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糖详细解释 详细字义 ◎糖 鎕táng 〈名〉 (1)(形声。从米,唐声。本义:食用糖及糖制食品的统称) (2)食糖。古代以麦作饴,即麦芽糖。后多用甘蔗、甜菜等制糖[sugar] 糖,饴也。
编辑于2022-11-07 19:43:44 山东省糖
糖的概念
一、糖 糖类物质是一类多基醛、多基酮或其衍生物,或水解时能产生这些化合物的多聚体; 主要由C、H、0三种元素组成,分子通式常以Cn(H,0)n表示。
二、糖的分布 植物界为最多,约占其干重的80%。人和动物的脏器、组织中含糖量不超过其干重的2%。 微生物含糖量约占菌体干重的10-30%。它们以糖或与蛋白质、脂类结合成结合糖的形式存在。
三、糖的生物学作用 1.最主要的粮食来源,糖的氧化是非光合作用细胞体内产生能量的主要途径。 2.细菌、植物细胞壁和动物连接组织中的结构元件和保护成分。 3.糖类寡聚物还可以润滑关节并参与细胞识别和粘附。 4.信号传导途径中作为信号分子,参与细胞结构的组成。
四、糖的分类 1.单糖:1个糖,是构成复杂糖类物质的单体。 2.寡糖:由2-10个单糖组成。最多的寡糖是二糖,3个或更多的单体组成的寡糖不以游离状态存在,而是结合到非糖物质(脂类或蛋白质)上形成复合糖。 3.多糖:由20个以上单糖组成。可能含有几百或几千个单糖单体。 4.复合糖:由糖与非糖物质结合的复合物。
单糖和二糖
两个单糖家族醛糖 酮糖
(二)单糖的构型 构型(configuration):分子中原子的特定空间排列。改变构型需要共价键的短裂与重新形成。同分异构体:原子的数目和种类相同,但是构型不同的化合物。(组成、分子式和分子量均相同)。结构异构:分子中原子连接顺序不同。立体异构:分子中原子连接顺序相同,分子的空间分布不同。可分为:A 几何异构:因双键、环的存在或其他原因限制原子间自由旋转而引起(顺反异构)。B旋光异构:分子内存在不对称碳原子造成。
1.以甘油醛为例把单糖的所有构型分为两大类:D-型天然,L-型衍生 2.规定:按离-CHO或-C=0最远的一个不对称碳原子上-OH轻基位置而定 3.立体异构体数目:2N(N为不对称碳原子) 4.差向异构体:只有一个碳原子构型不同
(三)葡萄糖的环状结构 1.四醛碳和所有五个以上碳原子的单糖主要是以环状结构存在的,这是由于 基和碳链上轻基氧化形成共价键而围绕成环。 2.醛糖或者酮糖和醇类之间的反应导致了环状结构的形成,以这种方式产生的衍生物称半缩醛或半缩酮。 3.D-葡萄糖的两种环式异构体D-葡萄糖分子C1上的醛基与C5的轻基反应形成半缩醛连接,从而生成两种立体异构体a和β异头物;C1-0H:与C6方向相反为α异头物与C6方向相同为β异头物 4.已醛糖在溶液中以吡喃型醛糖为主 5.异头物和异头碳原子:在构型上只在半缩醛或半缩酮碳原子上有差异的单糖异构体被称为异头物。半缩醛或 基的碳原子被称为异头碳原子。6.变旋现象:D-葡萄糖的α和β异头物在水溶液中相互转化的过程称为变旋现象。 7.旋光性:单糖分子有不对称C原子,故有旋光性。比旋光值:指偏振光通过浓度为1g/ml溶液、厚度1dm旋光管测得的旋光度。在一定条件下,单糖溶液旋光度有旋光仪测试。
(四)单糖的构象:构象(conformation):由于分子中单键旋转所产生的原子的空间结构。构象的变化不需要共价键的短裂与形成。 椅式和船式构象:己糖及其衍生物主要以椅式为主,船式极少。
(五)单糖的分类1.根据单糖所含碳原子数分:丙糖、丁糖、戊糖、己糖··· 2.根据单糖中官能团分醛糖、酮糖
