第二章 糖类化学,第一节 糖的概念及分类,第二节 单糖,第三节 寡糖,,第四节 多糖,第一节 糖的概念及分类,,一、定义与组成 二、分类,一、定义与组成,,1.基本元素组成： C H O 2.最初通式： Cn(H2O)m 3.不符合上述通式：鼠李糖（C6H12O5） 脱氧核糖(C5H10O4),二、分类1,,单糖：据所含碳原子数目：丙糖、丁糖、 戊糖和己糖 据羰基特点：醛糖或酮糖 寡糖：2-10个分子单糖缩合而成 多糖：据单糖基相同否：同多糖与杂多糖 据有无支链：直链多糖与支链多糖 据功能：结构多糖、贮存多糖 抗原多糖 据分布：胞外多糖、胞内多糖 胞壁多糖 其他：糖缀合物（复合糖） 如：糖肽、糖脂、糖蛋白,二、分类3（赤藓糖）,醛糖,酮糖,,,H,,,赤藓酮糖,二、分类2（1）,二、分类2（2）,第二节 单糖,一、单糖的结构、构型与构象 二、单糖的重要化学性质 三、自然界存在的重要单糖及其衍生物,,一、单糖的结构、构型与构象,,1．结构 2．构型 3．构象,1.结构1,,一种是多羟基醛的开链型式 另一种是分子内反应而形成的半缩醛的环状形式,自然界的戊糖和己糖都有的结构,酮糖,1.结构2(单糖的结构通式),醛糖,,1.结构3(葡萄糖的链状和环状结构),,,,,,,2．构型 1,一般根据甘油醛的分子结构，将单糖分子分为两个型，即D型和L型 天然产物的单糖大多只存在一种构型，如葡萄糖、果糖、核糖等都是D-型的,2．构型 2(甘油醛的D型、L型),透视式,投影式,2．构型 3(单糖D型、L型判断依据),以分子中倒数第二个碳原子上羟基在空间的左右来判别构型,,,2．构型 4(葡萄糖D型、L型的判断),D型,L型,2．构型6(其他醛糖的D型、L型1),,,,,D系,2．构型6(其他醛糖的D型、L型2),L系,,,,,1.结构4(葡萄糖的环状结构)（吡喃型）,吡喃,α-D-吡喃糖,1.结构5(葡萄糖的环状结构)（呋喃型）,呋喃,α-D-呋喃糖,α-D-吡喃糖,β-D-吡喃糖,1.结构6(吡喃糖环状结构的α、β 型),Fischer式,Haworth式,,,,,1.结构7(呋喃糖环状结构的α、β 型),α-D-呋喃糖,β-D-呋喃糖,Fischer式,Haworth式,,,,,1.结构8(戊糖的环状结构),多为五元环呋喃糖,核糖 脱氧核糖,3．构象1,定义：指一个分子中，不改变共价链结构，仅单链周围的原子旋转所产生的原子的空间排布 类型：船式和椅式,3．构象2(葡萄糖的两种构象1),,,船式,椅式,α-D-吡喃糖,β-D-吡喃糖,3．构象3(葡萄糖的两种构象2),,,,,平面结构,立体结构,二、单糖的重要化学性质,,1．醛、酮基产生的性质 2．由羟基产生的性质,1．醛、酮基产生的性质1,,（1）氧化1,原理：在碱性溶液中，醛基、酮基变为非常活泼的烯二醇，具有还原性，能还原如Cu2+、Ag+、Hg2+、Bi3+等离子，同时糖本身被氧化成糖酸及其它产物 应用：糖类在碱性溶液中的还原作用常被用来作为还原糖的定性及定量的依据，常用的试剂为含Cu2+的碱性溶液,1．醛、酮基产生的性质2,,（1）氧化2,Fehling（裴林）试剂：硫酸铜溶液与KOH(NaOH)和酒石酸钾钠（或柠檬酸钠）配成 Benedic+(班乃德)试剂：用无水Na2CO3代替裴林试剂中的KOH或NaOH,1．醛、酮基产生的性质3,,（1）氧化3,3，5-二硝基水杨酸法：测定还原糖，即在碱性溶液中将还原糖变为烯二醇（1，2-烯二醇），然后以3，5-二硝基水杨酸氧化其变为糖酸，还原糖和硷性二硝基杨酸试剂共热，产生一种棕红色的氨基化合物,1．醛、酮基产生的性质1,酒石酸钾钠,可溶性氧化铜络合物,,（1）氧化4,1．醛、酮基产生的性质1,,葡萄糖,葡萄糖酸,（1）氧化5,葡萄糖酸,葡萄糖,葡萄糖二酸,1．醛、酮基产生的性质1,（1）氧化6,D-甘露糖,1．