生物化学第一章 糖类 课堂讲义

二.
单糖的旋光性和开链结构 定义 旋光性指物质能使平面偏振 光的偏振面发生旋转的性质 单糖由于特殊的结构因此具有旋光性, 即是一种旋光性物质 1.旋光性物质的特点 2.单糖的开链结构
1.旋光性物质的特点 旋光性物质的分子中含有不对称碳原子
（不对称碳原子指4个价键与4个不同的 原子或基团连接的碳原子，用C﹡表示）
糖类物质以前统称为碳水化合物 糖类由碳、氢、氧三种元素组成，可 由实验式Cn(H2O)m表示。由于式中碳 氢比例与水相同，故过去将糖类称为 碳水化合物
一.糖 的 定 义
但甲醛(HCHO)，醋酸(CH3COOH)等不 属于糖类，也符合此实验式 而脱氧核糖(C5H10O4)，鼠李糖 (C6H12O5)等糖类碳氢比例又不是2：1 故“碳水化合物”一词用于糖类并不确 切 糖类是多羟醛或多羟酮以及它们的 定义 聚合物和衍生物 多羟醛（酮）是指含有两个或以 上的羟基的醛或酮
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
6
O HC
HC O 呋喃
CH
CH
H－C－OH 4
H－C－OH 5 CH2OH
6
D-葡萄糖
D-呋喃葡萄糖 （半缩醛式）
2.环式结构的构型 醛基成环后新出现的羟基叫半缩醛羟基，此 羟基的引入使C1原子成为不对称碳原子，故 此羟基的位置左右可引起不同的构型
2.单糖的开链结构 通常以单糖的开链结构来表示其D，L-构型， 所有单糖都具有旋光性，但二羟丙酮例外 由于单糖为多羟基醛或酮,因此具有一个以上 不对称碳原子,当单糖有多个不对称碳原子时， 其构型规定如下：

蔗糖水解反应中伴随有从+到-的旋光符号的变化，这种水解称为（+）蔗糖的转化 。
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2、乳糖
存在于人乳（5-7%）和牛乳（4%）中，两个不同的亚单元（D-半乳糖和D葡萄糖）通过β-1,4糖苷键连接而成，还原糖，能成糖脎，糖脎水解产物是D(+)-
Gal和D-葡萄糖脎，可变旋（有、形式），酸或酶（苦杏仁酶，只水解 连接糖苷键）水解得到D(+)- Glc及Gal ，结构O--D-Galp (1 → 4) - -D-
除了进一步加固细胞壁的磷壁酸之外，细胞壁上有 时还有各种各样的蛋白质点缀其间，不过这些蛋白对细 胞壁的机械性能贡献不多。
琼脂胶：琼脂糖的衍生物，单糖糖基不同程度地被硫酸基、甲氧基、丙酮 酸等取代。
琼脂糖可形成左手双螺旋，再聚集成束，形成刚性的交联凝胶网，可用做电泳 和层析的支持物。
琼脂可用于食品工业、固体培养基
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4、其他杂多糖
角叉聚糖、褐藻酸（固定化酶；人造海蜇）、树 胶等主要在食品、制药、印染等领域用作增稠剂、黏 合剂、悬浮剂和成型剂。
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第七节 多糖
一、同多糖 二、杂多糖
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多糖，也称聚糖，是由很多个单糖单位构成的糖类物质。 由许多单糖或单 糖衍生物聚合而成，缩合时单糖分子以糖苷键相连，一般无甜味、无还原性、 酸或酶的作用下可水解为双糖、寡糖或多糖，重要的有淀粉、糖元、纤维素、 几丁质、粘多糖等。可分为同多糖和杂多糖。 自然界中的糖类主要以多糖形式存在。
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二、杂多糖
果胶物质 半纤维素
琼脂
角叉聚糖
藻酸（褐藻酸） 树胶
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2、化学性质：
• （1）异构化：弱碱或稀强碱可引起单糖的分子重排，通过烯 醇化中间体转变。体内通过异构酶催化。
• （2）单糖的氧化（单糖的还原性） • 在碱性溶液中，醛基、酮基变成烯二醇，具还原性，能 还原金属离子，如Cu2+、Ag+、Hg2+、Bi3+等，糖本身被氧 化成醛糖酸及其他产物。 • Fehling试剂：酒石酸钾钠（柠檬酸钠），氢氧化钠（氢 氧化钾），硫酸铜 Benedict试剂：柠檬酸、碳酸钠、硫酸铜
二、单糖的性质
• 1、物理性质 • 旋光性：几乎所有的单糖（二羟丙酮例外）及其衍生物都有旋 光性。使偏振光振动面右旋的称为右旋物质用（+）表示，左 旋的称为左旋物质用（-）表示。 • 比旋光值：是指单位浓度的物质在1 dm长的旋光管内，20℃ 钠光下的旋光值（或称比旋光度）用[α]20D 表示： • α× 100 • [α]20D = —————— • L × C • α：测定的旋光值；L：旋光管的长度，以分米（dm）表示；C： 旋光物质水溶液的浓度，以g/100mL表示；20为20℃；D：表示 钠光。λ：5890-5896A°。
在左边的为L-型。自然界中D-型单糖占优势。
• 构型是人为规定的，与异构体的旋光性无对应关 系，包括旋光方向、旋光度。 • 书写时常用Fischer投影式表示。
由D-甘油醛衍生的 C4-C6单糖：
由D-酮糖衍 生的单糖：
• 单糖分子中存在n个不对称（手性）碳原子，则形 成2n个异构体。例如： 碳原子数 不对称碳原子数n（异构体数2n） 醛糖 酮糖 三碳糖 甘油醛1（2） 二羟丙酮0（0） 四碳糖 赤藓糖2（4） 赤藓酮糖1（2） 五碳糖 核糖3（8） 核酮糖2（4） 六碳糖 葡萄糖4（16） 果糖3（8） • 对映体（对称异构体）（antipode）：两种不能重叠 而互为镜像的异构体.对映体之间只有旋光方向的不 同，其他理化性质没有差异。 • 单糖分子的D-型和L-型互为对映体，含n个C*的化合 物，组成2n/2对对映体。

D-阿卓糖
D-葡萄糖
D-甘露糖
D-半乳糖
D-古洛糖
D-艾杜糖
The
4 aldohexose has four chiral centers, thus has
2 =16 isomers.
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D-塔洛糖
三、单糖的环状结构


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。从乙醇水溶液中结晶出的D（+）- glucose 称为α-型（[α]20D= +112.2°），
2+
3+
Hg 和Bi 等）如Fehhing试剂（酒石酸钾钠、NaOH和CuSO4）、Benedict
2+
试剂（柠檬酸、NaCO3和CuSO4 ）中的Cu 是一种弱氧化剂，能使醛糖的
醛基氧化成羧基，产物称醛糖酸，金属离子自身被还原。
能使氧化剂还原的糖称为还原性糖，所有的醛糖都是还原性糖。
Benedict试剂常被用作尿糖的定性与半定量测试。
2. 寡糖：是由2~20个单糖通过糖苷键连接而成的糖
类物质。包括二糖、三糖、四糖、五糖和六糖
等。
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五、旋光异构
1. 同分异构或称异构（isomerism）是指存在两个或多个具有
相同数目和种类的原子并因而具有相同相对分子质量的化合
物的现象。同分异构有相同的组成，故具有相同的分子式。
同分异构主要有两种：结构异构和立体异构。
classic sugar test—Fehling’s test that was used to test of excess sugar in blood and
urine of diabetics.