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糖类的化学

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生物化学 第一章糖类的化学

生物化学 第一章糖类的化学


H－C5 －OH
CH2OH
6
H－C5 －OH
决定构型的羟基
CH2OH
6
α－D－吡喃葡萄糖
β－D－吡喃葡萄糖
2.环式结构的构型
例
半缩醛羟基
H
C
1
OH
H
C O
1
OH
H－C2－OH O HO－C3－H H－C4 H－C5－OH
HO－C2－H H－C3－OH
HO－C4－H HO－ C5－H
决定构型的羟基
CH2OH
2.单糖的开链结构 因此含有多个不对称碳原子的 单糖其旋光异构体就不止两个
例
四碳糖含两个不对称碳原子，如图：
CHO
H－C﹡－OH H－C﹡－OH CH2OH
其异构体如下：
2.单糖的开链结构 故含两个不对称碳原子 的四碳糖有4个异构体 五碳糖含三个不对称 碳原子，有8个异构体 单糖分子中含n个不对称碳原子时， 则有2n个旋光异构体。
6
CH2OH
6
α－D－呋喃葡萄糖
β－L－吡喃葡萄糖
2.环式结构的构型
由于单糖具有环状构型,因此可解释上述现象
(1)由于环式结构中半缩醛羟基的位置不同 产生不同的异构体，因此有不止一个旋光 度，在成环过程中此羟基位置可发生改变 最后达到平衡，所以有变旋光现象 故单糖在溶液中至少有五种形式存在（开链， α、 β －呋喃型，α、 β－吡喃型），其中以 β－D－吡喃葡萄糖所占比例最大 （2）由于糖类自身已形成半缩醛 结构，故只能与一分子醇反应
H H－C＝O
1
C
1
OH
H－C－OH 2
HO－C－H 3
H－C2－OH
HO－C3－H H－C4 H－C5－OH CH2OH
第二章糖类化学

第二章糖类化学


糖胺聚糖
杂多糖糖胺聚糖又称为氨基多糖， 杂多糖糖胺聚糖又称为氨基多糖，一 糖胺聚糖又称为氨基多糖 般由N-乙酰氨基己糖和糖醛酸聚合而成 乙酰氨基己糖和糖醛酸聚合而成。 般由 乙酰氨基己糖和糖醛酸聚合而成。 因其溶液具有较大粘性，故又称为粘多 因其溶液具有较大粘性，故又称为粘多 糖。 糖胺聚糖广泛分布于动物体内， 糖胺聚糖广泛分布于动物体内，是许 多结缔组织基质的重要成分， 多结缔组织基质的重要成分，腺体与粘 膜的分泌液、 膜的分泌液、血及尿等体液都含有少量 糖胺聚糖。 糖胺聚糖。
α 偏光平面发 生了旋转
盛液管
偏振光 Nicol棱晶 棱晶 光源 普通光
偏振光通过旋光性物质 时偏光平面发生的变化
物质能使偏光的振动面发生旋转的 旋光性； 性质叫物质的旋光性 性质叫物质的旋光性； 具有旋光性的物质叫旋光性或光活 具有旋光性的物质叫旋光性或 旋光性 性物质； 性物质； 旋光性物质使偏振光的偏振面旋转 的角度称为旋光度 旋光度; 的角度称为旋光度 规定用（ ） 规定用（+）表示偏振面顺时针旋 称为右旋 右旋（ 转，称为右旋（dextrotatory）； ） 用（-）表示偏振面逆时针旋转， ）表示偏振面逆时针旋转， 称为左旋 左旋（ 称为左旋（levorotatory）; ） 相应的物质称为右旋体 左旋体。 右旋体和 相应的物质称为右旋体和左旋体。
第三节 多糖 一、同多糖 二、杂多糖
多糖是一类高分子化 多糖是一类高分子化 合物，由许多单糖 合物， （或单糖衍生物）分 或单糖衍生物） 子之间脱水以糖苷键 相连而成。 相连而成。 多糖都与非糖物质构 复合糖。 成复合糖。
按照多糖的组成成分分为 同多糖（均多糖） 同多糖（均多糖） 杂多糖（异多糖） 杂多糖（异多糖）
平面偏振光 Nicol棱晶好象一个栅栏，只允 棱晶好象一个栅栏， 棱晶好象一个栅栏 许与棱晶晶轴相平行的平面内振 动的光通过， 动的光通过，而在其它平面内振 动的光线则被阻挡。 动的光线则被阻挡。 通过尼克尔棱晶后得到的只在一 个平面上振动的光叫平面偏振光 简称偏光。 简称偏光。
糖类化学

