Sugar 第1章 糖类

一、 引言 （一）糖类的存在与来源

韧带－结构糖 结缔组织－结构糖 肌糖原－能源 动物干重2％

细胞表面识别标记－糖 糖蛋白、糖脂、信息分子糖

（二）糖的生物学作用 1、结构成分 2、能源 3、碳源 4、信息识别

（三）糖类的元素组成和化学本质 Cn(H2O)m（不全面） 多羟基醛或酮及其缩聚物和衍生物的总称。 俗称碳水化合物（carbohydrate） Cn(H2O)m（不全面） 化学定义： 多羟基醛或酮及其缩聚物和衍生物的总称。 鼠李糖及岩藻糖（C6H12O5)、脱氧核糖（C5H10O4)

（ 四）糖的命名与分类 单糖 （monosaccharide ） 寡糖 （oligosaccharide ） 多糖 （polysaccharide ） 根据聚合度 不能被水解成更小分子的糖类 水解产生20个以上单糖分子的糖类

二、旋光异构 （一）有关旋光异构的几个概念 1、（同分）异构（isomerism） 原子组成、分子式、分子量相同

2、手性C原子（asymmetric carbon atom)

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。

旋光物质使平面偏振光的偏振面发生旋转的能力。 3、旋光性（optical activity） 尼克尔棱镜 平面偏振光 左/右旋 旋光度（旋光性、光学活性） 旋光物质使平面偏振光的偏振面发生旋转的能力。 [α] D= —————×100 t αD c×L

4、构型和构象 构型： 原子或基团在空间的相对分布或排列。 涉及共价键的断裂。 构象： 当单键旋转时，取代基团可能形成不同的立体结构。 不涉及共价键的断裂。

O CH2OH OH 船式 葡萄糖的构象 O CH2OH HO OH 椅式 O CH2OH HO OH

（二）Fischer 投影式

（三）构型的RS表示法

三、单糖的结构 （一）链状结构 结构通式 醛糖 酮糖 碳原子是不对称的 有旋光异构现象（＋/-）以及对映体D、L型

（二）D系单糖和L系单糖

1 2 3 4 5 6 D-葡萄糖 L-葡萄糖 L-甘油醛 D-甘油醛

对映体异构 HC=O HC-OH HO-CH HO-CH2 L-（-）葡萄糖 D - （+）葡萄糖

？ 讨论一种单糖的构型次序为： 确定D、L型 确定归属(醛/酮） 确定名称 确定对映体 D—甘露糖 L－甘露糖 D—葡萄糖 C原子数相同的单糖异构体，除对映体外以不同名称加以区分。

单糖中以醛糖种类分布居多，且其天然构型多为D型 对映体异构 D—葡萄糖 D-半乳糖 L-半乳糖 单糖中以醛糖种类分布居多，且其天然构型多为D型

——仅一个手性碳原子构型不同的非对映异构体 D—葡萄糖 D-半乳糖 差向异构体（epimer） ——仅一个手性碳原子构型不同的非对映异构体

（三）单糖的构象

1、戊糖、己糖的环状结构与构象 分多羟基醛、酮开链、半缩醛环状两种形式 天然情况以环状占绝大多数。 以葡萄糖为例 吡喃环 开链 O

吡喃环 O 开链 半缩醛羟基 仍具有醛基还原性

2、环状分子的αβ构型（异头碳） 吡喃环 O O H OH ＝？ β OH H 新手性碳 新异构型 α

O CH2OH OH 船式 葡萄糖的构象 O CH2OH HO OH 椅式 O CH2OH HO OH

椅式构象与糖命名 平面结构 空间构象 名？ α—D—葡萄糖 命名时为 α（β）—D（L）—糖名 名？ β—D—葡萄糖

戊糖，多为五元环呋喃糖 如 o 核糖 脱氧核糖

四、单糖的性质 1、单糖的物理性质 （1）旋光性及变旋现象 （2）甜度（以蔗糖为参考）（表1－2） （3）溶解度

2、单糖的化学性质 单糖可发生哪些化学反应？ 氧化——糖酸、糖醛酸 还原——糖醇 脂化——糖脂 聚合——寡糖、多糖 如 葡萄糖(G)

还原反应

聚合反应 糖苷键 1 4 C O 糖苷 H2O 麦芽糖【葡萄糖-α（1→4）葡萄糖苷】 α—葡萄糖

五、寡糖（低聚糖） 命名原则： ①非还原端与还原端 ② α,β ③ 吡喃、呋喃 ④ （1 4/1 2…）

自然界最常见的寡糖是二糖 麦芽糖 α-型 α-型 [O-α-D-吡喃葡糖基-(1→4)- α- D-吡喃葡萄糖苷]

