甘露糖等-D-吡喃葡萄糖课件

第一章第一章 糖类的结构与功能糖类的结构与功能糖类的概念和分类糖类的概念和分类单糖的构型、结构、构象单糖的构型、结构、构象自然界存在的重要单糖及其衍生物自然界存在的重要单糖及其衍生物寡糖寡糖多糖多糖糖复合物糖复合物Carbohydrate第一章 糖类的结构与功能糖类的概念和分类单糖的构型、结构、11.1糖类的概念和分类糖类的概念和分类数量最多的一类有机物数量最多的一类有机物 广泛存在于特别是植物界广泛存在于特别是植物界 根本来源根本来源光合作用光合作用糖类是指多羟基醛或酮及其衍生物糖类是指多羟基醛或酮及其衍生物在生物体内在生物体内，糖类物质主要以均一多糖、杂多糖、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糖蛋白和蛋白聚糖形式存在1.1糖类的概念和分类数量最多的一类有机物糖类是指多羟基醛或21.1.氧化供能氧化供能：糖：糖类占人体全部供能量的占人体全部供能量的70%70%。2.2.作作为为结结构构成成分分：作作为生生物物膜膜、神神经组织等等的的组分。分。3.3.作作为为核核酸酸类类化化合合物物的的成成分分：构构成成核核苷苷酸酸，DNADNA，RNARNA等。等。4.4.转转变变为为其其他他物物质质：转变为脂脂肪肪或或氨氨基基酸酸等等化合物。化合物。糖糖类在生物体的生理功能主要有：在生物体的生理功能主要有：5.5.细胞识别的信号分子细胞识别的信号分子热点热点1.氧化供能：糖类占人体全部供能量的70%。2.作为结构成3糖的分类：糖的分类：糖类化合物糖类化合物单糖单糖寡糖寡糖多糖多糖：不能水解的最简单糖类，是多：不能水解的最简单糖类，是多羟基的醛或酮的衍生物（醛糖或羟基的醛或酮的衍生物（醛糖或酮糖）酮糖）：有：有210210个分子单糖缩合而成，个分子单糖缩合而成，水解后产生单糖水解后产生单糖：由多分子单糖或其衍生物所组成，：由多分子单糖或其衍生物所组成，水解后产生原来的单糖或其衍生物。水解后产生原来的单糖或其衍生物。同多糖同多糖杂多糖杂多糖糖复合物糖复合物糖的分类：糖类化合物单糖寡糖多糖：不能水解的最简单糖类，是多4注意：注意：醛糖与酮糖醛糖与酮糖五糖与五碳糖五糖与五碳糖用碳水化合物并不恰当用碳水化合物并不恰当D-Glucose L-Glucose注意：D-Glucose L-Glucos5糖的性质与旋光异构密切相关糖的性质与旋光异构密切相关异构异构=同分异构，相同的组成（原子数目，分子式）同分异构，相同的组成（原子数目，分子式）组成即分子式组成即分子式构造指原子连接的次序构造指原子连接的次序结构异构，用结构式表示结构异构，用结构式表示例如：甘油醛与乳酸，葡萄糖与果糖例如：甘油醛与乳酸，葡萄糖与果糖构型指原子的空间排布构型指原子的空间排布立体异构，用透视式、投影式、立体异构，用透视式、投影式、立体模型等表示立体模型等表示构象指键的旋转及柔性构象指键的旋转及柔性多种形态多种形态常说的异构包括结构异构和常说的异构包括结构异构和立体异构立体异构而立体异构又分为几何异构和而立体异构又分为几何异构和旋光异构旋光异构糖的性质与旋光异构密切相关常说的异构包括结构异构和立体异构6旋光性：旋光性：平面偏振光通过旋光物质时，偏振面会发平面偏振光通过旋光物质时，偏振面会发生移动，生移动，+-表示右左表示右左 D=100tDtcL物质的物理属性物质的物理属性旋光性：D=100tDtcL物质的7旋光性与分子内部结构有关旋光性与分子内部结构有关手性碳原子连接手性碳原子连接4 4个不同的基团，失去个不同的基团，失去对称性对称性空间上不同的排列，左右手，镜像异构，空间上不同的排列，左右手，镜像异构，对映体对映体如如D D型与型与L L型甘油醛型甘油醛对映体除相等而方向相反的旋光性和不对映体除相等而方向相反的旋光性和不同的生物活性外，其他理化性质相同同的生物活性外，其他理化性质相同旋光性与分子内部结构有关8甘露糖等-D-吡喃葡萄糖课件9表示方法：表示方法：FischerFischer投影式，又称投影式投影式，又称投影式D-Glucose L-Glucose表示方法：Fischer投影式，又称投影式D-Glucose10甘露糖等-D-吡喃葡萄糖课件11甘露糖等-D-吡喃葡萄糖课件12甘露糖等-D-吡喃葡萄糖课件13甘露糖等-D-吡喃葡萄糖课件14甘露糖等-D-吡喃葡萄糖课件15第一章第一章 糖类的结构与功能糖类的结构与功能糖类的概念和分类糖类的概念和分类单糖的构型、结构、构象单糖的构型、结构、构象自然界存在的重要单糖及其衍生物自然界存在的重要单糖及其衍生物寡糖寡糖多糖多糖糖复合物糖复合物第一章 糖类的结构与功能糖类的概念和分类单糖的构型、结构、16D-Glucose L-GlucoseD-Glucose 17根据单糖的链状结构根据单糖的链状结构葡萄糖有？个手性碳原子，？对对映体，？个旋光异构体葡萄糖有？个手性碳原子，？对对映体，？个旋光异构体己酮糖有？个手性碳原子，？对对映体，己酮糖有？个手性碳原子，？对对映体，？个旋光异构体？