1糖化學生化全解

第一篇生命的分子根底糖的化學第一章緒論糖的生物學意義糖的分類多糖的分類多糖的化學構造多糖的理化性質測定概述分類理化性質生物功能分析分別內容提要多糖的提取、純化和降解第一節(jié)概述一、糖的概念、分布

組成糖類化合物的主要元素為C、H、O俗稱碳水化合物Cn(H2O)m〔不夠全面〕化學定義多羥基醛或酮及其縮聚物和衍生物的總稱。全部生命機體中，其中：動物：含糖量不超過其干重的2%。植物：含糖量占其干重的85-90%；微生物：含糖量占其菌體干重10-30%；韌帶－結構糖結締組織－結構糖

肌糖原－能源動物干重2％供作能源具有構造功能具有多種生理活性和功能二、糖的生物學功能細胞壁中構造糖儲備能源糖植物干重90％DNA、RNA構造糖昆蟲外骨骼－糖細胞表面識別標記－糖糖蛋白、糖脂、信息分子糖細胞識別和信息傳遞的重要參與者。按組成分類單糖寡糖多糖按C原子數(shù)目按羰基位置〔丙、丁、戊、己等〕〔醛糖、酮糖〕復合糖：與非糖物質結合的糖。如：糖蛋白等。衍生糖：糖的衍生物。如：糖酸、糖胺等。光合作用糖一切含碳物質合成代謝分解代謝CO2糖碳來源二、單糖的構造單糖分子都有不對稱C原子，都有旋光異構體。自然存在的單糖都是D型的D-葡萄糖L-葡萄糖旋光性：右旋：+；左：－；一、多糖的分類(一)來源植物多糖動物多糖微生物多糖海洋生物多糖(二)生理功能貯存多糖構造多糖(三)

構成成分同聚多糖雜聚多糖粘多糖結合糖(由一種單糖縮合而成〕(由不同的單糖縮合而成)(一類含氮的不均一多糖)(糖和蛋白質、脂等非糖物質的化合物)其次節(jié)多糖的化學多糖特性無甜味，無復原性有旋光性，但無變旋現(xiàn)象。不能形成真溶液，只能形成膠體溶液。同聚多糖糖原淀粉纖維素肝素雜聚多糖糖復合物〔糖綴合物〕是糖類的復原端和其他非糖組分以共價鍵結合的產物糖蛋白和糖脂〔一〕糖蛋白與蛋白多糖蛋白多糖〔性質以多糖為主〕苷鍵類型N-糖苷鍵(Asn的氨基與糖半縮醛-OH間形成)糖蛋白〔主要性質接近蛋白質〕糖蛋白也與腫瘤特異性抗原活性鑒定有關O-糖苷鍵(Thr、Ser等的-OH與糖半縮醛-OH間形成)〔二〕糖脂與脂多糖糖脂脂多糖甘油醇糖脂N-?；窠洿继侵毎ず懈鞣N糖脂，脂多糖是革蘭氏陰性細菌細胞壁具有的復合多糖。ABO血型物質O型:分泌H型物質(Fuc)巖藻糖A型:在H型上加N-乙酰氨基葡萄糖(GalNAc)B型:在H型上加半乳糖(Gal)脂類與糖的縮合物。種類：腦苷脂、神經節(jié)苷脂、脂多糖、功能：主要在細胞膜外表，是細胞識別的分子根底。糖脂類〔一〕淀粉1、淀粉的構造直鏈淀粉支鏈淀粉二、重要多糖的化學構造與生理功能復原端非復原端直鏈淀粉的螺旋構造直鏈淀粉分子構象呈左手螺旋，每個螺旋圈由6個G組成。-1.4G糖苷鍵a

-1.4、-1.6G糖苷鍵aa支鏈淀粉組成含6000以上的G分子有50個分支分支間隔為8-9G殘基每個分支有24-30G復原端非復原端非復原端玉米淀粉含27%直鏈淀粉糯米全部為支鏈淀粉豆類淀粉全部為直鏈淀粉支鏈淀粉構造2、淀粉的性質⑴淀粉的糊化作用自然淀粉不溶于冷水，淀粉粒的相對密度為1.6，大于水的相對密度。糊化作用：將淀粉加水調成乳狀液，隨著加熱升溫，淀粉粒吸水溶脹，當溫度上升到確定限度，淀粉粒解體，分子均勻地分散成粘性很大的糊狀膠體溶液的過程。糊化作用凝沉作用自然淀粉糊化淀粉凝沉淀粉⑵淀粉的凝沉作用〔老化、回生作用〕凝沉作用：糊化后的淀粉溶液，經緩慢冷卻或長期放置，會變成不透亮甚至產生沉淀的現(xiàn)象。凝沉作用可視為糊化作用的逆轉兩種作用比較糊化是由于受熱，淀粉分子內和分子間的氫鍵斷裂淀粉粒中晶形或非晶形有序狀態(tài)變成無序狀態(tài)。凝沉是糊化的淀粉分子又自動排序，形成致密、高度晶化的有序狀態(tài)。糊化溫度：淀粉發(fā)生糊化的溫度。與淀粉粒大小有關。Ⅰ溫度﹥60

