《生物化学第一章药糖化学.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生物化学第一章药糖化学.（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一篇 生命的分子基础 第一章 糖的化学 （一）糖的概念、分布 由C、H、O组成的，多羟基醛或多羟基酮及其聚合物和衍 生物的总称。 糖在生物界分布广、含量多； 可与蛋白质、脂类结合之复合糖形式存在。 （二）糖的主要生物学作用 1.能源利用、储存形式。糖原，葡萄糖 2.细胞结构。纤维素，糖胺聚糖等 3.生物活性物质及药物作用物质。 第一节 概述 一、糖的概念、分布及主要生物学作用 1.单糖(monosaccharide)结构最简单 （1）丙糖:甘油醛 二羟丙酮 （2）丁糖：D-赤藓糖 D-赤藓酮糖 （3）戊糖：D-核糖，D-木糖 （4）己糖：数量最多，机体代谢最密切 D-葡萄糖、D-半乳糖、D-
2、甘露糖；D-果糖（酮糖） 除葡萄糖外，多以多糖形式存在 （5）庚糖: D-景天庚酮糖，以磷酸酯形式存在 二、糖的分类 4 蔗糖 (sucrose) G+F 麦芽糖 (maltose) GG 乳糖 (lactose) G+Gal 2.寡糖(oligosaccharide) 单糖缩合的单链结构（26单糖分子） (1)二糖:两分子单糖以糖苷键连接而成 （2）三糖: 棉子糖（半乳糖、葡萄糖、果糖组成） 棉子、桉树，甜菜中存在 3.多糖(polysaccharide) 多个单糖分子缩合而成的长链结构，分子 量很大，均无甜味和还原性。有旋光性。 淀粉(starch)、 糖原(glycogen)、 纤维素(
3、cellulose) 复合糖（非糖物质结合的）： 糖蛋白、糖脂 7 n还原性糖种类： 还原性糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖等。 非还原性糖有蔗糖、淀粉、纤维素等，但它们都可以通过水解 生成相应的还原性单糖。 n还原性糖概念： 指具有还原性的糖类。 在糖类中，分子中含有游离醛基或酮基的单糖和含有游离醛 基的二糖都具有还原性。 葡萄糖分子中含有游离醛基，果糖分子中含有游离酮基，乳 糖和麦芽糖分子中含有游离的醛基，故它们都是还原糖。 斐林试剂和班氏试剂都是检验还原性糖的试剂，二者的使用 方法及原理、成分有区别，与还原糖均生成砖红色（沉淀）。 第二节 多糖的化学 一、多糖的分类 （一）多糖（
4、按来源）分类 1.植物多糖: 水溶性多糖：（如当归、枸杞、大黄、艾叶等）多糖。 水不溶性多糖：淀粉、纤维素等 2.动物多糖：为水溶性粘多糖。 肝素、硫酸软骨素、透明质酸、猪胎盘脂多糖等 3.微生物多糖： 香菇、茯苓、银耳等的多糖 4.海洋生物多糖： 甲壳素、螺旋藻多糖等。 （二）多糖（生理功能）分类 1.储能多糖： 淀粉、糖原（供能用） 2.结构多糖： 具有硬性和韧性，支撑组织。 几丁质（甲壳素）、纤维素 1.均一多糖：同聚多糖，单一单糖组成。 homopolysaccharide 淀粉、糖原、糖胶类、几丁质等。 2.不均一多糖：杂聚多糖，由不同类型单糖缩合而成 heterpolysaccha
5、ride 肝素、透明质酸、植物中的多糖 3.粘多糖(糖胺聚糖) mucopolysaccharide,glycosaminoglycan 含氮的不均一多糖，通常为糖醛酸及氨基己糖或其衍 生物，有的含有硫酸。 透明质酸，肝素，硫酸软骨素 （三）多糖（组成成分）分类 （1）糖蛋白glycoproteins 糖与蛋白质共价结合的复合分子,糖少于Pr 连接方式： 1）O连接：与AA(ser,thr,Hlys）OH连接为糖苷 2）N连接：与Aln的酰胺基连接，多为糖胺链连接 （2）蛋白聚糖proteoglycan 糖胺聚糖链共价连接于核心蛋白组成，多、复杂。 软骨蛋白聚糖、动脉蛋白聚糖、角膜蛋白聚糖 4
