《生物化学》课程教学资源（讲义）糖代谢

2017-11-4 第五章糖代谢 第一节糖化学 ptx pox 鸟5 一、糖的概念 二、生物学功能 指多羟蓬的或鹏及其缩聚物和生物， 1.作为生物体内的主要能源物质 组成元素：C、H、O(畿水化合物，现已不常用) 2.作为碳源如氯基蒙、核苷晚、雕等合成的前体 各类食物标水化合物的来源及含理 3.作为生物体的结构成分 4作为细胞识别的信惠分子 三、糖的分类及命名 1.单糖 根据其水解产物的情况，塘可分为四大类， 单糖是不能再水解为更小分子的糖。 ①单糖(monosacchride) 醛熊6 ②寡糖(oligosacchride) 霸 ③多糖(polysacchride) ④结合糖(glycoconjugate) CH2OH 黑 1

2017-11-4 1 第五章 糖代谢 第一节 糖化学 一、糖的概念 指多羟基的醛或酮及其缩聚物和衍生物。 组成元素：C、H、O（碳水化合物，现已不常用） 二、生物学功能 1.作为生物体内的主要能源物质 2.作为碳源，如氨基酸、核苷酸、脂等合成的前体 3.作为生物体的结构成分 4.作为细胞识别的信息分子 • 根据其水解产物的情况，糖可分为四大类： ①单糖 (monosacchride) ②寡糖 (oligosacchride) ③多糖 (polysacchride) ④结合糖 (glycoconjugate) 三、糖的分类及命名 1.单糖 单糖是不能再水解为更小分子的糖

2017-11-4 2.寡糖 事墙由2一10个单暗分子枸成，其中以双输景普道。事墙和 单糖都可语于水，多数有甜味， 毛 变芽糖 乳糖 0.OH 单 今X 卓 Dag母多海前D4钱顺.-小酒商游 含半出基，为正颜德，有童坡报象 蔗糖 3.多糖 变芽糖 路 花萄糖 多糖由多个单糖廉合而成 同聚多糖由同一种单糖枸成 杂聚多糖由两种以上单糖构成。 Sucrose 乳 香西 淀粉((starch) 不含半缩醛羟 塘原(glycogen)) 西西面香 纤维素(cellulose) 纤维素(cellulose)) 4.结合糖 分布最广。含量最多的多精结构类似直链淀物。无分支 糖链与蛋白质或服类物质构成的复合分子称为姑合德。 以B-1,女精苷健连读面成。 能一般是杂率塘成杂多，如塘蛋白，蛋白猪 5行生糖由新生而来，如糖皮、糖藏等。 录大转点：餐难于水及一最的有机清剂

2017-11-4 2 单糖 葡萄糖(glucose) ——已醛糖 果糖(fructose) ——已酮糖 OH HO H H OH H OH O OH O OH H H H HO OH H OH H CH2OH OH O H OH HO H H OH H OH O OH OH HOH2C H HOH H CH2OH 半乳糖(galactose) ——已醛糖 核糖(ribose) ——戊醛糖 O OH H H HO HOH H OH H CH2OH O H H H H HO OH OH HOH2C OH O H OH HO H HO H H OH OH H OH H OH OH O H 2.寡糖 寡糖由2～10个单糖分子构成，其中以 双糖最普遍。寡糖和 单糖都可溶于水，多数有甜味。 麦芽糖 乳糖 [D-葡萄糖-α(1→4)-葡萄糖苷] 含半缩醛羟基，为还原糖，有变旋现象 β-D-半乳糖-（1→4）-β-D-葡萄糖 蔗 糖 1 2 α-D-葡萄糖-（1→2）-β-D-果糖 不含半缩醛羟基 无还原性 无变旋现象 麦芽糖 (maltose) 葡萄糖 — 葡萄糖 蔗 糖 (sucrose) 葡萄糖 — 果糖 乳 糖 (lactose) 葡萄糖 — 半乳糖 3.多糖 多糖由多个单糖聚合而成。 同聚多糖由同一种单糖构成， 杂聚多糖由两种以上单糖构成。 淀 粉 (starch) 糖 原 (glycogen) 纤维素 (cellulose) -1,4-糖苷键 -1,6-糖苷键 纤维素(cellulose) 分布最广，含量最多的多糖结构类似直链淀粉，无分支， 以β-1,4-糖苷键连接而成。 最大特点：极难溶于水及一般的有机溶剂 4.结合糖 糖链与蛋白质或脂类物质构成的复合分子称为结合糖。 糖链一般是杂聚寡糖或杂聚多糖，如糖蛋白，蛋白聚糖等 。 5.衍生糖 由单糖衍生而来，如糖胺、糖醛酸等

