《糖的化学》PPT课件

内容提纲内容提纲 概述概述糖的概念、分布及主要生物学作用糖的分类 多糖的化学多糖的化学多糖的分类重要多糖的化学结构与生理功能多糖的分离、纯化及降解多糖的理化性质测定多糖的结构分析糖链与糖蛋白的生物活性 以糖类为基础的药物研究以糖类为基础的药物研究以糖类为基础的药物糖基化工程本章大纲要求本章大纲要求掌握掌握：糖的概念、重要多糖的基本结构、性糖的概念、重要多糖的基本结构、性 质和生理功能。质和生理功能。熟悉熟悉：多糖的提取、分离、纯化和分析的基本多糖的提取、分离、纯化和分析的基本 原理。原理。了解：了解：以糖类为基础的药物研究。分布极广、含量较多，分布极广、含量较多，能量贮存：淀粉、糖原能量贮存：淀粉、糖原通过氧化而放出大量能量通过氧化而放出大量能量二、糖的分类二、糖的分类 根据糖类物质含糖单位的数目单糖单糖寡糖寡糖多糖：包括复合糖多糖：包括复合糖单糖是糖类中最简单的一种，是组成糖类单糖是糖类中最简单的一种，是组成糖类物质的基本结构单位。物质的基本结构单位。OHCHOCH2OHHC123CH2OHCH2OHC=O核糖核糖HOHCHOCCCCH2OHHOHHOH32145木酮糖木酮糖CH2OHCCCCH2OHOHOHHOH32145 （构成（构成RNARNA）1 2 3 4 5 OHOCH2OHOHOHOHOCH2OHOHCHOCCCCCH2OHHOHOHHHOHHOH船式船式椅式椅式CH2OHCCCCCH2OHOOHHHOHHOH123456OOHOHHOH2CHHOHHCH2OH半乳糖半乳糖OHOHOHOHHOHHHOHOOHHHOHHOHHOHHCH2OHOCH2OHHHOHHHOHHOHOOHOH2CHOHHOHHHOHHHCH2OHHOHOHHCH2OHOOOHOH2CHOHHOHHHOHHOOCH2OHHOHHOHHHOHHOCH2OHHHOHHHOHOHH(3).多糖多糖 由许多单糖分子缩合而成的长链结构，由许多单糖分子缩合而成的长链结构，分子量大。分子量大。常见的多糖有：常见的多糖有：淀淀 粉粉糖糖 原原纤维素纤维素4.复合糖复合糖:糖与非糖物质的结合物。糖与非糖物质的结合物。糖脂糖脂：糖与脂类的结合物。糖与脂类的结合物。糖蛋白糖蛋白 蛋白聚糖蛋白聚糖 常见的复合糖有：常见的复合糖有：糖与蛋白质的结合物糖与蛋白质的结合物（一）按其来源的分类（一）按其来源的分类1、植物多糖水不溶性多糖，如淀粉、纤维素等。水溶性多糖，如中药材中提取的当归多糖、枸杞多糖等2、动物多糖从动物的组织、器官及体液中分离、纯化得到的多糖水溶性的粘多糖肝素、硫酸软骨素、透明质酸、猪胎盘脂多糖等3、微生物多糖香菇多糖，茯苓多糖，银耳多糖，猪苓多糖，云芝多糖对肿瘤治疗及调节机体免疫效果显著4、海洋生物多糖从海洋、湖泊生物体内分离、纯化得到的多糖。甲壳素（壳多糖、几丁质）、螺旋藻多糖等又称贮能多糖 淀粉和糖原分别是植物和动物的最主要贮存多糖水不溶性多糖 构成细菌细胞壁或动、植物的支撑组织所必需的物质，如几丁质、纤维素直链淀粉空间结构为空心螺旋状空间结构为空心螺旋状-1,4-糖苷键糖苷键-1,6-糖苷键糖苷键肝细胞中的糖原颗粒肝细胞中的糖原颗粒糖原颗粒糖原颗粒-1,4-糖苷键糖苷键-1,6-糖苷键糖苷键3.