糖生物学
前沿计划”。2001年4月：启动了一项计划，
仅用于克隆糖基转移酶基因的年经费就达 到20亿日元（约2千万美元）。 欧盟1994～1998年的研究计划中有一项“欧 洲糖类研究开发网络”计划(European Carbohydrate Plaform)
糖生物学与糖化学-特征糖链结构与功能 及其调控机制（973项目）
密切的关系,而这些化学基团可通过人为
的化学反应来添加和消除。
多糖的结构修饰-----提高多糖的活性和
研究多糖构效关系的有力手段。
修饰手段----多糖衍生化,如降解、硫酸化、磺 酰化、乙酰化、烷基化等,有可能大大提高多糖 的生物活性。 其他----磷酸酯化、硬脂酰化、棕榈酰化、二乙 基氨基乙基化、碘化、氨化等 多糖常因分子质量大、粘度高、溶解度低等,影 响其应用。
糖类物质可以根据其水解情况分为：
Monosaccharide Oligosaccharide Polysaccharide 单糖 寡糖 多糖
在生物体内： 均一多糖 homopolysaccharide 杂多糖 heteropolysaccharide 糖复合物 glycoconjugate
二、多糖
量＞95%
糖脂 Glycolipid: ：由糖通过其半缩醛
羟基以糖苷键与脂质相连的化合物。
生物体内的糖蛋白的类别
人体蛋白中至少1/3是糖蛋白,存在于不同组织和 细胞中,特别是细胞表面膜上含量丰富. 许多膜蛋白和分泌蛋白是糖蛋白
血浆糖蛋白、免疫糖蛋白、激素糖蛋白 酶糖蛋白、卵清糖蛋白、细胞膜糖蛋白 结构糖蛋白、毒素糖蛋白
糖类作为信息分子
在受精、发生、发育、分化，神经系统和免疫系统衡
态的维持等方面起着重要作用
炎症和自身免疫疾病、老化、癌细胞的异常增殖和转
换、病原体感染
植物和病原体相互作用
植物与根瘤菌共生等生理和病理过程都有糖类的介导
以1843年杜马(Dumas)提出糖类实验式． ↓ 19世纪8O年代(Fischer) 单糖分子结构 ↓ 1897年 (Buchner)发现酵母无细胞提取液糖→酒精 ↓ 2O世纪3O年代糖酵解途径的基本阐明 ↓ 2O世纪60年代中叶细胞信息的职能 ↓ 2O世纪8O年代下半叶对糖类分子的研究终于形成一个明显 的新高潮 ↓ 20世纪末由几个糖生物学家同时提出了“糖组”的概念
活性决定部位与生物活性的关系：
活性多糖的生物活性体现在与其受体相互识别、 相互作用的过程中。
当多糖与受体作用时,往往是其中的特异性寡 聚糖片段与受体相结合。
推测:多糖象蛋白质和酶一样,可能在多糖分子 中存在一个或几个寡糖片段的活性中心。
Hiroako K等在对中药多糖活性决定部位研究的 基础上进行归纳总结发现,具有抗补体活性的甘 草多糖、柴胡多糖、当归多糖的活性部分都表现 出含半乳糖醛酸聚糖区和带中性糖侧链的鼠李半 乳糖醛酸中心(ramified 区) ,且分支区与抗补 体作用、促进有丝分裂和调节巨嗜细胞Fc 受体 兴奋性的活性有关。
膜蛋白中的糖
糖蛋白及糖链
蛋白质 糖蛋白
多糖 多糖中多为糖的衍生物，如N-乙酰氨基多糖等（常 见的糖是半乳糖或甘露糖）
寡糖链多是分支的，一般仅含有15个以下的单糖， 分子量在540-3200。但糖链数目变化很大
糖链的多样性和复杂性
DNA中，G-C → 一种结构 糖链中，Man → Gal Man 可以和 Gal的C2、C3、C4、C6连接→4 Man → Gal可以用αβ连接→8 甘露糖残基可以以呋喃糖或吡喃糖形式→16
