刘老师第一章糖类的化学课件

《刘老师第一章糖类的化学课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《刘老师第一章糖类的化学课件（55页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、第一章糖类第一章糖类（carbohydrate）第一节概述第一节概述第二节单糖的化学结构第二节单糖的化学结构第三节单糖的性质第三节单糖的性质第四节寡糖第四节寡糖第五节多糖第五节多糖第一节概述第一节概述糖的定义糖的定义糖的分类糖的分类糖类物质的生物学功能糖类物质的生物学功能一、糖的定义一、糖的定义糖的元素组成：糖的元素组成：由由C C、H H、O O三种元素组成；三种元素组成；糖的化学本质：糖的化学本质：多羟基醛、多羟基酮或其衍多羟基醛、多羟基酮或其衍生物或多聚物生物或多聚物二、糖二、糖的的分类分类（根据能否水解和水解（根据能否水解和水解后产物）后产物）单糖单糖（monosaccharidemo

2、nosaccharide）葡萄糖葡萄糖 （glucoseglucose）果果 糖糖 （fructosefructose）半乳糖半乳糖 （galactosegalactose）寡糖寡糖 (oligosaccharide)(oligosaccharide)蔗糖蔗糖 麦芽糖麦芽糖 乳糖乳糖 多糖多糖 (polysaccharide)(polysaccharide)淀粉淀粉 糖原糖原 纤维素纤维素三、糖类物质的生物学功能三、糖类物质的生物学功能 1.1 1.1 功能功能 能源物质、结构物质能源物质、结构物质细胞壁中细胞壁中结结构糖构糖储备储备能源能源糖糖植物干重90DNADNA、RNA RNA 结构糖

3、结构糖 碳源碳源昆虫外昆虫外骨骼骨骼糖糖韧带韧带结构糖结构糖结缔组织结缔组织结构糖结构糖 肌糖原肌糖原能源能源动物干重动物干重2光合光合作用作用糖一切含碳物质一切含碳物质合成合成代谢代谢分解分解代谢代谢COCO2 2糖糖碳来源碳来源 生物活性物质生物活性物质细胞表面细胞表面识别标记识别标记糖糖糖糖蛋白、蛋白、糖糖脂、信息分子脂、信息分子糖糖第二节单糖的化学结构第二节单糖的化学结构定义及分类定义及分类单糖的旋光性与开链结构单糖的旋光性与开链结构单糖的环状结构单糖的环状结构单糖的构象单糖的构象一、定义及分类一、定义及分类 醛糖醛糖 酮糖酮糖 仲碳原子仲碳原子是不对称的是不对称的，单糖具有单糖具有旋

4、光异构旋光异构现象，现象，（）、（）、（）,以及以及对映体对映体D D、L L型型醛醛 糖糖Aldose酮酮 糖糖KetoseD-葡萄糖葡萄糖(D-glucose)CHOCCCCCH2OHHOHOHHHOHHOH123456D-果糖果糖(D-fructose)CH2OHCCCCCH2OHOOHHHOHHOH123456甘油醛甘油醛(glycerose)OHCHOCH2OHHC123二羟丙酮二羟丙酮(dihydroxyacetone)CH2OHCH2OHC=O123核糖核糖(ribose)HOHCHOCCCCH2OHHOHHOH32145核酮糖核酮糖(ribulose)CH2OHCCCCH2OH

5、OHOHHOH32145三碳糖（丙糖）三碳糖（丙糖）:甘油醛、二羟丙酮等甘油醛、二羟丙酮等七碳糖（庚糖）：景天糖等七碳糖（庚糖）：景天糖等六碳糖（己糖）：葡萄糖、果糖、半乳糖等六碳糖（己糖）：葡萄糖、果糖、半乳糖等四碳糖（丁糖）：赤藓糖等四碳糖（丁糖）：赤藓糖等五碳糖（戊糖）：核糖、核酮糖、木酮糖等五碳糖（戊糖）：核糖、核酮糖、木酮糖等 根据所含碳原子的多少，分为：根据所含碳原子的多少，分为：单糖分子除了二羟基丙酮外，其余都含不对称单糖分子除了二羟基丙酮外，其余都含不对称碳原子，有旋光异构体：如甘油醛，不对称碳原子碳原子，有旋光异构体：如甘油醛，不对称碳原子上羟基朝左称为上羟基朝左称为L-型。

