生物化学王镜岩(第三版)课后习题解答全

第一章糖类
提要
糖类是四大类生物分子之一，广泛存在于生物界，特别是植物界。糖类在生物体内不仅作为结构成分
和主要能源，复合糖中的糖链作为细胞识别的信息分子参与许多生命过程，并因此出现一门新的学科，糖
生物学。
多数糖类具有(CH2O)n 的实验式，其化学本质是多羟醛、多羟酮及其衍生物。糖类按其聚合度分为单
糖，1 个单体；寡糖，含2-20 个单体；多糖，含20 个以上单体。同多糖是指仅含一种单糖或单糖衍生物
的多糖，杂多糖指含一种以上单糖或加单糖衍生物的多糖。糖类与蛋白质或脂质共价结合形成的结合物称
复合糖或糖复合物。
单糖，除二羟丙酮外，都含有不对称碳原子(C*)或称手性碳原子，含C*的单糖都是不对称分子，当然
也是手性分子，因而都具有旋光性，一个C*有两种构型D-和L-型或R-和S-型。因此含n 个C*的单糖有
2n 个旋光异构体，组成2n-1 对不同的对映体。任一旋光异构体只有一个对映体，其他旋光异构体是它的非
对映体，仅有一个C*的构型不同的两个旋光异构体称为差向异构体。
单糖的构型是指离羧基碳最远的那个C*的构型，如果与D-甘油醛构型相同，则属D 系糖，反之属L
系糖，大多数天然糖是D 系糖Fischer E 论证了己醛糖旋光异构体的立体化学，并提出了在纸面上表示单
糖链状立体结构的Fischer 投影式。许多单糖在水溶液中有变旋现象，这是因为开涟的单糖分子内醇基与
醛基或酮基发生可逆亲核加成形成环状半缩醛或半缩酮的缘故。这种反应经常发生在C5 羟基和C1 醛基之
间，而形成六元环吡喃糖(如吡喃葡糖)或C5 经基和C2 酮基之间形成五元环呋喃糖(如呋喃果糖)。成环时
由于羰基碳成为新的不对称中心，出现两个异头差向异构体，称α和β异头物，它们通过开链形式发生互
变并处于平衡中。在标准定位的Hsworth 式中D-单糖异头碳的羟基在氧环面下方的为α异头物，上方的为
β异头物，实际上不像Haworth 式所示的那样氧环面上的所有原子都处在同一个平面，吡喃糖环一般采取
椅式构象，呋喃糖环采取信封式构象。
单糖可以发生很多化学反应。醛基或伯醇基或两者氧化成羧酸，羰基还原成醇；一般的羟基参与成脂、
成醚、氨基化和脱氧等反应；异头羟基能通过糖苷键与醇和胺连接，形成糖苷化合物。例如，在寡糖和多
糖中单糖与另一单糖通过O-糖苷键相连，在核苷酸和核酸中戊糖经N-糖苷键与心嘧啶或嘌呤碱相连。
生物学上重要的单糖及其衍生物有Glc, Gal，Man, Fru,GlcNAc, GalNAc,L-Fuc,NeuNAc (Sia),
GlcUA 等它们是寡糖和多糖的组分,许多单糖衍生物参与复合糖聚糖链的组成，此外单糖的磷酸脂，如6-
磷酸葡糖，是重要的代谢中间物。
蔗糖、乳糖和麦芽糖是常见的二糖。蔗糖是由α-Glc 和β- Fru 在两个异头碳之间通过糖苷键连接而
成，它已无潜在的自由醛基，因而失去还原，成脎、变旋等性质，并称它为非还原糖。乳糖的结构是Galβ
(1-4)Glc，麦芽糖是Glcα(1-4)Glc,它们的末端葡萄搪残基仍有潜在的自由醛基，属还原糖。环糊精由环
糊精葡糖基转移酶作用于直链淀粉生成含6,7 或8 个葡萄糖残基，通过α-1,4 糖苷键连接成环，属非还原
糖，由于它的特殊结构被用作稳定剂、抗氧化剂和增溶剂等。
淀粉、糖原和纤维素是最常见的多糖，都是葡萄糖的聚合物。淀粉是植物的贮存养料，属贮能多糖，
是人类食物的主要成分之一。糖原是人和动物体内的贮能多糖。淀粉可分直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉
分子只有α-1,4 连键，支链淀粉和糖原除α-1,4 连键外尚有α-1,6 连键形成分支，糖原的分支程度比支
链淀粉高。纤维素与淀粉、糖原不同，它是由葡萄糖通过β-1.4 糖苷键连接而成的，这一结构特点使纤维
素具有适于作为结构成分的物理特性，它属于结构多糖。
肽聚糖是细菌细胞壁的成分，也属结构多糖。它可看成由一种称胞壁肽的基本结构单位重复排列构成。
