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1、糖类糖类Carbohydrates糖糖碳碳水水化化合合物物是是地地球球上上最最丰丰富富的的生生物物分分子子，每每年年全全球球植植物物和和藻藻类类光光合合作作用用可可转转换换10001000亿亿吨吨COCO2 2和和H H2 2O O成成为为纤纤维维素素和和其其他他植植物物产产物物。植植物物体体85-90%85-90%的的干干重重是是糖糖。糖糖在在生生物物体体内内所所起起的的作作用用包包括括：能能量量物物质质、结结构构物质物质和和生物活性物质生物活性物质。糖的定义糖的定义多羟基多羟基醛醛；多羟基多羟基酮酮；多羟基多羟基醛醛或多羟基或多羟基酮酮的的衍生物衍生物；可可以以水水解解为为多多羟羟基基醛醛
2、或或多多羟羟基基酮酮或或它们的衍生物的物质。它们的衍生物的物质。糖的研究简史糖的研究简史 I I18431843年年,DumasDumas测定糖的测定糖的实验式实验式为为 CHCH2 2OOn n；18701870年年,ColleyColley、18831883年年,TollensTollens设设想想葡葡萄萄糖糖的的结构式结构式 直链多羟基醛直链多羟基醛；18811881年年,Emil Emil FischerFischer对对单单糖糖结结构构分分析析，人人工工合成合成了当时已知的所有己糖和戊糖；了当时已知的所有己糖和戊糖；18461846年年,DubrunfontDubrunfont提提出
3、出葡葡萄萄糖糖溶溶液液有有变变旋旋现现象象；糖的研究简史糖的研究简史 IIII18931893年年,FischerFischer提出葡萄糖的提出葡萄糖的环状结构环状结构；18951895年年,TanretTanret发现存在发现存在三种葡萄糖三种葡萄糖结构形式，结构形式，各自的旋光性不同；各自的旋光性不同；19261926年年,W.N.HaworthW.N.Haworth提出葡萄糖提出葡萄糖投影式投影式；19281928年年,MalapradaMalaprada发明发明过碘酸氧化法过碘酸氧化法测定糖的测定糖的结构；结构；19321932年年,FleuryFleury和和LangeLange把这
4、把这过碘酸方法完善化过碘酸方法完善化用于糖化学的研究用于糖化学的研究 ；糖的研究简史糖的研究简史 IIIIII19331933年年,N.A.S N.A.S aeusonaeuson提出提出端基差向异构端基差向异构体体，以表示还原糖及糖苷的，以表示还原糖及糖苷的、两种异两种异构体；构体；19501950年年,R.E.ReevesR.E.Reeves证明己糖的证明己糖的椅式构象椅式构象；19501950s s后后,生物化学最新的理论和方法用于生物化学最新的理论和方法用于糖生物化学糖生物化学的研究，尤其在的研究，尤其在结构与功能结构与功能关关系的研究上取得了重要突破，发展和兴起系的研究上取得了重要突
5、破，发展和兴起了糖化学或糖生物化学的研究时代，特别了糖化学或糖生物化学的研究时代，特别在在糖复合物糖复合物的研究上掀开了生命科学研究的研究上掀开了生命科学研究的又一个热点。的又一个热点。糖的组成糖的组成主要由主要由C,H,OC,H,O三种元素组成，还有少量三种元素组成，还有少量N,S,PN,S,P等。等。单单糖糖分分子子多多符符合合通通式式：CHCH2 2OOn n，但但仅仅从从通通式式上上并不能判断某分子是否就是糖，即：并不能判断某分子是否就是糖，即：符符合合通通式式的的不不一一定定是是糖糖，如如CHCH3 3COOHCOOH乙乙酸酸，CHCH2 2OO甲醛甲醛，C C3 3H H6 6O
6、O3 3 乳酸乳酸；是是糖糖的的不不一一定定都都符符合合通通式式，如如C C5 5H H1010O O4 4 脱脱氧氧核核糖糖，C C6 6H H1212O O5 5 鼠李糖鼠李糖。糖的分类糖的分类 I I 单单糖糖 monosaccharidesmonosaccharides不不能能水水解解为为其其他他糖的糖，按碳原子数分为：糖的糖，按碳原子数分为：丙糖丙糖 glyceraldehydeglyceraldehyde；丁糖丁糖 赤藓糖赤藓糖；戊戊糖糖 木木酮酮糖糖、核核酮酮糖糖、核核糖糖、脱脱氧氧核核糖糖等等；己糖己糖 glucose,fructose,galactoseglucose,fru
7、ctose,galactose。糖的分类糖的分类 IIII寡糖寡糖 oligosaccharides oligosaccharides 可以水可以水解为其他糖的糖解为其他糖的糖22十几个单糖十几个单糖，包括：，包括：二糖二糖 disaccharides(sucrosedisaccharides(sucrose、maltosemaltose、lactose)lactose)。三糖三糖 trisaccharidestrisaccharides棉籽糖棉籽糖其他寡糖其他寡糖 血型糖、活性糖等血型糖、活性糖等。糖的分类糖的分类 IIIIII多多糖糖 polysaccharides 可可水水解解为为多多个
