1糖化學(xué)生化全解

1糖化學(xué)(huàxué)生化全解第一頁，共42頁。糖的化學(xué)(huàxué)第一章第二頁，共42頁。緒論(xùlùn)糖的生物學(xué)意義(yìyì)糖的分類(fēnlèi)多糖的分類多糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)多糖的理化性質(zhì)測定概述分類理化性質(zhì)生物功能分析別離內(nèi)容提要多糖的提取、純化和降解第三頁，共42頁。第一節(jié)概述(ɡàishù)一、糖的概念(gàiniàn)、分布組成糖類(tánɡlèi)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(xué)定義多羥基醛或酮及其縮聚物和衍生物的總稱。所有生命機體中，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%；第四頁，共42頁。韌帶－結(jié)構(gòu)糖結(jié)締組織－結(jié)構(gòu)糖

肌糖原－能源動物干重2％供作能源(néngyuán)具有結(jié)構(gòu)(jiégòu)功能具有多種生理(shēnglǐ)活性和功能二、糖的生物學(xué)功能第五頁，共42頁。細胞壁中結(jié)構(gòu)(jiégòu)糖儲備能源糖植物(zhíwù)干重90％DNA、RNA結(jié)構(gòu)(jiégòu)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。第六頁，共42頁。按組成(zǔchénɡ)分類單糖(dāntánɡ)寡糖多糖(duōtánɡ)按C原子數(shù)目按羰基位置〔丙、丁、戊、己等〕〔醛糖、酮糖〕復(fù)合糖：與非糖物質(zhì)結(jié)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(zhì)合成代謝分解代謝CO2糖碳來源第七頁，共42頁。二、單糖(dāntánɡ)的結(jié)構(gòu)單糖分子都有不對稱(duìchèn)C原子，都有旋光異構(gòu)體。天然存在(cúnzài)的單糖都是D型的D-葡萄糖L-葡萄糖旋光性：右旋：+；左：－；第八頁，共42頁。一、多糖(duōtánɡ)的分類(一)來源(láiyuán)植物(zhíwù)多糖動物多糖微生物多糖海洋生物多糖(二)生理功能貯存多糖結(jié)構(gòu)多糖(三)

構(gòu)成成分同聚多糖雜聚多糖粘多糖結(jié)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(zhì)、脂等非糖物質(zhì)的化合物)第二節(jié)多糖的化學(xué)多糖特性無甜味，無復(fù)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。第九頁，共42頁。同聚多糖(duōtánɡ)糖原(tánɡyuán)淀粉纖維素肝素(ɡānsù)雜聚多糖第十頁，共42頁。糖復(fù)合物〔糖綴合物〕是糖類的復(fù)原端和其他非糖組分(zǔfèn)以共價鍵結(jié)合的產(chǎn)物糖蛋白和糖脂〔一〕糖蛋白(dànbái)與蛋白(dànbái)多糖蛋白多糖(duōtánɡ)〔性質(zhì)以多糖(duōtánɡ)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(zhì)接近蛋白質(zhì)〕糖蛋白也與腫瘤特異性抗原活性鑒定有關(guān)O-糖苷鍵(Thr、Ser等的-OH與糖半縮醛-OH間形成)第十一頁，共42頁?！捕程侵c脂多糖(duōtánɡ)糖脂脂多糖(duōtánɡ)甘油(ɡānyóu)醇糖脂N-?；窠?jīng)醇糖脂細胞膜含有各種糖脂，脂多糖是革蘭氏陰性細菌細胞壁具有的復(fù)合多糖。ABO血型物質(zhì)O型:分泌H型物質(zhì)(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)第十二頁，共42頁。脂類與糖的縮合物。種類：腦苷脂、神經(jīng)節(jié)苷脂、脂多糖、功能：主要在細胞膜外表(wàibiǎo)，是細胞識別的分子根底。糖脂類第十三頁，共42頁?！惨弧车矸?diànfěn)1、淀粉(diànfěn)的結(jié)構(gòu)直鏈淀粉(diànfěn)支鏈淀粉二、重要多糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)與生理功能復(fù)原端非復(fù)原端直鏈淀粉的螺旋結(jié)構(gòu)直鏈淀粉分子構(gòu)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第十四頁，共42頁。