(六)单糖的物理性质与化学性质1.物理性质:旋光性;甜度;溶解度; 2.化学性质:醛基或酮基:氧化(菲林试剂和BENEDICT试剂,溴水,硝酸,电解)、 还原、成铩、异构化。轻基:酯化,成昔,脱水,氨基化,脱氧。这些性质在鉴定、生产上的应用
(1)醛基和酮基①单糖的氧化,斐林试剂B. 用溴水氧化:内酯葡萄糖 Br2-H20pH=5 葡萄糖酸 异构化 葡萄糖酸Y C.电解氧化:葡萄糖 CaBr2 电解氧化 CaCO3 葡萄糖酸钙(钙片) D. 用硝酸氧化:形成糖二酸,较浓硝酸可使C一C键断裂,形成较小的糖二酸。主要用于测定糖的构型
②单糖的还原:用催化氢化及硼氢化钠还原成相应的多元醇。D一葡萄糖还原成L一山梨糖醇,主要用于维生素C的工业合成。
③单糖的成脎作用:苯肼与糖缩合形成糖脎,不同糖的结晶形状不同、熔点不同、生成时间不同。
(2)由轻基产生的作用:①成酯作用:单糖的一切一OH皆可与酸结合成酯。 ②成昔作用:环状单糖半缩醛基上的轻基在有干燥HCL气催化下,可与醇化合,轻基被甲基取代而形成糖昔。 ③脱水作用,戊糖与强酸共热因脱水生成糠醛,己糖生成羟基糠醛
④氨基化:单糖分子中的OH基可被NH,基取代而产生氨基糖,即糖胺。 ⑤脱氧:单糖的轻基之一失去氧即成脱氧糖。
(七)重要的单糖1.丙糖: D-甘油醛 二烃丙酮2.丁糖: D-赤藓糖 D-赤藓酮糖3.戊糖: D-核糖 D-2-脱氧核糖 D-木糖L-阿拉伯糖 D-核酮糖 D-木酮糖4.己糖: D-葡萄糖 D-半乳糖 D-甘露糖D-果糖 D-山梨糖5.庚糖: D-甘露庚酮糖 D-景天庚酮糖
(八)生物体内重要的己糖衍生物
二糖
麦芽糖:1.结构:两个葡糖糖组成α-1.4糖苷键2.性质(1)还原性(有游离苔基)(2)有变旋现象(有游离苔基)(3)能被稀酸、麦芽糖酶水解,产物为D-(+)-GLC。 二糖的命名原则1.先列出连接第一个单糖(左侧)和第二个单糖的异头碳的构型(α或β)。2.接着命名非还原残基。加入喃或味喃,以区别五元环和六元环的结构。3.括号中表示连接两个碳原子的糖苔键类型,用箭头连接两个碳原子数,如(1→4)表示第一个糖残基的C-1和第二个糖残基的C-4相连。4.最后命名第二个糖残基。若有第三个糖残基,以相同方式接着列出第二个糖苔键。如:麦芽糖的命名为:a-D-吡喃葡萄糖-(1→4)-D-喃葡萄糖有机体中大多数已糖都是D型异构体,且己糖的主要形式是吡喃型,所以,运用它们的缩写名,先列出异头碳的构型并写出连接键的碳原子。按这种命名麦芽糖的名字为:Glc( α 1→4) Glc
(二)乳糖 1.结构: D-半乳糖和D-葡萄糖 2.名字:Gal(β1→4)Glc 两种异构体:β-半乳糖β(1-4)糖键α(或)-葡萄糖 3.乳糖性质:(1)还原性及变旋现象。(2)仅存在于乳汁中。若乳糖酶缺乏,小肠乳糖升高引起渗透性腹泻,肠道细菌使乳糖发酵产生大量气体。(3)是奶酪生产的副产品,牛奶变酸是因为乳糖变成乳酸。
(三)蔗糖:1.结构:由葡萄糖和果糖组成,2.命名:G1c(α1+-2β)Fru或Fru(β2→1α)G1c3.性质(1)无还原性,无变旋现象。(2)在高等动物体内不存在,是光合作用的主要中间代谢物,是植物将叶子中的糖运输到其他部位的重要形式(3)常用食用糖,甜度大,易结晶,易溶于水,甘蔗、甜菜中丰富。 (4)蔗糖转化作用:蔗糖水解反应中伴随有从+到-的旋光符号的变化,这种水解称为(+)蔗糖的转化。稀酸或转化酶能水解蔗糖(+66.5°),产生D一葡萄糖(+52.7°)和D-果糖(-92°)。在水解过程中,旋光性逐渐由左旋变为右旋。