Carbohydrates
一、糖生物学概念的提出
• 糖的功能:
• 生物体的能源 • 结构支架材料(植物的纤维、昆虫的几丁质、 高等动物结缔组织的粘多糖)
• 淋巴细胞表面的糖基是使它正确进入淋巴
组织的决定因子,如果用岩藻糖酶处理淋巴
细胞后,后者不能进入脾脏改进入肝脏
内质网中新 合成的溶酶 体酶靠糖链 上的6-磷酸 甘露糖标记， 得以通过胞 内分发系统 进入行使功 能。
一概念是糖蛋白研究中所特有的
1、糖链中单糖的种类及连接方式
葡萄糖Glc、半乳糖Gal、甘露糖Man 岩藻糖Fuc、 葡萄糖胺GlcN 、半乳糖胺GalN 木糖Xyl、阿拉伯糖Ara、 N-乙酰神经氨酸NeuNAc、 葡萄糖醛酸GlcUA 乙酰氨基葡萄糖GlcNAc
2、连接方式——糖肽键
糖蛋白中的寡糖链的还原端残基与多 肽链的氨基酸残以多种形式共价连接， 形成的连键称为糖肽键或糖苷键
4、活性多糖的构效关系
一级结构与生物活性的关系
糖苷键型和单糖连接方式对多糖活性的 影响远远大于单糖的组成。
具有1→3连接方式的多糖大多具有生物活 性,部分1→6连接方式的多糖也具有生物活 性,而1→2，1→4 等连接方式的多糖很少 具有活性。
侧链基团与生物活性的关系
多糖的活性与其分子中某些化学基团有
三级结构 多糖链一级结构的重复顺序,由于糖残 基中的羟基、羧基、氨基以及硫酸基之 间的非共价相互作用,导致有序的二级结 构空间形成有规则而粗大的构象; 四级结构：
多糖链间非共价键结合形成的聚集体。
3、多糖的结构研究方法
完整的多糖结构分析包括对多糖的 一级结构和高级结构的分析。
一级结构分析的方法:
化学法(如酸水解、过碘酸氧化、Smith 降解、碱 降解、甲基化反应、乙酰解等)
物理法(包括高效液相色谱法、气相色谱法、红外
光谱法、核磁共振谱法、质谱分析法等)
生物法(主要是酶化学方法)
多糖的二级、三级结构：
Х射线衍射法 荧光法 毛细管电泳法 13C NMR 及2D NMR 旋光度(ORD) 和圆二色谱(CD) 快原子轰击质谱(FAB2MS) 色质联用( GC-MS) 酶技术-NMR 等
均一多糖： 淀粉、糖原、纤维素、壳多糖 不均一多糖(杂多糖)： 果胶物质、半纤维素、海藻多糖、真菌多 糖等
1、目前研究较多的功能性多糖
植物多糖：南瓜多糖、茶叶多糖、枸杞多糖，西洋 参多糖、大枣多糖等----增强免疫功能 藻类多糖：螺旋藻多糖、岩藻依聚糖、海带多糖、 多管藻多糖、极大螺旋藻多糖等——硫酸基,因 此具有较好的抗凝血和抗病毒作用
三、糖复合物(糖缀合物)：
糖蛋白 Glycoproteins 蛋白聚糖 Glycoproteins 糖脂 Glycolipid
糖蛋白Glycoproteins: 由糖和多肽或蛋白 质以共价键连接而成的结合蛋白。糖含量 1%—80%。不多于15个单糖残基
蛋白聚糖 Glycoproteins ：含大量糖胺聚 糖并与多肽骨架连接的高分子物质。糖含
分支度与生物活性的关系
多糖分支与活性的关系并不是一种线性
关系,分支度适中的多糖往往具有较高的
活性,而分支度过高或过低的多糖其活性
都有限。
高级结构与生物活性的关系
多糖二级或三级结构比一级结构在活性
方面起更大的决定作用
研究结果表明:高分子质量的β-1 ,3-D-葡萄糖
的高度有序结构(三股螺旋) ,对于免疫调节活性
