糖的概念和分类

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1、第第1313章章 糖类糖类13.1 糖的概念和分类糖的概念和分类一、糖的概念一、糖的概念 糖类糖类(saccharide)是多羟基醛是多羟基醛(酮酮)及水解后能生成多羟基醛及水解后能生成多羟基醛(酮酮)的一类化合物。的一类化合物。二、糖的分类二、糖的分类 单糖、寡糖和多糖单糖、寡糖和多糖（一）单糖（一）单糖 1. 醛糖和酮糖醛糖和酮糖 2. 三碳糖、四碳糖、五碳糖和碳糖六三碳糖、四碳糖、五碳糖和碳糖六 丙糖、丁糖、戊糖和己糖丙糖、丁糖、戊糖和己糖 3. 氨基糖和脱氧糖氨基糖和脱氧糖（二）寡糖（二）寡糖 水解后能生成水解后能生成210个单糖分子的糖类个单糖分子的糖类（三）多糖（三）多糖 水解后能

2、生成水解后能生成10个以上分子单糖的糖类个以上分子单糖的糖类13.2 单糖单糖一、单糖的结构一、单糖的结构（一）单糖的开链式结构和构型（一）单糖的开链式结构和构型 单糖的开链式结构单糖的开链式结构： 单单糖糖的的构构型型：只只需需比比较较编编号号最最大大的的手手性性碳碳原原子子的的构构型型，编编号号最最大大的的手手性性碳碳构构型型与与D甘油醛相同者为甘油醛相同者为D型糖，与型糖，与L甘油醛相同者为甘油醛相同者为L型糖型糖自自然然界界存存在在的的单单糖糖多多为为D D型糖型糖 单糖的单糖的Fischer投影式书写投影式书写（二）单糖的单糖的环状结构与变旋光现象（二）单糖的单糖的环状结构与变旋光现

3、象 1. 1.葡萄糖的性质用其开链结构式不能解释的问题葡萄糖的性质用其开链结构式不能解释的问题 (1)葡萄糖分子若仅以链式结构存在，在无水葡萄糖分子若仅以链式结构存在，在无水HCl存在下其游离醛基应与两分子甲醇存在下其游离醛基应与两分子甲醇作用生成缩醛，但实际上葡萄糖分子只与一分子甲醇结合成稳定的化合物。作用生成缩醛，但实际上葡萄糖分子只与一分子甲醇结合成稳定的化合物。 (2)在在不不同同条条件件下下得得到到了了两两种种不不同同的的葡葡萄萄糖糖晶晶体体，一一种种是是从从冷冷乙乙醇醇中中结结晶晶得得到到的的熔熔点点为为146，比比旋旋光光度度为为+112，后后来来被被称称为为型型的的晶晶体体；另

4、另一一种种是是从从热热吡吡啶啶中中结结晶晶得得到到的的熔点为熔点为150，比旋光度为，比旋光度为+18.7，后来被称为，后来被称为型的晶体。型的晶体。 (3)新新配配制制的的纯纯净净和和型型晶晶体体水水溶溶液液的的比比旋旋光光度度会会随随时时间间发发生生变变化化，并并都都在在比比旋旋光光度度达达到到+52.7恒恒定定不不变变。这这种种比比旋旋光光度度随随时时间间自自行行变变化化直直至至达达到到恒恒定定值值的的现现象象称称为为变旋光现象变旋光现象 2.2.单糖的环状结构单糖的环状结构3.3.解释解释二、单糖的物理性质二、单糖的物理性质 单单糖糖在在常常温温下下大大多多为为白白色色晶晶体体，可可溶

5、溶于于水水，具具吸吸湿湿性性，难难溶溶于于醇醇等等有有机机溶溶剂剂，水水醇醇混混合合溶溶剂剂常常用用于于糖糖的的重重结结晶晶。单单糖糖都都有有甜甜味味，但但程程度度不不同同。除除丙丙酮酮糖糖外外，单单糖糖都都有有旋旋光光活活性，具有环状结构的单糖还有变旋光作用。性，具有环状结构的单糖还有变旋光作用。三、单糖的化学性质三、单糖的化学性质 （一）互变异构（一）互变异构 差向异构化差向异构化(epimerism): 差向异构体之间的互变差向异构体之间的互变（二）氧化反应（二）氧化反应 1.与碱性弱氧化剂的作用与碱性弱氧化剂的作用 酮糖为什么也能被弱氧化剂氧化酮糖为什么也能被弱氧化剂氧化 通通常常将将

