糖化学生化全解课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,糖化学生化全解,糖的化学,第 一 章,绪论,糖的生物学意义,糖的分类,多糖的分类,多糖的化学构造,多糖的理化性质测定,概 述,分 类,理化性质,生物功能,分析别离,内 容 提 要,多糖的提取、纯化和降解,第 一节 概述,一、糖的概念、分布,组成糖类化合物的主要元素,为,C,、,H,、,O,俗称,碳水化合物,Cn(H2O)m不够全面,化学定义,多羟基醛或酮及其缩聚物和,衍生物的总称。,所有生命机体中，其中：,动物：含糖量不超过其干重的,2%,。,植物：含糖量占其干重的,85-90%,；,微生物：含糖量占其菌体干重,10-30%,；,韧带,结构糖,结缔组织,结构糖,肌糖原,能源,动物干重,2,供作能源,具有构造功能,具有多种生理活性和功能,二、糖的生物学功能,细胞壁中构造糖,储备,能源糖,植物干重,90,DNA、RNA 构造糖,昆虫外骨骼,糖,细胞表面识别标记,糖,糖,蛋白、,糖,脂、信息分子,糖,细胞,识别,和信,息传,递的,重要,参与,者。,按组成,分类,单糖,寡糖,多糖,按,C,原子数目,按羰基位置,丙、丁、戊、己等,醛糖、酮糖,复合糖：与非糖物质结合的糖。,如：糖蛋白等。,衍生糖：糖的衍生物。,如：糖酸、糖胺等。,光合,作用,糖,一切含碳物质,合成,代谢,分解代谢,CO,2,糖,碳,来,源,二、单糖的构造,单糖分子都有不对称,C,原子，,都有旋光异构体。,天然存在的单糖都是,D,型的,D,-,葡萄糖,L,-,葡萄糖,旋光性：右旋：,+,；左：；,一、多糖的分类,(,一,),来源,植物多糖,动物多糖,微生物多糖,海洋生物多糖,(,二,),生理功能,贮存多糖,构造多糖,(,三,),构成成分,同聚多糖,杂聚多糖,粘多糖,结合糖,(由一种单糖缩合而成,(,由不同的单糖缩合而成,),(,一类含氮的不均一多糖,),(,糖和蛋白质、脂等非糖物质的化合物,),第二节 多糖的化学,多糖特性,无甜味，无复原性,有旋光性，但无变旋现象。,不能形成真溶液，只能形成胶体溶液。,同聚多糖,糖原 淀粉 纤维素,肝素,杂聚多糖,糖复合物糖缀合物,是糖类的复原端和其他非糖组分以共价键结合的产物,糖蛋白和糖脂,一糖蛋白与蛋白多糖,蛋白多糖性质以多糖为主,苷键,类型,N-,糖苷键,(,Asn,的氨基与糖半缩醛,-OH,间形成,),糖蛋白主要性质接近蛋白质,糖蛋白也与肿瘤特异性,抗原活性鉴定有关,O-,糖苷键,(,Thr,、,Ser,等的,-OH,与糖半缩醛,-OH,间形成,),二糖脂与脂多糖,糖脂,脂多糖,甘油醇糖脂,N-,酰基神经醇糖脂,细胞膜含有各种糖脂，脂多,糖是革兰氏阴性细菌细胞壁,具有的复合多糖。,ABO,血型物质,O,型,:,分泌,H,型物质,(Fuc),岩藻糖,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),脂类与糖的缩合物。,种类：脑苷脂、,神经节苷脂、,脂多糖、,功能：主要在细胞膜外表，是细胞识别的分子根底。,糖脂类,一淀粉,1、淀粉的构造,直链淀粉,支链淀粉,二、重要多糖的化学构造与生理功能,复原端,非复原端,直链淀粉的螺旋构造,直链淀粉分子构象,呈左手螺旋，每个,螺旋圈由,6,个,G,组成。,-1.4G,糖苷键,a,-1.4,、,-1.6G,糖苷键,a,a,支链,淀粉,组成,含,6000,以上的,G,分子,有,50,个分支,分支间隔为,8-9,G,残基,每个分支有,24-30,G,复原端,非复原端,非复原端,玉米淀粉,含,27%,直链淀粉,糯米,全部为支链淀粉,豆类淀粉,全部为直链淀粉,支链,淀粉,构造,2,、淀粉的性质,淀粉的糊化作用,天然淀粉不溶于冷水，淀粉粒的相对密度为,1.6,，大于水的相对密度。