第1章糖化学
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第一章糖的化学一、引言p88•(一)糖的生物学作用•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,如糖蛋白(糖生物学)。
(二)、糖的化学本质糖的通式—— Cn(H2O)m有些化合物分子不一定符合通式如:CH3COOH,符合C2(H2O)2 不是糖如:C6H12O5 鼠李糖是糖糖类是多羟醛,多羟酮或其衍生物,或水解时能产生这些化合物的多聚体.(三)、糖的命名和分类根据聚合度可分为单糖(monosaccharides): 不能水解为其他糖的糖,按碳原子数分为:丙糖(甘油醛)、丁糖(赤藓糖)、戊糖(木酮糖、核酮糖、核糖、脱氧核糖等)己糖(葡萄糖、果糖、半乳糖等)等。
寡糖(oligosaccharides): 可以水解为其他糖的糖(二—二十个单糖),一般包括:二糖(disaccharides)( 蔗糖、麦芽糖、乳糖);三糖(trisaccharides)(棉籽糖);其他寡糖。
多糖(polysaccharides)可水解为20个以上单糖分子或其衍生物的糖,包括:同多糖(homoglycans, homopolysaccharides):水解为同一单糖的高分子聚合物,淀粉、糖元、纤维素、几丁质、糖苷等。
杂多糖(heteroglycans,heteropolysaccharides)水解产物不止一种单糖或单糖衍生物,透明质酸、肝素、硫酸软骨素、硫酸皮肤素等;糖的衍生物指糖的氧化产物、还原产物、氨基取代物及糖苷化合物等,如,D-氨基葡萄糖、N-乙酰氨基葡萄糖、糖的硫酸酯等。
多糖复合物(glycoconjugate)糖与脂、蛋白等共价相连组成蛋白多糖、糖蛋白、糖脂。
(四)、旋光异构p6-8一、有关旋光异构的几个概念•葡萄糖及绝大多数糖都有使平面偏振光发生偏转的能力,即糖的旋光性,是因为糖都具有手性碳。
糖的旋光性和旋光度由糖分子中的所有手性碳上的羟基方向所决定。
第三章糖的化学第一节糖的概念、分类与生物学功能第二节单糖和寡糖的分子结构与性质第三节生物学上重要的多糖类物质第一节糖的概念、分类与生物学功能一、概念糖类物质是一类多羟基醛或多羟基酮及其衍生物,或水解时能产生这些化合物的物质的总称。
大多数糖类物质只由C、H、O三种元素组成,其实验式为(CH2O)n或Cn(H2O)m,曾有碳水化合物(carbonhydrate)之称,但符合此通式的化合物不一定都是糖类,如乙酸(CH3COOH);而有些糖的分子式并不符合此通式,如鼠李糖(6-脱氧甘露糖,C 6H12O5)、岩藻糖(6-脱氧半乳糖)。
因此,1927年国际化学名词重审委员会曾建议用“糖族(glucide)”,但因沿用已久,至今仍然使用。
二、糖的分类和命名糖类物质根据聚合度分类如下:1. 单糖(monosaccharide)是不能被水解成更小分子的糖类,如葡萄糖、果糖、核糖等。
2.寡糖(oligosaccharide)寡糖包括的类别很多,双糖或称二糖,水解时生成2分子单糖,如麦芽糖、蔗糖等,三糖,水解时产生3分子单糖,如棉子糖;四糖,五糖和六糖等。
3. 多糖(polysaccharide)水解时产生20个以上单糖分子的糖类。
包括:①同多糖(homopolysaccharide)水解时只产生一种单糖或单糖衍生物,如糖原、淀粉、壳多糖等②杂多糖(heterpolysaccharide)水解时产生一种以上的单糖或单糖衍生物,如透明质酸、半纤维素等糖类与蛋白质、脂质等生物分子形成共价结合物如糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂等,总称复合糖或糖复合物(glycoconjugate)。
单糖可根据分子中含醛基还是酮基分为醛糖和酮糖。
最简单的醛糖是甘油醛,最简单的酮糖是二羟丙酮.如下图示:糖的命名,多数是根据来源给予一个通俗名称,如葡萄糖,乳糖等;根据碳原子数目分别称为三碳糖或丙糖,四碳糖或丁糖等;有时碳原子数目和含羰基的结合起来命名,如己醛糖、庚酮糖等。
第一章糖类化学一:填空题1.糖类是具有________________结构的一大类化合物。
根据其分子大小可分为________________、________________和________________三大类。
2.判断一个糖的D-型和L-型是以________________碳原子上羟基的位置作依据。
3.糖类物质的主要生物学作用为(1)________________(2)________________(3)________________。
4.糖苷是指糖的________________和醇、酚等化合物失水而形成的缩醛(或缩酮)等形式的化合物。