6、朝右称为型。朝右称为D型。型。L-甘油醛甘油醛 D-甘油醛甘油醛对对 映映 异异 构构 体体 含含多个不对称碳原子多个不对称碳原子的糖构型的的糖构型的判断：以距离羰基最远的不对称碳原判断：以距离羰基最远的不对称碳原子上的羟基方向来判断，子上的羟基方向来判断，朝左朝左为为L型，朝型，朝右右为为D型。型。以以距离醛基或酮基最远的不对称碳原子上距离醛基或酮基最远的不对称碳原子上羟基在空间的左右羟基在空间的左右来判别构型。来判别构型。L-D-葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 L-D-甘油醛甘油醛 甘油醛甘油醛含含一个一个不对称碳原子的单糖不对称碳原子的单糖有有21个个旋光异构体；旋光异构体；含含二个二个不对

7、称碳原子的单糖不对称碳原子的单糖有有22个个旋光异构体；旋光异构体；含含n个个不对称碳原子的单糖不对称碳原子的单糖有有2n个个旋光异构体。旋光异构体。讨论一种单糖的构型次序为：讨论一种单糖的构型次序为：确定确定D D、L L型型 确定归属确定归属(醛、酮醛、酮）确定名称确定名称 确定对映体确定对映体CH0CHOHCHOHCHCHCH2OHOHOH DD葡萄糖葡萄糖CH0CHOHCHOHCHCHCH2OHOHOH DD甘露糖甘露糖？L L甘露糖甘露糖CH0CHOHCHOHCHCHCH2OHOHOHC C原子数目相同单糖异构体，原子数目相同单糖异构体，除对映体外除对映体外“命命”不同名称加不同名称

8、加以区分以区分。单糖中以单糖中以醛糖醛糖种类分布居多，且它种类分布居多，且它们的天然构型们的天然构型大多为大多为D D型型。DD葡萄糖葡萄糖CH0CHOHCHOHCHCHCH2OHOHOHD-D-半乳糖半乳糖CH0CHOHCHOHCHCHCH2OHOHOHCH0CHOHCHOHCHCHCH2OHOHOHL-L-半乳糖半乳糖对映体异构单糖环状结构：以单糖环状结构：以葡萄糖（葡萄糖（Glucose）为例）为例环状环状 (Haworth projection)D-D-葡萄糖葡萄糖(D-glucose)CHOCCCCCH2OHHOHOHHHOHHOH123456椅式椅式(chair form)-D-吡

9、喃葡萄糖吡喃葡萄糖(-D-glucopyranose)OHOHHHHHOHOHOHHOH2CHOHCOCH2OHOHOHOH6-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖(-D-glucopyranose)HO HCOCH2OHOHOHOH123456开链开链(straight chain)-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖OH互互为为异异头头物物开链开链CH0CHOHCHOHCHCHCH2OHOHOHC C原子原子结构结构CH0CHOHCHOHCHCHCH2OHOHO H空间结构吡喃环吡喃环O O半缩醛半缩醛羟基羟基仍具有仍具有醛基还醛基还原性原性环状分子的环状分子的构型构型吡喃环吡喃环O

10、OH HO OOHOHOHOHH H？新异构型 果糖果糖(D-fructose)(D-fructose)的结构的结构HOH2CHHHCOHOHOHCH2OHOCCC612开链开链(straight chain)CH2OHCCCCCH2OHOOHHHOHHOH612-D-呋喃果糖呋喃果糖环状环状 (Haworth projection)HOH2CHHHCOHOHOHCH2OHOCCC612-D-呋喃果糖呋喃果糖OHCH2OH12 戊糖，多为五元环戊糖，多为五元环呋喃糖呋喃糖，如，如核糖核糖 脱氧核糖脱氧核糖OO命名时为命名时为 椅式构象椅式构象与糖命名与糖命名名？名？名？名？平面结构空间构象第三

11、节单糖的性质第三节单糖的性质旋光性与变旋性旋光性与变旋性单糖的反应单糖的反应单糖衍生物单糖衍生物 提问：提问：单糖可发生哪些化学反应？单糖可发生哪些化学反应？氧化氧化糖酸、糖酸、糖醛酸糖醛酸 还原还原糖醇糖醇 酯化酯化糖酯糖酯 甲基化与乙酰化甲基化与乙酰化 过碘酸反应过碘酸反应 聚合聚合寡糖、寡糖、多糖多糖CH0CHOHCHOHCHCHCH2OHOHOH如如 葡萄糖葡萄糖(G)溴溴水水(弱）弱）O 酶酶D-D-葡萄糖葡萄糖硝酸硝酸(较强较强)D-D-葡萄葡萄糖酸糖酸（补钙、内酯豆腐）（补钙、内酯豆腐）1,6-1,6-葡萄葡萄糖二酸糖二酸提问：与什么有关？提问：与什么有关？D-D-葡萄葡萄糖醛酸

