醫(yī)+用高分子+材+料.ppt

1、第四節(jié) 醫(yī)用粘合劑,齒科粘合劑,外科用粘合劑,2-氰基丙烯酸甲酯聚合物在人體內(nèi)約4周內(nèi)左右開始分解， 15周左右可全部水解完,一.醫(yī)用粘合劑分類,醫(yī)用粘合劑的種類很多，按其材料性質(zhì)可分為化學(xué)粘合劑和生物粘合劑。按其用途，其粘合作用在人體生物細(xì)胞中涉及以下幾個(gè)方面：細(xì)胞之間的粘合；人體內(nèi)部活性組織與無(wú)活性部分的粘合；人體組織與外部物質(zhì)之間的粘合。其具體分類為：軟組織用粘合劑、牙科用粘合劑、骨科粘合劑及皮膚用壓敏膠。,二. 醫(yī)用粘合劑的性質(zhì),理想的醫(yī)用粘合劑應(yīng)該具備以下性質(zhì)： 安全,可靠,無(wú)毒性,無(wú)三致（致癌,致畸,致突變）； 具有良好的生物相容性,不妨礙人體組織的自身愈合； 無(wú)菌且可在一定時(shí)期內(nèi)

2、保持無(wú)菌； 在有血液和組織液的條件下可以使用； 在常溫、常壓下可以實(shí)現(xiàn)快速粘合； 具有良好的粘合強(qiáng)度及持久性,粘合部分具有一定的彈性和韌性； 在使用過程中對(duì)人體組織無(wú)刺激性； 達(dá)到使用效果后能夠逐漸降解,吸收,代謝； 具有良好的使用狀態(tài)并易于保存。,三 各類粘合劑 1.牙組織用粘結(jié)劑,齒有兩種類型，脫落性的（乳齒）和永久性的（恒齒）。所有的齒是由兩部分構(gòu)成，即吃冠和齒根，由齒齦劃分其范圍。齒根位于稱作齒槽的凹穴內(nèi)。從圖示永久性牙齒的徑向界面以說明各種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。 牙齒琺瑯是在身體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的最硬的物質(zhì)，并幾乎全是磷酸鈣鹽（97%），其形式是大的磷灰石晶體。牙質(zhì)是另一種礦物化的組織，他的有機(jī)基質(zhì)和礦

3、物質(zhì)的分布類似于正常骨骼。牙質(zhì)的膠原基質(zhì)有不同于骨骼的分子結(jié)構(gòu)，他有更多的交聯(lián)。牙齒的小管（3-5um）從齒髓腔向邊緣發(fā)射并穿透牙質(zhì)的各個(gè)部分。膠原沅纖維（2-4um）按縱向填充于牙質(zhì)的小管內(nèi)部，并由蛋白質(zhì)和多糖粘合起來(lái)。,1.牙組織用粘結(jié)劑,2.軟組織粘合劑,-氰基丙烯酸酯類粘合劑； 聚氨酯類粘合劑； 明膠系，如GRF膠類粘合劑； 有機(jī)硅系粘合劑； 聚甲基丙烯酯羥乙酯系粘合劑； 氯乙烯乳液系類粘合劑； 火綿膠系粘合劑等。,軟組織用-氰基丙烯酸酯,粘接機(jī)理 -氰基丙烯酸酯在弱鹽基性物質(zhì)如水（濕氣）、醇等存在下，之所以能在瞬間發(fā)揮基強(qiáng)粘接作用，是因?yàn)檠杆侔l(fā)生了陰離子聚合。,該類粘合劑在生物體組織

4、上聚合最快，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)是生物體中各種細(xì)胞的基礎(chǔ)物質(zhì)，是氨基酸的線型聚合物，這類有機(jī)胺是-氰基丙烯酸酯單體聚合的催化劑，在常溫下即可快速固化，而且體內(nèi)的水分可加速這種固化反應(yīng)。因此，-氰基丙烯酸酯類具備了迅速膠接生物組織的特殊結(jié)構(gòu)。,-氰基丙烯酸酯類化合物作為醫(yī)用粘合劑使用時(shí)具有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 使用方便。該類化合物為單組分液態(tài)無(wú)溶劑類粘合劑。使用時(shí)，無(wú)需外加條件（如加熱、加催化劑等）即可在室溫下幾分鐘，甚至幾秒鐘內(nèi)固化。被粘接表面不需要特殊的處理。 使用量少。該類化合物的粘度低，易鋪展，單位面積的使用量少，僅需1到2滴。粘接強(qiáng)度高，適用范圍廣。 固化后無(wú)色透明，收縮率為1

5、1%14%，外觀美觀。 具備與天然組織相適應(yīng)的物理性能，且化學(xué)性能穩(wěn)定。 具有良好的生物相容性，即力學(xué)相容性和組織相容性。本身無(wú)菌，對(duì)11種細(xì)菌具有抑菌作用。,粘接機(jī)理 -氰基丙烯酸酯在弱鹽基性物質(zhì)如水（濕氣）、醇等存在下，之所以能在瞬間發(fā)揮基強(qiáng)粘接作用，是因?yàn)檠杆侔l(fā)生了陰離子聚合。,該類粘合劑在生物體組織上聚合最快，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)是生物體中各種細(xì)胞的基礎(chǔ)物質(zhì)，是氨基酸的線型聚合物，這類有機(jī)胺是-氰基丙烯酸酯單體聚合的催化劑，在常溫下即可快速固化，而且體內(nèi)的水分可加速這種固化反應(yīng)。因此，-氰基丙烯酸酯類具備了迅速膠接生物組織的特殊結(jié)構(gòu)。,主要產(chǎn)品,目前,國(guó)外該膠粘劑品種有AD/here、Cyano

6、bond、Eastman910、Aro nAlpla等。國(guó)內(nèi)比較有名的有504止血膠(主膠為-氰基丙烯酸正丁酯)、508醫(yī)用膠粘劑(主膠為-氰基丙烯酸正辛酯)等。,3.其它粘合劑,血纖蛋白膠粘劑,主要成分是血纖蛋白原、凝血酶、血液凝固第因子、Ca2+、抑肽酶等。該膠粘劑屬生理功能性膠粘劑,粘合并不受血小板減少等血液凝固障礙的影響,并較為迅速,不需過高的熱或壓力,不受粘合部位水分影響,生物相容性好,可適度吸收。主要用于軟組織手術(shù)創(chuàng)傷部位的止血,神經(jīng)、胰血管的粘合等。,4硬組織膠粘劑,1965年出現(xiàn)了以多官能度甲基丙烯酸酯為基料,無(wú)機(jī)粉末為填料的復(fù)合粘合劑,性能大大提高。至今仍在齒科修復(fù)中廣泛應(yīng)用

