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1、第第1 1章章 糖类糖类1一、一、 引言引言（一）糖类的存在与来源（一）糖类的存在与来源23韧带韧带结构糖结构糖结缔组织结缔组织结构糖结构糖肌糖原肌糖原能源能源动物干重动物干重245细胞表面识细胞表面识别标记别标记糖糖糖糖蛋白、蛋白、糖糖脂、信息分子脂、信息分子糖糖67 1 1、结构成分、结构成分 2 2、能源、能源 3 3、碳源、碳源 4 4、信息识别、信息识别（二）糖的生物学作用（二）糖的生物学作用8俗称碳水化合物（carbohydrate）Cn(H2O)m（不全面）（不全面）化学定义：化学定义：多羟基醛或酮多羟基醛或酮及及其缩聚物其缩聚物和和衍生物的衍生物的总称。总称。（三）糖类的元素组
2、成和化学本质（三）糖类的元素组成和化学本质鼠李糖及岩藻糖（鼠李糖及岩藻糖（C6H12O5)、脱氧核糖（、脱氧核糖（C5H10O4)9（ 四）糖的命名与分类四）糖的命名与分类单糖单糖 （monosaccharide ） 寡糖寡糖 （oligosaccharide ） 多糖多糖 （polysaccharide ） 根据聚合度根据聚合度不能被水解成更小分子的糖类不能被水解成更小分子的糖类水解产生水解产生20个以上单糖分子的糖个以上单糖分子的糖类类101112二、旋光异构二、旋光异构 原子组成、分子式、分子量相同原子组成、分子式、分子量相同 （一）有关旋光异构的几个概念（一）有关旋光异构的几个概念 1
3、、（同分）异构（同分）异构（isomerism）132、手性、手性C原子（原子（asymmetric carbon atom)14与四个不同的原子或原子基团共价连接并因而失去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。对称性的四面体碳。153、旋光性（、旋光性（optical activity）n尼克尔棱镜尼克尔棱镜n平面偏振光平面偏振光n左左/ /右旋右旋旋光度（旋光性、光学活性）旋光度（旋光性、光学活性） D= 100tDtcL旋光物质使平面偏振光的偏振面发生旋转的能力。旋光物质使平面偏振光的偏振面发生旋转的能力。164、构型和构象、构型和构象构型构型：原子或基团在空间的
4、相对分布或排列。原子或基团在空间的相对分布或排列。涉及共价键的断裂。涉及共价键的断裂。 构象构象：当单键旋转时，取代基团可能形成不同的当单键旋转时，取代基团可能形成不同的立体结构。立体结构。不涉及共价键的断裂。不涉及共价键的断裂。 17葡萄糖的构象葡萄糖的构象船式船式椅式椅式OCH2OHHOHOOHOHOCH2OHHOHOOHOHOCH2OHOHOHOHOH18（二）（二）Fischer 投影式投影式19（三）构型的（三）构型的RS表示法表示法20三、单糖的结构三、单糖的结构结构通式结构通式 醛糖醛糖 酮糖酮糖有有旋光异构旋光异构现象现象（/-/-）以及以及对映体对映体D D、L L型型碳原子
5、碳原子是不对称是不对称的的（一）链状结构（一）链状结构21（二）（二）D系单糖和系单糖和L系单糖系单糖2223241 12 23 34 45 56 6L-葡萄糖葡萄糖 L-甘油醛甘油醛 D-葡萄糖葡萄糖 D-甘油醛甘油醛 25 HC=O HC-OH HO-CH HC-OH HC-OH HO-CH2D - （+）葡萄糖）葡萄糖L-（-）葡萄糖）葡萄糖对对映映体体异异构构26DD葡萄糖葡萄糖DD甘露糖甘露糖？L L甘露糖甘露糖讨论一种单糖的构型次序为：讨论一种单糖的构型次序为： 确定确定D、L型型 确定归属确定归属(醛醛/酮酮） 确定名称确定名称 确定对映体确定对映体C原子数相同的单糖异构体，除原
6、子数相同的单糖异构体，除对映体对映体外以不同名称加以区分。外以不同名称加以区分。27DD葡萄糖葡萄糖D-D-半乳糖半乳糖L-L-半乳糖半乳糖对映体异构单糖中以单糖中以醛糖醛糖种类分布居多，且其天然构型多为种类分布居多，且其天然构型多为D型型28DD葡萄糖葡萄糖D-D-半乳糖半乳糖差向异构体差向异构体（epimer）仅一个手性碳原子构型不同的非对映异构仅一个手性碳原子构型不同的非对映异构体体2930（三）单糖的构象（三）单糖的构象311 1、戊糖、己糖的环状结构与构象、戊糖、己糖的环状结构与构象分多羟基醛、酮分多羟基醛、酮开链开链、半缩醛环状半缩醛环状两种形式两种形式天然情况以天然情况以环状占绝
