普通生物化学笔记，基础生物化学笔记

生化笔记

对王镜岩等人《生物化学》第3版

王镜岩《生物化学》第三版适用于应试指导

教材中各高校生物系考生的备考

目录

第一章概要——01

第二章糖类——18

第三章脂质—– 41

第四章蛋白质—– 62

第五章酶类—– 110

第六章核酸—– 138

第七章维生素—– 160

第八章抗生素——169

第九章激素——- 177

第十章代谢总论—– 191

第十一章糖类代谢——–197

第十二章生物氧化—-220

第十三章脂质代谢—– 226

第十四章蛋白质代谢—-242

第十五章核苷酸的分解和核苷酸代谢—-260

第十六章DNA的复制和修复—– 265

第十七章RNA的合成与加工—– 280

第十八章蛋白质的合成和运转—– 288

第十九章代谢调空—– 294

第二十章生物膜—– 304

注：

对应生化教科书的第三章、第四章、第五章、第六章、第七章。

对应生化教科书第8章、第9章、第10章。

对应生化教科书第12章、第13章、第14章、第15章。

对应生化教科书第11章。

对应生化教科书下册第22、23、25、26、27章。

对应生化教科书下卷第28、29章。

对应生化教科书下卷第30、31、32章。

对应生化教科书下卷第34、35章，

对应生化教科书下卷第36、37章。

*第20章是应使用本笔记的学生的要求增加的，对应于教科书18、21章。

备注摘要：

本笔记来源于本人部分前辈和自己整理的备考笔记，部分来源于网上资料，内容充实，适合以王镜岩《生物化学》第三版为考研参考教材的各高校考研。

王镜岩《生物化学》第三版分为上卷、下卷，共40章。 上卷为静态生化，要求记忆的知识点较多，下卷为动态生化，除了初记忆的知识点外，重点关注生命高分子生命过程中的化学变化。

本笔记将第一章所要总结的内容尽量归纳为第一章，便于大家复习的合理性。 归结的方法请参照目录。

为了让大家更舒服地阅读这个笔记本，我花了很多时间排版。 希望大家能喜欢。

插入到这个笔记本里的图像与笔记本无关，只是观赏性。

本笔记在整理过程中参考了很多他人的资料，版权归原作者所有。

第一章概要

第一部分概述

一.生物分子是生物特有的有机化合物

生物分子是指生物体特有的各种分子，它们都是有机物。 典型的细胞含有1万至10万种生物分子，其中近半数为小分子，分子量一般在500以下。 其余都是生物小分子的聚合物，分子量大，一般在1万以上，有的高达1012，故称生物大分子。 构成生物体大分子的小分子单元，称为构件。 氨基酸、核苷酸、单糖分别是构成蛋白质、核酸、多糖的部件。

二、生物分子具有复杂有序的结构

生物分子有各自特有的结构。 由于生物分子分子量大、构件种类多、数量多、排列顺序千变万化，其结构十分复杂。 估计仅蛋白质就有1010-1012种。 生物分子又是有序的，每个生物分子都有自己的结构特征，所有生物分子都以一定的有序性(组织性)存在于生命体系中。

三.生物结构具有特殊的层次

生物由少数生物元素( c、h、o、n、s、p )构成氨基酸、核苷酸、单糖等小分子部件； 用简单部件构成复杂的生物高分子； 由生物高分子构成超分子集合体； 进而形成细胞器、细胞、组织、器官、系统和机体。 生物不同结构层次存在质的差异：低层次结构简单，无种属特异性，结合力强； 高层次结构复杂，具有特异性，结合力弱。 生物高分子是生命的物质基础，生命是生物高分子的存在形式。 生物分子的特殊运动体现了生命现象。

四.生物分子均发挥特异功能

每个生物分子都有特异的生物功能。 核酸可以储存和携带遗传信息，酶可以催化化学反应，糖可以提供能量。 任何生物分子的存在，都有其特殊的生物学意义。 人们研究某些生物分子是为了了解和利用其功能。

五.代谢是生物分子存在的条件

代谢不仅生成生物分子，而且使生物分子以一定的有序性处于稳定状态，不断进行自我更新。 代谢停止后，稳定的生物分子系统会无序发展，在变化中解体，进入非生命世界。

六.生物分子系统有自我复制能力

遗传物质DNA可以自行复制，其他生物分子在DNA的直接或间接指导下合成。 生物分子的复制合成是机体繁殖的基础。

七.生物分子可以人工合成和改造

生物分子是由漫长的进化产生的。 随着生命科学的发展，人们已经可以在体外人工合成各种生物分子，以合成和改造生物高分子为目标的生物技术方兴未艾。

第二节生物质能

在已知的一百多种元素中，生命过程需要的有27种，叫做生物元素。 生物体采用的构成自身的元素是由长期的选择决定的。 生物元素均在自然界中丰度高、易得，是满足生命过程需要的元素。

一.主要生物元素均为轻元素

主要生物元素c、h、o、n占生物元素总量的95%以上，其原子序数均在8以内。 它们和s、p、k、Na、Ca、Mg、Cl共计11种元素，构成生物体总质量的99%以上，称为常量元素，原子序数均在20以内。 其他16种元素称为微量元素，包括b、f、Si、Se、As、I、v、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Sn、Mo，原子序数在53以内。

二、羟基硫磷是生物分子的基本素材

(一)碳氢化合物是生物分子的主体元素

碳原子很难得到电子，很难失去电子，最适合形成共价键。 由于碳原子优良的结合能力及其四面体构型，它们可以相互结合，形成结构不同的生物分子骨架。 碳原子可以通过共价键与其他元素结合，形成化学活性的官能团。

氢以稳定的共价键与碳原子结合，构成生物分子的骨架。 生物分子的一部分氢原子被称为还原能力，被氧化时会释放能量。 生物分子氢含量的多少(用H/C表示)直接关系到它们的能量供应价值。 氢原子还参与了许多官能团的构成。 与电负性强的氧氮等原子结合的氢原子也参与了氢键的构成。 氢键是维持生物高分子高级结构的重要力量。

(二)硫磷构成官能团

它们是除碳外唯一能形成多元共价键的元素，形成各种官能团和杂环结构，对决定生物分子的性质和功能具有重要意义。

另外，硫磷与能量交换直接相关。 生物体内重要的能量转换反应，往往与硫磷某些化学键的形成和断裂有关。 部分高能分子中的磷酸糖苷键和硫酯键是高能键。

三.无机生物元素

(一)利用过渡元素配位能力

过渡元素具有空轨道，可以与带有孤立电子的原子通过配位键结合。 过渡元素不同，配位数也不同，可以形成三角形、四面体、六面体等各种配位结构。 过渡元素的络合和效应在生物分子构象的形成和稳定中具有特别重要的意义。

过渡元素对电子的吸引作用还可以使配体分子的共价键极化，对酶的催化有用。 发现三分之一以上的酶含有金属元素，其中仅含锌的酶就有一百多种。

铁和铜等多价金属离子还作为氧化还原载体发挥作用，承担着传递电子的作用。 在光学系统中，4个锰原子组成一个电荷存储器，可以存储和失去4个电子，从而使2分子的水一次氧化，释放1分子氧，避免有害的中间产物的形成。 细胞色素氧化酶中铁-铜中心也有同样的功能。

(二)利用常量离子的电化学效应

k等常数离子大量存在于生物体液中，具有电化学效应。 它们在体液渗透压、酸碱平衡、膜电位的形成、生物大分子胶体状态的稳定等方面具有重要意义。

各生物元素在生命过程中有不可替代的作用，必须保持代谢平衡。

氟是骨和釉的成分，以氟磷灰石形式存在，能使骨结晶变大，变硬抗酸腐蚀。 所以，在饮食中添加氟可以预防龋齿。 氟还可以治疗骨质疏松症。 但水中氟含量达到每升2毫克时，会引起斑牙，导致牙釉失去光，粉白色，严重时可生成洞穴。 既是烯醇化酶的抑制剂，也是腺苷酸环化酶的活化剂。

