物”这一名称并不 恰当。一、引言糖类的名称在
2、英文中，较简单的糖类常称为sugar或 saccharide， saccharide一词常被冠以词头，用作 糖的类别名称，如monosaccharide（单糖）、disaccharide （二糖） 、oligosaccharide（寡糖） 、polysaccharide（多糖）等。在复合糖中，以 glyco-为词头，如glycolipid（糖脂）、 glycoprotein（糖蛋白）等。尽管“碳水化合物”这个词不确切，但“糖类” 和“碳水化合物”这两个词现在还是通用。糖类的存在与来源糖类是地球上数量最多的一类有机化合物。地球的生物量干重的50%以上是由糖的聚合物构成的。糖类物质按干重计占植物的
3、85%90%，占细菌的10%30%，在动物中小于2%。地球上糖类物质的根本来源是绿色细胞进行的光合作用。1. 作为生物体的结构成分2. 作为生物体内的主要能源物质3. 在生物体内转变为其他物质4. 作为细胞识别的信息分子糖类的生物学作用糖类的命名与分类具体某一种糖的命名，常见的糖多数是根据糖的 来源给予一个通俗名称，如葡萄糖、果糖、蔗糖等。根据糖分子中含有醛基还是酮基，分别称为醛糖 和酮糖。根据糖分子的碳原子数目，可称为三碳糖（丙糖 ）、四碳糖（丁糖）、五碳糖（戊糖）等。根据糖类物质的聚合度，可分为单糖、寡糖（二 糖、三糖、四糖等）和多糖。糖类物质与其他非糖物质的共价结合物，称为复 合糖或糖复
4、合物。有糖脂、糖蛋白、蛋白聚糖等。二、单 糖最简单的糖 是甘油醛和 二羟基丙酮甘油醛甘油醛的对映体单糖的相对构型三碳醛糖投影式透视式四碳醛糖以离羰基 碳最远的 那个手性 碳原子的 构型为该 糖分子的 DL构型 赤藓糖赤藓糖苏糖五碳醛糖阿拉伯糖木糖核糖来苏糖六碳醛糖阿洛糖阿卓糖葡萄糖甘露糖古洛糖艾杜糖半乳糖塔罗糖三碳酮糖和四碳酮糖赤藓酮糖五碳酮糖核酮糖木酮糖六碳酮糖阿洛酮糖果糖山梨糖塔格酮糖表异构体在含两个以上不对称碳原子的化合物中，只有一个不对 称碳原子构型相反的一对化合物称为表异构体。缩醛和缩酮单糖分子内形成半缩醛异头碳的 羟基与最末的 手性碳原子的 羟基具有相同 取向的异构体 称为异头物，
5、 具有相反取向 的称为异头物 。吡喃糖和呋喃糖吡喃呋喃吡喃糖两种可能的椅式构象醛糖氧化成 糖酸环式结构链式结构单糖衍生物葡萄糖醛酸葡萄糖酸葡萄糖酸内酯单糖衍生物胞壁酸半乳糖胺葡糖胺甘露糖胺乙酰葡糖胺乙酰胞壁酸单糖衍生物N-乙酰 神经氨酸唾液酸6-脱氧-L-半乳糖 6-脱氧-L甘露糖鼠李糖岩藻糖2脱氧核糖单糖衍生物糖醇山梨醇甘露醇木糖醇甘油肌醇核糖醇若干种单糖及其衍生物的缩写单单糖缩缩写单单糖衍生物缩缩写 阿拉伯糖Ara葡糖酸GlcA 果糖Fru葡糖醛醛酸GlcUA 岩藻糖Fuc半乳糖胺GalN 半乳糖Gal葡糖胺GlcN 葡萄糖GlcN-乙酰酰半乳糖胺GalNAc 来苏苏糖LyxN-乙酰酰葡糖
6、胺GlcNAc 甘露糖Man胞壁酸Mur 鼠李糖RhaN-乙酰酰胞壁酸MurNAc 核糖RibN-乙酰酰神经经氨酸NeuNAc 木糖Xyl（唾液酸）Sia单糖之间可以 糖苷键连接糖与其他基团以糖苷键连接Ouabain Amygdalin乌本（箭毒）苷 苦杏仁苷糖基 （龙胆二糖）配基糖基 （L-鼠李糖）配基三、寡 糖两个至若干个单糖以糖苷键连接起来的物质称为寡糖，更多个单糖以糖苷键连接起来的物质称为多糖。寡糖与多糖之间并没有严格的分界。常见的寡糖是二糖。有游离半缩醛羟基的二糖具有还原性，没有游离半缩醛羟基的二糖没有还原性。几种双糖的结构乳糖麦芽糖蔗糖海藻糖四、多 糖多糖在水溶液中不形成真溶液，只
