复旦生物化学课件14-糖与糖生物化学2

寡糖[Oligosaccharides,oligose]由2-10个(或十数个）单糖通过糖苷键连接而成，一般易溶于水、具甜味，最简单的是二糖。最重要的二糖主要有蔗糖、麦芽糖和乳糖等。常见二糖(Disaccharides)CommonDisaccharides海藻糖麦芽糖（Maltose)D-吡喃葡萄糖基-14-D-吡喃葡萄糖UDPG-1，4麦芽糖（Maltose）又称饴糖，分子式：C12H22O11.•有变旋（存在、形式）(有半缩醛羟基），•能还原Tollen’sandFehling’sreagent，•与笨肼成脎C12H20O9C=NNH(C6H5)2（一个半缩醛羟基），•被溴水氧化为一元羧酸[一个半缩醛羟基]•稀酸、麦芽糖酶水解，产物为D-(+)-Glc，结构为4-O-(-D-吡喃葡萄糖基)-D-吡喃葡萄糖[-1，4]。麦芽糖的结构与构象异麦芽糖isomaltose蔗糖(Sucrose)D-吡喃葡萄糖-12--D-呋喃果糖苷D-呋喃果糖-21--D-吡喃葡萄糖苷蔗糖（Sucrose）•常用食糖，甜度大，易结晶，溶于水，甘蔗、甜菜中丰富。•分子式C12H22O11。•不能还原TollensandFehling试剂。•不能成脎（无异头形式，无半缩醛羟基）。•不变旋（无半缩醛羟基）。•由一分子-D-Glc和一分子-D-Fru组成，既是葡萄糖苷，又是果糖苷，结构为：-D-Glc基-D-Fru[-1，2]。•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。乳糖(Lactose)D-吡喃半乳糖基-14-（）-D-吡喃葡萄糖-1，4乳糖（Lactose）•存在于人乳（5-7%）和牛乳（4%）等乳汁中，•分子式C12H22O11，•还原糖，•能成脎，水解产物是D(+)-Gal和D-Glc脎，•有变旋（有、形式），酸或酶（苦杏仁酶，只水解-糖苷键）水解得到D(+)-Glc及Gal，•结构为4-O-（-D-吡喃半乳糖基）-D-吡喃葡萄糖[-1，4]，乳糖不耐症（Lactoseintolerance），乳糖酶缺乏，乳糖不能进入血液，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（氢、二氧化碳、甲烷等）。Cellobiose，the1,4linkagebetweentheglucoseresidues,whichiscellobioseinrelationtotheglucosechain,nsubunits(typically25kto250k)constituteasinglechain.纤维二糖[Cellobiose]D-葡萄糖-（1,4）-葡萄糖苷Cellobiose•纤维素的结构单位；•分子式C12H22O11，；•还原糖；•能成脎；•有变旋；•水解为2分子-D-（+）-葡萄糖；•可为苦杏仁酶水解（连接）；•结构为4-O-（-吡喃葡萄糖基）-D-吡喃葡萄糖[-1，4]。海藻糖（Trehalose）•Wiggers(1832)从黑麦的麦角菌中首次提取。许多可食用动植物及微生物体内都广泛存在，蘑菇类、海藻类、豆类、虾、面包、啤酒及酵母发酵食品中都有较高含量。•两个葡萄糖分子以α,α(1,1)-糖苷键构成非还原性糖，自身性质非常稳定，并对多种生物活性物质具有神奇的保护作用。“对许多生命体而言，海藻糖的有与无，意味着生命或者死亡”（Nature,2000专评）。•海藻糖在高温、高寒、高渗透压及干燥失水等恶劣环境条件下在细胞表面能形成独特的保护膜，有效地保护蛋白质分子不变性失活，从而维持生命体的生命过程和生物特征。D-(+)-Trehalosealpha-D-Glucopyranosyl-alpha-D-glucopyranoside,-Trehalose-D-Glucopyranosyl--D-glucopyranoside三糖（Trisaccharide）棉子糖[蜜三糖](raffinose)，分子式C18H32O16，豆形果实、甘蓝、芽甘蓝、椰菜、芦笋、其他蔬菜和所有谷类等许多植物中存在，棉籽与桉树分泌物中尤多。