生物化学 糖类
合集下载
生物化学 糖类
第一节 单糖
糖类物质根据其水解情况可分为单糖、 糖类物质根据其水解情况可分为单糖、寡糖 和多糖； 和多糖；
单糖：不能被水解成更小分子的糖。 不能被水解成更小分子的糖。 不能被水解成更小分子的糖
根据其碳原子数又可分为: 根据其碳原子数又可分为
戊糖： 丙糖C 丁糖C 己糖： 己糖：C6， 戊糖：C5， 丙糖 3，丁糖 4
直 链 淀 粉 的 结 构
(二)支链淀粉
在天然淀粉中约有70- 80% 在天然淀粉中约有 70-80 % 的淀粉为支链淀 70 粉。 直链中以α 糖苷键构成糖主链， 直链中以α（1→4）糖苷键构成糖主链，分 支点处以α 糖苷键相连。 支点处以α（1→6）糖苷键相连。
侧链上每隔6 侧链上每隔 6 - 7 个 D - 葡萄糖残基又能再形成另一 分子呈现复杂的树状分支结构。 分支链结构。分子呈现复杂的树状分支结构。
遇碘显紫红色。 遇碘显紫红色。
CH 2 OH
非还原端
HO
O CH 2 OH
蓝色: 蓝色 α-1,4-糖苷键 糖苷键 红色: 红色: α-1,6-糖苷键 糖苷键
O
O
O
直链淀粉 (amylose) 支链淀粉 (amylopectin amylopectin) amylopectin
O CH 2 OH O
第六章 糖类
存在： 存在：普遍 定义与组成 1：定义－糖是多羟基醛或酮及其衍生物或缩 ：定义－糖是多羟基醛或酮及其衍生物或缩 聚物的总称。 聚物的总称。 2：元素组成：C、H、O ：元素组成： 、 、 3：通式：Cn(H2O)m----过去称为碳水化合物， 过去称为碳水化合物， ：通式： 过去称为碳水化合物 不准确。 不准确。 4：作用 ： 储存能量；结构物质； 储存能量；结构物质；信号识别
《生物化学》——糖类概述
《生物化学》 ——糖类概述
一、糖类的结构与功能
最初，糖类化合物用Cn(H2O)m表示，统称碳水化合物。 鼠李糖及岩藻糖（C6H12O5)、脱氧核糖（C5H10O4)
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。
糖类的生物学意义：1.是一切生物体维持生命活 动所需能量的主要来源；2.是生物体合成其它化 合物的基本原料；2.充当结构性物质；4.糖链是 高密度的信息载体，是参与神经活动的基本物质； 5.糖类是细胞膜上受体分子的重要组成成分，是 细胞识别和信息传递等功能的参与者。
β-(1,4)糖苷键
N-乙酰-D-氨基葡萄糖
壳多糖（几丁质）
三、糖复合物
——是糖类的还原端和其他非糖组分以共价键结合 的 产物。 （一）糖蛋白与蛋白多糖
两种不同类型苷键： N-糖苷键（肽链上的天冬酰胺的氨基 与糖基上的半缩醛羟基形成）；O-糖苷键（肽链上的丝氨 酸或苏氨酸的羟基与糖基上的半缩醛羟基形成） 糖蛋白中寡糖链末端糖基组成的不同决定人体的血型。 O型：Fuc（岩藻糖） A型：Fuc和GNAc（乙酰氨基葡萄糖）
B型：Fuc和Gal（半乳糖）
（二）糖脂与脂多糖
——脂类与糖（或低聚糖）结合的一类复合糖。
1.甘油醇糖脂：甘油二酯与己糖（半乳糖、甘露糖 和脱氧葡萄糖）结合而成。 2.N-酰基神经醇糖脂：
R—NH OH
R′—O—CH2—CH—CH—CH=CH—C13H27
（R′为糖基或糖链基；R为脂肪酸链。）
（三）肽聚糖 肽聚糖也称黏肽或胞壁质。可看成是由一种基本结构单 位重复排列构成的（胞壁肽）其结构如下：
α-1,4-糖苷键
β-1,4-糖苷键
α-1,2-糖苷键
α-1,4-糖苷键
一、糖类的结构与功能
最初，糖类化合物用Cn(H2O)m表示，统称碳水化合物。 鼠李糖及岩藻糖（C6H12O5)、脱氧核糖（C5H10O4)
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。
