糖生物學與糖的衍生物2

糖生物學與糖的衍生物演示文稿本文檔共76頁；當前第1頁；編輯于星期二\5點8分糖生物學與糖的衍生物本文檔共76頁；當前第2頁；編輯于星期二\5點8分1988年，牛津大學生化系的德韋克（R.Dwek）在《生化年評》(AnnualReviewofBiochemistry)上,發(fā)表了題為“glycobiology”的綜述，提出了糖生物學這一名稱

本文檔共76頁；當前第3頁；編輯于星期二\5點8分糖鏈的多樣性和復雜性由4個核苷酸組成的寡核苷酸，可能的序列僅有24種；而由4個己糖組成的寡糖鏈，可能的序列則多達3萬多種。正是由于糖鏈結(jié)構(gòu)的復雜性，使其可能包含的信息量比核酸和蛋白質(zhì)大了幾個數(shù)量級。本文檔共76頁；當前第4頁；編輯于星期二\5點8分糖的多樣性本文檔共76頁；當前第5頁；編輯于星期二\5點8分糖苷本文檔共76頁；當前第6頁；編輯于星期二\5點8分糖脂中的糖本文檔共76頁；當前第7頁；編輯于星期二\5點8分1.2均一多糖

多糖可以由一種單糖縮合而成，如戊糖膠(pentosan)，木糖膠(xylan),阿拉伯糖膠(arabinan)、己糖膠(淀粉、糖原、纖維素等)，稱為均一多糖(homopolysaccharide)，也可以由不同類型的單體縮合而成,如結(jié)締組織中的透明質(zhì)酸，稱為不均一多糖(heteropolysaccharide)。多糖在水溶液中不形成真溶液，只能形成膠體，無甜味，也無還原性，有旋光性，但無變旋現(xiàn)象。本文檔共76頁；當前第8頁；編輯于星期二\5點8分1淀粉

-淀粉酶可將淀粉水解為麥芽糖。乙酰溴化物與淀粉作用也生成乙酰麥芽糖，由此可見淀粉的組成單位是麥芽糖。用熱水處理淀粉或用極性溶劑處理淀粉都可以將淀粉分為兩種成分；一種為可溶部分，稱為直鏈淀粉；另一種為不溶部分，稱為支鏈淀粉。本文檔共76頁；當前第9頁；編輯于星期二\5點8分淀粉的特性直鏈淀粉分子量約1萬-200萬，250-300個葡萄糖分子，以（14）糖苷鍵聚合而成。呈螺旋結(jié)構(gòu)，遇碘顯紫藍色。支鏈淀粉中除了（14）糖苷鍵構(gòu)成糖鏈以外，在支點處存在（16）糖苷鍵，分子量較高。遇碘顯紫紅色。本文檔共76頁；當前第10頁；編輯于星期二\5點8分直鏈淀粉的結(jié)構(gòu)本文檔共76頁；當前第11頁；編輯于星期二\5點8分支鏈淀粉在天然淀粉中約有70-80%的淀粉為支鏈淀粉。支鏈淀粉的分子較直鏈淀粉大得多，一般平均由6000個a-葡萄糖殘基組成。其分子量約為1百萬左右。本文檔共76頁；當前第12頁；編輯于星期二\5點8分結(jié)構(gòu)支鏈淀粉中的一些葡萄糖殘基通過-1,4-糖苷鍵連接成一條長鏈。支鏈淀粉在此主鏈上尚可通過a-1,6-糖苷鍵形成分支的側(cè)鏈。此側(cè)鏈一般含有25個a-葡萄糖殘基。側(cè)鏈內(nèi)部的a-葡萄糖殘基仍是通過-1,4糖苷鍵而相互連接。使支鏈淀粉分子呈現(xiàn)復雜的樹狀分支結(jié)構(gòu)。支鏈淀粉的所有分支點都具有-1,6-糖苷鍵的結(jié)構(gòu)。本文檔共76頁；當前第13頁；編輯于星期二\5點8分支鏈淀粉的結(jié)構(gòu)本文檔共76頁；當前第14頁；編輯于星期二\5點8分2糖原

