第一章糖类化学
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第一章糖类化学● 第一节 糖类化学概论 ● 第二节 单 糖 ● 第三节 寡 糖● 第四节多 糖、结合糖第一节糖类化学概论一、 糖类概念:● 1、曾用的概念——碳水化合物: ● 通式Cn(H 2O)m● 误认为是碳与水的化合物,故称碳水化合物(carbohydrate)。
● 2、糖类的现代概念:●糖类:鼠李糖(rhamnase) C 6H 10O 5和脱氧核糖(deoxyribose)C 5H 10O 4 ●非糖的物质:甲醛CH 2O 、乳酸C 3H 6O 3 ● 有些糖类化合物:除C 、H 、O 外,还有N 、S 、P ,● 糖:多羟基的醛或酮及其缩聚物和某些衍生物的总称。
二、糖的分类● 1、单糖(monosaccharides) 不能再被水解的最小单位,是最简单的糖。
● 根据其所含碳原子(C )数目:丙糖、丁糖、戊糖(pentose)和已糖(hexose)等● 根据其羰基位置又可以分为醛糖和酮糖● 2、寡糖(oligosaccharides):2~10(2~6,十几个)个单糖分子缩合而成,主要是 2 糖。
●3、多糖(polysaccharides):是由多个单糖分子缩和而成的.●多糖分类: 如按其组成:●同多糖(均一多糖):相同的单糖组成;●杂多糖(不均一多糖):不同的单糖组成.●如按其分子有无支链:支链、直链多糖;●如按其功能的不同:结构多糖、储存多糖、抗原多糖等;如按其分布:胞外多糖、胞内多糖、胞壁多糖之分。
●4、结合糖(复合糖):如果糖类化合物尚有非糖物质部分,则称为糖缀物和复合糖。
如:糖肽、糖脂、糖蛋白等。
●糖的概念是高度浓缩、高度提炼的表达三、糖类分布及重要性(生物学功能)●1、分布●所有生物细胞质和细胞核内,含有戊糖●植物界最多:约占干重的85~90%,●动物:血液中含有葡萄糖、肝脏和肌肉中含有糖原、乳汁中含有乳糖●微生物中:糖约占菌体干重的10~13%。
●2、重要性●(1)水与二氧化碳通过光合作用生成糖●地球上糖类物质的根本来源是绿色植物的光合作用●(2)动物直接或间接从植物获取能量●(3)糖类是人类最主要的能量来源●(4)糖类也是结构成分●(5)糖作为信号识别的分子●糖蛋白在生命物质体内分布极广,它们的糖链可能起着信息分子作用,与机体免疫细胞识别包括细胞粘着、接触抑制等生理功能密切相关第二节单糖(m o n o s a c c h a r i d e s)单糖的种类很多,单糖在结构上、性质上差异不少,但也有许多共同之处。
第一章糖的化学第一节概述一、糖的概念、分布及主要生物学作用(一)糖的概念、分布概念:糖类是自然界存在的一大类具有广谱化学结构和生物功能的有机化合物。
它由碳、氢及氧3种元素组成,其分子式是(CH2O)n。
一般把糖类看作是多羟基醛或多羟基酮及其聚合物和衍生物的总称。
分布:分布极广、含量较多•几乎所有动物、植物、微生物体•生物细胞内、血液中:葡萄糖或由葡萄糖等单糖物质组成的多糖(如肝糖原、肌糖原)(二)糖的主要生物学作用1、糖是人和动物的主要能源物质通过氧化而放出大量能量贮存:淀粉、糖原2、糖类还具有结构功能•纤维素•粘多糖3、糖具有复杂的多方面的生物活性与功能•戊糖-核苷酸•1,6-二磷酸果糖-治疗急性心肌缺血性休克•多糖类-免疫系统二、糖的分类•根据糖类物质含糖单位的数目1.单糖(monosaccharide)凡不能被水解成更小分子的糖称为单糖。
单糖是糖类中最简单的一种,是组成糖类物质的基本结构单位。
(1)丙糖:•甘油醛和二羟丙酮,糖代谢的中间产物。
(2)丁糖•D-赤藓糖和D-赤藓酮糖•其磷酸酯是糖代谢的重要中间产物。
(3)戊糖主要有D-核糖、D-木糖多以聚戊糖或糖苷形式存在。
D-2-脱氧核糖戊酮糖:D-核酮糖和D-木酮糖戊糖β-D-木糖β-D-核糖β-D-2-脱氧核糖β-D-芹菜糖α-L-阿拉伯糖α-D-阿拉伯糖D-核酮糖D-木酮糖(4)己糖•自然界分布最广,数量最多,与机体的营养代谢最密切。
•重要的己醛糖:D-葡萄糖、D-半乳糖和D-甘露糖;己酮糖:D-果糖己糖β-D-葡萄糖α-L-山梨糖α-D-甘露糖β-L -半乳糖α-D-半乳糖β-D-果糖(5)庚糖•庚酮糖,D-景天庚酮糖,而以磷酸酯的形式为糖代谢的重要中间产物。