12、糖醛酸（解毒剂）（解毒剂）氧化反应氧化反应氧化剂强弱氧化剂强弱,催化剂催化剂 还原反应还原反应 还原糖的测定还原糖的测定：Fehling氏反应：氏反应：RCHO+2Cu2+5OH-RCOO-+Cu2O +3H2OTollen氏反应：氏反应：RCHO+2Ag(NH3)2+2OH-RCOO-+2Ag +3NH3+NH4+H2O 酯化反应酯化反应：单糖衍生物单糖衍生物脱氧糖脱氧糖氨基糖氨基糖糖酸和糖醇糖酸和糖醇糖苷糖苷脱氧糖脱氧糖氨基糖（糖胺）：-D-D-葡萄糖胺葡萄糖胺-D-D-半乳糖胺半乳糖胺 糖糖 醇醇 糖苷糖苷H2O 麦芽糖麦芽糖【葡萄糖葡萄糖-（1414）葡萄糖苷葡萄糖苷】葡萄糖葡萄糖糖苷

13、键糖苷键14COC糖苷糖苷第四节寡糖第四节寡糖的性质的性质寡糖的命名寡糖的命名二糖二糖三糖三糖自然界最常见的寡糖是二糖自然界最常见的寡糖是二糖麦芽糖麦芽糖 -型型 -型型 葡萄糖葡萄糖-(14)-葡萄糖苷葡萄糖苷OCH2OHOCH2OHOOH11234：有还原性，旋光性，变旋性：有还原性，旋光性，变旋性 111OCH2OHO1OCH2OHOH4纤维二糖纤维二糖 -型型 -型型 葡萄糖葡萄糖-(1 4)葡萄糖苷葡萄糖苷人体无法利用人体无法利用 蔗糖蔗糖 葡萄糖葡萄糖-,(12)-,(12)-果糖苷果糖苷 12 211 1：无还原性，无变旋性：无还原性，无变旋性转转化化 乳糖：乳糖：无还原性，无变

14、旋性无还原性，无变旋性CH2OHOHOHOOHOHOHCH2OHOH14 葡萄糖葡萄糖-（1 14 4）-半乳糖苷半乳糖苷 种种 类类存在存在组成组成物理性质物理性质化学性质化学性质蔗蔗 糖糖甘蔗甘蔗甜菜甜菜一分子一分子G G和一和一分子分子果果糖糖白色结晶，果甜。白色结晶，果甜。易溶于水，易溶于水，有旋光有旋光作用，无变旋作用作用，无变旋作用（无（无，型）型）无还原性无还原性，不能形成，不能形成糖脎。不被酵母发酵，糖脎。不被酵母发酵，水解后形成一分子葡水解后形成一分子葡萄糖与一分子果糖。萄糖与一分子果糖。加热至加热至200200以上变以上变成棕黑色焦糖成棕黑色焦糖麦芽糖麦芽糖五谷五谷麦芽麦芽

15、二分子二分子G G白色结晶，甜仅次白色结晶，甜仅次于蔗糖。于蔗糖。有旋光作有旋光作用用，易溶于水，易溶于水，有有变旋作用变旋作用（有（有，型）型）有还原性有还原性，可形成糖，可形成糖脎，可被酵母发酵，脎，可被酵母发酵，水解后生成二分子葡水解后生成二分子葡萄糖萄糖乳乳 糖糖乳类乳类一分子一分子G G和一和一分子分子半半乳糖乳糖白色结晶，微甜，白色结晶，微甜，不易溶于水。不易溶于水。有旋有旋光作用及变旋作用光作用及变旋作用（有（有，型）型）有还原性有还原性，可形成糖，可形成糖脎，不被酵母发酵，脎，不被酵母发酵，水解后产生葡萄糖和水解后产生葡萄糖和半乳糖半乳糖棉子糖：棉子糖：有旋光性，无还原性有旋光

16、性，无还原性（-半乳糖）（半乳糖）（-葡萄糖）（葡萄糖）（-果糖）果糖）低聚糖的保健作用低聚糖的保健作用第五节多糖第五节多糖同聚多糖（均一多糖）同聚多糖（均一多糖）杂聚多糖（不均一多糖）杂聚多糖（不均一多糖）细菌多糖细菌多糖仅由同一种仅由同一种单糖构成单糖构成由几种由几种不同的不同的单糖构单糖构成成一、同聚多糖一、同聚多糖A.A.淀粉淀粉 植物细胞能源的储藏形式植物细胞能源的储藏形式作物名称作物名称（种子）（种子）小麦小麦玉米玉米大米大米土豆土豆红薯红薯淀粉含量淀粉含量6565752016 直链淀粉直链淀粉 一级结构一级结构 （1 14 4）葡萄糖葡萄糖苷键苷键可溶于热水可溶于热水250300

