第四章 糖类的结构与功能
一, 糖类概述
二, 单糖的构型、结构、构象
三, 自然界存在的重要单糖
及其衍生物
四, 寡糖
五, 多糖
一, 糖类概述
最初，糖类化合物用 Cn(H2O)m表示，统称
碳水化合物。
鼠李糖及岩藻糖（ C6H12O5)、脱氧核糖
（ C5H10O4)
定义,糖类是多羟基的醛或多羟基酮及其缩聚物和某些衍生物的总称。
糖的主要生物学作用：
– 通过氧化释放大量能量，以满足生命活动的需要
（淀粉、糖原是重要的生物能源）。
– 也可转化为生命必需的其它物质，如蛋白质和脂类、
核酸等大分子物质。
– 纤维素是植物的结构糖。
– 碳水化合物可与蛋白质、脂类以共价键结合形成肽
聚糖（或糖蛋白）或糖脂，存在生物膜中，担负着
大分子及细胞间的相互识别。
糖的分类（据分子的大小分类 ):
? 单糖：在温和条件下不能水解为更
小的单位
? 寡糖（双糖）：水解时每个分子产
生 2-10个 单糖残基
?多糖, 能水解成多个单糖分子，属
于高分子碳水化合物，分子量可达到
数百万。
㈠ 单糖
? 植物体内的单糖主要是戊糖、己糖,庚
糖
戊糖主要有核糖、脱氧核糖 （ 木糖和阿拉
伯糖 ）
己糖主要有葡萄糖、果糖和半乳糖（ 甘露
糖、山梨糖）
? 以游离状态存在的双糖有蔗糖、麦芽
糖和乳糖 。还有以结合形式存在的
纤维二糖。?
蔗糖是由 α -D-葡萄糖和 β -D-果糖各
一分子按 α, β （ 1→ 2） 键型缩
合、失水形成的 。它是植物体内糖
的运输形式 。
㈡ 双糖
㈢ 多糖
? 淀粉（ starch）
? 糖原 (glycogen)
?葡聚糖 （ dextran） （细菌和酵母中葡萄糖的储存
形式）
?纤维素 (cellulose)是一种结构多糖
? 是植物体内最重要的贮藏多糖 。
? 用热水处理淀粉时，可溶的一部分为
,直链淀粉,,另一部分不能溶解的
为, 支链淀粉, 。
淀粉
糖原
? 糖原是动物体内重要的贮藏多糖，
相当于植物体内贮存的淀粉，也叫动
物淀粉。高等动物的肝脏和肌肉组织
中含有较多的糖原。其结构与支链淀
粉相似。
二, 单糖的构型、结构、构象
构型, 单糖有 D-及 L-两种异构体。凡在
理论上可由 D-甘油醛衍生出来的单糖皆为
D-型糖。
单糖具有旋光性,+,-
构型,L-,D-
旋光性,(+),(-)
异构体（异头物）,α, β
构象,船式、椅式
葡萄糖
葡萄糖的
结构
多羟基
醛的开
环形式
CHO
HCOH
HOCH
HCOH
HCOH
CH2OH
半缩醛
吡喃糖
O
CH2OH
OH
OH
OH OH
1
5
呋喃糖
O
CH2OH
HO-CH
OH
OH
OH
14
O
CH2OH
OH
OH OH
1
5 OH
O
CH2OH
HO-CH
OH
OH 14
OH
葡萄糖的
构象
船式
椅式
OCH2OHHO
HO OH
OH
OCH2OHHO
HO OH OH
OCH2OH
OH
OH OH
OH
三, 自然界存在的重要单糖及其 衍生物
单糖的重要 衍生物,
糖醇,较稳定，有甜味。甘露醇、山梨醇
糖醛酸,由单糖的伯醇基氧化而得。葡萄糖醛
酸、半乳糖醛酸
氨基糖,糖中的羟基为氨基所取代。 D-氨基葡
萄糖
糖苷,单糖的半缩醛上羟基与非糖物质（醇、