6、.结合糖：糖复合物glycoconjugate （3）糖脂：glycolipids 糖类通过其还原端以糖苷键与脂类连接的化合物 各种衍生糖脂（鞘糖脂、甘油糖脂、磷酸多萜醇衍生的糖 脂、类固醇衍生的糖脂） （4）脂多糖Lipopolysaccharide； 糖为主体的糖脂复合物。胎盘脂多糖等 二、重要多糖的化学结构与生理功能 （一）淀粉 starch 植物多糖，存在于种子、块根与果实中 ，大米淀粉达70%80%。 天然淀粉： 均为 - D-葡萄糖缩合的同聚多糖 直链淀粉： -1，4糖苷键直链结构，空间结构为空心螺 旋状，6个葡萄糖单位/圈螺旋 支链淀粉 ： -1，4糖苷键形成多个较短的分子，其之
7、间 连接键为 -1，6糖苷键 （糯米含支链淀粉比例高（几乎达100%），粘稠 ） 淀粉的性质： 冷水中不溶解，加热淀粉膨胀成糊状 碘反应： 直链淀粉遇碘产生兰色 支链淀粉遇碘产生紫红色 淀粉水解与碘反应： 淀粉 大小不一多糖（糊精） 淀粉糊精 红糊精 无色糊精 麦芽糖 G 碘反应： 兰色 红色 无色 班氏试剂： 阳性 （二）糖原glycogen 动物淀粉（肝、肌肉 ） -D-葡萄糖构成的同聚多糖 与支链淀粉相似，为带有1，6分支点的 -1，4-葡萄 糖多聚物。但分支多（短链约含810个葡萄糖单位） 遇碘产生红色，彻底水解产生 D-葡萄糖 （三）葡聚糖dextran 右旋糖酐 酵母菌及其某些细菌
8、的储存多糖 为-1，6-葡萄糖同聚多糖 （偶有-1，2， -1，3， -1，4连接） （四）纤维素cellulose 植物胞壁成分。 结构： D-葡萄糖以-1,4-糖苷键连接的直链同聚多糖 不溶于水、稀酸及稀碱（-1,4键对酸较强抵抗力）， 强 酸水解产生D-葡萄糖及纤维二糖。 哺乳动物无-1，4糖苷键的水解酶，反刍动物（牛羊 ）消化道细菌存在水解纤维素的酶。 17 反应： 成酯：纤维素中葡萄糖的自由羟基与酸成酯 纤维素与浓硝酸-硝化纤维素（酯） 医药化学工业原料 （火棉胶，炸药原料） 纤维素与醋酸成醋酸纤维素 ： 多种塑料的原料 ，生化试 剂等。 琼胶能吸水膨胀，不溶于冷水，但可热水成溶胶，
9、冷却后成 凝胶。不易被细菌分解，所以作细菌培养基的凝固剂. D-半乳糖 （ 9个D-半乳糖单位以 -1，3-糖苷键连接） 与L-半乳糖以1,4-糖苷 键相连, L-半乳糖C6结合一硫酸 基. 结构： （五）琼胶agar 琼脂（海藻多糖） (六)几丁质chitin 甲壳素或壳多糖 虾蟹昆虫夹壳的主要成分 、 植物、菌类藻类植物细胞壁 亦含有。 其量仅次于纤维 素 组成： N-乙酰氨基葡萄糖 通过-1，4糖苷键连接起 来的同聚多糖。 为医药、化工及食品 行业辅料 （七）黏多糖 1，透明质酸hyaluronic acid 存在于动物的结缔组织、眼球的玻璃体、角膜、关节液中。 具强吸水性，形成粘度很大
10、胶状液，具黏结与保护细胞的作 用。 透明质酸酶（细菌、蜂毒）水解透明质酸（异物侵入或药 物扩散） 组成： D-葡萄糖醛酸和N-乙酰氨基葡萄糖交替组 成线性结构(以1,3糖苷键连接成二糖单位,再 以1,4糖苷键同另一二糖单位连接）. 2.硫酸软骨素chondroitin sulfate 体内最多的黏多糖,为软骨主要成分 结构: 二糖的聚合物(ABC三种) A:葡萄糖醛酸-1,3-N-乙酰氨基半乳糖？ -4-硫酸酯 B:艾杜糖醛酸-1,3-N-乙酰氨基半乳糖？ -4-硫酸酯 C:葡萄糖醛酸-1,3-N-乙酰氨基半乳糖？ -6-硫酸酯 硫酸软骨素B-硫酸皮肤素(存在于皮肤的黏多糖) 半乳？葡萄糖 降