7、大多数环状占绝大多数。 以以葡萄糖葡萄糖为例为例吡喃环吡喃环开链开链O O32开链开链吡喃环吡喃环O O半缩醛半缩醛羟基羟基仍具有仍具有醛基还醛基还原性原性332 2、环状分子的、环状分子的构型（异头碳）构型（异头碳）吡喃环吡喃环O OH HO OOHOHOHOHH H？新手性碳新手性碳新异构型新异构型 3435葡萄糖的构象船式椅式OCH2OHHOHOOHOHOCH2OHHOHOOHOHOCH2OHOHOHOHOH36命名时为命名时为 （）DDDD（L L L L）糖名糖名糖名糖名名？名？DDDD葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖名？名？DDDD葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖平面结构空间构象37戊糖，多为五元
8、环戊糖，多为五元环呋喃糖呋喃糖如如核糖核糖 脱氧核糖脱氧核糖oo38394041424344四、单糖的性质四、单糖的性质1、单糖的物理性质、单糖的物理性质（1）旋光性及变旋现象）旋光性及变旋现象（2）甜度（以蔗糖为参考）（表）甜度（以蔗糖为参考）（表12）（3）溶解度）溶解度452、单糖的化学性质、单糖的化学性质单糖可发生哪些化学反应？单糖可发生哪些化学反应？氧化氧化糖酸、糖醛酸糖酸、糖醛酸还原还原糖醇糖醇脂化脂化糖脂糖脂聚合聚合寡糖、多糖寡糖、多糖如如 葡萄糖葡萄糖(G)(G)46还原反应还原反应47聚合反应聚合反应H2O 麦芽糖麦芽糖【葡萄糖葡萄糖- -（1414）葡萄糖苷葡萄糖苷】葡萄糖
9、葡萄糖糖苷键糖苷键14COC糖苷糖苷48五、寡糖（低聚糖）五、寡糖（低聚糖）命名原则：命名原则：非还原端与还原端非还原端与还原端 , , 吡喃、呋喃吡喃、呋喃 （1 4/1 21 4/1 2）49麦芽糖麦芽糖 -型型 -型型O-D-吡喃葡糖基吡喃葡糖基-(14)- - D-吡喃葡萄糖苷吡喃葡萄糖苷自然界最常见的寡糖是二糖5051蔗糖蔗糖 O-D-吡喃葡糖基吡喃葡糖基-(12)- - D D-呋喃果糖苷呋喃果糖苷2 211 152535455 纤维二糖纤维二糖 -型型 -型型 O- -D-吡喃葡糖基吡喃葡糖基-(14)- - D D-吡喃葡糖苷吡喃葡糖苷4人体无法利用人体无法利用低聚糖的保健作用
10、低聚糖的保健作用56六、多糖六、多糖 分为分为同同/杂多糖、结构杂多糖、结构/贮存多糖贮存多糖（一）均（同）多糖（一）均（同）多糖 由一种单糖聚合而成由一种单糖聚合而成571、 淀粉淀粉 植物细胞能源的植物细胞能源的储藏储藏形式形式作物名称作物名称（种子）（种子）小麦小麦玉米玉米大米大米土豆土豆红薯红薯淀粉含量淀粉含量65657520165859直链淀粉（直链淀粉（amylose） 一级结构一级结构 （1 14 4）葡萄糖葡萄糖苷键苷键可溶于热水可溶于热水遇碘呈遇碘呈紫蓝色紫蓝色空间结构空间结构6061支链淀粉（支链淀粉（amylopectin）不可溶于热水不可溶于热水 可溶水冷水可溶水冷水6
11、, 000个糖分子个糖分子遇碘呈遇碘呈紫红色紫红色紫红色紫红色空间空间结构结构 （1 14 4）糖糖苷键苷键 （1616）糖苷糖苷键键62淀粉颗粒中的直淀粉颗粒中的直/ /支链淀粉支链淀粉63工业应用工业应用淀淀粉粉水解程度水解程度糊精糖浆麦芽低聚糖水解葡萄糖工业方法酸或酶水解64“动物淀粉动物淀粉” 结构与结构与支链淀粉支链淀粉类似类似；遇碘为遇碘为红紫色红紫色；人体中的血糖浓度是定值人体中的血糖浓度是定值（红细胞、视网膜、脑组织）（红细胞、视网膜、脑组织）血糖血糖 糖原合成糖原合成血糖血糖 糖原分解糖原分解2.2. 糖原糖原653. 右旋糖苷右旋糖苷/葡聚糖葡聚糖（dextran)酵母和细
12、菌的贮存多糖酵母和细菌的贮存多糖664. 纤维素（纤维素（cellulose）（植物细胞壁结构多糖）（一大类生物资源）（植物细胞壁结构多糖）（一大类生物资源）葡萄糖葡萄糖（1414）糖苷键连接而成的无分支的多糖糖苷键连接而成的无分支的多糖一级结构一级结构800010000分子分子6768695.甲壳素甲壳素/壳多糖壳多糖/几丁质（几丁质（chitin）（甲壳动物、昆虫外壁，另一大类生物资源）（甲壳动物、昆虫外壁，另一大类生物资源） 2N乙酰乙酰D 氨基葡萄糖氨基葡萄糖（14）糖苷）糖苷7071A.A.半纤维素半纤维素存在于细胞壁中所有杂多糖的总称。存在于细胞壁中所有杂多糖的总称。B.B.果胶果