糖类化学

D-果糖
D-葡萄糖
糖类主要由C、H、O三种元素组成。 最初糖类化合物用Cn(H2O)m表示，统称碳水化合物。 但有很多例外：鼠李糖及岩藻糖（C6H12O5)、脱氧 核糖（C5H10O4)；一些非糖物质：甲醛（CH2O）、 乙酸（C2H4O2）等。
2、糖的分类：
单糖（ monosacchride ）：不能水解的最简 单糖类，是多羟基的醛或酮及其衍生物 （醛糖或酮糖）
CHO OH H OH OH CH 2OH COOH OH H OH OH CH 2OH CH 2OH C O HO H H OH H OH CH 2OH
H HO H H
Br2
H2O
H HO H H
Br2
H2O
=
D 葡萄糖
D 葡萄糖酸
D 果 糖
b 、弱氧化剂——Fehling试剂和Tollens氧化
D(+)-古洛糖 (gulose)
D(-)-艾杜糖 (idose)
D(+)-半乳糖 (galactose)
D(+)-塔罗糖 (talose)
D系酮糖的 立体结构
D(-)-赤藓酮糖
(erythrulose)
(dihytroasetone)
二羟丙酮
D(-)-核酮糖
(ribulose)
(xylulose)
差向异构体 又称异头物
CHO 多羟基 醛的开 环形式
HCOH HOCH HCOH HCOH CH2OH
吡喃糖
CH22OH OH CH
5 5
葡萄糖的结构
O OH O
1 1
OH OH OH OH
OH OH OH
CH CH 2OH 2OH
半缩醛
第九章糖类化学

第九章糖类化学

CHO CHOH CH2OH 甘油 醛 CH2OH C O
CH2OH 二 羟丙 酮
糖类也称为碳水化合物: C m (H2O) n 葡萄糖 C6H12O6
麦芽糖 C12H22O11
不符合通式的糖：
鼠李糖 C6H12O5 脱氧核糖 C5H10O4
符合通式但不属于糖： 乳酸 C3H6O3
二、糖的分类（根据其能否被水解）
HO
HO
从开链或环式改写成哈沃斯式，要将左侧 原子或原子团写在上方，右侧原子或原子团写 在下方。
构象式(立体结构)：
a
a
e a a e a a CH 2OH H e e
e
e H HO
O
H OH OH
O
HO H
H
船式构象
椅式构象
椅式构象：
H HO HO H CH 2OH H H OH OH H
O
HO
H - C CH 2OH
甘油醛构型
CHO * H C OH CHO * HO C H
CH2OH D 甘油 醛
CH2OH L 甘油 醛
葡萄糖 开链式结构与构型
1 *
CHO
2
H C
OH
H - C - OH HO - C - H H - C - OH H - C - OH CH2OH
6 * 5 * 4 * 3
β -D-葡萄糖
α -D-葡萄糖
1 *
CHO
2
H C
OH
H - C - OH HO - C - H H - C - OH H - C - OH CH 2OH
6 * 5 * 4 * 3
H - C OH HO - C - H H - C H - C CH 2OH
生物化学 第二章 糖类的化学

生物化学 第二章 糖类的化学

含有醛基或酮基，能还原许多弱氧化剂（如氧
化铜的碱性溶液）。
单糖的立体结构 两种构象：船式结构、椅式结构
CH2OH HO HO O OH OH
HO HO
CH2OH HO HO
O
OH
β-D-葡萄糖
CH2OH O OH OH
α-D-葡萄糖
HO HO CH2OH O OH
OH
OH
α-D-半乳糖
α-D-阿洛糖
湖 北 工 业 大 学 工 程 技 术 学 院
椅式
湖 北 工 业 大 学 工 程 技 术 学 院
比旋光度(旋光率):
D
t
t D
cL
100
L为光程，即旋光管的长度，dm； c为浓度，即在100mL溶液中所含溶质的质量，g；
是在以钠光灯（称为D线，为589.6nm和589.0nm）为
t D
光源、温度为t的条件下实测的旋光度。
CH 2OH
CH 2OH
果糖
CH 2OH
湖 北 工 业 大 学 工 程 技 术 学 院
几个概念： 旋光异构、旋光异构体 对映异构体:若两个分子互为镜像关系， 称这两个分子为对映异构体。它们的旋 光活性正好相反，但旋光度相同。 外消旋体:等量的一对对映异构体混合， 旋光性恰好互相抵消，即得到没有旋光 活性的体系，此体系为外消旋体。
第二章 糖类的化学
第一节 概述
湖 北 工 业 大 学 工 程 技 术 学 院
一、糖的定义与元素组成
1、定义
糖类物质是一类多羟基醛或多羟基酮类化 合物或聚合物； 在生物体内，糖类物质主要以均一多糖、 杂多糖、糖蛋白和蛋白聚糖形式存在。
湖 北 工 业 大 学 工 程 技 术 学 院
生物化学 ——糖类化学

生物化学 ——糖类化学

1、单糖的氧化（即单糖的还原性） （P31） Fehling试剂： CuSO4 、NaOH 、酒石酸钾钠 （黄色沉淀） Benedict试剂： CuSO4 、柠檬酸钠、碳酸钠 （黄色沉淀） Trommer法： CuSO4 、NaOH 、（黄色沉淀） Nylander法： NaOH 、酒石酸钾钠、亚硝酸铋（黑褐色沉淀） Tollen试剂： AgNO3、NH4OH （银沉淀）
α-型
β-型
α-D-吡喃葡萄糖 α-D-呋喃葡萄糖 Haworth式
Fisher式改为Haworth式遵循的原则：
①顺时针画平面，直链碳链右边 -OH 写在 下面，左边 -OH写在环上面 ②未成环碳原子的，如果直链环向右，写在 环之上，反之写在环之下 环状结构中由于链内的缩醛反应第一碳原子 是不对称状态，与其相连的氢和羟基的位置 有两种可能的排列方式，因而有两种构型。 半缩醛羟基在平面以下为α-型，在平面以上 为β-型。二者互为异头体(异头物anomer)。 属于特殊的差向异构体 （清华117、华中P27）。
一般醛类在水溶液中只有一个比旋光度， 但新配制的葡萄糖水溶液的比旋光度随时 间而变化： ＋112 .2° ＋52 .5° ＋18 .7°
鉴于此，1893 E.Fischer提出了葡萄糖的 分子环状结构学说： 即 C5羟基与C1醛基形成1 — 5氧桥 C4羟基 与 C1醛基形成1—4氧桥

