生物化学糖综述

糖类1. 糖类是多羟基醛类或多羟基酮及其聚合物和某些衍生物的总称2. 旋光异构凡是使“平面偏振光”偏振平面发生旋转的物质，称旋光活性物质，构型不同的分子旋光性不同，此现象称为旋光异构现象。

注：旋光性的大小和方向用旋光度来衡量，但是某种物质的旋光度并不是恒定值，受到多种因素的影响。

3. 构象（Conformation）：指一个分子中，不改变共价键结构，仅单链周围的原子旋转所产生的空间排布。

从一种构象变成另一种构象时，不要求共价键的断裂和重新生成。

构型（configuration）：指一个分子由于其不对称C原子上各原子和原子团特有的固定的空间排列，而使该分子所具有的特定的立体化学形式。

4. 葡萄糖与甘露糖、半乳糖相比较，仅一个不对称C原子构型有所不同，这种非对映异构物称为差向异构体（epimers）。

但是甘露糖、半乳糖这两不是差向异构体。

5. 葡萄糖空间的排列有两种形式，它们互为对映异构体（antipode），分别用D-型或L-型表示，*葡萄糖的构型取决于第五位羟基，如果在投影式中此碳原子上的-OH与D(+)-甘油醛的C2-OH有相同取向，则称D型糖，反之L型糖；自然界中的葡萄糖都是D-型结构。