醛、酮基产生的性质2,D-葡萄糖,D-葡萄糖醇,D-果糖,D-甘露醇糖,(2)还原,1．醛、酮基产生的性质3,(3)成脎作用1,原理：醛基或酮基与苯肼等起加合作用 成脎作用：单糖的第1，2碳与苯肼结合后，成晶体糖脎 举例：葡萄糖糖与苯肼的成脎作用 糖脎特点：黄色晶体，不溶于水 应用：可用来鉴别单糖，因不同的单糖产生不同的糖脎，故可根据糖脎的晶形、溶点鉴别糖的种类,1．醛、酮基产生的性质3,,,,,D-葡萄糖,葡萄糖苯腙,酮苯腙,葡萄糖脎,(3)成脎作用2,1．醛、酮基产生的性质4,(4)异构化作用1,原理：弱碱或稀强碱引起单糖的分子重排 举例：D-葡萄糖与D-果糖及D-甘露糖可在Ba(OH)2的溶液中互相转变,1．醛、酮基产生的性质4,D-葡萄糖,D-甘露糖,D-果糖,,(4)异构化作用2,1．醛、酮基产生的性质4,D-葡萄糖,D-甘露糖,D-果糖,1-2烯醇体,(4)异构化作用3,1．醛、酮基产生的性质5,(5)发酵作用1,单糖经酵母的酿酶作用产生乙醇和CO2，这一过程较复杂，在今后糖代谢章中详细介绍,1．醛、酮基产生的性质5,(5)发酵作用2,2．由羟基产生的性质,,α-葡萄糖,α-葡萄糖-6-磷酸,磷酸,(1)成脂作用,2．由羟基产生的性质2,α-型糖,β-型糖,α-糖苷,β-糖苷,醇,醇,(2)成苷作用,2．由羟基产生的性质3,D-葡萄糖,5-羟甲基糠醛,(3)脱水作用,2．由羟基产生的性质4,核糖,脱氧核糖,(4)脱氧作用,2．由羟基产生的性质5,(5)氨基化1,原理：OH基（C-2,C-3上为主）被NH2基取代而产生氨基糖，也叫糖胺 举例：N- 乙酰D-葡萄糖胺(NAG)、N-乙酰胞壁酸（NAM）,2．由羟基产生的性质5氨基化2,N-乙酰胞壁酸（NAM）,(5)氨基化3,N-乙酰神经氨酸（NAN）,2．由羟基产生的性质5,(5)氨基化4,三、自然界的重要单糖与衍生物,,1．取代单糖 2．糖醇和糖酸 3．糖苷,1. 取代单糖1,,,形成：单糖分子中的某些基团被其他化学基团所取代 常见：氨基糖 例如：氨基葡萄糖和氨基半乳糖 存在：氨基糖常于动物甲壳素、软骨、糖蛋白、血型物质、细菌细胞壁以及红霉素，氯霉素等抗生素中,1. 取代单糖3,N-乙酰神经氨酸（唾液酸）,1. 取代单糖2,N-乙酰葡萄糖胺,N-乙酰半乳糖胺,1. 取代单糖4,乙酰胞壁（糖）酸,2．糖醇和糖酸1,,,,形成：单糖在还原剂的作用下，醛基还原成羟基生成糖醇 作用：有机体的组成物质和代谢产物、化工、医药上的重要原料的物质 常见：甘露醇、山梨醇等 例如：葡萄糖电解还原可生成山梨醇,2．糖醇和糖酸2（糖醇）,D-葡萄糖,山梨醇,甘露醇,,电解 电压5-6V 电流1.0-1.2A/dm2,2．糖醇和糖酸3（糖酸）,葡糖酸,葡糖醛酸,葡糖二酸,3．糖苷1,,,形成：半缩醛的羟基与其他含羟基的化合物（如醇、酚等）失水缩合而成缩醛式衍生物,3．糖苷2,α-D-葡萄糖,,甲醇,甲基α-D-葡萄糖,第三节 寡糖1,,一、定义,寡糖是单糖的缩醛衍生物 由少数单糖（一般为2--10个）缩合的聚合物,二、分布,在激素、抗体、维生素等各种重要分子中,三、常见种类,双糖：麦芽糖，蔗糖，乳糖 三糖：棉子糖,四、连接键,糖苷键:有1-2、1-4、1-6等形式,第三节 寡糖2（蔗糖）,葡萄糖-α,β(1-2)-果糖苷,第三节 寡糖3（麦芽糖）(双糖),葡萄糖-α（1→4）葡萄糖苷,1．淀粉与糖原（1）淀粉1（总4）,α-1，6糖苷键,第三节 寡糖4（乳糖）(双糖),葡萄糖-β(1-4)半乳糖苷,第三节 寡糖5（纤维二糖）(双糖),葡萄糖- β-(1-4)葡萄糖苷,第三节 寡糖6（棉子糖）(三糖),第四节 多糖,,1.淀粉与糖原 2.纤维素与半纤维素 3.粘多糖 4.