（二）通式



C H2OH C O CH2OH
二羟丙酮
二、单 糖 链状 结 构 （清华114、华中P23）

1、理论依据 葡萄糖开链结构的实验证据： ①葡萄糖能与Fehling试剂起反应（有醛基） ②葡萄糖能与乙酸酐反应，产生具有5个乙酰 基的衍生物（有5个羟基） ③葡萄糖经纳汞齐作用，被还原成山梨醇（6 个C连成一条直链）
糖类化学ppt课件

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糖的有氧氧化
葡萄糖在有氧条件下，经过一系列酶促反应，逐步氧化分解生成二氧化碳和水，同时释放 出大量能量。
磷酸戊糖途径
磷酸戊糖途径是葡萄糖氧化分解的一种方式，此途径在胞浆中进行，可分为两个阶段。第 一阶段是氧化反应，产生NADPH及5-磷酸核糖；第二阶段是非氧化反应，是一系列基团 的转移过程。
糖类的转化与利用
核磁共振技术（NMR）
用于糖类结构的解析和构象研究，提供详细的分 子结构和动力学信息。
3
质谱技术（MS）
结合其他技术用于糖类的序列分析、结构确证和 修饰研究。
糖类在生物医学领域的新应用
糖类疫苗
利用糖类抗原制备疫苗，预防和治疗感染性疾病 、自身免疫性疾病和肿瘤等。
糖类药物
具有独特生物活性的糖类化合物，如抗凝血、抗 病毒、抗肿瘤等药物。
糖类在食品添加剂中的应用
作为甜味剂
糖类是食品中最常用的甜味剂 之一，用于替代部分蔗糖，降
低食品的热量和血糖指数。
作为增稠剂
部分糖类具有增稠作用，可以 用于改善食品的质地和稳定性 。
作为乳化剂
某些糖类衍生物具有良好的乳 化性能，可以用于制作乳状液 、冰淇淋等食品。
作为发酵促进剂
在面包、啤酒等食品的加工过 程中，糖类可以作为发酵促进 剂，提供微生物生长所需的碳
寡糖与免疫应答
寡糖作为免疫分子的组成 成分，参与免疫应答过程 ，调节机体对病原体的防 御和清除。
06
糖类在食品工业中的应 用
糖类在食品加工中的作用
提供甜味
糖类是甜味的主要来源， 能够增加食品的口感和风 味。
改善质地
糖类在食品加工过程中可 以起到增稠、胶凝、乳化 和稳定等作用，改善食品 的质地和口感。
第1章 糖类化学

第1章 糖类化学

第一章 糖类化学
1.1 概述 1.2 单糖:结构、性质 1.3 二糖：蔗糖、麦芽糖、乳糖
1.4 三糖：棉子糖 1.5 多糖：淀粉、糖原、纤维素
1.1 概述 1.1.1 糖的分布
糖类是自然界的一大类有机化合物，它广布 于所有生物体内。 动物体内的糖
血液：血糖（ Glucose） 肝脏/肌肉：糖原 乳汁：乳糖 细胞：核糖，脱氧核糖
溶解度:溶于热水；不溶于有机溶剂
1.2.2.2 化学性 质
一、 有醛、酮产生 的性质 （一）单糖的氧化
还原糖通过烯醇 化变为烯二醇， 在金属离子作用 下被氧化成糖酸。
某些弱氧化剂(Cu2+、Ag+等)在碱性条件下使糖氧
化成糖酸。
常用于还原糖的定
淀粉
-淀粉酶可将淀粉水解为麦芽糖。乙酰 溴化物与淀粉作用也生成乙酰麦芽糖， 由此可见淀粉的组成单位是麦芽糖。 用热水处理淀粉或用极性溶剂处理淀粉 都可以将淀粉分为两种成分；一种为可 溶部分，称为直链淀粉；另一种为不溶 部分，称为支链淀粉。
淀粉（starch）
淀粉是植物的贮存多糖。 各种植物淀粉含量不同：
C1
1C
1.2.2 单糖的性质
1.2.2.1 物理性质
旋光性：能使偏振光的平面向左或向右旋转。
α
t D
糖的旋光性用旋光率表示
变旋性：
α
t D =
× 100
L× C
α-葡萄糖 平衡 β-葡萄糖
+112.2º +52.5º +18.7º
甜度：果糖>转化糖>蔗糖>葡萄糖>木糖>鼠
李糖>麦芽糖>半乳糖>棉子糖>乳糖
最简单的醛糖是甘油醛 (Glyceraldehyde) 最简单的酮糖是二羟丙酮 (Dihydroxyacetone)
化学课件-糖类