硒缺乏是克山病的病因之一，但硒过多可能引起疾病，如亚硒酸盐可引起白内障。

糖受体因子促进胰岛素与受体结合，铬与烟酸、甘氨酸、谷氨酸、半胱氨酸等络合GTF。

部分非生物元素进入体内，干扰生物元素正常功能，表现毒性作用。 镉置换锌，使含锌酶失活，引起中毒。 某些非生物元素对人体有益，如有机锗能激活小鼠腹腔巨嗜细胞，后者介导肿瘤细胞毒性和抗原呈递作用，起到免疫监测、防御和抗肿瘤作用。

第三节作用于生物分子的力

一、两种不同层次的力量

生物系统有两种不同的作用力，一种是生物元素通过键称为生物分子的强作用力即共价键，另一种是决定生物分子高级结构与生物分子之间相互认识、结合、作用的弱作用力即非共价键相互作用。

二、共价键是生物分子的基本形成力

共价键( covalent bond )的属性由键长、键长、键角和极性等参数描述，它们决定分子的基本结构和性质。

(一)关键力量

键能等于破坏某个共价键所需的能量。 密钥能量越大，密钥越稳定。 生物分子常见的共价键结合能一般在300–800kj/mol之间。

(二)键长

键长越长，键能越弱，容易受到外部电场的影响而极化，稳定性也越差。 生物分子中的键长往往在0.1到0.18nm之间。

(三)钥匙角

共价键有方向性，一个原子和其他两个原子形成的键所成的角就是键角。 根据键长和键角，可以了解分子中各个原子的排列情况和分子的极性。

(四)结合极性

共价键的极性是指电子云在两个原子之间的不对称分布。 极性大小取决于结合原子电负性的差异。 多原子分子的极性态是各原子电负性的矢量和。 在外部电场的影响下，共价键的极性发生变化。 这种在外部电场作用下共价键极性发生变化的现象称为耦合的极化。 键的极性与极化和化学键的反应性有密切的关系。

(五)配位键对生物分子具有特殊意义

配位键( coordinate bond )是一种特殊的共价键，其共价键由一个原子提供。 在生物分子中，多以过渡元素为电子受体，以化学基团中的o、n、s、p等为电子供体，形成多配位络合物。 过渡元素有固定的配位数和配位结构。

在生物体系中，形成的多配体对稳定生物高分子的构象，形成特定的生物分子复合体具有重要意义。 多配体引起的立体异构现象比手性碳引起的立体异构现象更为复杂。 金属元素的纠缠和效应与酶的催化作用有关，因为它可以极化配体生物分子内键，提高其反应性。

三.非共享相互作用

(一)非共有权对生物体系至关重要

非共价键相互作用是生物高阶结构的主要作用力。

非共价键力有氢键、静电作用力、范德华力、疏水作用力。 这些力是弱作用力，其强度比共价键低一两个数量级。 这些力单独作用时，确实较弱，极不稳定，但在生物的高阶结构中，许多弱力协同作用，往往起着决定生物大分子结构的作用。 可以毫不夸张地说，如果没有对非共有的相互作用的理解，就无法深入认识生命现象。

各种非共价键相互作用键能的大小也有差异，在不同水平生物结构中的地位也不同。 结合大氢键，可以在低结构水平，如蛋白质二级结构、小尺度之间结合氢受体基团和供氢基团。 结合力小的范德华力主要在更高结构水平、更大尺度之间，结合分子的局部结构或不同分子。

(二)氢键

氢键( hydrogen bond )是一种弱作用力，键能相当于共价键的1/30-1/20(12-30kj/mol )，容易破坏，具有一定的柔性，易弯曲。 当氢与两侧电负性强的原子呈直线排列时，键能最大，当键角偏转20度时，键能下降20%。 氢键的键长比共价键长，比范德华距离短，约为0.26-0.31nm。

氢键对生物系统具有重要意义，特别是在稳定生物大分子的二级结构方面起主导作用。

(三)、范德瓦尔斯力

范德华力是原子和分子之间普遍存在的弱作用力，是范德华引力和范德华斥力的统一。 引力和斥力分别与原子间距的6次方和12次方成反比。 当两者达到平衡时，两个原子或原子团之间保持一定的距离，即范德华距离，它等于两个原子的范德华半径之和。 每个原子或基团都有范德华半径。

范德华力的本质是偶极间的作用力，包括取向力、诱导力和分散力。 极性基团或分子是永久偶极，作用于它们之间的力称为取向力。 非极性基团或分子可以被永久偶极诱导形成诱导偶极，作用在这两个偶极之间的力称为诱导力。 非极性基团和分子因电子相对原子核的摆动而形成的瞬间偶极之间的作用力称为分散力。

范德瓦尔斯力比氢键弱得多。 两个原子在范德华距离时的结合能约为4kj/mol，略高于室温下的平均热运动能( 2.5kj/mol )。 如果两个分子表面的几何形态互补，在许多原子的协同作用下，范德华力可以成为分子间的有效引力。 范德华力对生物多层结构的形成和分子的相互识别与结合具有重要意义。

(四)带电基团相互作用

包括带电基团相互作用、正电荷带电基团间的引力，常被称为盐键( salt bond )和同性带电基团间的排斥力。 力的大小与电荷量成正比，与带电基团间距离的平方成反比，也与介质的极性有关。 介质极性对荷基相互作用有屏蔽效应，介质极性越小荷基相互作用越强。 例如，-COO-和-NH3之间在极性介质水中的相互作用力在蛋白质分子内部的非极性环境中为1/20，在真空中为1/80。

(五)疏水相互作用

疏水相互作用( hydrophobic interaction )比范德华力强得多。 例如，苯丙氨酸的侧链从水相转移到疏水相时，系统的能量会降低约40kj/mol。

生物分子中，蛋白质的疏水性氨基酸侧链、核酸的碱基、脂肪酸的烃链等许多结构部分具有疏水性的性质。 它们之间的疏水相互作用在蛋白质稳定、核酸高级结构和生物膜的形成中起着主导作用。 顶级

第四节生物分子低层次结构的同一性

一.碳架是生物分子结构的基础

碳架是生物分子的基本骨架，由碳、氢组成。 生物分子碳架大小组成不同，几何形状结构不同，具有丰富的多样性。 生物分子的分子量一般在500以下，含有2-30个碳原子。 炭框架结构为线性、分叉形、环状； 有些人饱和，有些人不饱和。 变化多端的碳骨架和种类有限的官能团构成了各种生物分子的低层次结构——生物小分子。

二.官能团限定分子性质

(一)官能团是容易反应的基团

官能团是生物分子中化学性质比较活跃、容易发生化学反应的原子或基团。 具有相同官能团的分子具有相似的性质。 官能团限定生物分子的主要性质。 但在整个分子中，某些官能团的性质总是要受到分子其他部分电荷效应和空间效应的影响。 任何分子的具体性质，都是其整体结构的反应。