2.寡糖(oligosaccharide)•是由单糖缩合而成的短链结构(一般含2~6个单糖分子)。
•二糖是存在最为广泛的一类寡糖•蔗糖(sucrose)、麦芽糖(maltose)、乳糖(lactose)•单糖和寡糖能溶于水,多有甜味(1)二糖又称双糖,为两分子单糖以糖苷键连接而成,水解后生成两分子单糖蔗糖麦芽糖乳糖(2)三糖:•棉子糖:棉子和桉树的糖蜜中,甜菜半乳糖、葡萄糖和果糖以糖苷键连接的三糖3.多糖(polysaccharide)•有许多单糖分子缩合而成的长链结构,分子量大,在水中不能成真溶液,均无甜味,无还原性。
第一章糖类化学主要内容:主要介绍糖类的概念、分类以及单糖、二糖和多糖的化学结构和性质。
一、糖的概念(一)糖的化学概念(糖类saccharide)糖类物质是多羟基(2个或以上)的醛类(aldehyde)或酮类(Ketone)化合物,及其衍生物或聚合物的总称。
据此可分为醛糖(aldose)和酮糖(ketose)。
还可根据碳层子数分为丙糖(triose),丁糖(terose),戊糖(pentose)、己糖(hexose)。
最简单的糖类就是丙糖(甘油醛和二羟丙酮)糖也称碳水化合物(carbohydrate),用C n (H2O)n表示。
由于绝大多数的糖类化合物都可以用通式C (H2O)n表示,所以过去人们一直认为糖类是碳与水的化合物,称为碳水化合物。
现在已经这种称呼并不恰当,只是沿用已久,仍有许多人称之为碳水化合物。
(二)分布及其重要性糖是自然界分布很广的一类化合物,几乎所有的动物、植物和微生物体内都含有糖类。
糖类的主要生物学作用:(1)提供能量。
植物的淀粉和动物的糖原都是能量的储存形式。
(2)可转变为生命所必需的其它物质,如脂类、蛋白质等。
为蛋白质、核酸、脂类的合成提供碳骨架。
(3)可作为生物体的结构物质,细胞的骨架。
如纤维素、半纤维素、木质素是植物细胞壁的主要成分,肽聚糖是细胞壁的主要成分。
(4)细胞间识别和生物分子间的识别。
细胞膜表面糖蛋白的寡糖链参与细胞间的识别。
一些细胞的细胞膜表面含有糖分子或寡糖链,构成细胞的天线,参与细胞通信。
红细胞表面ABO血型决定簇就含有岩藻糖。
(三)糖的分类(classification)根据糖的结构单元数目多少分为:1、单糖(monosaccharide):是多羟醛或多羟酮(1)碳原子数目:丙糖、丁糖、戊糖、已糖、庚糖等。
(2)醛糖、酮糖:醛糖:自然界存在的有D-甘油醛糖,L-阿拉伯糖,D-木糖,D-核糖,D-2-脱氧核糖,D-葡萄糖,D-甘露糖,D-及L-半乳糖等。
第一章糖类化学一:填空题1.糖类是具有________________结构的一大类化合物。
根据其分子大小可分为________________、________________和________________三大类。
2.判断一个糖的D-型和L-型是以________________碳原子上羟基的位置作依据。
3.糖类物质的主要生物学作用为(1)________________(2)________________(3)________________。
4.糖苷是指糖的________________和醇、酚等化合物失水而形成的缩醛(或缩酮)等形式的化合物。
5.蔗糖是由一分子________________和一分子________________组成,它们之间通过________________糖苷键相连。
6.麦芽糖是由两分子________________组成,它们之间通过________________糖苷键相连。
7.乳糖是由一分子________________和一分子________________组成,它们之间通过________________糖苷键相连。
8.糖原和支链淀粉结构上很相似,都由许多________________组成,它们之间通过________________和________________两种糖苷键相连。
两者在结构上的主要差别在于糖原分子比支链淀粉________________、________________和________________。
9.纤维素是由________________组成,它们之间通过________________糖苷键相连。
