天津大学生物化学02课件糖类化学市公开课金奖市赛课一等奖课件

第二章第二章 糖类化学糖类化学第一节第一节 糖概念及分类糖概念及分类第二节第二节 单糖单糖第三节第三节 寡糖寡糖第四节第四节 多糖多糖第1页第1页第一节第一节 糖概念及分类糖概念及分类一、定义与构成一、定义与构成 二、分类二、分类 第2页第2页一、定义与构成一、定义与构成 1.1.基本元素构成：基本元素构成：C H O C H O 2.2.最初通式：最初通式：Cn(H Cn(H2 2O)mO)m 3.3.不符合上述通式：不符合上述通式：鼠李糖（鼠李糖（C C6 6H H1212O O5 5）脱氧核糖脱氧核糖(C(C5 5H H1010O O4 4)第3页第3页二、分类二、分类1 1单糖：单糖：据所含碳原子数目：丙糖、丁糖、据所含碳原子数目：丙糖、丁糖、戊糖和己糖戊糖和己糖据羰基特据羰基特点：醛糖或酮糖点：醛糖或酮糖寡糖：寡糖：2-102-10个分子单糖缩合而成个分子单糖缩合而成多糖：多糖：据单糖基相同否：同多糖与杂据单糖基相同否：同多糖与杂多糖多糖据有无支据有无支链：直链多糖与支链多糖链：直链多糖与支链多糖据功效：据功效：结构多糖、贮存多糖结构多糖、贮存多糖 抗原多糖抗原多糖 据分布：胞外多糖、胞内多糖据分布：胞外多糖、胞内多糖 胞壁多糖胞壁多糖其它：其它：糖缀合物（复合糖）糖缀合物（复合糖）如：如：糖肽、糖脂、糖蛋白糖肽、糖脂、糖蛋白 第4页第4页二、分类二、分类3 3（赤藓糖）（赤藓糖）醛糖醛糖酮糖酮糖第5页第5页H赤藓酮糖二、分类二、分类2 2（1 1）第6页第6页二、分类二、分类2 2（2 2）第7页第7页第二节第二节 单糖单糖 一、单糖结构、构型与构象一、单糖结构、构型与构象 二、单糖主要化学性质二、单糖主要化学性质 三、自然界存在主要单糖及其衍生物三、自然界存在主要单糖及其衍生物第8页第8页一、单糖结构、构型与构象一、单糖结构、构型与构象1 1结构结构 2 2构型构型 3 3构象构象第9页第9页1.1.结构结构1 1一个是多羟基醛开链型式一个是多羟基醛开链型式另一个是分子内反应而形成半缩醛环另一个是分子内反应而形成半缩醛环状形式状形式 自然界戊糖和己糖都有结构自然界戊糖和己糖都有结构第10页第10页酮糖酮糖1.1.结构结构2 2(单糖结构通式单糖结构通式)醛糖醛糖第11页第11页O1.1.结构结构3 3(葡萄糖链状和环状结构葡萄糖链状和环状结构)半缩醛半缩醛羟基羟基第12页第12页2 2构型构型 1 1普通依据甘油醛分子结构，将单糖分普通依据甘油醛分子结构，将单糖分子分为两个型，即子分为两个型，即D D型和型和L L型型天然产物单糖大多只存在一个构型，天然产物单糖大多只存在一个构型，如葡萄糖、果糖、核糖等都是如葡萄糖、果糖、核糖等都是D-D-型型第13页第13页2 2构型构型 2 2(甘油醛甘油醛D D型、型、L L型型)D-D-甘油醛甘油醛L-L-甘油醛甘油醛透视式透视式投影式投影式第14页第14页 2 2构型构型 3 3(单糖单糖D D型、型、L L型判断依据型判断依据)以分子中倒数第二个以分子中倒数第二个碳原子上羟基在空间左右碳原子上羟基在空间左右来判别构型来判别构型第15页第15页 2 2构型构型 4 4(葡萄糖葡萄糖D D型、型、L L型判断型判断)D D型型L L型型第16页第16页 2 2构型构型6 6(其它醛糖其它醛糖D D型、型、L L型型1)1)D D系系第17页第17页 2 2构型构型6 6(其它醛糖其它醛糖D D型、型、L L型型2)2)L L系系第18页第18页1.1.结构结构4 4(葡萄糖环状结构葡萄糖环状结构)（吡喃型）（吡喃型）吡喃吡喃-D-吡喃糖吡喃糖第19页第19页1.1.结构结构5 5(葡萄糖环状结构葡萄糖环状结构)（呋喃型）（呋喃型）呋喃呋喃-D-呋喃糖呋喃糖第20页第20页-D-吡吡喃糖喃糖-D-吡吡喃糖喃糖1.1.结构结构6 6(吡喃糖环状结构吡喃糖环状结构、型型)Fischer式式Haworth式式第21页第21页1.1.