第一二节 糖类概述和单糖
生物化学糖类
总体性质与多 糖更为接近。
糖胺聚糖链长 而不分支，呈 现重复双糖系 列结构
1、 蛋白聚糖中的糖肽键
① O-糖肽键：D-木糖与Ser羟基之间形成的；
② O-糖肽键：N-乙酰半乳糖胺与Thr或Ser羟基之间形成 的。
③ N-糖肽键：N-乙酰葡萄糖胺与Asn之间形成的
4、 纤维二糖(cellobiose)
结构：两分子-葡萄糖 -(1，4)糖苷键
纤维二糖[葡萄糖-(1，4)-葡萄糖苷] 性质：① 具有变旋现象 ② 具有还原性 ③
能成脎
5、 海藻糖
两分子α-D-Glc，在C1上的两个半缩醛羟基之间脱水，由 α-1.1糖苷键构成。
第四节
多糖
一、 均一性多糖 1、 淀粉
三、 糖的命名与分类
（1）单糖：不能被水解称更小分子的糖。
（2）寡糖：2-6个单糖分子脱水缩合而成 （3）多糖： 均一性多糖：淀粉、糖原、纤维素、半纤维素、几丁质 不均一性多糖：糖胺多糖类(透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素等) （4）结合糖(复合糖，糖缀合物)：
糖脂、糖蛋白(蛋白聚糖)、糖-核苷酸等 （5）糖的衍生物：糖醇、糖酸、糖胺、糖苷
① 直链淀粉：长而紧密的螺旋管形。遇碘显兰色
图7.30 直链淀粉
② 支链淀粉：不能形成螺旋管，遇碘显紫色。
2、 糖元
每隔4个葡萄糖残基便有一个分支 含有大量的非原性端，可以被迅速动员水解。 遇碘显红褐色。
3、 纤维素
-D-葡萄糖分子以-(1-4)糖苷键相连而成直链。
图7.33
5、 几丁质(壳多糖)：
2、 糖白聚糖的生物学功能
主要存在于软骨、键等结缔组织和各种腺体分泌的粘液 中，
生物化学糖类化学
核酮糖
木酮糖
阿洛酮糖
2021/8/11
山梨糖
塔格糖
10
第一节
概述
二. 糖 的 分 类
糖类物质是一大类物质的总称，它分为单糖、寡 糖、多糖和结合糖、衍生糖五类
根据能否水解和水解后的产物将糖类分为： 糖类
单糖
寡糖
多糖
2021/8/11
11
糖类化合物
单糖 ：不能水解的最简单糖类，是多羟基的 醛或酮的衍生物（醛糖或酮糖）
2021/8/11
34
（二）.分类
醛糖 按功能基分：
酮糖
2021/8/11
丙糖
按碳原子数分：
丁糖 戊糖
己糖
…… ……
35
第二节 单糖
一
（二）.分类
.
定
最简单的单糖
义
（含三个碳原子）
和
O
分
C－H H－C－OH
类
CH2OH
CH2OH C＝O CH2OH
甘油醛（醛糖）
二羟丙酮（酮糖）
2021/8/11
性
和 开
甘油醛异构体的比旋光度数值相等，但方向相反，
分别记为左旋 l（ - ） 、与右旋 d （ + ）
链 外消旋体：等量的对映（差向、旋光）异构体混合
结 时，则旋光性相互抵消，无旋光性的混合体。记为d
构
l（±）2021/8/11
41
第二节 单糖
二 （一）.旋光性
.