化学课件-糖类


同异构体
演示对比实验：
银氨溶液 20%蔗 糖溶液
热水浴
热水浴
无现象
蔗糖 + 稀硫酸
NaOH 中和酸
热水浴
→
银氨溶液
→
产生 银镜
热水浴
C12H22O11 + H2O
(蔗糖)
催化剂
C6H12O6 + C6H12O6
(葡萄糖) (果糖)
●蔗糖与麦芽糖的比较：
蔗 糖
C12H22O11 同分异构 麦 芽 糖 还原性糖 (有－CHO) 水解成二分子葡萄糖 二 糖
加入无机盐使某些有机物降低 溶解度，从而析出的过程，属于物 理变化。
这里的盐析是指加入食盐使肥 皂析出的过程。
2.油脂的氢化
硬化
1.油脂的氢化(硬化) 液态的油 氢化或硬化 固态的脂肪
C17H35COOCH2 C17H33COOCH2 催 化 剂 C17H33COOCH + 3H2 加热、加压 C17H35COOCH C17H35COOCH2 C17H33COOCH2
（ >10）
二、葡萄糖与果糖
互 为 1、葡萄糖： 分子式：C6H12O6 同 OH H OH H OH O 分 H—C—C—C—C—C—C—H异 构 H OH H OH H 体 分子式：C6H12O6
2、果糖：
OH H OH H O OH
H—C—C—C—C—C—C—H
H OH H OH H
3、葡萄糖的物理性质及存在
③不符合此通式的不一定不是糖类化合物
④有甜味的不一定是糖。 例如：甘油
⑤没有甜味的也可能是糖。 例如：淀粉、纤维素
脱氧核糖 C5H10O4
二、蔗糖与麦芽糖
1、从结构上看，什么是蔗糖?什么是麦芽糖？ 蔗糖是由一分子葡萄糖和一分子果糖脱水形成
1章 糖类化学

1章 糖类化学


3、甜度（sweetness） • 以蔗糖为参照物，规定为100。
糖 果糖 转化糖 蔗糖 葡萄糖 木糖
甜度 173.3 130 100 74.3
40
糖 鼠李糖 麦芽糖 半乳糖 棉子糖 乳糖
甜度 32.5 32.5 32.1 22. 6 16.1
4、溶解度
• 水溶性：单糖分子中有多个羟基，增加了水溶性， 热水中溶解度极大。
• 氧化成醛糖二酸（氧化醛基和伯醇基）
• 氧化成糖醛酸（氧化伯醇基，保留醛基）
COOH
CHO
COOH
(CHOH)n Br2－H2O (CHOH)n 浓HNO3 (CHOH)n
CH 2OH 糖酸
CH 2OH 醛糖
（生物体内） CHO
COOH 糖二酸
(CHOH)n
COOH 糖醛酸
2、单糖的还原
3、单糖的成脎作用
第一章 糖类（Carbohydrate）化学
本章学习目标
• 掌握 糖的概念、生物学功能 典型单糖（葡萄糖）的结构和性质
• 熟悉 低聚糖、多糖的结构和性质
• 了解 其他糖及糖衍生物的结构、用途
1.1 糖的概念
1.1.1 糖类的分布及其重要性 • 分布
植物：约占其干重的85-90% 动物：低于2% 微生物：10-30% • 根本来源：绿色细胞的光合作用
• 链状单糖分子：C-C键可自由旋转，可有各种构 象
• 环状单糖分子 吡喃糖：船式构象，椅式构象（稳定） 呋喃糖：信封式构象（柔性大）
1.2.4 单糖的物理性质
1、旋光性（opticity） ：旋光物质使偏振光的偏振 面发生旋转的能力，也称旋光度或光学活性。右 旋（+），左旋（-）
• 除二羟丙酮外，几乎所有的单糖及其衍生物都有 旋光性。旋光性是鉴定糖的一个重要指标。
第二章 糖类的化学

第二章 糖类的化学

单糖与12％盐酸作用即脱水产生糠醛或糠醛 衍生物，例如戊醛糖产生糠醛（即呋喃醛）。
2 ．酸反应―糠醛是戊糖与酸反应的产物
已醛糖被强酸分解则产生羟甲基糠醛 。
2 ．酸反应―糠醛是戊糖与酸反应的产物
不同单糖在强酸作用下脱水生成的呋喃甲醛 类化合物，可与酚试剂形成有色物质，借此可 对糖进行定性定量测定。
异构化
第三节 寡糖的结构和性质
一、寡糖的结构 二、寡糖的性质 三、环糊精
一、寡糖的结构
1、概念--寡糖是单糖（2-10个)的缩醛衍生物。
2、常见寡糖--二糖和三糖 1）蔗糖： 是由葡萄糖的半缩醛羟基和果糖的半缩酮羟 基缩水而成的，因而没有还原性。
蔗糖水解后产生等量的D-葡萄糖和D-果糖，这个混合物称为转化糖
第四节 多糖的结构和性质
一、同聚多糖 二、杂聚多糖 三、复合糖类
1 ．淀粉― 天然淀粉
1）直链淀粉 ： 由α-D -葡萄糖分子通过1→4 糖苷键连接 而成，呈螺旋结构，遇碘显蓝色。
1 ．淀粉― 天然淀粉
2）支链淀粉 ： 组成它的葡萄糖残基之间以α（1→4 ) 糖苷键连接，在结合11 -12个葡萄糖残基后 即产生一个分支，支链与主链以α（1→6） 糖苷键连接。与碘反应呈红色。
酮糖例外
CHO
多羟基 醛的开 环形式 HCOH HOCH
葡萄糖
的结构
HCOH HCOH CH2OH
吡喃糖
OH
CH2OH
5
O
1
OH
OH OH
CH2OH
半缩醛 呋喃糖
HO-CH
4
O OH
1
OH
OH
2 ．构象― 单糖的立体结构
• 葡萄糖的构象有船式和椅式，椅式比船式稳 定，椅式构象中β-构象比α-构象稳定。

