第一章 糖类的化学

第一章 糖类的化学学习纲要：第一节 概述一、糖的定义二、糖的分类三、糖的生物学意义 第二节 单糖一、单糖的定义二、单糖的构型三、单糖结构四、单糖的构象五、单糖的命名 六、单糖的性质七、单糖的衍生物

第三节 寡糖一、寡糖的定义一、寡糖的定义二、二糖二、二糖

第四节 多糖一、多糖的概述一、多糖的概述二、多糖的代表物二、多糖的代表物三、几种重要多糖的比较三、几种重要多糖的比较四、糖复合物四、糖复合物

第一节 糖的概述 糖不能以甜来分； 把糖看成是碳水化合物也不准确。 糖是根据其结构特点来定义的：

一、什么是糖？

糖是一类多羟基的醛或酮及其它们的缩聚物和某些衍生物的总称。

第一节 糖的概述 根据糖分子的大小或能否水解和水解后的 产物，糖分为三大类：单糖、寡糖和多糖。

糖•单糖：是糖类物质中最简单的（即是不能再水解了的）一类， 是组成复杂糖的基本单位。•寡糖：又称低聚糖，是指糖基数为 2~10 （常见的为 2~6 个）构成的糖类物质，现发现的寡糖达 580 余种，多数为二糖。二糖是两分子单糖缩合失去一分子水而生成的化合物。•多糖：是有 20 个以上单糖分子缩合而成的结构复杂的大分子物质。

二、糖的类别：

第一节 糖的概述三、糖的生物学功能 糖分布最广，资源最丰富。其重要的生理功能有：是生物体组织和细胞的重要组成成分；是生物体的重要能源物质和碳源物质；有的糖还具有特殊的生理功能。如核糖是核酸的组成成分与遗传有关；糖与蛋白质构成的糖蛋白在免疫、细胞识别、细胞间的联系等多种生理功能中起着重要作用。

第二节 单糖 单糖 : 糖类物质中最简单的（即是不能再水解了的）一类糖，是组成复杂糖的基本单位。 最简单的单糖 : 甘油醛和二羟丙酮—— P2 ，他们是同分异构体。 最常见和最重要的单糖 : 葡萄糖、果糖、半乳糖和核糖等，葡萄糖、果糖是同分异构体。

一、单糖的定义

第二节 单糖二、单糖的构型（有 D— 型和 L— 型，是人为规定的， 与手性碳原子有关 ）

D— 甘油醛 L— 甘油醛

第二节 单糖 葡萄糖的构型

第二节 单糖

三、单糖的结构—开链式结构：以葡萄糖和果糖为例 CHO

HCOH HOCH

HCOH HCOH

CH2OH

CH2OH

COHOCH

HCOHHCOH

CH2OH

第二节 单糖三、单糖的结构—环状结构

第二节 单糖三、单糖的结构—环状结构的不同形式：

葡萄糖结构小结

多羟基醛的开环形式

CHO

HCOHHOCH

HCOHHCOH

CH2OH

半缩醛

吡喃糖O

CH2OH

OHOH

OHOH

15

呋喃糖O

CH2OH

HO-CH

OH

OHOH

14

O

CH2OH

OHOH

OH

15 OH

O

CH2OH

HO-CH

OH

OH 14

OH

醛糖或酮糖，过度型， 都是 D— 构型

是糖存在的主要形式 ,较真实表达， 方 便，常用。

第二节 单糖四、单糖的构象——船式和椅式

OCH2OHOH

OH OH

OH

OCH2OH

HO

HOOH

OH

OCH2OH

HO

HOOH

OH

第二节 单糖五、单糖的命名依据碳原子数目有丙、丁、戊、己、庚糖；依据功能团有醛糖和酮糖；两者往往结合起来称某醛糖或某酮糖；糖通常情况下用俗名即依据来源来命名，如葡萄糖最初是从葡萄中提取的，果糖最初是从水果中提取的。

第二节 单糖2 、单糖的反应•还原性（氧化反应）•成苷反应•成酯反应•缩合反应

六、单糖的性质1 、单糖的旋光性和变旋性

O- P

O

O-

N

N

N

N

NH2

O

H

H

OH

H

OH

H

OCH2O- P

O

O-O- P

O

O-

ÈýÁ×ËáÏÙÜÕ (ATP)

糖苷键糖苷键

酯键酯键

第二节 单糖七、单糖的重要衍生物：

糖醇：较稳定，有甜味。甘露醇、山梨醇糖醛酸：由单糖的伯醇基氧化而得。葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸氨基糖：糖中的羟基为氨基所取代。 D- 氨基葡萄糖