7、能形成胶体，没有甜味，也无还原性，有旋光性，但无变旋现象。根据组成多糖的单糖种类，将由同一种单糖连接形成的多糖称为同多糖，而将由两种以上不同的单糖形成的多糖称为杂多糖。多糖的结构杂多糖 同多糖淀 粉直链淀粉分子量约1万-200万，250-260个D-葡萄糖分 子，以（14）糖苷键聚合而成。呈螺旋结构，遇碘 显蓝色。在天然淀粉中约有20-30%的淀粉为直链淀粉。支链淀粉中除了（14）糖苷键构成糖链以外，在 分支点处存在（16）糖苷键，遇碘显紫红色。在天 然淀粉中约有70-80%的淀粉为支链淀粉。支链淀粉的 分子量较直链淀粉大得多，一般平均由6000个D-葡萄 糖残基组成，分子量为1百万左右。st
8、arch直链淀粉非还原端还原端amylose支链淀粉 amylopectin支链淀粉分支处的连接淀粉与碘的显色反应由于1,4连接，淀粉分子中的每个葡萄糖残基 与下一个残基都成一定角度。根据X射线衍射分析， 直链淀粉的二级结构是一个左手螺旋，每圈螺旋含6 个残基，螺距0.8nm，直径1.4nm。碘分子正好能嵌 入螺旋中心，每圈可容纳一个碘分子（I 2），通过朝 向圈内的羟基氧（提供未共享电子对）和碘（提供空 轨道）之间的相互作用形成稳定的深蓝色淀粉碘络 合物。产生特征性的蓝色需要约36个即6圈葡萄糖残 基。支链淀粉螺旋（约2530个残基）中的短串碘分 子比直链淀粉螺旋中的长串碘分子吸收更短波长的
9、光 ，因此支链淀粉遇碘呈紫色到紫红色。直链淀粉的二级结构糖 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。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 。glycogen叶绿体中的淀粉粒（直径约1m）肝细胞中的糖原颗粒（直径约0.1m）纤维素纤维素分子是许多葡萄糖残基以1,4糖苷键连接的直链 分子。纤维素链中每个残基相对于前一个残基翻转180，使链 采取完全伸展的构象。相邻、平行的伸展链通过链内和链间的 氢键形成片层结
10、构，片层之间靠其余氢键及环的疏水内核间的 范德华力维系。这样若干条链聚集成紧密的有周期性晶格的分 子束，称为微晶或胶束。多个这样的胶束平行地形成微纤维。 微纤维长数微米，直径3.510nm，一般含600012000个葡萄 糖残基。纤维素是植物细胞壁的主要成分。-1,4-Linked D-glucose unitscellulose纤维素分子链内外的氢键几丁质（壳多糖） Chitin壳多糖主要存在于 真菌细胞壁和许多无脊 椎动物的外骨骼中。N-乙酰-D-葡糖胺以14糖苷键相连右旋糖苷右旋糖苷的主链是 1,6连接的葡聚糖（主链 占95%） ，支链为1,3连接的单个葡萄糖基或异 麦芽糖基。因菌种或菌
11、株 的不同，还有1,2或 1,4连接的分支。右旋糖苷的分子量大小差异很大 。右旋糖苷 是酵母和细 菌的贮存多 糖。dextran肽聚糖Staphylococcus aureus金黄色葡萄球菌细胞壁的结构一种革兰氏阳性细菌肽聚糖是细菌细胞壁的重要成分。Peptidoglycan琼 脂琼脂俗称洋菜，是从红藻类石花菜属及其他属的某些海 藻中提取出来的一种多糖混合物，从琼脂中分离出两个组分 ，一个称为琼脂糖（agarose），另一个称为琼脂胶。琼脂糖是琼脂的主要成分，它是由D-吡喃半乳糖和3,6- 脱水-L-吡喃半乳糖两个单位交替组成的线性链。琼脂胶是琼脂糖的衍生物，单糖残基被不同程度地被硫 酸基、甲