通过硫酸化、磺酰化、磷酸化或羧甲基 化等化学修饰方法可以提高多糖的水溶性。 β-1 ,3-D-葡聚糖不溶于水,如果将它 部分羧甲基化,使其水溶性提高,则它的抗 肿瘤活性也明显提高。
分子质量与生物活性的关系
相对分子质量在100～200 kDa 之间的多 糖活性最强。同时研究发现,来源相同、 相对分子质量范围为5～10 kDa 的多糖 都不具备生物活性。
1988，Raymond Dwek 提出 糖生物学(Glycobiology) 的概念 (Annuel Review of Biochemistry) 1991，国际性杂志《 Glycobiology》创刊 糖生物学：研究糖缀合物糖链的结构、生物合成和 生物学功能的一门学科。 涉及到学科：分子生物学、细胞生物学、病理学、 免疫学、神经生物学等
真菌类多糖：
169种担子菌的多糖有抗癌活性。
国内研究比较多的有：
香菇多糖、裂褶菌多糖、灰树花多糖、 茯苓多糖、奇果菌多糖、猪岑多糖、灵芝 多糖及木耳多糖、虫草多糖、酵母葡聚糖 等——抗肿瘤功能。
动物类多糖：主要是来源于多种哺 乳动物的多糖，如肝磷脂、硫酸软骨素 海藻糖化的硫酸软骨素等——抗凝血活 性 细菌类多糖：肺炎球菌荚膜多糖、 脑膜炎球菌荚膜多糖、流感杆菌荚膜多 糖等，——疫苗
2）O-糖肽键：乙酰半乳糖胺的半缩醛 基C1原子与多肽链上Ser、Thr、Hyl羟基 的O原子共价相连
Ser、Thr、Hyl O （AA） 多肽链
乙酰半乳糖胺
GalNAc- O
乙酰半乳糖胺与Hyl羟基形成O-糖肽键， 主要存在于胶原蛋白中 乙酰半乳糖胺与Ser和Thr羟基形成O-糖肽
键，主要存在于粘蛋白中，在免疫球蛋白
2、多糖的结构层次
结构分类同蛋白质和核酸的分类方法。
单糖是多糖的组成单元,单糖之间脱水形
成糖苷键,并以糖苷键线性或分支形成寡糖
或多糖的结构也可分为一级、二级、三级
和四级。
一级结构：
单糖残基的组成、排列顺序、相邻单糖 残基的连接方式、异头物的构型及糖链 有无分支、分支的位臵和长短等; 二级结构： 多糖骨架链间以氢键结合所形成的各种 聚合体,关系到多糖分子中主链的构象, 不涉及侧链的空间排布;
及胎球蛋白中也发现
乙酰葡萄糖胺
O-GalNAc和N-聚糖的主要区别
3、糖链的分类：
1）N-糖链 ⑴五糖核心 通常由一个分支的五糖核心和不同数量的外链 组成 Manα1→6（Manα1→3） Manβ1→4GlcNAcβ1→4GlcNAc（乙酰氨基 葡萄糖），
乙酰葡萄糖胺
（2）分型
高甘露糖型：五糖核心以外全部是Man 复合型:除三甘露糖基核心外，不含Man，可以高度 岩藻糖基化、磷酸化或硫酸化，某些还含多唾液 酸成分 杂合型:具有高甘露糖型和复合型两种类型
7.糖类
邻苯甲酰磺酰亚胺
天冬氨酰苯丙氨酸甲酯
（五）单糖的主要化学反应
单糖为多羟基醛/酮，因此它的化学反应体现在-OH 和醛基或酮基上。 醛基或酮基：氧化，还原 羟基：成酯，成苷
糖是世界上存在最多 的一类有机化合物， 也是人类所需要的最 基础的物质
肌糖原－能源 结缔组织－结构糖
动物干重2％
韧带－结构糖
糖蛋白、糖脂、信息分子糖
细胞表面识 别标记－糖
2.糖的化学本质
① 多羟基醛/酮 ② 多羟基醛/酮的衍生物 ③ 可以水解为多羟基醛/酮或 它们衍生物的物质 甘油醛 二羟丙酮 定义： 糖是多羟基的醛类或酮类化合物，以及它们的衍生物或聚 合物的总称 含有不同碳原子数的单糖都有其醛糖和酮糖形式
植物：含糖量占其干重的 85-90%
淀粉颗粒 糖原颗粒