个旋光异构体醛糖都是由甘油醛衍生醛糖都是由甘油醛衍生酮糖由二羟丙酮衍生酮糖由二羟丙酮衍生D D型与型与L L型远离羰基的手性碳原子的羟基取向型远离羰基的手性碳原子的羟基取向任一旋光化合物只有一个对映体任一旋光化合物只有一个对映体如如D-D-葡萄糖与葡萄糖与L L葡萄糖葡萄糖1.2 1.2 单糖的结构、构型和构象单糖的结构、构型和构象根据单糖的链状结构醛糖都是由甘油醛衍生1.2 单糖的结构、构18甘露糖等-D-吡喃葡萄糖课件19甘露糖等-D-吡喃葡萄糖课件20甘露糖等-D-吡喃葡萄糖课件21甘露糖等-D-吡喃葡萄糖课件22在有在有机体机体中发中发现最现最多的多的单糖单糖是是 D D型结型结构构在有机体中发现最多的单糖是 D型结构23链式的葡萄糖有链式的葡萄糖有4 4个手性碳原子个手性碳原子1616个旋光异构体个旋光异构体只有只有D-D-葡萄糖与葡萄糖与L L葡萄糖是对映体葡萄糖是对映体其余都是葡萄糖的非对映体其余都是葡萄糖的非对映体所以葡萄糖与甘露糖性质有差异所以葡萄糖与甘露糖性质有差异但是葡萄糖与甘露糖只有但是葡萄糖与甘露糖只有2 2号羟基取向不同号羟基取向不同葡萄糖与半乳糖只有葡萄糖与半乳糖只有4 4号羟基取向不同号羟基取向不同只有只有1 1个羟基取向不同的非对映体叫差向异构体个羟基取向不同的非对映体叫差向异构体链式的葡萄糖有4个手性碳原子16个旋光异构体24差向异构体差向异构体差向异构体25几种重要单糖的投影式要求记住：几种重要单糖的投影式要求记住：Glc,Fru,Man,Gal,RibGlc,Fru,Man,Gal,Rib几种重要单糖的投影式要求记住：26葡萄糖的结构葡萄糖的结构多羟基多羟基醛的开醛的开环形式环形式CHOHCOHHOCHHCOHHCOHCH2OH半缩醛半缩醛吡喃糖吡喃糖OCH2OHOHOHOHOH15呋喃糖呋喃糖OCH2OHHO-CHOHOHOH14OCH2OHOHOHOH15OHOCH2OHHO-CHOHOH14OH葡萄糖的结构多羟基醛的开环形式CHOHCOHHOCHHCOH27单糖为什么会有环状结构？单糖为什么会有环状结构？得到变旋现象的启发得到变旋现象的启发乙醇结晶的乙醇结晶的D-葡萄糖旋光度葡萄糖旋光度=+112.2。吡啶结晶的吡啶结晶的D-葡萄糖旋光度葡萄糖旋光度=+18.7。甚至物理性质（熔点）也不一样甚至物理性质（熔点）也不一样Why？说明说明D-葡萄糖有两种葡萄糖有两种将任一葡萄糖置于水中，旋光度将任一葡萄糖置于水中，旋光度=+52.6。变旋变旋单糖为什么会有环状结构？变旋28变旋是由于发生了醛（酮）醇缩合反应变旋是由于发生了醛（酮）醇缩合反应变旋是由于发生了醛（酮）醇缩合反应29分子内亲核加成分子内亲核加成分子内亲核加成分子内亲核加成环状半缩醛环状半缩醛环状半缩醛环状半缩醛分子内亲核加成环状半缩醛30环状半缩醛导致环状半缩醛导致环状半缩醛导致环状半缩醛导致1 1号碳原子成为手性号碳原子成为手性号碳原子成为手性号碳原子成为手性故两种故两种故两种故两种D-D-葡萄糖旋光度有差异葡萄糖旋光度有差异葡萄糖旋光度有差异葡萄糖旋光度有差异OCH2OHOHOHOH15OHOCH2OHOHOHOHOH15羰基碳原子形成的差向异构体叫羰基碳原子形成的差向异构体叫羰基碳原子形成的差向异构体叫羰基碳原子形成的差向异构体叫异头物异头物异头物异头物型：异头碳羟基与最后一个手性碳羟基取向相同型：异头碳羟基与最后一个手性碳羟基取向相同型：异头碳羟基与最后一个手性碳羟基取向相同型：异头碳羟基与最后一个手性碳羟基取向相同 与最后的羟甲基的取向相反与最后的羟甲基的取向相反与最后的羟甲基的取向相反与最后的羟甲基的取向相反-D-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖18.718.7，64%64%-D-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖112.2112.2，36%36%旋光度旋光度=+52.6。环状半缩醛导致1号碳原子成为手性OCH2OHOHOHOH1531甘露糖等-D-吡喃葡萄糖课件32思考：思考：为什么为什么GlcGlc的醛基活性不明显？的醛基活性不明显？只能与只能与1 1分子甲醇反应生成缩醛？分子甲醇反应生成缩醛？变旋之后的旋光度不是变旋之后的旋光度不是型，型，型的平型的平均值？均值？思考：33吡喃糖与呋喃糖吡喃糖与呋喃糖对于对于GlcGlc而言，若而言，若1.51.5加成则六元环加成则六元环吡喃糖吡喃糖1.41.4加成则五元环加成则五元环呋喃糖呋喃糖对于对于FruFru而言，若而言，若2.52.5加成则五元环加成则五元环呋喃糖呋喃糖2.62.6加成则六元环加成则六元环吡喃糖吡喃糖OCH2OHOHOHOH15OH-D-D-D-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖OCH2OHHO-CHOHOH14OH-D-D-D-D-呋喃葡萄糖呋喃葡萄糖呋喃葡萄糖呋喃葡萄糖吡喃糖与呋喃糖对于Glc而言，若OCH2OHOHOHOH1534重要的己糖有葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖等重要的己糖有葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖等-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖-D-吡喃半乳糖吡喃半乳糖HaworthHaworthHaworthHaworth式，式，式，式，型：异头碳羟基与最后一个手型：异头碳羟基与最后一个手型：异头碳羟基与最后一个手型：异头碳羟基与最后一个手性碳羟基取向相同，即与末端羟甲基相反性碳羟基取向相同，即与末端羟甲基相反性碳羟基取向相同，即与末端羟甲基相反性碳羟基取向相同，即与末端羟甲基相反重要的己糖有葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖等-D-吡喃葡萄糖35-D-吡喃甘露糖吡喃甘露糖-D-呋喃果糖呋喃果糖-D-吡喃甘露糖-D-呋喃果糖36葡萄糖的构象船式椅式OCH2OHHOHOOHOHOCH2OHHOHOOHOHOCH2OHOHOHOHOH环转向环转向大基团位于平伏键才稳定大基团位于平伏键才稳定葡萄糖的构象船式椅式OCH2OHHOHOOHOHOCH2OH37单糖的性质单糖的性质物理物理物理物理性质性质性质性质1.1.旋光性，有些没有？旋光性，有些没有？2.2.甜，蔗糖糖度甜，蔗糖糖度100100，西瓜为，西瓜为8 8左右，甜味蛋白等左右，甜味蛋白等化学化学化学化学性质性质性质性质在弱碱下异构：醛与烯醇的转变在弱碱下异构：醛与烯醇的转变氧化成糖酸：糖的还原性、银镜反应氧化成糖酸：糖的还原性、银镜反应还原成糖醇还原成糖醇与苯肼形成糖脎：区分还原糖与苯肼形成糖脎：区分还原糖形成糖酯：形成糖酯：特别是糖与磷酸特别是糖与磷酸特别是糖与磷酸特别是糖与磷酸形成糖苷形成糖苷:半缩醛羟基的缩合半缩醛羟基的缩合自学自学单糖的性质物理性质1.旋光性，有些没有？化学性质在弱碱下异构38注意：注意：1.1.有些酮糖也有还原性有些酮糖也有还原性2.2.溴水可以专一地氧化醛糖或溴水可以专一地氧化醛糖或酮糖酮糖3.3.糖二酸可能是内消旋体糖二酸可能是内消旋体4.4.葡萄糖、果糖、古洛糖、山葡萄糖、果糖、古洛糖、山梨糖都将还原成山梨醇梨糖都将还原成山梨醇5.5.糖苷键（甙）最常见糖苷键（甙）最常见O-O-糖苷，糖苷，还有还有N N，S S等，等，核酸的结构核酸的结构注意：39甘露糖等-D-吡喃葡萄糖课件40第一章第一章 糖类的结构与功能糖类的结构与功能糖类的概念和分类糖类的概念和分类单糖的构型、结构、构象单糖的构型、结构、构象自然界存在的重要单糖及其衍生物自然界存在的重要单糖及其衍生物寡糖寡糖多糖多糖糖复合物糖复合物第一章 糖类的结构与功能糖类的概念和分类单糖的构型、结构、41丙糖：丙糖：二羟丙酮，甘油醛二羟丙酮，甘油醛戊糖：核糖与脱氧核糖戊糖：核糖与脱氧核糖己糖己糖：ManMan，GlcGlc，FruFru，GalGal，庚糖庚糖：D-D-景天庚酮糖景天庚酮糖单糖的衍生物单糖的衍生物1.1.单糖磷酸酯，葡糖单糖磷酸酯，葡糖-1-1-磷酸，葡磷酸，葡糖糖-6-6-磷酸，果糖磷酸，果糖-1-1，6-6-二磷酸二磷酸参与细胞中很多代谢参与细胞中很多代谢酸性强，不扩散到胞外酸性强，不扩散到胞外丙糖：单糖的衍生物1.单糖磷酸酯，葡糖-1-磷酸，葡糖-6-422.2.糖醇糖醇 山梨醇山梨醇3.3.糖醛酸糖醛酸 葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸（VcVc）4.4.糖胺糖胺 氨基葡萄糖氨基葡萄糖5.5.糖苷糖苷 单糖的衍生物单糖的衍生物2.糖醇 山梨醇单糖的衍生物43两种重要的氨基糖两种重要的氨基糖(P98)(P98)：N-N-乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸细菌胞壁细菌胞壁唾液酸唾液酸记住下列缩写表示：记住下列缩写表示：Glc,Fru,Man,Gal,RibGlc,Fru,Man,Gal,RibFucFuc，GalNAcGalNAc，GlcNAcGlcNAc（NAGNAG）Mur(Mur(胞壁酸），胞壁酸），MurNAcMurNAc（NAMNAM），），Sia SiaNeuNAc=Sia两种重要的氨基糖(P98)：记住下列缩写表示：44NAMNAM45甘露糖等-D-吡喃葡萄糖课件46甘露糖等-D-吡喃葡萄糖课件47糖苷糖苷v熊果苷熊果苷v天然产物天然产物糖苷熊果苷48糖苷糖苷糖苷49第一章第一章 糖类的结构与功能糖类的结构与功能糖类的概念和分类糖类的概念和分类单糖的构型、结构、构象单糖的构型、结构、构象自然界存在的重要单糖及其衍生物自然界存在的重要单糖及其衍生物寡糖寡糖多糖多糖糖复合物糖复合物第一章 糖类的结构与功能糖类的概念和分类单糖的构型、结构、50二、寡糖（二糖）二、寡糖（二糖）蔗糖蔗糖葡萄糖葡萄糖-，（12）果糖苷）果糖苷二、寡糖（二糖）蔗糖51乳乳 糖糖葡萄糖葡萄糖-（14）半乳糖苷）半乳糖苷乳 糖葡萄糖-（14）半乳糖苷52麦芽糖麦芽糖麦芽糖53纤维二糖纤维二糖异头定向异头定向纤维二糖异头定向54同种单糖组成的寡糖：麦芽糖同种单糖组成的寡糖：麦芽糖不同种单糖组成的寡糖：蔗糖不同种单糖组成的寡糖：蔗糖1 