生物化学糖的化学

目录糖的化学糖(carbohydrates)即碳水化合物，其化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。糖的概念目录糖的生物学作用1、糖是人和动物的主要能源物质２、糖类还具有结构功能３、糖具有复杂的多方面的生物活性与功能目录糖的分类及其结构根据其水解产物的情况，糖主要可分为以下四大类:单糖(monosacchride)寡糖(oligosacchride)多糖(polysacchride)结合糖(glycoconjugate)目录OHOHHHOHHOHOOHOOHHHHOHOHHOHHCH2OH葡萄糖(glucose)（已醛糖）果糖(fructose)（已酮糖）OHOHOHOHHHOHHOH单糖——不能再水解的糖。OOHOHHOH2CHHOHHCH2OH目录OOHHHOHHOHHOHHCH2OHOHHHHOHOHOHHOH2COHOHOHOHHOHHHOH半乳糖(galactose)（已醛糖）核糖(ribose)（戊醛糖）OHHOHHOHOHOH目录寡糖常见的几种二糖有：麦芽糖(maltose)：葡萄糖—葡萄糖蔗糖(sucrose)：葡萄糖—果糖乳糖(lactose)：葡萄糖—半乳糖能水解生成几分子单糖的糖，各单糖之间借脱水缩合的糖苷键相连。目录多糖——能水解生成多个分子单糖的糖。常见的多糖有：淀粉(starch)糖原(glycogen)纤维素(cellulose)目录多糖的分类（一）多糖按其来源的分类1．植物多糖从植物，尤其是从中药材中提取的水溶性多糖。如当归多糖、枸杞多糖、大黄多糖、艾叶多糖、紫根多糖、柴胡多糖等。这类多糖多数没有细胞毒性而质量通过化学手段容易控制，已成为当今新药研究的发展方向之一。另一类植物多糖是水不溶性多糖，如淀粉、纤维素等。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。这类多糖多数为水溶性的黏多糖，并且也是最早作为药物的多糖。如肝素、硫酸软骨素、透明质酸、猪胎盘脂多糖等。3．微生物多糖如香菇多糖，茯苓多糖，银耳多糖，猪苓多糖，云芝多糖等。这类多糖主要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。这类多糖具有较为广泛的生物学效应，如几丁质（壳聚糖、甲壳素）、螺旋藻多糖等。目录（二）多糖按其在生物体内的生理功能的分类1．贮存多糖是细胞在一定生理发展阶段形成的材料，主要以固定形式存在，较少是溶解的或高度水化的胶体状态。贮存多糖是作为碳源的底物贮存的一类多糖，在需要时可通过生物体内酶系统的作用分解而释放能量，故又称为贮能多糖。淀粉和糖原分别是植物和动物的最主要贮存多糖。2．结构多糖也称水不溶性多糖，具有硬性和韧性。结构多糖在生长组织里进行合成，是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。目录（三）多糖按其组成成分的分类1．同聚多糖（均一多糖）（homopolysaccharide）该多糖是由一种单糖缩合而成，如淀粉、糖原、纤维素、戊糖胶、木糖胶、阿拉伯糖胶、几丁质等。2．杂聚多糖（不均一多糖）（heteropolysaccharide）该多糖是由不同类型的单糖缩合而成，如肝素、透明质酸和许多来源于植物中的多糖如波叶大黄多糖、当归多糖、茶叶多糖等。3．黏多糖（mucopolysaccharide）是一类含氮的不均一多糖，其化学组成通常为糖醛酸及氨基己糖或其衍生物，有的还含有硫酸。如透明质酸、肝素、硫酸软骨素等。黏多糖也称为糖胺聚糖（glycosaminoglycan）。4．结合糖也称糖复合物（glycoconjugate）或复合糖，是指糖和蛋白质、脂质等非糖物质结合的复合分子。主要有以下几类：目录（1）糖蛋白（glycoprotein）：是糖与蛋白质以共价键结合的复合分子。糖和蛋白质结合的方式有：1)和含羟基的氨基酸（丝氨酸、苏氨酸、羟赖氨酸等）以糖苷形式结合，称为O连接。2)糖和天冬酰胺的酰胺基连接，称为N连接。常见的糖蛋白包括人红细胞膜糖蛋白、血浆糖蛋白、黏液糖蛋白等。（2）蛋白聚糖（proteoglycan）：也是一类由糖与蛋白质结合形成的非常复杂的大分子糖复合物，其中蛋白质含量一般少于多糖。根据其所含糖胺聚糖种类的不同分别称为硫酸软骨素蛋白聚糖、硫酸皮肤素蛋白聚糖和肝素蛋白聚糖等。（3）糖脂（glycolipids）：是糖和脂类以共价键结合形成的复合物，组成和总体性质以脂为主体。糖脂又可分为：1）分子中含鞘氨醇的鞘糖脂（glycosphingolipid），又分中性和酸性鞘糖脂两类，分别以脑苷脂和神经节苷脂为代表。2）分子中含甘油酯的甘油糖脂（glyceroglycolipid）。3）由磷酸多萜醇衍生的糖脂。4）由类固醇衍生的糖脂。糖脂广泛存在于生物体，其主要的功能包括参与细胞与细胞间相互作用和识别，参与细胞生长调节、癌变和信息传递以及与生物活性因子的相互作用，细胞标记和抗原及免疫学功能等。（4）脂多糖（lipopolysaccharide）：也是糖与脂类结合形成的复合物，与糖脂不同的是在脂多糖中以糖为主体成分。常见的脂多糖有胎盘脂多糖，细菌脂多糖等。目录•纤维素——作为植物的骨架。β-1,4-糖苷键目录结合糖——糖与非糖物质的结合物。糖脂(glycolipid)：是糖与脂类的结合物。糖蛋白(glycoprotein)：是糖与蛋白质的结合物。常见的结合糖有：目录糖的主要生理功能是氧化供能糖在生命活动中的主要作用是提供碳源和能源。如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、核苷等物质的原料。作为机体组织细胞的组成成分。提供合成体内其他物质的原料。如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。目录多糖的分离、纯化及降解(一)多糖的提取与分离由于各类多糖的性质及来源不同，所以提取方法也各有所异，主要归纳为以下几类：1．第一类难溶于水，可溶于稀碱液的主要是胶类，如木聚糖及半乳糖等。原料粉碎后用0.5mol/LNaOH水溶液提取，提取液经中和及浓缩等步骤，最后加入乙醇，即得粗糖沉淀物。2．第二类易溶于温水，难溶于冷水的多糖，可用70～80℃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、浓缩后再加入乙醇即得粗多糖产物。３．第三类黏多糖的提取。在组织中，黏多糖多与蛋白质以共价键结合，故提取时需设法破坏黏多糖与蛋白质之间的结合键。通常使用蛋白酶水解蛋白部分或碱处理，使黏多糖与蛋白质之间的结合键断裂，以促进黏多糖的释放以便于提取。（1）碱液提取法：本法的主要依据是蛋白聚糖的糖肽键对碱不稳定。原料经预处理后用0.5mol/LNaOH溶液4℃提取，提取液用酸中和。蛋白质可用调pH﹑加热或用白陶土吸附法去除。最后以乙醇沉淀即可获得成品。从软骨中提取软骨素即用此法。