7、。 傳統(tǒng)的粘固劑屬于無(wú)機(jī)材料,俗稱水門汀,例如磷酸鋅,至今已有100多年的歷史。這種粘固劑分為兩部分,一部分為粉劑,另一部分為液劑,使用時(shí)進(jìn)行混合。 合成樹脂在牙科的臨床應(yīng)用較多,主要承擔(dān)機(jī)械力的作用,多屬于含活性雙鍵的丙烯酸酯及其衍生物,代表性的產(chǎn)品有:中林等人合成的甲基丙烯酸 2 羥基 3 萘氧丙基酯(HNPM)和甲基丙烯酸乙氧基烷基磷酸酯(Rhenyl P),鮑恩(R.Bowen)發(fā)明的雙酚A 雙(3 甲基丙烯酰氧基 2 羥丙基)醚(Bis GMA)。這些物質(zhì)的分子中既有親水基又有疏水基,因此粘結(jié)性能優(yōu)良,可用作補(bǔ)牙復(fù)合充填樹脂。,5醫(yī)用壓敏膠,醫(yī)用壓敏膠是由彈性體和增粘樹脂組成。所用原

8、料可以是天然橡膠、SIS、SBS、丙烯酸共聚物、有機(jī)硅共聚物、聚氨酯等。早期在該領(lǐng)域中使用最多的是橡膠型壓敏膠帶。由于天然橡膠易老化,往往需要添加多種輔助劑。它具有油溶性,貼敷后,往往會(huì)被人體表面及內(nèi)部分泌的脂肪成分所溶解,引起皮膚過敏和粘接力下降。以SIS、SBS等彈性體為主的熱熔型壓敏膠粘帶,具有無(wú)色透明、無(wú)毒無(wú)味、粘接性好、耐老化等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于婦女衛(wèi)生制品及嬰幼兒尿不濕等方面。最近,國(guó)內(nèi)外報(bào)道了采用輻射交聯(lián)和金屬陽(yáng)離子交聯(lián)研制的丙烯酸酯熱熔壓敏膠,該膠具有眾多優(yōu)點(diǎn)。,第五節(jié) 藥用高分子材料,分類： 藥理活性高分子藥物 小分子藥物的高分子化 高分子材料藥物控制釋放體系,一、藥理活性高分

9、子藥物,1. 低相對(duì)分子質(zhì)量的聚二甲基硅氧烷 2. 聚乙烯N-氧吡啶 3. 聚氨基酸類 4. 肝素 5. 聚乙烯吡咯酮 6. 陽(yáng)離子聚合物 7. 陰離子聚合物 8. 聚丙烯酰胺,干擾素誘導(dǎo)劑,臨床使用的干擾素誘導(dǎo)劑有：聚肌胞苷酸，聚腺尿苷酸。病毒，細(xì)菌，多核糖苷酸，合成高分子(陰離子聚合物)，抗生素等都可作為干擾素誘發(fā)劑。信使RNA根據(jù)不同密碼，指定氨基酸合成不同的干擾素。由于干擾素有種屬特異性，人干擾素需要從人血提取制得，要大量制備供臨床應(yīng)用有困難，因此用干擾素誘導(dǎo)劑以誘導(dǎo)干擾素是臨床常用方法。,具有藥理活性的高分子藥物還有多胺類、聚氨基酸類聚合物抗癌劑，順丁烯二酸酐共聚物抗病毒藥物，具有乙

10、烯基咪唑結(jié)構(gòu)聚合物的合成酶及治療腹瀉便秘的腸道藥、鎮(zhèn)痛藥和抗輻射藥物等。,二、小分子藥物的高分子化,阿司匹林已經(jīng)在臨床上廣泛使用，但直到 1971才得以闡明，發(fā)現(xiàn)其解熱鎮(zhèn)痛作用機(jī)制主要通過阻斷炎癥、致熱因子前列腺素的合成來(lái)發(fā)揮。 阿司匹林結(jié)構(gòu)中的乙?；豢赡娴慕Y(jié)合到 環(huán)氧合酶（COX）的關(guān)鍵絲氨酸殘基上，造成該酶合成前列腺素能力的喪失。,聚丙烯酸中的羧基與維生素B1中的羥基反應(yīng)得到高分子維生素B1，結(jié)構(gòu)雖然不同，但藥效基本不變。,高分子絡(luò)合物藥物,高分子化合物一些基團(tuán)的氮、氧，對(duì)一些金屬離子或小分子具有絡(luò)合作用，能生成具有一定物理、化學(xué)穩(wěn)定性的絡(luò)合物。由于生成的絡(luò)合物與原化合物(或元素)之間存

11、在一種化學(xué)平衡，既可保持原化合物的生理活性，又可降低其毒性和刺激性，還能因平衡而保持一定的濃度，達(dá)到低毒、高效和緩釋的作用。,用聚乙烯醇(PVA)高分子和硝酸銅制備出聚乙烯醇-銅(),除Cu()外，Co()、Cr()和Fe()等均能與高分子形成絡(luò)合物,順鉑cis-Pt(NH3)2Cl2是臨床常用而且有效的癌癥化療藥物，但代謝半衰期短，副作用大，常讓患者望而生畏。很多藥物化學(xué)家設(shè)想將順鉑結(jié)合到高分子鏈上來(lái)彌補(bǔ)上述兩大不足。美國(guó)的Allcock小組選用生物相容性好，水溶性的甲氨基聚膦腈高分子，將順鉑與聚膦腈主鏈的氮原子絡(luò)合，形成順鉑-聚膦腈衍生物，藥理學(xué)研究表明，具有很好的抗癌效果。,與小分子形成

12、的絡(luò)合物,碘(I2)是近百年來(lái)使用最廣泛的最有價(jià)值的高效局部消毒劑。使用碘化鉀的乙醇溶液來(lái)配制碘，這就是碘酊。碘酊雖然大大增加I2的溶解度，但仍易產(chǎn)生過敏反應(yīng)，對(duì)皮膚和粘膜有刺激性因而使用范圍不廣?，F(xiàn)在，人們已研制出聚乙烯吡咯烷酮-碘(PVP-I)水溶性絡(luò)合物，成為高分子藥物中最著名的一種,PVP-絡(luò)合物又稱聚維酮碘，其殺菌效力及殺菌譜與碘相當(dāng)，PVP-已成為世界發(fā)達(dá)國(guó)家首選的含碘殺菌消毒劑，廣泛用于外科手術(shù)、預(yù)防術(shù)后感染，以及燙傷、潰瘍、口腔炎和陰道炎等疾病的治療，也收入我國(guó)1995年版藥典。 聚乙烯吡咯烷酮除與I2外，還能與-胡蘿卜素、甲苯磺丁脲、苯妥英、阿嗎啉、灰黃霉素、利血平及多種磺胺

