生物化学1 carbohydrates

Chapter 1- 4
糖类在生物体的生理功能
✓氧化供能：糖类占人体全部供能量的70%。 ✓作为结构成分：作为生物膜、神经组织等的
组分。 ✓作 为 核 酸 类 化 合 物 的 成 分 ： 构 成 核 苷 酸 ，
DNA，RNA等。 ✓转变为其他物质：转变为脂肪或氨基酸等化
合物。 ✓作为细胞识别的信息分子：糖蛋白
概念
Chapter 1- 23
• 对映异构体是指原来分子的镜像 Fig.3、Fig.4、Fig.5 • 非对映异构体是指部分手性中心周围构型改变得到的非镜像异
构体
• 差向异构体是一对特殊的非对映异构的醛糖或酮糖之一 – 只有一个碳周围构型不同
• 端基异构体是一对特殊的非对映异构的醛糖或酮糖之一 – 只）有羰基上的碳原子周围构型不同（醛糖是C1，酮糖是C2 – Fig.6
HO C H
H C OH
H C OH
H C OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
CH2OH O OH
OH OH OH
D-甘露糖
CH2OH OH O OH
OH
OH D-半乳糖
CH2OH OH O OH
OH OH D-古洛糖
•果糖、核糖
物理和化学性质
Chapter 1- 34
• 三个主要的物理性质 – 光学性质
Chapter 1- 5
• A型 • B型 • O型 • AB型
血型
血型 A B AB O
红细胞抗原（凝 血浆中抗体（凝
集原）
集素)
A
抗B
B
抗A
AB
无抗A、无抗B
无A、无B
抗A、抗B
血型不同的原因
• 血型抗原化学结构的差异，仅在于糖链末端 的1个单糖。A抗原糖链末端为N-乙酰半乳 糖，而B抗原糖链末端为半乳糖，H抗原和A 、B抗原相比则糖链末端少1个半乳糖或N乙酰半乳糖。
– 甜度（果糖）
蔗糖100，乳糖16，半乳糖30，麦芽糖35， 山梨醇40，葡萄糖70，木糖醇125，果糖175， 天冬苯丙二肽15000，糖精50000 蛇菊苷30000，应乐果甜蛋白（M甜蛋白）20000
• 这一过程称为变旋光现象 – 动态平衡 – 反应可逆
• 所有的异构体可以在溶液中存在 – 不同的类型能量和稳定性不同
Chapter 1- 30
Chapter 1- 31
糖类在水溶液中的结构形式
• 通常只有一部分异构体占优势
(Belitz and Grosch, 1999; © Springer-Verlag)
• 单糖的旋光性与开链结构
旋光性——物质能使平面偏振光的偏振面发 生旋转的性质 旋光物质——能使平面偏振光的偏振面发生 旋转的物质。大多数的单糖都具有旋光性。
O 4个手性中心 HC
H C OH
HO C H H C OH H C OH CH2OH
CHO C2
H
OH 它的镜像是一个
光学异构体
(CHOH)3CH2OH
CH2OH O OH
OH OH
OH
H
HO 4C HO
6CH2OH C5 H
O
C3H 2COH
1 C
HO
H
H
4C HO
6CH2OH C5 H
O
C3H 2COH
1 C
OH
H
OH
H
H
变旋光现象
• 在溶液中，单个分子（例如 D-葡 萄糖，D-果糖）可以彼此间互换 – 直链与环状 – 不同大小的环（呋喃、吡喃） – a 和 b端基异构体
直链形式存在的数量非常小（＜0.1%）！
Chapter 1- 32
几种重要的单糖 Chapter 1- 33
• 六碳糖有4个手性中心 16个立体异构体（8个D型 和8个L型）—葡萄糖
O HC
O HC
O HC
HO C H
H C OH
H C OH
HO C H
HO C H
H C OH
H C OH
HO C H
生物化学1 carbohydrates
Chapter 1- 2
主要内容
Chapter 1- 3
• 糖类的生物学功能、定义和分类 • 糖类的立体化学结构 • 单糖（葡萄还原、缩醛) • 二糖（蔗糖、麦芽糖、乳糖） • 低聚糖（生理功能） • 多糖（淀粉、糖原、纤维素、糖胺聚糖）
羰基上的碳原子可自由旋转 O 能连接在任意一侧
Chapter 1- 27
H
O
O
5
1
O
O
5
H
1
H
O
5
OH
1
a 端基异构
OH
O
5
H
1
b端基异构
Chapter 1- 28
端基异构体
Chapter 1- 29
• 单糖分子在构型上，仅头部不同
a 端基异构体
b 端基异构体
CH2OH O
OH
OH
OH
OH
• 单糖的构象
ABO血型抗原和抗体特性
糖和多肽，是红细胞膜上的跨膜蛋白
H基因—— α –Lfucocyltransferase， 19chr
A基因—— α –N-acetyl0galactosaminyltransfer ase，9chr
B基因—— galactosyltransfera se, 9chr
O基因——无效基因， 不产生转移酶，O型红 细胞含有H物质
Chapter 1- 16
Chapter 1- 17
Chapter 1- 18
赤藓糖
苏阿糖
Chapter 1- 19
Fig. 3
Fig. 4
Fig. 5
单糖根据最后一个手性碳的构型称为“D”型或“L”型
Chapter 1- 20
Chapter 1- 21
Chapter 1- 22
单糖的化学结构
• 从直链到环的形成过程中，可以形成以下任意一种端基异构体
HO
C H C OH HO C H
H C OH
H C OH C H 2 OH
H•••O HOH2C C
C
HO C C
C
CH 2OH O OH
OH HO
OH
HC O
C
O•••H
C
C C
CH2OH
CH 2 OH O
OH
HO
OH
OH
– 亲核加成的C5-OH可以从上面或下面结合
/
Chapter 1- 12
Chapter 1- 13
Chapter 1- 14
糖类的定义
——指多羟基醛或酮及其衍生物
分类
• 根据聚合度（单糖、寡糖、多糖） • 含醛基还是酮基（醛糖、酮糖） • 碳原子数（丙、丁、戊、己……）
Chapter 1- 15
Chapter 1- 24
甘露糖Man
葡萄糖Glu
半乳糖Gal
单糖的环状结构
Chapter 1- 25
• 变旋性 变旋光现象
• 葡萄糖的醛基不如一般醛类化合物的醛基活泼 半缩醛反应
醛
半缩醛 缩醛
开链糖 O = CH
环状糖 R’O-CH-OH
糖苷 R’O-CH-OR”
Chapter 1- 26
端基异构体之间的互换