第一章 糖类化合物
第一章 糖类
糖类Cn(H2O)m1.糖类含有哪些化学元素?糖类为什么称为碳水化合物？答：糖类含C、H、O。
由于一些糖分子中，氢原子和氧原子的比例为2：1，刚好与水分子中的氢、氧原子数的比例相同，过去误认为此类物质是碳和水形成化合物，因此曾叫糖为碳水化合物。
2.糖类是如何分类的？醛糖和酮糖在结构与性质上有何差别？答：糖类分为单糖、寡糖和多糖三大类。
结构上醛糖含有醛基，酮糖含有羰基，性质上醛糖含有醛基而酮糖含有羰基，醛基具有强烈的还原性，易发生氧化反应，而酮基无还原性，较难氧化。
3.写出葡萄糖、果糖的开链式和环式结构。
开链式环式结构4.什么叫单糖？有哪些化学性质?答：凡是不能被水解成更小分子的糖称为单糖。
化学性质：（1）氧化作用醛糖的醛基具有还原剂，酮糖的酮基由于受相邻羟基的影响，也具备还原性。
所有的单糖都是还原糖，易被氧化成酸。
（2）还原作用糖分子中的羰基与酮和醛中的相似，也可以被还原成羟基。
（3）成苷反应单糖的半缩醛羟基与其他化合物的羟基或者氨基脱水形成缩醛结构，称为糖苷。
（4）成脎反应笨肼是单糖的定向试剂。
单糖与笨肼作用，首先分子中羰基与笨肼生成笨腙，当笨肼过量时，生成的笨腙可以继续反应，最终产物叫脎。
（5）酯化反应单糖分子上的羟基易与酸反应生成酯，在各羟基中，以半缩醛羟基最活泼，其次是伯醇基，再次是仲醇基。
（6）显色反应α-奈酚反应塞氏试剂5.什么叫寡糖?主要有哪些？写出分子结构式。
答：一般由2～6个单糖分子缩聚而成的糖称为寡糖，也称低聚糖。
（自然界重要的寡糖有二糖和三糖)主要有蔗糖、麦芽糖和乳糖。
乳糖6.如何确定寡糖是否有还原性？举例说明。
答：用费林试剂检验。
7.什么叫多糖？常见的多糖主要有哪些？答：由许多个单糖发展缩聚而成的糖称为多糖。
常见的有淀粉，糖原和纤维素等。
8.试比较直链淀粉和支链淀粉在结构和性质上的异同点。
答：异：结构上，直链淀粉是由大约300～1200个α-葡萄糖以α-1,4-糖苷键缩合而成的链状化合物,相对分子在5万～20万；支链淀粉是由大约1300个或更多的α-葡萄糖分子脱水以糖苷键缩合而成,相对分子在20万以上。
【考研必备】王镜岩详细生物化学笔记--第一章-糖类
第一章糖一、糖的概念糖类物质是多羟基(2个或以上)的醛类(aldehyde)或酮类(Ketone)化合物，以及它们的衍生物或聚合物。
据此可分为醛糖(aldose)和酮糖(ketose)。
还可根据碳层子数分为丙糖(triose)，丁糖(terose)，戊糖(pentose)、己糖(hexose)。
最简单的糖类就是丙糖(甘油醛和二羟丙酮)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：不能被水解称更小分子的糖。
（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：均一性多糖：淀粉、糖原、纤维素、半纤维素、几丁质(壳多糖)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，glycoconjugate)：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) 细胞间识别和生物分子间的识别。
细胞膜表面糖蛋白的寡糖链参与细胞间的识别。
一些细胞的细胞膜表面含有糖分子或寡糖链，构成细胞的天线，参与细胞通信。
红细胞表面ABO血型决定簇就含有岩藻糖。
第一节 单糖一、 单糖的结构1、 单糖的链状结构确定链状结构的方法（葡萄糖）：a. 与Fehling 试剂或其它醛试剂反应，含有醛基。
