糖类和糖生物学PPT资料.ppt

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物学这一新的分支学科的诞生。

糖生物学糖生物学（glycobiology）是研究聚糖及其是研究聚糖及其衍生物的结构衍生物的结构,化学化学,生物合成及生物功能的科生物合成及生物功能的科学学糖生物学的研究方兴未艾，成为继蛋白质，核糖生物学的研究方兴未艾，成为继蛋白质，核酸后又一热点领域。

酸后又一热点领域。

（二）.糖类的化学本质1.碳水化合物名称由来碳水化合物名称由来Carbon（碳）（碳）+hydrate（水合物）（水合物）通式通式Cm（H2O）n碳水化合物碳水化合物2.糖类的化学本质糖类的化学本质糖类是多羟醛糖类是多羟醛,多羟酮或其衍生物多羟酮或其衍生物,或水解时能产或水解时能产生这些化合物的多聚体生这些化合物的多聚体.鼠李糖及岩藻糖（鼠李糖及岩藻糖（C6H12O5）、脱氧核糖（脱氧核糖（C5H10O4）（三三）分类与命名（按糖的聚合度分）分类与命名（按糖的聚合度分）l单糖：

不能被水解成更小分子的糖类，也称为单糖：

不能被水解成更小分子的糖类，也称为简单糖，三碳简单糖，三碳七碳（丙糖七碳（丙糖庚糖），常见庚糖），常见的是五碳和六碳糖，如核糖，葡萄糖、果糖、的是五碳和六碳糖，如核糖，葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖半乳糖、甘露糖。

l寡糖（寡糖（Oligosaccharides）：

水解时生成几）：

水解时生成几个单糖（个单糖（210个），如二糖（蔗糖、麦芽糖、个），如二糖（蔗糖、麦芽糖、乳糖）、三糖、四糖等乳糖）、三糖、四糖等l多糖（多糖（Polysaccharides）：

水解时产生）：

水解时产生20个个以上单糖分子的糖类以上单糖分子的糖类.l包括：

包括：

同多糖（水解时只产生一种单糖或其衍生物，同多糖（水解时只产生一种单糖或其衍生物，如淀粉、糖原）如淀粉、糖原）杂多糖（水解时产生一种以上单糖或其衍生物杂多糖（水解时产生一种以上单糖或其衍生物构成如，如半纤维素、透明质酸）。

构成如，如半纤维素、透明质酸）。

l糖缀合物糖缀合物（糖复合物糖复合物）：

糖类物质与蛋白质或脂：

糖类物质与蛋白质或脂类等生物分子形成的共价缀合物类等生物分子形成的共价缀合物,如如,糖蛋白和糖蛋白和糖脂糖脂.l糖衍生物（糖衍生物（Sugarderivatives）：

糖胺、糖）：

糖胺、糖酸和糖酯酸和糖酯二二.单糖的结构和性质单糖的结构和性质l（一一）.单糖的链状结构单糖的链状结构l（二二）.单糖的环状结构单糖的环状结构l（三三）.单糖的构象单糖的构象l（四四）.单糖的物理和化学性质单糖的物理和化学性质旋光异构旋光异构原子组成、分子式、分子量相同原子组成、分子式、分子量相同有关旋光异构的几个概念有关旋光异构的几个概念1、（同分）异构（、（同分）异构（isomerism）2、手性、手性C原子原子与四个不同的原子或原子基团共价连接并因而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。

失去对称性的四面体碳。

3、旋光性、旋光性n尼克尔棱镜尼克尔棱镜n平面偏振光平面偏振光n左左/右旋右旋旋光度（旋光性、光学活性）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。

旋光物质使平面偏振光的偏振面发生旋转的能力。

4构型与构象构型与构象

（1）构型：

是指一个分子由于其中各原子特有的固定）构型：

是指一个分子由于其中各原子特有的固定空间排列，而使该分子所具有的特定立体化学形式。

空间排列，而使该分子所具有的特定立体化学形式。

当某一物质由一种构型转变为另一种构型时，要求当某一物质由一种构型转变为另一种构型时，要求共价键的断裂和重新形成。

共价键的断裂和重新形成。

（2）构象：

一个分子中，不改变共价键结构，仅单键）构象：

一个分子中，不改变共价键结构，仅单键周围的原子旋转所产生的原子的空间排布。

一种构周围的原子旋转所产生的原子的空间排布。

一种构象改变为另一种构象时，不要求共价键的断裂和重象改变为另一种构象时，不要求共价键的断裂和重新形成。

由于单键基本自由旋转以及键角有一定的新形成。

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采取多种形态，分子所采取的特定形态称为构象。

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当单键旋转时，取代基团可能形成不同的立体结构。

立体结构。

不涉及共价键的断裂不涉及共价键的断裂。

最简单的单糖是丙醛糖和丙酮糖。

除丙酮最简单的单糖是丙醛糖和丙酮糖。

除丙酮糖外，其它单糖分子都有旋光异构体。

糖外，其它单糖分子都有旋光异构体。

丙醛糖丙酮糖己醛糖己醛糖己酮糖己酮糖单糖的旋光异构体单糖的旋光异构体24=1623=8旋光异构体旋光异构体的数目的数目（22nn）Fischer投影式投影式常见单糖常见单糖D-（+）-甘油醛L-（-）-甘油醛单糖的构型和标记法单糖的构型和标记法在糖化学中，采用在糖化学中，采用D/LD/L法标记单糖的构型。