单 糖 注意！
的
旋
旋光物的构型D或L与实际旋光性d
链
结 （4）.旋光异构体的性质：化学性质和大部分物理性质相同，
构
只对偏202振1/8/光11 影响不同。
生物化学 第二章 糖类的化学
化铜的碱性溶液）。
单糖的立体结构 两种构象：船式结构、椅式结构
CH2OH HO HO O OH OH
HO HO
CH2OH HO HO
O
OH
β-D-葡萄糖
CH2OH O OH OH
α-D-葡萄糖
HO HO CH2OH O OH
OH
OH
α-D-半乳糖
α-D-阿洛糖
湖 北 工 业 大 学 工 程 技 术 学 院
椅式
湖 北 工 业 大 学 工 程 技 术 学 院
比旋光度(旋光率):
D
t
t D
cL
100
L为光程，即旋光管的长度，dm； c为浓度，即在100mL溶液中所含溶质的质量，g；
是在以钠光灯（称为D线，为589.6nm和589.0nm）为
t D
光源、温度为t的条件下实测的旋光度。
CH 2OH
CH 2OH
果糖
CH 2OH
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几个概念： 旋光异构、旋光异构体 对映异构体:若两个分子互为镜像关系， 称这两个分子为对映异构体。它们的旋 光活性正好相反，但旋光度相同。 外消旋体:等量的一对对映异构体混合， 旋光性恰好互相抵消，即得到没有旋光 活性的体系，此体系为外消旋体。
第二章 糖类的化学
第一节 概述
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一、糖的定义与元素组成
1、定义
糖类物质是一类多羟基醛或多羟基酮类化 合物或聚合物； 在生物体内，糖类物质主要以均一多糖、 杂多糖、糖蛋白和蛋白聚糖形式存在。
湖 北 工 业 大 学 工 程 技 术 学 院
生物化学 糖类
.
结构：
蔗糖分子是由葡萄糖残基和果糖残基通过两个异头 碳连接而成。糖苷键类型为α（1-2）糖苷键。
其正规全称为O-α-D-吡喃葡糖基-（1-2）-β-D-呋 喃果糖，可简写为：Glc（α1-β2）Fru
现象，不能还原Fehling试剂等。 • 糖苷对碱溶液稳定，但易被酸水解成原来的糖和配
基。
.
三、重要的单糖和单糖衍生物 P22
1．丙糖（三碳糖） D-甘油醛和二羟丙酮
所有的单糖都是由D-甘油醛和二羟丙酮派生而来。 二羟丙酮无光学活性，甘油醛是具有光学活性的最
简单的单糖，常被用作确定生物分子DL构型的标准 物。 它们的磷酸酯甘油醛-3-磷酸和二羟丙酮磷酸是糖酵 解的重要中间物。
.
2．糖的分类
（1）根据分子中含醛基还是酮基可分为醛糖和酮糖 （2）根据分子中所含的碳原子数目（3-7）可分为丙
糖，丁糖，戊糖、己糖和庚糖，其中，丙糖(甘 油醛和二羟丙酮) 是最简单的糖类； （3）根据糖的结构单元数目多少分为单糖、寡糖和 多糖
.
单糖：不能被水解成更小分子的糖类； 寡糖：水解时产生2-6个单糖分子的糖类，如双糖、
物存在。 结构：由两分子葡萄糖通过α（1-4）糖苷键连接
而成。
其正规全称为，O-α-D-吡喃葡糖基-（1-4）-β-D吡喃葡糖，可简写为，Glcα（1-4）Glc。
.
性质：
麦芽糖分子中存在游离的半缩醛羟基，因此具有还 原性，有变旋现象。
食品工业中麦芽糖用作膨松剂，防止烘烤食物干瘪 ，以及用作冷冻食品的填充剂和稳定剂。
.
2．丁糖（四碳糖） D-赤藓糖是戊糖磷酸途径的重要中间物 D-赤藓酮糖是联系D系酮糖立体化学的重要一员。
第一节单糖
1.2 生物学功能
❖ 糖在生物体内具有重要的生物学功能：
➢ （1）能源物质：生物获取能量的主要来源； ➢ （2）结构物质：某些生物，特别是植物支持组