12 12 12 12 14 14 14 4常见常见还原性：是否具有半缩醛羟基还原性：是否具有半缩醛羟基非还原端（非还原端（NRENRE）在左边）在左边O-O-D-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖-（1 14 4）-D-D-吡喃吡喃葡萄糖葡萄糖麦芽糖麦芽糖简写：简写：Glc(1-4)Glc同种单糖组成的寡糖：麦芽糖55第一章第一章 糖类的结构与功能糖类的结构与功能糖类的概念和分类糖类的概念和分类单糖的构型、结构、构象单糖的构型、结构、构象自然界存在的重要单糖及其衍生物自然界存在的重要单糖及其衍生物寡糖寡糖多糖多糖糖复合物糖复合物第一章 糖类的结构与功能糖类的概念和分类单糖的构型、结构、56由多个单糖构成由多个单糖构成同样物质也是由一系列不同分子量组同样物质也是由一系列不同分子量组成成纯化困难纯化困难多糖无还原性，有旋光性，无变旋，多糖无还原性，有旋光性，无变旋，无甜味无甜味有多个非还原端，一个还原端有多个非还原端，一个还原端储存多糖与结构多糖储存多糖与结构多糖同多糖同多糖杂多糖杂多糖糖复合物糖复合物由多个单糖构成同多糖杂多糖糖复合物571 1、淀粉、淀粉 -淀粉酶可将淀粉水解为麦芽糖。淀粉酶可将淀粉水解为麦芽糖。可见淀粉的组成单位是麦芽糖。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；一都可以将淀粉分为两种成分；一,种为可种为可溶部分，称为直链淀粉；另一种为不溶溶部分，称为直链淀粉；另一种为不溶部分，称为支链淀粉。部分，称为支链淀粉。同多糖同多糖细胞的储存多糖细胞的储存多糖广泛应用于造纸、纺织、食品广泛应用于造纸、纺织、食品老化：糊化的淀粉粒置久会沉淀老化：糊化的淀粉粒置久会沉淀1、淀粉-淀粉酶可将淀粉水解为麦芽糖。同多糖细胞的储存多58淀粉的特性淀粉的特性直链淀粉分子量约直链淀粉分子量约1 1万万-200-200万，万，250-260250-260个葡萄糖分子，以个葡萄糖分子，以（1 14 4）糖苷键）糖苷键聚合聚合而成。呈而成。呈螺旋结构螺旋结构，遇碘显紫蓝色。，遇碘显紫蓝色。支链淀粉中除了支链淀粉中除了（1 14 4）糖苷键构成糖）糖苷键构成糖链以外，在支点处存在链以外，在支点处存在（1 16 6）糖苷键，）糖苷键，分子量较高。遇碘显紫红色。分子量较高。遇碘显紫红色。淀粉的特性直链淀粉分子量约1万-200万，250-260个葡59直链淀粉直链淀粉 在在天天然然淀淀粉粉中中约约有有20-30%20-30%的的淀淀粉粉为为直直链链淀粉。淀粉。直直链链淀淀粉粉为为250300250300个个D-D-葡葡萄萄犊犊残残基基通通过过D-1,4-D-1,4-糖糖昔昔键键联联接接而而成成的的的的一一条条长长链链。一一般般可可认认为为直直链链淀淀粉粉的的基基本本组组成成单单位位是是麦芽糖。麦芽糖。直链淀粉 在天然淀粉中约有20-30%的淀粉为直链淀粉。60直直链链淀淀粉粉的的结结构构直链淀粉的结构61支链淀粉支链淀粉在在天天然然淀淀粉粉中中约约有有70-80%70-80%的的淀淀粉粉为为支支链链淀淀粉粉。支支链链淀淀粉粉的的分分子子较较直直链链淀淀粉粉大大得得多多，一一般般平平均均由由60006000个个D-D-葡葡萄萄糖糖残残基基组组成。其分子量约为成。其分子量约为1000,0001000,000左右。左右。支链淀粉在天然淀粉中约有70-80%的淀粉为支链淀粉。支链淀62支链淀粉结构支链淀粉结构支支链链淀淀粉粉中中的的一一些些D-D-葡葡萄萄糖糖也也可可同同样样通通过过-1,4-1,4-糖苷键连接成一条长链。糖苷键连接成一条长链。但但是是支支链链淀淀粉粉在在此此主主链链上上尚尚可可通通过过-1,6-1,6-糖糖苷苷键键形形成成分分支支的的侧侧链链。此此侧侧链链一一般般含含有有2525个个D-D-葡葡萄萄糖糖残残基基。侧侧链链内内部部的的D-D-葡葡萄萄糖糖残残基基仍仍是是通通过过-1,4-1,4糖糖苷苷键键而而相相互互连连接接。侧侧链链上上又又能能再再度度形形成成另另一一分分支支链链结结构构。于于是是促促使使支支链链淀淀粉粉分分子子呈现复杂的树状分支结构。呈现复杂的树状分支结构。支链淀粉的分支点应具有支链淀粉的分支点应具有-1,6-1,6-糖苷键的结构。糖苷键的结构。支链淀粉结构支链淀粉中的一些D-葡萄糖也可同样通过-1,463淀淀粉粉的的结结构构淀粉的结构64直链淀粉有极性，直链淀粉有极性，4 4，端非还原端，端非还原端，1 1，端还原端端还原端支链淀粉有多个非还原端，一个还原端支链淀粉有多个非还原端，一个还原端分支越多越溶于水（保护剂）分支越多越溶于水（保护剂）淀粉的二级结构：多糖链的折叠方式淀粉的二级结构：多糖链的折叠方式每一个葡萄糖均以一定的角度弯曲每一个葡萄糖均以一定的角度弯曲左手螺旋左手螺旋-淀粉酶：内切淀粉酶：内切11，4 4糖苷键糖苷键-淀粉酶：非还原端外切淀粉酶：非还原端外切11，4 4糖苷键糖苷键都不能切割分支都不能切割分支直链淀粉有极性，4，端非还原端，1，端还原端-淀粉酶：内切652 2、糖原、糖原 糖原为动物体内贮存的主要多糖，此多糖原为动物体内贮存的主要多糖，此多糖相当于植物体内贮存的淀粉，所以糖糖相当于植物体内贮存的淀粉，所以糖原也称为动物淀粉；高等动物的肝脏和原也称为动物淀粉；高等动物的肝脏和肌肉组织中含有较多的糖原。