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1第Ⅰ篇 生物分子(糖类化学)1
大麦 小麦 玉米
米 马铃薯
63.5% 67% 67% 70~80% 13~23%
天然淀粉由直链淀粉和支链淀粉两种成分组成 直链淀粉(amylose)
链长约250~300个葡萄糖分子。 直链淀粉遇碘呈蓝紫色。
直链淀粉的空间结构: 空心螺旋状
支链淀粉(amylopectin)
支链淀粉比直链淀粉大,约相当于6000个或更多的葡萄糖 分子组成。 支链淀粉遇碘呈紫红色。
D-果糖
2. 环状结构
1893年,E.Fischer提出单糖分子环状结构学说。
H O H C
H O H
O H H
HO O H
H
C H 2 O H
α-D-葡萄糖
H O H 2C
O H
C
H O
H
H
O HO
H
O H
H 2C
α-D-果糖
异头物
H OH C
HO
H
C
H O HHO H
C
C
H
OH
H
O
OH
H
OH
N-乙酰氨基葡萄糖通过β – 1,4方式连接的同聚多糖
NH2
NH2
壳聚糖(甲壳胺)
•药物(提高免疫力、防治动脉硬化、抗肿瘤、排毒等) •环保药剂(净水剂、重金属吸附、絮凝剂) •食品保存、面膜
C a 2 +
1.4.2 杂聚多糖(不均一多糖)
1.糖胺聚糖(粘多糖)
是一类含氮的杂聚多糖;以氨基己糖和糖醛酸 组成的二糖单位为基本结构单元。
透明质酸(hyaluronic acid) 肝素(heparin)
β – 1 3
D -
N -
2. 细菌多糖
革兰氏阳性菌(G+)
肽聚糖 磷壁酸
革兰氏阴性菌(G-)
肽聚糖 脂多糖 磷脂、脂蛋白
① 肽聚糖(peptidoglycan)
N-乙酰葡萄糖胺(NAG)和N-乙酰胞壁酸(NAM) 以β – 1,4键连接成二糖
②脂多糖(lipopolysaccharide)
由外层专一性寡糖链、中心多糖链及脂质三 部分组成。
3. 复合糖
糖与脂类、蛋白质等非糖物质共价结合,形成脂多 糖、糖脂、糖蛋白和蛋白聚糖等,称为复合糖或结 合糖。
① 糖蛋白(glycoprotein)
总体性质接近蛋白质,糖含量变化大。 生理功能:
1.2.2 单糖的性质
常见单糖
醛糖
酮糖
丙糖 丁糖 戊糖 己糖 庚糖
甘油醛
二羟丙酮
赤藓糖
赤藓酮糖
核糖、脱氧核糖
木酮糖、核酮糖
半乳糖、甘露糖、葡萄糖 果糖
景天庚酮糖
1. 物理性质
旋光性
α 左旋糖;右旋糖
糖的旋光性用旋光率表示
α t
D t = D L × × 1 C 0 0
变旋性
α-葡萄糖 平衡 β-葡萄糖
淀粉在冷水中不溶解;加热可吸收水膨胀成糊状。
淀粉在酸和体内淀粉酶的作用下降解,最终水解 产物为葡萄糖。
遇碘
淀粉→ 红色糊精→ 无色糊精 →麦芽糖→葡萄糖
紫蓝 红色
不显色 不显色
7.5%HCl,室温放置7日,形成可溶性淀粉
2. 糖原(glycogen)
动物体内的贮存多糖 由α- D-葡萄糖构成的同聚多糖 遇碘产生红色
具有还原性,有raffinose)
蜜二糖
蔗糖
无还原性
1.4 多糖
多糖在水溶液中不能形成真溶液,只能形成胶体; 没有甜味;无还原性;有旋光性,但无变旋现象。
同
杂
聚
聚
多
多
糖
糖
1.4.1 同聚多糖(均一多糖)
1. 淀粉(starch)
淀粉是植物的贮存多糖。 各种植物淀粉含量不同:
例外:
④单糖的异构化作用
⑤成酯作用
单糖与酸作用成酯 生物化学上较重要的糖酯是磷酸酯。
⑥成苷作用
环状单糖的半缩醛羟基容易和醇或酚发生缩合反 应,生成糖苷。
H
OH
C
(C H O H )n O + R -O H
CH C H 2O H
H O R 配基(配糖体)
C
(C H O H )n O
Fehling试剂
末端醇基的氧化酸
葡萄糖酸
葡萄糖醛酸
葡萄糖二酸
酮糖对溴的氧化作用无影响;可由此将酮糖和醛 糖分开。
强氧化剂下,酮糖在羰基处断裂,形成两个酸。
②单糖的还原
③单糖的成脎作用
葡萄糖苯腙
葡萄糖酮苯腙
葡萄糖苯脎