,糊化作用：将淀粉加水调成乳状液，随着加热升温，淀,粉粒吸水溶胀，当温度升高到一定限度，淀粉粒解体，,分子均匀地分散成粘性很大的糊状胶体溶液的过程。,糊化作用,凝沉作用,天然淀粉,糊化淀粉,凝沉淀粉,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，经缓慢冷却或长期放置，,会变成不透明甚至产生沉淀的现象。,凝沉作用可,视为糊化作,用的逆转,两种,作用,比较,糊化是由于受热，淀粉分子内和分子间的氢键断裂,淀粉粒中晶形或非晶形有序状态变成无序状态。,凝沉是糊化的淀粉分子又自动排序，形成致密、,高度晶化的有序状态。,糊化温度：淀粉发生糊化的温度。与淀粉粒大小有关。,温度,60,或,-20,浓度,水分含量,65%,或,10%,种类,直链淀粉含量高,易凝沉,3、淀粉与碘显色反响,颜色与,链长有关,链长小于,6,个,G,残基，不显色,链长小于,20,个,G,残基，显,红色,链长,20-30,个,G,残基，显,蓝紫色,链长,30,个,G,残基以上，显,蓝色,当碘分子进入,螺旋圈时，淀,粉的羟基为电,子供体，碘分,子为电子受体,形成淀粉,-,碘,络合物，显色,凝沉后的淀粉不易被淀粉酶作用,影响凝沉,的因素,淀粉,红色糊精,无色糊精,麦芽糖,葡萄糖,二糖原,动物体内的贮存多糖，贮存于动物的肝脏和肌肉中。,糖原构造与支链淀粉相似，分支比支链淀粉多，每个分,支平均长度为 12-18 个 G 分子，与碘作用显红紫色。,右旋糖苷,是酵母菌及某些细菌中的贮存多糖,构造：主链：-1,6糖苷键；,支链：-1,3和-1,4糖苷键,功能：降低血粘度、抗血栓、改善,微循环、利尿,(,三,),葡聚糖,四纤维素,除反刍动物胃,外，一般动物,胃无纤维素酶,不能消化纤维素,纤维素,纤维素糊精,纤维二糖,葡萄糖,纤维素是由,-D-,葡萄糖通过,-1,，,4,葡萄糖苷键结合成的,线型大分子，无分支结构。,b,b,纤维素 作为植物的骨架,-1,4-,糖苷键,纤维中纤维素分子以氢键构成微晶束,由于氢键比纤维素,多，所以比纤维素,坚硬，是昆虫、甲,壳动物的构造材料,五壳多糖 几丁质、甲壳素,根本单位是乙酰氨基葡萄糖,是,N-,乙酰,-D-,葡萄糖胺，以,-1,，,4,糖苷键缩合形成的线,性同多糖其结构、功能均与纤维素相似。,b,O,C,H,2,O,H,O,O,H,H,H,H,H,H,1,4,6,N,H,C,H,3,O,C,b,六糖胺聚糖粘多糖,粘多糖,透明质酸,存在于动物的结缔组织中,硫酸软骨素,体内最多，为软骨主要成分,肝素,存在于肝、肺、肠黏膜等组织,项 目,生 理 功 能,分 布,透明质酸,有吸水性，有粘合,与保护细胞的作用,眼球玻璃体、角,膜、关节等处,硫酸软骨素,A,、,B,、,C,降血脂、抗凝血,软骨,肝素,抗凝血,肝、肺、血管壁等,透明质酸,由,D-,葡萄糖醛酸和,N-,乙酰氨基葡萄糖以,-1,3,和,-1,4,糖苷键交替连接而成，存在于动物的结缔组织、眼球的玻璃体、角膜、关节液中。,因有较强的酸性，是一种酸性杂多糖，它们通过共价键与蛋白质连接构成蛋白聚糖。,硫酸软骨素,是体内最多的粘多糖，由,N-,乙酰半乳糖胺硫酸酯与葡糖醛酸组成，是软骨的主要成分。分,A,、,B,、,C,三种,肝素,肝素存在于肺、血管壁、肠粘膜等组织中，是动物体内一种抗凝血物质。由,2-,硫酸艾杜糖醛酸与二硫酸氨基葡萄糖以,-1,4,和,-1,4,糖苷键交替连接而成。,肝素,(,七,),细菌多糖*,1,、肽聚糖,又称胞壁质 murein，是构成细菌细胞壁根本骨架的主要成分。是一种多糖与氨基酸链相连的多糖复合物。,2,、脂多糖,脂多糖由外层低聚糖链、核心多糖及脂质三局部构成。,细菌脂多糖的外层低聚糖是使人致病的局部。