8、个单单糖糖或单糖衍生物的糖，包括或单糖衍生物的糖，包括：同同多多糖糖 homoglycans,homopolysaccharides 水水解解为为同同一一单单糖糖的的高高分分子子聚聚合合物物 淀淀粉粉、糖糖元、纤维素、几丁质、糖苷等元、纤维素、几丁质、糖苷等。异异 杂杂 多多糖糖 heteroglycans,heteropolysaccharides 水水解解产产物物不不止止一一种种单单糖糖或或单单糖糖衍衍生生物物 透透明明质酸、肝素、硫酸软骨素、硫酸皮肤素等质酸、肝素、硫酸软骨素、硫酸皮肤素等。糖的分类糖的分类 IVIV糖的衍生物糖的衍生物 指糖的指糖的氧化产物、还原产物、氨基氧化产物、还原
9、产物、氨基取代物及糖苷化合物取代物及糖苷化合物等，如，氨基葡萄糖、等，如，氨基葡萄糖、N-N-乙乙酰氨基葡萄糖、糖的硫酸酯等；酰氨基葡萄糖、糖的硫酸酯等；多糖复合物多糖复合物 polysaccharidescomplex 糖与脂、糖与脂、蛋白等共价相连组成：蛋白等共价相连组成：蛋白多糖蛋白多糖 proteinpolysaccharides；糖蛋白糖蛋白 glycanproteins；糖脂糖脂 glycanlipids。葡萄糖的化学结构葡萄糖的化学结构元素组成元素组成：C C、H H、O O，三者比例三者比例 C C：40%40%、H H：6.7%6.7%、O O：53.3%;53.3%;实验式
10、实验式：CHCH2 2O;O;冰冰点点降降低低及及沸沸点点升升高高法法测测得得分分子子量量为为180;180;分子式分子式为：为：CHCH2 2OO6 6，即即C C6 6H H1212O O6 6葡萄糖直链结构的证据葡萄糖直链结构的证据与与FehlingFehling试剂或其他醛试剂试剂或其他醛试剂反应反应醛基；醛基；与与乙乙酸酸酐酐结结合合，产产生生有有5 5个个乙乙酰酰基基的的衍衍生生物物5 5个羟基存在；个羟基存在；与与钠钠汞汞齐齐（NaNa、HgHg的的合合金金）作作用用，被被还还原原为为一一种种具具有有6 6个个羟羟基基的的山山梨梨醇醇（SorbitolSorbitol，gloci
11、tolglocitol），），后者是一个后者是一个6 6C C构成的直链醇。构成的直链醇。结论：葡萄糖的六个碳是连成结论：葡萄糖的六个碳是连成直链结构直链结构的的分子。分子。同分异构现象同分异构现象构造异构构造异构constitutional立体异构立体异构Stereo-碳链异构碳链异构(如如:丁烷丁烷/异丁烷异丁烷)官能团异构官能团异构(如如:醚醚/醇醇)位置异构位置异构(如如:辛醇辛醇/仲辛醇仲辛醇)构型异构构型异构configurational构象异构构象异构conformational顺反顺反,Z、E异构异构对映非对映异构对映非对映异构同分异构同分异构isomerism糖的构型糖的构型
12、 I I（Configuration）构构型型是是指指一一个个分分子子由由于于其其各各原原子子特特有有的的空空间间排排列列而而使使该该分分子子具具有有特特定定的的立立体体化化学学结结构构。当当一一个个物物质质由由一一种种构构型型转转变变为为另另一一种种构构型型时时，要要求求有有共共价价键键的的断断裂裂或或重重新新形形成成。表表明明一一种种物质应有其特定的构型。物质应有其特定的构型。糖的构型糖的构型 IIIIConfiguration单糖的构型单糖的构型以甘油醛为参照标准以甘油醛为参照标准，甘，甘油醛油醛C C2 2为手性碳，与其相连的为手性碳，与其相连的-OHOH在右边的在右边的为为D D型（
13、右旋）、在左边的为型（右旋）、在左边的为L L型（左旋），型（左旋），D D型和型和L L型互为立体异构体，是一对对映体型互为立体异构体，是一对对映体（antipodeantipode），），具有对映体的结构又称手具有对映体的结构又称手性结构。性结构。单糖的构型由于手性碳往往不止一个，单糖的构型由于手性碳往往不止一个，特规定：特规定：离羰基最远的不对称离羰基最远的不对称C C上的上的-OHOH方方向决定糖的构型向决定糖的构型，在右边的为，在右边的为D D型、在左边型、在左边的为的为L L型。型。直直射射式式和和投投影影式式透视式透视式直射式直射式对对映映异异构构体体三碳糖四四 碳碳 糖糖赤藓糖
14、赤藓糖苏苏糖糖五五 碳碳 糖糖核糖核糖阿拉伯糖阿拉伯糖木糖木糖来苏糖来苏糖六六 碳碳 糖糖阿洛糖阿洛糖阿卓糖阿卓糖古洛糖古洛糖艾杜糖艾杜糖塔罗糖塔罗糖葡萄糖葡萄糖半乳糖半乳糖甘露糖甘露糖阿阿拉拉伯伯糖糖三三碳碳糖糖二二羟羟丙丙酮酮二羟丙酮二羟丙酮三三、四四、五五、六六碳碳糖糖酮酮糖糖阿洛酮糖阿洛酮糖山梨糖山梨糖塔格糖塔格糖六六碳碳糖糖酮酮糖糖阿洛酮糖阿洛酮糖果糖果糖山梨糖山梨糖塔格糖塔格糖差向异构体差向异构体（Epimers)葡萄糖与甘露糖、葡萄糖与半葡萄糖与甘露糖、葡萄糖与半乳糖，两两之间除一个不对称乳糖，两两之间除一个不对称C C（分别是分别是C C2 2和和C C4 4上的上的-OHOH
