第十四章 糖类,讲师：第二军医大学,学习目标,● 知道糖的分类 ● 熟悉单糖的结构和性质 ● 知道二糖和多糖的结构和性质 ● 了解常见的糖在医学与生活上的应用,糖类,糖类化合物由C、H、O 三种元素组成 最早被称为“碳水化合物” 后来发现这个名称并不恰当 从分子结构上看，糖类化合物是多羟基醛、多羟基酮或它们的脱水缩合物糖类,根据能否水解和水解情况的不同，糖类化合物一般可以分为单糖、低聚糖和多糖 通常把不能水解的糖称为单糖如葡萄糖、果糖及核糖等都是单糖 水解后能生成2～10个单糖分子的糖称为低聚糖低聚糖又可分为双糖、三糖……等, 其中最重要的是双糖，如麦芽糖、蔗糖和乳糖等 水解后能生成10个以上单糖分子的糖称为多糖，如淀粉、糖原、纤维素等第一节 单糖,一、单糖的结构 单糖是不能水解的糖，一般是含有3～6个碳原子的多羟基醛或多羟基酮 单糖可分为醛糖和酮糖多羟基醛称为醛糖，多羟基酮称为酮糖 与生命活动关系密切的有葡萄糖、果糖、核糖、脱氧核糖、半乳糖和氨基糖等 最有代表性的是葡萄糖和果糖，它们的分子式均为C6H12O6，互为同分异构体一） 葡萄糖的结构,1．开链式 葡萄糖的分子式为C6H12O6，是己醛糖。
它的分子结构中有5个羟基和1个醛基葡萄糖属于醛糖D - ( + ) - 葡萄糖,（一） 葡萄糖的结构,2．氧环式,,α-吡喃葡萄糖和β-吡喃葡萄糖的互变关系如下：,α－吡喃葡萄糖 开链式葡萄糖 β－吡喃葡萄糖 （约占37％） （约占63％）,（一） 葡萄糖的结构,哈沃斯式,,,α－吡喃葡萄糖 β－吡喃葡萄糖,（二）果糖的结构,1．开链式 果糖的分子式为C6H12O6，是己酮糖，与葡萄糖互为同分异构体二）果糖的结构,2．氧环式 氧环式果糖的结构也有α—型和β—型两种，苷羟基在碳链右边的为α—型，在左边的为β—型α－呋喃果糖 链状果糖 β－呋喃果糖,（二）果糖的结构,哈沃斯式,,,,,β- 吡喃果糖 β- 呋喃果糖,二、单糖的化学性质,单糖都是结晶性固体，有吸湿性，易溶于水，难溶于酒精等有机溶剂。
单糖有甜味，不同的单糖甜度不同 单糖还具有旋光活性一）还原性,单糖无论是醛糖还是酮糖，在碱性条件下，都能被弱氧化剂托伦试剂和班氏试剂等氧化，说明单糖具有还原性 凡是具有还原性的糖称为还原性糖，反之称为非还原性糖一）还原性,1．与托伦试剂反应 托伦试剂是硝酸银与适量氨水配成的溶液，其主要成分[Ag(NH3)2]+具有弱氧化性，能被单糖还原生成单质银，附着在玻璃器皿壁上形成光亮的银镜，因此该反应也称为银镜反应葡萄糖 ＋ [Ag(NH3)2]+ Ag↓＋ 复杂氧化产物,（一）还原性,2. 与班氏试剂反应 班氏试剂是硫酸铜、碳酸钠和柠檬酸钠配成的碱性溶液，其主要成分是Cu2+和柠檬酸根离子形成的配合物其中Cu2+的配离子有弱氧化性，可被单糖还原生成砖红色的Cu2O沉淀 在临床上，常用这一反应来检验尿糖OH－△,葡萄糖 ＋ Cu2+(配离子) Cu2O↓ ＋ 复杂氧化产物,（一）还原性,3. 与其它试剂反应 单糖还可被其他氧化剂氧化成不同的产物例如，葡萄糖被硝酸氧化成葡萄糖二酸，被溴水氧化成葡萄糖酸，而酮糖则不被溴水氧化 因此可用溴水区分醛糖和酮糖。