(二)主要官能团

生物分子中主要官能团和相关的化学键如下。

羟基( hydroxyl group )具有极性，一般不解离，可与酸生成酯，作为氢键供体。

羰基( carbonyl group )具有极性，作为氢键受体发挥作用。

羧基( carboxyl group )具有极性，可解离，一般为弱酸性。

氨基( amino group )有极性，与质子结合生成铵阳离子。

酰胺基( amido group )由羧基和氨基缩合而成，具有极性，其中氧和氮均为氢键供体。 连接肽链中氨基酸的酰胺键称为肽键。

巯基( sulfhydryl group )具有极性，在中性条件下不会解离。 容易氧化为二硫键-S-S。

胍基( guanidino group )强碱基团可以结合质子。 胍基磷酸键是高能键。

双键( double bond )由键和键组成，其中键能量小，电子流动性大，易发生极化击穿反应。 双键不能旋转，有顺反异构现象。 用“序”( cis )表示相同或相近的两个原子或基团在双键同一侧的异构体，用“逆”( trans )表示相同原子在双键两侧的异构体。

焦磷酸键( pyrophosphate bond )是由磷酸缩合而成的高能键。 将1摩尔的ATP水解成ADP后，会释放7.3千卡路里的能量，而葡萄糖-6-磷酸只有3.3千卡路里。

氧酯键( ester bond )和硫酯键)分别由羧基、羟基和巯基缩合而成。 硫酯键是一种高能键。

磷酸酯键( phosphoester bond )是磷酸和羟基缩合成的。 当磷酸与两个羟基结合时，称为磷酸二酯键。 这两个键中的磷酸羟基可以解离成阴离子。

生物分子多为双官能或多官能分子，如糖为多羟基醛(酮)，氨基酸为含氨基的羧酸。 碳链中官能团的位置和碳原子周围空间构型的不同，进一步丰富了生物分子的异构现象。

三.杂环聚炭架与官能团连成一体

(一)大部分生物分子含有杂环

杂环( heterocycle )是碳环的一个或多个碳原子被氮氧硫等杂原子取代的结构。 由于杂原子的存在，杂环系统具有独特的性质。 生物分子大多具有杂环结构，如氨基酸有咪唑、吲哚； 核苷酸有嘧啶、嘌呤、糖结构有吡喃和呋喃。

(二)分类命名和原子级

1 .分类根据环形成原子数分为五元杂环和六元杂环等。 根据环的数目可分为单杂环和稠杂环。

2 .命名杂环的命名方法有俗名和系统名两种。 我国常用的外语俗名翻译音用“口”旁的汉字表示。

(三)常见杂环

五元杂环：呋喃、吡咯、噻吩、咪唑等

(杂环)吡喃、吡啶、嘧啶等

稠环：吲哚、嘌呤等

四.异构现象丰富了分子结构多样性

(一)生物分子存在复杂异构现象

异构体( isomer )是原子组成相同、结构和配置不同的分子。 异构现象分为以下几类

1 .由于结构异构原子之间连接方式的不同而引起的异构现象称为结构异构。 结构异构包括： (1)碳骨架不同导致的碳骨架异构； )官能团位置不同引起的位置异构； )3)官能团不同导致的官能团异构化。 例如，丙基和异丙基互为碳骨架异构体，a-丙氨酸和b-丙氨酸互为位置异构体，丙醛糖和丙酮糖互为官能团异构体。

2 .与立体异构相同的结构异构体，由于原子或基团在三维空间构型的不同而引起的异构现象称为立体异构现象。 立体异构可以分为构型异构和构象异构。 通常，分子中原子或原子团在空间位置上的一定构型方式称为构型。 异构化是一种结构相同、结构不同的异构现象。 构型异构也包括顺反异构和光学异构。 构型相同的分子通过单键旋转可以生成许多不同的立体异构体，这种现象称为构象异构体。

互变异构是指两种异构体相互转移达到平衡的异构现象。

各种异构现象丰富了生物分子的多样性，扩大了生命过程对分子结构的选择范围。

(二)基于手性碳原子的光学异构

左手和右手互为实物和镜像关系，互不可重叠。 分子及其镜像不能相互重叠的特性叫做手性，大多数生物分子都具有手性。 四个不同原子或基团结合的碳原子不能与其镜像重叠，称为手性碳原子，也称为不对称碳原子。 手性碳原子有左手和右手两种构型。

具有手性碳原子的分子称为手性分子。 在具有n个手性碳原子的分子中，有2n个立体异构体。 两个相互具有实物和镜像关系的异构体称为对映体( enantiomer )。 彼此没有实物和镜像关系的叫做非映射体。 对映体无论有多少个手性碳原子，各自的手性碳原子的配置都相反。 非对映异构体具有两个以上手性碳原子，其中只有手性碳原子的一部分构型相反。 其中只有一个手性碳原子构型相反，也称为异构体( epimer )。 由于手性分子具有旋光性，也称为光学异构体。

手性分子构型表示法：有L-D系和R-S系两种。 生化中习惯采用前者，按照系统命名原则，写出分子主链垂直排列，高氧化度碳原子或序号1碳原子置上，低氧化度碳原子置下的费雪投影公式。 规定：分子手性碳在纸面上，与手性碳的四个价键键合的原子或基团，两个指向纸面前方，用横线表示，两个指向纸面后方，用竖线表示。 例如，甘油醛有以下两种构型异构体。

人为地将羟基位于右侧的规定为D-构型，位于左侧的规定为L-构型。 括号内的、-分别表示右旋和左旋。 配置与旋光方向没有对应关系。 具有多个手性碳原子的分子根据碳链最下端的手性碳的配置，将它们分为d、L-两个配置序列。 在糖和氨基酸等的命名中，一般使用l，D-构型表示法。

(三)单键旋转构象异构

结合两个多价原子的单键旋转可以改变分子中剩余原子或基团的空间取向，从而产生各种可能的差异化立体图像，这种现象称为构象异构。

构象赋予生物高分子构象灵活性。 与构象相比，构象更能深入探讨分子中各原子的空间构型情况，揭示同一构型分子在非键原子相互作用影响下发生的空间结构变化。

互变异构

起因于氢原子的移动，如酮和烯醇的互变异构。 DNA中碱基的互变异构与自发突变有关，酶的互变异构与催化剂有关，代谢过程中代谢物的互变异构也经常发生。

第五节生物大分子

一.定义

生物高分子都是由小分子部件聚合而成，被称为生物多聚体。 其中的构件在聚合时发生脱水，称为残基。 由相同残基构成的叫做均聚物，由不同残基构成的叫做杂多聚合物。

二.结构层次

生物分子具有一级结构、二级结构、三级结构、四级结构等多级结构层次。

三.组装

一级结构的组装是模板指导组装，

高级结构的装配是自组装的，一级结构不仅提供装配的信息，而且提供装配的能量，使其自发进行。

四.互补结合

生物分子之间的结合是互补的结合。 该互补可以是几何形状上的互补，也可以是疏水区域之间的互补、氢键供体与氢键受体的互补、相反电荷之间的互补。 互补键可以最大限度地降低体系能量，稳定复合体。 互补结合是引导和谐的过程

注：本笔记第一章为生物分子概述，介绍了生物分子的特点和部分有机化学的基本内容。 本章提取各章的生化相关基础，主要来源于第一章的内容。 掌握这部分知识有助于生物化学的学习。