糖缀合物,一、概述,二、多糖代表物,一、概述,,定义： 多个单糖基以糖苷键相连而形成的高聚物 分布：分布很广，各类生物中均有分布 均一多糖:可以由一种单糖缩合而成 不均一多糖:由不同类型的单体缩合而成 特性：水溶液中形成形成胶体，无甜味，无还原性，有旋光性，但无变旋现象,二、多糖代表物,定义： 多个单糖基以糖苷键相连而形成的高聚物 分布：分布很广，各类生物中均有分布 均一多糖与不均一多糖 特性：水溶液中形成形成胶体，无甜味，无还原性，有旋光性，但无变旋现象,1．淀粉与糖原 2．纤维素与半纤维素 3．粘多糖 4．糖缀合物,1．淀粉与糖原（1）淀粉1,①分布,几乎存在于所有绿色植物的多数组织中,②降解,淀粉→红色糊精→无色糊精→麦芽糖→葡萄糖 遇碘成 红色 不显色 紫蓝色,③直链淀粉与支链淀粉,用热水溶解淀粉时，可溶的一部分为“直链淀粉“，另一部分不能溶解的为“支链淀粉“,1．淀粉与糖原（1）淀粉2,定义： 多个单糖基以糖苷键相连而形成的高聚物 分布：分布很广，各类生物中均有分布 均一多糖与不均一多糖 特性：水溶液中形成形成胶体，无甜味，无还原性，有旋光性，但无变旋现象,④分子量,直链淀粉的分子量约在1.0×104--2.0×106,⑤连接键,直链淀粉:以α-1，4糖苷键 支链淀粉:以α-1，4糖苷键 及α-1，6糖苷键,⑥作用,食用 工业上：如发酵制酒、水解制糖等,1．淀粉与糖原（1）淀粉1（总3）,α-1，4糖苷键,葡萄糖以α-1，4糖苷键缩合而成,1．淀粉与糖原（1）淀粉3,直链淀粉3(平面结构),1．淀粉与糖原（1）淀粉3,每六个葡萄糖单位构成一个螺旋圈,直链淀粉2(空间结构),α（1→4）糖苷键,α（1→6）糖苷键,1．淀粉与糖原（1）淀粉4,,,支链淀粉1,1．淀粉与糖原（1）淀粉4,支链淀粉2,1．淀粉与糖原（1）淀粉4,支链淀粉3,1．淀粉与糖原（2）糖原1,①分布,高等动物的肝脏与肌肉、软体动物、谷物和细菌中也发现了糖原类似物,②连接键,α-1，4糖苷键及α-1，6糖苷键,③特点,糖原较易分散在水中，与碘反应是红紫色,1．淀粉与糖原（2）糖原2,糖原与支链淀粉相似，但分支更多,2．纤维素与半纤维素（1）纤维素,定义： 多个单糖基以糖苷键相连而形成的高聚物 分布：分布很广，各类生物中均有分布 均一多糖与不均一多糖 特性：水溶液中形成形成胶体，无甜味，无还原性，有旋光性，但无变旋现象,①含量与分布,世界上最丰富的有机化合物，主要分布在植物体内，被囊类动物中也有发现,②分子量,介于5.0×104—4.0×104之间,③连接键,β-D-葡萄糖分子以β-1，4糖苷键连接而成直链,④降解,纤维素→纤维素糊精→纤维二糖→ 葡萄糖,2．纤维素与半纤维素（2）半纤维素,半纤维素是一些与纤维素一同存在于植物细胞壁中的多糖的总称，也就是它是指除纤维素以外的全部碳水化合物 构成半纤维素的单糖有葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖、木糖和阿拉伯糖等,3．粘多糖,定义： 多个单糖基以糖苷键相连而形成的高聚物 分布：分布很广，各类生物中均有分布 均一多糖与不均一多糖 特性：水溶液中形成形成胶体，无甜味，无还原性，有旋光性，但无变旋现象,含氧基己糖胺的多糖总称为粘多糖 粘多糖中大多含有糖醛基或硫酸基 常见的透明质酸，肝素硫酸软骨素A,4．糖缀合物,（1）糖蛋白与糖蛋白多糖,（2）糖脂与脂多糖,（1）糖蛋白与糖蛋白多糖1,②糖与蛋白质及多肽的主要连接键,①概述,③糖与蛋白质及多肽的其他连接键,④作用,（1）糖蛋白与糖蛋白多糖2(1),①概述,糖蛋白分布广，种类繁多，结构多样，功能各异。
许多蛋白质和酶，过去曾认为是简单的蛋白质，近年来也发现含有糖基不同种类的糖蛋白，其糖基的百分数差异很大如卵清蛋白 ,含糖基1%，有的粘蛋白含糖基高达80%糖蛋白分布广，种类繁多，结构多样，功能各异许多蛋白质和酶，过去曾认为是简单的蛋白质，近年来也发现含有糖基 不同种类的糖蛋白，其糖基的百分数差异很大如卵清蛋白 ,含糖基1%，有的粘蛋白含糖基高达80%,（1）。