结构结构7 7(呋喃糖环状结构呋喃糖环状结构、型型)-D-呋呋喃糖喃糖-D-呋呋喃糖喃糖Fischer式式Haworth式式第22页第22页1.1.结构结构8 8(戊糖环状结构戊糖环状结构)多为五元环呋喃糖多为五元环呋喃糖核糖核糖脱氧核糖脱氧核糖oo第23页第23页3 3构象构象1 1定义：指一个分子中，不改变共价链定义：指一个分子中，不改变共价链结构，仅单链周围原子旋转所产生原子结构，仅单链周围原子旋转所产生原子空间排布空间排布类型：船式和椅式类型：船式和椅式第24页第24页3 3构象构象2 2(葡萄糖两种构象葡萄糖两种构象1)1)船式船式椅式椅式第25页第25页-D-吡喃吡喃糖糖-D-吡喃吡喃糖糖3 3构象构象3 3(葡萄糖两种构象葡萄糖两种构象2)2)平面结构平面结构立体结构立体结构第26页第26页二、单糖主要化学性质二、单糖主要化学性质1 1醛、酮基产生性质醛、酮基产生性质 22由羟基产生性质由羟基产生性质 第27页第27页1 1醛、酮基产生性质醛、酮基产生性质1 1（1 1）氧化）氧化1 1原理：原理：在碱性溶液中，醛基、酮基变在碱性溶液中，醛基、酮基变为非常活泼烯二醇，含有还原性，能还为非常活泼烯二醇，含有还原性，能还原如原如CuCu2+2+、AgAg+、HgHg2+2+、BiBi3+3+等离子，同等离子，同时糖本身被氧化成糖酸及其它产物时糖本身被氧化成糖酸及其它产物应用：应用：糖类在碱性溶液中还原作用常糖类在碱性溶液中还原作用常被用来作为还原糖定性及定量依据，惯被用来作为还原糖定性及定量依据，惯用试剂为含用试剂为含CuCu2+2+碱性溶液碱性溶液第28页第28页1 1醛、酮基产生性质醛、酮基产生性质2 2（1 1）氧化）氧化2 2FehlingFehling（裴林）试剂：（裴林）试剂：硫酸铜溶液硫酸铜溶液与与KOH(NaOH)KOH(NaOH)和酒石酸钾钠（或柠檬和酒石酸钾钠（或柠檬酸钠）配成酸钠）配成 Benedic+(Benedic+(班乃德班乃德)试剂：试剂：用无水用无水NaNa2 2COCO3 3代替裴林试剂中代替裴林试剂中KOHKOH或或NaOHNaOH第29页第29页1 1醛、酮基产生性质醛、酮基产生性质3 3（1 1）氧化）氧化3 33 3，5-5-二硝基水杨酸法：二硝基水杨酸法：测定还原糖，测定还原糖，即在碱性溶液中将还原糖变为烯二醇即在碱性溶液中将还原糖变为烯二醇（1 1，2-2-烯二醇），然后以烯二醇），然后以3 3，5-5-二硝二硝基水杨酸氧化其变为糖酸，还原糖和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，产生一个硷性二硝基杨酸试剂共热，产生一个棕红色氨基化合物棕红色氨基化合物第30页第30页1 1醛、酮基产生性质醛、酮基产生性质1 1酒石酸钾钠酒石酸钾钠可溶性氧化可溶性氧化铜络合物铜络合物（1 1）氧化）氧化4 4第31页第31页1 1醛、酮基产生性质醛、酮基产生性质1 1葡萄糖葡萄糖葡萄葡萄糖酸糖酸（1 1）氧化）氧化5 5第32页第32页葡萄糖葡萄糖酸酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖二酸二酸1 1醛、酮基产生性质醛、酮基产生性质1 1溴水溴水浓硝酸浓硝酸（1 1）氧化）氧化6 6第33页第33页D-D-甘露糖甘露糖1 1醛、酮基产生性质醛、酮基产生性质2 2D-D-葡萄糖葡萄糖D-D-葡萄糖醇葡萄糖醇D-D-果糖果糖HD-D-甘露醇糖甘露醇糖HHD-D-葡萄糖醇葡萄糖醇D-D-甘露醇糖甘露醇糖(2)(2)还原还原第34页第34页1 1醛、酮基产生性质醛、酮基产生性质3 3(3)(3)成脎作用成脎作用1 1原理：醛基或酮基与苯肼等起加合作用成脎作用：单糖第1，2碳与苯肼结合后，成晶体糖脎举例：葡萄糖糖与苯肼成脎作用糖脎特点：黄色晶体，不溶于水应用：可用来判别单糖，因不同单糖产生不同糖脎，故可依据糖脎晶形、溶点判别糖种类第35页第35页1 1醛、酮基产生性质醛、酮基产生性质3 