本章只将基础内容添加到本笔记中，本章考点很少。

第二章糖类

提要

一.定义

糖、单糖、低聚糖、多糖、结合糖、呋喃糖、吡喃糖、糖苷、手性

二.结构

1 .链式： Glc、Man、Gal、Fru、Rib、dRib

2 .环式：顺时针编号，D型端羟甲基向下，型半缩醛羟基和端羟甲基在两侧。

3 )构象)椅式稳定，稳定，其大基均为平键。

三.反应

1 )酸和)莫里斯试剂、西利万诺夫试剂。

2 .碱基：与弱碱相互变化，强碱分解。

3 .氧化：三种产物。

4 .还原：葡萄糖生成山梨糖醇。

5 .酯化

6 .糖苷：有和两种糖苷键。

7 .成沙：根据其形状和熔点可鉴定糖。

四.衍生物

氨基糖、糖醛酸、葡萄糖苷

五.低聚糖

蔗糖、乳糖、麦芽糖、纤维二糖的结构

六.多糖

淀粉、糖原、纤维素的结构

粘多糖、糖蛋白、蛋白多糖一般是已知的

七.计算

比起自旋计算，更注意单位。

第一部分概述

一.糖的命名

糖类是含多羟基的醛或酮类化合物，由烃三种元素组成，其分子式通常用cn(H2O ) n表示。

部分糖分子中氢和氧的原子数之比多为2:1，与水相同，故以往将此类物质误认为是碳和水的化合物，称为“碳水化合物”( Carbohydrate )。

实际上，脱氧核糖、鼠李糖等糖类不符合通式，甲醛、乙酸等符合该通式，但不是糖的名称不准确。 只是“碳水化合物”自古以来就在使用，一些旧书还在被采用。 在我国将这类化合物统称为糖，但在英语中只将甜味的单糖和简单的低聚糖称为糖( sugar )。

二.糖的分类

根据分子聚合度，糖可分为单糖、低聚糖、多糖。 也分为结合糖和诱导糖。

1 .单糖是不能水解为更小分子的糖。 葡萄糖、果糖都是常见的单糖。 根据羰基在分子中的位置，单糖可分为醛糖和酮糖。 根据碳原子数，可以分为丙基、丁炔、戊糖、己糖、庚糖。

2 .低聚糖由2-20个单糖分子组成，其中二糖最为普遍。 低聚糖和单糖都溶于水，大多有甜味。

3 .多糖由多种单糖聚合而成，可分为同质多糖和杂多糖。 与多聚多糖相同的单糖构成，杂多糖由2种以上的单糖构成。

4 .糖链与蛋白质或脂质结合构成的复合分子称为结合糖。 其中的糖链一般为低聚糖或低聚糖。 糖蛋白、糖脂、蛋白聚糖等。

5 .诱导糖由糖胺、糖醛酸等单糖衍生而来。

三.糖的分布和功能

1 .分布糖广泛分布于生物界，几乎所有的动物、植物、微生物体内都含有糖。 糖占植物干重的80%、微生物干重的10-30%、动物干重的2%。 糖在植物体内起着重要的结构作用，但动物被蛋白质和脂质取代，因此行为更加灵活，适应性强。 动物中只是利用昆虫等少数多糖构成外骨骼，其身体大小受到很大限制。

糖在人体中的主要存在形式有： (1)糖原形式贮存于肝脏和肌肉中。 糖原代谢速度快，对维持血糖平衡，满足机体对糖的需求具有重要意义。 )以葡萄糖形式存在于体液中。 细胞外液中的葡萄糖是糖的转运形式，作为细胞内环境条件之一，浓度相当平衡。 )3)存在于含糖多的生物分子中。 糖作为组成成分直接参与了许多生物分子的构成。 例如，DNA分子中含有脱氧核糖，RNA和各种活性核苷酸( ATP，许多辅酶)中含有核糖，糖蛋白和糖脂有各种复杂的糖结构。

2 .功能糖在生物体内的主要功能是构成细胞的结构和储存物质。 植物细胞壁由纤维素、半纤维素或细胞壁质组成，它们都是糖类。 储藏物质主要有植物中的淀粉和动物中的糖原。 另外，糖脂和糖蛋白在生物膜中占有重要位置，承担着细胞和生物分子相互识别的作用。

糖在人体中的主要作用： (1)作为能量物质。 一般来说，人体所需能量的70%来自糖的氧化。 )2)作为结构成分。 糖蛋白和糖脂是细胞膜的重要成分，蛋白聚糖是软骨、骨等结缔组织的结构成分。 )3)参与生物活性物质的构成。 核酸中糖、有转运作用的血浆蛋白、免疫作用的抗体、识别、转运作用的膜蛋白等几乎都是糖蛋白，许多酶和激素也是糖蛋白。 )4)作为合成其他生物分子的碳源。 糖可用于合成脂质和氨基酸等物质。

第二节单糖

一.单糖结构

(一)单糖链式结构

单糖种类很多，但其结构和性质有很多相似之处，因此以葡萄糖为例阐述单糖的结构。

葡萄糖的分子式为C6H12O6，具有1个醛基和5个羟基。 用费歇尔投影公式表示其连锁结构：

以上结构可以简化：

(二)葡萄糖配置

葡萄糖分子中含有4个手性碳原子，按规定，单糖的D，L构型取决于碳链最下端手性碳的构型。 人体的糖大部分是D-糖。

(三)葡萄糖环结构

葡萄糖在水溶液中，只要极小部分(1)以连锁结构存在，大部分就以稳定的环式结构存在。 环式结构之所以被发现，是因为葡萄糖的某些性质无法用链式结构来解释。 例如，葡萄糖不能发生醛NaHSO3加成反应； 葡萄糖和醛一样不能与双分子醇形成缩醛，只能与单分子醇反应； 存在葡萄糖溶液自旋的现象，新制备的葡萄糖溶解于水中后，初始比自旋为112度，放置后为52.7度，不再改变。 将溶液蒸干后，也能得到112度的葡萄糖。 在110度下使葡萄糖浓的溶液结晶，得到比旋为19度的其他葡萄糖。 将这两种葡萄糖溶液放置一定时间后，比旋均为52.7度。 112度的称为-D(-葡萄糖，19度的称为-D ) -葡萄糖。

这些现象都是由葡萄糖的环式结构引起的。 葡萄糖分子中的醛基可以与C5上的羟基缩合形成六元环的半缩醛。 由此，羰基的C1变为不对称碳原子，形成一对非对映光学异构体。 一般来说，半缩醛碳原子上的羟基(称为半缩醛羟基)和决定单糖配置的碳原子( C5 )上的羟基在同一侧的叫做-葡萄糖，不在同一侧的叫做-葡萄糖。 半缩醛的羟基比其他羟基更具活性，糖的还原性一般指半缩醛的羟基。

葡萄糖的醛基除了与C5上的羟基缩合形成六元环外，还可以与C4上的羟基缩合形成五元环。 五元环化合物不稳定，天然糖多以六元环的形式存在。 五元环化合物可视为呋喃的衍生物，称为呋喃糖； 六元环化合物可视为吡喃糖的衍生物，称为吡喃糖。 因此，葡萄糖的全名必须是-d(-或-D ) -吡喃葡萄糖。

-和-糖互为端异构体，也称异构体。 D-葡萄糖在水介质中达到平衡时，-异构体占63.6%，-异构体占36.4%，以连锁结构存在者极少。

为了更好地表征糖的环式结构，哈瓦斯设计了单糖的透视结构式。 规定：碳原子按顺时针方向编号，氧位于环后方； 环平面垂直于纸面，粗线部分在前，细线在后； 用费歇尔公式将左右取向的原子和集团改为上下取向的话，原本在左边的会变成上面，在右边的会变成下面； D型糖末端羟甲基在环上，L型糖在下； 半缩醛羟基与末端羟甲基位于同一侧的是-异构体，位于不同侧的是-异构体。

葡萄糖的构象

葡萄糖六元环上的碳原子不在一个平面上，所以有船式和椅式两种构象。 椅式构象比船式稳定，椅式构象中的-羟基为平键，比-构象稳定，因此吡喃葡萄糖主要以-型椅式构象C1存在。

二.单糖分类

单糖按碳原子数由丙基分为庚二酸，按结构分为醛糖和酮糖。 最简单的糖是丙醛，甘油醛是丙醛糖，二羟丙酮是丙酮糖。 二羟丙酮是唯一没有手性碳原子的糖。 醛糖和酮糖也可分为D-型和L-型。