织的重要物质如纤维素，动物中壳聚糖； ➢ （3）糖可转化为生物必需的脂肪、蛋白质等其
➢ 3）普通的醛无变旋现象，而葡萄糖有变旋现象。 ➢ 糖中有那么多羟基，是否能与自身的醛基或酮基
反应生成半缩醛呢？事实证明是可以的，即形成 环状结构。
费歇尔（Fisher）环状结构
醛与醇反应生成缩醛
1.2.1 费歇尔（Fisher）式结构式及α/β型
✓ 1）葡萄糖能和费林试剂（Fehling）或其他醛试剂反 应，证明葡萄糖分子含有醛基；
✓ 2）葡萄糖和乙酸酐结合，并产生具有五个乙酰基的衍 生物，证明葡萄糖分子含有5个羟基；
✓ 3）葡萄糖经钠汞齐，齐被还原成6个羟基的山梨醇， 而山梨醇是由此由6个碳原子构成的直链醇。证明了葡 萄糖的六个碳原子是连成一条直链的。
第一章 糖类化学
1
主要内容
❖ 概述 ❖ 第一节 单糖 ❖ 第二节 寡糖 ❖ 第三节 多糖 ❖ 第四节 结合糖
概述
1 糖类物质的分布及其生物学功能
1.1分布 1.2生物学功能
2 糖的概念 3 糖的分类
1.1分布
❖ 糖类物质主要是由绿色植物经光合作用合成 的;
❖ 在自然界中分布极广，几乎所有的动物、植 物、微生物体内都含有它。
葡萄糖（己醛糖）、果糖（己酮糖）的结构式
❖ 2）低聚糖（寡糖） （oligosacharides）
➢ 凡能水解成少数个（2～10）单糖分子的糖称为低聚糖。 其中最重要的是二糖（双糖），蔗糖(sucrose)、麦芽糖 (maltose)俗称为饴糖和乳糖(lactose)。三糖如棉子糖。
糖 复习-091022
第三节
重要的单糖和单糖衍生物
一、重要的单糖（己糖） 重要的单糖（己糖）
1. D-葡萄糖 葡萄糖
右旋糖（ 右旋糖（dextrose）。 ） 在医学和生理学上称之为血糖 （blood sugar）,正常人空腹时血液中 ） 正常人空腹时血液中 葡萄糖浓度约为5 血糖超标－ 葡萄糖浓度约为 mM. （血糖超标－ 糖尿病；血糖浓度过低－低血糖） 糖尿病；血糖浓度过低－低血糖） 是人和动物代谢的重要能源。 是人和动物代谢的重要能源。
二、单糖的衍生物
单糖的磷酸酯 糖醇 糖酸 脱氧糖 氨基糖 糖苷
存在于各种细胞中， （一）单糖磷酸酯（P25）存在于各种细胞中，许多代谢途径的 主要参与者。 主要参与者 β-D-葡萄糖 磷酸 葡萄糖-6-磷酸 葡萄糖
2—
H 2C H HO H
H HO
O
PO 3 O OH
H OH
H H OH OH
O
二、糖类的生物学作用
1. 做为生物体的结构成分 2. 作为生物体的主要能源物质 3. 在生物体内转变成其它物质 4. 做为细胞识别的信息分子： 做为细胞识别的信息分子：
三、糖的元素组成与化学本质
糖的元素组成： 1. 糖的元素组成：
糖类物质（ 糖类物质（carbohydrate） ） 2. 糖类化学本质（定义）： 糖类化学本质（定义）： 糖类是多羟基的醛或多羟基酮及其缩聚物和某些 衍生物的总称。 衍生物的总称。
第一章
糖 类（carbohydrate） ）
主 要 内 容
第一节 糖类概述 第二节 单糖的结构与性质 第三节 自然界重要的单糖及其衍生物 第四节 寡糖 第五节 多糖 第六节 糖缀合物及糖生物学
第一节
糖类概述
一、糖类的存在与来源
生物化学 --糖代谢(共32张PPT)
同小分化子作物用质合成大分子的需能过程
中间代谢
大异分化子分作解用成简单小分子的放能过程
Top
1
2
3
4
糖代谢概述 糖原的代谢
糖酵解
柠檬酸循环
磷酸戊糖通路 糖异生
糖代谢与其 他代谢关系
第一节 糖类的一般概况
1.单糖：不能再水解的糖，葡萄糖，果糖，核糖等。
2.双糖：由两个相同或不同的单糖组成, 乳糖、蔗糖等.