糖苷：单糖的半缩醛上羟基与非糖物质（醇、酚等）的羟基形成的缩醛。洋地黄苷、皂角苷、葡萄糖苷。H

H

OHOH

OHOH

H

H

H

COOHOO

CH2OH

OH

OH

NH2

OH O

O CH2R

HHH

H

OHOH

OHH

CH2OH

脱氧糖：脱氧糖：脱氧核糖（脱氧核糖（ 22 位脱氧）、鼠李糖位脱氧）、鼠李糖 66 位脱位脱氧）氧）

第三节 寡糖 一、寡糖的定义：寡糖是少数单糖（ 2~10 个） 缩合的聚合物。 自然界中最常见的寡糖是双糖。如麦芽糖、蔗糖、乳糖、纤维二糖。

葡萄糖 - ，（ 12 ）果糖苷 葡萄糖 - （ 14 ）半乳糖苷

第三节 寡糖二、几种重要二糖的比较 名 称 来源（存在） 糖基和连接键 结构式 重要性质麦芽糖 谷物发芽的种 α-1 ， 4 略 有还原性 子、淀粉水解乳 糖 动物和人的乳汁 β-1 ， 4 略 有还原性 纤维二糖 纤维素水解产物 β-1 ， 4 略 有还原性蔗 糖 甘蔗和甜菜等 α ， β-1 ， 2 略 无还原性

第四节 多糖一、多糖的概述 多糖的定义 : 多糖是由多个单糖基以糖苷键相连而形成的高聚物。 多糖的类别 : 同聚多糖和杂聚多糖。 多糖的性质 : 多糖没有还原性和变旋现象 , 无甜味 , 大多不溶于水 .

多糖组成的要素 : 多糖的结构包括单糖的组成、糖苷键的类型、 单糖的排列顺序 3 个基本结构因素。 多糖的功能 1. 贮藏和结构支持物质。 2. 抗原性（荚膜多糖） 3. 抗凝血作用（肝素） 4. 为细胞间粘合剂（透明质酸）。 5. 携带生物信息（糖链）。

二、多糖的代表物（一）淀粉与糖原

天然淀粉 含直链淀粉和支链淀粉。他们都是由 α-D- 吡喃型葡萄糖单糖基组成的。直链淀粉中以 α-1,4 糖苷键连接，支链淀粉中的分支点为 α-1,6 糖苷键。淀粉与碘的呈色反应与淀粉糖苷链的长度有关：链长小于 6 个葡萄糖基，不能呈色。链长为 20 个葡萄糖基，呈红色。链长大于 60 个葡萄糖基，呈蓝色。糖原又称动物淀粉，与支链淀粉相似，与碘反应呈红紫色。

直链淀粉：分子量比较低，由 200-980个葡萄糖分子，以（ 14）糖苷键聚合而成。在水中呈螺旋结构，遇碘显紫蓝色。 支链淀粉：分子量比较高，由 600-6000个葡萄糖分子，除了（ 14）糖苷键构成糖链以外，在支点处存在（ 16）糖苷键。遇碘显紫红色。

淀粉

直链淀粉的结构

麦 芽 糖麦 芽 糖

支链淀粉的结构

纤维素的微晶束

（二）纤维素与半纤维素纤维素是自然界最丰富的有机化合物，是一种线性的由 D-β-吡喃葡萄糖基借 β-1,4 糖苷键连接的没有分支的同多糖。微晶束相当牢固。半纤维素是指除纤维素以外的全部糖类（果胶质与淀粉除外）。

（四）葡聚糖是 D- 葡萄糖以 α-1,6 糖苷键缩合为主链骨架，以 α-1,3 和 α-1,4 糖苷键构成支链，整个分子形成网状。其凝胶可用作分子筛。

（五）糖胺聚糖含有氨基己糖或乙酰氨基糖，也称为粘多糖。肝素、透明质酸和硫酸软骨素。

（三）壳多糖（几丁质）由 N-乙酰 -D- 氨基葡萄糖以 β-1,4 糖苷键缩合成的同多糖。比较坚硬，为甲壳动物等的机构材料。

三、几种重要多糖的比较直链淀粉 支链淀粉 糖原（动物淀粉） 纤维素组成的糖基 α—G α—G α—G β—G糖基分子数 200~980 600~6000 30000 9000 以上基本组成单位 麦芽糖 麦芽糖 麦芽糖 纤维二糖分 子 量 3 万 2 千 ~16 万 10 万 ~100 万 106~5*106 5 万 ~200 万连 接 键 α-1 ， 4 糖苷键 （ α-1 ， 4 和 α-1 ， 6 糖苷键） β-1 ， 4 糖苷键结 构 特 点 无分支 隔 11~12 个 G 有分支 隔 3~5 个 G 有分支 无分支 分支含 24~30 个 G 分支上含 10~14 个 G存 在 （种子块根块茎果实 ） 肝脏肌肉肾脏 植物细胞壁性 质 （无甜味，无还原性和变旋现象，多不溶于水，有的形成胶体溶液） 与碘呈兰色 与碘呈兰紫色 与碘呈红紫色 与碘不呈色

四、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 Asn 的氨基与糖基上的半缩醛羟基形成）； O- 糖苷键（肽链上的 Ser或 Thr 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）

四、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。（ 二）糖脂与脂多糖是脂类与糖（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′—O—CH2—CH—CH—CH=CH—C13H27

R—NH OH

（ R′为糖基或糖链基； R为脂肪酸链）