(四)纤维二糖1.结构。两分子β-葡萄糖和β-(1,4)糖苷键2.性质①具有变旋现象②具有还原性③能成脎
多糖
概述多糖:也称聚糖,是由很多个单糖单位构成的糖类物质。自然界中存在的大多数糖类是多糖。同聚多糖:由一种单糖缩合而成的多糖。 淀粉和糖原由葡萄糖聚合而成,是贮存的燃料。纤维素和几丁质是结构同多糖。杂聚多糖:由两种以上不同单糖组成的多糖。细菌细胞壁中的肽聚糖。细胞外介质成分糖胺聚糖 多糖合成无模板:与蛋白质不同,多糖一般没有确定的相对。分子量,主要是由于两种生物大分子的组装机制不同而造成的。蛋白质是以一定的核酸序列(mRNA)为模板,通过酶的精确催化而合成的。多糖的合成却没有模板,而是遵循固有的步骤经酶的催化将单糖聚合在一起。
一、淀粉:植物细胞中最重要的多糖是淀粉,动物细胞中是糖原这两种多糖以大的分子簇或颗粒形式存在。1.直链淀粉(AMYLOSE,SOLUBLE STARCH)(1)组成:在天然淀粉中约有20-30%的淀粉为直链淀粉。250-300个D-葡萄糖残基通过α-1,4-糖苔键连接而成的一条无分支的糖链。(2)分子量:几千到几百万。(3)结 构:①一级结构:α-1.4-糖苔键; ②直链淀粉的空间结构:卷曲的螺旋结构6个G/圈。直径:1.4NM。螺距:0.8NM。链内氢键 2.支链淀粉(AMYLOPECTIN)(1)组成:在天然淀粉中约有70-80%的淀粉为支链淀粉。支链淀粉的分子较直链淀粉大得多,一般平均由6000个D-葡萄糖残基组成。(2)分子量:约为1百万左右,可高达一亿。(3)结构:主链:α-1,4-糖昔键,支链分支点由α-1,6-糖苔键与主链连接链长25个D-葡萄糖残基,侧链上每隔6-7个D-葡萄糖残基又能再度形成另一分支链结构末端:一个还原端,多个非还原端 3.直链淀粉和支链淀粉的性质:直链淀粉与KI-I,呈(深)兰色(620~680NM),水解的双糖为麦芽糖,单糖为葡萄糖。支链淀粉与KI-I,呈紫(红)色(530~555NM),水解时只生成一种双糖—(+)麦芽糖。无还原性,无甜味
二、糖原:1.糖原为动物体内贮存的主要多糖,细菌细胞中也有存在。相当于植物体内贮存的淀粉,所以糖原也称为动物淀粉。肝脏中的糖原(肝糖原)含量可达肝脏湿重的7%左右。骨骼肌中也存在大量糖原(肌糖原)。2.组 成:由α -1.4-糖键和α-1.6糖苔键3.分子量:为2.7×105-3.6×106 。4.结构:分支多而短,外围支链长6-7G,主链长12-18G,一个还原末端,多个非还原末端。降解共能时从非还原末端去掉一个糖残基。5.性质:无还原性,遇碘呈紫色(530~555nm)水解终产物是葡萄糖。6.生理功能:肝糖原调节血糖,肌糖原为肌肉收缩提供能量
三、纤维素1.分布:自然界中分布最广、含量最多。植物的细胞壁中,特别是在植物的茎、枝杈以及所有植物的木质部含有大量的纤维素。植物体内约有50%的碳以纤维素的形式存在。棉花含97-99%,木材含41-53%谷类汉30-43%,少数动物、细菌和霉菌中亦含有少量纤维素。亚麻、芋麻和黄麻含有大量优质的纤维素。2.结构:由葡萄糖以β(1→4)糖键连接而成的直链,约由10000-15000个β-D-GLC残基组成。不分支。30G构成一个胶束,200-300条胶束以氢键相连构成大分子。结构单位平行排列。链间氢键和分子内氢键使之形成线状的具有强弹性稳定超级大分子纤维。强弹性使得纤维素称为几千年来文明社会有用的物质。 3.性质:无臭、无味的白色丝状物。纤维状、僵硬,不溶于水、稀酸、稀碱和有机溶剂。遇碘无颜色反应。水解需高温、高压和酸。对动物无营养价值:动物体内无水解(β1→4)糖苔键的酶,不能作为能源物质,但有利于刺激肠道蠕动。某些微生物(腐木真菌和细菌)和昆虫(如白蚁)能消化纤维素,食草动物利用肠道寄生菌分泌的纤维素酶(CELLULASE)将部分纤维素水解为葡萄糖。 4.功能:(1)支撑和保护细胞,促使细胞保持足够的抗张韧性和刚性。(2)作为生物圈中维持自然界能量和营养稳恒的储存 物质。如自然界中纤维素的含量不是如此巨大,化学性质不是如此稳定,则地球大气中的CO,含量将骤增。