5.蔗糖是由一分子________________和一分子________________组成,它们之间通过________________糖苷键相连。
6.麦芽糖是由两分子________________组成,它们之间通过________________糖苷键相连。
7.乳糖是由一分子________________和一分子________________组成,它们之间通过________________糖苷键相连。
8.糖原和支链淀粉结构上很相似,都由许多________________组成,它们之间通过________________和________________两种糖苷键相连。
两者在结构上的主要差别在于糖原分子比支链淀粉________________、________________和________________。
9.纤维素是由________________组成,它们之间通过________________糖苷键相连。
10.多糖的构象大致可分为________________、________________、________________和________________四种类型,决定其构象的主要因素是________________。
11.直链淀粉的构象为________________,纤维素的构象为________________。
12.人血液中含量最丰富的糖是________________,肝脏中含量最丰富的糖是________________,肌肉中含量最丰富的糖是________________。
13.糖胺聚糖是一类含________________和________________的杂多糖,其代表性化合物有________________、________________和________________等。
14.肽聚糖的基本结构是以________________与________________组成的多糖链为骨干,并与________________肽连接而成的杂多糖。
15.常用定量测定还原糖的试剂为________________试剂和________________试剂。
16.蛋白聚糖是由________________和________________共价结合形成的复合物。
17.自然界较重要的乙酰氨基糖有________________、________________和________________。
18.鉴别糖的普通方法为________________试验。
19.脂多糖一般由________________、________________和________________三部分组成。
20.糖肽的主要连接键有________________和________________。
21.直链淀粉遇碘呈________________色,支链淀粉遇碘呈________________色,糖原遇碘呈________________色。
二:是非题1.[ ]D-葡萄糖的对映体为L-葡萄糖,后者存在于自然界。
2.[ ]人体不仅能利用D-葡萄糖而且能利用L-葡萄糖。
3.[ ]同一种单糖的α-型和β-型是对映体。
4.[ ]糖的变旋现象是由于糖在溶液中起了化学作用。
5.[ ]糖的变旋现象是指糖溶液放置后,旋光方向从右旋变成左旋或从左旋变成右旋。
6.[ ]由于酮类无还原性,所以酮糖亦无还原性。
7.[ ]果糖是左旋的,因此它属于L-构型。
8.[ ]D-葡萄糖,D-甘露糖和D-果糖生成同一种糖脎。
9.[ ]葡萄糖分子中有醛基,它和一般的醛类一样,能和希夫(Schiff)试剂反应。
10.[ ]糖原、淀粉和纤维素分子中都有一个还原端,所以它们都有还原性。
11.[ ]糖链的合成无模板,糖基的顺序由基因编码的转移酶决定。
12.[ ]从热力学上讲,葡萄糖的船式构象比椅式构象更稳定。
13.[ ]肽聚糖分子中不仅有L-型氨基酸,而且还有D-型氨基酸。
14.[ ]一切有旋光性的糖都有变旋现象。
15.[ ]醛式葡萄糖变成环状后无还原性。
16.[ ]多糖是相对分子质量不均一的生物高分子。
17.[ ]α-淀粉酶和β-淀粉酶的区别在于α-淀粉酶水解α-1,4糖苷键,β-淀粉酶水解β-1,4糖苷键。
18.[ ]α-D-葡萄糖和α-D-半乳糖结构很相似,它们是差向异构体。
19.[ ]D-葡萄糖和D-半乳糖生成同一种糖脎。
20.[ ]磷壁酸是一种细菌多糖,属于杂多糖。
21.[ ]脂多糖、糖脂、糖蛋白和蛋白聚糖都是复合糖。
