1、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 糖的生物学作用1 糖是人和动物的主要能源物质 糖类还具有结构功能 糖具有复杂的多方面的生物活性与功能 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 葡萄糖 glucose 已醛糖 果糖 fructose 已酮糖 单糖 不能再水解的糖 半乳糖 galactose 已醛糖 核糖 ribose 戊醛糖 寡糖 常见的几种二糖有 麦芽
2、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 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 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
3、 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 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
4、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 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 mucop
5、olysaccharide 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 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
6、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
7、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 纤维素 作为植物的骨架 1 4 糖苷键 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 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
8、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 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 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