2017-11-4 (二)糖的命名 2.根据羰基碳的位置： 酮糖与醛糖 1.根据所含碳原子的多少，分为： 三碳糖（丙糖）：甘油醛、二羟丙酮等 四碳糖（丁糖）：赤薛糖等 套 五碳糖（戊糖）：核糖、核酮糖、木酮糖等 大碳塘（己塘）：葡萄糖、果糖、半乳糖等 遥 七碳糖（庚糖）：景天糖等 CH.On OH H-TOH 一、单糖的结构 第二节 (一)开链结构一具有游离羰基的结构 单糖的结构与性质 CHO CHO HH-C-O HC-OH HO-C-H HC-OH HO-C-H CH,OH CHOH D-苏阿禁 L苏同螺

2017-11-4 3 （二）糖的命名 三碳糖（丙糖):甘油醛、二羟丙酮等 1.根据所含碳原子的多少，分为： 七碳糖（庚糖）：景天糖等 六碳糖（己糖）：葡萄糖、果糖、半乳糖等 五碳糖（戊糖）：核糖、核酮糖、木酮糖等 四碳糖（丁糖）：赤藓糖等 2.根据羰基碳的位置： 酮糖与醛糖 D-果糖(D-fructose) CH 2OH C C C C CH 2OH O HO H H OH H OH 1 2 3 4 5 6 D系醛糖的 立体结构 D(+)-阿洛糖 D(+)-阿桌糖 D(+)-葡萄糖 D(+)-甘露糖 D(+)-古洛糖 D(-)-艾杜糖 D(+)-半乳糖 D(+)-塔罗糖 (allose) (altrose) (glucose) (mannose) (gulose) (idose) (galactose) (talose) D(-)-赤鲜糖 (erythrose) D(-)-苏糖 (threose) D(+)-甘油醛 (allose) D(-)-核糖 (ribose) D(-)-阿拉伯糖 (arabinose) D(+)-木糖 (xylose) D(-)-米苏糖 (lysose) D系酮糖的 立体结构 D(-)-赤藓酮糖 (erythrulose) D(-)-核酮糖 (ribulose) D(+)-核酮糖 (xylulose) D(+)-阿洛酮糖 (psicose,allulose) D(-)-果糖 (fructose) D(+)-山梨糖 (sorbose) D(-)-洛格酮糖 (tagalose) 二羟丙酮 (dihytroasetone) 第二节 单糖的结构与性质 一、单糖的结构 （一）开链结构－具有游离羰基的结构

2017-11-4 醛糖的判断依据是D型、L型甘油醛 以分子中距离醛基或酮基最远的倒数第二个 碳原子上羟基在空间的左右来判别构型。 CHO CHO L葡萄塘 D葡萄蕾 0-0 CH.OH CH.OH HC-OH ·L-甘油醛 D-甘油醛 D型、L型互为对映异构体 旋光性： 莱物质使通过其的平面偏光发生偏转的性 含一个不对称碳原子的单糖有2个旋光异构体 [a1=。×100表示方法：d) 含二个不对称碳原子的单糖有22个旋光异构体 含■个不对称碳原子的单糖有2个旋光异构体 旋光现象及旋光异构体： 由于不对分子中于利学性于 光的情接面发生不同的影响所列起的具象事能光 产生黄光果康的异内体华为黄光舞精体 (仁)环式结构一单糖的半缩醛形式 HC-OH HO-HC HOCH-H OH 壁 4