三.单糖的理化性质

物理性质

1 .旋光性除二羟丙酮外所有糖均有旋光性。 旋光性是鉴定糖的重要指标。 一般用比旋光度测定物质的旋光性。 公式是

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式中[]tD是比旋光度，tD是以钠灯为光源，温度为t，旋光管的长度为L(dm，浓度为C(g/100ml )时测定的旋光度。 在比旋光度的数值前加上“”表示右转，加上“-”表示左转。

2 .糖的甜度各不相同，所以多以蔗糖的甜度为基准进行比较，以其甜度为100。 果糖为173.3，葡萄糖为74.3，乳糖为16。

3 .溶解单糖的分子中有大量羟基，增加了其水溶性，尤其是在热水中溶解度极大。 但是，不溶于醚、丙酮等有机溶剂。

化学性质

单糖是多羟基醛或酮，因此具有醇羟基和羰基的性质。 例如，具有醇羟基的酯形成、醚形成、缩醛形成等反应和羰基的加成反应是相互影响而发生的特殊反应。

单糖的主要化学性质如下

1 .可以通过与酸反应将戊糖与强酸共热，脱水生成糠醛。 己糖与强酸受热分解为甲酸、二氧化碳、乙酰丙酸和少量羟甲基糠醛。 糠醛和羟甲基糠醛可以与某些酚类作用生成有色缩合物。 利用这个性质可以鉴定糖。 例如，-萘酚生成糠醛或羟甲基糠醛和紫色。 该反应用于鉴定糖的存在，称为莫里西试验。 间苯二酚和盐酸遇到酮糖时会变成红色，遇到醛糖时会变成浅颜色。 这种反应可以识别醛糖和酮糖，称为水飞蓟宾诺夫试验。

2 .酯化作用的单糖可视为多元醇，可与酸作用生成酯。 生化重要的糖酯是磷酸酯，他们是糖代谢的中间产物。

3 .碱作用下醇的羟基解离，为弱酸。 单糖解离常数为1013左右。 在弱碱作用下，葡萄糖、果糖和甘露糖三者可以烯醇式相互转化，称为烯醇式作用。 在体内酶的作用下也可以进行同样的转换。 单糖在强碱溶液中不稳定，会分解成各种物质。

4 .糖苷键单糖的半缩醛羟基容易与醇或酚的羟基反应，脱水形成缩醛衍生物，称为糖苷键。 糖以外的部分称为糖苷，如果糖苷也是单糖，就形成二糖，也称为二糖。 糖苷有、两种形式。 核糖与嘌呤或嘧啶碱组成的糖苷称为核苷或脱氧核苷，在生物学上具有重要意义。 -和-甲基糖苷是最简单的糖苷。 天然存在的糖苷多为-型。 糖苷和糖的化学性质完全不同。 糖苷是缩醛，糖体是半缩醛。 因为半缩醛容易变成醛式，所以糖可以显示醛的各种反应。 糖苷需要水解后再分解为糖和糖苷。 故糖苷较稳定，不与苯肼反应，不易被氧化，无旋转现象。 糖苷对碱稳定，遇到酸容易水解。

5 .糖的氧化作用单糖因含有游离羟基而具有还原能力。 部分弱氧化剂与单糖作用时，单糖的羰基被氧化，氧化铜还原为氧化亚铜。 通过测定氧化亚铜的生成量，可以测定溶液中的糖含量。 实验室常用的铁蛋白( Fehling )试剂为氧化铜碱溶液。 Benedict试剂是其改良型，采用柠檬酸作为络合剂，碱性弱，干扰少，灵敏度高。

除羰基外，单糖分子中的羟基也被氧化。 根据条件，可以生成不同的氧化产物。 醛糖可以用三种方法氧化成相同原子数的酸。 用溴水等弱氧化剂形成相应的糖酸； 除了硝酸等强氧化剂使醛基氧化外，伯醇基也被氧化成羧基，生成葡萄糖酸； 有时只有伯醇基被氧化成羧基，变成糖醛酸。 酮糖不影响溴的氧化作用，可以将酮糖和醛糖分离。 在强氧化剂的作用下，酮糖被羰基切断，形成两种酸。

6 .还原作用单糖具有游离羰基，容易被还原。 在钠汞齐和硼氢化钠还原剂的作用下，醛糖还原为糖醇，酮糖还原为同一分异构的2个羟基醇。 葡萄糖被还原后会生成山梨糖醇。

7 .糖的单糖生成具有自由羰基，可以与3分子苯肼作用生成糖砂。 反应步骤：首先单分子葡萄糖与单分子苯肼缩合生成苯腙，然后葡萄糖苯腙再被单分子苯肼氧化，最后与另一个苯肼分子缩合生成葡萄糖腙沙子是黄色的结晶，不容易溶解于水。 由于各糖生成的糖砂的形状和熔点都不同，所以经常利用糖砂的生成来鉴定各种各样的糖。

8 .糖鉴别

糖与非糖的鉴别：生成Molisch试剂、-萘酚、紫红色。 丙酮、甲酸、乳酸等干扰该反应。 这个反应很敏锐，过滤纸屑会变成假阳性。

蒽酮反应生成青绿色，620nm吸收，常用于全糖测定，色氨酸导致反应不稳定。

酮糖和醛糖的判别：使用塞利瓦诺夫试剂后，酮糖会在20-30秒内生成鲜艳的红色。 醛糖反应缓慢，颜色浅，浓度升高或长时间煮沸会变成微弱的红色。 但是蔗糖容易水解，会有颜色。

戊糖(鉴定Bial反应，用甲基间苯二酚和铁生成深蓝色沉淀物，可溶解于正丁醇中。 己糖会生成灰绿色或棕色的沉淀物，不溶解。

单糖鉴定： Barford反应，在微酸条件下与铜反应，单糖还原快，3分钟内显色，而低聚糖需20分钟以上。 样品水解、浓度过大会引起干扰，NaCl也有干扰。

四.重要单糖

丙糖

重要的丙基有D-甘油醛和二羟丙酮，它们的磷酸酯是糖代谢的重要中间产物。

丁糖

自然界中常见的丁糖包括D-赤藓糖醇和D-赤藓糖醇。 磷酸酯也是糖代谢的中间产物。

戊糖

自然界中存在的戊醛糖主要为D-核糖、D-2-脱氧核糖、D-木糖和L-阿拉伯糖。 它们大多以聚戊糖或糖苷的形式存在。 戊糖分为D-乙酰纤维素和D-木糖，都是糖代谢的中间产物。

1.D-核糖D-核糖是所有活细胞的普遍成分之一，是核糖核酸的重要组成成分。 在核苷酸中，核糖可以用其醛基与嘌呤或嘧啶的氮原子结合，其2、3、5位的羟基可以与磷酸结合。 核糖衍生物中总是以呋喃糖的形式出现。 其衍生物核醇是维生素( B2 )和辅酶的组成成分。 D-核糖的比旋为-23.7。

细胞核中还有D-2-脱氧核糖，是DNA的成分之一。 和核糖一样，用醛基与含氮碱结合，但由于2位脱氧，只能用3、5位的羟基与磷酸结合。 D-2-脱氧核糖的比旋为-60。

2.L-阿拉伯糖以结合态存在于高等植物体内。 它一般与半纤维素、口香糖及阿拉伯橡胶等结合。 最初是在植物产品中发现的。 根据熔点160、自旋104.5。 酵母不能发酵。

3 .木糖广泛分布于植物中，以结合状态的低聚木糖形式存在于半纤维素中。 木材中的木聚糖达30%以上。 陆生植物纯木聚糖较少，多含有少量其他糖。 动物组织中也发现了木糖的成分。 熔点143，比旋18.8。 酵母不能发酵。