[]t=105.2，不能还原Fehling试剂，与酸共热水解生成Glc、Fru及Gal，结构为：蔗糖酶-Gal[(16)]--Glc[、(12)]--Fru-半乳糖苷酶Raffinose蜜三糖、蜜里三糖、棉籽糖HygienicalFunctionsofRaffinose棉籽糖具有保健功能，属于低聚糖，是人体内双岐杆菌和乳杆菌等有益菌的增殖因子，能显著改善肠道菌群，改善便秘和拉稀患者的便性。不为人体吸收，不具吸湿性，加工褐变度低，热稳定性高，酸性热稳定性也高，无毒安全的棉籽糖是理想的食品原料。促进人体对钙的吸收，从而增强人体免疫力，对预防疾病和抗衰老有明显效果。此外，还可以用于药品工业，冷冻精液和活器官移植的稳定剂。Polysaccharides由多个单糖或单糖衍生物聚合而成，缩合时单糖分子以糖苷键相连，一般无甜味、无还原性、酸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、纤维素、几丁质、粘多糖等。可分为同多糖和杂多糖。功能包括能量作用、结构作用和生物活性作用。同多糖和异多糖淀粉（Starch）•广泛存在于植物的种子和根茎中，热水处理25分钟能溶解的部分为直链淀粉[amylose,solublestarch]，不溶解的部分为支链淀粉[amylopectin]•直链淀粉平均250-300个-D-Glc通过-1，4糖苷键相连，旋转卷曲成螺旋状，每6个Glc残基盘旋一圈，遇I2呈（深）兰色。水解的双糖为麦芽糖，单糖为葡萄糖。•支链淀粉由2000-22000个Glc残基组成，大约每24-30个Glc残基就有一个-1，6糖苷键的分支，遇I2呈紫（红）色。水解只生成一种双糖--（+）麦芽糖。Starch淀粉空间结构淀粉遇碘显色淀粉红色糊精无色糊精麦芽糖葡萄糖[紫红色][红色][不显色][不显色]直链淀粉遇碘呈蓝色;支链淀粉遇碘呈紫红色;糊精遇碘呈蓝色、紫色、橙色等.近年来用先进的分析技术（如X射线、红外光谱等）研究碘跟淀粉生成的蓝色物，证明碘和淀粉的显色除吸附原因外，主要是由于生成包合物的缘故。淀粉遇碘生成的包合物的颜色与淀粉的聚合度或相对分子质量有关。在一定的聚合度或相对分子质量范围内，随聚合度或相对分子质量的增加，包合物的颜色的变比由无色、橙色、淡红、紫色到蓝色。糖元[Glycogen]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。肝脏、肌肉中含量多，分别称为肝糖元、肌糖元。结构与支链淀粉相似，但分支长度较短，一般由8-12个Glc残基组成，分支多，分子量高达106-108。遇I2呈红褐色或棕红色。水解终产物是葡萄糖，对动物体血糖水平的调节重要。Glycogen纤维素[Cellulose]）自然界中分布最广的糖，以纤维二糖[cellobiose]为基本单位连接而成，纤维状、僵硬、不溶于水，不分支，约由10000-15000个-D-Glc残基以(1-4)糖苷键连接而成。纤维素的水解需要高温、高压和酸，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素酶[cellulase]将部分纤维素水解为葡萄糖。1838年法国科学家Payen从木材提取分离出的一种物质，由于这种物质是在破坏细胞组织后得到的，因而佩因把它称为cell(细胞)和lose(破坏)组成的一个新名词“cellulose”。IndividualStrandofCellulose纤维素的结构Therigidchairstructurecanrotaterelativetooneanother植物每年光合作用能产生出亿万吨纤维素，是纤维素最主要的来源。棉花是自然界中含量最高的纤维素纤维，其纤维素含量为90~98%。木材是纤维素化学工业的主要原料，木材的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素。