2017-11-4 4 醛糖的判断依据是D型、L型甘油醛 • L-甘油醛 D-甘油醛 D型、L型互为对映异构体 以分子中距离醛基或酮基 最远的倒数第二个 碳原子上羟基在空间的左右来判别构型。 L-葡萄糖 D-葡萄糖 旋光性：某物质能使通过其的平面偏振光发生偏转的性质 表示方法：d(+) l(-) 旋光现象及旋光异构体 ： 由于不对称分子中原子(手性)或原子团在空间的不同排布对平面偏振 光的偏振面发生不同的影响所引起的现象称 旋光现象。 产生旋光现象的异构体称为 旋光异构体 含一个不对称碳原子的单糖有2 1个旋光异构体 含二个不对称碳原子的单糖有2 2个旋光异构体 含n个不对称碳原子的单糖有2 n个旋光异构体 (二) 环式结构－单糖的半缩醛形式 开链 HC 0 HC OH HO CH HC HC H2C OH OH OH CH 0 HC OH CH HO HC CH H2C OH HO O H 空间 结构 吡喃环 O 半缩醛 羟基 仍具有 醛基还 原性

2017-11-4 二.单糖的性质 (一)物理性质 还性与半服 1.旋光性及变旋 莱种物能使平面情光的面发生转的性质 [a]6=0x×100 2.甜度： (二)化学性质 雨度定精的甜度为标准进行比较路y 1.与强酸作用脱水生成糠醛 100。 果糖为173.3， 2.留化反应 3弱碱（异构化）作用 3.溶解度： 4.形成糖苷 单塘分子中有多个羟基，增加了它的水溶性 5.单糖的氧化 尤其在热水中溶解度极大。但不溶于乙醚、 丙酮等有机溶剂。 6.与苯肼反应生成糖腙、糖联 7.还原作用 ·差向异构体：含多个手性碳原子的旋光异 构体。只有一个手性碳原子的构型相反， 其他手性碳原子的构型均相同。例如： o 羰基上碳形成的差向异构体称为异头物 .OH D甘露随 5

2017-11-4 5 异头物（anomers）:仅在氧化数最高的碳原子（异头碳） 具有不同构型的糖分子的两种异构体。 分别称为α-葡萄糖（羟基在下，β-葡萄糖，羟基在上） 还原性与半缩醛羟基 二.单糖的性质 （一）物理性质 1.旋光性及变旋 某种物质能使平面偏振光的 偏振面发生偏转的性质。 2.甜度： 常以蔗糖的甜度为标准进行比较，将它的 甜度定为100。果糖为173.3，葡萄糖74.3， 乳糖为16。 3.溶解度： 单糖分子中有多个羟基，增加了它的水溶性， 尤其在热水中溶解度极大。但不溶于乙醚、 丙酮等有机溶剂。 （二）化学性质 1.与强酸作用 脱水生成糠醛 2. 酯化反应 3.弱碱（异构化）作用 4.形成糖苷 5.单糖的氧化 6.与苯肼反应生成糖腙、糖脎 7. 还原作用 • 差向异构体：含多个手性碳原子的旋光异 构体。只有一个手性碳原子的构型相反， 其他手性碳原子的构型均相同。例如： CHO CH2OH H OH HO H H OH H OH CHO CH2OH HO HO H H OH H OH H D-葡萄糖 D-甘露糖 • 羰基上碳形成的差向异构体称为异头物 • 异头碳上的羟基与最末端手性碳原子的羟 基具有相同取向的异构体称为α异头物