己糖

重要的己糖是D-葡萄糖、D-甘露糖、D-半乳糖，重要的酮糖是D-果糖、D-山梨糖醇。

1 .葡萄糖( glucose，Glc )葡萄糖是生物界分布最广泛的丰富单糖，多以D-型存在。 它是人体内最主要的单糖，是糖代谢的中心物质。 绿色植物的种子、果实和蜂蜜中有游离葡萄糖，蔗糖由D-葡萄糖和D-果糖结合而成，糖原、淀粉、纤维素等多糖也由葡萄糖聚合而成。 许多杂聚糖也含有葡萄糖。

D-葡萄糖的比旋光度为52.5度，呈片状结晶。 酵母可以发酵。

2 .果糖( Fructose，fru )植物蜜腺、水果和蜂蜜中存在大量果糖。 是单糖中最甜的糖类，比旋光度为-92.4度，呈针状结晶。 42%果糖糖浆的甜度与蔗糖相同，5下甜度为143，适合制作冷饮。 吃果糖的话血糖值难以上升，有滋润皮肤的作用。 的游离果糖为-吡喃果糖，结合态为-呋喃果糖。 酵母可以发酵。

3 .甘露糖( Man )是植物粘质和半纤维素的组成成分。 从14.2度的自旋开始。 酵母可以发酵。

4 .半乳糖( Gal )半乳糖仅在结合状态下存在。 乳糖、蜜二糖、棉籽油糖、琼脂、口香糖、粘质、半纤维素等中含有半乳糖。 其d型和l型均存在于植物产品中，如琼脂既含d型又含l型半乳糖。 D-半乳糖熔点为167，高于80.2度自旋。 可以用乳糖酵母发酵。

5 .山梨糖醇存在于细菌发酵的山梨汁中。 是合成维生素c的中间产物，在生产维生素c的工艺中占有重要地位。 也被称为清凉茶糖。 其还原产物为山梨醇，存在于桃李等果实中。 熔点159-160、比旋-43.4度。

庚糖

烟己甘酯在自然界分布较少，主要存在于高等植物中。 最重要的是D-景天庚酮糖和D-甘露聚糖庚酮糖。 前者存在于景天科和其他肉质植物的叶片中，以游离状态存在。 是光合作用的中间产物，呈磷酸酯状态，在碳循环中占有重要地位。 后者存在于樟梨果中，也以游离状态存在。

单糖的重要衍生物

1 .糖醇的羰基被还原，生成葡萄糖加氢等糖醇，生成山梨糖醇。 糖醇溶于水和乙醇，稳定，有甜味，不能还原铁蛋白试剂。 甘露醇和山梨醇很常见。 甘露醇广泛分布于各种植物组织中，熔点为106，比旋-0.21度。 海带中占干重的5.2-20.5%，是制备甘露醇的原料。 山梨醇广泛分布于植物中，熔点为97.5，比旋-1.98度。 山梨糖醇会滞留在眼球水晶体内引起白内障。 山梨糖醇氧化后会形成葡萄糖、果糖或山梨糖醇。

糖的羟基被还原生成脱氧糖。 除了脱氧核糖外，还有细胞壁成分L-鼠李糖和6-脱氧-L-甘露糖两种脱氧糖。

2 .糖醛酸单糖具有还原性，可被氧化。 糖的醛基被羧基氧化后生成糖酸； 糖的末端羟甲基被氧化成为羧基时会生成糖醛酸。 重要的是D-葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸等。 葡萄糖醛酸是肝脏内的解毒剂，半乳糖醛酸存在于果胶中。

3 .氨基糖胺聚糖的羟基被氨基取代，称为氨基糖胺聚糖或氨基糖。 自然界中存在的氨基糖均为氨基己糖。 D-葡萄糖是甲壳素的主要成分。 甲壳素是构成昆虫和甲壳类结构的多糖类。 D -半乳糖胺是软骨类动物的主要多糖成分。 糖胺是碱性糖。 糖胺聚糖的氢原子被乙酰基置换后，会生成乙酰氨基酚。

4 .糖苷主要存在于植物种子、叶片及皮内。 天然糖苷中的糖苷基有醇类、醛类、酚类、固醇和嘌呤等。 大多数都非常有毒性，但微量的糖苷可以入药。 重要的糖苷包括引起溶血的皂苷、作为强心剂的木犀草素以及引起葡萄糖尿中排出的肌苷。 杏仁苷也是毒性物质。 糖苷一般对植物有毒，形成糖苷后无毒。 这是植物的解毒方法，也可以保护植物免受外来的影响。

5 .糖酯单糖的羟基也可以与酸作用生成酯。 糖的磷酸酯是糖代谢中的一种活化形式。 糖的硫酸酯存在于糖胺聚糖中。 顶级

第三节低聚糖

低聚糖是由少数单糖分子结合而成的糖。 与稀酸一起煮低聚糖，可水解成各种单糖。 低聚糖中二糖分布最普遍，意义也很大。

一、二糖

二糖是两个单糖分子缩合而成的。 二糖可认为是糖苷，其配体是另一个单糖分子。 在自然界中，以游离状态存在的只有3种二糖，其他多以结合状态存在。 蔗糖是最重要的二糖，麦芽糖和纤维二糖是淀粉和纤维素的基本结构单元。 三者都容易水解为单糖。

麦芽糖

麦芽糖( maltose )多存在于发酵的谷粒中，尤其是麦芽中。 是淀粉的构成成分。 淀粉和糖原在淀粉酶的作用下水解时会产生麦芽糖。 麦芽糖为D-吡喃葡萄糖-(14 )-D-吡喃葡萄糖苷，只要有一个醛基即可自由，均为还原糖，可还原铁蛋白试剂。 除麦芽糖外，支链淀粉水解产物中还含有少量异麦芽糖，即-D-吡喃葡萄糖苷-(16 )-D-吡喃葡萄糖苷。

麦芽糖有在水溶液中旋转的现象，比转速为136度，而且可以。 容易被酵母发酵。 右旋[]D20=130.4。 麦芽糖在胰岛素不足的情况下也会被肝脏吸收，不会引起血糖上升，糖尿病人可以食用。

乳糖

乳糖( lactose )存在于哺乳动物乳汁中，高等植物花粉管和微生物中也含有少量乳糖。 是-D-半乳糖-(14 )-D-葡萄糖苷。 乳糖不易溶解，味道不甜，具有还原性，且能变成生铁。 纯酵母不能发酵，经酸水解，右旋[]D20=55.4。

乳糖的水解需要乳糖酶，婴儿可以消化乳糖，但成人则不然。 有些成人不能使用乳糖。 食用乳糖会积聚在小肠中，产生渗透作用，使体液流出，引起恶心、腹痛和腹泻。 这是一种常染色体隐性遗传疾病，从青春期开始出现。 其发病率与地区有关，丹麦约为3%，泰国达92%。 一万年前人类开始养牛时，成人体内可能出现了乳糖酶。

蔗糖

蔗糖( sucrose )是主要光合产物，也是植物体内糖贮藏、积累、运输的主要形式。 甜菜、甘蔗和各种水果中含有大量蔗糖。 日常吃的糖主要是蔗糖。

蔗糖甜，易结晶，易溶于水，但不溶于乙醇。 加热到160会变成玻璃一样的结晶，加热到200会变成褐色的焦糖。 是-D-吡喃葡萄糖-(12 ) –D-呋喃香豆素。 葡萄糖半缩醛的羟基与果糖半缩酮的羟基之间缩小，两个还原性基团包含在糖苷键上，无还原性，为非还原性杂多糖。 右转，[]D20=66.5。