13、藥物等化合物絡(luò)合。,臨床藥物舉例,臨床用于治療動(dòng)脈粥樣硬化及肝硬化、膽石病引起的瘙癢癥的降膽敏，屬于強(qiáng)堿性陽(yáng)離子交換樹脂型高分子藥物，為聚苯乙烯三甲芐銨。分子式為-CH2CHC6H4 CH2 N+C (CH3)3,在制造提純肝素時(shí)，如果保留絲氨酸殘基，通過這種殘基與高分子化合物健合則可以維持肝素的天然構(gòu)型。肝素分子亦可以自由運(yùn)動(dòng)，因而可保證很高的生物活性。典型的例子是采用肝素和聚乙烯醇(PVA)在路易士酸催化劑的作用下通過與戊二醛反應(yīng)，一端形成縮醛另一端和絲氨酸的氨基反應(yīng)生成Schiff堿。schiff堿進(jìn)一步重排而得到穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。,三、高分子材料藥物控制釋放體系,聚合物藥物控制釋放體系是利用

14、聚合物作為藥物的載體或介質(zhì)，制成一定的劑型，控制藥物在體內(nèi)的釋放速率，使藥物按設(shè)計(jì)劑量，在要求的時(shí)間范圍內(nèi)按一定的速率在體內(nèi)緩慢釋放，以達(dá)到有效治療的目的。 與傳統(tǒng)的給藥方式相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)： （1） 提高藥物利用率、安全性、有效性； （2） 減少給藥頻率； （3） 藥物被定位釋放到病區(qū)部位，提高療 效而減少劑量； （4） 研制費(fèi)用大大低于新藥合成與篩選,有的藥物本身為弱堿性，在胃液中高度質(zhì)子化不易通過細(xì)胞膜吸收，而在較高pH(pH78)的腸內(nèi)離解較少，以分子即脂溶性形式存在而易透過細(xì)胞膜吸收，但這種弱堿性藥物往往在它們到達(dá)腸前在胃酸中接觸較長(zhǎng)時(shí)間(數(shù)小時(shí))而趨于破壞。 采用像甲丙基烯酸酯和

15、甲基丙烯酸這種在酸性下不易溶而在堿性下易溶的高分子作載體，則能達(dá)到避免在胃液中被破壞的目的。德國(guó)Rhm公司產(chǎn)的Eudragit l和Eudragit S就是使用甲基丙烯酸與丙烯酸甲酯摩爾比為11或12的共聚物為包衣載體，,德國(guó)Rhm公司產(chǎn)的 Eudragit l和Eudragit S就是使用甲基丙烯酸與丙烯酸甲酯摩爾比為11或12的共聚物為包衣載體，其結(jié)構(gòu)代表式為：,避孕藥：,CLcoLA包裹十八炔諾酮 改變LA量，調(diào)節(jié)降解速度，(數(shù)月 數(shù)年),Self Regulated Drug Delivery System :,己內(nèi)酯,丙交脂,例 1. 胰島素給藥體系 (水凝膠膜)：治糖尿病 HEMA

16、 co DMAEMA 包埋葡萄糖氧化酶和胰島素 血液中血糖 ，擴(kuò)散入水凝膠膜，與酶作用成葡糖酸 葡糖酸與DMAEMA成鹽，增加gel的溶脹性，使較高分子量的胰島素能透過gel膜，給藥,例 2. N iso p- PAAm 3237相分離 (熱敏水凝膠),植入眼部的Ocusent體系，毛果蕓香堿夾在兩層乙烯-醋酸乙烯酯共聚物膜中間，通過控制膜的厚度，毛果蕓香堿的釋放率可達(dá)20-40g，釋放一周。,服用傳統(tǒng)藥物制劑后的血藥濃度濃度 1中毒極限變化 2最低有效濃度,用于控釋體系的高分子材料,1. 賽璐珞及其衍生物 2. 聚酯 3. 聚原酸酯和聚酸酐 4. 硅橡膠 5. 乙烯-醋酸乙烯共聚物 6. 水

17、凝膠,影響藥物釋放功能的各種因素,PAA與PVP在一定PH值下可以形成氫鍵，有人利用這一性質(zhì)成功地制備了大塊的互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物，用做藥物載體。,Shou kuan FU Adv.Mater .2002, 14,No. 15 1090-1092 Sanford A. Asher JACS 2004,126,7940-7945,癌癥是一組可影響身體任何 部位的多種疾病的通稱。使 用的其它術(shù)語(yǔ)為惡性腫瘤和 贅生物。 癌癥的一個(gè)定義特 征是快速產(chǎn)生異常細(xì)胞。 這些細(xì)胞超越其通常邊界生 長(zhǎng)并可侵襲身體的毗鄰部位 和擴(kuò)散到其它器官。這一過 程被稱之為轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)移是癌 癥致死的主要原因。,世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),

18、 肺癌（140萬(wàn)死亡） 胃癌（86.6萬(wàn)死亡） 肝癌（65.3萬(wàn)死亡） 結(jié)腸癌（67.7萬(wàn)死亡） 乳癌（54.8萬(wàn)死亡） 大約30%的癌癥死亡是可以避免的！,四.高分子抗癌藥,順鉑cis-Pt(NH3)2Cl2是臨床常用而且有效的癌癥化療藥物，但代謝半衰期短，副作用大，常讓患者望而生畏。很多藥物化學(xué)家設(shè)想將順鉑結(jié)合到高分子鏈上來(lái)彌補(bǔ)上述兩大不足。美國(guó)的Allcock小組選用生物相容性好，水溶性的甲氨基聚膦腈高分子，將順鉑與聚膦腈主鏈的氮原子絡(luò)合，形成順鉑-聚膦腈衍生物，藥理學(xué)研究表明，具有很好的抗癌效果。,第五章 天然高分子材料,第一節(jié) 蛋白質(zhì)的高分子化學(xué) 第二節(jié) 核酸的高分子化學(xué) 第三節(jié) 酶

19、的高分子化學(xué) 第四節(jié) 多糖的高分子化學(xué),第一節(jié) 蛋白質(zhì)的高分子化學(xué),1. 蛋白質(zhì)的元素組成及其單體 蛋白質(zhì)多肽氨基酸 蛋白質(zhì)一般含碳50-55%，氫6-8%，氧20-23%，氮15-18%，硫0-4%；特種蛋白質(zhì)還含有Cu、Fe、P、Mo、Zn、I等元素；蛋白質(zhì)的含氮量較為穩(wěn)定，平均為16%，所以在分析生物制品時(shí)均以這個(gè)平均值作為估測(cè)值。 氨基酸的通式：,2. 氨基酸類的反應(yīng),氨基酸類中至少含有一個(gè)羧基和一個(gè)氨基，所以會(huì)呈現(xiàn)酸和堿的反應(yīng)，即使最簡(jiǎn)單的甘氨酸也是一個(gè)兩性離子，它在水溶液中呈現(xiàn)：,酸性時(shí)：,堿性時(shí)：,氨基酸的縮合反應(yīng),(1) 與茚三酮反應(yīng)，pH=4時(shí)反應(yīng)生成紫色(Ruhemann)