糖原為動物體內(nèi)貯存的主要多糖，此多糖相當于植物體內(nèi)貯存的淀粉，所以糖原也稱為動物淀粉；高等動物的肝臟和肌肉組織中含有較多的糖原。人類肝臟中的糖原含量可達肝臟干重的百分之十左右。軟體動物也含有糖原，甚至于在玉米和一些細菌中也曾發(fā)現(xiàn)類似糖原的多糖成分。本文檔共76頁；當前第15頁；編輯于星期二\5點8分糖原的結(jié)構(gòu)借助于甲基化作用已證明,糖原的主鏈骨架由-D-呋喃葡糖殘基通過a-1,4糖苷鍵聯(lián)接構(gòu)成。糖原分子具有較多的分支結(jié)構(gòu)。分支結(jié)構(gòu)平均以12個葡萄糖殘基為其分支的長度,分支點都具有-1,6-糖苷鍵的結(jié)構(gòu)。本文檔共76頁；當前第16頁；編輯于星期二\5點8分糖原本文檔共76頁；當前第17頁；編輯于星期二\5點8分本文檔共76頁；當前第18頁；編輯于星期二\5點8分3纖維素

纖維素是自然界中分布最廣、含量最多的一種天然有機物。無論一年生或多年生植物，尤其是各種木材都含有大量的纖維素。植物體內(nèi)約有50％的碳以纖維素的形式存在。估計地球上綠色植物每年大約凈產(chǎn)有機物15-20×1010噸，其中纖維素占三分之一至二分之一。棉花、亞麻、苧麻和黃麻部含有大量優(yōu)質(zhì)的纖維素。木材中的纖維素則常與半纖維素和木質(zhì)素共同存在。本文檔共76頁；當前第19頁；編輯于星期二\5點8分纖維素的結(jié)構(gòu)由葡萄糖以-1,4糖苷鍵連接而成的直鏈分子，天然纖維素為無臭、無味的白色絲狀物。纖維素不溶于水、稀酸、稀堿和有機溶劑。本文檔共76頁；當前第20頁；編輯于星期二\5點8分植物中纖維素的存在形態(tài)本文檔共76頁；當前第21頁；編輯于星期二\5點8分4幾丁質(zhì)（殼多糖）幾丁質(zhì)大量存在于昆蟲和甲殼類動物的甲殼之中。幾丁質(zhì)(chitin)也稱為甲殼質(zhì)。蝦、蟹殼中富含的甲殼質(zhì)是一種白色、無定形的半透明物質(zhì)。據(jù)研究資料估計自然界中每年生成的幾丁質(zhì)約有一百億噸。在天然有機物中幾丁質(zhì)的貯存量占第二位，僅次于纖維素。本文檔共76頁；當前第22頁；編輯于星期二\5點8分幾丁質(zhì)的結(jié)構(gòu)幾丁質(zhì)的水解產(chǎn)物為2-氨基-D-葡萄糖(簡稱為葡糖胺)。目前認為幾丁質(zhì)是由乙酰氨基葡萄糖聚合而成的多糖。因此幾丁質(zhì)(甲殼質(zhì))也可稱為聚乙酰氨基葡萄糖。由幾丁質(zhì)的提純和部分水解作用可鑒定出幾丁質(zhì)中的寡糖成分，從而證明幾丁質(zhì)分子為2-乙酰氨基--D-呋喃葡萄糖的聚合物；各個殘基都是通過-l,4-糖苷鍵的形式聯(lián)接成的不分支的長鏈結(jié)構(gòu)。幾丁質(zhì)也可視為纖維素的類似物。相當于纖維素的C-2位置上的羥基由乙酰氨基置換。幾丁質(zhì)一般不單獨存在，常與蛋白質(zhì)進行共價的結(jié)合。