法标记单糖的构型。

单糖构型的确定以甘油醛为标准。

距羰基最远的手性碳与D-（+）-甘油醛的手性碳构型相同时，为D型；

与L-（-）-甘油醛构型相同时，为L型。

自然界存在的单糖大多是D型糖。

DD型糖型糖D-（+）-甘油醛单糖构型的确定：

单糖构型的确定：

D-葡萄糖葡萄糖D-果糖果糖LL型糖型糖L-（-）-甘油醛单糖的几种简写式:

D-葡萄糖L-葡萄糖D型糖与L型糖是对映体，根据D型糖可写出相应的L型糖。

甘露糖果糖半乳糖D系醛糖D-D-葡萄糖与葡萄糖与D-D-甘露糖在构型上只有甘露糖在构型上只有C2C2构型不构型不同，称为差向异构。

同，称为差向异构。

D-葡萄糖与D-半乳糖也为差向异构。

多个手性碳的非对映体，彼此间只有一个手性多个手性碳的非对映体，彼此间只有一个手性碳原子的构型不同，而其余的都相同者，称为碳原子的构型不同，而其余的都相同者，称为差向异构体或表异构体。

差向异构体或表异构体。

D系酮糖结构通式结构通式醛糖醛糖酮糖酮糖有有旋光异构旋光异构现象现象（/-/-）以及以及对映体对映体DD、LL型型碳原子碳原子是不对称是不对称的的链状结构链状结构单糖构型的命名单糖构型的命名含含n个手性个手性C的化合的化合物的旋光异构体的物的旋光异构体的数目数目=2n（个），个），对映体的数目对映体的数目=2n/2（对）对）离羰基碳最远的那个离羰基碳最远的那个手性手性C的构型作为醛的构型作为醛糖分子的构型糖分子的构型。

DL型、异头物（异头物，异头物）、RS型DL型型l以甘油醛作以甘油醛作为参照物为参照物l单糖的构型单糖的构型指分子中离指分子中离羰基碳最远羰基碳最远的那个手性的那个手性碳原子的构碳原子的构型。

型。

lD系单糖系单糖和和L系单糖系单糖甘油醛甘油醛L环状结构环状结构环状结构环状结构单糖的变旋现象（单糖的变旋现象（单糖的变旋现象（单糖的变旋现象（单糖的变旋现象（单糖的变旋现象（MutarotationMutarotationMutarotation）D-葡萄糖的变旋现象（mutarotation）+52.7+52.700+112+11200+18.7+18.700乙醇溶液吡啶溶液D-葡萄糖的变旋光现象，用其链状结构是无法解释的。

l葡萄糖作为多羟醛不具有醛类的某些典型反葡萄糖作为多羟醛不具有醛类的某些典型反应性能，如：

应性能，如：

l缺少缺少SchiffSchiff化反应，不能使化反应，不能使HH22SOSO33漂白的漂白的品红还原。

品红还原。

l醛类能与醛类能与NaHSONaHSO33反应，而单糖不能与反应，而单糖不能与NaHSONaHSO33起加成反应。

起加成反应。

l仅与一分子醇成半缩醛反应，不能与两分仅与一分子醇成半缩醛反应，不能与两分子醇成缩醛反应。

子醇成缩醛反应。

-D-葡萄糖和-D-葡萄糖，二者互称异头物。

-D-葡萄糖（63%）0.1%-D-葡萄糖（37%）物理及化学方法证明，结晶状态的单糖是以环状结构存在的。

FisherFisher投影式环状结构的氧桥过长，不尽合理。

投影式环状结构的氧桥过长，不尽合理。

转折转折旋转旋转成环成环成环成环-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖l1926年英国化学家年英国化学家Haworth建议使用建议使用Boeseken首次提出的一种透视式来表示单糖的首次提出的一种透视式来表示单糖的环状结构环状结构D-D-葡萄糖由葡萄糖由葡萄糖由葡萄糖由FischerFischer式改写为式改写为式改写为式改写为HaworthHaworth式的步骤式的步骤式的步骤式的步骤吡喃糖和呋喃糖吡喃糖和呋喃糖：

Haworth式（透视式）式（透视式）吡喃型吡喃型呋喃型呋喃型-D-葡萄糖-D-葡萄糖葡萄糖的葡萄糖的HaworthHaworth透视式透视式吡喃型吡喃型99.9%99.9%左上右下左上右下单糖的Haworth透视式D-果糖-D-呋喃果糖-D-呋喃果糖果糖的果糖的HaworthHaworth式式-D-吡喃果糖-D-吡喃果糖单糖的名称OHHOHOHHHOHCH2OH-D（）-吡喃型葡萄糖H132456HOHHOHOHHHOHCH2OH-D-D（）（）-吡喃型葡萄糖吡喃型葡萄糖123456HOHHOH1HOHCH2OH-D-呋喃型果糖HOCH223456H-D-呋喃型果糖HOHOH1HOHCH2OHHOCH223456六元环不是平面型的，透视式仍不能真实地反映单糖的三维空间结构。

吡喃糖六元环与环己烷相似，优势构象也是椅式。

-D-半乳糖-D-阿洛糖-D-葡萄糖-D-葡萄糖单糖的构象葡萄糖的构象葡萄糖的构象船式船