b. 与乙酸酐反应，产生具有五个乙酰基的衍生物。
c. 用钠、汞剂作用，生成山梨醇。
D-葡萄糖L-葡萄糖 半乳糖甘露糖 果糖最简单的单糖之一是甘油醛(glyceraldehydes)，它有两种立体异构形式(Stereoismeric form)，图7.3。
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章 糖类化学
3、甜度（sweetness） • 以蔗糖为参照物，规定为100。
糖 果糖 转化糖 蔗糖 葡萄糖 木糖
甜度 173.3 130 100 74.3
40
糖 鼠李糖 麦芽糖 半乳糖 棉子糖 乳糖
甜度 32.5 32.5 32.1 22. 6 16.1
4、溶解度
• 水溶性：单糖分子中有多个羟基，增加了水溶性， 热水中溶解度极大。
• 氧化成醛糖二酸（氧化醛基和伯醇基）
• 氧化成糖醛酸（氧化伯醇基，保留醛基）
COOH
CHO
COOH
(CHOH)n Br2－H2O (CHOH)n 浓HNO3 (CHOH)n
CH 2OH 糖酸
CH 2OH 醛糖
（生物体内） CHO
COOH 糖二酸
(CHOH)n
COOH 糖醛酸
2、单糖的还原
3、单糖的成脎作用
第一章 糖类（Carbohydrate）化学
本章学习目标
• 掌握 糖的概念、生物学功能 典型单糖（葡萄糖）的结构和性质
• 熟悉 低聚糖、多糖的结构和性质
• 了解 其他糖及糖衍生物的结构、用途
1.1 糖的概念
1.1.1 糖类的分布及其重要性 • 分布
植物：约占其干重的85-90% 动物：低于2% 微生物：10-30% • 根本来源：绿色细胞的光合作用
• 链状单糖分子：C-C键可自由旋转，可有各种构 象
• 环状单糖分子 吡喃糖：船式构象，椅式构象（稳定） 呋喃糖：信封式构象（柔性大）
1.2.4 单糖的物理性质
1、旋光性（opticity） ：旋光物质使偏振光的偏振 面发生旋转的能力，也称旋光度或光学活性。右 旋（+），左旋（-）
• 除二羟丙酮外，几乎所有的单糖及其衍生物都有 旋光性。旋光性是鉴定糖的一个重要指标。
【考研必备】王镜岩详细生物化学笔记 第一章 糖类
第一章糖一、糖的概念糖类物质是多羟基(2个或以上)的醛类(aldehyde)或酮类(Ketone)化合物，以及它们的衍生物或聚合物。
据此可分为醛糖(aldose)和酮糖(ketose)。
还可根据碳层子数分为丙糖(triose)，丁糖(terose)，戊糖(pentose)、己糖(hexose)。
最简单的糖类就是丙糖(甘油醛和二羟丙酮)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：不能被水解称更小分子的糖。
（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：均一性多糖：淀粉、糖原、纤维素、半纤维素、几丁质(壳多糖)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，glycoconjugate)：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) 细胞间识别和生物分子间的识别。
细胞膜表面糖蛋白的寡糖链参与细胞间的识别。
一些细胞的细胞膜表面含有糖分子或寡糖链，构成细胞的天线，参与细胞通信。
2红细胞表面ABO 血型决定簇就含有岩藻糖。
第一节 单糖一、 单糖的结构1、 单糖的链状结构确定链状结构的方法（葡萄糖）：a. 与Fehling 试剂或其它醛试剂反应，含有醛基。
b. 与乙酸酐反应，产生具有五个乙酰基的衍生物。
c. 用钠、汞剂作用，生成山梨醇。