酚等）的羟基形成的缩醛。洋地黄苷、皂角
苷
葡萄糖
呋喃果糖
半乳糖
四, 寡糖
寡糖是少数单糖（ 2~10个） 缩合的聚合物。
自然界中最常见的寡糖是双糖。麦芽糖、
蔗糖、乳糖,纤维二糖
?麦芽糖是由两个葡萄糖分子缩合、失
水形成的。其糖苷键型为 α （ 1→4 ）。
麦芽糖分子内有一个游离的半缩醛羟
基，具有还原性 。
1 4
半乳糖
葡萄糖
乳糖：是还原糖
存在哺乳动物的乳汁中，及高
等植物的花粉管及微生物中
五, 多糖
多糖是由多个单糖基以糖苷键相连而形
成的高聚物。
多糖没有还原性和变旋现象，无甜味，
大多不溶于水。
多糖的结构包括单糖的组成、糖苷键的类
型、单糖的排列顺序 3个基本结构因素。
多糖的功能：
1.贮藏和结构支持物质。
2.抗原性（荚膜多糖）。
3.抗凝血作用（肝素）。
4.为细胞间粘合剂（透明质酸）。
5.携带生物信息（糖链）。
淀粉与糖原
天然淀粉由直链淀粉（以 α -(1,4)糖苷键连
接）与支链淀粉（分支点为 α -(1,6)糖苷键）
组成。
淀粉与碘的呈色反应与淀粉糖苷链的长度有
关：
链长小于 6个葡萄糖基，不能呈色。
链长为 20个葡萄糖基，呈 红色 。
链长大于 60个葡萄糖基，呈 蓝色 。
糖原 又称动物淀粉，与支链淀粉相似，与碘
反应呈 红紫色 。
?直链淀粉中葡萄糖以 α -1,4糖苷键缩合而
成。每个直链淀粉分子只有一个还原端基和
一个非还原端基。 遇碘显蓝紫色
分子量在 10000-50000之间。
碘与直链淀粉靠范德华力结合
?支链淀粉中葡萄糖主要以 α -1,4糖苷键
相连，少数以 α -1,6糖苷键相连，所以
支链淀粉具有很多分支。 遇碘显紫色或紫
红色。
分子量在 50000-100000
支链淀粉
糖原 遇碘显红色
纤维素与半纤维素
纤维素是自然界最丰富的有机化合物，是一
种线性的由 D-吡喃葡萄糖基借 β -(1,4)糖苷
键连接的没有分支的同多糖。微晶束相当牢
固。
半纤维素是指除纤维素以外的全部糖类（果胶
质与淀粉除外） 。
壳多糖（几丁质）
由 N-乙酰 -D-氨基葡萄糖以 β -(1,4)糖苷键缩
合成的同多糖。比较坚硬，为甲壳动物等的
机构材料。
葡聚糖
是 D-葡萄糖以 α-(1,6)糖苷键缩合为主链骨架，
以 α-(1,3)和 α-(1,4)糖苷键构成支链，整个分
子形成网状。其凝胶可用作分子筛。
糖胺聚糖
含有氨基己糖或乙酰氨基糖，也称为粘多糖。
肝素、透明质酸和硫酸软骨素。
——是糖类的还原端和其他非糖组分以
共价键结合的 产物。
糖蛋白与蛋白多糖
两种不同类型苷键,N-糖苷键 （肽链上的
Asn的氨基与糖基上的半缩醛羟基形成）；
O-糖苷键 （肽链上的 Ser或 Thr的羟基与糖基
上的半缩醛羟基形成）
糖蛋白中寡糖链 末端糖基 组成的不同决定
人体的血型。
O型,Fuc（岩藻糖）
A型,Fuc和 GNAc（乙酰氨基葡萄糖）
B型,Fuc和 Gal（半乳糖）
糖脂与脂多糖
——脂类与糖（或低聚糖）结合的一类复合糖。
1.甘油醇糖脂：甘油二酯与己糖（半乳糖、
甘露糖和脱氧葡萄糖）结合而成。
2.N-酰基神经醇糖脂：
R′—O—CH2—CH—CH—CH=CH—C13H27
R—NH OH
（ R′为糖基或糖链基； R为脂肪酸链。）