蔗糖容易被酸水解，其速度比麦芽糖和乳糖大1000倍。 水解产生等量的D-葡萄糖和D-果糖，该混合物称为转化糖，甜度为160。 蜜蜂体内有转换酶，所以蜂蜜中含有很多转换糖。 果糖的绝对值比葡萄糖大，所以转换糖溶液是左旋的。 植物有转换酶，催化这个反应。 口腔细菌利用蔗糖合成的葡聚糖是牙垢的主要成分。

纤维二糖

是纤维素的基本构成单位。 可以通过纤维素的水解得到。 两个-D-葡萄糖通过C1-C4相连，它与麦芽糖的区别在于后者是-葡萄糖苷。

海藻糖

-D-吡喃葡萄糖苷-(11 ) – -D-吡喃葡萄糖苷。 抗干燥酵母中含有大量，可用于保湿。

二、三糖

自然界广泛存在的三糖仅为棉籽糖，主要存在于棉籽、甜菜、大豆及桉树的干性分泌物中。 那是-D-吡喃葡萄糖-(16 ) –D-吡喃葡萄糖-(16 ) –D-果糖。

棉籽油的水溶液比旋为105.2，不能还原铁蛋白试剂。 在蔗糖酶作用下分解成果糖和蜜二糖； 在-半乳糖苷酶的作用下分解为半乳糖和蔗糖。

此外还有龙胆三糖、松三糖、刺槐三糖等。 顶级

第四节多糖

多糖是由多个单糖缩合而成。 是自然界分子结构复杂、巨大的糖类。 多糖按功能可分为两大类。 一种是结构多糖，例如构成植物细胞壁纤维素、半纤维素、构成细菌细胞壁的肽聚糖等； 另一种是植物淀粉、动物体内的糖原等贮藏多糖。 多糖类中也有粘多糖、血型物质等具有更复杂的生理功能的

，它们在生物体内起着重要的作用。

多糖可由一种单糖缩合而成，称均一多糖，如戊糖胶、己糖胶，也可由不同类型的单糖缩合而成，称不均一多糖，如半乳糖甘露糖胶、阿拉伯胶和果胶等。

多糖在水中不形成真溶液，只能形成胶体。多糖没有甜味，也无还原性。多糖有旋光性，但无变旋现象。

一、淀粉

淀粉(starch)是植物中最重要的贮藏多糖，在植物中以淀粉粒状态存在，形状为球状或卵形。淀粉是由麦芽糖单位构成的链状结构，可溶于热水的是直链淀粉，不溶的是支链淀粉。支链淀粉易形成浆糊，溶于热的有机溶剂。玉米淀粉和马铃薯淀粉分别含27％和20％的直链淀粉，其余为支链淀粉。有些淀粉全部为支链淀粉，而有的豆类淀粉则全是直链淀粉。

淀粉与酸缓和地作用时即形成所谓“可溶性淀粉”，在实验室内常用。淀粉在工业上可用于酿酒和制糖。

直链淀粉

直链淀粉(amylose)分子量从几万到十几万，平均约在60，000左右，相当于300－400个葡萄糖分子缩合而成。由端基分析知道，每分子中只含一个还原性端基和一个非还原性端基，所有它是一条不分支的长链。它的分子通常卷曲成螺旋形，每一转有六个葡萄糖分子。直链淀粉是由1，4糖苷键连接的α-葡萄糖残基组成的。以碘液处理产生蓝色，光吸收在620-680nm。

支链淀粉

支链淀粉(amylopectin)的分子量在20万以上，含有1300个葡萄糖或更多。与碘反应呈紫色，光吸收在530-555nm。端基分析指出，每24－30个葡萄糖单位含有一个端基，所有它具有支链结构，每个直链是α－1，4连接的链，而每个分支是α－1，6连接的链。由不完全水解产物中分离出了以α－1，6糖苷键连接的异麦芽糖，证明了分支的结构。据研究，支链淀粉至少含有300个α－1，6糖苷键。

二、糖原

糖原(glycogen)是动物中的主要多糖，是葡萄糖的极容易利用的储藏形式。糖原分子量约为500万，端基含量占9％，而支链淀粉为4％，所以8糖原的分支程度比支链淀粉高一倍多。糖原的结构与支链淀粉相似，但分支密度更大，平均链长只有12-18个葡萄糖单位。每个糖原分子有一个还原末端和很多非还原末端。与碘反应呈紫色，光吸收在430-490nm。

糖原的分支多，分子表面暴露出许多非还原末端，每个非还原末端既能与葡萄糖结合，也能分解产生葡萄糖，从而迅速调整血糖浓度，调节葡萄糖的供求平衡。所以糖原是储藏葡萄糖的理想形式。糖原主要储藏在肝脏和骨骼肌，在肝脏中浓度较高，但在骨骼肌中总量较多。糖原在细胞的胞液中以颗粒状存在，直径约为100－400埃。现在发现除动物外，在细菌、酵母、真菌及甜玉米中也有糖原存在。

三、纤维素

纤维素(cellulose)是自然界中含量最丰富的有机物，它占植物界碳含量的50％以上。棉花和亚麻是较纯的纤维素，在90％以上。木材中的纤维素常和半纤维素及木质素结合存在。用煮沸的1％NaOH处理木材，然后加氯及亚硫酸钠，即可去掉木质素，留下纤维素。

纤维素由葡萄糖分子以β-1,4-糖苷键连接而成，无分支。纤维素分子量在5万到40万之间，每分子约含300－2500个葡萄糖残基。纤维素是直链，100-200条链彼此平行，以氢键结合，所以不溶于水，但溶于铜盐的氨水溶液，可用于制造人造纤维。纤维素分子排列成束状，和绳索相似，纤维就是由许多这种绳索集合组成的。

纤维素经弱酸水解可得到纤维二糖。在浓硫酸或稀硫酸下水解木材废料，可以产生约20％的葡萄糖。纤维素的三硝酸酯称为火棉，遇火迅速燃烧。一硝酸酯和二硝酸酯可以溶解，称为火棉胶，用于医药、工业。

纯净的纤维素是无色无臭、无味的物质。人和动物体内没有纤维素酶，不能分解纤维素。反刍动物和一些昆虫体内的微生物可以分解纤维素，为这些动物提供营养。

四、其他

果胶 一般存在于初生细胞壁中，也存在于水果中。它是果胶酸的甲酯。果酱就是利于水果的果胶制成的。

菊糖 也叫菊粉，主要存在于菊科植物的根部，是多缩果糖。

琼脂 某些海藻所含的多糖物质，主要成分是多缩半乳糖，含有硫和钙。琼脂不易被微生物分解，可作微生物培养基成分，也可作为电泳支持物。食品工业中常用来制造果冻、果酱等。1－2％的琼脂在室温下就能形成凝胶。

agar包括agarose和araropectin，琼脂糖由D-吡喃半乳糖以α-1，3键相连，每9个残基与一个L-吡喃半乳糖以1，4键连接，每53个残基有一个硫酸基。

几丁质 N-乙酰葡萄糖胺以β-1，4糖苷键相连，是甲壳动物的结构多糖，也叫甲壳素。是水中含量最大的有机物。

五、不均一多糖

粘多糖，也叫糖胺聚糖，它与蛋白质结合构成蛋白聚糖，又称粘蛋白。它存在于软骨、腱等结缔组织中，构成组织间质。各种腺体分泌出的起润滑作用的粘液多富含粘多糖。它在组织生长和再生过程中，在受精过程中以及机体与许多传染源的相互作用上都起着重要作用。

糖胺聚糖是由特定二糖单位多次重复构成的杂聚多糖，因其二糖单位中都含有己糖胺而得名。不同糖胺聚糖的二糖单位不同，但一般都由一分子己糖胺和一分子己糖醛酸或中性糖构成。单糖之间以1－3键或1－4键相连。

