糖类
元素组成:C、H、O
分子通式:(CH2O)n
单糖
几种重要的单糖
(1)丙糖 如甘油醛和二羟丙酮,其磷酸酯为细胞呼吸及光合作用重要中间产物。
(2)戊糖 其中重要的有D-核糖、D-脱氧核糖和核酮糖,前两者为核酸重要成分,核酮糖的磷酸酯为碳反应中间代谢产物。
(3)己糖 最常见的单糖,重要的有D-葡萄糖、D-果糖、半乳糖等。上述三种六碳糖分子式均为C6H12O6,但是结构式有所不同,所以互为同分异构体。D-果糖在糖中甜度最高。
单糖的结构性质
(1)旋光性 应用:在旋光检测仪中根据旋光度大小测定特定物质溶液的浓度c。
原理:
αλt=[α]λt×c×L
式中,αλt为该物质比旋光度,只与该物质结构,偏振光波长和温度有关;t表示温度,λ表示光的波长,L(dm)表示偏振光通过待测液的路径长度。
(2)环式结构 五碳糖、六碳糖等单糖分子在溶液中多成环式结构,其分子内羰基可以自发,迅速地与同分子上另一个碳原子上的羟基发生可逆的反应,生成半缩醛,从而形成环式结构,第一位碳原子上羟基被称为半缩醛羟基,能与醇或酚的羟基脱水缩合而成缩醛(缩酮),称为糖苷。
图中α构型的半缩醛羟基与倒数第二位碳原子上的羟基同在环的一侧,β构型在环的两侧。
下图为Haworth提出的透视型环状结构
寡糖
由2-20个单糖缩合而成的糖称为寡糖,寡糖是某些激素、抗体、维生素等重要分子的组成之一,也存在于细胞表面,与细胞间的识别机制有关。
双糖是自然界含量最多的寡糖,这里着重介绍双糖。
双糖
双糖有麦芽糖、蔗糖、乳糖等。
(1)麦芽糖
由两个α-葡萄糖之间脱水构成,具体是由一个葡萄糖分子的1位C和另一葡萄糖分子的4位C连接,脱去一分子水,形成α-1,4糖苷键,即形成麦芽糖。在植物中,麦芽糖一般不从头合成,主要来自于淀粉的水解,因此属于次生寡糖,所以麦芽糖通常只存在于发生淀粉水解的植物组织,如麦芽中。动物细胞中不存在麦芽糖。
(2)蔗糖
由一分子α-葡萄糖和一分子β-果糖脱水缩合而成,只存在于植物细胞中。
(3)乳糖
由一分子β-半乳糖和一分子α-葡萄糖脱水缩合而成,存在于动物乳汁中,人乳中5%-7%为乳糖,牛奶中4%为乳糖。
其他寡糖
(1)棉子糖
由a-半乳糖,a-葡萄糖和b-呋喃果糖聚合而成。
多糖
同多糖
由多个同一种单糖分子脱水缩合而成(1)淀粉
通式为(C6H12O5)n,各葡萄糖分子间以α-1,4糖苷键连接,形成长度不等的链状分子,即淀粉分子。
根据链的分支与否,可将淀粉分为直链淀粉与支链淀粉。直链淀粉不分支,通常卷曲成螺旋形,相对分子质量从几千到500000不等。支链淀粉分子较大,相对分子质量在200000以上,可达100万。
由于结构不同,直链淀粉遇碘分子变为深蓝色,支链淀粉遇碘分子变为棕红色。
(2)糖原
又称动物淀粉,分支比支链淀粉多,遇碘变为红褐色。
(3)纤维素
是生物圈最丰富的有机物。由10000至15000个β-D-葡萄糖残基通过β-1,4糖苷键连接而成,羟基之间成氢键,再加上半纤维素、果胶和木质素的黏结作用,使其具有坚硬和不溶于水的性质。
(4)壳多糖
又称几丁质,是昆虫和甲壳类外骨骼的主要成分,结构与纤维素相似,基本组成单位为葡萄糖胺,即葡萄糖C2上的羟基被乙酰化的氨基所取代。
杂多糖
由两种以上单糖分子构成的多糖,有果胶类物质、琼脂、树胶、糖蛋白与蛋白多糖等。