动物：含糖量不超过干重的 2% 糖类占人体全部供能量的 70%
与膜蛋白和膜脂相连的糖——通信天线
4.糖生物学（Glycobiology）
——生命科学中的新前沿 过去一直认为糖类化合物结构简单，功能单调，只 是作为支持组织或能源贮存作用，加之深入研究糖类 结构时也遇到困难，所以很长时间不被重视。 近三十年发现，细胞的通讯、识别、细胞调节等都 直接依赖糖复合物，所有有人认为糖类物质同样是生 物信息的携带者。 多糖同蛋白质、核酸一样是生命现象中的并列的三 种重要的生物大分子，目前对多糖的研究现在已成为 一门热门科学。
• 氨基糖，也称糖胺（单糖上的羟基被氨基取代，有时 氨基被乙酰化 ）
糖生物学
糖类和血型
• 众所周知人类的主要血型是ABO型，是 1900年Landsteiner发现的。这一发现在 第一次世界大战期间对抢救伤员作出了重 大贡献Landsteiner因发现ABO血型而获得 1930年诺贝尔生理和医学奖。 • 经过许多免疫学家半个多世纪的研究， 1960年Witkins确定了ABO(H)的抗原决定 簇是糖类，并测定了有关糖类的结构。
一个分子生物学的扩展
糖类药物
• 以糖类为基础的抵抗疾病的药物来源很广，多数 是天然存在的化合物，例如糖苷类。 • 以糖类为基础的药物的作用位点是在细胞表面， 这类药物干扰整个细胞和机体。科学家认为，糖 类药物是副反应相对较小的药物之一。它们不仅 可以作为治疗疾病的药物，也可作为保健食品。 • 以糖类为基础疫苖 • 以糖类为基础的药物，不仅可用于人与动物，还 可以用作农药，比起传统的化学农药来，以糖类 为基础的生化农药对环境的污染更小。
• 己糖胺 Hexosamines ，N-乙酰半乳糖胺(GalNAc) • 五碳糖Pentoses：木糖 xylose (Xyl) • 脱氧已糖，Deoxyhexoses:岩藻糖(Fuc) • 己糖胺 Hexosamines :N-乙酰葡萄糖胺(GlcNAc) • 九碳糖酸: N-乙酰神经氨酸(NeuAc) • 糖醛酸，Uronic Acids：glucuronic acid (GlcA) and iduronic acid (IdA).
聚糖更新
• 像活细胞的所有组成部分，多聚糖不断更新。 • 介导反应的酶：exoglycosidases或 endoglycosidases 。 • 一些单位可被删除，然后添加到没有降解的链上。 • 最后完成降解在溶酶体内，由一系列的糖苷酶降 解。降解的单糖常出溶酶体进入细胞质再利用。 • ER -高尔基途径聚糖聚合相对缓慢，细胞核和细 胞质多聚糖可能会更动态，并迅速。
生物化学第7章 糖类和糖生物学
• 糖类物质根据它们的聚合度分类如下： • • • • • • 单糖 （monosaccharide） 寡糖 （oligosaccharide） 多糖 （polysaccharide） 同多糖（homopolysaccharide） 杂多糖（heteropolysaccharide） 结合糖(复合糖，糖缀合物，glycoconjugate)
• α-淀粉酶是一种内切葡糖苷酶，随机作用于 淀粉内部的 α-1,4-糖苷键，产物主要是葡萄 糖。 • β -淀粉酶是一种外切葡糖苷酶，专门从淀粉 的非还原端开始断裂 α-1,4-糖苷键，逐个除 去二糖单位，产物是β –麦芽糖。 β -淀粉酶 α-淀粉酶