糖胺聚糖按其分布和组成分为以下五类：硫酸软骨素，硫酸皮肤素，硫酸角质素，肝素和透明质酸。其中除角质素外，都含有糖醛酸；除透明质酸外，都含有硫酸基。

糖胺聚糖是高分子量的胶性物质，分子量可达500万，存在于动物细胞的细胞衣中，起润滑和粘合的作用。

透明质酸存在于眼睛的玻璃液及脐带中，可溶于水，成粘稠溶液。其主要功能是在组织中吸着水分，具有保护及粘合细胞使其不分散的作用。在具有强烈侵染性的细菌中，在迅速生长的恶性肿瘤中，在蜂毒与蛇毒中都含有透明质酸酶，它能引起透明质酸的分解。

硫酸软骨素是软骨、腱及骨骼的主要成分。有A,B和C三种。

肝素在动物体内分布很广，因在肝脏中含量丰富而得名。具有阻止血液凝固的特性。目前广泛应用肝素为输血时的血液抗凝剂，临床上也常用它防止血栓形成。分子量为17,000。top

第五节 结 合 糖

结合糖是指糖与非糖物质的结合物，常见的是与蛋白质的结合物。它们的分布很广泛，生物功能多种多样，且都含有一类含氮的多糖，即粘多糖。根据含糖多少可分为以糖为主的蛋白多糖和以蛋白为主的糖蛋白。

二、糖蛋白

糖蛋白是以蛋白质为主体的糖－蛋白质复合物，在肽链的特定残基上共价结合着一个、几个或十几个寡糖链。寡糖链一般由2－15个单糖构成。寡糖链与肽链的连接方式有两种，一种是它的还原末端以O-糖苷键与肽链的丝氨酸或苏氨酸残基的侧链羟基结合，另一种是以N-糖苷键与侧链的天冬酰胺残基的侧链氨基结合。

糖蛋白在体内分布十分广泛，许多酶、激素、运输蛋白、结构蛋白都是糖蛋白。糖成分的存在对糖蛋白的分布、功能、稳定性等都有影响。糖成分通过改变糖蛋白的质量、体积、电荷、溶解性、粘度等发挥着多种效应。

1.血浆糖蛋白 血浆经电泳后，除清蛋白外，其他部分α1、α2、β和γ球蛋白以及纤维蛋白原都含有糖。糖分以唾液酸、氨基葡萄糖、半乳糖、甘露糖为主，也有少量氨基半乳糖和岩藻糖。血浆蛋白中具有运输作用的有：运输铜的铜兰蛋白，运输铁的转铁蛋白，运输血红蛋白的触珠蛋白，运输甲状腺素的甲状腺素结合蛋白。参与凝血过程的有凝血酶原和纤维蛋白原。肝实质性障碍时，血浆糖蛋白量减少，而在肝癌时却增加。

2.血型物质 人的胃液、唾液、卵巢囊肿的粘液和红细胞中都含有血型物质，它包含约75％的糖，主要是岩藻糖、半乳糖、氨基葡萄糖和氨基半乳糖。含糖部分决定血型物质的特异性。

3.卵白糖蛋白 糖分较简单，只有甘露糖和N-乙酰氨基葡萄糖。某些卵白糖蛋白对胰蛋白酶或糜蛋白酶有抑制作用，而另一些则具有强烈的抑制病毒血球凝集的作用。

二、蛋白聚糖

蛋白聚糖是以糖胺聚糖为主体的糖蛋白质复合物。蛋白聚糖以蛋白质为核心，以糖胺聚糖链为主体，在同一条核心蛋白肽链上，密集地结合着几十条至千百条糖胺聚糖糖链，形成瓶刷状分子。每条糖胺聚糖链由100到200个单糖分子构成，具有二糖重复序列，一般无分支。糖胺聚糖主要借O-糖苷键与核心蛋白的丝氨酸或苏氨酸羟基结合。核心蛋白的氨基酸组成和序列也比较简单，以丝氨酸和苏氨酸为主，其余氨基酸以甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸等居多。

蛋白聚糖是细胞外基质的主要成分，广泛存在于高等动物的一切组织中，对结缔组织、软骨、骨骼的构成至关重要。蛋白聚糖具有极强的亲水性，能结合大量的水，能保持组织的体积和外形并使之具有抗拉、抗压强度。蛋白聚糖链相互间的作用，在细胞与细胞、细胞与基质相互结合，维持组织的完整性中起重要作用。糖链的网状结构还具有分子筛效应，对物质的运送有一定意义。透明质酸是关节滑液的主要成分，具有很大的粘性，对关节面起润滑作用。类风湿性关节炎患者关节液的粘度降低与蛋白多糖的结构变化有关。

在细胞膜中有糖苷转移酶，催化合成；在溶酶体中有糖苷酶催化其分解。

凝集素是能与糖特异结合的，非酶非抗体的蛋白质。动物体中的某些凝集素含有约130个氨基酸残基构成的糖识别域，与炎症及肿瘤转移有关。

本 章 考 点：

1，糖的定义和分类。

***尤其要注意以葡萄糖为代表的单糖的分子结构、分类、物理性质以及化学性质，还有一些重要的单糖要熟记。

2，比较三种主要双糖的组成、连接键的种类及其环状结构。

3，淀粉、糖原、纤维素的组成单位和特有的颜色反应及生物学功能。

4，糖胺聚糖、糖蛋白、蛋白聚糖的定义及键的连接方式。

5，常用的识别核糖、葡萄糖、果糖、蔗糖和淀粉的方法。。

6，了解糖的生理功能。

本 章 名 词 解 释

醛糖：一类单糖，该单糖中氧化数最高的C原子是一个醛基。酮糖：一类单糖，该单糖中氧化数最高的C原子是一个酮基。异头物：仅在氧化数最高的C原子上具有不同构形的糖分子的两种异构体。异头碳：环化单糖的氧化数最高的C原子，异头碳具有羰基的化学反应性。变旋：吡喃糖，呋喃糖或糖苷伴随它们的α-和β-异构形式的平衡而发生的比旋度变化。单糖：由3个或更多碳原子组成的具有经验公式n的简糖。糖苷：单糖半缩醛羟基与别一个分子的羟基，胺基或巯基缩合形成的含糖衍生物。糖苷键:一个糖半缩醛羟基与另一个分子的羟基、胺基或巯基之间缩合形成的缩醛或缩酮键，常见的糖醛键有O—糖苷键和N—糖苷键。寡糖：由2～20个单糖残基通过糖苷键连接形成的聚合物。多糖：20个以上的单糖通过糖苷键连接形成的聚合物。多糖链可以是线形的或带有分支的。还原糖：羰基碳没有参与形成糖苷键，因此可被氧化充当还原剂的糖。淀粉：一类多糖，是葡萄糖残基的同聚物。有两种形式的淀粉：一种是直链淀粉，是没有分支的，只是通过α-糖苷键的葡萄糖残基的聚合物；另一类是支链淀粉，是含有分支的，α-糖苷键连接的葡萄糖残基的聚合物，支链在分支处通过α-糖苷键与主链相连。糖原: 是含有分支的α-糖苷键的葡萄糖残基的同聚物，支链在分支点处通过α-糖苷键与主链相连。极限糊精:是指支链淀粉中带有支链的核心部位，该部分经支链淀粉酶水解作用，糖原磷酸化酶或淀粉磷酸化酶作用后仍然存在。糊精的进一步降解需要α-糖苷键的水解。肽聚糖：N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰唾液酸交替连接的杂多糖与不同的肽交叉连接形成的大分子。肽聚糖是许多细菌细胞壁的主要成分。糖蛋白:含有共价连接的葡萄糖残基的蛋白质。蛋白聚糖：由杂多糖与一个多肽连组成的杂化的在分子，多糖是分子的主要成分。