糖类的化学


E. 糖酸
糖酸是由醛糖衍生的羧酸，通过醛糖的C-1的氧化可以生 成葡糖酸，或者是通过最高编号的碳的氧化产生葡糖醛酸。
F. 糖苷
单糖的半缩醛（或半缩酮）羟基可以与另一个化合物 形成缩醛（或缩酮），也称为糖苷。
两者之间形成的化学键称为糖苷键，化合物可以是一 个醇、一个胺、一个碱基（嘌呤或嘧啶）或另外一个糖等。
糖的异头碳可能通过O、N、C与这些化合物连接，根 据连接类型，糖苷又分为O-苷、N-苷或C-苷等。
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。
同样数目碳的酮糖比 醛糖的手性碳数少，酮丁 糖有D-赤藓酮糖和L-赤藓 酮糖;
醛丁糖有4个立体异构体。
2）单糖的环式结构：
一种于30℃的乙醇中结晶葡萄糖刚配制的溶液最初测定的 比旋光度为＋112.2゜，随时间延长，比旋逐渐降至＋52.5゜。
-构型和-构型 之间的转换就是 变旋现象。
Haworth投影式
表示环状结构，异
头碳OH位置朝下 定义为α构型，朝 上定义为β构型
- D-吡喃葡萄糖
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。处于平衡中的单糖的 各种不同形式的丰度反映了每种形式的相对稳定性。
例如在31℃下，D-葡萄糖以大约64％的-D-吡喃 葡萄糖和36％ -D-吡喃葡萄糖的平衡混合物存在，溶 液中只有很小的一部分是以呋喃或开链形式存在。
根据异头碳OH位置定义α和β构型
-构型中OH位于 异头碳右侧
-构型中OH位于
异头碳左侧
-D-葡萄糖
（36％） 比旋＋112.2°
葡萄糖开链形式
-D-葡萄糖
（64％） 比旋＋18.7°

第一章 糖类化学


几个概念：
立体异构(stereoisomerism)是在有相同分 立体异构 子式的化合物分子中，原子或原子团互相 连接的次序相同，但在空间的排列方式不 同，与构造异构同属有机化学范畴中的同 分异构现象。
立体异构分为几何异构（顺反异构）、旋光异 构、构象异构三类。
由于不对称碳原子上的4个原子或原子团在 空间的排布不同，对平面偏振光的偏振面 发生不同影响所引起的异构现象，称为旋 旋 光异构，所产生的异构体称为旋光异构体。 光异构 能使偏振光的方向发生偏转，也称具有旋 光活性。 手性碳原子：指与此碳原子相连的四个原 手性碳原子 子或基团各不相同，也称不对称碳原子。
构型 （configuration）
在立体化学中，因分子中存在不对称中心而产 生的异构体中的原子或取代基团的空间排列关 系。有D型和L型两种。构型的改变要有共价键 的断裂和重新组成，从而导致光学活性的变化。
构象：由于分子中的某个原子(基团)绕C-C 构象 单键自由旋转而形成的不同的暂时性的易 变的空间结构形式，不同的构象之间可以 相互转变，在各种构象形式中，势能最低、 最稳定的构象是优势对象。
化学性质：
氧化反应：所有单糖因具有醛基或酮基，易被 氧化成糖酸，故都是还原糖。 还原反应：单糖中的羰基可被还原成醇羟基。 脱水反应：单糖与强酸共热生成糠醛及其衍生 物。 异构化反应：弱碱作用下，葡萄糖、果糖和甘 露糖可相互转化。 成脎反应：加热条件下与三分子苯肼作用成糖 脎。
与苯肼反应 1、醛糖 、
后者包括糖与蛋白质、 后者包括糖与蛋白质 、 脂类等共价形成的复合 简单糖类。 我们这里主要讲简单糖类 物。我们这里主要讲简单糖类。
三、糖类的生物学功能
重要的能源物质
结构组成成分
许多昆虫的外骨骼含有大量几丁质

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第二章糖类第一节概述一、糖的命名由C、H、O三种元素组成，有些还有N、S、P等,绝大多数糖类的实验分子式可以用Cn(H2O)n式子来表示。

