第三章糖類的結構與功能楊如意yangruyi@主要內容主要介紹糖類的概念、分類以及單糖、二糖和多糖的化學結構、性質、功能。一、糖類的概念與分類糖是自然界分布廣泛，數量最多的有機化合物。幾乎所有的動物、植物和微生物體內都含有糖類。糖也稱碳水化合物（carbohydrate），用Cm(H2O)n表示。碳水化合物這個名稱并不確切。糖是多羥醛或多羥酮及其縮聚物和某些衍生物的總稱。

糖類的主要生物學作用是生物體主要的能量來源（糖酵解）。可轉變為生命所必需的其它物質，如脂類、蛋白質等。可作為生物體的結構物質，如纖維素。是細胞識別和信號傳遞的重要參與者。分類1.按組成：單糖（monosaccharide）、寡糖（oligosaccharide）、多糖（polysaccharide）。單糖（monosaccharide）：是多羥醛或多羥酮（1）碳原子數目：丙糖、丁糖、戊糖、已糖、庚糖等。（2）醛糖、酮糖：如葡萄糖、果糖。

寡糖（oligosaccharide）：又稱低聚糖，由2～10分子單糖結合而成。可分為二糖、三糖、四糖、五糖等。多糖（polysaccharide）：由多分子單糖或單糖的衍生物聚合而成。（1）同多糖（homopolysaccharide）：由同一種單糖聚合而成，如淀粉、糖原、纖維素等。（2）雜多糖（heteropolysaccharide）：由不同種單糖或單糖的衍生物聚合而成，如透明質酸等。

3.按有無支鏈：直鏈糖、支鏈糖4.按功能：結構多糖、貯存多糖、抗原多糖等5.按分布：胞內、胞外、胞壁多糖二、單糖的構型、結構、構象（一）單糖的構型單糖是多羥基醛或酮。可根據C原子的數目或羰基的類型進行分類。最簡單的單糖是甘油醛和二羥丙酮。D-、L-構型距醛基最遠的不對稱C上的羥基在左邊的為L-型糖，在右邊的為D-型糖。單糖的構型（configuration）：D型和L型以甘油醛作標準

旋光異構旋光性：使平面偏振光的偏振面發生旋轉的性質。旋光度：任何一種具有旋光性的物質在一定條件下均可使偏振光的偏振面旋轉一定角度稱為旋光度。它是一個物理常數。為比旋光度,是指在1g/ml的溶液中,旋光管為1dm時的旋光度。a為旋光度，c為溶質濃度（g/ml），l為旋光管長（dm），λ為入射波長，t為溫度。變旋現象（mutarotation）一個有旋光性的溶液放置后，其比旋光度改變的現象稱為變旋。變旋的原因：α-Glc→鏈式Glc→

β-Glc（旋光異構體間的相互轉化）。Howmanystereoisomersdoesanaldohexosecontain?（二）單糖的結構自然界中戊糖和已糖有兩種不同的結構：多羥基醛的開鏈形式和半縮醛形式。葡萄糖多以吡喃環結構存在（1-5縮合），而戊糖多以呋喃環形式存在。+鏈狀環狀互變

α-D-吡喃葡萄糖（37％）醛式（鏈式）葡萄糖β-D-吡喃葡萄糖(63%)α-D-呋喃葡萄糖β-D-呋喃葡萄糖環狀分子的αβ構型（異頭碳）吡喃環OHOOHOHH＝？新手性碳新異構型

αβ構型和構象構型：原子或基團在空間的相對分布或排列。涉及共價鍵的斷裂。

構象：當單鍵旋轉時，取代基團可能形成不同的立體結構。不涉及共價鍵的斷裂。構象是指一個分子中，不斷裂共價鍵，僅由單鍵旋轉所產生的原子或基團在空間位置的改變。

Thechairformismorestablebecauseoflesssterichindranceastheaxialpositionsareoccupiedbyhydrogenatoms.b-D-glucopyranose

sterichindrance(predominatedform)（三）單糖的構象C11Cα-型吡喃葡萄的半縮醛羥基是直立鍵，而β-型吡喃葡萄的半縮醛羥基是平伏鍵，所以β-構型更為穩定。三、自然界存在的重要單糖