二）成苷反应,由于单糖多以环状结构存在，其中环状结构的苷羟基比较活泼，能够与另1分子糖或非糖中的羟基、氨基等脱水生成缩醛或缩酮这种化合物称为糖苷(简称苷) 如葡萄糖与甲醇在干燥的HCl催化作用下，脱去1分子水生成葡萄糖甲苷α－吡喃葡萄糖 α－吡喃葡萄糖甲苷,（二）成苷反应,糖苷是由糖和非糖部分通过苷键连接而成的一类化合物糖的部分称为糖苷基，非糖部分称为配糖基，糖苷基和配糖基之间由氧原子连接而成的键称为糖苷键（或苷键）由于糖苷分子中已没有苷羟基，所以糖苷不再具有还原性 糖苷广泛存在于植物体中，且大多数具有生物活性，是许多中草药的有效成分之一皂苷是一类特殊的糖苷，人参、远志、桔梗、甘草、知母和柴胡等中草药的主要有效成分都含有皂苷三）成酯反应,单糖分子中的羟基能和酸作用生成酯例如，人体内的葡萄糖在酶的作用下可与磷酸作用生成葡萄糖－l－磷酸酯、葡萄糖－6－磷酸酯或葡萄糖－1，6－二磷酸酯，它们是糖代谢的中间产物，在生命过程中具有重要作用α－吡喃葡萄糖 α－吡喃葡萄糖－1－磷酸酯,三、重要的单糖,（一）葡萄糖 （二）果糖 （三）核糖和2-脱氧核糖,（一）葡萄糖,葡萄糖广泛存在于自然界，植物和动物体中都有，因最初是从葡萄汁中分离结晶得到而得名。
葡萄糖是无色或白色结晶粉末有甜味，但甜度仅为蔗糖的60％，熔点146℃(分解)，易溶于水，稍溶于乙醇，不溶于乙醚葡萄糖的水溶液具有旋光性，且是右旋，故又称为右旋糖 葡萄糖是人类重要的营养物质，因为不需消化就可直接被人体吸收利用，所以体弱病人和血糖过低的患者可利用静脉注射葡萄糖溶液的方式来迅速补充营养，并且还有强心、利尿、解毒的作用，临床上用于治疗水种、血糖过低、心肌炎等在人体失水、失血时用于补充体液，增加人体能量二）果糖,纯净的果糖是白色晶体熔点为103℃～105℃(分解)，易溶于水其水溶液具有旋光性，且是左旋，故又称为左旋糖 果糖是天然糖中最甜的糖常以游离态存在于蜂蜜和水果浆汁中，以结合状态存在于蔗糖中某些植物中含有一种多糖叫菊根粉，是由果糖组成的动物的前列腺和精液中也含有果糖三）核糖和2-脱氧核糖,核糖的分子式是C5H10O5，脱氧核糖的分子式是C5H10O4，它们都是戊醛糖核糖为片状结晶，熔点为87℃脱氧核糖的熔点为78℃～82℃核糖是核糖核酸(RNA)的重要组成部分脱氧核糖是脱氧核糖核酸(DNA)的重要组成部分RNA参与蛋白质和酶的生物合成过程，DNA是传送遗传密码的要素它们是人类生命活动中非常重要的物质。
核糖 脱氧核糖,课堂互动,1. 如何用化学方法鉴别葡萄糖与果糖 2. 下列物质是同分异构体么？为什么？⑴ 葡萄糖、果糖 ⑵ 核糖、脱氧核糖,,,第二节 双糖,低聚糖中最重要的是双糖 它是由2分子单糖脱水缩合而成，水解能生成2分子单糖 一种保留苷羟基，还具有还原性称为还原性双糖，如麦芽糖和乳糖等另一种没有苷羟基，因而不具有还原性称为非还原性双糖，如蔗糖等 蔗糖、麦芽糖和乳糖三者分子式均为C12H22O11,它们互为同分异构体一、还原性双糖,（一）麦芽糖 1．麦芽糖的结构,,α－吡喃葡萄糖 α－1，4苷健 吡喃葡萄糖,麦芽糖 ＋ H2O 葡萄糖 ＋ 葡萄糖,2．麦芽糖的性质,纯净的麦芽糖为白色晶体熔点102℃～103℃，易溶于水，有甜味，甜度约为蔗糖的70％，是饴糖的主要成分，可用作糖果以及细菌的培养基 由于麦芽糖分子中仍有1个游离的苷羟基，所以麦芽糖是还原糖能与托伦试剂、班氏试剂作用，也能发生成苷反应和成酯反应麦芽糖是淀粉水解的中间产物在酸或酶作用下，1分子麦芽糖能水解生成2分子葡萄糖：,（二）乳糖,1．乳糖的结构,,β－吡喃半乳糖 β－1，4苷健 吡喃葡萄糖,2．乳糖的性质,纯净的乳糖是白色粉末，在水中溶解度小，味不甚甜。
