第1章 糖类

nullnull第1章 糖类一、 引言一、 引言（一）糖类的存在与来源nullnullnullnullnullnull 1、结构成分 2、能源 3、碳源 4、信息识别（二）糖的生物学作用（三）糖类的元素组成和化学本质（三）糖类的元素组成和化学本质俗称碳水化合物（carbohydrate） Cn(H2O)m（不全面） 化学定义： 多羟基醛或酮及其缩聚物和衍生物的总称。鼠李糖及岩藻糖（C6H12O5)、脱氧核糖（C5H10O4)（ 四）糖的命名与分类（ 四）糖的命名与分类 单糖 （monosaccharide ） 寡糖 （oligosaccharide ） 多糖 （polysaccharide ） 根据聚合度不能被水解成更小分子的糖类 水解产生20个以上单糖分子的糖类 nullnullnull二、旋光异构 原子组成、分子式、分子量相同 （一）有关旋光异构的几个概念 1、（同分）异构（isomerism）null2、手性C原子（asymmetric carbon atom)null与四个不同的原子或原子基团共价连接并因而失去对称性的四面体碳。null3、旋光性（optical activity）尼克尔棱镜 平面偏振光 左/右旋 旋光度（旋光性、光学活性）旋光物质使平面偏振光的偏振面发生旋转的能力。null4、构型和构象构型： 原子或基团在空间的相对分布或排列。 涉及共价键的断裂。 构象： 当单键旋转时，取代基团可能形成不同的立体结构。 不涉及共价键的断裂。 null葡萄糖的构象船式椅式null（二）Fischer 投影式null（三）构型的RS表示法三、单糖的结构三、单糖的结构结构通式 醛糖 酮糖有旋光异构现象（＋/-）以及对映体D、L型碳原子是不对称的（一）链状结构null（二）D系单糖和L系单糖nullnullnull1 2 3 4 5 6L-葡萄糖 L-甘油醛 D-葡萄糖 D-甘油醛 null HC=O HC-OH HO-CH HC-OH HC-OH HO-CH2 D - （+）葡萄糖L-（-）葡萄糖对映体异构null D—葡萄糖 D—甘露糖？L－甘露糖讨论一种单糖的构型次序为： 确定D、L型 确定归属(醛/酮） 确定名称 确定对映体C原子数相同的单糖异构体，除对映体外以不同名称加以区分。nullD-半乳糖L-半乳糖对映体异构单糖中以醛糖种类分布居多，且其天然构型多为D型nullD-半乳糖差向异构体（epimer） ——仅一个手性碳原子构型不同的非对映异构体nullnull（三）单糖的构象1、戊糖、己糖的环状结构与构象1、戊糖、己糖的环状结构与构象分多羟基醛、酮开链、半缩醛环状两种形式 天然情况以环状占绝大多数。 以葡萄糖为例吡喃环null2、环状分子的αβ构型（异头碳）2、环状分子的αβ构型（异头碳）吡喃环HOHOHH＝？新手性碳 新异构型 αnullnull葡萄糖的构象船式椅式椅式构象与糖命名椅式构象与糖命名命名时为 α（β）—D（L）—糖名名？α—D—葡萄糖 名？β—D—葡萄糖 null戊糖，多为五元环呋喃糖 如核糖 脱氧核糖nullnullnullnullnullnullnull四、单糖的性质1、单糖的物理性质（1）旋光性及变旋现象 （2）甜度（以蔗糖为参考）（表1－2） （3）溶解度2、单糖的化学性质2、单糖的化学性质单糖可发生哪些化学反应？氧化——糖酸、糖醛酸 还原——糖醇 脂化——糖脂 聚合——寡糖、多糖如 葡萄糖(G)还原反应还原反应null聚合反应H2O 麦芽糖【葡萄糖-α（1→4）葡萄糖苷】α—葡萄糖糖苷键糖苷null五、寡糖（低聚糖）命名原则： ①非还原端与还原端 ② α,β ③ 吡喃、呋喃 ④ （1 4/1 2…）null麦芽糖 α-型 α-型 [O-α-D-吡喃葡糖基-(1→4)- α- D-吡喃葡萄糖苷]自然界最常见的寡糖是二糖nullnull蔗糖 [O-α-D-吡喃葡糖基-(1→2)- β- D-呋喃果糖苷]211nullnullnullnull 纤维二糖 β-型 β-型 [O- β-D-吡喃葡糖基-(1→4)- β- D-吡喃葡糖苷] 4人体无法利用 低聚糖的保健作用 六、多糖 六、多糖 分为{同/杂多糖、结构/贮存多糖} （一）均（同）多糖 ——由一种单糖聚合而成null1、 淀粉 植物细胞能源的储藏形式 nullnull直链淀粉（amylose） 一级结构 α（1→4）葡萄糖苷键可溶于热水 遇碘呈紫蓝色 nullnull支链淀粉（amylopectin）不可溶于热水 可溶水冷水 ＞6, 000个糖分子 遇碘呈紫红色空间结构 α（1→4）糖苷键null淀粉颗粒中的直/支链淀粉工业应用工业应用糊精糖浆麦芽低聚糖水解葡萄糖工业方法—酸或酶水解2. 