12、氧基、丙酮酸等所取代。其实琼脂糖只是含这些取 代基最少的琼脂组分。琼脂是多种具有相同主链但不同程度 被荷负电基团取代的多糖混合物。agar果胶物质果胶物质主要存在于植物的初生细胞壁和细胞之间的中层内 。果胶物质是细胞壁的基质多糖。在浆果、果实和茎中最丰富。果胶物质包括两种酸性多糖和三种中性多糖：多聚半乳糖醛酸、多聚鼠李半乳糖醛酸；阿拉伯聚糖、半乳聚糖和阿拉伯半乳聚糖。羧基不同程度被甲酯化的线性多聚半乳糖醛酸或多聚鼠李 半乳糖醛酸称为果胶（pectin），完全去甲酯化的果胶称为果胶酸，羧基大部分被甲酯化的果胶称为果胶酯酸。提取前存在于植物中与纤维素和半纤维素等结合的水不溶性的果胶物质称为原果胶。
13、原果胶受植物体内多聚半乳糖醛酸酶（也称果胶酶）的作用或提取过程中经稀酸处理，则转变为水溶性的果胶。pectic substance半纤维素半纤维素被定义为碱溶性的细胞壁多糖，也即 除去果胶物质后的残留物能被15%NaOH提取的多 糖。这些多糖大多数都具有侧链，分子大小为50 400个单糖残基，在细胞壁中与微纤维非共价结合 成为细胞壁的另一类基质多糖。半纤维素大量存在于植物的木质化部分，在木 材中占干重的15%25%，农作物秸秆中占25% 45%。半纤维素主要有：木聚糖、葡甘露聚糖和半乳 葡甘露聚糖、木葡聚糖等hemicellulose几种糖胺聚糖硫酸皮肤素硫酸角质素肝素透明质酸软骨素-4 -硫
14、酸软骨素-6 -硫酸五、复合糖蛋白聚糖是一类特殊的糖蛋白，由一条或多条糖 胺聚糖链和一个核心蛋白共价连接而成。蛋白聚糖是 细胞表面或细胞外基质的大分子。蛋白聚糖分子有较 强的亲水性，分子内间隙中和分子周围结合着相当量 的水分子。上述这些特性，使蛋白聚糖分子在承受压 力时，具有可逆的可压缩性。因此，在结缔组织中蛋 白聚糖起着减少摩擦、抗御冲击等保护作用；并且提 供一定的粘性、弹性和亲水性，和胶原蛋白一起，对 包埋于结缔组织中的细胞和器官，有机械支持功能。蛋白聚糖 Proteoglycan硫酸软骨素通过三糖桥与核心蛋白连接，木 糖的异头碳与丝氨酸的羟基成糖苷键。蛋白聚糖的结构硫酸软骨素 核心蛋白三
15、糖桥多配体蛋白聚糖的结构三糖连接桥乙酰肝素硫酸软骨素蛋白聚糖聚集体许多蛋白聚 糖在连接蛋白 的辅助下，通 过非共价键与 透明质酸链结 合。寡糖结合到蛋白质上形成糖蛋白。许多膜内在蛋 白和分泌蛋白是糖蛋白。组成糖链的单糖种类、数量、单糖的构型、单糖 之间的连接方式等不同，可以组成天文数字的不同结 构的分子（或糖蛋白的组分），非常适合成为具有特定意义的信息分子，发挥各种生物学功能。糖蛋白中的组成糖链的单糖残基通常有Fuc、Gal 、Man、 GalNAc、and Sia（or NeuNAc）。糖蛋白 glycoproteins糖链可以与蛋白质中的Ser或Thr的羟基结合（O-糖链），或与Asn的酰
16、胺基结合（N-糖链）。一个糖蛋白分子上往往结合多条糖链。糖链可以相当均匀地沿蛋白质的多肽链分布，或集中在多肽链的特定区域。糖链的长度一般不超过15个单糖残基，在某些情况下糖链仅由12个单糖残基组成。糖蛋白寡糖链与蛋白质的连接糖 脂 glycolipid糖脂是生物膜的组分。它们是单糖或寡糖链以糖苷键与脂质结合的化合物。与糖结合的脂质有固醇、神经酰胺、甘油二酯等。其中的糖链起着信号的作用。鞘糖脂脑苷脂神经酰胺鞘糖脂的疏水 尾部伸入膜的脂 双层，极性糖基 露在细胞表面， 它们不仅是血型 抗原，而且与组 织和器官的特异 性、细胞细胞 识别有关。鞘糖脂神经节苷脂神经节苷脂是 最重要的鞘糖脂 ，在神经系统特 别是神经末梢中 含量丰富，种类 很多，它们可能 在神经冲动传递 中起重要作用。脂多糖脂多糖是革兰氏阴性细菌细胞壁的特有