20、反應(yīng),(2)與氟代硝基苯在堿溶液中反應(yīng)生成黃色的三硝基苯衍生物,(3)與丹磺酰氯(dansyl chloride)產(chǎn)生熒光性,(4)多肽鍵 peptide band,3. 蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)氫鍵與折疊,組成蛋白質(zhì)大分子結(jié)構(gòu)中各個(gè)原子都有一定的空間排布，這種排布按他們占有的空間坐標(biāo)進(jìn)行定量表征，稱為二級(jí)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)與蛋白質(zhì)的功能有密切的關(guān)系，即結(jié)構(gòu)被破壞以后功能也隨之消失。 二級(jí)結(jié)構(gòu)有： -螺旋，(-helix) -片層，(-sheet) -轉(zhuǎn)角，發(fā)夾環(huán)(hairpin loop)等。,蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)三級(jí)與四級(jí)結(jié)構(gòu),4. 蛋白質(zhì)的功能與其結(jié)構(gòu)的關(guān)系,所有蛋白質(zhì)都具有一個(gè)普通特征，即它至

21、少有一個(gè)氨基酸長(zhǎng)鏈?zhǔn)怯啥嚯逆I結(jié)合的，這個(gè)鍵的一端是自由氨基（N-端），而另一端是羧基（C-端）。 在pH值環(huán)境下，蛋白質(zhì)的分子都帶有凈電荷，會(huì)在電場(chǎng)中移動(dòng)，呈現(xiàn)電池行為，這種現(xiàn)象在提純蛋白質(zhì)時(shí)可加以利用。 從蛋白質(zhì)大分子整體來(lái)說，當(dāng)它們的靜電荷為零時(shí)，這個(gè)點(diǎn)就是該蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。在等電點(diǎn)下，該蛋白質(zhì)的溶解度最小，這是分子間靜電互斥力降到最低點(diǎn)，多肽鏈就會(huì)聚集起來(lái)，并從溶液中沉淀出來(lái)。 幾種常用天然蛋白質(zhì)高分子材料： (1) 白蛋白 (2) 膠原蛋白 collagen (3) 明膠,膠原蛋白質(zhì)的基本組成之一，是人體中含量最豐富的蛋白質(zhì)，約占人體蛋白總量的30%，是人體的支持組織和結(jié)締組織的主要組

22、成成分，膠原蛋白中氨基酸以甘氨酸，脯氨酸，羥基脯氨酸等為主，膠原蛋白是一種纖維性蛋白，其基本組成單元是原膠原分子 該分子定向整齊排列，分子之間通過共價(jià)鍵交聯(lián)，形成穩(wěn)定的膠原微纖維，再聚集成膠原纖維。,(2) 彈性蛋白,彈性蛋白是彈性纖維的主要成分，廣泛存在于彈性組織和韌帶，動(dòng)脈中。它的化學(xué)組成和膠原有所不同，是另一種結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)。動(dòng)物頸韌帶是由彈性蛋白構(gòu)成的，它幫助動(dòng)物支持頭部，并可自由伸展。在動(dòng)物血管壁，特別是靠近心臟的動(dòng)脈血管壁中，也有彈性蛋白。動(dòng)脈因心臟的每次搏動(dòng)而擴(kuò)張，貯存血液并在心臟的兩次搏動(dòng)之間因回彈而重新排出。這樣，在整個(gè)心臟搏動(dòng)周期中，血液都能在較小的血管中流動(dòng)。,（3）糖蛋白

23、,糖蛋白是由蛋白質(zhì)和中性糖，堿性糖，兩性糖或糖胺聚糖等組成的復(fù)合大分子，是一類以不均一低聚糖為輔基的結(jié)合蛋白。糖輔基可能為一個(gè)或多個(gè)，糖鍵通常具有許多分枝，無(wú)連續(xù)重復(fù)單元，多數(shù)與多肽鍵成共價(jià)結(jié)合。糖蛋白在人體內(nèi)普遍存在，是結(jié)締組織中的基質(zhì)成分，也是一切細(xì)胞外的基質(zhì)成分。幾乎所有的細(xì)胞都能合成糖蛋白。細(xì)胞核成的糖蛋白，一部分留在細(xì)胞內(nèi)構(gòu)成亞細(xì)胞組分，更多的是被分泌到細(xì)胞外或作為細(xì)胞膜的組分執(zhí)行多種特殊的生物學(xué)功能。,糖蛋白作為普遍存在的生物高分子，具有以下幾種功能： （1）作為機(jī)體內(nèi)外表面的保護(hù)物及潤(rùn)滑劑。 （2）作為載體。與維生素，激素，離子等結(jié)合，有助于這些物質(zhì) 在體內(nèi)的轉(zhuǎn)移和分配。 （3）

24、作為結(jié)構(gòu)組分。有的糖蛋白可以組成組織支架的一部分，有的構(gòu)成亞細(xì)胞組分。 （4）腦及其它神經(jīng)組織中的糖蛋白似乎起一種信息儲(chǔ)存和傳遞神經(jīng)沖動(dòng)的作用。 （5）與抗體形成有關(guān).可以是抗原決定簇.糖蛋白還參與凝血過程。 （6）與動(dòng)物適應(yīng)一定的生活環(huán)境有關(guān)。 （7）糖蛋白是細(xì)胞識(shí)別機(jī)理必要組分，這是它的主要功能之一.,糖蛋白的主要作用,血紅素結(jié)構(gòu)中卟啉環(huán)呈平面型，帶有許多非定域電子，而鐵（在鐵ll價(jià)態(tài)與正常生理狀態(tài)下）是按照八面體絡(luò)合型被圍繞著的，這樣造成的多肽鏈中有組氨酸 的氮環(huán)與氧分子，每一個(gè)配合基給予鐵的空白軌道以一對(duì)電子。,第二節(jié) 核酸的高分子化學(xué),1. 核酸的組成 嘌呤類： 嘧啶類：,核酸結(jié)構(gòu)中

25、的糖類（戊糖，D-ribose） 脫氧核糖核酸（DNA單體，deoxy nuleotide） 核苷酸（RNA單體） 核酸，也稱為聚核苷酸（polynucleotide）,2. 核酸中的氫鍵與疏水鍵,氫鍵在核酸的三維結(jié)構(gòu)中是處于重要地位的，這些鍵位于分開的聚核苷酸鍵之間或是在同一個(gè)鍵的不同部位之間。由氫鍵連起來(lái)的一對(duì)堿基常常帶有一個(gè)嘌呤和一個(gè)嘧啶，往往是腺嘌呤與胸腺嘧啶或尿嘧啶相結(jié)合（A-T或A-U）。若是鳥嘌呤則常常與胞嘧啶相結(jié)合（G-C）。在某些特殊情況下，氫鍵可以連系三個(gè)堿基。 在核酸的結(jié)構(gòu)中疏水鍵也很重要。雜環(huán)堿基是疏水性的，他們彼此間可能結(jié)合在一起，而不是與水結(jié)合。在分子的雙鏈段區(qū)內(nèi)，