2017-11-4 三、重要的单糖 (二)丁糖 常见的丁糖有D-赤藓糖和D-赤藓酮糖 (一)丙糖 重要的丙糖有： CH,OH J神服甘袖垂 H-C-OH CH,OPO,- CH.OPO 二羟丙酮磷酸 3一酸甘油醛 (三)戊糖 (四)重要已糖 aD政请毕果酒 儿：峡响阿发伯箱怎小兵喇何检台着 D果 1.首塘(6,G1c) 曹菌糖是生物界分布最广泛，最丰富的单塘。在体内情况 2.果糖(fructose,Fru) 下称血第 植物的蜜腺、水果及蜂蜜中存在大量果糖 食用果糖后血糖不易升高，且有滋润肌肤 作用。 游离的果糖为B一吡哺果糖，结合状态呈 B一呋喃果糖 6

2017-11-4 6 三、重要的单糖 （一）丙糖 重要的丙糖有： （二）丁糖 常见的丁糖有D-赤藓糖和D-赤藓酮糖。 Pi H2O 6 5-磷酸核酮糖 2 5-磷酸木酮糖 2 5-磷酸核糖 2 3-磷酸甘油醛 2 7-磷酸景天庚酮糖 2 6-磷酸果糖 2、4-磷酸赤藓丁糖 2 5-磷酸木酮糖 2 6-磷酸果糖 2 3-磷酸甘油醛 1 6-磷酸果糖 1， 6-二磷酸果糖 转醛酶 异构酶 转酮酶 转酮酶 醛缩酶 （三）戊糖 -D-呋喃核糖 2-脱氧-D-呋喃核糖 -D-吡喃木糖 -D-芹菜糖  -L-呋喃阿拉伯糖  -D-呋喃阿拉伯糖 D-核酮糖 D-木酮糖 （四）重要已糖 -D-吡喃葡萄糖  -D-吡喃甘露糖  -L-吡喃山梨糖 - L -吡喃半乳糖  -D-吡喃半乳糖  -D-呋喃果糖 1.葡萄糖(glucose,Glc) 葡萄糖是生物界分布最广泛，最丰富的单糖。在体内情况 下称血糖 -D-吡喃果糖 -D-呋喃果糖 2.果糖(fructose,Fru) 植物的蜜腺、水果及蜂蜜中存在大量果糖。 食用果糖后血糖不易升高，且有滋润肌肤 作用。 游离的果糖为β－吡喃果糖，结合状态呈 β－呋喃果糖

2017-11-4 3.甘露糖(Man) 是植物粘质与半纤维素的组成成分 HC=0 HC-OH HO-H HO- HO-H .0 HC-OH H -OH H-OH H2C-OH CH2OH 甘露糖 4.半乳糖(Ga1) HC=0 HC=0 HC-0 半乳糖仅以结合状态存在。乳糖、 OH -OH HO HO- 蜜二糖、棉籽糖、琼脂、树胶、粘 -OH -OH HO 质和半纤维素等都含有半乳糖。 CH H2C-OH H2C-OH H2C-OH 【半乳 5.山梨糖 CH2OH (五)庚糖 酮糖，存在于细菌发酵 C-0 庚糖在自然界中分布较少，主要 过的山梨汁中。 H 是合成维生素C的中间 -OH 存在于高等植物中。 HO- -H 产物，在制造维生素C工 最重要的有D-景天庚酮糖和D-甘露 H 艺中占有重要地位。 OH CH,OH 庚酮糖

2017-11-4 7 -D-吡喃果糖 -D-呋喃果糖 3.甘露糖(Man) 是植物粘质与半纤维素的组成成分 甘露糖 HC 0 HC OH HO CH HC HC H2C OH OH OH 4.半乳糖(Gal) D—葡萄糖 HC 0 HC OH HO CH HC HC H2C OH OH OH HC 0 HC OH HO CH CH HC H2C OH HO OH HC 0 HO CH HC OH HC CH H2C OH OH HO D-半乳糖 L-半乳糖 半乳糖仅以结合状态存在。乳糖、 蜜二糖、棉籽糖、琼脂、树胶、粘 质和半纤维素等都含有半乳糖。 5.山梨糖 酮糖，存在于细菌发酵 过的山梨汁中。 是合成维生素C的中间 产物，在制造维生素C工 艺中占有重要地位。 （五）庚糖 庚糖在自然界中分布较少，主要 存在于高等植物中。 最重要的有D-景天庚酮糖和D-甘露 庚酮糖