15、位置）有所位置）有所不同外，其余部分的结构完全相同，不同外，其余部分的结构完全相同，这种这种仅有一个不对称仅有一个不对称C C原子构型不原子构型不同同，两镜像非对映体异构物称为差，两镜像非对映体异构物称为差向异构体（向异构体（epimersepimers）。）。差向异构体差向异构体糖的旋光性糖的旋光性（OpticalRotation）葡葡萄萄糖糖及及绝绝大大多多数数糖糖都都有有使使平平面面偏偏振振光光发发生生偏偏转转的的能能力力，即即糖糖的的旋旋光光性性，是是因因为为糖糖都都具具有有手手性性碳碳。糖糖的的旋旋光光性性和和旋旋光光度度由由糖糖分分子子中中的的所所有有手手性性碳碳上上的的羟羟基基方
16、方向向所所决决定定.糖糖的的旋旋光光性性以以右右旋旋（以以+表表示示）或左旋（以或左旋（以-表示）。表示）。糖的构型与旋光性糖的构型与旋光性两个概念两个概念糖糖的的构构型型与与旋旋光光性性之之间间不不一一定定相相对对应应，即即D D型型不不一一定定代代表表右右旋旋、L L型型也也不不一一定定代代表表左左旋旋，因因为为两两者者的的规规定定性性不不同同。对对于于葡葡萄萄糖糖来来说说，D D型型正正好好是是右右旋旋，即即D-D-（+）-Glc-Glc、L L型型也也正正好好是是左左旋旋，即即L-L-（-）-Glc-Glc。天然葡萄糖为右旋，属于天然葡萄糖为右旋，属于D D型。型。葡萄糖的环状结构葡萄
17、糖的环状结构I I葡葡萄萄糖糖的的某某些些物物理理、化化学学性性质质不不能能用用糖糖的的链链状状结结构构解解释释，即即不不表表现出典型的直链现出典型的直链 醛类醛类 特性，如：特性，如：1 1缺缺少少SchiffSchiff化化反反应应，不不能能使使被被H H2 2SOSO3 3漂白的品红转呈红色；漂白的品红转呈红色；2 2不能与不能与NaHSONaHSO3 3起加成反应起加成反应；葡萄糖的环状结构葡萄糖的环状结构IIII3 3葡萄糖水溶液有葡萄糖水溶液有变旋现象变旋现象。解释解释：葡萄糖与常见的醛分子不一样，：葡萄糖与常见的醛分子不一样，不能与不能与2 2分子醇作用而只能与分子醇作用而只能与
18、1 1分子醇分子醇反应反应，不生成缩醛（，不生成缩醛（acetalsacetals），），仅生仅生成成半缩醛半缩醛（semiacetalssemiacetals），），意味着分意味着分子中已有半缩醛（羟）基存在。子中已有半缩醛（羟）基存在。缩醛缩醛醛缩醇醛缩醇和和缩酮缩酮酮缩醇酮缩醇半缩醛半缩醛缩醛缩醛半缩酮半缩酮缩酮缩酮葡葡萄萄糖糖成成环环变旋作用变旋作用吡喃葡萄糖和呋喃果糖吡喃葡萄糖和呋喃果糖变旋现象变旋现象（Mutarotation）醛糖的醛糖的C C1 1或酮糖的或酮糖的C C2 2成环时产生成环时产生 和和 一对差向异构体，在一对差向异构体，在水溶液中很快互相转水溶液中很快互相转变为
19、混合物变为混合物，溶解过程会发生，溶解过程会发生旋光度的改旋光度的改变变-变旋现象变旋现象，这是，这是 和和 异头物自发互变异头物自发互变所导致的。新配制的葡萄糖所导致的。新配制的葡萄糖 D D2020=+112=+112，平衡时为平衡时为+52.7+52.7。型约占型约占36.2%36.2%、型约型约占占63.8%63.8%。醛式直链的比例极少，故对。醛式直链的比例极少，故对SchiffSchiff化反应不灵敏。化反应不灵敏。葡萄糖的构象葡萄糖的构象Conformation构象指一个分子中，构象指一个分子中，不改变共价不改变共价键结构，仅靠单键的旋转或扭曲键结构，仅靠单键的旋转或扭曲而改而改
20、变分子中变分子中基团在空间的排布位置基团在空间的排布位置，而，而产生不同的排列方式。根据产生不同的排列方式。根据X-X-射线晶射线晶体分析，葡萄糖吡喃环与环己烷的椅体分析，葡萄糖吡喃环与环己烷的椅式结构相似，葡萄糖的可能构象有式结构相似，葡萄糖的可能构象有2 2种种椅式（椅式（A A，B B）和和6 6种船式，主要是种船式，主要是A A椅椅式。式。吡喃糖的构象吡喃糖的构象axialequatorial-D D-吡吡喃喃葡葡萄萄糖糖的的构构象象其他单糖的结构其他单糖的结构除除葡葡萄萄糖糖外外，其其他他己己糖糖如如果果糖糖和和半半乳乳糖，也同样有环式和开链式结构。糖，也同样有环式和开链式结构。果果
21、糖糖为为己己酮酮糖糖，异异头头碳碳在在C C2 2，成成环环时时由由C C2 2上上的的-C=OC=O与与C C6 6或或C C5 5上上的的-OHOH缩缩合合而而成。成。半半乳乳糖糖与与葡葡萄萄糖糖的的差差异异仅仅在在C C4 4上上的的-OHOH构构型型不不同同，成成环环方方式式与与葡葡萄萄糖糖的的一一致，两者为差向异构体。致，两者为差向异构体。由由Fischer式改写式改写Haworth规定：规定：1.吡喃糖式写成六角平面形，呋喃糖吡喃糖式写成六角平面形，呋喃糖式写成五角平面形；式写成五角平面形；2.左上右下（左上右下（-OH）；）；3.D上上L下下(环外碳原子环外碳原子C5，C6)4.