• B、糖原 是在动物与细菌中发现的贮存多 糖。与支链淀粉类似，也是带有分支的葡萄糖 残基聚合物，只是分支程度更高，分支更短， 每隔8-12个葡萄糖残基便有一个分支。
二糖结构与性质对比
蔗糖 组成 糖苷键 乳糖 麦芽糖 纤维二糖 2Glc β-(1-4)
1Glc1Fru 1Gla1Glc 2Glc α,β(1-2) β-(1-4) α-(1-4)
变旋
还原性
-
+
+
+
+
+
+
区分寡糖的结构特点
• • • • 参与组成的单序
乌本苷
• E、氨基糖 是分子中一个羟基被氨基取代 的单糖，自然界中最常见的是C2上的羟基被取 代的2-脱氧氨基糖。氨基糖及其衍生物是许多 天然寡糖和多糖的重要组成成分。
D-葡糖氨
D-半乳糖氨
四、寡糖
• 二糖是最简单的寡糖，是由2分子单糖通过糖 苷键缩合而成。一个糖苷键是由一个糖分子的 异头碳与一个醇、一个胺或一个巯基缩合形成 的缩醛键。含有糖苷键的化合物称为糖苷。常 见的二糖有蔗糖、乳糖、麦芽糖、纤维二糖等。
糖生物学与糖化学【精选】
糖与蛋白质、脂类和核酸一样，是组成细胞的重要成分，核酸分子中也不能没有核糖，从分子生物学的研究知道，糖不但是细胞能量的主要来源，在细胞的构建、细胞的生物合成和细胞生命活动的调控中，均扮演着重要的角色。
糖生物学(glycobiology)是研究聚糖及其衍生物的结构,化学,生物合成及生物功能的科学。
蛋白质、核酸和多糖是构成生命的三类大分子，蛋白质和核酸的研究已经成为生命科学中的热点问题。
科学家对糖的研究早在19世纪就已开始，但由于糖链结构的复杂多变，物理和化学分析手段的滞后，百余年来科学界对糖的认识几乎没有多大进展。
随着分子生物学的兴起，从20世纪60年代开始，物理和化学技术的发展，终于使糖的研究进入了新阶段。
到了90年代糖生物学才发展起来的生物化学中的最后的一个巨大学术前沿领域。
糖生物学是研究糖缀合物糖链的结构、生物合成和生物学功能的一门科学。
其研究的范围包括糖的化学结构、性质，糖链在细胞中的生物合成，糖链在生命系统中的功能，糖链的基因程序和分子操作。
糖生物学有着广阔的应用前景，它是生物化学和生物医学学科交叉的新前沿。
生物学家发现，糖结构的微小差异可能对生物功能有重大影响。
事实上，糖涉及到从胚胎发育到免疫系统控制的每一件事情。
在所有器官中，糖无所不在。
对糖生物学的深入研究可能会产生新药，或改进现有药物的疗效。
例如，加有适量糖的、基于蛋白质的药物，可能产生更有效的治疗，以及减少所需药物剂量。
糖生物学是生物化学的一个重要方面，在人体结构、功能、代谢、调节和疾病发生中起着十分重要的作用，并已取得很多进展。
1 糖生物学研究的现状和特点1.1对糖结构的研究糖链结构与功能的阐明将是后基因组时代生命科学研究的核心内容之一，对人类健康的维护和疾病的防治将产生深远影响。
糖链的结构具有惊人的多样性、复杂性和微观不均一性，其一级结构的内容不仅包括糖基的排列顺序，还包括各糖基的环化形式、各糖基本身异头体的构型、各糖基间的连接方式以及分支结构的位点和分支糖链的结构。
糖生物学的主要内容