半纤维素含纤维素以外的其他糖，它是由两种或两种以上单糖残基组成的不均一聚糖，大多带有短侧链。构成半纤维素的单糖主要有:D-木糖、L-阿拉伯糖、D-半乳糖、D-甘露糖、D-葡萄糖和4-O-甲基-D-葡萄糖醛酸等。木质素是由苯丙烷结构单元组成的具有复杂三维空间结构的非晶高分子。树种纤维素半纤维素木质素针叶木50－5515－2025－30阔叶木50－5520－2520－25组成半纤维素的糖残基木质素的组成单元木质素（lignin)是一种复杂的、非结晶性的、三维网状酚类高分子聚合物，广泛存在于高等植物细胞中。木质素与纤维素、半纤维素等一起构成超分子体系，木质素作为纤维素的粘合剂，以增强植物体的机械强度，是仅次于纤维素的第二大可再生资源，全球每年可产生约6×1014t。几丁质[壳多糖][Chitin]•存在于节肢动物昆虫、甲壳类动物（虾、蟹）外骨骼及真菌细胞壁，地球上丰度仅次于纤维素的第二大类糖。由N-乙酰-D-葡萄糖胺以（14）糖苷键缩合而成，分子线状不分支。•几丁质系列开发在保健及医疗上的应用。几丁质糖链AhomopolymerofN-acetyl-D-glucosamineunitsin14linkageBiologicalFunctionofChitin1.强化免疫；2．排除毒素；3．降血糖，降血脂，降血压；4．强化肝脏机能；5．活化细胞，抑制老化；6．调节自律神经。•机能保健食品，包括无毒性的抗癌效果、改善消化吸收的机能、减少脂肪及胆固醇的摄取、降低高血压、强化免疫力等。动物试验证明口服几丁质可以使血液中胆固醇的量降低，其原因是几丁质能与食物中的脂肪类物质结合，阻止脂肪在肠胃中的消化吸收，因此可做为减肥保健食品。•医药用品，手术缝合线、止血和伤口被覆材料、药物运送的载体、隐形眼镜、血液透析膜、抑制胃酸及肿瘤细胞的作用。•食品加工，无毒、无味、可生物降解等。作为凝结剂、食品填充剂、增稠剂、稳定剂、脱色剂、香味增浓剂等。•化妆品，良好的保湿性、增粘性、成膜性，分散性、防静电、减少摩擦等特性，所以在化妆品工业中大量用于发型定型剂、护发剂、护肤剂、润湿剂、香皂等。•纺织，使纺织品具有抗菌及防臭的特性。•环保•农业，生物农药•化学工业葡萄糖胺(Glucosamine)工业上，将甲壳类动物的甲壳质用盐酸水解制得。动物体内以糖蛋白分布在软骨或结缔组织中，代表性的物质是蛋白聚糖，与胶原纤维、水分等组合起来，使各器官具有相应的强度、柔性、弹性。葡萄糖胺不是动物所必须的营养元素。几丁聚糖的降解物质N－乙酰葡萄糖胺和聚葡萄糖胺能刺激迷走神经，通过副交感神经的兴奋，使毛细血管扩张，对颈椎病和腰酸背痛有改善和治疗的作用。香菇多糖、茯苓多糖和昆布素•均为-1，3葡聚糖。•香菇多糖存在于香菇中，对动物肉瘤180等有明显的抑制作用；•茯苓多糖是茯苓中的多糖，也被用于抗肿瘤治疗；•昆布素是昆布中的葡聚糖，用于治疗动脉粥样硬化。香菇多糖[Lentinan]直接从香菇子实体中提取，具抗病毒、抗肿瘤、调节免疫功能和刺激干扰素形成等功能，已被医学生物界所肯定，广泛应用于药品和保健食品中，以它制成的香菇多糖针剂，配合放化疗使用，用于肿瘤患者疗效显著。典型的Ｔ细胞激活剂，在体内和体外均能促进特异性细胞毒性Ｔ淋巴细胞（CTL）的产生，并提高其杀伤活性，还能提高辅助性Ｔ细胞的功能，提高抗体依赖的细胞毒性细胞活性。茯苓多糖[Pachyman]茯苓多糖的作用早已阐述，修饰的羧甲基茯苓多糖及三萜类化合物是高级保健营养补给剂，具有增强生理活性、刺激人体免疫系统功能恢复、诱生和促诱生干扰素和白细胞调节素；间接抗病毒、抗肿瘤；减轻放射与化疗的副作用；且具保肝、延缓衰老、安神健胃、美容养颜的作用。灵芝多糖GanodermalucidumPolysaccharide灵芝活性成分的种类很多，有葡聚糖、杂聚糖、半乳糖、甘露糖、甘露岩藻半乳聚糖、阿拉伯糖、阿拉伯木质葡聚糖等。多糖的含量因灵芝品种、提取方法和多糖的纯度等不同而有较大的差异。灵芝多糖的主链越长，侧链变异频