生物化学简明教程第4章-糖.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2015/11/22,#,第四章 糖类,糖类的组成：由,碳、氢、氧三种元素组成，可由实验式,C,n,(H,2,O),m,表示。由于式中碳氢比例与水相同，故过去将糖类称为碳水化合物,概述,糖类是自然界含量最丰富的有机物质，淀粉和纤维素是植物中的主要糖类,，占干重的,85-95%,糖,的分类,单糖,即不能水解为其他糖的,糖。,寡糖,可以,水解,为,2-10,个,单糖的糖，常见蔗糖、麦芽糖、乳糖等二糖，及棉籽糖和其他寡糖。,多糖,可,水解为多个单糖或其衍生物,，,同多糖：水解产物为同一单糖；,杂多糖：水解产物,不止一种单糖或单糖,衍生,多糖,复合物,指糖与脂、蛋白等共价相连组成蛋白多糖,、,糖蛋白,、,糖脂等。,4.1,单糖,一,、,单糖的构型,1.,单糖,根据含醛基或酮基的特点可分为,醛糖与酮糖,。,2.,根据,碳原子,数目,丙糖：三碳糖,丁糖：四碳糖,戊糖：五碳糖,己糖：六碳糖,一、单糖的构型,3.,最简单的单糖是,甘油醛和二羟丙酮,。,4.1,单糖,二羟丙酮（酮糖）,C,O,CH,2,OH,CH,2,OH,甘油醛（醛糖）,CH,2,OH,H,C,OH,C,H,O,2026/10/26,8,以葡萄糖为例,单糖的成环方式有两种,:,天然葡萄糖多以吡喃式结构存在,1.,环状结构的形成方式,吡喃式成环（六元环）,呋喃式成环（五元环）,HO,C,H,CH,2,OH,H,C,OH,H,C,O,H,C,OH,H,C,OH,HO,C,3,H,CH,2,OH,H,C,4,OH,C,H,C,2,OH,H,C,5,1,6,O,H,OH,吡喃式成环：（,六元环）,D-,吡喃葡萄糖（半缩醛式）,D-,葡萄糖,吡喃,HC,HC,CH,CH,O,C,H,2,1,6,2,3,4,5,HO,C,H,CH,2,OH,H,C,OH,H,C,O,H,C,OH,H,C,OH,HO,C,3,H,CH,2,OH,H,C,4,C,H,C,2,OH,H,C,5,OH,1,6,O,H,OH,呋喃式成环：,（五元环）,D-,葡萄糖,D-,呋喃葡萄糖（半缩醛式）,呋喃,HC,HC,CH,CH,O,1,6,5,4,3,2,三,、,单糖的构象,4.2,重要的单糖及衍生物,三碳糖,三碳糖,甘油醛,甘油醛,常见的醛糖,赤藓糖,苏糖,四,碳,糖,核糖,阿拉伯糖,木糖,五碳,糖,葡萄糖,甘露糖,半乳糖,六,碳,糖,木酮糖,核酮糖,常见的酮糖,阿洛酮糖,果糖,山梨糖,塔格糖,糖醇,糖醇较稳定，有甜味。,山梨,醇,用于合成维生素,C,；,甘露醇,在临床上用于降低颅内压和治疗肾衰；,核,糖醇,参与核黄素的合成，是,FMN,和,FAD,的组成成分；,木糖醇,是无糖咀嚼胶的成分，糖醛酸途径的中间物；,肌,醇,常以游离态存在于肌肉、心脏、肺、肝脏,中,常见糖醇,结构,糖酸,葡萄糖氧化酶可将葡萄糖氧化形成葡萄糖醛酸（,glucuronate,），葡萄糖醛酸是人体内一种重要的解毒剂。,热硝酸可将醛糖氧化成糖二酸（,glucaric acid,），这一反应可用于推定糖的构型。,Fehling,试剂或,Bennedict,试剂可将葡萄糖氧化形成葡萄糖酸（,gluconic acid,），葡萄糖酸,内酯可用于制造内酯豆腐。,脱氧糖,2-脱氧核糖,是,DNA,的组成成分；植物和微生物含有,鼠李糖,、,岩藻糖,等脱氧糖。