糖类的研究与分析-.ppt
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1、积积石山石山县县 马马自自强强糖类的分析1 糖糖是是多多羟羟基基醛醛或或多多羟羟基基酮酮,而而糖糖类类是是糖糖及及其其衍衍生生物物、或水解、或水解时时能能产产生生这这些化合物的物些化合物的物质质的的总总称。称。大大多多数数糖糖类类物物质质只只由由C、H、O三三种种元元素素组组成成,其其实实验验式式为为(CH2O)n,因因此此过过去去曾曾误误认认为为这这类类物物质质是是碳碳的的水水合合物物,碳碳水水化化合合物物(carbohydrate)因因之之得得名名。后后来来发发现现有有些些糖糖,如如鼠鼠李李糖糖(C6H12O5)和和脱脱氧氧核核糖糖(C5H10O4)等等,它它们们的的分分子子中中H和和O的
2、的原原子子数数之之比比并并非非2:1,而而一一些些非非糖糖物物质质,如如甲甲醛醛(CH2O)、乙乙酸酸(C2H4O2)和和乳乳酸酸(C3H6O3)等等,它它们们分分子子中中的的H和和O之之比比却却都都是是2:1,所所以以“碳碳水水化化合合物物”这这一一名名称称并并不不恰当。恰当。一、引言2糖类的名称 在在英英文文中中,较较简简单单的的糖糖类类常常称称为为sugar或或saccharide,saccharide一一词词常常被被冠冠以以词词头头,用用作作糖糖的的类类别别名名称称,如如monosaccharide(单单糖糖)、disaccharide(二二糖糖)、oligosaccharide(寡寡
3、糖糖)、polysaccharide(多多糖糖)等等。在在复复合合糖糖中中,以以glyco-为为 词词 头头,如如 glycolipid(糖糖 脂脂)、glycoprotein(糖蛋白)等。(糖蛋白)等。尽尽管管“碳碳水水化化合合物物”这这个个词词不不确确切切,但但“糖糖类类”和和“碳水化合物碳水化合物”这这两个两个词现词现在在还还是通用。是通用。3糖类的存在与来源 糖糖类类是是地地球球上上数数量量最最多多的的一一类类有有机机化化合合物物。地地球球的的生生物物量量干干重重的的50%以以上上是是由由糖糖的的聚聚合合物物构构成成的的。糖糖类类物物质质按按干干重重计计占占植植物物的的85%90%,占
4、占细细菌的菌的10%30%,在,在动动物中小于物中小于2%。地地球球上上糖糖类类物物质质的的根根本本来来源源是是绿绿色色细细胞胞进进行行的光合作用。的光合作用。41.作作为为生物体的生物体的结结构成分构成分2.作作为为生物体内的主要能源物生物体内的主要能源物质质3.在生物体内在生物体内转变为转变为其他物其他物质质4.作作为细为细胞胞识别识别的信息分子的信息分子糖类的生物学作用5糖类的命名与分类 具具体体某某一一种种糖糖的的命命名名,常常见见的的糖糖多多数数是是根根据据糖糖的的来源来源给给予一个通俗名称,如葡萄糖、果糖、蔗糖等。予一个通俗名称,如葡萄糖、果糖、蔗糖等。根根据据糖糖分分子子中中含含
5、有有醛醛基基还还是是酮酮基基,分分别别称称为为醛醛糖糖和和酮酮糖。糖。根根据据糖糖分分子子的的碳碳原原子子数数目目,可可称称为为三三碳碳糖糖(丙丙糖糖)、四碳糖(丁糖)、五碳糖(戊糖)等。、四碳糖(丁糖)、五碳糖(戊糖)等。根根据据糖糖类类物物质质的的聚聚合合度度,可可分分为为单单糖糖、寡寡糖糖(二二糖、三糖、四糖等)和多糖。糖、三糖、四糖等)和多糖。糖糖类类物物质质与与其其他他非非糖糖物物质质的的共共价价结结合合物物,称称为为复复合糖或糖复合物。有糖脂、糖蛋白、蛋白聚糖等。合糖或糖复合物。有糖脂、糖蛋白、蛋白聚糖等。6二、单 糖最最简单简单的糖的糖是甘油是甘油醛醛和和二二羟羟基丙基丙酮酮甘油