26、堿基可以相互平行排列，彼此在分子內(nèi)部一個(gè)堆積在另一個(gè)的頂部連接起來(lái)。平行的雜環(huán)堿基中介電子彼此相互作用使疏水性增強(qiáng)。,3. 核酸中DNA和RNA結(jié)構(gòu)及其性質(zhì),DNA分子是由帶有雙螺旋結(jié)構(gòu)的兩支多核苷鏈所構(gòu)成，這兩只鏈向著相反方向發(fā)展，它們以氫鍵的方式使堿基成對(duì)結(jié)合。 DNA兩條鏈中的堿基并不相同，但卻能互補(bǔ)，其中一條鏈中的堿基的順序就能決定另一條鏈中堿基的順序，A-T結(jié)合，G-C結(jié)合，如： 5-端-GATCACGTA-3-端 3-端-CTAGTGCAT-5-端,poly I (肌苷酸) poly C (胞嘧啶核苷酸) 1 ：1的雙鏈聚合物 聚肌胞,中國(guó)，1979年，通過鑒定,poly I,po

27、ly C,其二次結(jié)構(gòu)對(duì)活性影響甚大，僅有雙鏈結(jié)構(gòu)聚合物才有活性,4. 核酸的功能,生物體的基因信息存在于細(xì)胞的脫氧核糖核酸的堿基順序中作為密碼。較高級(jí)的生物體中，大部分的DNA都存在于細(xì)胞核的染色體內(nèi)，少量則存在于細(xì)胞顆粒中，即存在于線粒體與葉綠體中。線粒體可發(fā)出能量，葉綠體則是光合作用的反應(yīng)點(diǎn)。 （1）信息的再生復(fù)制 （2）信息的揭示轉(zhuǎn)錄,基因再組合,遺傳密碼表和用20種氨基酸有里往外的太陽(yáng)式圖,二、PCR擴(kuò)增技術(shù),實(shí)驗(yàn)原理,多聚酶鏈反應(yīng)（PCR）技術(shù)的原理類似于DNA的天然復(fù)制過程?？珊?jiǎn)述為： 在微量離心管中加入適量緩沖液，加入微量模板DNA，四種脫氧核苷酸（dNTP），和耐熱Taq聚合酶

28、及兩個(gè)合成的DNA引物，并有Mg2+存在。,實(shí)驗(yàn)原理,加熱使模板DNA在高溫下（94）變性，雙鏈解鏈，這是所謂變性階段。 降低溶液溫度，使合成引物在低溫（56）與模板DNA互補(bǔ)退火形成部分雙鏈，這是所謂退火階段。 溶液反應(yīng)溫度升至中溫（72），在Taq酶作用下，以四種dNTP為原料，引物為復(fù)制起點(diǎn)，模板DNA的一條雙鏈在解鏈和退火之后延伸為兩條雙鏈，這是延伸階段。 如此反復(fù)，在同一反應(yīng)體系中可重復(fù)高溫變性、低溫復(fù)性和DNA合成這一循環(huán)，使產(chǎn)物DNA重復(fù)合成，并且在重復(fù)過程中，前一循環(huán)的產(chǎn)物DNA可作為后一循環(huán)的模板DNA而參與DNA的合成，使產(chǎn)物DNA的量按2n方式擴(kuò)增。經(jīng)過2535個(gè)循環(huán)，D

29、NA擴(kuò)增倍數(shù)可達(dá)106109。,實(shí)驗(yàn)原理,基因組DNA提取原 理,DNA在生物體內(nèi)是與蛋白質(zhì)形成復(fù)合物的形式存在的。核酸與蛋白質(zhì)之間的結(jié)合力包括離子鍵、氫鍵、范德華力等，破壞或降低這些結(jié)合力就可把核酸與蛋白分開。 DNA、RNA所含有的嘌呤環(huán)和嘧啶環(huán)的共軛雙鍵具有吸收紫外光的性質(zhì)，吸收高峰在260nm處，所以，可用紫外分光光度法測(cè)定DNA的濃度。,5. 標(biāo)記化合物的方法及其應(yīng)用,同位素的靈敏度非常高，所以可以用合成方法使被研究的物質(zhì)分子含有穩(wěn)定同位素或放射性同位素作為標(biāo)記。這種化合物就稱為標(biāo)記化合物。標(biāo)記以后，就能很準(zhǔn)確的測(cè)量這些物質(zhì)的存在，還能測(cè)出這些物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)所述的路徑，即使在生物體

30、內(nèi)也行。這種技術(shù)就稱為同位素示蹤法（radioactive tracing）。 I. 制備標(biāo)記化合物的方法： 交換法 化學(xué)合成法 生物合成法,II. 同位素的測(cè)量 同位素的測(cè)量使用較精密的測(cè)量?jī)x器，如質(zhì)譜儀或核磁共振儀。表示放射性強(qiáng)度的方法有： （1）比放射性 或稱放射性比度(specific activity)。這表示單位數(shù)量物質(zhì)的放射性，如說明某一樣品中放射性元素的含量與該元素總量的比例或百分比；例如： 其次是代表單位重量或單位容量的物質(zhì)衰變率。如“每毫克每分鐘若干次”或“每毫克中若干微居里”，“每毫克分子量的毫居里數(shù)?！?（2）回收率 這說明某一樣品的放射性與生物體接受的總放射性之比：,

31、同位素測(cè)量中，因它們的穿透能力不同，可有下列類別： （1）-射線發(fā)射體的測(cè)量 發(fā)射-射線的同位素，如131I、24Na、38Cl、82Br、51Cr、65Zn、59Fe等，由于它們有很高的穿透能力，不必經(jīng)過萃取或分離就可以直接測(cè)量。測(cè)量的設(shè)備可用碘化鈉閃爍計(jì)數(shù)品。 （2）軟-射線測(cè)量 如14C、3H、35S、45Ca等都是低能量-射線的發(fā)射體，在生物高分子中占有很重要的地位。操作過程中，應(yīng)當(dāng)盡量增大幾何效率，并盡量減少射線在樣品中產(chǎn)生自吸收和被測(cè)量?jī)x器吸收作用。測(cè)量時(shí)應(yīng)使用薄窗蓋革計(jì)數(shù)管或無(wú)窗蓋革計(jì)數(shù)管。 （3） 硬-射線測(cè)量 這些應(yīng)用于能發(fā)射高能-粒子的同位素，如32P、131I、38Cl等

32、，測(cè)量時(shí)應(yīng)使用底窗型計(jì)數(shù)管。 （4）活化分析 活化分析是把原來(lái)沒有放射性的樣品經(jīng)中心照射，使其中普通元素變成具有特征射線的產(chǎn)物，而后進(jìn)行鑒定和測(cè)量?；罨治鼍哂懈哽`敏度、高度專一性，而且不損壞樣品。在研究天然高分子方面很適應(yīng)。所需能源可來(lái)自反應(yīng)堆，加速器或同位素中子源等。,第三節(jié) 酶的高分子化學(xué),酶是最主要的、以蛋白質(zhì)為主的特殊功能高分子。 特點(diǎn)： 1. 催化效率高，一般為無(wú)機(jī)催化劑的106-1013倍。 2. 專一性強(qiáng)，酶對(duì)其底物（substrate）即被作用物有嚴(yán) 格的選擇性,高度特異性。 3. 反應(yīng)條件溫和，一般在常溫常壓下進(jìn)行，酶活性的不穩(wěn)定性（容易失活）。 4. 酶的作用是可以調(diào)節(jié)和