,乌本苷为,K,+,-Na,+,ATP,酶的抑制剂，使细胞内钠离子浓度升高，与胞外,Ca,2+,进行交换，使细胞内,Ca,2+,浓度升高。可加强心肌收缩力，减慢心率。为强心剂，可做箭毒。,氨基糖,糖中的,羟基为氨基所取代,称为氨基糖,。,常见,的,D-,氨基,葡萄糖、氨基半乳糖、,N-,乙酰,神经氨酸,糖苷,糖,的,半缩醛羟基,与非糖物质（醇、酚等）的,羟基,形成的,缩醛结构,称为糖苷，形成的化学键为,糖苷,键。,糖苷,键对碱稳定，易被酸,水解。,糖苷的作用：,皂角,苷有溶血作用,，,苦,杏仁苷有止咳作用,。,人参皂苷,有抗疲劳、抗感染等功效,。,糖苷,中常见的糖基有葡萄糖、半乳糖、鼠李糖等，配糖体有醛类、醇类、酚类、固醇类等多种类型的化合物。,寡糖,是少数单糖（,2,10,个）缩合的聚合物。低聚糖通常是指,20,个以下的单糖缩合的聚 合物,。,构成激素,、抗体、,生长素的重要分子；,覆盖细胞表面，是,细胞间识别的物质基础。,最,常见的寡糖是二糖,，,麦芽糖,、蔗糖、乳糖、纤维二糖等,。,功能：低,聚糖具有防病抗病及增强健康等生理功效，被称为功能性食品,，,寡糖,的结构可用符号表示，如麦芽糖为：,O-D-Glcp-,（,14,）,-D-Glcp,4.3,寡糖,蔗糖,常用食糖，甜度大，易结晶，易溶于水，是植物糖类运输的主要,分子,无还原性，,由一分子,-,D-,葡萄糖和,一分子,-,D-,果糖组成,.,乳糖,存在,于人乳（5,7%）和牛乳（4%）中，分子式,C,12,H,22,O,11，,还原糖,，葡萄糖和乳糖。,麦芽糖,又,称饴糖，分子式：,C,12,H,22,O,11,，,具还原性，稀酸、麦芽糖酶,水解，产物,为两个,D-,（,+,）,-,葡萄糖,纤维二糖,纤维素,的结构单位，分子式,C,12,H,22,O,11，,还原糖,，水解,为2分子,-,D-（+）-,葡萄糖,，,4.4,多糖（,Polysaccharides）,由许多单糖或单糖衍生物聚合而成，缩合时单糖分子以糖苷键相连，一般无甜味、无还原性、酸或酶的作用下可水解为双糖、寡糖或多糖，重要的有淀粉、糖元、纤维素、几丁质、粘多糖等。可分为同多糖和杂多糖。,4.5,多糖代表物,掌握各种同多糖的基本结构，特别是淀粉（,starch）、,糖原（,glycogen,）,、,右旋糖苷（,dextran,）,、,纤维素（,cellulose,）,、,壳多糖（,chitin,）的结构特点，在生产和科研中有重要意义。,4.5.1,淀粉（,Starch）,直链淀粉,平均250,300个,-,D-,葡萄糖通过,-1,4,糖苷键,相连，旋转卷曲成螺旋状，每6个,Glc,残基盘旋一圈，与,KI-I,2,呈（深）兰色,。水解的唯一双糖为麦芽糖、唯一单糖为葡萄糖。,支链淀粉,由2000,22000,个,Glc,残基组成，大约每24,30,个葡萄糖就,有一个,-1，,6,糖苷键,的分支，与,KI-I,2,呈紫（红）色,。水解时只生成一种双糖（+）麦芽糖。,淀粉可以分为：支链淀粉和直链淀粉。通过,(1,4),糖苷键相连,支链淀粉的分支处是,(1,6,),。,支链淀粉具有高度的分支结构，每隔,20-30,个单糖残基就存在一处,支链,。,淀粉的结构,-1,4,糖苷键,-1,6,糖苷,键,淀粉显色,将直链淀粉悬浮在水中呈现螺旋的构象，这时,I2,可以插入到直链淀粉的轴心位置，使其产生蓝色。