10.多糖的构象大致可分为________________、________________、________________和________________四种类型,决定其构象的主要因素是________________。
11.直链淀粉的构象为________________,纤维素的构象为________________。
12.人血液中含量最丰富的糖是________________,肝脏中含量最丰富的糖是________________,肌肉中含量最丰富的糖是________________。
13.糖胺聚糖是一类含________________和________________的杂多糖,其代表性化合物有________________、________________和________________等。
14.肽聚糖的基本结构是以________________与________________组成的多糖链为骨干,并与________________肽连接而成的杂多糖。
15.常用定量测定还原糖的试剂为________________试剂和________________试剂。
16.蛋白聚糖是由________________和________________共价结合形成的复合物。
17.自然界较重要的乙酰氨基糖有________________、________________和________________。
18.鉴别糖的普通方法为________________试验。
19.脂多糖一般由________________、________________和________________三部分组成。
20.糖肽的主要连接键有________________和________________。
21.直链淀粉遇碘呈________________色,支链淀粉遇碘呈________________色,糖原遇碘呈________________色。
二:是非题1.[ ]D-葡萄糖的对映体为L-葡萄糖,后者存在于自然界。
2.[ ]人体不仅能利用D-葡萄糖而且能利用L-葡萄糖。
3.[ ]同一种单糖的α-型和β-型是对映体。
4.[ ]糖的变旋现象是由于糖在溶液中起了化学作用。
5.[ ]糖的变旋现象是指糖溶液放置后,旋光方向从右旋变成左旋或从左旋变成右旋。
6.[ ]由于酮类无还原性,所以酮糖亦无还原性。
7.[ ]果糖是左旋的,因此它属于L-构型。
8.[ ]D-葡萄糖,D-甘露糖和D-果糖生成同一种糖脎。
9.[ ]葡萄糖分子中有醛基,它和一般的醛类一样,能和希夫(Schiff)试剂反应。
10.[ ]糖原、淀粉和纤维素分子中都有一个还原端,所以它们都有还原性。
11.[ ]糖链的合成无模板,糖基的顺序由基因编码的转移酶决定。
12.[ ]从热力学上讲,葡萄糖的船式构象比椅式构象更稳定。
13.[ ]肽聚糖分子中不仅有L-型氨基酸,而且还有D-型氨基酸。
14.[ ]一切有旋光性的糖都有变旋现象。
15.[ ]醛式葡萄糖变成环状后无还原性。
16.[ ]多糖是相对分子质量不均一的生物高分子。
17.[ ]α-淀粉酶和β-淀粉酶的区别在于α-淀粉酶水解α-1,4糖苷键,β-淀粉酶水解β-1,4糖苷键。
18.[ ]α-D-葡萄糖和α-D-半乳糖结构很相似,它们是差向异构体。
19.[ ]D-葡萄糖和D-半乳糖生成同一种糖脎。
20.[ ]磷壁酸是一种细菌多糖,属于杂多糖。
21.[ ]脂多糖、糖脂、糖蛋白和蛋白聚糖都是复合糖。
三:单选题1.[ ]环状结构的己醛糖其立体异构体的数目为A.4B.3C.18D.32E.642.[ ]下列哪种糖无还原性?A.麦芽糖B.蔗糖C.阿拉伯糖D.木糖E.果糖3.[ ]下列有关葡萄糖的叙述,哪个是错的?A.显示还原性B.在强酸中脱水形成5-羟甲基糠醛C.莫利希(Molisch)试验阴性D.与苯肼反应生成脎E.新配制的葡萄糖水溶液其比旋光度随时间而改变4.[ ]葡萄糖和甘露糖是A.异头体B.差向异构体C.对映体D.顺反异构体E.非对映异构体但不是差向异构体5.[ ]右图的结构式代表哪种糖?A.α-D-吡喃葡萄糖B.β-D-吡喃葡萄糖C.α-D-呋喃葡萄糖D.β-L-呋喃葡萄糖E.α-D-呋喃葡萄糖6.[ ]下列哪种糖不能生成糖脎?A.葡萄糖B.果糖C.蔗糖D.