本文檔共76頁；當前第23頁；編輯于星期二\5點8分幾丁質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)本文檔共76頁；當前第24頁；編輯于星期二\5點8分5瓊脂(agar)是某些海藻(如石花菜屬)所含的多糖物質(zhì)，主要成分是多聚半乳糖，含硫及鈣。它是微生物培養(yǎng)基組分，也是電泳、免疫擴散的支持物之一。食品工業(yè)中常用來制造果凍、果醬等。l一2%的瓊脂在室溫下便能形成凝膠。本文檔共76頁；當前第25頁；編輯于星期二\5點8分1.3不均一多糖（雜多糖）一種以上單糖聚合形成的多糖。1、半纖維素大量存在于植物木質(zhì)化部分，包括很多高分子的多糖。用稀酸水解則產(chǎn)生己糖和戊糖，所以它是多聚戊糖(如多聚阿拉伯糖、多聚木糖)和多聚己糖(如多聚半乳糖和多聚甘露糖)的混合物。

本文檔共76頁；當前第26頁；編輯于星期二\5點8分2、糖胺聚糖(glycosaminoglycan)

又稱為糖胺多糖、粘多糖(mucopolysaccharides)、氨基多糖、酸性糖胺聚糖等。含有己糖胺和糖醛酸組分。這類物質(zhì)存在于軟骨、腔等結(jié)締組織中，構(gòu)成組織間質(zhì)。各種腺體分泌的潤滑粘液，多富含粘多糖。本文檔共76頁；當前第27頁；編輯于星期二\5點8分糖胺聚糖在組織成長和再生過程中，在受精過程中以及機體與許多傳染病原(細菌、病毒)的相互作用上都起著重要作用。其代表性物質(zhì)有透明質(zhì)酸(hyaluronicacid)、軟骨素4-或6-硫酸(chondroitin4-or6-sulfate)、硫酸皮膚素(dermatansulfate)、硫酸角質(zhì)素(keratansuIfate)、肝素(heparin)及硫酸乙酰肝素等。本文檔共76頁；當前第28頁；編輯于星期二\5點8分本文檔共76頁；當前第29頁；編輯于星期二\5點8分糖胺聚糖的分子結(jié)構(gòu)本文檔共76頁；當前第30頁；編輯于星期二\5點8分透明質(zhì)酸(hyaluronicacid)透明質(zhì)酸是糖胺聚糖中結(jié)構(gòu)最簡單的一種，它的結(jié)構(gòu)中含有重復的二糖結(jié)構(gòu)單位如下：本文檔共76頁；當前第31頁；編輯于星期二\5點8分透明質(zhì)酸的功能在高等動物組織中發(fā)現(xiàn)的粘多糖唯有透明質(zhì)酸同時存在于某些細菌中，如A型鏈球菌。其主要功能是在組織中吸著水，具有潤滑劑的作用。它廣泛分布于哺乳動物體內(nèi)，特別是滑液、玻璃樣體液中，也存在于關(guān)節(jié)液、疏松結(jié)締組織、臍帶、皮膚、動脈管壁心臟瓣膜、角膜以及雄雞冠中。本文檔共76頁；當前第32頁；編輯于星期二\5點8分軟骨素4-或6-硫酸(chondroitin4-or6-sulfate)分為軟骨素-4-硫酸與軟骨素-6-硫酸兩類。兩者間，除硫酸基位置不同，紅外光譜差別較明顯外，其他許多物理、化學性質(zhì)都較接近。硫酸軟骨素也含有重復的二糖單位，以軟骨素-6-硫酸為例其結(jié)構(gòu)單位如下：本文檔共76頁；當前第33頁；編輯于星期二\5點8分硫酸皮膚素(dermatansulfate)硫酸皮膚素最初是從豬皮中分離出來，后發(fā)現(xiàn)它存在于許多動物組織，如豬胃粘膜、臍帶、肌腱、脾、腦、心瓣膜、腸粘膜、關(guān)節(jié)囊、纖維性軟骨等中。它的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)都與硫酸軟骨素的相似，其二糖單位結(jié)構(gòu)如下：本文檔共76頁；當前第34頁；編輯于星期二\5點8分硫酸角質(zhì)素(keratansuIfate)