,这种方法可以鉴定淀粉类型,糖原,（,Glycogen）,有动物淀粉之称，细菌细胞中也有存在，动物组织内主要的贮藏多糖。肝脏、肌肉中含量多，分别称为肝糖元、肌糖元。结构与支链淀粉相似，但分支长度较短，一般由8,12个,Glc,残基组成，分支多，分子量高达10,6,10,8,。与,KI-I,2,呈红褐色或棕红色。水解终产物是葡萄糖。,糖原示意图,非还原端,分支点,还原端,纤维素,（,Cellulose）,自然界中分布最广的糖，以,纤维二糖（,cellobiose）,为基本单位缩合而成，纤维状、僵硬、不溶于水的分子，分子不分支，约由,10000,15000个,-,D-Glc,残基组成。水解需高温、高压和酸，,人体消化酶不能水解纤维素,，食草动物利用肠道寄生菌分泌的纤维素酶（,cellulase）,将部分纤维素水解为葡萄糖。,纤维素的结构：,（,a,）纤维素链上连个糖单元,D-,葡萄糖通过,(1,4),糖苷键相连；,（,b,）两条相互平行的纤维素链。,D-,葡萄糖残基构象通过氢键相连。,右旋,糖酐（,dextran,）,利用微生物制造的右旋糖酐，是由许多,Glc,通过,-1，,6,、,-1，,4,、,-1，,3,糖苷键组成的多糖。,相对分子质量平均在75000左右的为,高分子质量右旋糖酐,，是一种,血浆代用品,，用于提高血浆胶体渗透压，使组织的水分渗透到血中，维持血容量，临床用于出血性休克和创伤性休克。,4.5.6,壳多糖（,几丁质）,自然界,中每年生物合成的资源量高达,10,亿吨，是地球上仅次于植物纤维的,第二大生物资源,。,由,N-,乙酰,-D-,氨基葡萄糖,以,（,14,）糖苷键缩合成的不分枝同多糖,。,同,纤维素伸展的链式结构类似（将乙酰氨基换成,羟基,便成为,纤维素,），甲壳素在,链间以氢键交联,集合成片；由于氢键比纤维素多，因而比较坚硬，是藻类、昆虫、甲壳动物的结构材料。,天然,多糖中惟一大量存在的,带正电荷,的氨基多糖，具有一系列特殊功能性质,。,广泛,应用在食品、化妆品、废水处理、重金属回收、生物、医药、纺织、印染、造纸等领域,。,存在于节肢动物、昆虫、甲壳类动物外骨骼及真菌细胞壁，由,N-,乙酰-,D-,葡萄糖胺以,（1,4）糖苷键缩合,而成，分子线状不分支。,几丁多糖的应用：良好的絮凝剂；络合阴离子；降胆固醇；去毒素；人造皮肤；食品、药品和化妆品制造等。,Chitin.(a),A short segment of chitin,a homopolymer of,N,-acetyl-D-glucosamine units in(1,4)linkage.,(b),A spotted June beetle(,Pellidnota punetatia,),showing its surface armor(,盔甲,exoskeleton)of chitin.,半纤维素,（,hemicellulose,）,碱溶性,的植物细胞壁多糖，是,木聚糖、葡甘露聚糖、半乳葡甘露聚糖、木葡聚糖,的,复合物,。,半纤维素,纤维素,木质素,琼脂（,agar,）,海藻,中提取,的多糖混合物，主要成分琼脂糖是由,D-,和,L-,半乳糖和,交替,组成的线形链,。,食品工业,，,琼脂胶,的糖基不同程度地被硫酸基、甲氧基、丙酮酸等修饰。,琼脂糖,可形成左手双螺旋，再聚集成束，形成刚性的交联凝胶网，可用做电泳和层析的支持物。