由于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。

但有些糖的分子式并不符合，如鼠李糖（C6H12O5，6-脱氧甘露糖）、岩藻糖（C6H12O5，6-脱氧半乳糖）和脱氧核糖（C5H10O4）等，而有些物质符合该分子式却不是糖类，如甲醛（CH2O）、乙酸（C2H4O2）、乳酸（C3H6O3）。

二、糖的分类(一)根据分子的聚合度，糖可分为单糖、寡糖、多糖。

单糖是不能水解为更小分子的糖，实验式常写成（CH2O）n。

自然界中最小的单糖n=3，最大的，一般n=7。

葡萄糖、果糖、核糖等都是常见单糖。

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。

生物物体内的单糖主要是戊糖、己糖。

寡糖由2-20个单糖分子构成，其中以双糖最普遍。

双糖，水解时产生2分子单糖，如麦芽糖、蔗糖、乳糖等。

三糖，水解时产生3分子单糖，如棉子糖等。

寡糖和单糖都可溶于水，多数有甜味。

多糖由多个单糖（水解是产生20物多糖、动物多糖、微生物多糖和海洋生物多糖。

按其在生物体内的生理功能分为贮存多糖和结构多糖。

按其组成成分可分为同聚多糖、杂聚多糖和结合糖。

是细胞在一定生理发展阶段形成的材料，主要以固态形式存在，较少是溶解的或高度水化的胶体状态。

贮存多糖是作为碳源的底物贮存的一类多糖，在需要时可通过生物体内酶系统的作用分解而释放能量，故又称为贮能多糖。

如植物中的淀粉、动物体内的糖原等。

还有一些多糖具有更复杂的生理功能，如粘多糖、血型物质等，它们在生物体内起着重要的作用。

也称水不溶性多糖，具有硬性和韧性。

结构多糖在生长组织里进行合成，是构成细菌细胞壁或动、植物的支撑组织所必需的物质，如构成构成细菌细胞壁的肽聚糖等，构成动物外壳的几丁质等，构成植物细胞壁的纤维素、半纤维素。

第2章 糖类的化学


2 ．元素组成― 糖含有碳、氢、氧三种
元素
• 糖类物质由碳、氢、氧三种元素组成，多数糖类 所含碳、氢、氧元素的通式为Cn(H2O)m观，从式 中可以看出，其中氢氧之比为2 : 1 ，与水的组成 比例相同，故过去常将糖类物质称为“碳水化合 物”( carbohydrate ）。但这种叫法并不准确， 因为有些物质中的碳、氢、氧之比符合上述通式， 然而从其理化性质看，却并不属于糖类，例如甲 醛（H ·CHO ）、乙酸（CH3 ·COOH ）、乳酸 （CH 3·CHOH ·COOH ）等；而有些糖类物质 的碳、氢、氧之比却不符合上述通式，如鼠李糖 （C6H12O5）、脱氧核糖（C5H10O4）等。因此将 糖定义为多羟基醛或多羟基酮更准确。
二、糖的分类与命名
1 ．分类― 糖分为单糖、聚糖以及复合糖 2 ．命名― 糖的命名方法
1 ．分类― 糖分为单糖、聚糖以及复合 糖
• 根据糖类物质能否水解和水解后的产物，将糖分为单糖、 聚糖和复合糖三类，其中聚糖又可分为寡糖和多糖。
• 单糖(monosaccharides ) ，顾名思义是指简单的多羟基醛 或多羟基酮的化合物，它是构成寡糖和多糖的基本单位， 自身不能被水解成更简单的糖类物质。重要的单糖有核糖 （ribose ）、脱氧核糖（deoxyribose ）、葡萄糖 （glucose ）、果糖（fructose ）和半乳糖（galactose） 等。
• 寡糖的命名除了依其所含碳原子数分别称为二糖、三糖、 四糖等外，一般采用的是沿用已久的习惯名称，如蔗糖、 麦芽糖等。
三、糖类的生物学功能
1 ．能源——淀粉和糖原是重要的能源物质 2 ．结构组分——纤维素和细菌多糖是细胞
壁组分 3 ．其他——复合糖和寡糖具有重要生物功

6 糖类化学

1、旋光性 几乎所有的单糖及其衍生物都有旋光性。
2、甜度 甜度通常以蔗糖作为参考。果糖是单糖中最甜的糖。 3、溶解度 单糖分子有多个羟基，增加了它的水溶性。除甘油 醛微溶于水，其它单糖均易溶于水。
四、单糖的化学性质
单糖的氧化 还原糖（reducing sugar）：含有自由的醛基或酮基，能使 氧化剂还原的糖。 所有的单糖都是还原糖。 二糖中乳糖、麦芽糖、纤维二糖等都是还原糖，蔗糖不 是还原糖。 多糖属于非还原糖。
还原糖含量的测定
还原糖
（碱） 烯二醇
（碱） 加热
糖酸
3,5-二硝基水杨酸 （黄色）
3-氨基-5-二硝基水杨酸 （棕红色）
五、重要的单糖
单糖（monosaccharide）
按碳原子的数目：丙糖、丁糖、戊糖、己糖、庚糖等 按其结构特点：醛糖和酮糖
1、丙糖
D-甘油醛是具有光学活性的 最简单的单糖。被用作确定生 物分子DL构型的标准物。 二羟丙酮是唯一没有光学活 性的单糖。
4、 作为细胞识别的信息分子
由寡糖或多糖组成的糖链常存在于细胞表面，形成糖脂 和糖蛋白，参与分子或细胞间的特异性识别和结合，如抗 体和抗原、激素和受体、病原体和宿主细胞、蛋白质和抑 制剂等常通过糖链识别后再进行结合。
6.2 单糖的结构及性质
几个基本概念： 构象：具有相同结构和构型的分子在空间所采取的特 定的形态。构象的改变不涉及共价键的断裂和重新形 成，只需单键旋转方向或角度改变。 构型：对旋光异构体来说，指不对称碳原子的四个取 代基在空间的相对取向。构型的改变必定伴随着共价 键的断裂和重组。 手性碳原子：与四个不相同的原子或原子基团连 接并因而失去对称性的四面体碳。
4、己糖 葡萄糖 果糖 甘露糖 半乳糖 山梨糖