肌肉组织中含有较多的糖原。人类肝脏中的糖原含量可达肝脏于重的人类肝脏中的糖原含量可达肝脏于重的百分之十左右。软体动物也含有糖原，百分之十左右。软体动物也含有糖原，甚至于在玉米和一些细菌中也曾发现能甚至于在玉米和一些细菌中也曾发现能合成类似糖原的多糖成分。合成类似糖原的多糖成分。同多糖同多糖2、糖原 糖原为动物体内贮存的主要多糖，此多糖相当于植物体内66糖原的结构糖原的结构 因此糖原分子具有较多的分支结构。支因此糖原分子具有较多的分支结构。支链淀粉的分支结构是以链淀粉的分支结构是以2424个葡萄糖残基个葡萄糖残基为其分支的长度，但糖原的分支结构则为其分支的长度，但糖原的分支结构则是平均以是平均以1212个葡萄糖残基为其分支的长个葡萄糖残基为其分支的长度度 。糖原的结构 因此糖原分子具有较多的分支结构。支链淀粉的分支67糖原糖原糖原68脂肪粒脂肪粒线粒体线粒体糖原糖原脂肪粒线粒体糖原69甘露糖等-D-吡喃葡萄糖课件70糖链的分支结构糖链的分支结构糖链的分支结构71甘露糖等-D-吡喃葡萄糖课件723 3、纤、纤 维维 素素 纤纤维维素素是是自自然然界界中中分分布布最最广广、含含量量最最多多的的一一种种多多糖糖。无无论论一一年年生生或或多多年年生生植植物物，尤尤其其是是各各种种木木材材都都含含布布大大量量的的纤纤维维素素。植植物物体体内内约约有有5050的碳存在于纤维素的形式。的碳存在于纤维素的形式。估估计计地地球球上上绿绿色色植植物物每每年年大大约约净净产产有有机机物物15-15-201020101010吨吨，其其中中纤纤维维素素占占三三分分之之一一至至二二分分之之一。一。棉花、亚麻、芋麻和黄麻部含有大量优质的棉花、亚麻、芋麻和黄麻部含有大量优质的纤维素。木材中的纤维素则常与半纤维素和木纤维素。木材中的纤维素则常与半纤维素和木质素共同存在。质素共同存在。同多糖同多糖3、纤 维 素 纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖73纤维素的结构纤维素的结构由葡萄糖以由葡萄糖以（1 14 4）糖苷键连接糖苷键连接而成的直链而成的直链无臭、无味无臭、无味的白色丝状的白色丝状物物不溶于水、不溶于水、稀酸、稀碱稀酸、稀碱和有机溶剂和有机溶剂纤维素的结构由葡萄糖以（14）糖苷键连接而成的直链74植物中纤维素的存在形态植物中纤维素的存在形态植物中纤维素的存在形态75甘露糖等-D-吡喃葡萄糖课件76纤维素的高级结构纤维素的高级结构通过氢键形成片层结构通过氢键形成片层结构人不能消化纤维素人不能消化纤维素缺乏纤维素酶缺乏纤维素酶纤维素的高级结构人不能消化纤维素774 4、几丁质（壳多糖）、几丁质（壳多糖）几丁质也大量存在于昆虫和甲壳类动物几丁质也大量存在于昆虫和甲壳类动物的甲壳之中。于是几丁质的甲壳之中。于是几丁质(chitin)(chitin)可称可称为甲壳质。为甲壳质。虾、蟹壳个富含的甲壳质是一种白色、虾、蟹壳个富含的甲壳质是一种白色、无定形的半透明物质。据研究资料估计无定形的半透明物质。据研究资料估计白然界中每年生成的几丁质约有一百亿白然界中每年生成的几丁质约有一百亿吨。吨。在天然聚合物中几丁质的贮存量占第二在天然聚合物中几丁质的贮存量占第二位，仅次于纤维素。位，仅次于纤维素。同多糖同多糖4、几丁质（壳多糖）几丁质也大量存在于昆虫和甲壳类动物的甲壳78几丁质的结构几丁质的结构几几丁丁质质的的水水解解产产物物为为2-2-氨氨基基-D-D-葡葡萄萄糖糖(简简称称为为葡葡糖糖胺胺)。目目前前认认为为几几丁丁质质是是由由乙乙酰酰氨氨基基葡葡萄萄糖糖聚聚合合而而成成的的多多糖糖。因因此此几几丁丁质质(甲甲壳壳质质)也也可可称称为为聚聚乙乙酰氨基葡糖酰氨基葡糖(或壳多糖或壳多糖)。由由几几丁丁质质的的提提纯纯和和部部分分水水解解作作用用可可鉴鉴出出几几丁丁质质中中的的寡寡糖糖成成分分，从从而而证证明明几几丁丁质质分分子子为为2-2-乙乙酰酰氨氨基基-2-2-脱脱氧氧-D-D-吡吡喃喃葡葡糖糖的的同同聚聚物物；各各个个残残基基都都是是通通过过-l-l，4-4-糖苷键的形式联接成不分支的长链结构。糖苷键的形式联接成不分支的长链结构。几几丁丁质质也也可可视视为为纤纤维维素素的的类类似似物物。相相当当于于纤纤维维素素的的C-2C-2位位置置上上的的羟羟基基由由乙乙酰酰氨氨基基团团置置换换。几几丁丁质质难难得得单单独独存存在在于于自自然然界界，一一殷殷都都与与蛋蛋白白质质络络合合或或呈现共价的结合。呈现共价的结合。几丁质的结构几丁质的水解产物为2-氨基-D-葡萄糖(简称为葡79几几丁丁质质的的结结构构几丁质的结构80甘露糖等-D-吡喃葡萄糖课件811.1.半纤维素半纤维素大量存在于植物木质化部分，包括很多大量存在于植物木质化部分，包括很多高分子的多糖。高分子的多糖。