,固体凝胶支持,物,液体琼脂溶液,糖胺聚糖,重要成分,:,己糖,醛酸和己糖胺,重复二糖单位构成，二糖单位常被带负电荷的羧基或硫酸基修饰，因此,呈酸性,。,主要作用,：,保持结缔组织的水分；调节阳离子在组织中的分布；对关节的保护和润滑作用；促进创伤愈合的作用。,糖胺聚糖,主要有,透明质酸、硫酸软骨素、硫酸角质素、肝素等。,（1）,透明质,酸,在高等动物组织中发现，细菌中也有存在，主要存在于结缔组织如眼球玻璃体、鸡冠、脐带、软骨等组织。主要功能是在组织中吸着水，有润滑剂作用，对组织起保护作用。可用于眼科手术，骨关节炎治疗和化妆品,。,（,2,）肝素（,Heparin）,最早由肝脏和心脏中分离到，以肝脏中最丰富，广泛存在于哺乳动物组织和体液中，猪肠黏膜是较好的材料来源。结构复杂，由,D-GlcN,与,L-IduUA,或,D-GlcUA,组成二糖,单位,。,可抑制丝氨酸蛋白酶,，是天然抗凝剂。可防止血栓形成，小剂量可治疗心血管疾病，抑制肿瘤转移。,（,3,）,硫酸软骨素,软骨的主要成分,，广泛存在于结缔组织、筋腱、皮肤等,。,分子量,一般低于10万（约250个重复二糖），个别可超过30万,，,二糖,单位为,D-GlcUA,与,GalNAc,以,-1，,3,相连。,有,抗凝血，降血脂,作用，可,治疗心血管疾病、关节炎和链霉素引起的听觉障碍,，可用于,化妆品,。,（,4,）硫酸皮肤素（,Dermatan sulfate,DS,）,存在,于许多动物组织，如猪肠胃黏膜、脐带、肌腱等。二糖单位为,L-,艾杜糖醛酸与,N-,乙酰半乳糖以,-1，,3,相连。,（,5,）,硫酸,角,质素,广泛存在于角膜、软骨、骨髓中,。,N-,乙酰氨基葡萄糖与半乳糖以,-1,，,3,键构成重复双糖,单位,硫酸,基团位于,N-,乙,酰,氨基葡萄糖,的,C,6,位,及某些,半乳糖,基上。,4.5,糖复合物,糖复合物是糖类的还原端和非糖组分共价键结合的产物，主要有糖蛋白（,glucoprotein,）、蛋白多糖（,proteoglycans,）糖脂（,glycolipid,）和脂多糖（,lipopolysaccharide,）等。,4.6.1,糖蛋白与蛋白聚糖,糖与蛋白质的复合物可分为,糖蛋白,（,glucoprotein,）与,蛋白聚糖,（,proteoglycans,）两类。糖蛋白是蛋白质与寡糖链形成的复合物，糖成分的含量在,1%,80%,之间变动。而蛋白多糖是蛋白质与糖胺聚糖形成的复合物，糖成分的含量一般较高，可高达,95%,。,蛋白质与糖类的结合有两种不同类型的糖苷键，一种是利用肽链上天冬酰,氨,的氨基与糖基上的半缩醛羟基形成,N-,糖苷键,，另一种是利用肽链上苏氨酸或丝氨酸（或羟基赖氨酸、羟基脯氨酸）的羟基与糖基上的半缩醛羟基形成,O-,糖苷键,。,4.6.6.1,糖蛋白的结构,许多膜蛋白和分泌蛋白都是,糖蛋白，,糖蛋白的糖链可,因残基的种类、数量、连接方式、构型不同而形成不同的结构,，由,4,种不同的六碳单糖可形成,36864,种不同的,4,聚糖异构体。,N-,糖肽键,在血浆蛋白和糖蛋白中分布广泛。,乙酰半乳糖胺与,丝氨酸或苏氨酸,形成的糖肽键,，主要存在于黏液蛋白和某些球蛋白。,半乳糖胺与,羟赖氨酸,形成的糖肽键,，主要存在于胶原蛋白。,呋喃阿拉伯糖与,羟脯氨酸,形成的糖肽键,，主要存在于植物，包括细胞壁的伸展蛋白和凝集素等。,