及其衍生物自然界中存在的單糖數目要低于其光學異構體的理論數目。常見的單糖有醛糖、酮糖、脫氧糖、分枝糖、氨基糖等。重要衍生物有糖醇、糖醛酸、氨基糖及糖苷、糖酯。重要的單糖糖醇：較穩定，有甜味。如甘露醇、山梨醇。糖醛酸：由單糖的伯醇基氧化而得到，如葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸。氨基糖：糖中的羥基為氨基所取代。糖苷：單糖的半縮醛上羥基與非糖物質的羥基形成的縮醛結構。四、寡糖（oligosaccharide）寡糖是少數單糖（2-10個）縮合的聚合物。自然界中最常見的寡糖是雙糖（disaccharide）。重要的雙糖有麥芽糖、蔗糖、乳糖等。麥芽糖（maltose）麥芽糖是由2分子D-葡萄糖通過α-1，4糖苷鍵連接而成。蔗糖（Sucrose）的結構乳糖（lactose）

乳糖由1分子D-半乳糖和1分子D-葡萄糖通過β-1，4糖苷鍵連接而成。糖的甜度（sweetness）

糖

甜度

糖

甜度果糖轉化糖蔗糖葡萄糖木糖173.313010074.340鼠李糖麥芽糖半乳糖棉子糖乳糖32.532.532.122.616.1二糖總結

SucroseMaltoseLactose組成（均為D型）苷鍵旋光變旋還原性成脎1Glc,1Fruα,β-1,2+---2Glcα-1,4++++1Glc,1Galβ-1,4++++五、多糖（polysaccharide

）多糖是由多個單糖基以糖苷鍵相連而形成的高聚物。多糖完全水解時，糖苷鍵斷裂而形成單糖。多糖的功能：纖維素、淀粉、糖原、甲殼素、植物粘液、樹膠、果膠等。性質分子量大，沒有還原性和變旋現象，無甜味，大多不溶于水，可形成膠體溶液。多糖的結構主要由單糖組成、糖苷鍵類型以及單糖的排列順序決定。同多糖、雜多糖。Polysaccharides(glycans)

分子量高達2x107D

葡萄糖的儲存形式淀粉(植物)amylose(un-branched)amylopection(branched)

糖原(動物)

結構功能纖維素(eg.cotton)

甲殼素(Arthropods)

粘多糖(animals)Differencesbetweenhomopolysaccharidesandheteropolysaccharides六、多糖的代表物簡要介紹（一）淀粉與糖原1.淀粉存在于植物種子與根莖中，是貯存多糖。天然淀粉由直鏈淀粉（內層，15-25%）和支鏈淀粉（外層，75-85%）組成。Nonreducingend（NRE）Reducingend（RE）直鏈淀粉（amylose）

直鏈淀粉的空間結構－封閉型螺旋線

由D-Glc通過α-（1,4）糖苷鍵連接的多糖鏈，空間構象是卷曲成螺旋形的，每一回轉有6個Glc殘基水溶性較差。支鏈淀粉（amylopectin）直鏈淀粉的空間結構淀粉粒中的直鏈和支鏈淀粉支鏈淀粉形成雙螺旋結構與支鏈或直鏈淀粉形成淀粉粒

非還原端的葡萄糖殘基在能量動員的過程中被酶水解。淀粉水解用酶或酸水解淀粉→紅糊精→無色糊精→麥芽糖→葡萄糖淀粉與碘的反應直鏈淀粉呈藍色，支鏈淀粉呈紫紅色，顏色跟糖苷鍵長度有關。2.