四、几丁质(壳多糖、甲壳质) (CHITIN)1.分布:昆虫和甲壳类动物的甲壳之中。 是一种白色、无定形的半透明物质。贮存量丰富,占第二位,仅次于纤维素。2.结构:壳聚糖(Chitosan)也称几丁聚糖,学名为β-1,4-聚葡萄糖胺,线性均一多糖。3.功能:强化免疫;排除毒素;降血糖,降血脂,降血压;强化肝脏机能;预防癌症、活化细胞,抑制老化;调节自律神经
五、其他同聚多糖(1)半纤维素1.分布:存在于植物木质化部分,包括很多高分子的多糖。用稀酸水解则产生己糖和戊糖,所以它是多聚戊糖(如多聚阿拉伯糖、多聚木糖)和多聚己糖(如多聚半乳糠和多聚甘露糖)的混合物。2.功能:集中在初级和次级细胞壁,与木质素、纤维素混合在一起,通过非共价键、范德华力和氢键作用,以增加细胞壁的强度。(2)琼脂(AGAR)是海藻(如石花菜属)所含的多糖物质,主要成分是多聚半乳糖,含硫及钙。它是微生物培养基组分,也是电泳、免疫扩散的支持物之一。食品工业中常用来制造果冻、果酱等。L一2%的琼脂在室温下便能形成凝胶。(3)菊粉:多聚果糖,主要存在于菊科植物的根部。(4)多聚木糖:也称木糖胶,半纤维素成分果胶:是新鲜水果的共有成分,是植物特有的细胞壁组分,其成分为果酸甲酯。
六、细菌细胞壁中的肽聚糖(一)组成胞壁多糖: 氨基乙酰基胞壁酸(乳酸)NAM氨基乙酰葡聚糖 NAG(β1-4)糖苔键交替连接成而成。寡 肽: 五肽(5个甘氨酸),四肽(2个丙氨酸,1个赖氨酸和1个谷氨酸)一—肽交连桥线状多聚物并肩排列在细胞壁中,由短肽连接。 (二)功能1.细菌细胞被膜的外壳,保护细菌细胞不破裂。2.溶菌酶能水解(β1-4)糖键而杀死细菌。眼泪中溶菌酶的存在防止了细菌感染眼睛。细菌病毒分泌的溶菌酶确保病毒从宿主细胞中释放,这是病毒感染周期的关键性一步。阿司匹林和其他抗生素可以阻止肽聚糖交联,使细胞壁不能抵抗渗透性的细胞破裂,从而杀死细菌。
七、细胞外介质--糖胺聚糖(一)概念与纤维蛋白(如胶原和弹性蛋白)互锁联网构成细胞外质中的杂多糖称为糖胺聚糖。糖胺聚糖连接到胞外蛋白上形成蛋白聚糖。(二)糖胺聚糖主要种类,透明质酸,软骨素4-或6-硫酸,硫酸皮肤素,硫酸角质素,肝素,硫酸乙酰肝素等(三)糖胺聚糖的重要重复单位糖胺聚糖醛酸和氨基糖交替形成共聚物,每个共聚物上 透明质酸 H都有硫酸酯。由于幾基和硫酸基的离子化使得糖胺聚糖带有大量负电荷。 (四)分布与功能,存在于软骨、腔等结缔组织中,构成组织间质。各种腺体分泌的润滑粘液,多富有粘多糖。润滑,抗血凝,抗炎,抗菌,抗过敏,成骨,生长、愈创组织老化,动脉硬化和胶原病等都与黏多糖密切关系。
复合糖
蛋白聚糖