第一章：序言糖生物学：广义来说，糖生物学可定义为研究自然界广泛分布的糖类（糖链和聚糖）其结构、生物合成及生物学的一门学科糖缀合物：单糖、寡糖或多糖与蛋白质和脂质连接形成糖缀合物一种酶，一连键规则：由于糖基转移酶对供体和接纳体有严格的专一性要求，在特异的连键上一种酶只能添加一种形式的糖微不均一性:在一种特殊型细胞中的一种给定蛋白质的任何给定糖基化位点上合成的聚糖的精确结构中发现有一定范围的变化聚糖功能的研究方法：1 应用凝集素或抗体对特异聚糖的定域或干扰2 利用糖基化的代谢抑制或变更3 发现特异性受体的天然聚糖配体4 发现识别特异聚糖的受体5 可溶性聚糖或结构模拟物的干扰6 应用糖苷酶去除特异的聚糖结构7 对天然或遗传工程的聚糖突变株进行研究8 对天然或遗传工程的聚糖受体突变株的研究第二章：糖的结构和性质α-D-吡喃葡萄糖 α-D-吡喃半乳糖 β-D-吡喃甘露糖单糖的物理、化学性质第三章：单糖代谢转运子的分类：易扩散转运子（GLUT ）特点：不需能量 ，Km=2-20mmol/l能量依赖型转运子特点：需能，转运效率高 （1）离子偶联型：钠-葡萄糖转运子SGLT,Km=1mmol/l （2）ATP 依赖的磷酸化偶联型：Km 微摩尔数量级（细菌）胞内单糖的来源：（1）胞外糖源（2）胞内糖源（补救途径）单糖在细胞的代谢过程（以Man 为例）细胞外的Man 被细胞膜上的甘露糖转运子转移到细胞内，在细胞质中在甘露糖激酶的作用下形成Man-6-P 。
在磷酸变位酶的作用下Man-6-P 转变为Man-1-P ，Man-1-P 与GTP 反应，脱去一个焦磷酸，生成GDP-Man 。
GDP-Man 被糖核苷酸转运子转移到内质网和高尔基体中，进行糖缀合物的合成，最后为分泌到细胞膜或分泌到细胞外这是胞外糖源途径，单糖在细胞内的代谢还有另一种途径，即补救途径溶酶体中的糖缀合物被水解酶水解，产生的甘露糖被转运到细胞之内，按照胞外糖源途径参与代谢。
糖类和糖生物学
船式
椅式
O
CH2OH
HO
HO
OH
OH
O
CH2OH
HO
HO
OH
OH
O
CH2OH
OH
OH
OH
OH
单糖的物理性质
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
右旋和左旋。
在旋光率数值前加“+”和“-”分别表示
04
旋光度（DtD）的表示方法
比旋光度（旋光率）：
03
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。
4、成脎反应
单糖与苯肼作用，先羰基与苯肼生成苯腙；苯肼过量时，生成不溶于水的黄色结晶，叫糖脎 （过量） 苯肼
醛糖或酮糖的成脎反应，都发生在C1和C2上。 同碳数的单糖，只是C1和C2 不同，其它C原子的构型相同，与苯肼反应得到相同的脎。
成酯反应
生物体内，糖在酶的作用下形成一些单酯或二酯。其中最重要的是磷酸酯，它们在生物代谢过程中起着重要的作用。
支链淀粉
2,3-二甲基葡萄糖
2,3,4,6-四甲基葡萄糖
2,3,6-三甲基葡萄糖
糖链结构测定的常用方法
添加标题
高碘酸氧化
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化学法
添加标题
甲基化分析：甲醚基 糖醇 乙酰化
添加标题
测定直链多糖的聚合度和支链多糖的分支数目
添加标题
寡糖顺序降解
添加标题
确定糖苷键的位置
添加标题
酶法
+52.70
+1120
+18.70
乙醇溶液
吡啶溶液
D-葡萄糖的变旋光现象，用其链状结构是无法解释的。
糖生物学
糖链数目差异很大，4-30个不等。
（二） 糖链与蛋白连接方式
N-连接：糖基1位C上-OH与肽链上Asn的 酰氨基相连。 O-连接：糖基1位C上-OH与肽链上丝、苏 羟基相连。 糖分支犹如天线状，称二、三、四、五天线 结构，不均匀结合蛋白表面。