糖类的生物学意义：1.是一切生物体维持生命活 动所需能量的主要来源；2.是生物体合成其它化 合物的基本原料；2.充当结构性物质；4.糖链是 高密度的信息载体，是参与神经活动的基本物质； 5.糖类是细胞膜上受体分子的重要组成成分，是 细胞识别和信息传递等功能的参与者。
β-(1,4)糖苷键
N-乙酰-D-氨基葡萄糖
壳多糖（几丁质）
三、糖复合物
——是糖类的还原端和其他非糖组分以共价键结合 的 产物。 （一）糖蛋白与蛋白多糖
两种不同类型苷键： N-糖苷键（肽链上的天冬酰胺的氨基 与糖基上的半缩醛羟基形成）；O-糖苷键（肽链上的丝氨 酸或苏氨酸的羟基与糖基上的半缩醛羟基形成） 糖蛋白中寡糖链末端糖基组成的不同决定人体的血型。 O型：Fuc（岩藻糖） A型：Fuc和GNAc（乙酰氨基葡萄糖）
B型：Fuc和Gal（半乳糖）
（二）糖脂与脂多糖
——脂类与糖（或低聚糖）结合的一类复合糖。
1.甘油醇糖脂：甘油二酯与己糖（半乳糖、甘露糖 和脱氧葡萄糖）结合而成。 2.N-酰基神经醇糖脂：
R—NH OH
R′—O—CH2—CH—CH—CH=CH—C13H27
（R′为糖基或糖链基；R为脂肪酸链。）
（三）肽聚糖 肽聚糖也称黏肽或胞壁质。可看成是由一种基本结构单 位重复排列构成的（胞壁肽）其结构如下：
α-1,4-糖苷键
β-1,4-糖苷键
α-1,2-糖苷键
α-1,4-糖苷键
生物化学-糖类知识点
第一章糖类物质1. 糖的定义、功能及分类1)糖：由碳、氢、氧三种元素组成的碳水化合物；糖类是多羟基酮、多羟基醛及其聚合物和衍生物的总称。
2)生物学功能：①生物体的结构成分；②生物体内主要能源物质（氧化供能）；③可转化为其它物质；④细胞识别的信息分子（糖蛋白）。
3)糖蛋白：生物体内分布极广的复合糖；糖链起信息分子作用。
4)细胞识别：黏着、接触抑制、归巢行为，免疫保护、代谢调控、受精机制、形态发生、发育、癌变等衰老都与糖蛋白有关。
5)糖的分类：单糖、寡糖、多糖。
2. 单糖：不能再水解的糖，糖的基本单位。
易溶于水的无色晶体，具有旋光性，难溶于乙醇，不溶于乙醚。
※所有单糖都具有还原性。
1)根据含醛基或酮基：醛糖、酮糖；2)根据含碳数：三碳糖（丙）、四碳糖（丁）、五碳糖（戊）、六碳糖（己）等。
D型、L型单糖以甘油醛（最简单的醛糖）为基准：D型-甘油醛（羟基在碳骨架右侧）L型-甘油醛（羟基在碳骨架左侧）3)单糖分子内既有醛基又有酮基、羟基，条件允许即可发生可逆的亲核反应，形成半缩醛，最终形成一个环状化合物（五元环呋喃、六元环吡喃）。
4)信封式的构想最稳定。
5)环椅式、环船式的葡萄糖：β型比α型更稳定。
6)核糖、脱氧核糖都是戊醛糖，以五环呋喃糖形成存在。
7)果糖为己酮糖，以：①游离型的六环吡喃糖②结合型的五环呋喃糖。
8)半乳糖为己醛糖，成环方式与葡萄糖相同，但是C4位上的-OH不同。
9)Fischer投影式的碳链骨架：C1位置上的CHO与C5位置上的-OH形成缩醛反应成环状，使C1具有手性结构（不对称）。
C1上新生成的-OH为半缩醛羟基：左边的β-D-葡萄糖，右边的α-D-葡萄糖）。
10)Haworth透视式将糖环横写，缩略成环碳原子；朝向自己的键用粗线表示，碳键右边的基团写在环下方，碳键左边的基团写在环上方。
11)聚合反应：单糖→寡糖、多糖。
12)还原反应：单糖→糖醇；葡萄糖（醛基）→山梨醇（羧甲基生成）。
生物化学--糖类
一、定义：糖是自然界存在的很大一类有机化合物，由绿色植物经光合作用产生。
广义的糖可分为简单糖类和糖复合物。
前者包括单糖、寡糖和多糖；后者包括糖与蛋白质、脂类等共价形成的复合物。
糖类物质由C, H, O 三种元素组成，是一类含羟基(-OH)的醛类(-CHO)和酮类(=CO)化合物。
所以含醛基的糖称醛糖，含酮基的糖称酮糖。