葡聚糖葡聚糖 又称右旋糖酐，是酵母菌及某些细菌中的贮存多糖。由多个葡萄糖缩又称右旋糖酐，是酵母菌及某些细菌中的贮存多糖。由多个葡萄糖缩合而成的同聚多糖，葡萄糖之间几乎均为合而成的同聚多糖，葡萄糖之间几乎均为-1，6-糖苷键连接糖苷键连接 作为代血浆作为代血浆-1，6-糖苷键糖苷键-1，3-糖苷键糖苷键-1,4-糖苷键糖苷键6.几丁质几丁质 又称甲壳素或壳多糖，是虾、蟹和昆虫甲壳的主要又称甲壳素或壳多糖，是虾、蟹和昆虫甲壳的主要成分成分 由由N-乙酰氨基葡萄糖通过乙酰氨基葡萄糖通过-1，4-糖苷键连接起来的糖苷键连接起来的同聚多糖同聚多糖黏多糖的组成成分及分布黏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乙酰半乳糖胺，D-葡萄糖醛酸，硫酸软骨、骨硫酸软骨素B乙酰半乳糖胺，L-艾杜糖醛酸，硫酸皮肤、腱、心瓣膜硫酸软骨素C 乙酰半乳糖胺，D-葡萄糖醛酸，硫酸软骨、脐带、腱软骨素乙酰半乳糖胺，D-葡萄糖醛酸，皮肤硫酸角质素乙酰葡萄糖胺，D-半乳糖，硫酸角膜、肋骨肝素磺酰葡萄糖胺，D-葡萄糖醛酸，L-艾杜糖醛酸，硫酸肝、肺、肾、肠粘膜等硫酸类肝素乙酰葡萄糖胺，D-葡萄糖醛酸，硫酸肝、肺等8.细菌多糖细菌多糖1肽聚糖 又称胞壁质，构成细菌细胞壁基本骨架的主要成分。多糖与氨基酸链相连的多糖复合物。由于氨基酸链不像蛋白质那样长，因此，此聚合物称为肽聚糖。2.脂多糖 革兰阴性菌的细胞壁含有低于10%的肽聚糖，尚含有脂多糖。一般由外层低聚糖链、核心多糖及脂质三部分组成从原料中提取多糖的一般原则：从原料中提取多糖的一般原则：相似相溶原则，相似相溶原则，多糖是极性大分子化合物，多易溶于水，不溶于有机溶剂。如，多糖是极性大分子化合物，多易溶于水，不溶于有机溶剂。如，酸性粘多糖溶于水。大多数葡聚糖在水中溶解度小，但溶于稀酸性粘多糖溶于水。大多数葡聚糖在水中溶解度小，但溶于稀碱溶液碱溶液。大多植物多糖不溶于冷水。大多植物多糖不溶于冷水。热水提取热水提取稀碱提取稀碱提取适合用此方法的多糖主要是不溶性胶类，用冷水浸润红0.5mol/L NaOH提取，提取液用酸中和后浓缩，再加乙醇沉淀即得到多糖。甘露聚糖、半乳糖等利用此法可得到相当纯的物质。对于易溶于温水、难溶于冷水和乙醇的多糖采用这种方法。材料需要先用冷水浸过，再用热水提取，必要时可加热至8090，搅拌提取，提取液用正丁醇与氯仿混合液除去杂蛋白，离心除去杂蛋白，对清液透析后用乙醇沉淀即得到多糖。先得到的粗多糖沉淀或提取液先得到的粗多糖沉淀或提取液（含有许多杂质，如色素、（含有许多杂质，如色素、无机盐，蛋白质等）无机盐，蛋白质等），需要进一步分离，色素常用吸附，需要进一步分离，色素常用吸附吸附，无机盐常用透析的方法，而蛋白质常用有机溶剂使吸附，无机盐常用透析的方法，而蛋白质常用有机溶剂使变性然后离心消除。变性然后离心消除。分级沉淀 依据不同分子大小的多糖在不同浓度的有机溶剂（乙醇、甲醇、丁醇等）中溶解度不同，依次沉淀析出。由于不同相对分子质量的多糖在不同浓度的低级醇或由于不同相对分子质量的多糖在不同浓度的低级醇或低级酮中溶解性不同，可以逐步提高溶液中醇或酮低级酮中溶解性不同，可以逐步提高溶液中醇或酮的浓度以使不同组分的多糖依相对分子质量由大到的浓度以使不同组分的多糖依相对分子质量由大到小的顺序沉淀，最终达到分离的目的。