首先從角膜的蛋白水解液中分離出來，后證明它也存在于人的主動脈和人、牛的髓核中。嬰兒幾乎不含硫酸角質(zhì)素，隨著年齡的增大逐漸增加，直到20—30歲時，它的含量約占肋軟骨中粘多糖總量的50%。硫酸角質(zhì)素的重復二糖單位結(jié)構(gòu)如下：本文檔共76頁；當前第35頁；編輯于星期二\5點8分肝素(heparin)肝中肝素含量最為豐富，因此得名。實際上，它廣泛分布于哺乳動物組織和體液中。豬胃粘膜中含量十分豐富，肺、脾、肌肉和動脈壁肥大細胞中肝素含量也很高。肝素的二糖結(jié)構(gòu)單位如下。除二糖重復單位外還含有糖醛酸分子。肝素的生物意義在于它具有阻止血液凝固的特性。目前輸血時，廣泛以肝素為抗凝劑，臨床上也常用于防止血栓形成。本文檔共76頁；當前第36頁；編輯于星期二\5點8分1.4糖蛋白（glycoprotein）糖蛋白是一類由糖類同多肽或蛋白質(zhì)以共價鍵連接而成的結(jié)合蛋白。是存在于幾乎所有生物中的一組復雜多變的生物大分子。廣泛分布于生物體的細胞內(nèi)外液、細胞膜及其表面、交聯(lián)組織和結(jié)締組織中，組成了生物體內(nèi)的酶、激素、免疫球蛋白、傳遞蛋白、細胞粘附分子、毒素、植物凝集素、血型物質(zhì)、結(jié)構(gòu)蛋白、細胞漿和核蛋白、細胞因子以及受體和補體等。廣義上，糖與蛋白的結(jié)合物有：糖蛋白、糖肽、多糖-蛋白復合物、肽聚糖、蛋白多糖。（本節(jié)只涉及糖蛋白和蛋白多糖）本文檔共76頁；當前第37頁；編輯于星期二\5點8分本文檔共76頁；當前第38頁；編輯于星期二\5點8分