11、血脂和缓和的抗凝血作用。 3.肝素heparin 存在于肝、肺、血管壁、肠粘膜中天然抗凝血物质 组成: 硫酸氨基葡萄糖、葡萄糖醛酸和艾杜糖醛酸的硫 酸酯。 氨基葡萄糖苷为 型，糖醛酸糖苷为型。 肝素中为四糖重复单位。 粘多糖的组成成分及分布 名称 主要组成成分 分布 透明质酸 乙酰葡萄糖胺，D-葡萄糖醛酸 眼球玻璃体脐带关节 硫酸软骨素A 乙酰葡萄糖胺，D-葡萄糖醛酸，硫酸 软骨、骨 硫酸软骨素B 乙酰葡萄糖胺，L-艾杜糖醛酸，硫酸 皮肤腱心瓣膜 硫酸软骨素C 乙酰葡萄糖胺，D-葡萄糖醛酸，硫酸 皮肤脐带腱 软骨素 乙酰葡萄糖胺，D-葡萄糖醛酸 皮肤 硫酸角质素 乙酰葡萄糖胺，D-半乳糖，硫酸
12、 角膜，肋骨 肝素 磺酰葡萄糖胺，D-葡萄糖醛酸，硫酸 肝肺肾、肠粘膜 硫酸类肝素 乙酰葡萄糖胺，D-葡萄糖醛酸，硫酸 肝 肺等 硫酸软骨素硫酸角质素 硫酸软骨素B透明质酸 （八）细菌多糖 1，肽聚糖peptidoglycan 又称胞壁质murein 构成细菌细胞壁基本骨架的主要成分 结构：多糖与氨基酸链相连的多糖复合物 结构中糖以-1,4键连接成二糖重复单位. AA为D-AA。 形成的聚合物肽聚糖 DAA肽有抵抗肽水解酶的作用，故对细菌细胞有 保护作用。 溶菌酶水解肽聚糖结构中1,4糖苷键，而导致细 菌细胞膨胀破裂。（该酶溶解革兰氏阳性菌机制） 青霉素抗菌作用： 抑制肽聚糖的生物合成，使得细
13、胞壁不完整，从而导 致细菌死亡。 2.脂多糖 革兰氏阴性菌除含有10%肽聚糖外，含有 十分复杂的脂多糖。 组成： 外层低聚糖链；核心多糖；及脂质。 细菌脂多糖的外层低聚糖是使人致病的部分（ 单糖组分随菌株而不相同），各种菌核心多糖链均 相似。 27 三、多糖提取、分离和纯化的原理 （一）多糖的提取与分离 来源不同，提取方法各异 第一类 难溶于水，可溶于稀碱液。 主要是胶类，如木聚糖、半乳聚糖 原料粉碎后用0.5mol/LNaOH水溶液提取，后中 和、浓缩，最后加入乙醇，得粗糖沉淀物 第二类 易溶于温水，难溶于冷水的多糖。 可用7080C热水抽提，提取液用氯仿：正丁 醇（4:1)混合去蛋白质，经
14、透析，浓缩后再加入乙 醇即得粗多糖产物 第三类黏多糖的提取 （组织中黏多糖与蛋白质共价结合） 用蛋白酶水解蛋白或用碱处理，使之间共价键断 裂，促使粘多糖释放，以便于提取。 (1)碱液抽提法： 原料经预处理后，用0.5mol/LNaOH溶液于 4C提取，酸中和。蛋白质用调节pH、加热或用白 陶土吸附去除。最后以乙醇沉淀即可获成品。软骨 中提取软骨素即用此法。 (2)蛋白水解酶消化法 组织中释出粘多糖的方法 蛋白水解酶：木瓜蛋白酶及链霉蛋白酶 经酶消化的提取液用5%三氯醋酸去蛋白（或透 析），乙醇沉淀粘多糖。 （二）多糖的纯化 方法多，根据条件适当选择，多种方法同时使用以 达到理想的分离结果 1.分级沉淀法：乙醇分级沉淀分离各种硫酸软骨素。 2.季铵盐络合法： 表面活化剂与粘多糖聚阴离子形成络合物，水不溶。 3.离子交换层析： 利用pH及盐浓度梯度分离各种多糖 4.制备性区带电泳： 利用分子大小、形状、电荷区分 5.固定化凝集素的亲和层析法： 特异结合单糖和寡糖（可逆） 如刀豆凝集素ConA专一与甘露糖基结合。（半乳糖干 扰素等） 31 （三）多糖的降解 制备低聚糖 1.化学降解法：常用亚硝酸控制降解法。污染 2.酶法降解：特异性强。 产量低，成本高 3.