2017-11-4 .O 第三节 00 多糖的结构与性质 一、同多糖 支链淀粉 (一)淀粉(starch) 由许多āD电墙葡南塘以塘甘能连按而成 直酸与支链 不晶牌于水 一银结构 250-300个德分子 以红→中)葡萄装背横 可溶于热水 >≥6000个帮分 遇确呈紫红色 3.纤维素(cellulose) (二)糖原(glycogen) 分布最广，含量最多的多糖结构类拟直能淀粉，无分支，以B- 1,4糖苷连装而成。 “动物淀粉”，动物及细曹的能量储存物质： 结构与支禁控粉类似：都有直禁及支链 为红擦色 无还原性，能落于水，不于乙 醇及其他有机试剂 态议经造于水及一-般的有机清湘，在一定条情下可 8

2017-11-4 8 D-景天庚酮糖 D-甘露庚酮糖 L -甘油- D-甘露庚糖 甘油 部分 第三节 多糖的结构与性质 一、同聚多糖 （一）淀粉(starch) 由许多-D-吡喃葡萄糖以糖苷键连接而成 直链与支链 一级结构 α（1→4）葡萄糖苷键 •不易溶于水 •250~300个糖分子 •遇碘呈蓝色 支链淀粉 α（1→4）糖苷键 α（1→6）糖苷键 (二)糖原（glycogen） “动物淀粉”，动物及细菌的能量储存物质； • 结构与支链淀粉类似；都有直链及支链 • 遇碘为红棕色；无还原性，能溶于水，不溶于乙 醇及其他有机试剂 3.纤维素(cellulose) 分布最广，含量最多的多糖结构类似直链淀粉，无分支，以 β- 1,4-糖苷键连接而成。 最大特点：极难溶于水及一般的有机溶剂。在一定条件下可 以发生成酯反应

2017-11-4 4.几丁质 德一级结构 格 纤维康片层结构 植物细胞酸与年德素的结构 性质稳定，不溶于水及绝大多数有机溶剂。 二、杂聚多糖 2.葡聚糖 1.糖胺聚糖含氮的杂多糖。 以氨基已糖及糖醛酸组成的二糖单位 为基本单元。 3.果胶和树胶 透明质酸、硫酸软骨素 4.细菌多糖 三、复合糖类 肽聚糖由N-乙酰葡萄糖胺及乙酰 (一)糖蛋白 胞壁酸通过β-1,4苷键交替连接形 寒糖链与多肽链共价形成的复合糖 成的多聚体 9

2017-11-4 9 纤维素片层结构 纤维素一级结构 植物细胞壁与纤维素的结构 微纤维 纤维素链 植物细胞中的 纤维素微纤维 细胞壁 4.几丁质 又称壳多糖，甲壳素，为动物结构多糖 ,基本组成单 位：N-乙酰-2-氨基葡萄糖 性质稳定，不溶于水及绝大多数有机溶剂。 二、杂聚多糖 1.糖胺聚糖 含氮的杂多糖。 以氨基已糖及糖醛酸组成的二糖单位 为基本单元。 透明质酸、硫酸软骨素 2.葡聚糖 3.果胶和树胶 4.细菌多糖 肽聚糖由N-乙酰葡萄糖胺及乙酰 胞壁酸通过β-1，4苷键交替连接形 成的多聚体 三、复合糖类 （一）糖蛋白 寡糖链与多肽链共价形成的复合糖 链

2017-11-4 (二)糖脂 是一类含糖基的脂服大 常见的糖脂有两类： onn 油磷脂 10

2017-11-4 10 （二）糖脂 是一类含糖基的脂质化合物。 常见的糖脂有两类：鞘磷脂和甘 油磷脂