糖蛋白寡糖鏈以共價鍵形式與蛋白質(zhì)結(jié)合。寡糖鏈多為糖的衍生物，如N-乙酰氨基寡糖等（常見的糖是半乳糖或甘露糖）寡糖鏈多是分支的，一般僅含有15個以下的單糖，分子量在540-3200。但糖鏈數(shù)目變化很大。本文檔共76頁；當前第39頁；編輯于星期二\5點8分糖蛋白的種類與分布至今國內(nèi)外生化界無明確而統(tǒng)一的分類標準。但較傾向于依據(jù)糖蛋白的分布與功能相結(jié)合的原則進行分類，可分為四類：粘液糖蛋白mucousglycoprotein、血清糖蛋白serumglycoprotein、結(jié)構(gòu)糖蛋白structuralglycoprotein、膜糖蛋白membraneglycoprotein。鄭集將糖蛋白分為12類本文檔共76頁；當前第40頁；編輯于星期二\5點8分本文檔共76頁；當前第41頁；編輯于星期二\5點8分本文檔共76頁；當前第42頁；編輯于星期二\5點8分本文檔共76頁；當前第43頁；編輯于星期二\5點8分糖蛋白的結(jié)構(gòu)一、糖鏈中糖苷鍵的類型（見表）1、N-糖苷鍵連接（天冬酰胺連接）糖鏈2、O-糖苷鍵連接（絲氨酸或蘇氨酸連接）糖鏈二、糖類種類數(shù)量的差異糖蛋白中糖鏈的數(shù)目因糖蛋白種類的不同而差別很大。牛核糖核酸酶B及Dnase分子中只有一條寡糖鏈，羊頜下腺糖蛋白每分子中有800條糖鏈，連接在許多絲氨酸殘基上。本文檔共76頁；當前第44頁；編輯于星期二\5點8分連接方式本文檔共76頁；當前第45頁；編輯于星期二\5點8分本文檔共76頁；當前第46頁；編輯于星期二\5點8分本文檔共76頁；當前第47頁；編輯于星期二\5點8分本文檔共76頁；當前第48頁；編輯于星期二\5點8分本文檔共76頁；當前第49頁；編輯于星期二\5點8分膜糖蛋白本文檔共76頁；當前第50頁；編輯于星期二\5點8分膜蛋白分子中的糖本文檔共76頁；當前第51頁；編輯于星期二\5點8分糖鏈的分支結(jié)構(gòu)本文檔共76頁；當前第52頁；編輯于星期二\5點8分糖蛋白分子中的糖本文檔共76頁；當前第53頁；編輯于星期二\5點8分糖蛋白分子中的糖本文檔共76頁；當前第54頁；編輯于星期二\5點8分糖蛋白的生物學功能1、外源凝集素（植物凝集素，Lectin）（見表）2、免疫球蛋白：是血清中一組具有特異生物學功能的四條多肽鏈與糖鏈共價結(jié)合的糖蛋白。功能（見表）3、具有載體和運輸作用的糖蛋白：傳遞蛋白、銅藍蛋白、觸珠蛋白、運皮質(zhì)激素蛋白、甲狀腺素結(jié)合球蛋白、糖脂電蛋白。4、血液凝固因子糖蛋白：血液凝固中的主要成分：纖維蛋白原、凝血酶原、第Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ因子等都是糖蛋白。本文檔共76頁；當前第55頁；編輯于星期二\5點8分本文檔共76頁；當前第56頁；編輯于星期二\5點8分本文檔共76頁；當前第57頁；編輯于星期二\5點8分5、糖蛋白激素：促性腺激素、促甲狀腺激素、促紅細胞生成素皆屬糖蛋白。6、粘液分泌的糖蛋白（見表）7、細胞膜糖蛋白：種類多、含量高。本文檔共76頁；當前第58頁；編輯于星期二\5點8分本文檔共76頁；當前第59頁；編輯于星期二\5點8分糖蛋白的生物合成

包括多肽鏈的合成和糖鏈的合成。在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中多肽鏈延長的同時加上糖鏈，并在高爾基體中進行剪切和延伸，最終完成糖蛋白的合成和分泌（見圖）。本文檔共76頁；當前第60頁；編輯于星期二\5點8分本文檔共76頁；當前第61頁；編輯于星期二\5點8分蛋白多糖的種類及組成（見表）本文檔共76頁；當前第62頁；編輯于星期二\5點8分本文檔共76頁；當前第63頁；編輯于星期二\5點8分1.5多糖分離提取及純化的方法Δ分離提取水提法、堿提取法、酸提取法、酶提取法、鹽提取法等?？捎贸暡ɑ蛭⒉ㄝo助提取。利用多糖難溶于有機溶劑的特性，用乙醇或丙酮從提取液中沉淀多糖。Δ脫蛋白用蛋白質(zhì)沉淀劑來處理，如酚、三氯乙酸、鞣酸等。脫蛋白較好的方法是Sevage法，氯仿：戊醇（或丁醇）＝4∶1本文檔共76頁；當前第64頁；編輯于星期二\5點8分Δ脫色活性碳吸附法，H2O2氧化脫色法，次氯酸鈉法。Δ純化透析法，十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）法，超濾法，DEAE－纖維素柱，凝膠柱層析法等。

Δ純度鑒定薄層層析法，高效液相色譜法，DEAE-纖維素柱法，凝膠柱層析法，高速離心沉降法和電泳法。本文檔共76頁；當前第65頁；編輯于星期二\5點8分多糖的結(jié)構(gòu)分析Δ包括：分子量范圍、單糖的組成、連接鍵類型、單糖和糖苷鍵的構(gòu)型及重復單元等。Δ單糖組成分析的第一步是將多糖的糖苷鍵完全斷裂，方法有：鹽酸水解、硫酸水解、甲酸解及三氟乙酸（TFA）催化的水解等，最常用的是三氟乙酸水解法。

