生物化学 第一章糖类精要.ppt

第一章 糖类 第一节 引言 一、糖类的存在与来源 糖类物质是自然界分布广泛、数量最多的有机化合物。?? 糖类广泛地存在于生物界，特别是植物界。?? 按干重计占植物的85%-90%，占细菌的10%-30%，动物的小于2%。?? 在生物体内，糖类物质主要以同多糖、杂多糖、糖蛋白和蛋白聚糖形式存在。 二、糖类的生物学作用 1.作为生物体的结构成分：细胞壁：纤维素、半纤维素和果胶物质（植物）；肽聚糖（细菌）。昆虫和甲壳类的外骨骼：壳多糖 2.作为生物体内的主要能源物质：淀粉、糖原（能源储存） 3.在生物体内转变为其他物质：中间代谢物，提供碳骨架 4.作为细胞识别的信息分子：糖蛋白糖链可能起着信息分子的作用，糖生物学（glycobiology) 三、糖类的元素组成和化学本质 碳、氢、氧碳水化合物[carbo(n)hydrate] 结构式：Cn(H2O)m或(CH2O)n 有些糖如:鼠李糖（C6H12O5）、脱氧核糖（C5H10O4）例外 非糖物质:甲醛（CH2O）、乙酸（C2H4O2）、乳酸（C3H6O3） 1927年国际化学名词重审委员会曾建议用“糖族（glucide）”一词以代替“碳水化合物”；saccharide（词头） 糖类物质是一类多羟基醛或多羟基酮类化合物或聚合物； 或水解时能产生这些化合物的物质。 四、糖的命名与分类?? 多数是根据糖的来源给予一个通俗名称。 如：葡萄糖，棉花糖、蔗糖、乳糖…… 糖类物质可以根据其聚合度分为： 1. 单糖：是不能被水解成更小分子的糖类，如葡萄糖、果糖和核糖等。 依据分子中所含的碳原子数目分别称为三碳糖、四碳糖、五碳糖、六碳糖等。 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。 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。 原子在空间的相对分布或排列称为分子的构型（configuration）。 由于单键基本自由旋转以及键角有一定的柔性，一种具有相同结构和构型的分子在空间里可采取多种形态，分子所采取的特定形态称为构象(conformation)。 2. 旋光性（optical activity ） 3.不对称碳原子（asymmetric carbon atom） 不对称碳原子是指与四个不同的原子或原子基团共价连接并因而失去对称性的四面体碳，也称手性碳原子、不对称中心或手性中心，常用C*表示。 第二节 单糖 一、单糖的链状结构 链状结构一般用Fisher投影式表示：碳骨架、竖直写；氧化程度最高的碳原子在上方 。 二、D系单糖和L系单糖 所有的醛糖都可以看成是由甘油醛下端逐个插入手性碳延伸而成。 由D-甘油醛衍生而来的称D系醛糖， 由L-甘油醛衍生而来的称L系醛糖。 各种酮糖可被认为是由二羟丙酮衍生而来的。 各种酮糖可被认为是由二羟丙酮衍生而来 如果在投影式中此碳原子上的-OH具有与D（+）-甘油醛C2-OH相同的取向，则称D型糖。 任一旋光化合物都只有一个对映体，它的其他旋光异构体在化学与物理性质方面都与之不同，这些不是对映体的旋光异构体称为非对映异构体或非对映体。 例如，D（+）-葡萄糖的对映体只有L（-）-葡萄糖，其余的14个己糖旋光异构体是它的非对映体。 糖的构型（D，L）与旋光方向（+，-）并无直接联系。 旋光方向与程度是由整个分子的立体结构（包括各手型碳原子的构型）而不是某一个手性碳的构型所决定的。 差向异构体(epimer)：又称表异构体，只有一个不对称碳原子上的基团排列方式不同的非对映异构体，如：D-葡萄糖与D-半乳糖。 丁醛糖的同分异构体 戊醛糖的同分异构体 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°），从吡啶溶液中结晶出的称为β-型（[α]20D= +18.7°）。将这两种晶体分别溶于水中，放置一段时间后，其旋光率都逐渐转变为同一恒定值，+52.6°。 葡萄糖的不同结构形式相互转变，最后，达到一定的平衡，其中α型占36%，β型占63%，链式占1%。 在溶液中，含有4个以上碳原子的单糖主要以环状结构存在。 单糖分子中的羟基能与醛基或酮基可逆缩合成环状的半缩醛（emiacetal）。 环化后，羰基C就成为一个新手性C原子称为异头碳原子（anomeric carbon atom），环化后形成的两种非对映异构体称为端基异构体，或异头物(anomer)，分别称为α-型及β-型异头物。 异头碳的羟基与