6、能能被被碱碱性性弱弱氧氧化化剂剂氧氧化化的的糖糖称称为为还还原原性性糖糖(reducingsugar)，不不被被氧氧化化的的糖糖称为非还原性糖称为非还原性糖(nonreducingsugar)。 单糖都是还原性糖单糖都是还原性糖 2.与酸性氧化剂的作用与酸性氧化剂的作用 3与高碘酸作用与高碘酸作用（三）磷酸化反应（三）磷酸化反应 应用应用：体内单糖磷酸酯参与的反应：体内单糖磷酸酯参与的反应（四）成苷反应（四）成苷反应 单单糖糖的的环环状状半半缩缩醛醛羟羟基基可可与与另另一一含含有有活活泼泼氢氢(如如一一OH，一一SH，一一NH)的的化化合合物物进进行行分分子间脱水，生成的产物称为糖苷子间脱水，

7、生成的产物称为糖苷(glycoside)。这样的反应称为成苷反应。这样的反应称为成苷反应。 各种苷键各种苷键 糖苷的性质糖苷的性质 物性：糖苷大多为白色、无臭、味苦的结晶性粉末，能溶于水与乙醇，难物性：糖苷大多为白色、无臭、味苦的结晶性粉末，能溶于水与乙醇，难溶于乙醚，有的可溶于氯仿、乙酸乙酯。糖苷广泛存在于自然界，尤其植物中更溶于乙醚，有的可溶于氯仿、乙酸乙酯。糖苷广泛存在于自然界，尤其植物中更多，是中草药的有效成分。化合物与糖结合成苷后，水溶性增大，挥发性降低，多，是中草药的有效成分。化合物与糖结合成苷后，水溶性增大，挥发性降低，稳定性增强，毒性降低或消失。稳定性增强，毒性降低或消失。 水

8、解反应：水解反应： 被高碘酸氧化反应：被高碘酸氧化反应：13.3 寡糖寡糖一、二糖一、二糖(disaccharide) 概念：概念：二糖一般由二分子单糖缩合而成，可看作是由一分子单糖的苷羟基与另一分二糖一般由二分子单糖缩合而成，可看作是由一分子单糖的苷羟基与另一分子单糖的某一羟基脱水生成。子单糖的某一羟基脱水生成。 分类：分类：还原性二糖和还原性二糖和非还原性二糖非还原性二糖 （一）蔗糖（一）蔗糖(sucrose) 1. 存在：主要存在于甘蔗和甜菜中，植物的果实中也含有。存在：主要存在于甘蔗和甜菜中，植物的果实中也含有。 2. 结构：结构：(+)蔗糖蔗糖D吡喃葡萄糖基吡喃葡萄糖基D呋哺果糖苷呋

9、哺果糖苷(或或D呋喃果糖基呋喃果糖基D吡喃葡萄糖苷吡喃葡萄糖苷) 3. 性状性状 蔗糖为无色晶体，熔点蔗糖为无色晶体，熔点186，易结晶，易溶于水，比旋光度为，易结晶，易溶于水，比旋光度为+665。 蔗糖无还原性和变旋光作用，为非还原性二糖蔗糖无还原性和变旋光作用，为非还原性二糖 转化反应转化反应 转化糖转化糖 4. 用途用途 食糖食糖 矫味剂矫味剂（二）麦芽糖（二）麦芽糖(maltose) 1. 存在：由淀粉在存在：由淀粉在淀粉酶催化下水解得到淀粉酶催化下水解得到 2. 结构：结构： 3. 性状性状 麦芽糖有一定的甜味，易溶于水，比旋光度为麦芽糖有一定的甜味，易溶于水，比旋光度为+136。