通式：Cn(H2O)n:例外：脱氧糖，甲醛(CH2O) ，乙酸(C2H4O2) ，乳酸(C3H6O3)等二、功能：糖类广泛分布在动植物体中，具有以下几方面的功能：1）是机体的结构物质，如植物的细胞壁，树木的木质部等2）是机体的主要能源物质，如1克葡萄糖经彻底氧化可释放16.74 KJ的能量3）信号分子，参与分子和细胞识别、细胞粘附、糖复合物的定位和代谢等4) 重要的中间代谢产物，为其他生物分子提供碳骨架三、分类：糖根据它的水解产物分为三类：1）单糖－不能再水解成更小分子的糖，单糖可根据分子中含碳原子的数目分类2）寡糖－由比较少数的单糖分子结合形成的糖经稀酸或相关酶的作用即水解成单糖3）多糖－由多个单糖结合而成，分子量很大的糖单糖的结构及构型1）链式结构：组成单糖的碳原子连接成一条直线。
CHO|H-C-OH|HO-C-H|H-C-OH|H-C-OH|CH2OHD-葡萄糖CH2OH|C = O|HO-C-H|H-C-OH|H-C-OH|CH2OHD-果糖2）构型：一个化合物分子中基团（或原子）在空间的取向（或排列）。
单糖的构型是以甘油醛为标准确定的。
单糖（二羟丙酮除外）都具有一个或多个不对称（手性）碳原子。
醛糖与酮糖的构型是由分子中离羰基最远的不对称碳原子上的羟基方向来决定的。
该羟基在费歇尔投影式右侧的称为D-型，在左侧的称为L-型。
D- 与L- 互为对映体。
一对对映体，旋光方向相反，旋光度数、熔点、沸点等都一样。
单糖的环式结构单糖在水溶液中容易形成分子内的半缩醛或半缩酮。
对于六碳醛糖来说，C-1上的醛基和C-5上的羟基可以反应形成具有六元吡喃环状结构的半缩醛。
生物化学糖类
由糖胺聚糖与 多肽链共价相 连构成的分子
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，
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(第一章)
2、化学性质：
• （1）异构化：弱碱或稀强碱可引起单糖的分子重排，通过烯 醇化中间体转变。体内通过异构酶催化。
• （2）单糖的氧化（单糖的还原性） • 在碱性溶液中，醛基、酮基变成烯二醇，具还原性，能 还原金属离子，如Cu2+、Ag+、Hg2+、Bi3+等，糖本身被氧 化成醛糖酸及其他产物。 • Fehling试剂：酒石酸钾钠（柠檬酸钠），氢氧化钠（氢 氧化钾），硫酸铜 Benedict试剂：柠檬酸、碳酸钠、硫酸铜
二、单糖的性质
• 1、物理性质 • 旋光性：几乎所有的单糖（二羟丙酮例外）及其衍生物都有旋 光性。使偏振光振动面右旋的称为右旋物质用（+）表示，左 旋的称为左旋物质用（-）表示。 • 比旋光值：是指单位浓度的物质在1 dm长的旋光管内，20℃ 钠光下的旋光值（或称比旋光度）用[α]20D 表示： • α× 100 • [α]20D = —————— • L × C • α：测定的旋光值；L：旋光管的长度，以分米（dm）表示；C： 旋光物质水溶液的浓度，以g/100mL表示；20为20℃；D：表示 钠光。λ：5890-5896A°。
在左边的为L-型。自然界中D-型单糖占优势。
• 构型是人为规定的，与异构体的旋光性无对应关 系，包括旋光方向、旋光度。 • 书写时常用Fischer投影式表示。
由D-甘油醛衍生的 C4-C6单糖：
由D-酮糖衍 生的单糖：
• 单糖分子中存在n个不对称（手性）碳原子，则形 成2n个异构体。例如： 碳原子数 不对称碳原子数n（异构体数2n） 醛糖 酮糖 三碳糖 甘油醛1（2） 二羟丙酮0（0） 四碳糖 赤藓糖2（4） 赤藓酮糖1（2） 五碳糖 核糖3（8） 核酮糖2（4） 六碳糖 葡萄糖4（16） 果糖3（8） • 对映体（对称异构体）（antipode）：两种不能重叠 而互为镜像的异构体.对映体之间只有旋光方向的不 同，其他理化性质没有差异。 • 单糖分子的D-型和L-型互为对映体，含n个C*的化合 物，组成2n/2对对映体。
生物化学 ——糖类化学