（一）N—连接糖蛋
1.定义 糖蛋白的糖链与蛋白部分的Asn-X-Ser序列 的天冬酰胺氮以共价键连接称N—连接糖蛋 白。 2.糖基化位点 N—连接糖蛋白中的Asn-X-Ser/Thr三个氨 基酸残基的序列子称为糖基化位点。
（二）O—连接糖蛋白 1.定义 糖蛋白糖链与蛋白部分的丝/苏氨酸残基的羟基相连， 称为O—连接糖蛋白。
2.O—连接寡糖结构 O—连接寡糖有N—乙酰半乳糖与半乳糖构成核心二糖， 核心二糖可重复延长及分支，再接上岩藻糖、N—乙 酰葡萄糖胺等单糖。 3.O—连接寡糖合成 O—连接寡糖在N—乙酰半乳糖基转移酶的作用下，在 多肽链的丝/苏氨酸羟基上连接上N—乙酰半乳基，然 后逐个加上糖基直至O—连接寡糖链的形成。
（3）硫酸角质素（KS）: 半乳糖+乙酰氨基葡萄 糖 (Gal- GlcNAc) 单个KS很少大于4万（80个重复二糖）, 无糖醛酸。 （4）硫酸乙酰肝素（HS）及肝素（Hep）: HS 葡 萄 糖 醛 酸 + 乙 酰 氨 基 葡 萄 糖 (GlcUAGlcNAc) Hep : 艾 杜 糖 醛 酸 + 乙 酰 氨 基 葡 萄 糖 (idoUAGlcNA) |a 1→3|单个分子量10万
三 与医学关系
“细胞颜面 ”，糖被、植被，传递信息、受体， 每个红细胞表面50万个糖蛋白、表面唾液酸 （负电），避免在血管内粘付。 血型 各型的抗原决定簇差异为糖链非还原末 端糖基，A—N-乙酰氨基半乳糖，B—半乳糖， O—无此末端糖基。 糖链改变，可产生自身抗体，→ 自身免疫性 疾病。 恶性肿瘤的恶性行为（侵袭、转移等）与其细 胞表面糖复合物的组成、结构密切相关。 病原微生物的感染有种属与组织专一性。 神经系统富含脂类，糖脂为重要成分。
生物化学第一章糖类
D-阿卓糖
D-葡萄糖
D-甘露糖
D-半乳糖
D-古洛糖
D-艾杜糖
The
4 aldohexose has four chiral centers, thus has
2 =16 isomers.
第二十三页，共94页
D-塔洛糖
三、单糖的环状结构
许多单糖，新配制的溶液会发生旋光度的改变，
这种现象称变旋。从乙醇水溶液中结晶出的D（+）- glucose 称为α-型（[α]20D= +112.2°），
2+
3+
Hg 和Bi 等）如Fehhing试剂（酒石酸钾钠、NaOH和CuSO4）、Benedict
2+
试剂（柠檬酸、NaCO3和CuSO4 ）中的Cu 是一种弱氧化剂，能使醛糖的
醛基氧化成羧基，产物称醛糖酸，金属离子自身被还原。
能使氧化剂还原的糖称为还原性糖，所有的醛糖都是还原性糖。
Benedict试剂常被用作尿糖的定性与半定量测试。
2. 寡糖：是由2~20个单糖通过糖苷键连接而成的糖
类物质。包括二糖、三糖、四糖、五糖和六糖
等。
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五、旋光异构
1. 同分异构或称异构（isomerism）是指存在两个或多个具有
相同数目和种类的原子并因而具有相同相对分子质量的化合
物的现象。同分异构有相同的组成，故具有相同的分子式。
同分异构主要有两种：结构异构和立体异构。
classic sugar test—Fehling’s test that was used to test of excess sugar in blood and
urine of diabetics.