一, 糖类概述
二, 单糖的构型、结构、构象
三, 自然界存在的重要单糖
及其衍生物
四, 寡糖
五, 多糖
一, 糖类概述
最初，糖类化合物用 Cn(H2O)m表示，统称
碳水化合物。
鼠李糖及岩藻糖（ C6H12O5)、脱氧核糖
（ C5H10O4)
定义,糖类是多羟基的醛或多羟基酮及其缩聚物和某些衍生物的总称。
糖的主要生物学作用：
– 通过氧化释放大量能量，以满足生命活动的需要
（淀粉、糖原是重要的生物能源）。
– 也可转化为生命必需的其它物质，如蛋白质和脂类、
核酸等大分子物质。
– 纤维素是植物的结构糖。
– 碳水化合物可与蛋白质、脂类以共价键结合形成肽
聚糖（或糖蛋白）或糖脂，存在生物膜中，担负着
大分子及细胞间的相互识别。
糖的分类（据分子的大小分类 ):
? 单糖：在温和条件下不能水解为更
小的单位
? 寡糖（双糖）：水解时每个分子产
生 2-10个 单糖残基
?多糖, 能水解成多个单糖分子，属
于高分子碳水化合物，分子量可达到
数百万。
㈠ 单糖
? 植物体内的单糖主要是戊糖、己糖,庚
糖
戊糖主要有核糖、脱氧核糖 （ 木糖和阿拉
伯糖 ）
己糖主要有葡萄糖、果糖和半乳糖（ 甘露
糖、山梨糖）
? 以游离状态存在的双糖有蔗糖、麦芽
糖和乳糖 。还有以结合形式存在的
纤维二糖。?
蔗糖是由 α -D-葡萄糖和 β -D-果糖各
一分子按 α, β （ 1→ 2） 键型缩
合、失水形成的 。它是植物体内糖
的运输形式 。
㈡ 双糖
㈢ 多糖
? 淀粉（ starch）
? 糖原 (glycogen)
?葡聚糖 （ dextran） （细菌和酵母中葡萄糖的储存
形式）
?纤维素 (cellulose)是一种结构多糖
? 是植物体内最重要的贮藏多糖 。
? 用热水处理淀粉时，可溶的一部分为
,直链淀粉,,另一部分不能溶解的
为, 支链淀粉, 。
淀粉
糖原
? 糖原是动物体内重要的贮藏多糖，
相当于植物体内贮存的淀粉，也叫动
物淀粉。高等动物的肝脏和肌肉组织
中含有较多的糖原。其结构与支链淀
粉相似。
二, 单糖的构型、结构、构象
构型, 单糖有 D-及 L-两种异构体。凡在
理论上可由 D-甘油醛衍生出来的单糖皆为
D-型糖。
单糖具有旋光性,+,-
构型,L-,D-
旋光性,(+),(-)
异构体（异头物）,α, β
构象,船式、椅式
葡萄糖
葡萄糖的
结构
多羟基
醛的开
环形式
CHO
HCOH
HOCH
HCOH
HCOH
CH2OH
半缩醛
吡喃糖
O
CH2OH
OH
OH
OH OH
1
5
呋喃糖
O
CH2OH
HO-CH
OH
OH
OH
14
O
CH2OH
OH
OH OH
1
5 OH
O
CH2OH
HO-CH
OH
OH 14
OH
葡萄糖的
构象
船式
椅式
OCH2OHHO
HO OH
OH
OCH2OHHO
HO OH OH
OCH2OH
OH
OH OH
OH
三, 自然界存在的重要单糖及其 衍生物
单糖的重要 衍生物,
糖醇,较稳定，有甜味。甘露醇、山梨醇
糖醛酸,由单糖的伯醇基氧化而得。葡萄糖醛
酸、半乳糖醛酸
氨基糖,糖中的羟基为氨基所取代。 D-氨基葡
萄糖
糖苷,单糖的半缩醛上羟基与非糖物质（醇、