1、单糖的氧化（即单糖的还原性） （P31） Fehling试剂： CuSO4 、NaOH 、酒石酸钾钠 （黄色沉淀） Benedict试剂： CuSO4 、柠檬酸钠、碳酸钠 （黄色沉淀） Trommer法： CuSO4 、NaOH 、（黄色沉淀） Nylander法： NaOH 、酒石酸钾钠、亚硝酸铋（黑褐色沉淀） Tollen试剂： AgNO3、NH4OH （银沉淀）
α-型
β-型
α-D-吡喃葡萄糖 α-D-呋喃葡萄糖 Haworth式
Fisher式改为Haworth式遵循的原则：
①顺时针画平面，直链碳链右边 -OH 写在 下面，左边 -OH写在环上面 ②未成环碳原子的，如果直链环向右，写在 环之上，反之写在环之下 环状结构中由于链内的缩醛反应第一碳原子 是不对称状态，与其相连的氢和羟基的位置 有两种可能的排列方式，因而有两种构型。 半缩醛羟基在平面以下为α-型，在平面以上 为β-型。二者互为异头体(异头物anomer)。 属于特殊的差向异构体 （清华117、华中P27）。
一般醛类在水溶液中只有一个比旋光度， 但新配制的葡萄糖水溶液的比旋光度随时 间而变化： ＋112 .2° ＋52 .5° ＋18 .7°
鉴于此，1893 E.Fischer提出了葡萄糖的 分子环状结构学说： 即 C5羟基与C1醛基形成1 — 5氧桥 C4羟基 与 C1醛基形成1—4氧桥
（二）通式
C H2OH C O CH2OH
二羟丙酮
二、单 糖 链状 结 构 （清华114、华中P23）
1、理论依据 葡萄糖开链结构的实验证据： ①葡萄糖能与Fehling试剂起反应（有醛基） ②葡萄糖能与乙酸酐反应，产生具有5个乙酰 基的衍生物（有5个羟基） ③葡萄糖经纳汞齐作用，被还原成山梨醇（6 个C连成一条直链）
α-型
β-型
α-D-吡喃葡萄糖 α-D-呋喃葡萄糖 Haworth式
Fisher式改为Haworth式遵循的原则：
①顺时针画平面，直链碳链右边 -OH 写在 下面，左边 -OH写在环上面 ②未成环碳原子的，如果直链环向右，写在 环之上，反之写在环之下 环状结构中由于链内的缩醛反应第一碳原子 是不对称状态，与其相连的氢和羟基的位置 有两种可能的排列方式，因而有两种构型。 半缩醛羟基在平面以下为α-型，在平面以上 为β-型。二者互为异头体(异头物anomer)。 属于特殊的差向异构体 （清华117、华中P27）。
一般醛类在水溶液中只有一个比旋光度， 但新配制的葡萄糖水溶液的比旋光度随时 间而变化： ＋112 .2° ＋52 .5° ＋18 .7°
鉴于此，1893 E.Fischer提出了葡萄糖的 分子环状结构学说： 即 C5羟基与C1醛基形成1 — 5氧桥 C4羟基 与 C1醛基形成1—4氧桥
（二）通式
C H2OH C O CH2OH
二羟丙酮
二、单 糖 链状 结 构 （清华114、华中P23）
1、理论依据 葡萄糖开链结构的实验证据： ①葡萄糖能与Fehling试剂起反应（有醛基） ②葡萄糖能与乙酸酐反应，产生具有5个乙酰 基的衍生物（有5个羟基） ③葡萄糖经纳汞齐作用，被还原成山梨醇（6 个C连成一条直链）
生物化学第一章糖类
HO O
CH3 OH
CH2OH
H
O
OH
O
O
H
NHAc
-1, 4
-1, 2
蛋白质
H OH
CH2OH
OH ~OH HO
NHCOCH3 N-乙酰氨基-D-葡萄糖
CH2OH
HO
O
OH ~OH
OH D-半乳糖
O CH3 OH~OH HO OH
L-岩藻糖
Ⅱ 寡糖(oligosaccharide)
一.双糖（还原糖与非还原糖）
HO
OH
HO
O
OH
CH2OH
CHO OH
HO OH OH
CH2OH
OH
OH
HO
O
OH
CH2OH
HO HO HOCH2
OH O
OH
-D-(+)-吡喃葡萄糖 +18.7o ( 63%)
HO
HO
OH O
OH
HO
OH O
OH
OH
HO
O
OH
OH CH2OH
OH CH2OH
HOCH2
-D-(+)-呋喃葡萄糖 -D-呋喃.. -D-吡喃葡..