℃

或﹤-20

℃Ⅱ濃度水分含量﹥65%或﹤10%Ⅲ種類

直鏈淀粉含量高易凝沉3、淀粉與碘顯色反響

顏色與鏈長有關鏈長小于6個G殘基，不顯色鏈長小于20個G殘基，顯紅色鏈長20-30個G殘基，顯藍紫色鏈長30個G殘基以上，顯藍色當?shù)夥肿舆M入螺旋圈時，淀粉的羥基為電子供體，碘分子為電子受體形成淀粉-碘絡合物，顯色凝沉后的淀粉不易被淀粉酶作用影響凝沉的因素淀粉紅色糊精無色糊精麥芽糖葡萄糖〔二〕糖原動物體內的貯存多糖，貯存于動物的肝臟和肌肉中。糖原構造與支鏈淀粉相像，分支比支鏈淀粉多，每個分支平均長度為12-18個G分子，與碘作用顯紅紫色。右旋糖苷——是酵母菌及某些細菌中的貯存多糖構造：主鏈：α-1,6糖苷鍵；支鏈：α-1,3和α-1,4糖苷鍵功能：降低血粘度、抗血栓、改善微循環(huán)、利尿(三)葡聚糖〔四〕纖維素除反芻動物胃外，一般動物胃無纖維素酶不能消化纖維素纖維素纖維素糊精纖維二糖葡萄糖纖維素是由-D-葡萄糖通過-1，4葡萄糖苷鍵結合成的線型大分子，無分支結構。bb纖維素作為植物的骨架β-1,4-糖苷鍵纖維中纖維素分子以氫鍵構成微晶束由于氫鍵比纖維素多，所以比纖維素堅硬，是昆蟲、甲殼動物的構造材料〔五〕殼多糖〔幾丁質、甲殼素〕根本單位是乙酰氨基葡萄糖是N-乙酰-D-葡萄糖胺，以-1，4糖苷鍵縮合形成的線性同多糖其結構、功能均與纖維素相似。。bOCH2OHOOHHHHHH146NHCH3OCb〔六〕糖胺聚糖〔粘多糖〕粘多糖透亮質酸〔存在于動物的結締組織中〕硫酸軟骨素〔體內最多，為軟骨主要成分〕肝素〔存在于肝、肺、腸黏膜等組織〕項目生理功能分布透亮質酸有吸水性，有粘合與疼惜細胞的作用眼球玻璃體、角膜、關節(jié)等處硫酸軟骨素A、B、C降血脂、抗凝血軟骨肝素抗凝血肝、肺、血管壁等透亮質酸由D-葡萄糖醛酸和N-乙酰氨基葡萄糖以β-1,3和β-1,4糖苷鍵交替連接而成，存在于動物的結締組織、眼球的玻璃體、角膜、關節(jié)液中。因有較強的酸性，是一種酸性雜多糖，它們通過共價鍵與蛋白質連接構成蛋白聚糖。硫酸軟骨素是體內最多的粘多糖，由N-乙酰半乳糖胺硫酸酯與葡糖醛酸組成，是軟骨的主要成分。分A、B、C三種肝素肝素存在于肺、血管壁、腸粘膜等組織中，是動物體內一種抗凝血物質。由2-硫酸艾杜糖醛酸與二硫酸氨基葡萄糖以β-1,4和α-1,4糖苷鍵交替連接而成。肝素(七)細菌多糖**1、肽聚糖又稱胞壁質〔murein〕，是構成細菌細胞壁根本骨架的主要成分。是一種多糖與氨基酸鏈相連的多糖復合物。2、脂多糖脂多糖由外層低聚糖鏈、核心多糖及脂質三局部構成。細菌脂多糖的外層低聚糖是使人致病的局部。細菌(G+)細菌紫色〔G-〕細菌紅色革蘭氏陽性細菌革蘭氏陰性細菌革蘭氏染色方法1884由丹麥醫(yī)生Gram提出青霉素的抗菌機理是抑制細菌肽聚糖的生物合成,使得肽聚糖合成不完全，細胞壁不完整，不能維持正常生長，從而導致細菌死亡多糖的理化性質測定〔一〕多糖的含量測定硫酸-蒽酮法或硫酸-苯酚法蒽酮和多糖中的己糖基、戊糖醛和己糖酸發(fā)生反響，生成藍綠色，在620nm處有最大吸取，通過標準曲線查出溶液中多糖含量多糖的理化性質測定〔二〕多糖的純度分析1、電泳法醋酸纖維素薄膜電泳、纖維玻璃紙電泳、聚丙烯酰胺凝膠電泳及瓊脂糖電泳等，然后進展顯色。