6.变旋现象许多单糖，新配制的溶液会发生旋光度的改变，这种现象称变旋。

葡萄糖的变旋现象：是由于开链状态与环状状态形成平衡体系过程中比旋度变化引起的。

在溶液中，α-D-葡萄糖可以转变为开链式结构，再有开链式结构转变成β-D-葡萄糖，同时β-D-葡萄糖也会以此方式转化为α-D-葡萄糖。

一段时间后，三者异构体达到动态平衡后，旋光度不在变化。

其原因是开链的单链分子内醇基与醛基或酮基发生亲核加成，形成环状半缩醛或半缩酮的缘故。

7. α-D(+)-或β-D(+)-吡喃葡萄糖1. 葡萄糖分子中的醛基可以和C5上的羟基缩合形成六元环的半缩醛。

这样原来羰基的C1就变成不对称碳原子，并形成一对非对映旋光异构体。

一般规定半缩醛碳原子上的羟基(称为半缩醛羟基)与决定单糖构型的碳原子(C5)上的羟基在同一侧的称为α-葡萄糖，不在同一侧的称为β-葡萄糖。

一、糖的命名糖类是含多羟基的醛或酮类化合物，由碳氢氧三种元素组成的，其分子式通常以Cn(H2O)n 表示。

由于一些糖分子中氢和氧原子数之比往往是2:1，与水相同，过去误认为此类物质是碳与水的化合物，所以称为"碳水化合物"(Carbohydrate)。

实际上这一名称并不确切，如脱氧核糖、鼠李糖等糖类不符合通式，而甲醛、乙酸等虽符合这个通式但并不是糖。

只是"碳水化合物"沿用已久，一些较老的书仍采用。

我国将此类化合物统称为糖，而在英语中只将具有甜味的单糖和简单的寡糖称为糖(sugar)。

二、糖的分类根据分子的聚合度分，糖可分为单糖、寡糖、多糖。

也可分为：结合糖和衍生糖。

1.单糖单糖是不能水解为更小分子的糖。

葡萄糖，果糖都是常见单糖。

根据羰基在分子中的位置，单糖可分为醛糖和酮糖。

根据碳原子数目，可分为丙糖，丁糖，戊糖，己糖和庚糖。

2.寡糖寡糖由2-20个单糖分子构成，其中以双糖最普遍。

寡糖和单糖都可溶于水，多数有甜味。

3.多糖多糖由多个单糖（水解是产生20个以上单糖分子）聚合而成，又可分为同聚多糖和杂聚多糖。

同聚多糖由同一种单糖构成，杂聚多糖由两种以上单糖构成。

4.结合糖糖链与蛋白质或脂类物质构成的复合分子称为结合糖。

其中的糖链一般是杂聚寡糖或杂聚多糖。

如糖蛋白，糖脂，蛋白聚糖等。

5.衍生糖由单糖衍生而来，如糖胺、糖醛酸等。

三、糖的分布与功能1.分布糖在生物界中分布很广，几乎所有的动物，植物，微生物体内都含有糖。

糖占植物干重的80%，微生物干重的10-30%，动物干重的2%。

糖在植物体内起着重要的结构作用，而动物则用蛋白质和脂类代替，所以行动更灵活，适应性强。

动物中只有昆虫等少数采用多糖构成外骨胳，其形体大小受到很大限制。

在人体中，糖主要的存在形式:(1)以糖原形式贮藏在肝和肌肉中。

糖原代谢速度很快，对维持血糖浓度衡定，满足机体对糖的需求有重要意义。

(2)以葡萄糖形式存在于体液中。

糖类知识点总结笔记—生物化学一、概述1.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物质2.糖类的生物学作用●细胞的结构成分（纤维素、几丁质(壳多糖）和肽聚糖）●提供能量（植物淀粉，动物糖原）●在生物体内转变为其他物质（代谢的碳骨架）●作为细胞识别的信息分子（糖蛋白的糖链可能起着信息分子的作用）3.糖类的分类与命名●单糖：不能被水解成更小分子的糖类，也称简单糖，如葡萄糖、果糖和核糖等●寡糖：2-10个单糖分子缩合并且以糖苷键相连（定义具有争议）●多糖：水解时产生20个以上单糖分子的糖类●同多糖（均一性多糖）：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●杂多糖（不均一性多糖）：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●复合糖或糖复合物：糖类与蛋白质、脂质等生物分子形成的共价结合物如糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂等二、旋光异构1.D、L是一种相对构型，在氨基酸和糖类的构型标记中，一般采用这种方法，与旋光性无关2.旋光性用（+），（-）表示，物质的旋光性需要通过实验测得。

与D，L 构型无关3.手性指实物与镜像不能重合，具有手性的分子叫手性分子。

具有手性的分子具有旋光性4.手性碳原子，与四个不同基团相连的碳原子，与分子是否具有手性无关5.D、L构型由甘油醛（二羟丙酮）的构型决定（由其上的羟基位置决定）6.半缩醛碳原子称为异头碳原子，异头碳的羟基与末端手性碳原子的羟基具有相同取向的异构体称为α异头物。

7.差向异构体是非对映体8.开链单糖形成环状半缩醛时，最容易出现两种构型，吡喃型和呋喃型，一般两种构型都存在，D-葡萄糖主要以吡喃糖存在，更稳定。

三、单糖1.变旋现象：变旋现象是指许多单糖、新配制的溶液发生旋光度改变的现象。

变旋是由于分子立体结构发生某种变化的结果。

这是a和β异头物自发互变所导致2.α-D-葡萄糖和α-D-半乳糖是差向异构体3.单糖的性质●甜度通常用蔗糖作为参考物，以它为100，果糖几乎是它的两倍，其他天然糖均小于它●物理性质●几乎所有的单糖及其衍生物都有旋光性，许多单糖在水溶液中发生变旋现象。