2. 单糖的反应
1. 成苷反应
CH2OH O
OH HO
~OH + CH3OH
干HCl
CH2OH O
CH2OH O OCH3
OH HO
+ OH
OCH3 HO
HO
HO
HO
甲基--D-葡萄糖苷 甲基--D-葡萄糖苷
糖苷：单糖的半缩醛(酮)的羟基与另一分子中的 羟基、氨基或巯基等失水而形成的化合物。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
蔗糖是最重要的二糖，它形成并广泛存在于植物的 根、茎、叶、花和果实中，不存在于动物中。蔗糖 的主要来源是甘蔗，甜菜和糖枫。
.
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。
.
3.戊糖（五碳糖） 自然界中存在的戊醛糖主要有D-核糖、2-脱氧-D核糖、D-木糖和L-阿拉伯糖。戊酮糖主要有核酮糖 和木酮糖。
.
4.己糖（六碳糖） 常见的已糖有D-葡萄糖、D-果糖、D-半乳糖、D-甘 露糖和L-山梨糖等。
.
P11
（3 ）葡萄糖的构象 构象：由于分子中原子(基团)绕C-C单键自由旋转
而形成的不同的空间结构形式，不同的构象之间转 变不需要共价键的断裂与重新生成。在各种构象形 式中，势能最低、最稳定的构象是优势构象。
吡喃糖只用一个简单的平面式表示还是不够合理的 。一个分子处在自由稳定状态时要求尽可能保持正 常键角，尽可能减少基团间空间排斥，以降低内能
.
二、糖类的分布及其生物学功能
2．糖类的生物学功能
（1）作为生物体的结构成分； （2）作为生物体内的主要能源物质； （3）在生物体内转变为其他物质； （4）作为细胞识别的信息分子。
.
第二节 单糖
.
一、单糖的分子结构
1. 葡萄糖的链状结构
葡萄糖分子式：C6H12O6 链状结构包含6个碳原子、5
.
4．纤维二糖 是纤维素的降解产物和基本的结构单位，自然界中
不存在游离的纤维二糖。 结构：由两分子的葡萄糖单位通过β（1-4）糖苷
键连接而成。
其正规名称为，O-β-D-吡喃葡糖基-（1-4）-β-D吡喃葡糖，简写为Glcβ（1-4）Glc。
4）糖苷键连接而成。
其正规全称为，O-β-D-吡喃半乳糖基-（1-4）-αD-吡喃葡糖，可简写为，Galβ（1-4）Glc。
.
性质：
溶解度远比蔗糖小，结晶时以α-乳糖和β-乳糖存 在，两者的差别在于分子还原端残基的异头碳构型 。乳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。
.
3．麦芽糖 麦芽糖主要是作为淀粉和其他葡聚糖的酶促降解产
.
3．葡萄糖的环状结构
P8
（1）葡萄糖环状结构的确立
葡萄糖不仅以链状结构存在，还以环状结构存在， 因为葡萄糖的某些物理性质和化学性质不能用糖的 链状结构来解释。
1893年，Fischer. E提出了葡萄糖分子环状结构学说 。葡萄糖分子中的羟基能与醛基可逆缩合成环状的 半缩醛。
.
环化后，羰基碳上形成的差向异构体称为异头物。半 缩醛碳原子也称为异头碳原子或者异头中心。
.
（4）酯化作用 单糖环状结构中所有的羟基都可以酯化，生物体内 的单糖能与磷酸作用生成各种磷酸酯。
这些糖的磷酸酯都是糖代谢过程中的重要中间产物
.
（5）形成糖苷
单糖的半缩醛羟基与另 一化合物的羟基缩合、 脱水生成的缩醛（或缩 酮）式衍生物称为糖苷 。其中，提供半缩醛羟 基的糖部分称为糖基， 非糖部分称为配基，这 两部分之间的连键称为 糖苷键。
.
性质：
溶解度很大，在水溶液中不能转化成开链形式，故 不能发生互变异构，因此，无变旋现象，无还原性 （非还原糖）。
蔗糖完全水解后，生成等摩尔的葡萄糖和果糖，比 旋由正值变为负值，旋光度的这一变化称为转化， 所得的葡萄糖和果糖的混合物称为转化糖。
.
2.乳糖
主要存在于哺乳动物的乳汁中。 结构：由一分子半乳糖和一分子葡萄糖通过β（1-
个羟基和1个醛基，因此称 为己醛糖。
.
P6
葡萄糖
一、单糖的分子结构
果糖分子式：C6H12O6 链状结构包含6个碳原子、5
个羟基和1个酮基，因此称 为己酮糖。
果糖
.
2. 单糖分子的构型
葡萄糖的投影式和透视式：
.
葡萄糖含4个手性碳原子，果糖含3个手性碳原子。
﹡ ﹡ ﹡ ﹡
葡萄糖
.
﹡ ﹡ ﹡
果糖
.