6、甘油醛醛甘油甘油醛醛的的对对映体映体7单糖的相对构型三碳三碳醛醛糖糖投影式投影式透透视视式式8四碳醛糖以离以离羰羰基基碳最碳最远远的的那个手性那个手性碳原子的碳原子的构型构型为该为该糖分子的糖分子的DL构型构型赤藓糖赤赤藓藓糖糖苏苏糖糖9五碳醛糖阿拉伯糖阿拉伯糖木糖木糖核糖核糖来来苏苏糖糖10六碳醛糖阿洛糖阿洛糖阿卓糖阿卓糖葡萄糖葡萄糖甘露糖甘露糖古洛糖古洛糖艾杜糖艾杜糖半乳糖半乳糖塔塔罗罗糖糖11三碳酮糖和四碳酮糖赤赤藓酮藓酮糖糖12五碳酮糖核核酮酮糖糖木木酮酮糖糖13六碳酮糖阿洛阿洛酮酮糖糖果糖果糖山梨糖山梨糖塔格塔格酮酮糖糖14表异构体 在在含含两两个个以以上上不不对对称称碳碳原原子子的
7、的化化合合物物中中,只只有有一一个个不不对对称碳原子构型相反的一称碳原子构型相反的一对对化合物称化合物称为为表异构体。表异构体。15缩醛和缩酮16单糖分子内形成半缩醛 异异头头碳碳的的羟羟基基与与最最末末的的手手性性碳碳原原子子的的羟羟基基具具有有相相同同取取向向的的异异构构体体称称为为异异头头物物,具具有有相相反反取取向向的称的称为为异异头头物。物。17吡喃糖和呋喃糖吡喃吡喃呋呋喃喃18吡喃糖两种可能的椅式构象19醛糖氧化成糖酸环环式式结结构构链链式式结结构构20单糖衍生物葡萄糖葡萄糖醛醛酸酸葡萄糖酸葡萄糖酸葡萄糖酸内葡萄糖酸内酯酯21单糖衍生物胞壁酸胞壁酸半乳糖胺半乳糖胺葡糖胺葡糖胺甘露糖
8、胺甘露糖胺乙乙酰酰葡糖胺葡糖胺乙乙酰酰胞壁酸胞壁酸22单糖衍生物N-乙乙酰酰神神经经氨酸氨酸唾液酸唾液酸6-脱氧脱氧-L-半乳糖半乳糖 6-脱氧脱氧-L甘露糖甘露糖鼠李糖鼠李糖岩藻糖岩藻糖2脱脱氧氧核核糖糖23单糖衍生物糖醇糖醇山梨醇山梨醇甘露醇甘露醇木糖醇木糖醇甘油甘油肌醇肌醇核糖醇核糖醇24若干种单糖及其衍生物的缩写单单糖糖缩缩写写单单糖衍生物糖衍生物缩缩写写阿拉伯糖阿拉伯糖Ara葡糖酸葡糖酸GlcA果糖果糖Fru葡糖葡糖醛醛酸酸GlcUA岩藻糖岩藻糖Fuc半乳糖胺半乳糖胺GalN半乳糖半乳糖Gal葡糖胺葡糖胺GlcN葡萄糖葡萄糖GlcN-乙乙酰酰半乳糖胺半乳糖胺GalNAc来来苏苏糖糖L
9、yxN-乙乙酰酰葡糖胺葡糖胺GlcNAc甘露糖甘露糖Man胞壁酸胞壁酸Mur鼠李糖鼠李糖RhaN-乙乙酰酰胞壁酸胞壁酸MurNAc核糖核糖RibN-乙乙酰酰神神经经氨酸氨酸NeuNAc木糖木糖Xyl(唾液酸)(唾液酸)Sia25单糖之间可以糖苷键连接26糖与其他基团以糖苷键连接 Ouabain Amygdalin乌乌本(箭毒)苷本(箭毒)苷 苦杏仁苷苦杏仁苷糖基糖基(龙龙胆二糖)胆二糖)配基配基糖基糖基(L-鼠李糖)鼠李糖)配基配基27三、寡 糖 两个至若干个两个至若干个单单糖以糖苷糖以糖苷键连键连接起来的物接起来的物质质称称为为寡糖,更多个寡糖,更多个单单糖以糖苷糖以糖苷键连键连接起来的物接
