12.3多糖（课件）《有机化学》（上海交通大学出版社）

有 机 化 学 主讲：xxx 1 第12章 糖类化合物 2 12.3多糖 3 想一想 还有哪些有机化合物属于天然多糖？它们分别具有什么作用？ 天然多糖具有结构稳定性高、对生物体无毒、生物相容性好、可生物降解等优点，在生物体内发挥着构成机体组成部分、储存能量、递送药物、保护机体、调控蛋白质的结构和功能、传递细胞信息等作用。 随着交叉学科的发展，天然多糖在生物医药领域的应用逐渐呈现多元化形式。例如，天然多糖中的木质纤维素材料可有助于生物技术、生物工程和生物经济的可持续性发展，其相关技术的应用推广有助于天然高分子材料的高价值化利用。 4 多糖是由单糖通过糖苷键连接而成的高分子化合物，其中，仅由一种单糖组成的多糖称为均多糖，由几种单糖组成的多糖称为杂多糖。 多糖的特点是无甜味，没有还原性，多数难溶于水，少数能溶于水并形成胶体溶液。 指水解后生成10个以上单糖分子的糖类化合物 多糖 淀粉 糖原 纤维素 果胶质 5 淀粉是人类最主要的食物成分，广泛存在于各种植物中。 12.3.1 淀粉 6 淀粉用水处理后 可溶解部分称为直链淀粉 含量为10%～20% 不溶于水且会膨胀的部分称为支链淀粉 含量为80%～90% 直链淀粉是由D-葡萄糖通过α-1，4-糖苷键连接而成的链状化合物，其基本结构单元是D-葡萄糖。 由于每个直链淀粉分子中只保留一个半缩醛羟基，其质量在分子中所占的比例极小，因此一般认为直链淀粉无还原性。 直链淀粉的分子结构如下。 1．直链淀粉 12.3.1 淀粉 7 直链淀粉并不是直链型分子，而是借助分子内羟基间的氢键卷曲成螺旋状，每一圈螺旋有6个葡萄糖结构单位，如图所示。 1．直链淀粉 12.3.1 淀粉 8 直链淀粉遇碘显蓝色，就是由于直链淀粉螺旋结构的中间空隙正好适合容纳一个碘分子，直链淀粉与碘分子之间依靠分子间引力形成蓝色配合物，如图所示。 1．直链淀粉 12.3.1 淀粉 9 提 示 鉴别淀粉与葡萄糖 加热蓝色会消失 直链淀粉遇碘显蓝色的反应非常灵敏 冷却后蓝色会重现 10 支链淀粉主要是由D-葡萄糖通过α-1，4-糖苷键连接而成的，但每隔20～25个葡萄糖单位，还存在通过α-1，6-糖苷键连接的支链。 支链淀粉不易彻底水解，一般水解到α-1，6-糖苷键的分支处就停止。支链淀粉的分子结构如下。 2．支链淀粉 12.3.1 淀粉 糯米中支链淀粉的含量很高，有些胃功能较差的人吃糯米难以消化，就是因为支链淀粉不易彻底水解。 知识角 11 支链淀粉的结构比直链淀粉复杂，其结构示意图如图所示。 12.3.1 淀粉 2．支链淀粉 支链淀粉与碘混合易生成紫红色配合物。 用淀粉酶水解支链淀粉时，只有外围的支链可被水解成麦芽糖。 12 糖原也称动物淀粉，是动物体内葡萄糖的贮存形式。 12.3.2 糖原 肝脏中糖原的含量约为10%～20%，肌肉中糖原的含量约为4%。 知识角 13 糖原主要存在于 肝脏 肝糖原 肌肉 肌糖原 12.3.2 糖原 当血糖浓度低于正常水平时，体内肾上腺素分泌增加，肾上腺素会激发糖原分解为葡萄糖以维持能量 当血糖浓度高于正常水平时，多余的葡萄糖就转化为糖原贮存于肝脏和肌肉中 受胰岛素的控制 14 12.3.2 糖原 糖原的结构单元是D-葡萄糖。 糖原的结构与支链淀粉相似，但分支更多、结构更复杂。 糖原在常温下为无色粉末，溶于水后呈乳色，与碘会发生显色反应，且根据混合程度的不同呈现出紫红色至红褐色。 15 纤维素是植物细胞壁的组成成分，也是自然界分布最广的多糖。 纤维素是由纤维二糖形成的高分子聚合物，彻底水解产物也是D-葡萄糖。纤维素一般是由8 000～10 000个D-葡萄糖通过β-1，4-糖苷键连接而成的直链，无支链。 纤维素的分子结构如下。 12.3.3 纤维素 棉花中纤维素的含量高达98%，木材中纤维素约占50%，脱脂棉花及滤纸几乎全部是纤维素。 知识角 16 链状的纤维素分子之间可借助分子间氢键连接成束状，形成纤维束，几个纤维束又可像麻绳一样拧在一起形成绳索状纤维，如图所示。 12.3.3 纤维素 纤维素与直链淀粉的结构类似，只是糖苷键的构型不同。 人体内的酶只能水解α-糖苷键，不能水解β-糖苷键，因此，纤维素不能作为人的营养物质。 而食草动物（如牛、马、羊等）依靠消化道所分泌的酶，能将纤维素水解成葡萄糖。 17 12.3.3 纤维素 纯净的纤维素在常温下为白色固体，不溶于水和有机溶剂。 纤维素遇碘不显色，比淀粉更难与酸发生水解反应。 纤维素的用途很广，主要可用来制作纺织品和纸张，还能用来制作人造丝、人造棉、玻璃纸、火棉胶和电影胶片等。 纤维素用碱处理后再与氯乙酸混合反应可生成羧甲基纤维素钠（以下简称CMC），CMC常用于制作