10、还原性二糖，固麦芽糖有还原性和变旋光作用还原性二糖，固麦芽糖有还原性和变旋光作用 。 4. 用途用途 饴糖的主要成分饴糖的主要成分 ；微生物的培养基；微生物的培养基 （三）纤维二糖（三）纤维二糖(cellobiose) 1. 存在：纤维素水解的中间产物存在：纤维素水解的中间产物 2. 结构：结构： 3. 性状性状 纤维二糖无味，能溶于水，旋光度为纤维二糖无味，能溶于水，旋光度为+34.6。 还原性二糖，固麦芽糖有还原性和变旋光作用还原性二糖，固麦芽糖有还原性和变旋光作用 。 纤纤维维二二糖糖与与麦麦芽芽糖糖虽虽只只是是苷苷键键的的构构型型不不同同，但但在在生生理理上上却却有有较较大大差差别别。

11、如如麦麦芽芽糖糖可可在在人人体体内内分分解解消消化化，而而纤纤维维二二糖糖却却不不能能被被人人体体消消化化吸吸收收(草草食食动动物物体体内内存存在在水水解解苷苷键键的的酶，人体内缺乏此酶。酶，人体内缺乏此酶。（四）乳糖（四）乳糖（lactose） 1. 存在：存在与哺乳动物的乳汁中，人乳中约含存在：存在与哺乳动物的乳汁中，人乳中约含5%8%，牛乳中约含，牛乳中约含4%5%。 2. 结构：结构： 3. 性状性状 甜度仅为蔗糖的甜度仅为蔗糖的70%，水解度小，没有吸湿性。，水解度小，没有吸湿性。 还原性二糖，固麦芽糖有还原性和变旋光作用还原性二糖，固麦芽糖有还原性和变旋光作用 。 4. 用途用途

12、促进婴幼儿末鞘神经的发育，所以提倡母乳喂养。促进婴幼儿末鞘神经的发育，所以提倡母乳喂养。 有的人喝牛奶后腹泻、腹胀的原因有的人喝牛奶后腹泻、腹胀的原因 制药赋形剂制药赋形剂二、环糊精二、环糊精(cyclodextrin，CD) 由由直直链链淀淀粉粉在在芽芽孢孢杆杆菌菌产产生生的的环环糊糊精精葡葡萄萄糖糖基基转转移移酶酶作作用用下下而而生生成成的的一一类类环环状状低低聚聚糖糖的的总总称称。环环糊糊精精一一般般是是由由68个个或或更更多多个个D吡吡喃喃葡葡萄萄糖糖残残基基通通过过1，4苷苷键键连连结结而而成成，其其中中含含有有68个个葡葡萄萄糖糖残残基基的的环环糊糊精精分分别别称称为为、和和环环糊

13、糊精精。环环糊糊精精的的分分子子形形状状如如同同一一个个无无底底的的桶桶。桶桶的的侧侧面面由由葡葡萄萄糖糖分分子子的的C-C键键、CO键键及及-H键键组组成成，因因而而桶桶的的内内腔腔具具有有疏疏水水性性(冠冠醚醚的的空空腔腔具具有有亲亲水水性性)；桶桶的的上上边边由由六六个个葡葡萄萄糖糖分分子子的的C2及及C3羟羟基基组组成成，下边由羟甲基组成，上下边具有亲水性。下边由羟甲基组成，上下边具有亲水性。（一）结构（一）结构 环环糊糊精精包包结结物物(cyclodxtrininclusioncomplex)被被广广泛泛用用于于食食品品、医医药药、农农药药及及化化学学分析等方面。分析等方面。（二）应