22、醛醛糖糖C1OH是是 下下、上上和酮和酮糖糖C1H2OH 上上、下。下。D-葡萄糖由葡萄糖由Fischer式改写为式改写为Haworth式的步骤式的步骤转折转折旋转旋转成环成环成环成环-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖单糖的物理性质单糖的物理性质旋旋光光度度，几几乎乎所所有有糖糖类类都都有有不不对对称称C C，都都具具旋旋光光性性(二二羟羟丙丙酮酮除除外外)；甜甜度度，各各种种糖糖甜甜度度不不一一，但但都都有有甜度，程度不同；甜度，程度不同；溶溶解解度度，多多羟羟基基增增加加了了单单糖糖的的溶溶解解度度，热热水水中中更更大大，不不溶溶于于乙乙醚醚、丙酮等有机溶剂。丙酮等有机溶
23、剂。单糖的主要化学性质单糖的主要化学性质单单糖糖的的化化学学性性质质主主要要体体现现在在多多羟羟基基醛醛及及多多羟羟基基酮酮的的化化学学结结构构特特征征上上，具具有有一一切切羟羟基基及及多多羟羟基基的的反反应应，如如氧氧化化、酯酯化化、缩缩醛醛反反应应；也也由由醛醛基基或或羰羰基基的的反反应应；同同时时还还有有基基团团间间相相互互影影响响而产生的一些特殊的反应。而产生的一些特殊的反应。糖的氧化反应糖的氧化反应OxidativeReaction一一定定条条件件（视视氧氧化化剂剂强强弱弱）下下，葡葡萄萄糖糖C C1 1上上的的-醛醛基基及及C C6 6上上的的羟羟基基可可被被氧氧化化，形形成成葡葡
24、萄萄糖糖酸酸(gluconicacid)、葡葡萄萄糖糖醛醛酸酸(glucuronate)及及 葡葡 萄萄 糖糖 二二 酸酸(glucaricacid)，都都有有较较强强的的酸酸性，能成性，能成盐盐并形成并形成 或或 内酯内酯。葡萄糖为溴水氧化葡萄糖为溴水氧化葡葡萄萄糖糖氧氧化化为为葡葡萄萄糖糖酸酸血糖血糖Bloodsugar的测定的测定葡葡萄萄糖糖含含有有醛醛基基，具具还还原原性性，能能被被弱弱氧氧化化剂剂（如如碱碱性性CuSOCuSO4 4）氧氧化化，生生成成葡葡萄萄糖糖酸酸，兰兰色色CuSOCuSO4 4被被还还原原为为砖砖红红色色的的CuCu2 2O O。最最常常用用的的碱碱性性CuSO
25、CuSO4 4溶溶液液为为Fehling Fehling 试试剂剂（检检糖糖试试剂剂），正正常常人人尿尿液液用用试试剂剂检检测测为为阴阴性性，当当血血糖糖浓浓度度高高于于160-180 160-180 mg/dLmg/dL时时为为阳阳性性反反应应。特特异性差。异性差。葡萄糖为硝酸氧化葡萄糖为硝酸氧化高碘酸氧化高碘酸氧化过碘酸氧化过碘酸氧化p20-21p20-21高碘酸可以氧化和断裂糖分子中高碘酸可以氧化和断裂糖分子中邻邻二羟基二羟基或或-羟基醛羟基醛等的碳等的碳-碳键，碳键，生成相应的生成相应的多糖醛多糖醛、甲醛甲醛或或甲酸甲酸。反应定量地进行，每开裂反应定量地进行，每开裂个个C-CC-C键键
26、消耗一分子高碘酸。通过测定高碘消耗一分子高碘酸。通过测定高碘酸消耗量及甲酸的释放量，可以判酸消耗量及甲酸的释放量，可以判断多糖分子中糖苷键的位置、类型、断多糖分子中糖苷键的位置、类型、多糖的分枝数目和取代情况等。多糖的分枝数目和取代情况等。还原反应还原反应Reductivereaction葡葡萄萄糖糖C C1 1上上的的-CHOCHO可可被被还还原原为为-OHOH而而生生成成山山梨梨醇醇 SorbitolSorbitol，山山梨梨醇醇聚聚积积在在糖糖尿尿病病患患者者的的晶晶状状体体可可引引起起白内障白内障。甘甘露露糖糖甘甘露露醇醇 用用于于治治疗疗脑脑水水肿肿引起的渗透性利尿剂引起的渗透性利尿
27、剂 核糖核糖核醇核醇 Vit BVit B2 2的组成成分的组成成分 甘露糖的还原反应甘露糖的还原反应果糖的还原反应果糖的还原反应甘露糖醇甘露糖醇山梨糖醇山梨糖醇脎脎（Osazone）的形成的形成（苯肼反应，苯肼反应，phentlhydrazinereaction）醛醛 糖糖 的的 醛醛 基基 可可 与与 苯苯 肼肼 反反 应应 生生 成成 苯苯 腙腙（phenylhydrazonephenylhydrazone），过过量量的的苯苯肼肼可可进进一一步步作作用用生生成成脎脎（osazoneosazone），每每个个脎脎分分子子中中含含2 2分分子子苯苯肼肼，第第三三个个苯苯肼肼被被转转化化为为苯
