第01章糖的化学

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胶状液,故有粘结与保护细胞的作用。
O
葡萄糖醛酸
β-1,3 糖苷键
N-乙酰氨基葡萄糖
葡萄糖醛酸与N-乙酰氨基葡萄糖以β -1,3键连接成二糖 单位,后者再以β -1,4键同另一个二糖单位连成线性结构。
2.硫酸软骨素
是体内最多的粘多糖,为软骨的主要成分。硫 酸软骨素有降血脂和抗凝血作用,临床用于治疗
外切糖苷酶的种类:
①β-D-半乳糖苷酶(β-D-galactosidase) ②α-D-半乳糖苷酶(α-D-galactosidase) ③β-D-甘露糖苷酶(β-D-mannosidase) ④α-D-甘露糖苷酶(α-D-mannosidase) ⑤α-L-岩藻糖苷酶(α-L-fucosidase) ⑥N-乙酰-β-D-氨基己糖酶(N-acetyl-β-D-hexosaminidase) ⑦N-乙酰-α-D-氨基半乳糖酶(N-acetyl-α-Dgalactosaminidase)
α -L-阿拉伯糖
α -D-阿拉伯糖
D-核酮糖
D-木酮糖
己糖:葡萄糖和果糖
2. 寡糖
水解后产生10个以下单糖的糖称为寡糖。
二糖是常见的寡糖。
常见的二糖有: 麦芽糖 (maltose): 葡萄糖 — 葡萄糖 蔗 糖 (sucrose): 葡萄糖 — 果糖 乳 糖 (lactose): 葡萄糖 — 半乳糖 常见的三糖有:棉子糖 半乳糖—葡萄糖—果糖
4.对免疫原性的影响
(二)糖基化工程的特征
• 糖型是指相同的多肽链上共价相连着不同的聚糖结构。 特征:
于Fc段每条重链的Asn297
位,其余位于Fab段的高 变异区的Asn-X-Ser/Thr位 点。
4.糖链介导的细胞识别功能

糖链的分子内功能主要包括正 确的折叠﹑细胞内定位﹑生物学 活性﹑溶解性﹑抗原性﹑生物学
半衰期和蛋白酶敏感性;
糖链的分子间功能主要包括对 溶酶体的靶向性﹑组织靶向性﹑ 细胞间黏附和结合病原体。
合质谱确定单糖的连接位置。
(三)多糖结构的过碘酸氧化及Smith降解
过碘酸氧化是选择性氧化降解,作用于1,2-二羟 基和1,2,3-三羟基而生成醛或甲醛、甲酸。

1-2 糖苷键:
1-3 糖苷键:
1-4 糖苷键:
1-6 糖苷键
(四)多糖结构的酶降解测定法
1.外切糖苷酶 • 只能切下多糖非还原末端的一个单糖, 并对单糖组成和糖苷键有专一性要求,因 而通过水解达到糖链的逐步降解,提供有 关单糖的组成、排列顺序及糖苷键的α 或 β -构型的信息。
第 一 章 糖 的 化 学
第一节
概 述
一、糖的概念与分布及主要生物学作用
(一)糖的概念与分布
概念: 糖是由碳、氢及氧元素组成,其分子式是 (CH2O)n,其化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍
生物或多聚物。
分布:糖在植物占80%
动物占 2 % 微生物占10%~30%
(二)糖的主要生物学作用
1. 糖是人和动物的主要能源物质,也是生命 必需的物质: (CH2O)n ──→CO2+H2O+能量
冠心病和动脉粥样硬化。
3. 肝素(haparin)
存在肝、肺、血管壁、肠粘膜,是动物体内
的一种天然抗凝血物质。
肝素由硫酸氨基葡萄糖、葡萄糖醛酸和艾杜糖醛
酸的硫酸酯组成的四糖重复单位。
(八)细菌多糖
1.肽聚糖(peptidoglycan)