氧化成糖醛酸 有些醛糖如葡萄糖、半乳糖等在生物体内特定脱氢 酶的作用下可以只氧化伯醇基而保留醛基，生成糖 醛酸。
.
氧化成醛糖二酸 在较强的氧化剂如稀硝酸的作用下，醛糖醛基和伯 醇基均被氧化成羧基，形成的二羧酸称为醛糖二酸
.
（3） 单糖的还原 在催化加氢或酶的作用下，羰基可还原成羟基，糖 还原生成相应的糖醇，主要用于食品和药品的加工
.
单糖转化成开链形式才能发生上述反应
.
能还原Fehling试剂等弱氧化剂的性质称为还原性。具 有还原性的糖称为还原糖，不具有还原性的糖称为 非还原糖。
在碱性溶液中，醛糖和酮糖能够通过烯醇式中间体发 生异构化，所以，酮糖也同样能够发生上述反应， 也是还原糖。因此，单糖都是还原糖。
Fehling反应和Benedict反应可被用作还原糖的检验， 但不能定量，因为所用的碱性条件会引起糖碳架的 断裂与分解，产物非常复杂。
.
氧环上的碳原子顺序按顺时针排列时，羟甲基在环 平面上方的为D型糖，在环平面下方的为L型糖；
无论是D型糖还是L型糖，异头碳羟基与末端羟甲基 是反式的为α异头物，顺式的为β异头物。
开链的单糖形成环状半缩醛时，最容易出现五元环 和六元环的结构。D-葡萄糖主要以吡喃糖存在，呋 喃糖次之。D-果糖也以两种形式存在。
异头碳的羟基与最末的手性碳原子的羟基具有相同取 向的称为α异头物，具有相反取向的称为β异头物。
β异头物
.
开链葡萄糖
α异头物
（2） Haworth透视式表示葡萄糖的环状结构
1926 年 ， Haworth 认 为 过 长的氧桥是不合理的，他 采用透视式表达葡萄糖的 环状结构。
Haworth 透 视 式 比 Fischer 投 影 式 更能合理的表达 单糖的存在形式。
.
第三节 寡糖
.
一、糖苷键
P34
两个单糖残基之间的连键称为糖苷键，由一单糖单 位的半缩醛羟基与另一单糖单位的羟基缩合而成。
形式有多种，但最常见的有1-1、1-2、1-4、和1-6。 根据异头碳的构型可分为α-糖苷键（如蔗糖和麦 芽糖）和β-糖苷键（如乳糖和纤维二糖）
.
二、常见的二糖
P36
1.蔗糖
.
（1）异构化 在弱碱性溶液中，D-葡萄糖、D-甘露糖和D-果糖可 以通过烯醇式结构相互转化。
.
D-葡萄糖和D-甘露糖就是C2差向异构体，这种变 化又称为差向异构化。
葡萄糖可以异构化成为果糖的原理在工业上被用来 制备甜度的果葡糖浆。先利用廉价的谷物淀粉经 酶水解成葡萄糖，再经过葡萄糖异构化酶的催化作 用，使葡萄糖转化为甜度高的果糖，从而制得含 40%以上果糖的果葡糖浆，俗称人造蜂蜜。
第八章 糖类代谢
第一部分 糖类
第一节 概述 第二节 单糖 第三节 寡糖 第四节 多糖
.
第一节 概述
.
一、糖类的概念与分类
P1
1. 糖的概念
糖类物质是含多羟基的醛类或多羟基酮类化合物。
大多数糖类物质主要由C、H和O三种元素组成，其 分子式通常以Cn（H2O）m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。 现在这种称呼并不恰当，只是沿用已久，仍有许多 人称之为碳水化合物。
.
变旋现象：一种新配制的溶液旋光度改变的现象。 其本质是由于分子立体结构发生了变化。
单糖溶液产生变旋现象的原因：单糖溶于水后，即 产生环式与链式异构体间的互变，所以新配成的单 糖溶液在放置的过程中其旋光度会逐渐改变，但经 过一定时间，几种异构体达成平衡后，旋光度就不 再变化。
.
（2） 甜度 各种糖的甜度不一，常以蔗糖甜度为标准进行比较 。设蔗糖甜度为100，则果糖、葡萄糖、麦芽糖、 半乳糖和乳糖甜度分别为175，70，35，30和16。
.
半缩醛部分是葡萄糖，称葡糖苷。半缩醛部分是果 糖，称果糖苷。
也可根据糖苷键的类型来命名，如O-苷、N-苷、S苷或C-苷。
由于单糖有α-和β-两种型式，生成的糖苷也有α和β-型之分。天然存在的糖苷多为β-型。
.