28、胺和氨。苯胺和氨。脎的溶解度小，易成结晶，不同糖脎晶体脎的溶解度小，易成结晶，不同糖脎晶体形状不同、熔点不同，可作为形状不同、熔点不同，可作为糖的定性鉴糖的定性鉴定定。若过量若过量1、醛糖、醛糖若过量2、酮糖、酮糖己己糖糖与与苯苯肼肼作作用用生生成成脎脎时时，只只是是C-1,C-2的的基基团团发发生生反反应应。因因此此，凡凡C-3、C-4、C-5构构型型相相同同的的己己糖糖，所所生成的脎都是相同的。生成的脎都是相同的。单糖脱水单糖脱水酯化反应酯化反应（Esterification）单糖分子中的单糖分子中的-OHOH，特别是异特别是异头碳上的半缩醛羟基能头碳上的半缩醛羟基能与磷酸、与磷酸、硫酸、
29、乙酸酐等脱水生成酯硫酸、乙酸酐等脱水生成酯。碳水化合物的磷酸脂在生命活动中有特殊的重要性。碳水化合物的磷酸脂在生命活动中有特殊的重要性。它们是许多代谢过程的中间体，在肝糖的生物合成和它们是许多代谢过程的中间体，在肝糖的生物合成和降解过程中降解过程中核糖和核糖和2-脱氧核糖都是戊醛糖，它们的磷酸酯是核脱氧核糖都是戊醛糖，它们的磷酸酯是核酸的组成部分。酸的组成部分。核核糖糖和和2-脱脱氧氧核核糖糖与与某某些些碱碱性性杂杂环环化化合合物物形形成成的的-糖糖苷苷，叫叫做做核核苷苷。5 5位位羟羟基基与与磷磷酸酸所所形形成成的的酯酯叫叫做做核核苷苷酸。酸。成醚成醚五甲基葡萄糖的水解：五甲基葡萄糖的水解：
30、稳定稳定具有醛的特性具有醛的特性成苷反应成苷反应（Glycosidation）单糖环状结构中的单糖环状结构中的半缩醛羟半缩醛羟基比其他羟基活泼基比其他羟基活泼，可与其他，可与其他分子的分子的-OHOH（或活性或活性H H原子）反原子）反应，缩去一分子水而成糖苷应，缩去一分子水而成糖苷（又称甙或配糖体）。（又称甙或配糖体）。糖苷糖苷醛醛与与醇醇作作用用生生成成的的半半缩缩醛醛在在酸酸的的存存在在下下，很很容容易易再再与与一一分分子子醇醇作作用用，生生成成缩缩醛醛。葡葡萄萄糖糖的的环环状状半半缩缩醛醛也有这种性质。也有这种性质。糖的这种由半缩醛羟基转化而形成的衍生物，叫做糖的这种由半缩醛羟基转化而
31、形成的衍生物，叫做糖糖苷苷异头碳上的羟基就叫做异头碳上的羟基就叫做苷羟基苷羟基。与碳水化合物形成苷的非糖物质叫做与碳水化合物形成苷的非糖物质叫做配配基基;糖糖基基和和配配基基之间的键叫做之间的键叫做糖糖苷键苷键。所以葡萄糖与甲醇生成的化合物就叫做甲基葡萄糖苷所以葡萄糖与甲醇生成的化合物就叫做甲基葡萄糖苷糖苷的酸性水解：糖苷的酸性水解：葡萄糖在溶液中有葡萄糖在溶液中有-和和-两种半缩醛结构。两种半缩醛结构。因因此此与与甲甲醇醇作作用用所所生生成成的的苷苷也也有有-和和-两两种种。在在糖糖苷苷分分子子中中没没有有苷苷羟羟基基。这这种种环环状状结结构构没没有有变变旋旋光光现现象象，也不具有羰基的特性
32、。也不具有羰基的特性。由由-D-葡葡萄萄糖糖苷苷水水解解得得到到的的，不不单单是是-D-葡葡萄萄糖糖。而而是是-和和-两种葡萄糖的混合物两种葡萄糖的混合物.葡萄糖家族葡萄糖家族葡萄糖家族葡萄糖家族氨基糖氨基糖氨基糖氨基糖脱氧糖脱氧糖脱氧糖脱氧糖酸性糖酸性糖酸性糖酸性糖自然界存在的重要单糖及其自然界存在的重要单糖及其衍生物衍生物单糖的重要单糖的重要衍生物衍生物：糖醇糖醇：较稳定，有甜味。甘露醇、山梨醇较稳定，有甜味。甘露醇、山梨醇糖醛酸糖醛酸：由单糖的伯醇基氧化而得。葡萄糖醛由单糖的伯醇基氧化而得。葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸酸、半乳糖醛酸氨基糖氨基糖：糖中的羟基为氨基所取代。D-氨基葡萄糖糖苷糖苷：
33、单糖的半缩醛上羟基与非糖物质（醇、酚等）的羟基形成的缩醛。洋地黄苷、皂角苷寡糖寡糖Oligosaccharides,oligose由由2-2-2020个个单糖通过糖苷单糖通过糖苷键连接而成，一般键连接而成，一般易溶于水易溶于水、具甜味具甜味，最简单的是二糖。，最简单的是二糖。最重要的二糖主要有蔗糖、最重要的二糖主要有蔗糖、麦芽糖和乳糖麦芽糖和乳糖。寡糖:应关注的几个方面应关注的几个方面1.参与组成的单糖单位参与组成的单糖单位2.参与组健碳原子位置（糖苷健）参与组健碳原子位置（糖苷健）3.参与组健的每一个异头碳的构型参与组健的每一个异头碳的构型4.单糖单位的次序单糖单位的次序重要的二糖重要的二糖