又称胞壁质(murein),是构成细菌细胞壁基本骨架的主要 成分。 多糖与氨基酸链相连的多糖复合物。由于氨基酸链不像蛋白 质那样长,因此,此聚合物称为肽聚糖。
(二)糖类药物的设计与应用
1. 糖库的建立和糖链的合成
2. 设计多价的糖药物
3. 以糖类导向和定位的药物
4. 用糖类提高药物在体内的寿命
(三)糖类药物的模拟
1.寻找糖类模拟物的目的
2.模拟糖链
3.拟糖多肽
4.随机肽库
二、糖基化工程
• 蛋白质的糖基化就是在多肽主链上共价 附加糖基,它与磷酸化,甲基化,酰基化等 过程同属真核细胞蛋白质翻译后加工过程。
一、多糖的分类
(一) 多糖按其来源分类:
1.植物多糖:如当归、大黄
2.动物多糖: 如肝素、透明质酸
3.微生物多糖:如香菇、银耳
4.海洋生物多糖:如甲壳素,螺旋藻
(二)多糖按其在生物体内的生理功能分类:
1.贮存多糖:如淀粉、糖原 2.结构多糖:也称水不溶性多糖,如纤维素
(三)多糖按其组成成分的分类
分类
(1)丙糖:甘油醛和二羟丙酮 (2)丁糖:D-赤藓糖 和 D-赤藓酮糖
(3)戊糖:β-D-核糖 、β-D- 2-脱氧核糖、β-D-木糖
(4)己糖:D-葡萄糖、 D-半乳糖、D-甘露糖
(5)庚糖:D-景天庚酮糖
丙糖:甘油醛和二羟丙酮
戊糖
β-D-核糖
β-D- 2-脱氧核糖
β-D-木糖
β-D-芹菜糖
3.紫外扫描法 多糖的紫外特征吸收应在200nm附近。
4.其他方法 官能团分析、纸层析、
水解后糖组分分析
紫外扫描图谱
(三)多糖的分子量测定
1.凝胶柱层析法
2.特性粘度法 η = K M 2
五、多糖的结构分析
物理方法: 红外光谱
质谱
磁共振光谱 X-射线衍射ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ酶降解法 放射化学法
化学方法 :化学降解法
粘液糖蛋白等。
糖蛋白糖链分N-连接聚糖与O-连接聚糖
N
N-连接: •连接方式 O-连接:
O
(2)蛋白聚糖
定义:
由一种或多种糖胺聚糖(glycosaminoglycan)以 共价键连接核心蛋白组成的大分子糖复合物。其中 蛋白质含量一般小于多糖。
蛋白聚糖的结构:
核心蛋白 组成 糖胺聚糖 糖醛酸 糖胺 葡糖胺
(3)糖脂 (以脂为主体)
1) 鞘糖脂 2) 甘油糖脂
3) 磷酸多萜醇糖脂
4) 类固醇糖脂
单半乳糖基二酰甘油
(4)脂多糖(以糖为主体)
胎盘脂多糖、细菌脂多糖
二、重要多糖的化学结构与生理功能
(一)淀粉是植物细胞多糖的储存形式
淀粉颗粒
α -1,4糖苷键
α -1,6糖苷键
(二)糖原是动物细胞多糖的储存形式 (二 )糖原是动物细胞多糖的储存形式
2.内切糖苷酶
内切糖苷酶可水解糖链内部的糖苷键,释放多糖 链片段,有时还可将长的多糖链切断为较短的寡糖
片段,以利于结构分析。
种类:
①内切-β-D-半乳糖苷酶 ②内切-N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖酶
③内切-N-乙酰-α-D-氨基半乳糖酶
④肽-N-聚糖水解酶
六、糖链与糖蛋白的生物活性
1.糖链与酶活性

糖链在酶的新生肽链折叠、转运和保护普遍起作用。 糖链与成熟酶活性的关系因酶而异。 如:溶酶体β-葡萄糖苷酶;UDP-葡萄糖醛酸酶
2.糖链与激素活性
TSH (促甲状腺激素) 、 LH(促黄体激素) FSH (促卵泡激素)