因吸湿性小，在医药上用作片剂、散剂的矫味剂和填充剂H＋或酶 由于乳糖分子中仍有1个游离的苷羟基，所以乳糖也是还原糖能与托伦试剂、班氏试剂作用，也能发生成苷反应和成酯反应在酸或酶的作用下，能水解生成1分子β－半乳糖和1分子葡萄糖乳糖 ＋ H2O 半乳糖 ＋ 葡萄糖,二、非还原性双糖,（一）蔗糖的结构,,,α－吡喃葡萄糖部分 1－2苷健 β－呋喃果糖部分,(二) 蔗糖的性质,纯净的蔗糖为白色晶体，熔点168℃～186℃(分解)，易溶于水，甜度仅次于果糖 由于蔗糖分子中不存在游离的苷羟基，因此没有还原性，是非还原性糖，不能与托伦试剂、班氏试剂作用，也不能发生成苷反应 在酸或酶的作用下，可以水解生成1分子葡萄糖和1分子果糖蔗糖 ＋H2O 葡萄糖 ＋ 果糖,第三节 多糖,多糖是许多个单糖分子脱水缩合而成的化合物，可用(C6H10O5))n表示 相对分子质量很大，属于天然高分子化合物 它不是纯净物，而是聚合程度不同的混合物 广泛存在于动物和植物体中一些多糖，如淀粉、糖原作为能量贮存在生物体内一些不溶性多糖，如植物的纤维素和动物的甲壳素，则构成植物和动物的骨架。
还有一些多糖，如粘多糖，血型物质等，具有复杂多样的生理功能，在生物体内起着重要的作用第三节 多糖,根据多糖的组成单元，多糖可分为匀多糖（或同多糖）和杂多糖由相同的单糖缩合而成的多糖称为匀多糖，如淀粉、糖原和纤维素等，它们都是由葡萄糖缩合而成的由不同的单糖缩合而成的多糖称为杂多糖，如透明质酸、硫酸软骨素、肝素、α-球蛋白、血型物质等 多糖与单糖、双糖不同，无甜味，大多数不溶于水，少数能与水形成胶体溶液 因多糖分子中的苷羟基几乎都被结合成氧苷键，所以多糖无还原性，属于非还原性糖，不能与托伦试剂、班氏试剂作用 在酸或酶的作用下，多糖可以逐步水解，最终产物为单糖一、淀粉,淀粉是绿色植物进行光合作用的产物，是植物储存营养物质的一种形式，亦是人类最重要食物之一 淀粉广泛存在于植物的种子和块茎等部位 淀粉是匀多糖，其组成单元是α-葡萄糖，可用通式(C6H10O5)n表示 天然淀粉由直链淀粉和支链淀粉组成直链淀粉是一种没有或很少分支的长链多糖，其分子由3800个以上的α－葡萄糖单元组成，葡萄糖之间由α－l，4苷键相连接支链淀粉的相对分子质量比直链淀粉大，主链部分的葡萄糖之间是α－l，4苷键，支链是以α－l，6苷键与主链相连接。
一、淀粉,,,(C6H10O5)n,(C6H10O5)m,C12H22O11,淀粉 糊精 麦芽糖 葡萄糖,C6H12O6 (n＞m),直链淀粉又称可溶性淀粉，溶于热水后呈胶体溶液，与碘作用显深蓝色； 支链淀粉与碘作用显蓝紫色淀粉在酸或酶的作用下能水解 人体内，在淀粉水解酶作用下水解生成糊精，继续水解生成麦芽糖，在麦芽水解酶作用下，最后水解得到α-葡萄糖二、糖原,糖原是人和动物体内储存葡萄糖的一种多糖，也属匀多糖；又称肝糖或动物淀粉 糖原主要存在于肝脏和肌肉中，因此有肝糖原和肌糖原之分 糖原的组成单元是α－葡萄糖，结构与支链淀粉相似，但支链更多、更稠密、相对分子质量更大，各支链点之间的间隔大约是5个或6个葡萄糖单元二、糖原,糖原是无定形粉末，不溶于冷水，溶于热水成透明胶体溶液，与碘作用显红棕色 糖原水解的最终产物是α－葡萄糖 糖原对维持人体血糖浓度有着重要的调节作用当血糖浓度增高时，在胰岛素的作用下，肝脏把多余的葡萄糖转变成糖原储存起来；当血糖浓度降低时，在体内高血糖素的作用下，肝糖原就分解为葡萄糖进入血液，以保持血糖浓度正常。
三、纤维素,纤维素的组成单元是β－葡萄糖，它们之间以β－l，4苷键连接而成，是匀多糖其相对分子质量很大，结构与直链淀粉相似 纤维素是自然界分布最广的多糖，它是构成植物细胞壁的基础物质木材中含纤维素50％～70％，棉花中含90％以上纤维素是白色固体，韧性强，一般不溶于水和有机溶剂，但在一定条件下，某些酸、碱和盐的水溶液可使纤维素产生无限溶胀、溶解，如纤维素能溶于浓硫酸和二硫化碳的氢氧化钠溶液中纤维素比淀粉难水解，要在高温高压下与无机酸共热，才能水解成β－葡萄糖。