糖的分类生物化学糖是一类重要的生物化学物质，在生物体内具有多种功能。

根据其化学结构和性质的不同，糖可以分为单糖、双糖和多糖三大类。

单糖是最简单的糖类，由一个单糖分子构成。

常见的单糖有葡萄糖、果糖、半乳糖等。

单糖是生物体内重要的能量来源，它们可以通过细胞呼吸产生ATP分子，为细胞提供能量。

此外，单糖还可以作为构建生物体结构的原料，例如葡萄糖可以用于合成植物细胞壁的纤维素。

双糖是由两个单糖分子通过糖苷键连接而成。

常见的双糖有蔗糖、乳糖和麦芽糖等。

蔗糖由葡萄糖和果糖组成，是植物中最常见的糖类。

乳糖由葡萄糖和半乳糖组成，是哺乳动物乳汁中的主要糖类。

麦芽糖由两个葡萄糖分子组成，是麦芽中的主要糖类。

双糖在生物体内起到能量供应和能量储存的作用。

当生物体需要能量时，双糖可以被分解为单糖，通过细胞呼吸产生能量。

当生物体需要储存能量时，多余的单糖可以通过合成双糖的方式储存起来，以备不时之需。

多糖是由多个单糖分子通过糖苷键连接而成。

常见的多糖有淀粉、糖原和纤维素等。

淀粉是植物中最常见的多糖，由大量葡萄糖分子组成。

淀粉是植物的主要能量储存形式，它主要储存在植物的根、茎和种子中。

糖原是动物体内的多糖，与淀粉类似，由大量葡萄糖分子组成。

糖原主要储存在肝脏和肌肉中，是动物体内的能量储备物质。

纤维素是植物细胞壁的主要构成成分，由大量葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而成。

纤维素在人类消化道中无法被消化吸收，但它对维持肠道健康和促进消化道蠕动起到重要作用。

除了以上三类糖外，还存在一些特殊的糖类，如胆固醇和脱氧糖等。

胆固醇虽然在化学结构上不属于糖类，但由于在生物体内具有一些类似糖的功能，如调节细胞膜的流动性和参与细胞信号传导等，通常也被归类为糖类之一。

脱氧糖是一类缺少一个或多个羟基的糖，如去氧核糖和去氧麦芽糖等。

它们在生物体内起到重要的生物学作用，如构建DNA和RNA分子的骨架结构。

糖是生物体内重要的生物化学物质，根据其化学结构和性质的不同，可以分为单糖、双糖和多糖三大类。

糖糖分为单糖、寡糖和多糖。

单糖，从化学结构看是多羟基的醛或酮。

例如最丰富的六碳糖葡萄糖，寡糖是少量单糖的聚合物，如常见的二糖麦芽糖、乳糖、蔗糖等。

多糖是一般指的是单糖数目在20个以上的单糖聚合物，包括同多糖和杂多糖。

如果糖链共价结合一个肽链、蛋白质或脂，则形成肽多糖、蛋白多糖、糖蛋白或糖脂。

单糖单糖是多羟基的醛或酮，分为醛糖和酮糖。

最小的单糖是三碳糖，即含有3个碳原子的糖，也称为丙糖。

含4、5、6、7个碳原子的糖则分别称为丁糖、戊糖、己糖和庚糖。

三碳醛糖称之甘油醛，甘油醛是个手性分子，分子中的C-2是个不对称碳。

三碳酮糖称为二羟丙酮，它没有不对称碳，是个非手性分子。

其它所有单糖都可以看作是甘油醛和二羟丙酮这两个单糖的碳链的加长，都是手性分子。

羟基左侧为L型，右侧为D型。

将H-C-OH或OH-C-H插入到甘油醛C1和C2之间，可生成D-赤藓糖或 D-苏糖。

依此类推，可生成五碳醛糖或六碳醛糖。

象醛糖那样，也可以将将H-C-OH或OH-C-H插入到C1和C2之间，分别生成相应的多一个碳的酮糖。

但同样数目碳的酮糖比醛糖的手性碳数少，例如酮丁糖有D-赤藓酮糖和L-赤藓酮糖，而醛丁糖则有4个立体异构体醛可与醇先形成半缩醛，形成的半缩醛再结合一个醇可以形成缩醛。

同样，酮也可以经两步反应形成缩酮。

从葡萄糖Fisher投影式看，葡萄糖是个醛，与醇应当可发生缩醛反应，但却只能与一分子醇反应。

研究发现葡萄糖C-1的醛基与C-5的羟基发生分子内反应形成环状结构的衍生物，称为半缩醛。

由于成环，羰基碳（ C -1）变成了不对称碳（称为异头碳），由此产生了α和β两个立体异构体（分别称为α异头物和β异头物）。

α-构型中OH位于异头碳右侧，β -构型中OH位于异头碳左侧。

环化的醛糖或酮糖可以呈现两种异头构型中的一种，即α-或β-构型。

α-构型和β-构型之间的转换就是变旋现象。

在溶液中，有能力形成环结构的醛糖和酮糖，不同环式和开链形式处于平衡中。

植物多糖结构复杂，种类多样，分子量大，极性大，且常与蛋白质、脂质等结合成多糖复合物，生物活性也因其糖基的组成、排列顺序、连接方式、分支的位置等不同而相异，多糖骨架链间以氢键结合的各种聚合体，糖单位的羟基、羧基、氨基以及硫酸基之间的非共价键相互作用，多聚链间非共价键结合形成的聚集体，这些给多糖的提取分离带来了困难，加之多糖的提取方法和工艺尚未成熟和效率、成本等多方面的考虑，所以选择一种合适的提取分离方法对多糖的研究具有重大意义。

提取的多糖常混有蛋白质、色素等杂质，需进一步分离纯化，提高多糖纯度后，再对多糖组分进行分级。

2.1多糖中蛋白质的去除蛋白质遇有机溶剂变性，常用氯仿与正丁醇按一定体积比组成的Sevage试剂，和三氯乙酸去除蛋白。

也可根据酶的专一性选用蛋白酶，可除去大部分蛋白。

蔡永红等〔25〕分别采用了Sevage法、三氯乙酸法和蛋白酶法去除栀子多糖中的蛋白质。

Sevage法除蛋白后蛋白质含量为7.51%，三氯乙酸法为2.13%，蛋白酶法为4.23%。

三氯乙酸作用强烈，除蛋白率较高。

Sevage试剂需重复多次，每次至少静置30min，时间较长，且有机试剂毒性较大及用量较多，多糖损失较高，还会对多糖的结构有破环。

蛋白酶法作用温和，除蛋白效率高。

欧文等〔26〕在除去荠菜多糖中的蛋白质时，采用Sevage法和三氯乙酸去除蛋白，蛋白去除率分别为80%、85.52%，而多糖损失率分别为20%、25.08%。

而用木瓜蛋白酶法在酶用量为2.0%、pH5.5时作用2h，蛋白去除率为88.21%，多糖损失率为7.43%。

蛋白酶法除蛋白率最高，多糖损失率最小。

2.2多糖中色素的去除常用活性炭、过氧化氢、大孔吸附树脂除去多糖中的色素。

活性炭吸附法一般去除鞣质色素。

因活性碳疏松多孔无选择性，使多糖损失较多。

李向东等〔29〕采用氧化氢去除黄芪多糖中的色素，并优化出最佳条件：每50mL样液用过氧化氢5~20mL脱色2~4h，色素除去率为92.05%。