乳糖E.麦芽糖7.[ ]下图所示的结构式代表哪种糖胺聚糖?<br>A.几丁质(壳多糖)B.硫酸软骨素C.肝素D.透明质酸E.硫酸角质素8.[ ]下列物质中哪种不是糖胺聚糖?A.果胶B.硫酸软骨素C.透明质酸D.肝素E.硫酸粘液素9.[ ]糖胺聚糖中不含硫的是A.透明质酸B.硫酸软骨素C.硫酸皮肤素D.硫酸角质素E.肝素10.[ ]下图的结构式代表哪种糖?<br>A.α-D-葡萄糖B.β-D-葡萄糖C.α-D-半乳糖D.β-D-半乳糖E.α-D-果糖四:多选题1.[ ]下列单糖中哪些是酮糖?(1).核糖(2).核酮糖(3).葡萄糖(4).果糖A.1,2,3B.1,3C.2,4D.4E.1,2,3,42.[ ]下列的单糖分类中,哪些是正确的?(1).甘油醛——三碳糖(2).赤癣糖——四碳糖(3).核糖——五碳糖(4).果糖——六碳糖A.1,2,3B.1,3C.2,4D.4E.1,2,3,43.[ ]下列哪些糖没有变旋现象?(1).果糖(2).蔗糖(3).甘露糖(4).淀粉A.1,2,3B.1,3C.2,4D.4E.1,2,3,44.[ ]下列四种情况中,哪些尿能和班乃德(Benedict)试剂呈阳性反应?(1).血中过高浓度的半乳糖溢入尿中(半乳糖血症)(2).正常膳食的人由于饮过量的含戊醛糖的混合酒造成尿中出现戊糖(戊糖尿)(3).尿中有过量的果糖(果糖尿)(4).实验室的技术员错把蔗糖加到尿的样液中A.1,2,3B.1,3C.2,4D.4E.1,2,3,45.[ ]α-淀粉酶水解支链淀粉的结果是(1).完全水解成葡萄糖和麦芽糖(2).主要产物为糊精(3).使α-1,6糖苷键水解(4).在淀粉-1,6-葡萄糖苷酶存在时,完全水解成葡萄糖和麦芽糖A.1,2,3B.1,3C.2,4D.4E.1,2,3,46.[ ]下列化合物中的哪些含有糖基?(1).A TP(2).NAD(3).RNA(4).乙酰CoAA.1,2,3B.1,3C.2,4D.4E.1,2,3,47.[ ]有关糖原结构的下列叙述哪些是正确的?(1).有α-1,4糖苷键(2).有α-1,6糖苷键(3).糖原由α-D-葡萄糖组成(4).糖原是没有分支的分子A.1,2,3B.1,3C.2,4D.4E.1,2,3,48.[ ]下列有关多糖的叙述哪些是正确的?(1).它们是生物的主要能源(2).它们以线状或分支形式存在(3).它们是细菌细胞壁的重要结构单元(4).它们是信息分子A.1,2,3B.1,3C.2,4D.4E.1,2,3,49.[ ]肝素分子中主要含有下列哪些组分?(1).D-葡糖胺(2).D-乙酰半乳糖胺(3).L-艾杜糖醛酸(4).D-葡糖醛酸A.1,2,3B.1,3C.2,4D.4E.1,2,3,4五:问答题1.写出D-果糖的链状结构式,然后从链状写成费歇尔(Fischer)式和哈沃氏(Haworth)式(要求写2-5氧桥)。
<br>上述化合物中(1)哪个是半缩酮形式的酮糖?(2)哪个是吡喃戊糖?(3)哪个是糖苷?(4)哪个是α-D-醛糖?3.右图是龙胆二糖的结构式<br><br>试问(1)它由哪两个单糖组成?(2)单糖基之间通过什么键相连?(3)此龙胆二糖是α-型还是β-型?4.海藻糖是一种非还原性二糖,没有变旋现象,不能生成脎,也不能用溴水氧化成糖酸,用酸水解只生成D-葡萄糖,可以用α-葡萄糖苷酶水解,但不能用β-葡萄糖苷酶水解,甲基化后水解生成两分子2,3,4,6-四-0-甲基-D-葡萄糖,试推测海藻糖的结构。
5.从牛奶中分离出某种三糖,由β-半乳糖苷酶完全水解为半乳糖和葡萄糖,它们之比为2:1。
将原有的三糖先用还原,再使其完全甲基化,酸水解,然后再用还原,然后用醋酸酐乙酸化,得到三种产物:<br>(1)2,3,4,6-四-O-甲基-1,5-二乙酰基-半乳糖醇。
<br>(2)2,3,4-三-0-甲基-1,5,6-三乙酰基-半乳糖醇。
<br>(3)1,2,3,5,6-五-0-甲基-4-乙酰基-山梨醇。
根据上述结果,请写出此三糖的结构式。
6.五只试剂瓶中分别装的是核糖、葡萄糖、果糖、蔗糖和淀粉溶液,但不知哪只瓶中装的是哪种糖液,可用什么最简便的化学方法鉴别?7.给出下列化合物的名称,并指出反应类型(如磷酸化、还原或其它反应)。
<br><br><br>六:计算题1.大肠杆菌糖原的样品25mg,用2ml 1mol/L水解。