有机化学：第十七章 糖类(saccharide)


OH
O
O
糖类分子中既有C=O，又在g- 或 d-位存在—OH， 故可发生分子内羟醛缩合反应，形成环状半缩醛。
糖的环状半缩醛较稳定，通常为四碳一氧的五元 杂环(呋喃糖)或五碳一氧的六元杂环(吡喃糖)。羰基 碳变成手性中心，故有α、β两种异构体。这种仅端 基不同的异构体称端基异构体或异头物。
该环状结构式称为
在右——D-构型糖，在左——L-构型糖。
D-甘油醛
L-葡萄糖 D-葡萄糖
二. 单糖的环状结构及构象
单糖是多羟基醛（酮）的开链结构，得到了一些化学反 应的证实。但单糖的其它一些性质却是开链结构不能解释的。
(1) 单糖晶体IR谱无羰基的伸缩振动峰；醛糖PMR谱 无醛氢的特征峰。
谱图中1800~1600cm-1处无吸收峰，表明测不出羰基； 2700cm-1附近也无吸收峰，表明未测出醛基氢—CHO；
方法1：可以用R/S构型（复杂）。如两个葡萄糖:
1
2
1为：(2S,3R,4S,5S)-2,3,4,5,6-五羟基己醛 2为：(2R,3S,4R,5R)-2,3,4,5,6-五羟基己醛
方法2：同一对对映体之间，用D/L构型命名法加以区别。
(1) 醛糖或酮糖按严格的Fischer投影式书写，竖线 表示碳链，羰基具有最小编号。 (2) 以D-甘油醛为标准。编号最大的手性碳的-OH
C6H12O6 + 6O2 Glucose
绝大多数糖类分子由C、H、O三中元素组成，大多 数化合物具有通式Cn(H2O)m，但有些糖[鼠李糖 （C6H12O5）]并不符合这个通式。因此碳水化合物只 是沿用习惯的称呼。
定义：糖类是一类多羟基醛、酮以及通过
水解产生这些醛酮的物质。
如葡萄糖的结构为：
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tose ring structures
C6 to C2 bond C5 to C2 bond
单糖的环状结构
第二节 单糖的结构和性质
生物化学
第二章 糖类的化学
Carbohydrate
生物大分子
第一节 概述
1. 糖类（carbohydrate) 2. 脂类（lipid） 3. 蛋白质（protein) 4. 核酸（nucleic acid)
植物 85%~90% 细菌 10%~30% 动物 <2%
糖类的元素组成
第一节 概述
▪ 碳的水合物 → 碳水化合物
杂聚多糖：水解产生一种以上的单糖或/和单糖衍生物。 如透明质酸（乙酰葡萄糖胺 葡萄糖醛酸）。
（4）复合糖：与非糖物质共价结合形成的结物。 如糖蛋白、糖脂等。
复合糖
糖类的生物学功能 第一节 概述
1、作为生物体内的能源物质
生命活动→消耗能量 糖类→分解代谢释放 糖在生物体内的储存形式：
糖类的生物学功能
某些物质
▪ 旋光性：某些物质能使偏振光的偏振平面发生旋转。
单糖的旋光性
第二节 单糖的结构和性质
单糖的旋光性
第二节 单糖的结构和性质
▪ 比旋光度：在一定条件下，旋光物质使平面
偏振光的偏振面旋转的角度。
▪ 物理常数
▪ L：光程 旋光管的长度，dm
c：浓度 100mL溶液中溶质的质量，g αt的D：旋在光钠度光。灯（D线 589nm）为光源温度为t 的条件下实测
▪醛基（酮基）与亚硫酸氢钠加成
α-羟基磺酸钠
开链结构无法解释的现象 第二节 单糖的结构和性质
③ 不能生成缩醛（缩酮）
单糖的环状结构
第二节 单糖的结构和性质
▪单糖的开链结构无法解释的现象
① 变旋现象 ② 不能发生加成反应 ③ 不能生成缩醛（缩酮）
环状结构（Fischer E.）
▪ 半缩醛（酮）反应
第二节 单糖的结构和性质
▪ 旋光异构：由于不对称分子中原子或原子团在空间
的不同排布对平面偏振光的偏振面发生不同影响所 引起的异构现象。
▪ 旋光异构体 ▪ 对映异构体：两个旋光异构体互为镜像，对映但不
重合
▪ 旋光异构体不一定是对映异构体；对映异构体一定
是旋光异构体。
旋光异构
第二节 单糖的结构和性质