3D-D-葡萄糖葡萄糖葡萄糖苯腙葡萄糖苯腙酮苯腙酮苯腙葡萄糖脎葡萄糖脎(3)(3)成脎作用成脎作用2 2第36页第36页1 1醛、酮基产生性质醛、酮基产生性质4 4(4)(4)异构化作用异构化作用1 1原理：原理：弱碱或稀强碱引起单糖分子弱碱或稀强碱引起单糖分子重排重排举例：举例：D-D-葡萄糖与葡萄糖与D-D-果糖及果糖及D-D-甘露糖甘露糖可在可在Ba(OH)Ba(OH)2 2溶液中互相转变溶液中互相转变 第37页第37页1 1醛、酮基产生性质醛、酮基产生性质4 4D-D-葡萄糖葡萄糖D-D-甘露糖甘露糖D-D-果糖果糖(4)(4)异构化作用异构化作用2 2第38页第38页1 1醛、酮基产生性质醛、酮基产生性质4 4D-D-葡萄糖葡萄糖D-D-甘露糖甘露糖D-D-果糖果糖1-21-2烯醇体烯醇体Ba(OH)2Ba(OH)2Ba(OH)2Ba(OH)2Ba(OH)2Ba(OH)2(4)(4)异构化作用异构化作用3 3第39页第39页1 1醛、酮基产生性质醛、酮基产生性质5 5(5)(5)发酵作用发酵作用1 1 单糖经酵母酿酶作用产生乙醇和单糖经酵母酿酶作用产生乙醇和COCO2 2，这一过程较复杂，在此后糖代谢章，这一过程较复杂，在此后糖代谢章中详细简介中详细简介 第40页第40页1 1醛、酮基产生性质醛、酮基产生性质5 5酿酶酿酶(5)(5)发酵作用发酵作用2 2第41页第41页2 2由羟基产生性质由羟基产生性质酶酶-葡葡萄糖萄糖-葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸磷酸磷酸磷酸(1)(1)成脂作用成脂作用第42页第42页2 2由羟基产生性质由羟基产生性质2 2-型糖型糖-型糖型糖-糖苷糖苷-糖苷糖苷醇醇HClHCl醇醇(2)(2)成苷作用成苷作用第43页第43页2 2由羟基产生性质由羟基产生性质3 3HCl,加热，加热，-3H2OD-D-葡萄糖葡萄糖5-5-羟甲羟甲基糠醛基糠醛(3)(3)脱水作用脱水作用第44页第44页2 2由羟基产生性质由羟基产生性质4 4脱氧脱氧核糖核糖脱氧核糖脱氧核糖(4)(4)脱氧作用脱氧作用第45页第45页2 2由羟基产生性质由羟基产生性质5 5(5)(5)氨基化氨基化1 1原理：原理：OHOH基（基（C-2,C-3C-2,C-3上为主）被上为主）被NH2NH2基基取代而产生氨基糖，也叫糖胺取代而产生氨基糖，也叫糖胺举例：举例：N-N-乙酰乙酰D-D-葡萄糖胺葡萄糖胺(NAG)(NAG)、N-N-乙酰胞壁酸（乙酰胞壁酸（NAMNAM）第46页第46页2 2由羟基产生性质由羟基产生性质5 5氨基化氨基化2 2N-N-乙酰胞壁乙酰胞壁酸（酸（NAMNAM）(5)(5)氨基化氨基化3 3第47页第47页N-N-乙酰神经氨酸（乙酰神经氨酸（NANNAN）2 2由羟基产生性质由羟基产生性质5 5(5)(5)氨基化氨基化4 4第48页第48页三、自然界主要单糖与衍生物三、自然界主要单糖与衍生物1 1取代单糖取代单糖 2 2糖醇和糖糖醇和糖酸酸 3 3糖苷糖苷第49页第49页1.1.取代单糖取代单糖1 1形成：形成：单糖分子中一些基团被其它化学单糖分子中一些基团被其它化学基团所取代基团所取代常见：常见：氨基糖氨基糖比如：比如：氨基葡萄糖和氨基半乳糖氨基葡萄糖和氨基半乳糖存在：存在：氨基糖常于动物甲壳素、软骨、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，氯霉素等抗生素中霉素，氯霉素等抗生素中第50页第50页1.1.取代单糖取代单糖3 3N-N-乙酰神经氨酸（唾液酸）乙酰神经氨酸（唾液酸）第51页第51页1.1.取代单糖取代单糖2 2N-N-乙酰葡乙酰葡萄糖胺萄糖胺N-N-乙酰半乙酰半乳糖胺乳糖胺第52页第52页1.1.取代单糖取代单糖4 4乙酰胞壁乙酰胞壁（糖）酸（糖）酸第53页第53页2 2糖醇和糖酸糖醇和糖酸1 1形成：形成：单糖在还原剂作用下，醛基还原成单糖在还原剂作用下，醛基还原成羟基生成糖醇羟基生成糖醇 作用：作用：有机体构成物质和代谢产物、化工