34、蔗糖蔗糖D-麦芽糖（麦芽糖（-型）型）乳糖（乳糖（-型型）纤维二糖纤维二糖（-型）型）麦麦芽芽糖糖（Maltose)麦芽糖麦芽糖（Maltose）又又称称饴饴糖糖，分分子子式式：C C1212H H2222O O1111，有有变变旋旋（存存在在、形式），形式），能能还原还原FehlingFehling试剂试剂（具还原性），（具还原性），与与苯苯肼肼成成脎脎C C1212H H2020O O9 9C=NNH(CC=NNH(C6 6H H5 5)2 2（一一个个半半缩缩醛醛羟基），羟基），被被溴水氧化为一元羧酸溴水氧化为一元羧酸（一个半缩醛羟基），（一个半缩醛羟基），稀酸、麦芽糖酶稀酸、麦芽糖酶水
35、解水解，产物为，产物为D-(+)-GlcD-(+)-Glc，结构为结构为:O-:O-D-D-吡喃葡糖基吡喃葡糖基-(-(1 1 4)-4)-D-D-吡喃葡吡喃葡糖。糖。麦麦芽芽糖糖的的结结构构与与构构象象蔗蔗糖糖(Sucrose)蔗蔗糖糖（Sucrose）常常用用食食糖糖，甜甜度度大大，易易结结晶晶，易易溶溶于于水水，甘甘蔗蔗、甜甜菜中丰富菜中丰富分子式分子式C C1212H H2222O O1111。不能还原不能还原TollensTollens或或FehlingFehling试剂试剂（无还原性）。（无还原性）。不能成脎不能成脎（无异头物形式）。（无异头物形式）。不变旋不变旋。由由一一分分子子
36、-D-GlcD-Glc和和一一分分子子-D-FruD-Fru组组成成，既既使使葡葡萄萄糖糖苷苷，又又是是果果糖糖苷苷，结结构构为为：o-o-D-D-吡吡喃喃葡葡糖糖基基-（1-21-2）-D-D-呋喃果糖苷。呋喃果糖苷。蔗糖水解反应中伴随有从蔗糖水解反应中伴随有从+到到-的旋光符号的变化，的旋光符号的变化，这种水解称为（这种水解称为（+）蔗糖的转化。）蔗糖的转化。乳乳糖糖(Lactose)乳乳糖糖（Lactose）存在于人乳（存在于人乳（5-7%5-7%）和牛乳（）和牛乳（4%4%）中。）中。分子式分子式C C1212H H2222O O1111，还原糖还原糖能能成脎成脎，水解产物是，水解产物
37、是D(+)-GalD(+)-Gal和和D-D-葡萄糖葡萄糖有有变变旋旋（有有、形形式式）,酸酸或或酶酶（苦苦杏杏仁仁酶酶，只只水水解解 连连接接糖糖苷苷键键）水水解解得得到到D(+)-GlcD(+)-Glc及及GalGal；结结构构为为：O-O-D-D-吡吡喃喃半半乳乳糖糖基基-（1 1 4 4）-D-D-吡喃葡糖。吡喃葡糖。若若乳乳糖糖酶酶缺缺乏乏，小小肠肠乳乳糖糖升升高高引引起起渗渗透透性性腹腹泻泻，肠道细菌使乳糖发酵产生大量气体。肠道细菌使乳糖发酵产生大量气体。乳乳糖糖结结构构模模型型纤维二糖纤维二糖（Cellobiose)纤维二糖纤维二糖（Cellobiose）纤维素的结构单位；纤维素
38、的结构单位；分子式分子式C C1212H H2222O O1111，；，；还原糖还原糖；能能成脎成脎；有有变旋变旋；水解为水解为2 2分子分子-D-D-（+）-葡萄糖葡萄糖；可为可为苦杏仁酶水解苦杏仁酶水解（连接）；连接）；结结构构为为：O-O-D-D-吡吡喃喃葡葡糖糖基基（1 1 4 4）-D-D-吡喃葡糖。吡喃葡糖。三三糖糖（Trisaccharide）棉棉子子糖糖 蜜蜜三三糖糖(raffinose)raffinose)，分分子子式式C C1818H H3232O O1616，许许多多植植物物中中存存在在，棉棉籽籽与与桉桉树树分分泌泌物物中中尤尤多多。t t=105.2=105.2，不不能
