1第Ⅰ篇 生物分子(糖类化学)1
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第一章糖类物质1. 糖的定义、功能及分类1)糖:由碳、氢、氧三种元素组成的碳水化合物;糖类是多羟基酮、多羟基醛及其聚合物和衍生物的总称。
2)生物学功能:①生物体的结构成分;②生物体内主要能源物质(氧化供能);③可转化为其它物质;④细胞识别的信息分子(糖蛋白)。
3)糖蛋白:生物体内分布极广的复合糖;糖链起信息分子作用。
4)细胞识别:黏着、接触抑制、归巢行为,免疫保护、代谢调控、受精机制、形态发生、发育、癌变等衰老都与糖蛋白有关。
5)糖的分类:单糖、寡糖、多糖。
2. 单糖:不能再水解的糖,糖的基本单位。
易溶于水的无色晶体,具有旋光性,难溶于乙醇,不溶于乙醚。
※所有单糖都具有还原性。
1)根据含醛基或酮基:醛糖、酮糖;2)根据含碳数:三碳糖(丙)、四碳糖(丁)、五碳糖(戊)、六碳糖(己)等。
D型、L型单糖以甘油醛(最简单的醛糖)为基准:D型-甘油醛(羟基在碳骨架右侧)L型-甘油醛(羟基在碳骨架左侧)3)单糖分子内既有醛基又有酮基、羟基,条件允许即可发生可逆的亲核反应,形成半缩醛,最终形成一个环状化合物(五元环呋喃、六元环吡喃)。
4)信封式的构想最稳定。
5)环椅式、环船式的葡萄糖:β型比α型更稳定。
6)核糖、脱氧核糖都是戊醛糖,以五环呋喃糖形成存在。
7)果糖为己酮糖,以:①游离型的六环吡喃糖②结合型的五环呋喃糖。
8)半乳糖为己醛糖,成环方式与葡萄糖相同,但是C4位上的-OH不同。
9)Fischer投影式的碳链骨架:C1位置上的CHO与C5位置上的-OH形成缩醛反应成环状,使C1具有手性结构(不对称)。
C1上新生成的-OH为半缩醛羟基:左边的β-D-葡萄糖,右边的α-D-葡萄糖)。
10)Haworth透视式将糖环横写,缩略成环碳原子;朝向自己的键用粗线表示,碳键右边的基团写在环下方,碳键左边的基团写在环上方。
11)聚合反应:单糖→寡糖、多糖。
12)还原反应:单糖→糖醇;葡萄糖(醛基)→山梨醇(羧甲基生成)。
第一章糖类化学第一节导言一、糖类的存在与来源1.是生物体的重要组成物质2.主要来源于绿色植物的光合作用二、糖类物质的主要生物学作用(p41)1.作为生物体内的主要能源物质2.作为生物体的结构成分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(糖链、糖蛋白三、糖的定义和元素组成(一)定义:糖类是多羟基醛或多羟基酮及其缩聚物和某些衍生物的总称。
(二)元素组成:通常含有C、H、O三种化学元素。
四、糖的分类与命名(一)分类单糖:不能水解的最简单糖类,是多羟基醛或酮的化合物(醛糖或酮糖)寡糖:由2~10个分子单糖缩合而成,水解后产生单糖多糖:由多分子单糖或其衍生物所组成,水解后产生原来的单糖或其衍生物。
分为:同多糖(同一种单糖构成),杂多糖(不同种类单糖构成),复合糖(糖和非糖物质构成)。
(二)命名1根据碳原子数丙糖、丁糖、戊糖、己糖等。
2根据羰基的位置醛糖、酮糖3惯用名葡萄糖、果糖、乳糖、麦芽糖、蔗糖等第二节单糖结构和性质一、单糖的开链结构(一)旋光性1.平面偏振光2.旋光物质(+或-):使平面偏振光的偏振面发生旋转的物质。
3.旋光异构体:P19 ※是一组至少存在一对不可叠合的镜像体的立体异构体.※含n个C*的化合物,旋光异构体的数目=2n4.比旋光度测定:比旋光度(旋光率)( p18 )公式:(二)不对称碳原子(手性碳原子)举例:单糖的构型:1)根据离羰基最远的不对称C原子的-OH位置:-OH 在左:L;-OH 在右:D 天然单糖大多数是D-型糖。
2)旋光性:右旋:+(d) 左:-(l) 举例:(三)开链结构:立体模型、投影式、透视式葡萄糖的链式结构:D型L型结构式:葡萄糖的结构开链形式:半缩醛:吡喃糖呋喃糖二、单糖的环状结构葡萄糖的某些物理、化学性质不能用糖的链状结构解释,即不表现出典型的醛类特性,如:1.Schiff化反应不灵敏,不能使被H2SO3漂白的品红转呈红色;2.不能与NaHSO3起加成反应3.葡萄糖水溶液有变旋现象醛糖的C1或酮糖的C2能产生α-和β-一对差向异构体,在水溶液中很快互相转变为混合物,即溶解过程会发生旋光度的改变,即为变旋现象,这是α和β异头物自发互变所导致的。
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。