17、个糖分子个糖分子遇碘呈遇碘呈紫蓝色紫蓝色空间结构空间结构还原端还原端非还非还原端原端 支链淀粉支链淀粉不可溶于热水不可溶于热水提问：为什么不溶？提问：为什么不溶？6,000个糖分子个糖分子遇碘呈遇碘呈空间空间结构结构 （1 14 4）糖糖苷键苷键（16）糖苷键糖苷键还原端还原端非非还还原原端端非非还还原原端端葡萄糖葡萄糖淀粉淀粉淀粉糊精淀粉糊精红糊精红糊精无色糊精无色糊精麦芽糖麦芽糖工业提问提问：淀粉与酸缓和作用（如：淀粉与酸缓和作用（如7.5%HCl7.5%HCl，室温，室温放置放置7 7日）即形成日）即形成可溶性淀粉（可溶性淀粉（糊精糊精），为什，为什么？么？酸催化水解酸催化水解淀淀粉粉水

18、解程度水解程度糊精糖浆麦芽低聚糖水解葡萄糖工业方法酸或酶水解“动物淀粉动物淀粉”，动物及细菌的能量储存物质动物及细菌的能量储存物质；结构与支链淀粉类似；结构与支链淀粉类似；遇碘为遇碘为红棕色红棕色；无还原性；无还原性；溶于水、三氯醋酸；不溶于乙醇及其他有机溶剂溶于水、三氯醋酸；不溶于乙醇及其他有机溶剂C.C.纤维素纤维素（植物细胞壁结构多糖）（植物细胞壁结构多糖）葡萄糖葡萄糖（14）糖苷键连接而成的无分支的多糖糖苷键连接而成的无分支的多糖一级结构500002000000分子分子B.B.糖原糖原氢键氢键纤维素纤维素分子分子 衍生物应用极广衍生物应用极广 提问：提问：我国农林废弃物（主要是纤维素、

19、半纤维素、我国农林废弃物（主要是纤维素、半纤维素、木质素）木质素）7000万吨万吨/年，年，利用率只有利用率只有2，原因何在呢？，原因何在呢？答案：答案：难消化、分离难难消化、分离难 1.只有很少的微生物具有纤维素酶只有很少的微生物具有纤维素酶；（食草动物也是；（食草动物也是依赖胃内微生物的酶）依赖胃内微生物的酶）2.纤维素结构致密，纤维素结构致密，周围常裹一层木素周围常裹一层木素（非糖聚合物）（非糖聚合物），木素木素致密、极难生物降解，不透水，保护纤维素致密、极难生物降解，不透水，保护纤维素D.D.甲壳素甲壳素（甲壳动物、昆虫外壁甲壳动物、昆虫外壁）NH2NH2 脱乙酰基后为脱乙酰基后为壳聚

20、糖壳聚糖（甲壳胺）（甲壳胺）化学改性化学改性(水解、烷基化、磺化、硝化等等水解、烷基化、磺化、硝化等等）后用途）后用途十分广泛（十分广泛（2121世纪新材料）世纪新材料）功能简介 药物药物（提高免疫力、防治动脉硬化、抗肿瘤、排毒等等）（提高免疫力、防治动脉硬化、抗肿瘤、排毒等等）抗菌纤维抗菌纤维 工业原料（膜、酶载体）工业原料（膜、酶载体）环保药剂（净水剂、重金属吸附、絮凝剂）环保药剂（净水剂、重金属吸附、絮凝剂）提问：提问：为什么其具有如此功能呢？为什么其具有如此功能呢？答案：答案：氨基氨基的吸附性质的吸附性质 制备方法简单制备方法简单 原料（虾、蟹壳）甲壳素酸、碱酸、碱蛋白质、蛋白质、CaCa2+2+等等漂洗烘干漂洗烘干脱乙酰脱乙酰壳聚糖壳聚糖 A.A.琼脂琼脂（糖（糖琼脂胶琼脂琼脂胶琼脂）石花菜中造果冻石花菜中造果冻。B.B.果胶果胶（细胞壁间粘连物质）（细胞壁间粘连物质）C.C.糖胺聚糖糖胺聚糖 透明质酸（结缔组织）、肝素（抗凝血）、硫酸角质素、硫酸皮肤素、硫酸软骨素二、杂聚多糖二、杂聚多糖 A.A.胞壁质胞壁质（肽聚糖）（肽聚糖）N-乙酰葡萄糖胺，乙酰葡萄糖胺，N-乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸 B.B.磷壁酸磷壁酸（革兰氏（革兰氏阳性阳性菌）菌）C.C.脂多糖脂多糖（革兰氏（革兰氏阴性阴性菌）菌）O抗原 沙门氏菌 核心多糖 脂质A三、细菌多糖三、细菌多糖