Δ氣相色譜法（GC），高效液相色譜（HPLC）法，紅外光譜法（IR），核磁共振法（NMR），質(zhì)譜法（MS），毛細管電泳法。本文檔共76頁；當前第66頁；編輯于星期二\5點8分

（1）酶水解方格星蟲→用絞碎機打成糊狀→加入等體積的0.2mol/LpH8.0的磷酸鹽緩沖液→

0.15%胰蛋白酶→45℃恒溫下攪拌酶解4h→pH調(diào)整至7.0→0.15%木瓜蛋白酶→在55℃恒溫水浴下攪拌酶解4h。例子：方格星蟲多糖的提取本文檔共76頁；當前第67頁；編輯于星期二\5點8分（2）去蛋白將酶解液加熱至100℃保持5min，直至沉淀物不再增多→在25℃8000g下離心10min→

取上清液→旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮→加體積1/5的Sevage試劑（氯仿：正丁醇＝5：1）→劇烈振蕩，8000g離心20min，保留上清→重復多次，直至用茚三酮試劑檢測無顏色反應為止。（3）乙醇沉淀加乙醇至終濃度為70%，置于4℃下沉淀多糖→在4℃10000g的條件下離心10min→沉淀物為方格星蟲粗多糖。（4）透析用截留分子量為10000以上的透析膜流水透析48h→用乙醇再沉淀多糖→離心→無水乙醇洗滌多次→真空冷凍干燥→得到方格星蟲體壁粗多糖(SWP)和血液粗多糖(SBP)。本文檔共76頁；當前第68頁；編輯于星期二\5點8分

方格星蟲多糖的純化

用SephacrylS-400凝膠柱(1.6×30cm)層析：洗脫液：0.2moL/L的NaCl；流速：0.2mL/min，用自動分部收集器收集洗脫液，每管收集1mL；以苯酚-硫酸法跟蹤檢測，合并主峰部分；透析后冷凍干燥得到純化的SWP和SBP。本文檔共76頁；當前第69頁；編輯于星期二\5點8分

(瓊脂糖凝膠電泳法,HPGPC）（1）瓊脂糖凝膠電泳法水平平板電泳槽：100mm×80mm×5mm；瓊脂糖濃度：1%；電極緩沖液：0.2mol/L硼砂－NaOHbuffer（pH9.4）；點樣量：30μL；恒定電流電泳：40～80mA；電泳時間：2.5h；固定液：0.1％CTAB（十六烷基三甲基溴化銨）0.5h；染色液：0.1%甲苯胺藍，染色時間2h后用7%乙酸脫色。方格星蟲多糖純度鑒定

本文檔共76頁；當前第70頁；編輯于星期二\5點8分（2）高效液相凝膠滲透色譜（HPGPC）法色譜柱：TSKG-5000PW×L凝膠柱，TSKG-3000PW×L凝膠柱；流動相：0.02mol/LKH2PO4溶液，pH6.0；流速：0.6mL/min；柱溫：40℃；進樣量：20μL；檢測器：Waters2410示差折光檢測器。本文檔共76頁；當前第71頁；編輯于星期二\5點8分1)方格星蟲多糖含量測定

以硫酸苯酚法測定多糖含量。2)方格星蟲多糖的分子量測定凝膠滲透色譜法（GPC）。

方格星蟲多糖性質(zhì)及結(jié)構(gòu)分析本文檔共76頁；當前第72頁；編輯于星期二\5點8分

3)方格星蟲多糖的單糖組成分析多糖的酸水解:

稱取約10mg多糖，加入2mol/L三氟乙酸5ml，封管，于100℃密閉水解6h。三甲基硅醚衍生化:

加入1mL