糖苷与糖的性质很不相同： • 糖是半缩醛，容易变成游离醛，从而给出醛的各种
反应。 • 糖苷属于缩醛，一般不显示醛的性质，例如无变旋
.
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。
.
3.戊糖（五碳糖） 自然界中存在的戊醛糖主要有D-核糖、2-脱氧-D核糖、D-木糖和L-阿拉伯糖。戊酮糖主要有核酮糖 和木酮糖。
.
4.己糖（六碳糖） 常见的已糖有D-葡萄糖、D-果糖、D-半乳糖、D-甘 露糖和L-山梨糖等。
.
P11
（3 ）葡萄糖的构象 构象：由于分子中原子(基团)绕C-C单键自由旋转
而形成的不同的空间结构形式，不同的构象之间转 变不需要共价键的断裂与重新生成。在各种构象形 式中，势能最低、最稳定的构象是优势构象。
吡喃糖只用一个简单的平面式表示还是不够合理的 。一个分子处在自由稳定状态时要求尽可能保持正 常键角，尽可能减少基团间空间排斥，以降低内能
.
二、糖类的分布及其生物学功能
2．糖类的生物学功能
（1）作为生物体的结构成分； （2）作为生物体内的主要能源物质； （3）在生物体内转变为其他物质； （4）作为细胞识别的信息分子。
.
第二节 单糖
.
一、单糖的分子结构
1. 葡萄糖的链状结构
葡萄糖分子式：C6H12O6 链状结构包含6个碳原子、5
.
4．纤维二糖 是纤维素的降解产物和基本的结构单位，自然界中
不存在游离的纤维二糖。 结构：由两分子的葡萄糖单位通过β（1-4）糖苷
键连接而成。
其正规名称为，O-β-D-吡喃葡糖基-（1-4）-β-D吡喃葡糖，简写为Glcβ（1-4）Glc。
4）糖苷键连接而成。
其正规全称为，O-β-D-吡喃半乳糖基-（1-4）-αD-吡喃葡糖，可简写为，Galβ（1-4）Glc。
.
性质：
溶解度远比蔗糖小，结晶时以α-乳糖和β-乳糖存 在，两者的差别在于分子还原端残基的异头碳构型 。乳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。
.
3．麦芽糖 麦芽糖主要是作为淀粉和其他葡聚糖的酶促降解产
.
3．葡萄糖的环状结构
P8
（1）葡萄糖环状结构的确立
葡萄糖不仅以链状结构存在，还以环状结构存在， 因为葡萄糖的某些物理性质和化学性质不能用糖的 链状结构来解释。
1893年，Fischer. E提出了葡萄糖分子环状结构学说 。葡萄糖分子中的羟基能与醛基可逆缩合成环状的 半缩醛。
.
环化后，羰基碳上形成的差向异构体称为异头物。半 缩醛碳原子也称为异头碳原子或者异头中心。
.
（4）酯化作用 单糖环状结构中所有的羟基都可以酯化，生物体内 的单糖能与磷酸作用生成各种磷酸酯。
这些糖的磷酸酯都是糖代谢过程中的重要中间产物
.
（5）形成糖苷
单糖的半缩醛羟基与另 一化合物的羟基缩合、 脱水生成的缩醛（或缩 酮）式衍生物称为糖苷 。其中，提供半缩醛羟 基的糖部分称为糖基， 非糖部分称为配基，这 两部分之间的连键称为 糖苷键。
.
性质：
溶解度很大，在水溶液中不能转化成开链形式，故 不能发生互变异构，因此，无变旋现象，无还原性 （非还原糖）。
蔗糖完全水解后，生成等摩尔的葡萄糖和果糖，比 旋由正值变为负值，旋光度的这一变化称为转化， 所得的葡萄糖和果糖的混合物称为转化糖。
.
2.乳糖
主要存在于哺乳动物的乳汁中。 结构：由一分子半乳糖和一分子葡萄糖通过β（1-
个羟基和1个醛基，因此称 为己醛糖。
.
P6
葡萄糖
一、单糖的分子结构
果糖分子式：C6H12O6 链状结构包含6个碳原子、5
个羟基和1个酮基，因此称 为己酮糖。
果糖
.
2. 单糖分子的构型
葡萄糖的投影式和透视式：
.
葡萄糖含4个手性碳原子，果糖含3个手性碳原子。
﹡ ﹡ ﹡ ﹡
葡萄糖
.
﹡ ﹡ ﹡
果糖
.
氧化成糖醛酸 有些醛糖如葡萄糖、半乳糖等在生物体内特定脱氢 酶的作用下可以只氧化伯醇基而保留醛基，生成糖 醛酸。
.