39、能还还原原FehlingFehling试试剂剂，与与酸酸共共热热水水解解生生成成GlcGlc、FruFru及及GalGal，结构为：结构为：蔗糖酶蔗糖酶-Gal(16)-Glc、(12)-Fru-半乳糖苷酶半乳糖苷酶棉子糖棉子糖(Raffinose)多多糖糖（Polysaccharides）由许多单糖或单糖衍生物聚合由许多单糖或单糖衍生物聚合而成，缩合时单糖分子以糖苷键相而成，缩合时单糖分子以糖苷键相连，一般连，一般无甜味、无还原性无甜味、无还原性、酸或、酸或酶的作用下可水解为双糖、寡糖或酶的作用下可水解为双糖、寡糖或多糖，重要的有淀粉、糖元、纤维多糖，重要的有淀粉、糖元、纤维素、几丁质、粘多
40、糖等。可分为同素、几丁质、粘多糖等。可分为同多糖和杂多糖。功能包括多糖和杂多糖。功能包括能量作用、能量作用、结构作用和生物活性作用结构作用和生物活性作用。多糖的结构复杂，包括单糖的组成、糖苷健的类型、单糖的排列顺序3个基本结构因素。同多糖的一级结构只包含糖苷健的构型、相邻糖基的连接位置、有无分支等；多糖的二级结构通常指多糖分子骨架的形状，例如，纤维素分子是锯齿形带状，直链淀粉是空心螺旋状。多多糖糖（Polysaccharides）同同多多糖糖(Homopolysaccharides)和和杂杂多多糖糖（Heteropolysaccharides)淀淀粉粉（Starch）广广泛泛存存在在于于植植物
41、物的的种种子子和和根根茎茎中中，热热水水处处理理2525分分钟钟能能溶溶解解的的部部分分为为直直链链淀淀粉粉 amylose,solublestarch，不不 溶溶 解解 的的 部部 分分 为为 支支 链链 淀淀 粉粉 amylopectin 直直链链淀淀粉粉平平均均250-300250-300个个-D-GlcD-Glc通通过过-1-1，4 4糖糖苷苷键键相相连连，旋旋转转卷卷曲曲成成螺螺旋旋状状，每每6 6个个GlcGlc残残基基盘盘旋旋一一圈圈，与与KI-IKI-I2 2呈呈（深深）兰兰色色。水水解解的的双双糖糖为为麦芽糖，单糖为葡萄糖。麦芽糖，单糖为葡萄糖。支链淀粉由支链淀粉由2000-
42、220002000-22000个个GlcGlc残基组成，大约每残基组成，大约每24-3024-30个个GlcGlc残基就有一个残基就有一个-1-1，6 6糖苷键的分支，糖苷键的分支，与与KI-IKI-I2 2呈紫（红）色。水解时只生成一种双糖呈紫（红）色。水解时只生成一种双糖-（+）麦芽糖。）麦芽糖。淀淀粉粉（Starch)几种主要农作物的淀粉含量几种主要农作物的淀粉含量淀粉空间结构淀粉空间结构淀粉与碘淀粉与碘-碘化钾显色碘化钾显色糖糖元元（Glycogen）有动物淀粉之称，细菌细胞中也有动物淀粉之称，细菌细胞中也有存在，动物组织内主要的贮藏多糖。有存在，动物组织内主要的贮藏多糖。肝脏、肌肉中
43、含量多，分别称为肝脏、肌肉中含量多，分别称为肝糖肝糖元、肌糖元元、肌糖元。结构与支链淀粉相似，。结构与支链淀粉相似，但分支长度较短，一般由但分支长度较短，一般由8-128-12个个GlcGlc残残基组成，分支多，分子量高达基组成，分支多，分子量高达10106 6-10-108 8。与与KI-IKI-I2 2呈红褐色或棕红色。水解终产呈红褐色或棕红色。水解终产物是葡萄糖。物是葡萄糖。糖糖元元（Glycogen)糖糖元元示示意意图图纤维素纤维素（Cellulose）自然界中分布最广的糖，以自然界中分布最广的糖，以纤维纤维二糖二糖（cellobiosecellobiose）为基本单位缩合为基本单位缩
44、合而成，纤维状、僵硬、不溶于水的分而成，纤维状、僵硬、不溶于水的分子，不分支，约由子，不分支，约由10000-1500010000-15000个个-D-GlcD-Glc残基组成。水解需高温、高压残基组成。水解需高温、高压和酸，人体消化酶不能水解纤维素，和酸，人体消化酶不能水解纤维素，食草动物利用肠道寄生菌分泌的纤维食草动物利用肠道寄生菌分泌的纤维素酶（素酶（cellulasecellulase）将部分纤维素水将部分纤维素水解为葡萄糖。解为葡萄糖。纤维素纤维素（Cellulose)个体链个体链纤纤维维素素的的结结构构纤维素片层结构纤维素片层结构纤维素纤维素一级一级结构结构植物细胞壁与纤维素的结构