用稀酸水解则产生己糖和戊糖，所以它用稀酸水解则产生己糖和戊糖，所以它是多聚戊糖是多聚戊糖(如多聚阿拉伯糖、多聚木糖如多聚阿拉伯糖、多聚木糖)和多聚己糖和多聚己糖(如多聚半乳糠和多聚甘露如多聚半乳糠和多聚甘露糖糖)的混合物。的混合物。杂多糖杂多糖1.半纤维素大量存在于植物木质化部分，包括很多高分子的多糖。822.2.琼脂琼脂(agar)(agar)是是某某些些海海藻藻(如如石石花花菜菜属属)所所含含的的多多糖糖物物质质，主主要要成成分分是是多多聚聚半半乳乳糖糖及及衍衍生生物物，含含硫硫及及钙钙。它它是是微微生生物物培培养养基基组组分分，也也是电泳、免疫扩散的支持物之一。是电泳、免疫扩散的支持物之一。食食品品工工业业中中常常用用来来制制造造果果冻冻、果果酱酱等等。l l一一2%2%的琼脂在室温下便能形成凝胶的琼脂在室温下便能形成凝胶杂多糖杂多糖2.琼脂(agar)是某些海藻(如石花菜属)所含的多糖物质，833.3.细菌杂多糖细菌杂多糖杂多糖杂多糖G G+细胞壁：多层网状的肽聚糖细胞壁：多层网状的肽聚糖+磷壁酸磷壁酸G G-细胞壁：单层肽聚糖细胞壁：单层肽聚糖+脂类（脂多糖）脂类（脂多糖）肽聚糖：肽聚糖：四肽侧链的二糖单位聚合四肽侧链的二糖单位聚合NAGNAG（1 41 4）NAMNAMNAMNAM中乳酸连接四肽中乳酸连接四肽再经四肽或五聚甘氨酸交连（转肽）成囊状再经四肽或五聚甘氨酸交连（转肽）成囊状成为围绕整个细胞的大分子（细胞壁）成为围绕整个细胞的大分子（细胞壁）青霉素可抑制转肽青霉素可抑制转肽杀菌杀菌肽键肽键3.细菌杂多糖杂多糖G+细胞壁：多层网状的肽聚糖+磷壁酸肽键84甘露糖等-D-吡喃葡萄糖课件85甘露糖等-D-吡喃葡萄糖课件86N-乙酰胞壁酸基乙酰胞壁酸基N-乙酰乙酰-D-葡萄糖葡萄糖胺胺五肽横链五肽横链N-乙酰胞壁酸基N-乙酰-D-葡萄糖胺五肽横链87细细胞胞壁壁肽肽聚聚糖糖细胞壁肽聚糖88甘露糖等-D-吡喃葡萄糖课件89杂多糖杂多糖4 4、糖胺聚糖与蛋白聚糖、糖胺聚糖与蛋白聚糖粘多糖，也叫糖胺聚糖，它与蛋白质结合构成蛋白粘多糖，也叫糖胺聚糖，它与蛋白质结合构成蛋白聚糖，又称粘蛋白。聚糖，又称粘蛋白。它存在于软骨、腱等结缔组织中，构成组织间质。它存在于软骨、腱等结缔组织中，构成组织间质。各种腺体分泌出的起润滑作用的粘液多富含粘多糖。各种腺体分泌出的起润滑作用的粘液多富含粘多糖。糖胺聚糖是由特定二糖单位多次重复构成的杂聚多糖，糖胺聚糖是由特定二糖单位多次重复构成的杂聚多糖，因其二糖单位中都含有己糖胺而得名。因其二糖单位中都含有己糖胺而得名。不同糖胺聚糖的二糖单位不同，但一般都由不同糖胺聚糖的二糖单位不同，但一般都由一分子己一分子己糖胺和一分子己糖醛酸糖胺和一分子己糖醛酸或中性糖构成。单糖之间以或中性糖构成。单糖之间以1 13 3键或键或1 14 4键相连键相连杂多糖4、糖胺聚糖与蛋白聚糖粘多糖，也叫糖胺聚糖，它与蛋白质90粘粘多多糖糖的的结结构构粘多糖的结构91v透明质酸（透明质酸（HA）v硫酸软骨素（硫酸软骨素（CS）v硫酸皮肤素（硫酸皮肤素（DS）v硫酸角质素（硫酸角质素（KS）v肝素（肝素（Hp）种类种类糖胺聚糖的特点糖胺聚糖的特点1 1、含负电荷的羧基或硫、含负电荷的羧基或硫酸基，故阴离子多糖链，酸基，故阴离子多糖链，酸性酸性2 2、对水及钾、钠、钙、对水及钾、钠、钙、镁较大的亲和力镁较大的亲和力3 3、分子量大，粘滞性，、分子量大，粘滞性，润滑与保护润滑与保护4 4、胞外基质的重要成分、胞外基质的重要成分透明质酸（HA）种类糖胺聚糖的特点1、含负电荷的羧基或硫酸基92透明质酸（透明质酸（HAHA）透明质酸是糖胺聚糖中结构最简单的一种透明质酸是糖胺聚糖中结构最简单的一种二糖单位：葡萄糖醛酸二糖单位：葡萄糖醛酸+N-+N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺透明质酸（HA）透明质酸是糖胺聚糖中结构最简单的一种二糖单位93HA功能与特点功能与特点分子量大，不与蛋白质结合，不硫酸化分子量大，不与蛋白质结合，不硫酸化唯一的既在动植物又在细菌中存在的粘多糖唯一的既在动植物又在细菌中存在的粘多糖结合大量水产生凝胶结合大量水产生凝胶弹性、润滑、抗压、弹性、润滑、抗压、化妆品化妆品广泛分布于哺乳动物体内，特别是滑液、玻广泛分布于哺乳动物体内，特别是滑液、玻璃样体液中，也存在于关节液、疏松结缔组璃样体液中，也存在于关节液、疏松结缔组织、脐带、皮肤、动脉管壁心脏瓣膜、角膜织、脐带、皮肤、动脉管壁心脏瓣膜、角膜以及雄鸡冠中。以及雄鸡冠中。HA功能与特点分子量大，不与蛋白质结合，不硫酸化94软骨素软骨素4-4-或或6-6-硫酸（硫酸（CSCS）分分为为软软骨骨素素-4-4-硫硫酸酸与与软软骨骨素素-6-6-硫酸两类。硫酸两类。红红外外光光谱谱差差别别较较明明显显外外，其其他他许许多多物物理理、化化学学性性质都较接近。质都较接近。存存在在于于软软骨骨、肌肌腱、韧带中腱、韧带中 软骨素4-或6-硫酸（CS）分为软骨素-4-硫酸与软骨素-695硫酸皮肤素硫酸皮肤素(DS)(DS)硫酸皮肤素最初是从猪皮中分离出来，后发现它存硫酸皮肤素最初是从猪皮中分离出来，后发现它存在于许多动物组织，如猪胃粘膜、脐带、肌腱、脾、在于许多动物组织，如猪胃粘膜、脐带、肌腱、脾、脑、心瓣膜、巩膜、肠粘膜、关节囊、纤维性软骨脑、心瓣膜、巩膜、肠粘膜、关节囊、纤维性软骨等中。