3.糖链与抗体(IgG)活性
每分子IgG平均含糖
链约三条,其中两条存在
测定的基团-----己糖基、戊醛糖和己糖醛酸
糖醛酸:硫酸-卡唑法 氨基葡萄糖:乙酰丙酮显色法
(二)多糖的纯度分析
1.电泳法 可用醋酸纤维素膜电泳、玻璃纤维纸电泳、
聚丙烯酰胺凝胶电泳及琼脂糖电泳等。 2.凝胶柱层析法 常用Sephadex G-150、G-200或
DEAE-纤维素,柱层析上呈现一个峰。
半乳糖胺 葡糖醛酸
艾杜糖醛酸
糖胺聚糖是含己糖醛酸和己糖胺组成的重复二糖单位 体内重要的糖胺聚糖(6种): 硫酸软骨素(chordroitin sulfate) 硫酸皮肤素(dermatan sulfate) 硫酸角质素(keratan sulfate) 透明质酸(hyaluronic acid) 肝素(heparin) 硫酸类肝素(heparan sulfate)
1.单糖
单糖是不能被分解成更小分子的糖,如葡萄糖 (glucose) 、果糖(fructose)和核糖(ribose)等 特征:
(1)体内单糖可来自于外源摄入和糖复合物分解 (2)体内各单糖均可通过糖酵解途径分解 (3)单糖衍生物是体内多种代谢途径的中间物或产物 (4)核苷酸单糖是糖复合物合成的原料
如透明质酸、肝素、硫酸软骨素等 4.结合糖 也称糖复合物或复合糖,是指糖和蛋白质、脂质 等非糖物质结合的复合分子。
(1)糖蛋白:糖与蛋白质以共价键结合的复合分子。 糖的含量一般小于蛋白质。 • 结合的方式: 1)和含羟基的氨基酸(丝氨酸、苏氨酸、羟赖氨酸 等)以糖苷形式结合,称为O连接。 2)糖和天冬酰胺的酰胺基连接,称为N连接。 • 常见的糖蛋白:人红细胞膜糖蛋白、血浆糖蛋白、
3.多糖是自然界糖类物质的主要存在形式
完全水解后产生10个以上单糖的糖称为多糖, 也称聚糖,有同多糖、杂多糖之分。 常见的多糖有: 淀粉 (starch) 糖原 (glycogen) 纤维素 (cellulose)
第二节
概述:
多糖的化学
动、植物的主要结构支持物
生物体主要能量来源 工业重要多聚物的原料来源 广谱免疫调节剂
2. 糖还具有结构功能
纤维素
粘多糖
3. 糖具有复杂的多方面生物活性与功能
戊糖-核苷酸
1,6-二磷酸果糖-治疗急性心肌缺血性休克 多糖类-免疫系统、血液系统和消化系统
二 、糖的分类
根据其水解产物,糖主要可分为三大类:
单 糖 (monosacchride)
寡 糖 (oligosacchride)
多 糖 (polysacchride)
(一)糖基化工程的目的
• 在深入研究糖蛋白中糖链结构、功能以及两
者关系基础上发展起来的糖基化工程主要是通过
人为的操作(包括增加、删除或调整)蛋白质上 的寡糖链,使之产生合适的糖型,从而达到有目 的地改变糖蛋白的生物学功能。
糖基化对重组蛋白质性质的影响:
1.对蛋白质溶解性和稳定性的影响 2.对生物活性的影响 3.对药代动力学的影响
1.同聚多糖(均一多糖) 由一种单糖缩合而成,如淀粉、糖原、纤维素、几 丁质等。 2.杂聚多糖(不均一多糖) 由不同类型的单糖缩合而成,如肝素、透明质酸、 大黄多糖、当归多糖、茶叶多糖等。
同聚多糖与杂聚多糖
3.黏多糖
也称为糖胺聚糖,是一类含氮的不均一多糖,通常为
糖醛酸及氨基己糖或其衍生物,有的还含有硫酸。
α-1,3 糖苷键
α-1, 4糖苷键
(六)几丁质(chitin)

又称甲壳素或壳聚糖,是虾、蟹和昆虫的主要成分。 是N-乙酰氨基葡萄糖通过β-1,4糖苷键连接起来的同 聚多糖。
(七)黏多糖
1.透明质酸
• 存在于动物的结缔组织、眼球的玻璃体、角膜、
关节液中。
• 具有很强的吸水性,在水中能形成黏度很大的
α -1,4糖苷键
α -1,6糖苷键
* 与支链淀粉相比,糖原的分支程度更高 ﹡储存部位:肝、肌肉
(三)葡聚糖(又称右旋糖酐)

酵母菌及某些细菌中的贮存多糖 多个葡萄糖缩合而成同聚多糖

α-1,6糖苷键
(四) 纤维素是植物的结构多糖
β-1,4糖苷键
(五)琼 胶(agar)

是一些海藻多糖。 细菌培养基凝固剂。
免疫化学法
(一)多糖组成成分分析
1. 酸水解
完全酸水解和部分酸水解,采用硫酸和三氟乙酸水解;对
单糖和寡糖用纸层析、薄层层析和气相层析鉴定。
2. 乙酰解
3. 甲醇解
乙酐:乙酸:水(10:10:1)
无水甲醇氯化氢
纸层析、薄层层析和气相层析可对单糖进行分析。
(二)多糖结构的甲基化分析
Hakomori法:确定单糖的种类和数量,结


(二)多糖的纯化 1.分级沉淀法 ------乙醇 2.季铵盐络合法 3.离子交换层析法
4.凝胶过滤法
5.制备性区带电泳
6.固定化凝集素的亲和层析法
制备性区带电泳
(三)多糖的降解
1.化学降解法: 亚硝酸控制降解法
2.酶法降解
3.辐射降解法
四、多糖的理化性质测定
(一)多糖的含量测定
多糖总糖:硫酸-蒽酮法,蓝绿色, 620nm

2.脂多糖


革兰阴性菌的细胞壁含有低于10%的肽聚糖,尚含有脂多糖。
一般由外层低聚糖链、核心多糖及脂质三部分组成。
三、多糖分离、纯化及降解
(一)多糖提取分离

第一类 难溶于水 如木聚糖和半乳糖
0.5mol/L NaOH 中和 乙醇 第二类 易溶于温水 70~80℃ 氯仿:正丁醇(4:1) 透析 乙醇 第三类 黏多糖的提取 (1) 碱液提取法 (2) 蛋白水解酶消化法

第三节 以糖类为基础的药物研究
一、以糖类为基础的药物 (一)以糖类为基础的药物 以糖类为基础的药物研究和设计大致可分为这样 几个阶段: (1)有关的生命现象研究; (2)阐明其分子基础; (3)从有关的糖复合物中找出有效的寡糖,并测定 其结构; (4)开发更有效的衍生物; (5)寻找有效的非糖类模拟化合物。
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