45、植物细胞壁与纤维素的结构微纤维微纤维纤维素链纤维素链植物细胞中的植物细胞中的纤维素微纤维纤维素微纤维细胞壁细胞壁几丁质（壳多糖）几丁质（壳多糖）（Chitin）存存在在于于节节肢肢动动物物昆昆虫虫、甲甲壳壳类类动动物物外外骨骨骼骼及及真真菌菌细细胞胞壁壁，地地球球上上丰丰度度仅仅次次于于纤纤维维素素的的第第二二大大类类糖糖。由由N-N-乙乙酰酰-D-D-葡葡萄萄糖糖胺胺以以（1 14 4）糖糖苷苷键键缩缩合合而成，分子线状不分支。而成，分子线状不分支。几几丁丁质质系系列列开开发发在在保保健健及及医医疗疗上上的的应应用用。几丁质个体链几丁质个体链几丁质的功能几丁质的功能1.1.强化免疫；强化免疫
46、；2 2排除毒素；排除毒素；3 3降血糖，降血脂，降血压；降血糖，降血脂，降血压；4 4强化肝脏机能；强化肝脏机能；5 5活化细胞，抑制老化；活化细胞，抑制老化；6 6调节自律神经调节自律神经 。杂多糖杂多糖（Heteropolysaccharides）不不止止一一种种单单糖糖或或单单糖糖衍衍生生物物组组成成的的多多糖糖，例例如如糖糖胺胺聚聚 多多 糖糖 glycosaminoglycans（又又叫叫 粘粘 多多 糖糖 mucopolysaccharides 氨氨 基基 多多 糖糖 polyaminoglucosepolyaminoglucose及及酸酸性性多多糖糖等等）。氨氨基基多多糖糖，主
47、主要要由由氨氨基基己己糖糖与与己己糖糖醛醛酸酸以以及及硫硫酸酸等等脱脱水水缩缩合合而而成成，溶溶液液粘粘性性较较大大，分分子子中中的的羧羧基基及及硫硫酸酸等等阴阴离离子子通通过过静静电电作作用用与与蛋蛋白白等等大大分分子子结结合合。分分 布布 很很 广广，大大 多多 以以 蛋蛋 白白 多多 糖糖 proteoglycan 存存在在，并并进进一一步步与与胶胶元元蛋蛋白白结结合合构构成成结结缔缔组组织织机机质质的的重重要要成成分分，如如透透明明质质酸酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素等。硫酸软骨素、硫酸皮肤素等。组织类型组织类型机械性能机械性能蛋白质蛋白质碳水化合物碳水化合物骨质骨质负荷重量负荷重量I型胶
48、原蛋白型胶原蛋白硫酸软骨素硫酸软骨素抗压、维持外形抗压、维持外形透明质酸透明质酸硫酸角质素硫酸角质素软肋骨软肋骨抗压、减少摩擦抗压、减少摩擦II型胶原蛋白型胶原蛋白硫酸软骨素硫酸软骨素弹性好弹性好（硫酸角质素）（硫酸角质素）肌腱肌腱抗张强度大抗张强度大I型胶原蛋白型胶原蛋白硫酸皮肤素硫酸皮肤素弹性（延性）小弹性（延性）小硫酸软骨素硫酸软骨素大血管大血管延性强延性强弹性蛋白弹性蛋白硫酸软骨素硫酸软骨素抗裂性强抗裂性强IIIIII型和型和I I型胶原蛋白型胶原蛋白透明质酸、硫酸皮肤素、透明质酸、硫酸皮肤素、乙酰硫酸肝素乙酰硫酸肝素关节液关节液润滑防震润滑防震II型胶原蛋白型胶原蛋白透明质酸透明质酸
49、皮肤皮肤中度延性中度延性I型（型（80%）和）和III型胶原蛋白型胶原蛋白硫酸皮肤素硫酸皮肤素韧性韧性角蛋白角蛋白透明质酸透明质酸基底膜基底膜变形性、分割变形性、分割VI型和型和V型蛋胶原蛋白、昆布型蛋胶原蛋白、昆布硫酸乙酰肝素（？）硫酸乙酰肝素（？）选择性透性选择性透性氨酸粘连蛋白氨酸粘连蛋白角膜角膜透明、坚固透明、坚固I型与型与II型胶原蛋白型胶原蛋白硫酸角质素硫酸角质素（硫酸）软骨素（硫酸）软骨素透明质酸透明质酸Hyaluronicacid,hyaluronan高高等等动动物物组组织织中中发发现现，细细菌菌中中也也有有存存在在，主主要要存存在在于于结结缔缔组组织织如如眼眼球球玻玻璃璃体体
50、、鸡鸡冠冠、脐脐带带、软软骨骨等等组组织织。主主要要功功能能是是在在组组织织中中吸吸着着水水，有有润润滑滑剂作用剂作用，对组织起，对组织起保护保护作用。作用。结构最简单的一种，有重复的二糖结构单位，结构最简单的一种，有重复的二糖结构单位，D-GlcUA与与GlcNAc以以-1-1，3 3糖苷键相连，二糖糖苷键相连，二糖单位间以单位间以-1-1，4 4连接，分子连接，分子链状、无分支，分子链状、无分支，分子量很大，可达量很大，可达10001000万以上，分子中不含硫酸取代万以上，分子中不含硫酸取代基，基，生理生理pHpH下为多聚阴离子。下为多聚阴离子。透明质酸透明质酸（Hyaluronicaci