D-葡萄糖 L-葡萄糖 半乳糖甘露糖 果糖最简单的单糖之一是甘油醛(glyceraldehydes)，它有两种立体异构形式(Stereoismeric form)，图7.3。
第一章 糖类化学
几个概念：
立体异构(stereoisomerism)是在有相同分 立体异构 子式的化合物分子中，原子或原子团互相 连接的次序相同，但在空间的排列方式不 同，与构造异构同属有机化学范畴中的同 分异构现象。
立体异构分为几何异构（顺反异构）、旋光异 构、构象异构三类。
由于不对称碳原子上的4个原子或原子团在 空间的排布不同，对平面偏振光的偏振面 发生不同影响所引起的异构现象，称为旋 旋 光异构，所产生的异构体称为旋光异构体。 光异构 能使偏振光的方向发生偏转，也称具有旋 光活性。 手性碳原子：指与此碳原子相连的四个原 手性碳原子 子或基团各不相同，也称不对称碳原子。
构型 （configuration）
在立体化学中，因分子中存在不对称中心而产 生的异构体中的原子或取代基团的空间排列关 系。有D型和L型两种。构型的改变要有共价键 的断裂和重新组成，从而导致光学活性的变化。
构象：由于分子中的某个原子(基团)绕C-C 构象 单键自由旋转而形成的不同的暂时性的易 变的空间结构形式，不同的构象之间可以 相互转变，在各种构象形式中，势能最低、 最稳定的构象是优势对象。
化学性质：
氧化反应：所有单糖因具有醛基或酮基，易被 氧化成糖酸，故都是还原糖。 还原反应：单糖中的羰基可被还原成醇羟基。 脱水反应：单糖与强酸共热生成糠醛及其衍生 物。 异构化反应：弱碱作用下，葡萄糖、果糖和甘 露糖可相互转化。 成脎反应：加热条件下与三分子苯肼作用成糖 脎。
与苯肼反应 1、醛糖 、
后者包括糖与蛋白质、 后者包括糖与蛋白质 、 脂类等共价形成的复合 简单糖类。 我们这里主要讲简单糖类 物。我们这里主要讲简单糖类。
三、糖类的生物学功能
重要的能源物质
结构组成成分
许多昆虫的外骨骼含有大量几丁质
第一章 糖类化学
e.g.
HC 0
羟甲基在平面上, 确认构型为D型
1 2
HC OH H3 O CH 4 HC OH 5 HC OH 6 H2C OH
D—葡萄糖
顺时针 a— D—葡萄糖
与羟甲基同 链的左羟基, 变成环上羟基, 左上右下 一平面, 型 反之, α型,
2.3
单糖的物理性质
旋光性：是鉴定糖的一个重要指标。构型不同 旋光性就不同。构型与旋光性之间没有必然的 对应规律，每一种物质的旋光性只能通过实验 来确定。 甜度：以蔗糖的甜度为标准
α构型——生成的半缩醛羟基与决定单糖构型的羟基在同一侧。 β构型——生成的半缩醛羟基与决定单糖构型的羟基在不同的两侧。 α-型糖与β-型糖是一对非对映体，α-型与β-型的不同在C1的构型上故有称为端 基异构体和异头物。
变旋：在溶液中，糖的链状结构和环状结构(、
)之是可以相互转变，最后达到一个动态平衡， 称为变旋现象。
直链结构不能解释单糖的某些性质，如单 糖的醛基没有一般醛类那样活泼，不能解 释变旋现象。
吡喃环
C原子 结构 O
开链
HC 0 HC OH HO CH HC OH HC OH H2C OH
空间 结构
OH H2C CH O H
HO HC
0 CH
半缩醛 羟基
仍具有 醛基还 原性
CH HC HO OH
单糖的结构、构型、构象
判断环上碳原子序号是否为顺时针（形成半缩醛－连 两个氧的碳原子,通常为１号碳或者２号） 顺时针时，如末端羟甲基朝上则糖环为D型，朝下为L 型（逆时针相反） 顺时针时，其它羟基按左上右下排（逆时针相反） α, 头部半缩醛羟基和羟甲基朝向，同向,异向α 环上环下有多余非羟甲基的羟基排列按R,S构型确定．