10、起来的物质质称称为为多糖。寡糖与多糖之多糖。寡糖与多糖之间间并没有并没有严严格的分界。格的分界。常常见见的寡糖是二糖。有游离半的寡糖是二糖。有游离半缩醛羟缩醛羟基的二糖基的二糖具有具有还还原性,没有游离半原性,没有游离半缩醛羟缩醛羟基的二糖没有基的二糖没有还还原原性。性。28几种双糖的结构乳糖乳糖麦芽糖麦芽糖蔗糖蔗糖海藻糖海藻糖29四、多 糖 多多糖糖在在水水溶溶液液中中不不形形成成真真溶溶液液,只只能能形形成成胶胶体体,没没有有甜甜味味,也也无无还还原原性性,有有旋旋光光性性,但但无无变变旋旋现现象象。根根据据组组成成多多糖糖的的单单糖糖种种类类,将将由由同同一一种种单单糖糖连连接接形形成成
11、的的多多糖糖称称为为同同多多糖糖,而而将将由由两两种种以以上不同的上不同的单单糖形成的多糖称糖形成的多糖称为杂为杂多糖。多糖。30多糖的结构杂杂多糖多糖同多糖同多糖31淀 粉直直链链淀淀粉粉分分子子量量约约1万万-200万万,250-260个个D-葡葡萄萄糖糖分分子子,以以(14)糖糖苷苷键键聚聚合合而而成成。呈呈螺螺旋旋结结构构,遇遇碘碘显蓝显蓝色。在天然淀粉中色。在天然淀粉中约约有有20-30%的淀粉的淀粉为为直直链链淀粉。淀粉。支支链链淀淀粉粉中中除除了了(14)糖糖苷苷键键构构成成糖糖链链以以外外,在在分分支支点点处处存存在在(16)糖糖苷苷键键,遇遇碘碘显显紫紫红红色色。在在天天然然
12、淀淀粉粉中中约约有有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量量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6000个个D-葡葡萄萄糖残基糖残基组组成,分子量成,分子量为为1百万左右。百万左右。starch32直链淀粉非非还还原端原端还还原端原端amylose33支链淀粉amylopectin34支支链链淀粉分支淀粉分支处处的的连连接接35淀粉与碘的显色反应 由由于于1,4连连接接,淀淀粉粉分分子子中中的的每每个个葡葡萄萄糖糖残残基基与与下下一一个个残残基基都都成成一一定定角角度度。根根据据X射射线线衍衍射射分分析析,直直链链淀淀粉粉的的二二级级结结
13、构构是是一一个个左左手手螺螺旋旋,每每圈圈螺螺旋旋含含6个个残残基基,螺螺距距0.8nm,直直径径1.4nm。碘碘分分子子正正好好能能嵌嵌入入螺螺旋旋中中心心,每每圈圈可可容容纳纳一一个个碘碘分分子子(I 2),通通过过朝朝向向圈圈内内的的羟羟基基氧氧(提提供供未未共共享享电电子子对对)和和碘碘(提提供供空空轨轨道道)之之间间的的相相互互作作用用形形成成稳稳定定的的深深蓝蓝色色淀淀粉粉碘碘络络合合物物。产产生生特特征征性性的的蓝蓝色色需需要要约约36个个即即6圈圈葡葡萄萄糖糖残残基基。支支链链淀淀粉粉螺螺旋旋(约约2530个个残残基基)中中的的短短串串碘碘分分子子比比直直链链淀淀粉粉螺螺旋旋中
14、中的的长长串串碘碘分分子子吸吸收收更更短短波波长长的的光光,因因此支此支链链淀粉遇碘呈紫色到紫淀粉遇碘呈紫色到紫红红色。色。36直链淀粉的二级结构37糖 原 糖糖原原为为动动物物体体内内贮贮存存的的主主要要多多糖糖,此此多多糖糖相相当当于于植植物物体体内内贮贮存存的的淀淀粉粉,所所以以糖糖原原也也称称为为动动物物淀淀粉粉;高等高等动动物的肝物的肝脏脏和肌肉和肌肉组织组织中含有中含有较较多的糖原。多的糖原。糖糖原原分分子子具具有有较较多多的的分分支支结结构构。支支链链淀淀粉粉的的分分支支结结构构是是以以24个个葡葡萄萄糖糖残残基基为为其其分分支支的的长长度度,但但糖糖原原的的分分支支结结构构则则
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