支鏈淀粉(diànfěn)組成含6000以上(yǐshàng)的G分子有50個分支(fēnzhī)分支間隔為8-9G殘基每個分支有24-30G復(fù)原端非復(fù)原端非復(fù)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結(jié)構(gòu)第十五頁，共42頁。2、淀粉(diànfěn)的性質(zhì)⑴淀粉(diànfěn)的糊化作用天然淀粉不溶于冷水(lěngshuǐ)，淀粉粒的相對密度為，大于水的相對密度。糊化作用：將淀粉加水調(diào)成乳狀液，隨著加熱升溫，淀粉粒吸水溶脹，當溫度升高到一定限度，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。糊化作用凝沉作用天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(jīng)緩慢冷卻或長期放置，會變成不透明甚至產(chǎn)生沉淀的現(xiàn)象。凝沉作用可視為糊化作用的逆轉(zhuǎn)第十六頁，共42頁。兩種作用(zuòyòng)比較糊化是由于受熱(shòurè)，淀粉分子內(nèi)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(gāodù)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(guān)。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(guān)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(luò)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第十七頁，共42頁?！捕程窃?tánɡyuán)動物體內(nèi)的貯存多糖(duōtánɡ)，貯存于動物的肝臟和肌肉中。糖原結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉相似，分支比支鏈淀粉多，每個分支平均長度為12-18個G分子(fēnzǐ)，與碘作用顯紅紫色。第十八頁，共42頁。右旋糖苷——是酵母菌及某些細菌中的貯存(zhùcún)多糖結(jié)構(gòu)：主鏈：α-1,6糖苷鍵；支鏈：α-1,3和α-1,4糖苷鍵功能：降低(jiàngdī)血粘度、抗血栓、改善微循環(huán)、利尿(三)葡聚糖第十九頁，共42頁。〔四〕纖維素除反芻動物(fǎnchúdònɡwù)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(hújīnɡ)纖維(xiānwéi)二糖葡萄糖纖維素是由-D-葡萄糖通過-1，4葡萄糖苷鍵結(jié)合成的線型大分子，無分支結(jié)構(gòu)。bb第二十頁，共42頁。纖維素作為植物(zhíwù)的骨架β-1,4-糖苷鍵第二十一頁，共42頁。纖維(xiānwéi)中纖維(xiānwéi)素分子以氫鍵構(gòu)成微晶束第二十二頁，共42頁。由于氫鍵比纖維素多，所以比纖維素堅硬，是昆蟲(kūnchóng)、甲殼動物的結(jié)構(gòu)材料〔五〕殼多糖〔幾丁質(zhì)、甲殼素〕根本單位(dānwèi)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(jié)構(gòu)、功能均與纖維素相似。。bOCH2OHOOHHHHHH146NHCH3OCb第二十三頁，共42頁。〔六〕糖胺聚糖〔粘多糖〕粘多糖透明質(zhì)酸〔存在于動物(dòngwù)的結(jié)締組織中〕硫酸(liúsuān)軟骨素〔體內(nèi)最多，為軟骨(ruǎngǔ)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明質(zhì)酸有吸水性，有粘合與保護細胞的作用眼球玻璃體、角膜、關(guān)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、血管壁等第二十四頁，共42頁。透明質(zhì)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(jié)締組織、眼球(yǎnqiú)的玻璃體、角膜、關(guān)節(jié)液中。因有較強的酸性，是一種(yīzhǒnɡ)酸性雜多糖，它們通過共價鍵與蛋白質(zhì)連接構(gòu)成蛋白聚糖。第二十五頁，共42頁。硫酸(liúsuān)軟骨素是體內(nèi)(tǐnèi)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三種第二十六頁，共42頁。肝素(ɡānsù)肝素存在(cúnzài)于肺、血管壁、腸粘膜等組織中，是動物體內(nèi)一種抗凝血物質(zhì)。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(ɡānsù)第二十七頁，共42頁。