33、控制的。,（一） 酶的固定化（immobilization）,酶作為催化劑有穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)，對(duì)熱、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、有機(jī)溶劑等均不夠穩(wěn)定，即使在最適條件下，也會(huì)很快失活。所以使用酶作為催化劑時(shí)，使用固定化方法是必需的。 關(guān)于酶的活力： 按1964年國(guó)際生化協(xié)會(huì)統(tǒng)一規(guī)定，酶活力等于能使1mol底物在1min內(nèi)轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物的酶量，溫度為25，反應(yīng)時(shí)pH值與底物濃度等均采用最適條件。,由于酶很不穩(wěn)定，在提取時(shí)易變性失活，因而提取時(shí)應(yīng)注意： ()溫度 整個(gè)提純操作應(yīng)盡可能在低溫下(04C)進(jìn)行，以防止酶的變性失活或蛋白質(zhì)水解酶對(duì)目的酶的水解(尤其是在有機(jī)溶劑或無(wú)機(jī)鹽存在下更應(yīng)注意) (2)PH 在提純過程中一

34、般采用緩沖液作為溶劑，防止過酸或過堿。對(duì)一特定的酶，溶劑pH的選擇應(yīng)考慮酶的pH穩(wěn)定性以及酶的溶解度。 (3)鹽濃度 因?yàn)榇蠖鄶?shù)蛋白質(zhì)具有鹽溶性質(zhì)所以在抽提過程中可選用合適濃度的鹽溶液以促進(jìn)蛋白質(zhì)溶解；但要注意當(dāng)鹽濃度過高時(shí)，酶容易變性； (4)攪拌 劇烈攪拌容易引起蛋白質(zhì)變性，提純中應(yīng)避免劇烈攪拌和產(chǎn)生泡沫。 (5)微生物污染 酶液是微生物生長(zhǎng)的良好培養(yǎng)基，在提純過程中應(yīng)盡可能防止微生物對(duì)酶的破壞。,酶的制備流程： 一般包括破碎細(xì)胞、溶劑抽提、離心、過濾、濃縮、干燥這幾個(gè)步驟，對(duì)某些純度要求很高的酶則需經(jīng)幾種方法乃至多次反復(fù)處理。 (1)破碎細(xì)胞 除了胞外酶的提取以外，所有胞內(nèi)酶均需將細(xì)胞破

35、碎后方可進(jìn)一步抽提。破碎細(xì)胞有許多方法，動(dòng)植物細(xì)胞常用高速組織搗碎機(jī)和組織勻漿器破碎，而微生物細(xì)胞的破碎則有機(jī)械破碎法、酶法、化學(xué)試劑法和物理破碎法 等多種。 (2)溶劑抽提 大多數(shù)酶蛋白都可用稀酸、稀堿或稀鹽溶液浸泡抽提。何種溶劑和抽提條件視酶的溶解性和穩(wěn)定性而定，抽提時(shí)應(yīng)注意溶劑種類、溶劑量、溶劑pH等的選擇。,(3)離心分離 離心分離是酶分離提純中最常用的方法，主要用于除去細(xì)胞碎片或抽提過程中生成的沉淀物。工業(yè)上常用板框壓濾機(jī)來(lái)完成酶的粗分離。 (4)濃縮 由于發(fā)酵液或酶抽提液中酶的濃度一般都比較低，必須經(jīng)過進(jìn)一步純化以便于保存、運(yùn)輸和應(yīng)用。事實(shí)上，大多數(shù)純化酶的操作如吸附、沉淀、凝膠過

36、濾等均包含了酶的濃縮作用，工業(yè)上常采用真空薄膜濃縮法以保證酶在濃縮過程中基本不失活。 (5)干燥 酶溶液或含水量高的酶制劑即使在低溫下也極不穩(wěn)定，只能作短期保存。為便于酶制劑的長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)輸、儲(chǔ)存，防止酶變性，往往需對(duì)酶進(jìn)行干燥，制成含水量較低的制品。常用的干燥方法有真空十燥、冷凍干燥、噴霧干燥等。,各種酶?jìng)鞲衅鞯幕窘Y(jié)構(gòu),固定化方法與實(shí)施,(1)物理吸附法 是制備固定化酶最早采用的方法，它是以固體表面物理吸附為依據(jù)，使酶與水不溶性載體相接觸而達(dá)到酶吸附的目的。吸附的載體可以是石英砂、多7孔玻璃、硅膠、淀粉、高嶺土、活性炭等對(duì)蛋白質(zhì)有高度吸附力的吸附劑。該方法操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，反復(fù)使用，但

37、結(jié)合力弱酶易解析并污染產(chǎn)品。,(2)離子吸附法 該法是通過離子效應(yīng)，將酶分子固定到含有離子交換基團(tuán)的固相載體上。最早應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)的氨基?；?，就是使用多糖類陰離子交換劑DEAE 葡聚糖凝膠固定化的。常見的載體有DEAE纖維素、CM衍生物等。離子吸附法的操作同樣簡(jiǎn)便，反應(yīng)條件溫和，制備出的固定化酶活性高，但載體與酶分子之間的結(jié)合仍不夠牢固當(dāng)使用高濃度底物高離子強(qiáng)度或PH發(fā)生變化時(shí)酶容易脫落但這種固定化酶容易回收再生。,(3)螯合法 這是一種比較吸引人的技術(shù)，它主要是利用螯合作用將酶直接螯合到表面含過渡金屬化合物的載體上，具有較高的操作穩(wěn)定性。已知能用于酶固定化的金屬氫氧化物有鈦(二價(jià)和四價(jià))

38、、鐵(四價(jià))和釩(三價(jià))等，其中以鈦(四價(jià))和鐵(四價(jià))的氫氧化物較好，它們能與酶的羧基、氨基和羥基結(jié)合。,(4)共價(jià)結(jié)合法 共價(jià)結(jié)合法是通過酶分子上的官能團(tuán)，與載體表面上的反應(yīng)基團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成共價(jià)鍵的一種固定化方法，是研究得最多的固定化方法之一。共價(jià)交聯(lián)法是通過雙功能或多功能試劑，在酶分子間或酶分子和載體間形成共價(jià)鍵的連接方法。這些具有兩種相向或不同功能基團(tuán)的試劑叫做交聯(lián)劑。共價(jià)交聯(lián)法與共價(jià)結(jié)合法一樣，反應(yīng)條件比較激烈，固定化酶的回收率比較低，般不單獨(dú)使用，但如能降低交聯(lián)劑濃度和縮短反應(yīng)時(shí)間，則固定化酶的比活會(huì)有所提高。常見的交聯(lián)劑有順丁烯二酸酐和乙烯共聚物、戊二醛等，其中以戊二醛最為常