三:单选题1.[ ]环状结构的己醛糖其立体异构体的数目为A.4B.3C.18D.32E.642.[ ]下列哪种糖无还原性?A.麦芽糖B.蔗糖C.阿拉伯糖D.木糖E.果糖3.[ ]下列有关葡萄糖的叙述,哪个是错的?A.显示还原性B.在强酸中脱水形成5-羟甲基糠醛C.莫利希(Molisch)试验阴性D.与苯肼反应生成脎E.新配制的葡萄糖水溶液其比旋光度随时间而改变4.[ ]葡萄糖和甘露糖是A.异头体B.差向异构体C.对映体D.顺反异构体E.非对映异构体但不是差向异构体5.[ ]右图的结构式代表哪种糖?A.α-D-吡喃葡萄糖B.β-D-吡喃葡萄糖C.α-D-呋喃葡萄糖D.β-L-呋喃葡萄糖E.α-D-呋喃葡萄糖6.[ ]下列哪种糖不能生成糖脎?A.葡萄糖B.果糖C.蔗糖D.乳糖E.麦芽糖7.[ ]下图所示的结构式代表哪种糖胺聚糖?<br>A.几丁质(壳多糖)B.硫酸软骨素C.肝素D.透明质酸E.硫酸角质素8.[ ]下列物质中哪种不是糖胺聚糖?A.果胶B.硫酸软骨素C.透明质酸D.肝素E.硫酸粘液素9.[ ]糖胺聚糖中不含硫的是A.透明质酸B.硫酸软骨素C.硫酸皮肤素D.硫酸角质素E.肝素10.[ ]下图的结构式代表哪种糖?<br>A.α-D-葡萄糖B.β-D-葡萄糖C.α-D-半乳糖D.β-D-半乳糖E.α-D-果糖四:多选题1.[ ]下列单糖中哪些是酮糖?(1).核糖(2).核酮糖(3).葡萄糖(4).果糖A.1,2,3B.1,3C.2,4D.4E.1,2,3,42.[ ]下列的单糖分类中,哪些是正确的?(1).甘油醛——三碳糖(2).赤癣糖——四碳糖(3).核糖——五碳糖(4).果糖——六碳糖A.1,2,3B.1,3C.2,4D.4E.1,2,3,43.[ ]下列哪些糖没有变旋现象?(1).果糖(2).蔗糖(3).甘露糖(4).淀粉A.1,2,3B.1,3C.2,4D.4E.1,2,3,44.[ ]下列四种情况中,哪些尿能和班乃德(Benedict)试剂呈阳性反应?(1).血中过高浓度的半乳糖溢入尿中(半乳糖血症)(2).正常膳食的人由于饮过量的含戊醛糖的混合酒造成尿中出现戊糖(戊糖尿)(3).尿中有过量的果糖(果糖尿)(4).实验室的技术员错把蔗糖加到尿的样液中A.1,2,3B.1,3C.2,4D.4E.1,2,3,45.[ ]α-淀粉酶水解支链淀粉的结果是(1).完全水解成葡萄糖和麦芽糖(2).主要产物为糊精(3).使α-1,6糖苷键水解(4).在淀粉-1,6-葡萄糖苷酶存在时,完全水解成葡萄糖和麦芽糖A.1,2,3B.1,3C.2,4D.4E.1,2,3,46.[ ]下列化合物中的哪些含有糖基?(1).A TP(2).NAD(3).RNA(4).乙酰CoAA.1,2,3B.1,3C.2,4D.4E.1,2,3,47.[ ]有关糖原结构的下列叙述哪些是正确的?(1).有α-1,4糖苷键(2).有α-1,6糖苷键(3).糖原由α-D-葡萄糖组成(4).糖原是没有分支的分子A.1,2,3B.1,3C.2,4D.4E.1,2,3,48.[ ]下列有关多糖的叙述哪些是正确的?(1).它们是生物的主要能源(2).它们以线状或分支形式存在(3).它们是细菌细胞壁的重要结构单元(4).它们是信息分子A.1,2,3B.1,3C.2,4D.4E.1,2,3,49.[ ]肝素分子中主要含有下列哪些组分?(1).D-葡糖胺(2).D-乙酰半乳糖胺(3).L-艾杜糖醛酸(4).D-葡糖醛酸A.1,2,3B.1,3C.2,4D.4E.1,2,3,4五:问答题1.写出D-果糖的链状结构式,然后从链状写成费歇尔(Fischer)式和哈沃氏(Haworth)式(要求写2-5氧桥)。
2.<br>上述化合物中(1)哪个是半缩酮形式的酮糖?(2)哪个是吡喃戊糖?(3)哪个是糖苷?(4)哪个是α-D-醛糖?3.右图是龙胆二糖的结构式<br><br>试问(1)它由哪两个单糖组成?(2)单糖基之间通过什么键相连?(3)此龙胆二糖是α-型还是β-型?4.海藻糖是一种非还原性二糖,没有变旋现象,不能生成脎,也不能用溴水氧化成糖酸,用酸水解只生成D-葡萄糖,可以用α-葡萄糖苷酶水解,但不能用β-葡萄糖苷酶水解,甲基化后水解生成两分子2,3,4,6-四-0-甲基-D-葡萄糖,试推测海藻糖的结构。
5.从牛奶中分离出某种三糖,由β-半乳糖苷酶完全水解为半乳糖和葡萄糖,它们之比为2:1。
将原有的三糖先用还原,再使其完全甲基化,酸水解,然后再用还原,然后用醋酸酐乙酸化,得到三种产物:<br>(1)2,3,4,6-四-O-甲基-1,5-二乙酰基-半乳糖醇。
<br>(2)2,3,4-三-0-甲基-1,5,6-三乙酰基-半乳糖醇。
<br>(3)1,2,3,5,6-五-0-甲基-4-乙酰基-山梨醇。
根据上述结果,请写出此三糖的结构式。
6.五只试剂瓶中分别装的是核糖、葡萄糖、果糖、蔗糖和淀粉溶液,但不知哪只瓶中装的是哪种糖液,可用什么最简便的化学方法鉴别?7.给出下列化合物的名称,并指出反应类型(如磷酸化、还原或其它反应)。
<br><br><br>六:计算题1.大肠杆菌糖原的样品25mg,用2ml 1mol/L水解。