小的顺序沉淀，最终达到分离的目的。是碱性表面是碱性表面活性剂，酸性多糖在溶液中以聚阴活性剂，酸性多糖在溶液中以聚阴离子形式存在，它就与离子形式存在，它就与形成不形成不溶性配合物沉淀，又由于多糖分子溶性配合物沉淀，又由于多糖分子酸性越强、相对分子质量越大越易酸性越强、相对分子质量越大越易沉淀出来，这样控制沉淀出来，这样控制 浓度即浓度即可以分理出不同的酸性多糖。可以分理出不同的酸性多糖。离子交换层析离子交换层析 凝胶过滤法凝胶过滤法SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳聚丙烯酰胺凝胶电泳 高等动、植物，微生物，地衣海藻等材料高等动、植物，微生物，地衣海藻等材料 丙酮脱脂丙酮脱脂 提提 提取（水提、碱解、酶解、碱解结合酶解），提取（水提、碱解、酶解、碱解结合酶解），70-85%醇沉淀醇沉淀 取取 粗多糖（含有许多杂物质，如色素、无机盐，多肽、蛋白质等）粗多糖（含有许多杂物质，如色素、无机盐，多肽、蛋白质等）脱蛋白（脱蛋白（Sevage、三氯乙酸、三氟三氯乙烷）、三氯乙酸、三氟三氯乙烷）分分 离离 去小分子（透析法）去小分子（透析法）脱色素（吸附法脱色素（吸附法-活性碳、活性碳、DEAE-纤维素；离子交换法；氧化法）纤维素；离子交换法；氧化法）纯化纯化 分级纯化（凝胶过滤柱层析、离子交换柱层析、分级沉淀等）分级纯化（凝胶过滤柱层析、离子交换柱层析、分级沉淀等）均一多糖组分均一多糖组分多糖分离纯化一般步骤多糖分离纯化一般步骤2 2、凝胶柱色谱法：、凝胶柱色谱法：NaCl梯度洗脱，硫酸梯度洗脱，硫酸-苯酚法检测。苯酚法检测。混合组分混合组分均一组分均一组分3、紫外扫描法：、紫外扫描法：紫外光谱分析用紫外光谱扫描仪对多糖的单一洗脱组分紫外光谱分析用紫外光谱扫描仪对多糖的单一洗脱组分在在200200 400nm 400nm 波长间波长间连续光连续光进行扫描进行扫描 记录下来的图谱记录下来的图谱。层析柱层析柱 多糖的结构：一级结构：单糖的组成；糖苷键的类型；单糖的排列顺序。二级结构：指其分子骨架。全甲基化后甲醇解，后续分析与气相色谱分析结合纸层析薄层层析苦豆子胶多糖组分的薄层色谱图苦豆子胶多糖组分的薄层色谱图1 1、甘露糖、甘露糖2 2、半乳糖、半乳糖3 3、混合标准单糖、混合标准单糖4 4、苦豆子胶多糖水解物、苦豆子胶多糖水解物例：例：食品研究与开发食品研究与开发20062006，2727（1111）：）：161161气相色谱（气相色谱（GC）例：例：混合标准单糖衍生化混合标准单糖衍生化GCGC图谱图谱白芷多糖水解衍生化产物白芷多糖水解衍生化产物GCGC图谱图谱 内切糖苷酶内切糖苷酶F（天冬酰胺-N-乙酰葡糖胺糖苷酶）内切糖苷酶内切糖苷酶H（-N-乙酰葡糖胺糖苷酶）唾液酸酶-半乳糖苷酶 -N-乙酰氨基己糖糖苷酶-甘露糖苷酶 -甘露糖苷酶 天然状态，天然状态，有催化活性有催化活性 尿素、尿素、-巯基乙醇巯基乙醇 去除尿素、去除尿素、-巯基乙醇巯基乙醇非折叠状态，非折叠状态，无活性无活性蛋白质空间结构与功能的关系蛋白质空间结构与功能的关系糖蛋白聚糖链参与细胞识别糖蛋白聚糖链参与细胞识别