39、用。,（5） 包埋法,將酶包埋在高聚物凝膠網(wǎng)格中或高分子半透膜內(nèi)的固定方法。前者又稱為凝膠包埋法，后者則稱為微囊法。 包埋法一般不需要與酶蛋白的氨基酸殘基起結(jié)合反應(yīng)，較少改變酶的高級(jí)結(jié)構(gòu)，酶活的回收率較高；但它僅適用于小分子底物和產(chǎn)物的酶，因?yàn)橹挥行》肿游镔|(zhì)才能擴(kuò)散進(jìn)入高分子凝膠的網(wǎng)格，并且這種擴(kuò)散阻力還會(huì)導(dǎo)致固定化酶動(dòng)力學(xué)行為的改變和活力的降低。,固定化酶的高分子載體,（二）酶的應(yīng)用,表5-1 酶在工業(yè)上的應(yīng)用實(shí)例,應(yīng)用領(lǐng)域 1.酶與發(fā)酵工業(yè) 2.酶與氨基酸工業(yè) 3.酶法生產(chǎn)有機(jī)酸 4.酶與洗滌工業(yè) 5.酶與能源工業(yè) 6.酶與醫(yī)療工業(yè),1.酶與發(fā)酵工業(yè),（1） 酒精釀造 利用淀粉酶（-1，4

40、-葡聚糖-4-葡聚糖水解酶），先把淀粉質(zhì)材料水結(jié)成糖，而后再經(jīng)酵母發(fā)酵制成酒精。 （2） 酶法制造葡萄糖 過去制造葡萄糖一般采用酸法。發(fā)酵酶法制造葡萄糖后，可以得到無(wú)苦味、收獲量高、純度高的優(yōu)良產(chǎn)品。 （3） 麥芽怡糖的酶法生產(chǎn) 生產(chǎn)怡糖一般使用麥芽汁使淀粉糖化，因?yàn)辂溠恐泻?淀粉酶和-淀粉酶。 （4） 糖蜜制酒精 （5） 酶在面包制造中的應(yīng)用,2.酶與氨基酸合成工業(yè),（1） 賴氨酸 賴氨酸是營(yíng)養(yǎng)輔助品與強(qiáng)化飼料原料，目前主要用酶法生產(chǎn)。以環(huán)己烷為原料，使用盧氏隱球酵母或無(wú)色桿菌中產(chǎn)生的內(nèi)酰氨酶或消旋酶，可以生產(chǎn)賴氨酸。 （2） 丙氨酸 丙氨酸是一種脂肪型非極性氨基酸，可以用發(fā)酵法生產(chǎn)，但產(chǎn)

41、品是DL型的，必須經(jīng)光學(xué)析分，也可以從L-天門冬氨酸以酶法生產(chǎn)。 所謂光學(xué)析分，是把消旋體的氨基酸分開的方法。因?yàn)樵诠鈱W(xué)型式中只有L-型有生理活性，所以要把L-型與D-型分開。分開的方法可以用?；高M(jìn)行酶法析分。,生物體對(duì)于旋光性化合物的“辨認(rèn)”是眾所周知的，例如（L）-門冬酰胺是苦的，（D）-門冬酰胺是甜的。氯霉素四個(gè)異構(gòu)體中只（D）-（-）-蘇式具有藥效，其余三個(gè)異構(gòu)體幾乎無(wú)藥效。烯丙聚酯八個(gè)異構(gòu)體中只有以（R,R）-構(gòu)型的酸和（S）-構(gòu)型的醇組成的異構(gòu)體具有最高的殺蟲能力。某種嗎啡類藥物，其左旋體具有強(qiáng)止痛作用，而且不成癮；而其右旋體只有微弱的止痛作用，但卻能成癮，等等。生物體的這種能力

42、當(dāng)然與生物體本身是由結(jié)構(gòu)嚴(yán)格的旋光性大分子（蛋白質(zhì)，糖類，核酸等）構(gòu)成有關(guān)，因此純的旋光異構(gòu)體的獲得，對(duì)于生物活性物質(zhì)的研究是十分重要的。,3.酶法生產(chǎn)有機(jī)酸,（1）酒石酸,（2）蘋果酸,4.酶與洗滌工業(yè),在洗滌劑中加入蛋白酶，能使這些污物成為易溶狀態(tài)而去除。,5.酶與能源工業(yè),（1） 生產(chǎn)乙醇 （2） 生產(chǎn)氫 （3） 生產(chǎn)甲烷 （4） 在石油勘探中使用,6.酶與醫(yī)療工業(yè),主要在藥用中使用的酶制劑舉例如下：,以酶為試劑的臨床化學(xué)分析,第四節(jié) 多糖的高分子化學(xué),“糖”指多羥基的醛、酮、醇與它們的氧化或還原衍生物，以及由其糖苷鍵連接的化合物?！岸嗵恰笔侵妇哂猩狭薪Y(jié)構(gòu)的多聚體。 主要內(nèi)容： 1.糖的

43、生理功能 2.多糖的單體及其結(jié)構(gòu) 3.多糖單體的反應(yīng) 4.糖苷鍵與多糖結(jié)構(gòu),一.糖的生理功能,氧化功能 儲(chǔ)存能量，維持血糖 提供原料，合成其他物質(zhì) 參與構(gòu)造組織細(xì)胞 其他功能,糖代謝,糖原的合成與分解 合成：由單糖（主要是葡萄糖）合成糖原的過程。 分解：肝糖原分解為葡萄糖的過程。 糖原合成與分解的生理意義：肝糖原的合成與分解能維持血糖水平恒定，是血糖的重要來(lái)源。肌糖原的合成與分解主要供肌肉收縮時(shí)能量的需要。,糖的分解代謝,糖的無(wú)氧氧化：葡萄糖或糖原在無(wú)氧條件下，分解成乳酸并釋放出部分能量。 糖的有氧氧化：在有氧條件下，葡萄糖和糖原氧化成H2O,和CO2,并釋放出大量能量的過程 糖異生：非糖物質(zhì)

44、轉(zhuǎn)變成葡萄糖或糖原的過程,二.多糖的單體及其結(jié)構(gòu),Fischer投影式表示單糖結(jié)構(gòu)：,豎線表示碳鏈；羰基具有最小編號(hào), 并寫在投影式上端；一短 橫線代表手性碳上的羥基。,單糖的差向異構(gòu)體,C-2差向 異構(gòu)體,C-4差向 異構(gòu)體,2. 糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)及其表示方法,1) 變旋現(xiàn)象,葡萄糖分子中醛基與羥基形成環(huán)狀半縮醛結(jié)構(gòu)。半縮醛羥 基的兩種空間取向形成兩種異構(gòu)體。端基差向異構(gòu)體。,-D-(+)-吡喃葡萄糖 -D-(+)-呋喃葡萄糖 +18.7o ( 63% ) +112o (37% ）,-異構(gòu)體： 半縮醛羥基與CH2OH在鏈異側(cè)；或半縮醛羥基 與C5上的羥基在鏈同側(cè)。,達(dá)到平衡時(shí)：吡喃糖 99% (