糖原2. 糖原“动物淀粉” 结构与支链淀粉类似； 遇碘为红紫色； 人体中的血糖浓度是定值 （红细胞、视网膜、脑组织） 血糖 糖原合成 血糖 糖原分解3. 右旋糖苷/葡聚糖（dextran)3. 右旋糖苷/葡聚糖（dextran)酵母和细菌的贮存多糖null4. 纤维素（cellulose） （植物细胞壁结构多糖）（一大类生物资源） 葡萄糖β（1→4）糖苷键连接而成的无分支的多糖8000~10000分子nullnullnull5.甲壳素/壳多糖/几丁质（chitin） （甲壳动物、昆虫外壁，另一大类生物资源） [2—N—乙酰—D —氨基葡萄糖β（1→4）糖苷]nullnullA.半纤维素 存在于细胞壁中所有杂多糖的总称。 B.果胶（细胞壁间粘连物质，基质多糖） C.琼脂糖（红藻类石花菜属中提取，食物胶：果冻） D.药物多糖 中草药治病的主要成分就是此类多糖及其衍生物 结构与功能的研究刚刚起步 E.其它（二）杂多糖 （由不同的几种单糖聚合而成）七、细菌杂多糖七、细菌杂多糖（一）细菌细胞壁的化学组成 G +菌: G－菌: 多层肽聚糖 单层肽聚糖 磷壁酸相连 脂多糖 nullnull肽聚糖 peptidoglycanN-乙酰葡糖胺N-乙酰胞壁酸四肽侧链肽交联桥G +菌null（二）细菌脂多糖脂质A核心寡糖O-特异链β-1，6连接 D-葡萄糖胺1,4焦磷酸桥酯键酰胺键3-羟脂肪酸革兰氏阴性菌的特有结构null八、糖蛋白及其糖链八、糖蛋白及其糖链（一）糖肽连键的类型 1、O-糖肽键：Ser/Thr/Hyl/Hyp 2、N-糖肽键 β-N-乙酰葡萄糖胺 Asn γ-酰胺N原子 Asn-X-Thr/Ser N-糖苷键nullnullnull1、N-糖链（N-聚糖）（二）糖链的分类核心五糖 GlcNAcmannose galactosesialic acid fucose核心七糖null2、O-糖链（O-聚糖）结构比N－糖链简单 连接形式比N－糖链多 没有共同的核心结构（三）糖链的生物学功能（三）糖链的生物学功能参与糖蛋白新生肽链的折叠和缔合 影响糖蛋白的分泌和稳定性 参与分子识别/细胞识别 null糖链与糖蛋白的生物活性1、糖链与酶活性 2、糖链与激素活性 3、糖链与IgG活性null（四）血型物质1900年，奥地利医生landsteiner，提出ABO血型系统。nullO糖基转移酶null GlcNAcgalactosefucoseGalNAcsialic acid (NANA)Structure of the ABO blood group carbohydratesgalactosenull（五）凝集素lectinnullnull九、糖胺聚糖 （ glycosaminoglycan, GAG）九、糖胺聚糖 （ glycosaminoglycan, GAG）一般含有氨基己糖或己糖醛酸 也称粘多糖（mucopolysaccharide） [己糖醛酸 己糖胺]n 单糖残基带有羧基/硫酸基 A、透明质酸 （关节/脐带/鸡冠/胚胎/玻璃体） B、硫酸软骨素（硫酸皮肤素） C、硫酸角质素 D、硫酸乙酰肝素和肝素 A、透明质酸 （关节/脐带/鸡冠/胚胎/玻璃体） B、硫酸软骨素（硫酸皮肤素） C、硫酸角质素 D、硫酸乙酰肝素和肝素 糖胺聚糖（粘多糖）的种类：透明质酸（hyaluronic acid,HA)透明质酸（hyaluronic acid,HA)null硫酸软骨素(chondroitin sulfate,CS)null硫酸皮肤素（dermatin sulfate,DS）α1 3αnull硫酸角质素(keratan,KS)null肝素(heparin,Hp)十、蛋白聚糖（ proteoglycan, PG）十、蛋白聚糖（ proteoglycan, PG） 一/多条糖胺聚糖 核心蛋白 N/O连寡糖nullnullnull蛋白聚糖聚集体null