CH3
丙酮酸
COO HC OH + NAD+
CH3 乳酸
甘油醛3-磷酸氧化为 甘油酸1,3-二磷酸
丙酮酸
无有氧条条件件
NADH
丙酮酸进一步被氧化分解
乳酸
NADH经呼吸链生成水
氧化为二氧化碳和水
乳酸
合成肝糖原或葡萄糖
糖异生
乳酸
乙醇
NADH
乳酸发酵
NADH 乙醇脱氢酶
丙酮酸 脱羧酶 乙醛
乙醇发酵
糖酵解途径汇总Βιβλιοθήκη HOCH 2C O P O OH
HC OH HO
H 2C O P O OH
3-磷酸甘油醛
上述的5步反应完成了糖酵解的准备阶段 。酵解的准备阶段包括两个磷酸化步骤由六 碳糖裂解为两分子三碳糖，最后都转变为甘 油醛3-磷酸。
在准备阶段中，并没有从中获得任何能量 ，与此相反，却消耗了两个ATP分子。
以下的5步反应包括氧化—还原反应、磷酸
3113-PPii
3 生成甘油酸2-磷酸
4 生成烯醇式丙酮酸磷酸
ATP
ATP
5 生成烯醇式丙酮酸 6 生成丙酮酸
⑹甘油醛3-磷酸氧化为甘油酸1,3-二磷酸
O
第二章 糖类的化学
2 ．酸反应―糠醛是戊糖与酸反应的产物
已醛糖被强酸分解则产生羟甲基糠醛 。
2 ．酸反应―糠醛是戊糖与酸反应的产物
不同单糖在强酸作用下脱水生成的呋喃甲醛 类化合物，可与酚试剂形成有色物质，借此可 对糖进行定性定量测定。
异构化
第三节 寡糖的结构和性质
一、寡糖的结构 二、寡糖的性质 三、环糊精
一、寡糖的结构
1、概念--寡糖是单糖（2-10个)的缩醛衍生物。
2、常见寡糖--二糖和三糖 1）蔗糖： 是由葡萄糖的半缩醛羟基和果糖的半缩酮羟 基缩水而成的，因而没有还原性。
蔗糖水解后产生等量的D-葡萄糖和D-果糖，这个混合物称为转化糖
第四节 多糖的结构和性质
一、同聚多糖 二、杂聚多糖 三、复合糖类
1 ．淀粉― 天然淀粉
1）直链淀粉 ： 由α-D -葡萄糖分子通过1→4 糖苷键连接 而成，呈螺旋结构，遇碘显蓝色。
1 ．淀粉― 天然淀粉
2）支链淀粉 ： 组成它的葡萄糖残基之间以α（1→4 ) 糖苷键连接，在结合11 -12个葡萄糖残基后 即产生一个分支，支链与主链以α（1→6） 糖苷键连接。与碘反应呈红色。
酮糖例外
CHO
多羟基 醛的开 环形式 HCOH HOCH
葡萄糖
的结构
HCOH HCOH CH2OH
吡喃糖
OH
CH2OH
5
O
1
OH
OH OH
CH2OH
半缩醛 呋喃糖
HO-CH
4
O OH
1
OH
OH
2 ．构象― 单糖的立体结构
• 葡萄糖的构象有船式和椅式，椅式比船式稳 定，椅式构象中β-构象比α-构象稳定。
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第一节糖类概述
一、糖的概念
糖类物质是多羟基(2个或以上)的醛类或酮类化合物，以及它们的衍生物或聚合物。
据此可分为醛糖和酮糖。
还可根据碳层子数分为：丙糖，丁糖，戊糖、己糖。
最简单的糖类就是丙糖。
由于绝大多数的糖类化合物都可以用通式Cn (H2O)n表示，所以过去人们一直认为糖类是碳与水的化合物，称为碳水化合物。
现在已经这种称呼并恰当，只是沿用已久，仍有许多人称之为碳水化合物。
二、糖的种类
根据糖的结构单元数目多少分为:
(1) 单糖:不能被水解成更小分子的糖。
(2) 寡糖: 2-6个单糖分子脱水缩合而成，以双糖最为普遍，意义也较大。
(3) 多糖:
同多糖:水解后只产生一种单糖或单糖衍生物的多糖，如淀粉、糖原等。
杂多糖:指水解后产生一种以上单糖的多糖，如透明质酸、半纤维素。
(4)结合糖：指糖和非糖物质共价结合而成的复合物。
如糖蛋白，脂多糖。
(5)糖的衍生物:糖醇、糖酸、糖胺、糖苷。
三、糖类的生物学功能
(1)提供能量。
植物的淀粉和动物的糖原都是能量的储存形式。
(2)物质代谢的碳骨架，为蛋白质、核酸、脂类的合成提供碳骨架。
(3)细胞的骨架。