45、-異構(gòu)體37%、-異構(gòu)體63%) 呋喃糖 1% ； 鏈形葡萄糖 僅占0.1%,-異構(gòu)體： 半縮醛羥基與CH2OH在鏈同側(cè)；或半縮醛羥基 與C5上的羥基在鏈異側(cè)。,2）糖的Haworth式,-D-吡喃葡萄糖,-D-吡喃葡萄糖,修飾 Fischer投影式:,半縮醛羥基構(gòu)型未定時(shí)的表示：,如何由Haworth(哈沃斯)式判斷糖的構(gòu)型？,-D-吡喃葡萄糖 -L-吡喃葡萄糖,D-型：CH2OH在環(huán)上方； L-型：CH2OH在環(huán)下方。,D-型糖中：-異構(gòu)體：半縮醛羥基在環(huán)的下方； -異構(gòu)體：半縮醛羥基在環(huán)的上方。,呋喃糖(Haworth式)的構(gòu)型,D-型糖：C-5為R構(gòu)型； L-型糖：C-5為S構(gòu)型。,在

46、Haworth式結(jié)構(gòu)式中：,L-型糖中：情況相反。,試判斷下面呋喃葡萄糖是D-型還是L-型？是-構(gòu)型還是-構(gòu)型？,-D-呋喃葡萄糖,注意： 通常吡喃環(huán)中的氧原子寫在環(huán)的右上角。,3. 單糖的構(gòu)象,D-吡喃葡萄糖 -D-吡喃葡萄糖 -D-吡喃葡萄糖,三. 單糖的反應(yīng),1. 成苷反應(yīng),甲基-D-葡萄糖苷 甲基-D-葡萄糖苷,糖苷基與配基之間連接的鍵稱為苷鍵。,-苷鍵,-1,6-苷鍵,-苷鍵,氮苷(胸腺嘧啶核苷) 苦杏仁苷,糖苷為縮醛結(jié)構(gòu)，無(wú)變旋現(xiàn)象。 酸或酶催化下，苷鍵斷裂生成原來(lái)的糖和非糖部分。 酶催化效率高且立體專一。,-D-葡萄糖苷酶,甲基-D-吡喃葡萄糖苷 -D-吡喃葡萄糖,2. 成醚反應(yīng)

47、,稀酸水解，C-1上苷鍵被水解。,4. 成脎反應(yīng) （與過量苯肼作用）,發(fā)應(yīng)過程：,5. 氧化反應(yīng),1) 與Tollens、Fehling、Benedict試劑反應(yīng),糖化學(xué)中的還原糖與非還原糖的概念。,反應(yīng)發(fā)生在C-1和C-2上。由于氫鍵，脎形成較為穩(wěn)定的六元環(huán)結(jié)構(gòu)。,2) 與溴水、稀硝酸、高碘酸的反應(yīng),高碘酸氧化法測(cè)定糖苷中環(huán)的大小,6. 還原反應(yīng),7. 磷酸酯的形成,ATP 磷酸酯,8. 莫利施（Molisch）反應(yīng),鑒別糖類物質(zhì),四 寡糖,一.雙糖（還原糖與非還原糖）,1. (+)-麥芽糖,-1,4,4-O-(-D-吡喃葡萄糖苷基)-D-吡喃葡萄糖,2,3,4,6-四-O-甲基-D-吡喃葡

48、萄糖 2,3,6-三-O-甲基-D-吡喃葡萄糖,2. (+)-纖維二糖,-1,4,4-O-(-D-吡喃葡萄糖苷基)-D-吡喃葡萄糖,(+)-纖維二糖與(+)-麥芽糖結(jié)構(gòu)上的區(qū)別：苷鍵構(gòu)型不同。,3. (+)-蔗糖,-1,2苷鍵,-2,1苷鍵,-D-吡喃葡萄苷基-D-呋喃果糖苷,3.多糖單體的反應(yīng),（1）還原反應(yīng),（2）糖苷反應(yīng),（3）羥基甲基化,二. 環(huán)糊精 (Cyclodextrins),-CD結(jié)構(gòu)示意圖,6、7、8 個(gè)D-(+)-吡喃葡萄糖 ； -1,4-苷鍵； 、環(huán)糊精。 (-CD 、-CD 、-CD ),環(huán)糊精的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性能與應(yīng)用：,圓筒狀；外緣親水、內(nèi)腔疏水，即具有極性的外側(cè)和非極

49、性的內(nèi)側(cè)； 有手性。 形成主客體包合物，使環(huán)糊精具有一定的選擇識(shí)別能力； 用作相轉(zhuǎn)移催化劑； 分離旋光異構(gòu)體； 增加反應(yīng)的立體選擇性與區(qū)域選擇性被用于有機(jī)合成中； 用作酶模型、食品添加劑、分析增效劑、電化學(xué)分析傳感器、色譜固定相、提高藥物生物利用度、環(huán)境中有機(jī)污染物的富集和去除、乳化劑、抗氧劑等等。,6、7、8 個(gè)D-(+)-吡喃葡萄糖 ； -1,4-苷鍵； 、環(huán)糊精。 (-CD 、-CD 、-CD ),五多糖應(yīng)用舉例,連接單糖的苷鍵主要為： -1,4，-1,4和-1,6苷鍵。 無(wú)還原性、無(wú)變旋現(xiàn)象。不溶于水或與水形成膠體溶液。,自然界中的多糖,自然界廣泛存在的多糖主要有： 1植物多糖，如纖維

50、索、半纖維素、淀粉、果膠等， 2動(dòng)物多糖，如甲殼素、殼聚糖、肝素、硫酸軟骨素等。 3瓊脂多糖，如瓊脂、海藻酸、角叉藻聚糖等。 4菌類多糖，如。D-葡聚糖、D-半乳聚糖、甘露聚糖等。 5微生物多糖，如右旋糖酐、黃原膠、凝乳糖、出芽短梗抱糖等。,1. 纖維素（cellulose）,D-葡萄糖， -1,4苷鍵,-1,4-苷鍵,2. 淀粉（starch）,-1,4-苷鍵,直鏈淀粉,-1,6苷鍵,-1,4-苷鍵,支鏈淀粉,3. 糖苷鍵與多糖結(jié)構(gòu),多糖也稱為聚糖(glycans)，當(dāng)它僅僅由一個(gè)類型的單糖所構(gòu)成時(shí)，稱為同多糖(homopolysacchorides)。例如淀粉與纖維素兩者均為葡糖所構(gòu)成，稱為葡聚糖(glucans)。凡是由多種不同單糖構(gòu)成的糖就稱為雜多糖(heteropolysaccharide)。,1.纖維素,2.肝素（heparin） 發(fā)現(xiàn)于肺、肝和動(dòng)脈管壁中，它的結(jié)構(gòu)中有葡糖醛酸、L-艾杜糖醛酸與D-葡糖胺的殘