一、蛋白聚糖 (一)概念:是细胞表面与细胞外基质中包含糖胺聚糖的大分子。通常由一个或几个糖胺聚糖共价结合于膜蛋白或分泌型蛋白上形成。糖的比例较大。 (二)几种蛋白聚糖的结构和功能1.用三糖桥表示蛋白聚糖的结构最基本的蛋白聚糖单体包含一个“核心蛋白”以及与它共价连接的糖胺聚糖。如分隔各细胞组的片状胞外基质(基片)包含一个核心蛋白家族(相对分子量20000到40000)每一种蛋白都与几个硫酸乙酰肝素链共价连接,其连接点一般是丝氨酸残基,糖胺聚糖与它通过一个三糖桥连接。2.膜内在蛋白的蛋白聚糖结构多配体聚糖核心蛋白(56000)具有一个跨膜结构和一个包含3个硫酸乙酰肝素链与2个硫酸软骨素链的胞外结构域,其硫酸软骨素部分可同许多胞外配体结合介导配体同细胞表面特定受体相互作用3.胞外介质聚合物可以同软骨胞外基质中的胶原牢固结合并对软骨的发育于张力强度起重要作用。4.细胞和胞外基质的相互作用膜蛋白(整联蛋白)和胞外蛋白(纤连蛋白)介导胞外基质蛋白聚糖的结合。纤连蛋白具有整联蛋白和蛋白聚糖的结合位点,注意胶原纤维与纤连蛋白和蛋白聚糖紧密结合。5,基质中的蛋白聚糖是细胞对一定的胞外生长因子发生反应所必须的,例如一种激活细胞分裂的胞外蛋白信号——纤维原细胞生长因子(FGF)首先同靶细胞质膜上多配体聚糖分子的硫酸软骨素部分结合,多配体再将FGF“引见”给质膜上的FGF受体,只有这样FGF才能有效地与其受体相互作用并激活细胞分裂。
糖蛋白
(一)概念 以共价键与蛋白质相结合的复合糖。是专指由比较短往往是分支的寡糖链与多肽链相连所构成的复合糖,糖的比例很小,1%-7%。 (二)糖蛋白中糖的组成1.糖蛋白多肽链常携带许多短的杂糖链。它们通常包括N-乙酰已糖胺和己糖(常是半乳糖和或甘露糖,而葡萄糖较少)。2.该链末端成员常常是唾液酸(SIALIC ACID)或L-岩藻糖(L-FUCOSE)。3.寡糖链常分支,很少含多于15个单体的,一般含2—10个单体,分子量相当于540—3,200。4.糖链数目也变化很大 (三)糖蛋白中寡糖链的连接1.-0-糖苔键型:ser-0H,Thr-OH轻赖氨酸 的经基。2.N-糖苔键型:Asn-NH,α-NH,赖氨酸的-NH2。3.酯糖甘键型:Asp-COOH,G1u-COOH。4.以经脯氨酸的轻基为连接点的糖肽键 5.以半胱氨酸为连接点糖肽键 (四)分布与功能1.分布:血液中大多数蛋白质;例如抗体与一些激素如粗滤泡激素、促黄体生成素、促甲状腺素等,都是糖蛋白。许多牛乳蛋白、胰腺分泌的一些蛋白质(如核糖核酸酶)以及溶酶体中的多数蛋白都是糖蛋白。2.寡糖链连接到蛋白质上的生物学意义目前研究得还不是很透彻。(1)对蛋白质的影响:多糖的亲水分子改变了与之结合的蛋白质的极性和溶解性。当寡糖链与高尔基体中新合成的蛋白质结合后,它可能影响决定蛋白质四级结构的多肽折叠的顺序;多肽与寡糖之间的空间排列有可能 阻止其中一条折叠途径而帮助另一条。大量负电的寡糖链成簇结合于蛋白质的某一区域后,其周围的电荷排斥作用会帮助该区域内一个延展的棒状结构形成。寡糖链的庞大体积与他所带的负电荷还可以阻止蛋白质被蛋(2)糖蛋白中的寡糖链还具有更多的特定的生物功能。含有大量丰富的结构信息。由4个核昔酸组成的寡核酸,可能的序列仅有24种;而由4个己糖组成的寡糖链,可能的序列则多达3万多种。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级。
糖脂
(一)糖脂是膜组分,神经节苷脂的寡糖决定血型与其他决定血型专一性的某些寡糖部分是一样的。
(二)脂多糖是革兰氏阴性菌细胞壁的特有结构成分,构成外膜外表面的主要物质,并赋予这类细胞以亲水表面。因此对许多物质如疏水抗生素、去污剂、染料和胆酸起着通透性屏障的作用。从繁殖和破裂的细菌中释放的脂多糖在哺乳动物宿主中会引起多种生物效应,经常是毒性效应。这些效应被称为内毒活性,因此“内毒素”与“脂多糖”两个词相互替用。是脊椎动物的免疫系统对细菌侵染作出反应所产生抗体的主要作用目标。
凝集素
概念凝集素是存在于所有生物体中,可以与糖高亲和高特异性结合的一类蛋白质