胞壁肽是一个含四有序侧链的二糖单位，G1cNAcβ(1-4)MurNAc，二糖单位问通过β-1,4 连接成多糖，链
相邻的多糖链通过转肽作用交联成一个大的囊状分子。青霉素就是通过抑制转肽干扰新的细胞壁形成而起
抑菌作用的。磷壁酸是革兰氏阳性细菌细胞壁的特有成分;脂多糖是阴性细菌细胞壁的特有成分。
糖蛋白是一类复合糖或一类缀合蛋白质。许多内在膜蛋白质和分泌蛋白质都是糖蛋白。糖蛋白和糖脂
中的寡糖链，序列多变，结构信息丰富，甚至超过核酸和蛋白质。一个寡糖链中单糖种类、连接位置、异
残基之间的连接方式有:N-糖肽键，如β- GlcNAc-Asn 和O-糖肽链，如α-GalNAc-Thr/Ser, β-Gal-Hyl,
β-L-Araf-Hyp,N-连接的寡糖链(N-糖链)都含有一个共同的结构花式称核心五糖或三甘露糖基核心，N-糖
链可分为复杂型、高甘露糖型和杂合型三类，它们的区别王要在外周链,O-糖链的结构比N-糖链简单，但
连接形式比N-糖链的多。
糖蛋白中的寡糖链在细胞识别包括细胞粘着、淋巴细胞归巢和精卵识别等生物学过程中起重要作用。
在人红细胞表面上存在很多血型抗原决定簇，其中多数是寡糖链。在ABO 血型系统中A，B，O（H）三
个抗原决定簇只差一个单糖残基,A 型在寡糖基的非还原端有一个GalNAc,B 型有一个Gal,O 型这两个残基
均无。
凝集素是一类非抗体的能与糖类专一结合的蛋白质或糖蛋白，伴刀豆凝集素A(ConA),花生凝集素等属
植物凝集素;细菌和病毒也有凝集素，如流感病毒含红细胞凝集素。作为各类白细胞CAM 的选择蛋白家族
也属于凝集素。此家族中已知有L、E、P 三种选择蛋白，它们通过细胞粘着产生多种生物学效应，如免疫
应答、炎症反应、肿瘤转移等。
糖胺聚糖和蛋白聚糖是动物细胞外基质的重要成分。糖胺聚糖是由己糖醛酸和己糖胺组成的二糖单位
重复构成。多数糖胺聚糖都不同程度地被硫酸化如4-硫酸软骨素、硫酸角质素等。糖胺聚搪多以蛋白聚糖
形式存在，但透明质酸是例外。蛋白聚糖是一类特殊的糖蛋白，由一条或多条糖胺聚糖链和一个核心蛋
白共价连接而成。有的蛋白聚糖以聚集体(透明质酸分子为核心)形式存在。它们是高度亲水的多价阴离子，
在维持皮肤、关节、软骨等结缔组织的形态和功能方面起重要作用。
寡糖链结构分析的一般步骤是:分离提纯待测定的完整糖链，对获得的均一样品用GLC 法测定单糖组
成，根据高碘酸氧化或甲基化分析确定糖苷键的位置，用专一性糖苷酶确定糖苷键的构型。糖链序列可采
用外切糖苷酶连续断裂或FAB - MS 等方法加以测定。
习题
1．环状己醛糖有多少个可能的旋光异构体，为什么？[25=32]
解：考虑到C1、C2、C3、C4、C5 各有两种构象，故总的旋光异构体为25=32 个。
2．含D-吡喃半乳糖和D-吡喃葡萄糖的双糖可能有多少个异构体(不包括异头物)?含同样残基的糖蛋白上
的二糖链将有多少个异构体?[20；32]
解：一个单糖的C1 可以与另一单糖的C1、C2、C3、C4、C6 形成糖苷键，于是α-D-吡喃半乳基-D-吡喃葡
萄糖苷、β-D-吡喃半乳基-D-吡喃葡萄糖苷、α-D-吡喃葡萄糖基-D-吡喃半乳糖苷、β-D-吡喃葡萄糖基
-D-吡喃半乳糖苷各有5 种，共5×4=20 个异构体。
糖蛋白上的二糖链其中一个单糖的C1 用于连接多肽，C2、C3、C4、C6 用于和另一单糖的C1 形成糖苷
键，算法同上，共有4×4=16 个，考虑到二糖与多肽相连时的异头构象，异构体数目为16×2=32 个。
3．写出β-D-脱氧核糖、α-D-半乳糖、β- L-山梨糖和β-D-N-乙酰神经氨酸（唾液酸)的Fischer 投影
式，Haworth 式和构象式。
4．写出下面所示的(A).(B)两个单糖的正规名称(D/L,α/β，f/p),指出(C).(D)两个结构用RS 系统表示
的构型(R/S)

下载地址

链接：http://pan.baidu.com/s/1c16NS2G