(七)細菌(xìjūn)多糖**1、肽聚糖又稱胞壁質(zhì)〔murein〕，是構(gòu)成細菌細胞壁根本骨架(gǔjià)的主要成分。是一種多糖與氨基酸鏈相連的多糖復(fù)合物。2、脂多糖(duōtánɡ)脂多糖由外層低聚糖鏈、核心多糖及脂質(zhì)三局部構(gòu)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(dǎo)致細菌死亡第二十八頁，共42頁。多糖的理化(lǐhuà)性質(zhì)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處有最大吸收，通過標準曲線(qūxiàn)查出溶液中多糖含量第二十九頁，共42頁。多糖的理化(lǐhuà)性質(zhì)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(bōlí)紙電泳、聚丙烯酰胺凝膠電泳及瓊脂糖電泳等，然后進行顯色。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(zhì)類物質(zhì)第三十頁，共42頁。多糖(duōtánɡ)的理化性質(zhì)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，首先測定一系列結(jié)構(gòu)相似的分子量的多糖做標準曲線(qūxiàn)，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似結(jié)構(gòu)的多糖，決定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第三十一頁，共42頁。多糖(duōtánɡ)的別離純化及降解〔一〕多糖的提取與別離1、膠類：木聚糖及半乳糖等，難溶于水，溶于稀堿液原料(yuánliào)粉碎后用水溶液提取，提取液經(jīng)中和及濃縮等步驟，最后參加乙醇，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(zhì)，經(jīng)透析、濃縮后再加乙醇得粗多糖產(chǎn)物。第三十二頁，共42頁。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(jīng)預(yù)處理后用溶液4℃提取，后用酸中和。蛋白質(zhì)可用調(diào)pH、加熱或用陶土吸附法去除，最后用乙醇沉淀可獲得成品?！?〕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行廣泛的蛋白質(zhì)水解。經(jīng)消化后的提取液中主要含有低分子量的蛋白消化產(chǎn)物及殘存蛋白質(zhì)等雜質(zhì)(zázhì)。蛋白雜質(zhì)(zázhì)用5%三氯乙酸沉淀去除，小分子雜質(zhì)(zázhì)用透析袋去除。最后參加乙醇可得粘多糖沉淀。第三十三頁，共42頁?！捕扯嗵?duōtánɡ)的純化1、分級沉淀法用乙醇進行分級別離是別離多糖混合物的經(jīng)典方法，適用于大規(guī)模別離。2、凝膠過濾法利用(lìyòng)凝膠具有立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，當含有不同聚合度的糖溶液流經(jīng)適當?shù)哪z柱時，小分子易于擴散進入孔中，而大分子那么不易擴散，洗脫時，大分子的糖比小分子的先洗脫下來。第三十四頁，共42頁。3、離子交換層析：DEAE-纖維素，適于別離各種酸性、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行洗脫進而到達別離。4、季銨鹽絡(luò)合法黏多糖的聚陰離子與某些外表活性物質(zhì)，如十六烷基三甲基溴化銨中的季銨基陽離子結(jié)合生成(shēnɡchénɡ)季銨絡(luò)合物，這些絡(luò)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(luò)合物可以解離并溶解?！捕扯嗵?duōtánɡ)的純化第三十五頁，共42頁。5、制備性區(qū)帶電泳根據(jù)(gēnjù)多糖的分子大小、形狀及所帶電荷的不同，可用電泳法別離。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(fù)合糖類中的單糖和寡糖相結(jié)合，利用固定化凝集素親和層析可別離純化糖蛋白，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(jié)合?！捕扯嗵?duōtánɡ)的純化第三十六頁，共42頁?！踩扯嗵?duōtánɡ)的降解1、化學(xué)降解法〔肝素、甲殼素〕肝素降解：亞硝酸控制降解法，亞硝酸首先作用于肝素分子中