糖脎为黄色结 晶,难溶于水
各种糖生成的糖脎结晶形状与熔点都不相同, 因此,常用糖脎的生成以鉴定各种不同的糖。
多糖(polysaccharide):多个单糖分子缩合而 成的长链结构。
同聚多糖(均一多糖)和杂聚多糖(不均一多糖)
1.2 单糖
1.2.1 单糖的结构
1.链状结构
CHO
C H O C = O
(*CHOH)n
( * C H O H ) n - 1
CH2OH
醛糖
C H 2 O H
酮糖
甘油醛
第Ⅰ篇 生物分子
第一章 糖类化学
1.1 概述
1. 糖的概念
糖类(carbohydrate 或 saccharide) :是一类多羟基 醛或多羟基酮及其缩合物和衍生物的总称。
分子式通常以Cn(H2O)n 表示,习惯上称 “碳水化 合物”。
鼠李糖(C6H12O5 ) 脱氧核糖(C5H10O4 )
A、麦芽糖 B、乳糖 C、棉子糖 D、葡萄糖
棉子糖是( )
A、还原性二糖 C、还原性三糖
B、非还原性二糖 D、非还原性三糖
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3. 纤维素(cellulose)
自然界最丰富的有机物质。
纤维素→ 纤维素糊精 → 纤维二糖 → 葡萄糖
用途
纤 维 素
4. 琼胶(agar)
单糖组成为L-或D-半乳糖。
琼胶吸水膨胀,不溶于冷水,可溶于热水成 溶胶,冷却后成凝胶。
作用:细菌培养基; 电泳支持物; 食品工业
5. 几丁质(chitin)—壳多糖,甲壳质
香菇多糖、 1,6-2磷酸果糖、肝素等
3 . 糖的分类
根据含糖单位的数目,可分为:单糖、寡糖和多糖 单糖(monosaccharide)
根据所含碳原子数目,又可分为丙糖、丁 糖、戊糖、 己糖。
寡糖(oligosaccharide):2~10个单糖分子缩合 而成的短链结构。
分为二糖(双糖)、三糖等
α-型: 与决定直链结构构型(D或L)的碳上 的-OH在同侧
β-型: 与决定直链结构构型(D或L)的碳上的-OH在异侧
Haworth 投影式
以C5上-CH2OH和半缩醛 羟基的含氧环上的排布决 定:
氧环上的碳原子按顺时针 方向排列时,-CH2OH , 在平面之上,为D-型;平 面之下,为L-型。
戊糖以呋喃型结构存在。
依据C1-OH的空间位置,糖分为α-型和β-型两类, 他们互为异头物。
单糖具有旋光性;能与酸、碱作用;不同条件下 氧化产生不同类型的酸;能被还原成醇;有成酯、 成糖苷、成腙、成脎反应,常借助这些反应分析、 鉴定糖。
2. 寡糖
重要的是二糖,常见的是蔗糖、麦芽糖、 乳糖。
H
H
OH O
H
H O HH O H H O OH
H O HH
OH HO OH
H
OH
H
OH
C H2O H
C H 2O H
α- D-呋喃型 葡萄糖
β- D-呋喃型 葡萄糖
五元环 呋喃型
H
H
C H 2 O H CH2OH
α- D-吡喃型
β- D-吡喃型
葡萄糖
葡萄糖
六元环
吡喃型
根据单糖成环后,C1上-OH的位置,将糖的环式结构分 为α-型和β-型。
β-葡萄糖是相同的单糖 D-型单糖光学活性不一定都是右旋 己糖有8种异构体 麦芽糖是由葡萄糖和果糖构成的双糖
下列糖( )不是还原糖
A、 D-果糖 B、 D-半乳糖
C、乳糖
D、蔗糖
分子式为C5H10O5的开链醛糖有多少个可能的异构体( )
A、2 B、4 C、8 D、16
下列糖中( )为非还原糖
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CH C H 2O H
二糖
自然界,特别是植物中含有许多糖苷。
如:洋地黄苷;皂苷
⑦脱水作用
糠醛和羟甲基糠醛与某些酚类作用,生成有色缩合物, 可用于鉴定糖。
Molisch试验:
α- 萘酚+糠醛/羟甲基糠醛 → 紫色
Seliwanoff反应:
间苯二酚 + HCl + 酮糖→红色 醛糖 →浅色
在D-型中,半缩醛羟基 在平面之下,为α-型;平 面之上,为β-型。