酚等）的羟基形成的缩醛。洋地黄苷、皂角
苷
葡萄糖
呋喃果糖
半乳糖
四, 寡糖
寡糖是少数单糖（ 2~10个） 缩合的聚合物。
自然界中最常见的寡糖是双糖。麦芽糖、
蔗糖、乳糖,纤维二糖
?麦芽糖是由两个葡萄糖分子缩合、失
水形成的。其糖苷键型为 α （ 1→4 ）。
麦芽糖分子内有一个游离的半缩醛羟
基，具有还原性 。
1 4
半乳糖
葡萄糖
乳糖：是还原糖
存在哺乳动物的乳汁中，及高
等植物的花粉管及微生物中
五, 多糖
多糖是由多个单糖基以糖苷键相连而形
成的高聚物。
多糖没有还原性和变旋现象，无甜味，
大多不溶于水。
多糖的结构包括单糖的组成、糖苷键的类
型、单糖的排列顺序 3个基本结构因素。
多糖的功能：
1.贮藏和结构支持物质。
2.抗原性（荚膜多糖）。
3.抗凝血作用（肝素）。
4.为细胞间粘合剂（透明质酸）。
5.携带生物信息（糖链）。
淀粉与糖原
天然淀粉由直链淀粉（以 α -(1,4)糖苷键连
接）与支链淀粉（分支点为 α -(1,6)糖苷键）
组成。
淀粉与碘的呈色反应与淀粉糖苷链的长度有
关：
链长小于 6个葡萄糖基，不能呈色。
链长为 20个葡萄糖基，呈 红色 。
链长大于 60个葡萄糖基，呈 蓝色 。
糖原 又称动物淀粉，与支链淀粉相似，与碘
反应呈 红紫色 。
?直链淀粉中葡萄糖以 α -1,4糖苷键缩合而
成。每个直链淀粉分子只有一个还原端基和
一个非还原端基。 遇碘显蓝紫色
分子量在 10000-50000之间。
碘与直链淀粉靠范德华力结合
?支链淀粉中葡萄糖主要以 α -1,4糖苷键
相连，少数以 α -1,6糖苷键相连，所以
支链淀粉具有很多分支。 遇碘显紫色或紫
红色。
分子量在 50000-100000
支链淀粉
糖原 遇碘显红色
纤维素与半纤维素
纤维素是自然界最丰富的有机化合物，是一
种线性的由 D-吡喃葡萄糖基借 β -(1,4)糖苷
键连接的没有分支的同多糖。微晶束相当牢
固。
半纤维素是指除纤维素以外的全部糖类（果胶
质与淀粉除外） 。
壳多糖（几丁质）
由 N-乙酰 -D-氨基葡萄糖以 β -(1,4)糖苷键缩
合成的同多糖。比较坚硬，为甲壳动物等的
机构材料。
葡聚糖
是 D-葡萄糖以 α-(1,6)糖苷键缩合为主链骨架，
以 α-(1,3)和 α-(1,4)糖苷键构成支链，整个分
子形成网状。其凝胶可用作分子筛。
糖胺聚糖
含有氨基己糖或乙酰氨基糖，也称为粘多糖。
肝素、透明质酸和硫酸软骨素。
——是糖类的还原端和其他非糖组分以
共价键结合的 产物。
糖蛋白与蛋白多糖
两种不同类型苷键,N-糖苷键 （肽链上的
Asn的氨基与糖基上的半缩醛羟基形成）；
O-糖苷键 （肽链上的 Ser或 Thr的羟基与糖基
上的半缩醛羟基形成）
糖蛋白中寡糖链 末端糖基 组成的不同决定
人体的血型。
O型,Fuc（岩藻糖）
A型,Fuc和 GNAc（乙酰氨基葡萄糖）
B型,Fuc和 Gal（半乳糖）
糖脂与脂多糖
——脂类与糖（或低聚糖）结合的一类复合糖。
1.甘油醇糖脂：甘油二酯与己糖（半乳糖、
甘露糖和脱氧葡萄糖）结合而成。
2.N-酰基神经醇糖脂：
R′—O—CH2—CH—CH—CH=CH—C13H27
R—NH OH
（ R′为糖基或糖链基； R为脂肪酸链。）