等中。它的结构与性质都与硫酸软骨素的相似它的结构与性质都与硫酸软骨素的相似L-L-艾杜糖醛酸艾杜糖醛酸硫酸皮肤素(DS)硫酸皮肤素最初是从猪皮中分离出来，后发现它96硫酸角质素硫酸角质素(KS)(KS)不含糖醛酸不含糖醛酸成人多，婴儿几乎没有成人多，婴儿几乎没有二糖结构与乳糖相似二糖结构与乳糖相似硫酸角质素(KS)不含糖醛酸97肝素肝素(Hp)(Hp)硫酸肝素硫酸肝素（HSHS）肝肝中中肝肝素素含含量量最最为为丰丰富富，因因此此得得名名。猪猪胃胃粘粘膜膜中中含含量量也也十十分分丰丰富富，肺肺、脾脾、肌肌肉肉和和动动脉脉壁壁肥肥大大细细胞胞中中肝素含量也很高。肝素含量也很高。肝肝素素的的生生物物意意义义在在于于它它具具有有阻阻止止血血液液凝凝固固的的特特性性。目目前前输输血血时时，广广泛泛以以肝肝素素为为抗抗凝凝剂剂，临临床床上上也也常常用用于防止血栓形成。于防止血栓形成。肝素(Hp)硫酸肝素（HS）肝中肝素含量最为丰富，因此得名98杂多糖杂多糖蛋白聚糖蛋白聚糖蛋白聚糖是由糖胺聚糖和特殊的核心蛋白和连蛋白聚糖是由糖胺聚糖和特殊的核心蛋白和连接蛋白相互作用形成的。蛋白聚糖是细胞外基接蛋白相互作用形成的。蛋白聚糖是细胞外基质中的重要成分质中的重要成分既有杂多糖既有杂多糖糖胺聚糖，还有寡糖链糖胺聚糖，还有寡糖链糖的比例高于蛋白质糖的比例高于蛋白质蛋白聚糖聚集体蛋白聚糖聚集体杂多糖蛋白聚糖蛋白聚糖是由糖胺聚糖和特殊的核心蛋白和连接蛋白99软骨软骨蛋白蛋白聚糖聚糖的试的试管刷管刷结构结构软骨蛋白聚糖的试管刷结构100除除HAHA外，其他的糖胺聚糖与核心蛋白的外，其他的糖胺聚糖与核心蛋白的连接方式连接方式O-O-糖肽键糖肽键透明质酸是通过非共价键（主要静电相透明质酸是通过非共价键（主要静电相互作用）与核心蛋白相互作用互作用）与核心蛋白相互作用除HA外，其他的糖胺聚糖与核心蛋白的连接方式O-糖肽键101透明质酸透明质酸核心蛋白核心蛋白连接蛋白连接蛋白透明质酸核心蛋白连接蛋白102甘露糖等-D-吡喃葡萄糖课件103v超大分子，有的分子量达到超大分子，有的分子量达到2 2亿，比细菌大亿，比细菌大v强大的吸水功能，吸水后体积可增大强大的吸水功能，吸水后体积可增大5 5倍倍v维持细胞的形态，抗压、抗变形，润滑、维持细胞的形态，抗压、抗变形，润滑、柔性等柔性等蛋白聚糖的功能与特征：蛋白聚糖的功能与特征：超大分子，有的分子量达到2亿，比细菌大蛋白聚糖的功能与特征：104第一章第一章 糖类的结构与功能糖类的结构与功能糖类的概念和分类糖类的概念和分类单糖的构型、结构、构象单糖的构型、结构、构象自然界存在的重要单糖及其衍生物自然界存在的重要单糖及其衍生物寡糖寡糖多糖多糖多糖代表物多糖代表物糖复合物（糖蛋白与蛋白聚糖）糖复合物（糖蛋白与蛋白聚糖）第一章 糖类的结构与功能糖类的概念和分类单糖的构型、结构、105糖蛋白糖蛋白1.1.寡糖以共价键形式与蛋白质连接寡糖以共价键形式与蛋白质连接2.2.寡糖中多为糖的衍生物，如氨基糖寡糖中多为糖的衍生物，如氨基糖（常见的糖是半乳糖或甘露糖），（常见的糖是半乳糖或甘露糖），该链末该链末端成员常常是唾液酸或端成员常常是唾液酸或L-L-岩藻糖岩藻糖3.3.寡糖链多是分支的，一般寡糖链多是分支的，一般1515个单糖个单糖蛋白聚糖蛋白聚糖由蛋白质与聚糖通过共价键相连的化合物由蛋白质与聚糖通过共价键相连的化合物糖蛋白1.寡糖以共价键形式与蛋白质连接蛋白聚糖由蛋白质与聚糖106血浆蛋白质、分泌蛋白、膜蛋白、某些酶和血浆蛋白质、分泌蛋白、膜蛋白、某些酶和一些激素都属于糖蛋白一些激素都属于糖蛋白主要成分为主要成分为 Fuc,Gal,Man,GalNAc,and Fuc,Gal,Man,GalNAc,and Sia(or NeuNAc)Sia(or NeuNAc)糖苷的连接形式为糖苷的连接形式为(1-2),(1-3),(1-4),(1-2),(1-3),(1-4),(1-6),(2-3),(2-6)(1-6),(2-3),(2-6)等等等等.糖蛋白中的糖链的长度变化很大，由糖蛋白中的糖链的长度变化很大，由1 1到到3030个个糖残基组成，这些糖链有时决定了糖蛋白的糖残基组成，这些糖链有时决定了糖蛋白的结构和生物学作用。结构和生物学作用。分布：分布：可均匀分布，也可集中分布在多肽链可均匀分布，也可集中分布在多肽链的特定区域的特定区域血浆蛋白质、分泌蛋白、膜蛋白、某些酶和一些激素都属于糖蛋白107膜蛋白中的糖膜蛋白中的糖膜蛋白中的糖108膜膜蛋蛋白白分分子子中中的的糖糖膜蛋白分子中的糖109低聚糖低聚糖低聚糖110糖生物学糖生物学19881988年，牛津大学生化系的德韦克年，牛津大学生化系的德韦克（R.DwekR.Dwek）在生化年评）在生化年评(Annual(Annual Review of Biochemistry)Review of Biochemistry)上上,发表了发表了题为题为“glycobiology”“glycobiology”的综述，提出的综述，提出了糖生物学了糖生物学糖生物学1988年，牛津大学生化系的德韦克（R.Dwek）111糖链的多样性和复杂性糖链的多样性和复杂性由由4 4个核苷酸组成的寡核苷酸，可能的序列个核苷酸组成的寡核苷酸，可能的序列仅有仅有6464种；种；而由而由4 4个己糖组成的寡糖链，可能的序列则个己糖组成的寡糖链，可能的序列则多达多达3 3万多种。