氧化成醛糖二酸 在较强的氧化剂如稀硝酸的作用下，醛糖醛基和伯 醇基均被氧化成羧基，形成的二羧酸称为醛糖二酸
.
（3） 单糖的还原 在催化加氢或酶的作用下，羰基可还原成羟基，糖 还原生成相应的糖醇，主要用于食品和药品的加工
.
单糖转化成开链形式才能发生上述反应
.
能还原Fehling试剂等弱氧化剂的性质称为还原性。具 有还原性的糖称为还原糖，不具有还原性的糖称为 非还原糖。
在碱性溶液中，醛糖和酮糖能够通过烯醇式中间体发 生异构化，所以，酮糖也同样能够发生上述反应， 也是还原糖。因此，单糖都是还原糖。
Fehling反应和Benedict反应可被用作还原糖的检验， 但不能定量，因为所用的碱性条件会引起糖碳架的 断裂与分解，产物非常复杂。
.
氧环上的碳原子顺序按顺时针排列时，羟甲基在环 平面上方的为D型糖，在环平面下方的为L型糖；
无论是D型糖还是L型糖，异头碳羟基与末端羟甲基 是反式的为α异头物，顺式的为β异头物。
开链的单糖形成环状半缩醛时，最容易出现五元环 和六元环的结构。D-葡萄糖主要以吡喃糖存在，呋 喃糖次之。D-果糖也以两种形式存在。
异头碳的羟基与最末的手性碳原子的羟基具有相同取 向的称为α异头物，具有相反取向的称为β异头物。
β异头物
.
开链葡萄糖
α异头物
（2） Haworth透视式表示葡萄糖的环状结构
1926 年 ， Haworth 认 为 过 长的氧桥是不合理的，他 采用透视式表达葡萄糖的 环状结构。
Haworth 透 视 式 比 Fischer 投 影 式 更能合理的表达 单糖的存在形式。
.
第三节 寡糖
.
一、糖苷键
P34
两个单糖残基之间的连键称为糖苷键，由一单糖单 位的半缩醛羟基与另一单糖单位的羟基缩合而成。
形式有多种，但最常见的有1-1、1-2、1-4、和1-6。 根据异头碳的构型可分为α-糖苷键（如蔗糖和麦 芽糖）和β-糖苷键（如乳糖和纤维二糖）
.
二、常见的二糖
P36
1.蔗糖
.
（1）异构化 在弱碱性溶液中，D-葡萄糖、D-甘露糖和D-果糖可 以通过烯醇式结构相互转化。
.
D-葡萄糖和D-甘露糖就是C2差向异构体，这种变 化又称为差向异构化。
葡萄糖可以异构化成为果糖的原理在工业上被用来 制备甜度的果葡糖浆。先利用廉价的谷物淀粉经 酶水解成葡萄糖，再经过葡萄糖异构化酶的催化作 用，使葡萄糖转化为甜度高的果糖，从而制得含 40%以上果糖的果葡糖浆，俗称人造蜂蜜。
第八章 糖类代谢
第一部分 糖类
第一节 概述 第二节 单糖 第三节 寡糖 第四节 多糖
.
第一节 概述
.
一、糖类的概念与分类
P1
1. 糖的概念
糖类物质是含多羟基的醛类或多羟基酮类化合物。
大多数糖类物质主要由C、H和O三种元素组成，其 分子式通常以Cn（H2O）m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。 现在这种称呼并不恰当，只是沿用已久，仍有许多 人称之为碳水化合物。
.
变旋现象：一种新配制的溶液旋光度改变的现象。 其本质是由于分子立体结构发生了变化。
单糖溶液产生变旋现象的原因：单糖溶于水后，即 产生环式与链式异构体间的互变，所以新配成的单 糖溶液在放置的过程中其旋光度会逐渐改变，但经 过一定时间，几种异构体达成平衡后，旋光度就不 再变化。
.
（2） 甜度 各种糖的甜度不一，常以蔗糖甜度为标准进行比较 。设蔗糖甜度为100，则果糖、葡萄糖、麦芽糖、 半乳糖和乳糖甜度分别为175，70，35，30和16。
.
半缩醛部分是葡萄糖，称葡糖苷。半缩醛部分是果 糖，称果糖苷。
也可根据糖苷键的类型来命名，如O-苷、N-苷、S苷或C-苷。
由于单糖有α-和β-两种型式，生成的糖苷也有α和β-型之分。天然存在的糖苷多为β-型。
.
糖苷与糖的性质很不相同： • 糖是半缩醛，容易变成游离醛，从而给出醛的各种
反应。 • 糖苷属于缩醛，一般不显示醛的性质，例如无变旋