生物化学 —糖类性质和结构
（一）糖类的存在与来源
肌糖原－能源 动物干重2％
结缔组织－结构糖 韧带－结构糖
糖蛋白、糖脂、信息分子糖
细胞表面识 别标记－糖
（二）糖的生物学作用
1、结构成分 2、能源 3、碳源 4、信息识别
俗称碳水化合物（carbohydrate）
Cn(H2O)m（不全面）
HO
CH2OH O
HO
OH
OH
HO
CH2OH O
HO OH OH
空间 构象
命名时为 α（β）—D（L）—糖名
平面结构
名？
α—D— 葡萄糖
名？
β—D— 葡萄糖
• 戊糖，多为五元环呋喃糖
如
o
o
核糖
脱氧核糖
四、单糖的性质
1、单糖的物理性质
（1）旋光性及变旋现象 （2）甜度（以蔗糖为参考）（表1－2） （3）溶解度
吡喃环
O
吡喃环
O
开链 H C 0 HC OH
HO CH HC OH HC OH H 2C O H
OH
H 2C
CH O H0
HO HC
CH
CH HC
HO
OH
半缩醛 羟基
仍具有 醛基还 原性
吡喃环
O H ＝？
OH 新手性碳
α
新异构型
O OH H
β
葡萄糖的构象
船式
OH OH
CH2OHO
OH
OH
椅式
旋光物质使Leabharlann 面偏振光的偏振面发生旋转的能力。[α]
Dt=
αDt —————×100
c×L
4、构型和构象
构型： 原子或基团在空间的相对分布或排列。 涉及共价键的断裂。
构象： 当单键旋转时，取代基团可能形成不同的 立体结构。 不涉及共价键的断裂。
船式
OH OH
CH2OHO
葡萄糖的构象
OH
OH
椅式
HO
HC OH HO CH HO CH
HC OH
H 2C O H
D-半乳糖
差向异构体（epimer） ——仅一个手性碳原子构型不同的非对映异构 体
（三）单糖的构象
• 分多羟基醛、酮开链、半缩醛环状两种形式 • 天然情况以环状占绝大多数。
以葡萄糖为例
开链 H C 0 HC OH
HO CH HC OH HC OH H 2C O H
鼠李糖及岩藻糖（C6H12O5)、脱氧核糖（C5H10O4)
化学定义：
多羟基醛或酮及其缩聚物和衍生物的总称。
单糖 （monosaccharide ） 根据聚合度 寡糖 （oligosaccharide ）
多糖 （polysaccharide ）
•不能被水解成更小分子的糖类 •水解产生20个以上单糖分子的糖 类
CH2OH O
HO
OH
OH
HO
CH2OH O
HO OH OH
（二）Fischer 投影式
COOH H OH
CH3
（三）构型的RS表示法
（一）链状结构
结构通式 醛糖 酮糖
•碳原子是不对称 的
•有旋光异构现象（＋/-）以及对映体D、L型
（二）D系单糖和L系单糖
L-葡萄糖 L-甘油醛
1
2
3
D-葡萄糖
D—葡萄糖
HO CH
HO CH HC OH HC OH
H 2C O H
D—甘露糖
HC OH HC OH HO CH HO CH
H 2C O H
L－甘？露糖
C原子数相同的单糖异构体，除对映体外以不同名称加以区分。
HC 0
HC OH HO CH
HC OH HC OH H 2C O H
D—葡萄糖
HC 0
对 映
HC 0
体
H C O H 异H O C H
HO CH
构 HC OH
HO CH
HC OH
HC OH HO CH
H 2C O H
D-半乳糖
H 2C O H
L-半乳糖
单糖中以醛糖种类分布居多，且其天然构型多为D型
HC 0
HC 0
HC OH
HO CH HC OH HC OH
H 2C O H
D—葡萄糖
二、旋光异构
（一）有关旋光异构的几个概念 1、（同分）异构（isomerism）
原子组成、分子式、分子量相同
2、手性C原子（asymmetric carbon atom)
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。
3、旋光性（optical activity）
尼克尔棱镜 平面偏振光 左/右旋 旋光度（旋光性、光学活性）
空间结构
• 支链淀粉（amylopectin）
α（1→4）糖苷键
α（1→6）糖苷 键
空间
结构
•不可溶于热水
可溶水冷水
•＞6, 000个糖分子
•遇碘呈紫红色
淀粉颗粒中的直/支链淀粉
水解程度
淀 粉
糊精
糖浆
麦芽低 聚糖
工业方法—酸或酶水解
水解葡 萄糖
• “动物淀粉”
• 结构与支链淀粉类似；
• 遇碘为红紫色； • 人体中的血糖浓度是定值 （红细胞、视网膜、脑组织）
•人体无法利用
•低聚糖的保健作用
分为{同/杂多糖、结构/贮存多糖}
（一）均（同）多糖 ——由一种单糖聚合而成
1、 淀粉
植物细胞能源的储藏形式
作物名称 （种子）
淀粉含量
小麦 玉米 大米
65％ 65％ 75％
土豆
20％
红薯
16％
• 直链淀粉（amylose）
一级结构 α（1→4）葡萄糖苷键
•可溶于热水 •遇碘呈紫蓝色
自然界最常见的寡糖是二糖
麦芽糖
CH2OH O
1
CH2OH
O
4
1
O
3
2
OH
α-型
α-型
[O-α-D-吡喃葡糖基-(1→4)- α- D-吡喃葡萄糖苷]
蔗糖
1
1
2
[O-α-D-吡喃葡糖基-(1→2)- β- D-呋喃果糖苷]
纤维二糖
CH2OH
O 1O
CH2OH OOH
41
β-型
β-型
[O- β-D-吡喃葡糖基-(1→4)- β- D-吡喃葡糖苷]
• 单糖可发生哪些化学反应？
HC 0
HC OH HO CH
HC OH HC OH
氧化——糖酸、糖醛酸 还原——糖醇 脂化——糖脂 聚合——寡糖、多糖
H 2C O H
如 葡萄糖(G)
• 聚合反应
糖苷键
1
4
CC O
H2O α—葡萄糖
糖苷
麦芽糖【葡萄糖-α（1→4）葡萄糖苷】
五、寡糖（低聚糖）
命名原则： ①非还原端与还原端 ② α,β ③ 吡喃、呋喃 ④ （1 4/1 2…）
4
5
6
D-甘油醛
L-（-）葡萄糖
对
映
HC=O
体 HC-OH 异 构 HO-CH
HC-OH
HC-OH
HO-CH2
D - （+）葡萄糖
讨论一种单糖的构型次序为： 确定D、L型 确定归属(醛/酮） 确定名称 确定对映体
HC 0
HC 0
HC 0
HC OH
HO CH HC OH HC OH
H 2C O H
血糖 血糖
糖原合成 糖原分解
酵母和细菌的贮存多糖
4. 纤维素（cellulose）
（植物细胞壁结构多糖）（一大类生物资源）
葡萄糖β（1→4）糖苷键连接而成的无分支的多糖 8000~10000分子