[O-α-D-吡喃葡糖基-(1→2)- β- D-呋喃果糖苷] 蔗糖 [O-α-D-吡喃葡糖基-(1→2)- β- D-呋喃果糖苷] 2 1

纤维二糖 β-型 β-型 [O- β-D-吡喃葡糖基-(1→4)- β- D-吡喃葡糖苷] 4 人体无法利用 低聚糖的保健作用

六、多糖 分为{同/杂多糖、结构/贮存多糖} （一）均（同）多糖 ——由一种单糖聚合而成

1、 淀粉 植物细胞能源的储藏形式 作物名称（种子） 小麦 玉米 大米 土豆 红薯 淀粉含量 65％ 75％ 20％ 16％

直链淀粉（amylose） 空间结构 一级结构 α（1→4）葡萄糖苷键 可溶于热水 遇碘呈紫蓝色

支链淀粉（amylopectin） 不可溶于热水 可溶水冷水 ＞6, 000个糖分子 遇碘呈紫红色 α（1→6）糖苷键 α（1→4）糖苷键 空间结构 不可溶于热水 可溶水冷水 ＞6, 000个糖分子 遇碘呈紫红色

淀粉颗粒中的直/支链淀粉

工业应用 淀粉 水解程度 麦芽低聚糖 水解葡萄糖 糊精 糖浆 工业方法—酸或酶水解

2. 糖原 “动物淀粉” 结构与支链淀粉类似； 遇碘为红紫色； 人体中的血糖浓度是定值 （红细胞、视网膜、脑组织） 血糖 糖原合成 血糖 糖原合成 血糖 糖原分解

3. 右旋糖苷/葡聚糖（dextran) 酵母和细菌的贮存多糖

4. 纤维素（cellulose） （植物细胞壁结构多糖）（一大类生物资源） 葡萄糖β（1→4）糖苷键连接而成的无分支的多糖 8000~10000分子 一级结构

5.甲壳素/壳多糖/几丁质（chitin） （甲壳动物、昆虫外壁，另一大类生物资源）                                               [2—N—乙酰—D —氨基葡萄糖β（1→4）糖苷]

（二）杂多糖 （由不同的几种单糖聚合而成） A.半纤维素 B.果胶（细胞壁间粘连物质，基质多糖） 存在于细胞壁中所有杂多糖的总称。 B.果胶（细胞壁间粘连物质，基质多糖） C.琼脂糖（红藻类石花菜属中提取，食物胶：果冻） D.药物多糖 中草药治病的主要成分就是此类多糖及其衍生物 结构与功能的研究刚刚起步 E.其它

七、细菌杂多糖 （一）细菌细胞壁的化学组成 G +菌: G－菌: 多层肽聚糖 单层肽聚糖 磷壁酸相连 脂多糖

G +菌 肽聚糖 peptidoglycan N-乙酰葡糖胺 N-乙酰胞壁酸 四肽侧链 肽交联桥

（二）细菌脂多糖 革兰氏阴性菌的特有结构 O-特异链 β-1，6连接 D-葡萄糖胺 核心寡糖 酰胺键 酯键 1,4焦磷酸桥 脂质A 3-羟脂肪酸

八、糖蛋白及其糖链 （一）糖肽连键的类型 1、O-糖肽键：Ser/Thr/Hyl/Hyp 2、N-糖肽键 β-N-乙酰葡萄糖胺 Asn γ-酰胺N原子 Asn-X-Thr/Ser N-糖苷键

（二）糖链的分类 1、N-糖链（N-聚糖） 核心五糖 sialic acid galactose mannose 核心七糖 GlcNAc fucose

2、O-糖链（O-聚糖） 结构比N－糖链简单 连接形式比N－糖链多 没有共同的核心结构

（三）糖链的生物学功能 参与糖蛋白新生肽链的折叠和缔合 影响糖蛋白的分泌和稳定性 参与分子识别/细胞识别

糖链与糖蛋白的生物活性 1、糖链与酶活性 2、糖链与激素活性 3、糖链与IgG活性

（四）血型物质 1900年，奥地利医生landsteiner，提出ABO血型系统。

血型糖链 肽链 岩藻糖 乙酰氨基葡萄糖 O 葡萄糖 半乳糖 糖基转移酶 半乳糖 B 乙酰氨基半乳糖 A

Structure of the ABO blood group carbohydrates galactose GlcNAc fucose GalNAc sialic acid (NANA) galactose Structure of the ABO blood group carbohydrates

（五）凝集素 lectin

九、糖胺聚糖 （ glycosaminoglycan, GAG） 一般含有氨基己糖或己糖醛酸 也称粘多糖（mucopolysaccharide） [己糖醛酸 己糖胺]n 单糖残基带有羧基/硫酸基

A、透明质酸 （关节/脐带/鸡冠/胚胎/玻璃体） B、硫酸软骨素（硫酸皮肤素） C、硫酸角质素 D、硫酸乙酰肝素和肝素 糖胺聚糖（粘多糖）的种类： A、透明质酸 （关节/脐带/鸡冠/胚胎/玻璃体） B、硫酸软骨素（硫酸皮肤素） C、硫酸角质素 D、硫酸乙酰肝素和肝素

透明质酸（hyaluronic acid,HA)

硫酸软骨素(chondroitin sulfate,CS)

硫酸皮肤素（dermatin sulfate,DS） α1 3 α

硫酸角质素(keratan,KS)

肝素(heparin,Hp)

十、蛋白聚糖（ proteoglycan, PG） 一/多条糖胺聚糖 核心蛋白 N/O连寡糖

蛋白聚糖聚集体