2、凝膠柱層析法SephadexG-150,G-200,G-25,g-75或DEAE纖維素3、紫外掃描法，可檢查多糖中是否有核酸或蛋白質類物質多糖的理化性質測定〔三〕多糖的分子量測定1、凝膠柱層析法〔樣品少〕用不同型號的Sephadex或Sepharose，首先測定一系列構造相像的分子量的多糖做標準曲線，洗脫液的顯色用硫酸-蒽酮法或硫酸-苯酚法2、特征黏度法用粘度計檢測相像構造的多糖，預備K值〔η=KM2〕，然后測出待測多糖的特性黏數(shù)η，計算待測多糖的分子量多糖的分別純化及降解〔一〕多糖的提取與分別1、膠類：木聚糖及半乳糖等，難溶于水，溶于稀堿液原料粉碎后用0.5mol/LNaOH水溶液提取，提取液經中和及濃縮等步驟，最終參與乙醇，即得粗糖沉淀物2、易溶于溫水，難溶于冷水的多糖，可用70~80℃熱水提取，提取液用氯仿：正丁醇〔4:1〕混合除去蛋白質，經透析、濃縮后再加乙醇得粗多糖產物。3、黏多糖的提取〔1〕堿液提取法〔軟骨素〕：糖肽鍵對堿不穩(wěn)定原料經預處理后用0.5mol/LNaOH溶液4℃提取，后用酸中和。蛋白質可用調pH、加熱或用陶土吸附法去除，最終用乙醇沉淀可獲得成品。〔2〕蛋白水解酶消化法〔用此法從組織中釋放出黏多糖〕利用專一性低的蛋白酶，如木瓜蛋白酶及鏈霉素以進展廣泛的蛋白質水解。經消化后的提取液中主要含有低分子量的蛋白消化產物及殘存蛋白質等雜質。蛋白雜質用5%三氯乙酸沉淀去除，小分子雜質用透析袋去除。最終參與乙醇可得粘多糖沉淀。〔二〕多糖的純化1、分級沉淀法用乙醇進展分級分別是分別多糖混合物的經典方法，適用于大規(guī)模分別。2、凝膠過濾法利用凝膠具有立體網狀構造，當含有不同聚合度的糖溶液流經適當?shù)哪z柱時，小分子易于集中進入孔中，而大分子則不易集中，洗脫時，大分子的糖比小分子的先洗脫下來。3、離子交換層析：DEAE-纖維素，適于分別各種酸性、中性多糖，在pH為6時酸性多糖吸附于交換劑上，中性多糖不吸附，然后用逐步提高鹽濃度的洗脫液進展洗脫進而到達分別。4、季銨鹽絡合法黏多糖的聚陰離子與某些外表活性物質，如十六烷基三甲基溴化銨中的季銨基陽離子結合生成季銨絡合物，這些絡合物在低離子強度的水溶液不溶解。當離子強度增大時，這些絡合物可以解離并溶解?！捕扯嗵堑募兓?、制備性區(qū)帶電泳依據(jù)多糖的分子大小、外形及所帶電荷的不同，可用電泳法分別。6、固定化凝集素的親和層析法凝集素能專一地、可逆地與游離和復合糖類中的單糖和寡糖相結合，利用固定化凝集素親和層析可分別純化糖蛋白，不破壞糖蛋白活性。如固定化的刀豆凝集素，能專一的與甘露糖基結合。〔二〕多糖的純化〔三〕多糖的降解1、化學降解法〔肝素、甲殼素〕肝素降解：亞硝酸把握降解法，亞硝酸首先作用于肝素分子中的N-硫酸葡萄糖胺單位，脫去HSO4-形成-NH2，-NH2與HNO2發(fā)生重氮化反響，再放氮的同時糖苷鍵斷裂，電子轉移，縮合生成2,5-脫氫甘露糖或脫氫甘露糖醇，可得到分子量為6KD的片段分子。甲殼素降解：在酸性條件下，用10%的NaNO2溶液處理甲殼素，可使分子鏈上的-NH2基團發(fā)生重氮化反響，消退-NH2，使分子鏈斷裂，得到末端上帶有醛基的低聚糖，到達降解的目的，再以NaBH4溶液復原，制得低分子甲殼素?！踩扯嗵堑慕到?、酶法降解肝素降解：肝素酶是一類能降解肝素類物質的裂解酶，能特異性的斷裂肝素鏈上