万多种。例如：例如：G-CG-C，Ser-LysSer-Lys都只有一种结构都只有一种结构 Man-Gal Man-Gal连接时可以连接时可以1-2,1-3,1-4,1-6,1-2,1-3,1-4,1-6,型，型，型，呋喃与吡喃等型，呋喃与吡喃等正是由于糖链结构的复杂性，使其可能包正是由于糖链结构的复杂性，使其可能包含的信息量比核酸和蛋白质大了几个数量含的信息量比核酸和蛋白质大了几个数量级。级。糖链的多样性和复杂性由4个核苷酸组成的寡核苷酸，可能的序列仅112糖的多样性糖的多样性糖的多样性113糖肽连接方式糖肽连接方式1 1、O-O-糖苷键型糖蛋白（糖苷键型糖蛋白（O-linked O-linked glycoproteinsglycoproteins，连接，连接SerSer和和ThrThr）2 2、N-N-糖苷键型糖蛋白（糖苷键型糖蛋白（N-linked N-linked glycoproteins,glycoproteins,连接连接AsnAsn）糖肽连接方式1、O-糖苷键型糖蛋白（O-linked gly114甘露糖等-D-吡喃葡萄糖课件115甘露糖等-D-吡喃葡萄糖课件116甘露糖等-D-吡喃葡萄糖课件117蛋蛋白白聚聚糖糖分分子子中中的的寡寡糖糖蛋白聚糖分子中的寡糖118蛋蛋白白聚聚糖糖分分子子中中的的多多糖糖蛋白聚糖分子中的多糖119Oligosaccharide linkages in glycoproteins.Common examplesOligosaccharide linkages in gl120所有的所有的N-N-糖肽都有共同的结构花式糖肽都有共同的结构花式（MotifMotif）核心五糖核心五糖：3Man+2GlcNAc3Man+2GlcNAc1.高高甘露甘露糖型糖型三天线三天线所有的N-糖肽都有共同的结构花式（Motif）核心五糖：1212.2.复杂型：不再含甘露糖复杂型：不再含甘露糖 1.2.3.4.5.6 1.2.3.4.5.6等天线等天线二二天天线线3.3.杂合型杂合型2.复杂型：不再含甘露糖二天线3.杂合型122糖蛋白中糖链的功能糖蛋白中糖链的功能1 1、参与蛋白质高级结构的形成：缔合与折叠、参与蛋白质高级结构的形成：缔合与折叠如运铁蛋白受体如运铁蛋白受体251Asn251Asn去糖基，则不能二聚去糖基，则不能二聚2 2、有助于蛋白质的稳定性和分泌、有助于蛋白质的稳定性和分泌例如若去糖基化，某些蛋白质会降解、沉淀，某例如若去糖基化，某些蛋白质会降解、沉淀，某些免疫球蛋白停留在内质网中些免疫球蛋白停留在内质网中3 3、糖链不同或缺失导致酶活下降或丧失、糖链不同或缺失导致酶活下降或丧失4 4、分子识别与细胞识别、分子识别与细胞识别最重要的功能最重要的功能糖蛋白中糖链的功能1、参与蛋白质高级结构的形成：缔合与折叠123糖蛋白参与分子识别与细胞识别功能糖蛋白参与分子识别与细胞识别功能1.1.血浆蛋白质的寿命血浆蛋白质的寿命几小时几小时几周，在血液循环中糖蛋白糖链末端的几周，在血液循环中糖蛋白糖链末端的SiaSia逐一被降解逐一被降解露出露出GalGal，成为老蛋白，成为老蛋白GalGal受体蛋白将其牵引到溶酶体消化受体蛋白将其牵引到溶酶体消化2 2、精子和卵子的识别、精子和卵子的识别糖链的识别与物种特异性有关糖链的识别与物种特异性有关3 3、在细胞附着中扮演重要的角色、在细胞附着中扮演重要的角色多细胞生物的细胞相互识别聚集成群多细胞生物的细胞相互识别聚集成群糖蛋白参与分子识别与细胞识别功能1.血浆蛋白质的寿命124与其他的糖蛋白相互识别与其他的糖蛋白相互识别非共价结合非共价结合凝凝集、结合细胞集、结合细胞如：如：植物凝集素可交联红细胞植物凝集素可交联红细胞 共生固氮共生固氮 细菌侵染等细菌侵染等 若将细菌凝集素可识别的人糖蛋白中的糖基若将细菌凝集素可识别的人糖蛋白中的糖基（Sia）或蛋白质）或蛋白质 去掉，则？去掉，则？凝集素是一类特殊的糖蛋白凝集素是一类特殊的糖蛋白与其他的糖蛋白相互识别非共价结合凝集、结合细胞凝集素125Lectins mediate cell-cell interactions.Lectins mediate cell-cell inte126糖基连接在蛋白质或神经酰胺上糖基连接在蛋白质或神经酰胺上凝集原凝集原糖基连接在蛋白质或神经酰胺上凝集原127第一章第一章 糖类的结构与功能糖类的结构与功能糖类的概念和分类糖类的概念和分类单糖的构型、结构、构象单糖的构型、结构、构象自然界存在的重要单糖及其衍生物自然界存在的重要单糖及其衍生物寡糖寡糖多糖多糖多糖代表物多糖代表物糖复合物（糖蛋白与蛋白聚糖）糖复合物（糖蛋白与蛋白聚糖）第一章 糖类的结构与功能糖类的概念和分类单糖的构型、结构、128