▪ C*数目与旋光异构体个数的关系：
▪ 对旋光物质进行定性定量分析。
单糖的旋光性
第二节 单糖的结构和性质
▪ 凡是具有旋光性的物质，它都具有手性分子
单糖的旋光性
第二节 单糖的结构和性质
手性碳原子
▪ 手性分子最基本的特征 ▪ 手性碳原子：指与四个不
同的原子或原子基团以共 价键连接，也称为不对称 碳原子。
▪ C*→手性分子→旋光性
第二节 单糖的结构和性质
Carbon + hydrate = carbohydrate
▪ CHO ▪ 通式为 Cn(H2O)m，其中H:O为2 :1
葡萄糖 鼠李糖 脱氧核糖
C6H12O6 C6H12O5 C5H10O4
甲醛 醋酸 乳酸
CH2O C2H4O2 C3H6O3
糖类的定义
第一节 概述
糖类是多羟基醛或多羟基酮或其衍生物，或 水解时能产生这些化合物的物质总称。
己醛糖
己酮糖
糖类的分类与命名 第一节 概述
糖类
简单糖类
单糖 聚糖
复合糖类
寡糖 多糖
同聚多糖 杂多糖
糖类的分类与命名 第一节 概述
（1）单糖：最简单的多羟基醛或酮 不能被水解成更小分子的糖类
醛糖 丙糖3 甘油醛 丁糖4 赤藓糖 戊糖5 核糖 木糖 己糖6 葡萄糖 半乳糖 庚糖7 景天庚糖
酮糖 二羟基丙酮 赤藓酮糖 核酮糖 果糖 景天庚酮糖
糖类的分类与命名 第一节 概述
（2）寡糖：2~10个单糖分子缩合而成 能被水解成少数单糖分子的糖类。
二糖：麦芽糖、蔗糖、乳糖 三糖：棉子糖、龙胆三糖 四糖、五糖、六糖等 采用惯用名（用来源进行命名）
糖类的分类与命名 第一节 概述
（3）多糖：由许多单糖分子缩合而成 水解产生许多单糖分子的糖类
同聚多糖：水解只产生一种单糖或单糖衍生物。淀粉
▪ 分子中有n个C*就有2n个旋光异构体，2n-1对对映
异构体。（己醛糖？）
旋光异构
第二节 单糖的结构和性质
开链结构无法解释的现象 第二节 单糖的结构和性质
① 变旋现象 ：
▪ 许多单糖溶液会发生旋光度改变的现象。 ▪ 变旋现象: 旋光度自行改变的现象。 ▪ 如：新配制D-葡萄糖水溶液
② 不能与亚硫酸氢钠发生加成反应
单糖的旋光性
▪ 单糖→含 C* →旋光性
第二节 单糖的结构和性质
* * * *
醛糖：N-2个C*，酮糖：N-3个C*(开链)
开链结构
第二节 单糖的结构和性质
▪ Fischer 投影式 ▪ 立体模型和透视式在纸面上的投影。
▪ 碳链处于垂直方向，羰基写在链的上端，羟甲基
写在下端，氢原子和羟基位于链的两侧。
▪ 该羟基在Fischer投影式右侧的称为D-型，在左侧的
称为L-型。
单糖的D-/L-立体结构
第二节 单糖的结构和性质
▪ 不同的构型旋光性不同 ▪ 光的偏振面 右旋转 顺时针 正向 “+”或“d”
左旋转 逆时针 负向 “-”或“l”
▪ 旋光性（ d /l）旋光仪测定，构型（D/L）人为规定
旋光异构
2、结构组分
第一节 概述
糖类的生物学功能
3、其他功能
▪ 血型：
血型决定物质是一种 糖脂（凝集原）
第一节 概述
糖类的生物学功能 第一节 概述
▪ 作为细胞识别的信息分子
本节需掌握的要点 第一节 概述
▪ 糖类的定义 ▪ 糖的分类 ▪ 糖类的生物学功能
单糖的旋光性
第二节 单糖的结构和性质
光波 →尼科尔棱镜→平面偏振光→偏振面
开链结构
第二节 单糖的结构和性质
▪ 羟基的空间结构（构型）不同。 ▪ 构型：有机分子中各个原子特有的固定的空间排列。 ▪ 人为规定：羟基在右D-型，羟基在左L-型。
单糖的D-/L-立体结构
第二节 单糖的结构和性质
▪ 二羟基丙酮有没有D/L构型 ▪ 醛糖与酮糖的构型是由分子中离羰基最远的C*上的
羟基方向来决定的。
单糖分子中醛基（酮基）和其它碳原子上 的羟基发生成环反应。
▪ 理论上C1位上的醛基应该能和单糖分子
上任何一个羟基发生半缩醛反应。
单糖的环状结构
第二节 单糖的结构和性质
▪ 只有两种可能：
① C1醛基+C5羟基→吡喃糖（5C环） ② C1醛基+C4羟基→呋喃糖（4C环） 天然单糖以吡喃型为主
单糖的环状结构