糖生物学的研究范畴
糖生物学的研究范畴糖生物学是研究糖的形成、代谢、功能和调控的学科领域。
糖是生物体内重要的能量来源，也是细胞膜的组成成分，在维持生物体的正常功能和代谢过程中起着重要作用。
糖生物学的研究范畴涉及糖的合成、降解、转运、信号传递等多个方面，对于揭示糖与生物体健康、疾病等方面的关系具有重要意义。
糖生物学的研究范畴主要包括以下几个方面：1. 糖的合成与降解：糖的合成和降解是糖代谢的核心过程。
糖合成主要通过光合作用和糖异生途径进行，而糖降解则通过糖酵解和呼吸作用进行。
糖生物学研究了糖的合成和降解途径、关键酶的调控机制以及其在生物体内的功能。
2. 糖的转运与储存：糖在生物体内的转运和储存是维持能量平衡的重要过程。
糖生物学研究了糖在细胞内和细胞间的转运机制，以及糖在细胞内的储存形式和调控机制。
3. 糖的信号传递：糖作为一种重要的信号分子，在生物体内参与了多个信号通路的调控。
糖生物学研究了糖在信号传递中的作用机制，例如通过糖基化修饰调控蛋白的功能，以及糖作为信号分子参与的生物学过程。
4. 糖与疾病的关系：糖的异常代谢与多种疾病的发生和发展密切相关。
糖生物学研究了糖代谢异常与糖尿病、肥胖症、心血管疾病等疾病的关系，为疾病的预防和治疗提供了理论基础。
糖生物学的研究方法主要包括生物化学、分子生物学、细胞生物学、遗传学等多个学科的交叉应用。
通过这些方法，研究者可以揭示糖的合成途径、降解途径以及相关酶的结构和功能，进而探索糖在生物体内的作用机制和调控网络。
糖生物学的研究对于人类健康和疾病的防治具有重要意义。
通过深入研究糖的代谢和调控机制，可以为糖尿病、肥胖症、心血管疾病等疾病的预防和治疗提供理论依据。
此外，在农业领域，糖生物学的研究也有助于提高作物的产量和品质，为粮食安全和农业可持续发展做出贡献。
糖生物学是一个重要的研究领域，它涉及糖的合成、降解、转运、信号传递等多个方面。
糖生物学的研究对于揭示生物体的代谢机制、疾病发生机理以及农业生产等具有重要意义。
糖生物学
分支度与生物活性的关系
多糖分支与活性的关系并不是一种线性
关系,分支度适中的多糖往往具有较高的
活性,而分支度过高或过低的多糖其活性
都有限。
高级结构与生物活性的关系
多糖二级或三级结构比一级结构在活性
方面起更大的决定作用
研究结果表明:高分子质量的β-1 ,3-D-葡萄糖
的高度有序结构(三股螺旋) ,对于免疫调节活性
4、活性多糖的构效关系
一级结构与生物活性的关系
糖苷键型和单糖连接方式对多糖活性的 影响远远大于单糖的组成。
具有1→3连接方式的多糖大多具有生物活 性,部分1→6连接方式的多糖也具有生物活 性,而1→2，1→4 等连接方式的多糖很少 具有活性。
侧链基团与生物活性的关系
多糖的活性与其分子中某些化学基团有
Carbohydrates
一、糖生物学概念的提出
• 糖的功能:
• 生物体的能源 • 结构支架材料(植物的纤维、昆虫的几丁质、 高等动物结缔组织的粘多糖)
• 淋巴细胞表面的糖基是使它正确进入淋巴
组织的决定因子,如果用岩藻糖酶处理淋巴
细胞后,后者不能进入脾脏改进入肝脏
内质网中新 合成的溶酶 体酶靠糖链 上的6-磷酸 甘露糖标记， 得以通过胞 内分发系统 进入行使功 能。
研究领域： 糖化学、糖链生物合成、糖链在复杂生物 系统中的功能和糖链操作技术，其应用研 究部分则属于糖工程。
各国政府对糖生物学研究的支持
美国能源部（1986）资助佐治亚大学创建了复 合糖类研究中心(CCRC)，建立复合糖类数据库 (CCSD)。
2001年9月：启动 “功能糖组学”研究，目标： 阐明由蛋白质-糖链相互作用所介导的细胞通讯 机制。
2）O-糖肽键：乙酰半乳糖胺的半缩醛 基C1原子与多肽链上Ser、Thr、Hyl羟基 的O原子共价相连