,细菌,(G,+,),细菌紫色,G-细菌红色,革兰氏阳性细菌,革兰氏阴性细菌,革兰氏染色方,法,1884,由丹麦,医生,Gram,提出,青霉素的抗菌机理,是抑制细菌肽聚糖的生物合成,使得肽聚糖合成不完全，细胞壁不完整，不能维持正常生长，从而导致细菌死亡,多糖的理化性质测定,一多糖的含量测定,硫酸-蒽酮法或硫酸-苯酚法,蒽酮和多糖中的己糖基、戊糖醛和己糖酸发生反响，生成蓝绿色，在620nm处有最大吸收，通过标准曲线查出溶液中多糖含量,多糖的理化性质测定,二多糖的纯度分析,1、电泳法,醋酸纤维素薄膜电泳、纤维玻璃纸电泳、聚丙烯酰胺凝胶电泳及琼脂糖电泳等，然后进展显色。,2、凝胶柱层析法,Sephadex G-150,G-200,G-25,g-75或DEAE纤维素,3、紫外扫描法，可检查多糖中是否有核酸或蛋白质类物质,多糖的理化性质测定,三多糖的分子量测定,1、凝胶柱层析法样品少,用不同型号的Sephadex或Sepharose，首先测定一系列构造相似的分子量的多糖做标准曲线，洗脱液的显色用硫酸-蒽酮法或硫酸-苯酚法,2、特征黏度法,用粘度计检测相似构造的多糖，决定K值=KM2，然后测出待测多糖的特性黏数，计算待测多糖的分子量,多糖的别离纯化及降解,一多糖的提取与别离,1、胶类：木聚糖及半乳糖等，难溶于水，溶于稀碱液,原料粉碎后用0.5mol/L NaOH水溶液提取，提取液经中和及浓缩等步骤，最后参加乙醇，即得粗糖沉淀物,2、易溶于温水，难溶于冷水的多糖，可用7080热水提取，提取液用氯仿：正丁醇4:1混合除去蛋白质，经透析、浓缩后再加乙醇得粗多糖产物。,3、黏多糖的提取,1碱液提取法软骨素：糖肽键对碱不稳定,原料经预处理后用0.5mol/L NaOH溶液4 提取，后用酸中和。蛋白质可用调pH、加热或用陶土吸附法去除，最后用乙醇沉淀可获得成品。,2蛋白水解酶消化法用此法从组织中释放出黏多糖,利用专一性低的蛋白酶，如木瓜蛋白酶及链霉素以进展广泛的蛋白质水解。经消化后的提取液中主要含有低分子量的蛋白消化产物及残存蛋白质等杂质。蛋白杂质用5%三氯乙酸沉淀去除，小分子杂质用透析袋去除。最后参加乙醇可得粘多糖沉淀。,二多糖的纯化,1、分级沉淀法,用乙醇进展分级别离是别离多糖混合物的经典方法，适用于大规模别离。,2、凝胶过滤法,利用凝胶具有立体网状构造，当含有不同聚合度的糖溶液流经适当的凝胶柱时，小分子易于扩散进入孔中，而大分子那么不易扩散，洗脱时，大分子的糖比小分子的先洗脱下来。,3、离子交换层析：DEAE-纤维素，适于别离各种酸性、中性多糖，在pH为6时酸性多糖吸附于交换剂上，中性多糖不吸附，然后用逐步提高盐浓度的洗脱液进展洗脱进而到达别离。,4、季铵盐络合法,黏多糖的聚阴离子与某些外表活性物质，如十六烷基三甲基溴化铵中的季铵基阳离子结合生成季铵络合物，这些络合物在低离子强度的水溶液不溶解。当离子强度增大时，这些络合物可以解离并溶解。,二多糖的纯化,5、制备性区带电泳,根据多糖的分子大小、形状及所带电荷的不同，可用电泳法别离。,6、固定化凝集素的亲和层析法,凝集素能专一地、可逆地与游离和复合糖类中的单糖和寡糖相结合，利用固定化凝集素亲和层析可别离纯化糖蛋白，不破坏糖蛋白活性。如固定化的刀豆凝集素，能专一的与甘露糖基结合。,二多糖的纯化,三多糖的降解,1、化学降解法肝素、甲壳素,肝素降解：亚硝酸控制降解法，亚硝酸首先作用于肝素分子中的N-硫酸葡萄糖胺单位，脱去HSO4-形成-NH2，-NH2与HNO2发生重氮化反响，再放氮的同时糖苷键断裂，电子转移，缩合生成2,5-脱氢甘露糖或脱氢甘露糖醇，可得到分子量为6KD的片段分子。,甲壳素降解：在酸性条件下，用10%的NaNO2溶液处理甲壳素，可使分子链上的-NH2基团发生重氮化反响，消除-NH2，使分子链断裂，得到末端上带有醛基的低聚糖，到达降解的目的，再以NaBH4溶液复原，制得低分子甲壳素。,三多糖的降解,2、酶法降解,肝素降解：肝素酶是一类能降解肝素类物质的裂解酶