纤维素、半纤维素、木质素是植物细胞壁的主要成分，肽聚糖是细胞壁的主要成分。
(4)细胞间表面的糖类物质作为细胞识别的信息分子参与细胞间的通讯和信号传导。
第二节单糖的种类、结构和性质
一、单糖的结构
1、单糖的链状结构
普通的单糖分子的骨架是无分支的碳链（即单糖具有链状结构），所有碳原子以单链链接。
葡萄糖具存在直链结构。
2、单糖的D-构型和L-构型
构型是指一个有机分子中不对称的碳原子（即手性碳）上的四个不同的原子或基团在空间上特有的排列。
距离羰基碳最远的手性碳的羟基在右边即为D-构型，在左边即为L-构型。
单糖中除了二羟丙酮，都具有手性碳原子。
因此单糖具有D-和L-两种构型。
差向异构体:又称表异构体，只有一个不对称碳原子上的基因排列方式不同的非对映异构体。
3、单糖的环状结构
在溶液中，含有4个以上碳原子的单糖主要以环状结构。
单糖分子中的羟基能与醛基或酮基可逆缩合成环状的半缩醛。
环化后,羰基C就成为一个手性C原子称为端异构性碳原子,环化后形成的两种非对映异构体称为异头物。
新形成的半缩醛羟基与决定构型的碳原子上的羟基处于同侧的成为α-型，反之成为β-型。
4、单糖构象
构象和构型是两个不同的概念。
构象指-个有机物分子中，仅因单键旋转而产生的不同的空间排列。
当一种构象改变为另一种构象时,不涉及共价键的断裂和重新形成，构象改变也不会改变分子的光学活性。
这种由C-C单键旋转而产生的异构体称为旋转异构体或构象异构体。
构象可以准确表达不在同一个平面上的原子之间的关系。
椅式构象：是指饱和六元环化合物的邻位交叉构象。
其优势构象是分子较大的基团位于平伏键的构象。
处在平伏键上的基团因与邻近基团间的干扰小，相对来说比处在直立键的基团的稳定性高。
较大的基团处在平伏键上的构象是稳定的、优势的构象。
二、单糖的物理性质
单糖通常是易溶于水的无色晶体，大多有吸湿性。
难溶于乙醇，不溶于乙醚。
单糖有旋光性，多于四个碳的单糖的溶液有变旋现象。
三、单糖的化学性质
1、氧化作用
单糖无论是醛糖或酮糖都可与弱的氧化剂叶伦试剂、斐林试剂和本尼迪特试剂作用。
2、溴水氧化能力较弱，它把醛糖的醛基氧化为羧基。
当醛糖中加入溴水，稍加热后，溴水的棕色即可褪去，而酮糖则不被氧化，因此可用溴水来区别醛糖和酮糖。
在温热的稀硝酸作用下，醛糖可转化成糖的二酸，在氧化醛基的同时，伯醇基也选择性地被氧化。
3、单糖的还原
单糖可以被还原成相应的糖醇。
D-葡萄糖被还原成D-葡萄糖醇，又称山犁醇。
糖醇主要用于食品加工业和医药，山犁醇添加到糖果中能延长糖果的货架期，因为它能防止糖果失水。
用糖精处理的果汁中一般都有后味，添加山犁醇后能去除后味。
人体食用后，山犁醇在肝中又会转化为果糖。
4.单糖的成脎作用
单糖的第1,2位置上的碳原子与苯肼结合后，形成晶体糖脎，这种反应称为成脎作用。
5.单糖的异构化作用
差向异构体：在含有多个手性碳原子的具有旋光性的异构体之间，凡只有一个手性碳原子的构型不同时。
互称为差向异构体。
差向异构化：在碱的催化作用下，醛糖或酮糖发生异构化而产生差向异构体的现象。
在弱碱性溶液中，D-葡萄糖、D-甘露糖和D-果糖，可以通过烯醇式相互转化
D-葡萄糖异构化为D-甘露糖后，由于其中的一个手性碳原子的构型发生变化，又称差向异构化。
6.由半缩醛羟基和醇羟基产生的反应
①单糖的磷酸化：单糖的一切羟基皆可以与酸结合成酯
②单糖的酰化作用：糖分子中的羟基都容易被酰化
③单糖的成苷作用：单糖的环状结构中含有半缩醛羟基，这个羟基较其它羟基活泼，可与其它分子中的羟基（或活泼氢原子）作用，缩去一分子水而成苷。
糖苷可分为两部分，一部分为糖基，另一部分为配基。
其键称为糖苷键，糖苷键可以通过氧、硫、氮原子彼此连接起来，它们的糖苷分别简称为O-苷、S-苷、N-苷或C-苷。
④单糖的脱水作用
四、生物体内重要的单糖
氨基糖：N-乙酰葡糖胺等
醛糖酸、糖二酸、糖醛酸
糖醇
单糖的其他衍生物。