13、胶（细胞壁间粘连物质，基质多糖）（细胞壁间粘连物质，基质多糖）C.C.琼脂糖琼脂糖（红藻类石花菜属中提取，食物胶：果冻）（红藻类石花菜属中提取，食物胶：果冻）D.D.药物多糖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结构与功能的研究刚刚起步E.E.其它其它（二）杂多糖（二）杂多糖（由不同的几种单糖聚合而成）（由不同的几种单糖聚合而成）72七、细菌杂多糖七、细菌杂多糖（一）细菌细胞壁的化学组成（一）细菌细胞壁的化学组成 G +菌菌: G菌菌: 多层肽聚糖肽聚糖 单层肽聚糖肽聚糖 磷壁酸相连 脂多糖7374肽聚糖肽聚糖pep
14、tidoglycanN-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺N-乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸四肽侧链四肽侧链肽交联桥肽交联桥G +菌菌75（二二）细细菌菌脂脂多多糖糖脂质脂质A核心寡糖核心寡糖O-特异链特异链-1，6连接连接D-葡萄糖胺葡萄糖胺1,4焦磷酸桥焦磷酸桥酯酯键键酰酰胺胺键键3-羟脂肪酸羟脂肪酸革兰氏阴性菌的革兰氏阴性菌的特有结构特有结构7677八、糖蛋白及其糖链八、糖蛋白及其糖链（一）糖肽连键的类型（一）糖肽连键的类型 1、O-糖肽键糖肽键：Ser/Thr/Hyl/Hyp 2、N-糖肽键糖肽键 -N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺 Asn -酰胺酰胺N原子原子 Asn-X-Thr/SerN-糖苷键糖苷键7879
15、801、N-糖链糖链（N-聚糖）聚糖）（二）糖链的分类（二）糖链的分类核心五糖核心五糖 GlcNAcmannose galactosesialic acid fucose核心七糖核心七糖812、O-糖链糖链（O-聚糖）聚糖）结构比结构比N糖链简单糖链简单连接形式比连接形式比N糖链多糖链多没有共同的核心结构没有共同的核心结构82（三）糖链的生物学功能（三）糖链的生物学功能参与糖蛋白新生肽链的折叠和缔合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影响糖蛋白的分泌和稳定性参与参与分子识别分子识别/细胞识别细胞识别 83糖链与糖蛋白的生物活性糖链与糖蛋白的生物活性1、糖链与酶活性、糖链与酶活
16、性2、糖链与激素活性、糖链与激素活性3、糖链与、糖链与IgG活性活性84（四）血型物质（四）血型物质1900年，奥地利医生年，奥地利医生landsteiner，提，提出出ABO血型系统。血型系统。85血型糖链血型糖链肽链肽链O O岩藻糖半乳糖半乳糖葡萄糖葡萄糖乙酰氨基葡萄糖半乳糖半乳糖B乙酰氨基半乳糖乙酰氨基半乳糖A糖基转移酶糖基转移酶86GlcNAcgalactosefucoseGalNAcsialic acid (NANA)Structure of the ABO blood group carbohydratesgalactose87（五五）凝凝集集素素lectin888990九、糖胺聚
17、糖九、糖胺聚糖（ glycosaminoglycan, GAG）一般含有氨基己糖或己糖醛酸一般含有氨基己糖或己糖醛酸也称粘多糖（也称粘多糖（mucopolysaccharide） 己糖醛酸己糖醛酸 己糖胺己糖胺n 单糖残基带有羧基单糖残基带有羧基/硫酸基硫酸基91A、透明质酸、透明质酸 （关节（关节/脐带脐带/鸡冠鸡冠/胚胎胚胎/玻璃体）玻璃体） B、硫酸软骨素（硫酸皮肤素）、硫酸软骨素（硫酸皮肤素）C、硫酸角质素、硫酸角质素D、硫酸乙酰肝素和肝素、硫酸乙酰肝素和肝素糖胺聚糖（粘多糖）的种类：糖胺聚糖（粘多糖）的种类：92透明质酸（透明质酸（hyaluronic acid,HA)93硫酸软骨素硫酸软骨素(chondroitin sulfate,CS)94硫酸皮肤素硫酸皮肤素（dermatin sulfate,DS）1395硫酸角质素硫酸角质素(keratan,KS)96肝素肝素(heparin,Hp)97十、蛋白聚糖十、蛋白聚糖（ proteoglycan, PG） 一一/ /多条糖胺聚糖多条糖胺聚糖 核心蛋白核心蛋白 N/O N/O连寡糖连寡糖9899100蛋蛋白白聚聚糖糖聚聚集集体体101102