14、用（二）应用 构筑酶模型构筑酶模型13.4 多糖多糖一、概述一、概述 结构结构：多糖：多糖(polysaccharide)是由是由10个以上单糖或单糖衍生物通过糖苷键聚合而成的个以上单糖或单糖衍生物通过糖苷键聚合而成的高分子化合高分子化合物物 分类分类：均多糖：均多糖(homosaccharide) 和杂多糖和杂多糖(heterosaccharide) 通性通性：分子多糖大多为无定形粉末，无甜味，不溶于水，个别能与水形成胶体溶液。：分子多糖大多为无定形粉末，无甜味，不溶于水，个别能与水形成胶体溶液。多糖没有还原性。多糖没有还原性。二、重要的多糖二、重要的多糖（一）淀粉（一）淀粉 1. 存在：淀

15、粉存在：淀粉(starch)是植物体中储藏的养分，多存在于种子和块茎中。是植物体中储藏的养分，多存在于种子和块茎中。 2. 组成：组成：由直链淀粉由直链淀粉(又称糖淀粉，又称糖淀粉，amylose)和支链淀粉和支链淀粉(又称胶淀粉，又称胶淀粉，amylopectin)两部分组成两部分组成 3.直链淀粉直链淀粉 （1）结构）结构 （2）形状）形状 （3）特性：）特性：直链淀粉溶液遇碘显蓝色直链淀粉溶液遇碘显蓝色 3.支链淀粉支链淀粉 4.淀粉水解淀粉水解 淀粉淀粉红糊精红糊精无色糊精无色糊精麦芽糖麦芽糖葡萄糖葡萄糖（二）糖原（二）糖原 1. 存在：糖原存在：糖原(glycogen)是动物体内储藏

16、的多糖，也称为动物淀粉，主要存在于肝是动物体内储藏的多糖，也称为动物淀粉，主要存在于肝脏和肌肉中，所以有肝糖原和肌糖原之分，在肝脏中尤其丰富。脏和肌肉中，所以有肝糖原和肌糖原之分，在肝脏中尤其丰富。 2. 结构：结构： 3.性状：糖原是无定形粉末，易溶于水但不呈糊状，其水溶液遇碘显红色。性状：糖原是无定形粉末，易溶于水但不呈糊状，其水溶液遇碘显红色。 4.生理作用：糖原是动物机体能量的主要来源，调解血糖浓度。生理作用：糖原是动物机体能量的主要来源，调解血糖浓度。（三）纤维素（三）纤维素 1. 存在：纤维素存在：纤维素(cellulose)是自然界分布最广、存在量最多的有机物，是植物细是自然界分

17、布最广、存在量最多的有机物，是植物细胞壁的主要组分。纤胞壁的主要组分。纤维素在棉花中的含量达维素在棉花中的含量达98，在木材中为，在木材中为50。在实验室，滤纸。在实验室，滤纸是最纯的纤维素来源。是最纯的纤维素来源。 2. 结构：结构： 3.生理作用：纤维素对食草动物是有营养价值的。对生理作用：纤维素对食草动物是有营养价值的。对人可以帮助肠道蠕动，使排便通畅。研究认为，每日摄人人可以帮助肠道蠕动，使排便通畅。研究认为，每日摄人一定量的纤维素能降低大肠疾病、心脏疾病、糖尿病及肥一定量的纤维素能降低大肠疾病、心脏疾病、糖尿病及肥胖症等疾病的发病率。胖症等疾病的发病率。 19.5 糖缀合物糖缀合物

18、在在生生物物体体内内，糖糖类类常常以以糖糖苷苷键键与与脂脂类类或或蛋蛋白白质质的的多多肽肽链链相相结结合合，构构成成糖糖缀缀合合物物或或复复合合糖糖类类(glycocoj jugate or complex carbohydrate)。 主要包括糖脂、糖蛋白及蛋白聚糖，它们是细胞膜的主要包括糖脂、糖蛋白及蛋白聚糖，它们是细胞膜的重要成分。重要成分。 一、糖脂一、糖脂二、糖蛋白二、糖蛋白三、蛋白聚糖三、蛋白聚糖 当当糖糖蛋蛋白白中中的的糖糖链链为为杂杂多多糖糖且且杂杂多多糖糖所所占占比比例例超超过过蛋蛋白白质质时时，此此类类糖糖缀缀合合物物常常称称为为蛋白聚糖蛋白聚糖(proteoglycan)。