多糖的结构研究
多糖分离及结构研究
多糖分离及结构研究多糖是由许多单糖分子通过化学键连接形成的高分子物质，广泛存在于自然界中的生物体内。
多糖具有多样的结构和功能，对于生物体的生理功能和生化代谢具有重要的影响。
因此，多糖的分离和结构研究对于深入理解生物过程、开发新药和生物材料具有重要意义。
多糖的分离通常是通过分子量、电荷、溶解性等物理化学性质的差异实现的。
常用的分离方法包括凝胶过滤、离子交换层析、亲和层析和透析等。
凝胶过滤是利用凝胶的孔隙大小选择性地分离不同分子量的多糖。
离子交换层析则是利用多糖的带电性质在离子交换树脂上的吸附与洗脱来实现多糖的分离。
亲和层析则是利用与多糖特异性结合的亲和剂（如抗体或特定受体）将目标多糖与其他组分分离开来。
透析是利用不同多糖的溶解性差异在溶液中通过半透膜实现的分离。
多糖的结构研究包括分析其分子量、构象和聚合度等方面的信息。
分子量可以通过凝胶电泳、液相色谱和质谱等方法测定。
其中，凝胶电泳是一种常用的分离方法，可以根据多糖迁移速度与分子量之间的关系推断多糖的分子量大小。
液相色谱、尤其是凝胶过滤色谱，可以直接测定多糖的相对分子量。
多糖的构象研究是指多糖分子空间结构的表征和描述。
常用的方法包括核磁共振（NMR）谱学、X射线晶体学、圆二色光谱（CD）和傅立叶变换红外光谱等。
NMR和X射线晶体学可以提供多糖的高分辨晶体结构和原子间距信息。
CD可以用来研究多糖的二级结构，即螺旋、折叠或无规则结构的比例和类型。
傅立叶变换红外光谱可以提供多糖的官能团和键合结构的信息。
多糖的聚合度主要是指多糖分子链上单糖残基的个数。
常用的分析方法包括限酶切分析、酶解分析和色谱法等。
限酶切分析是通过使用特定的内切限制性酶将多糖切割成特定的片段，然后通过凝胶电泳或质谱分析来确定多糖的聚合度。
酶解分析是将多糖经过酶解反应，然后通过色谱法或电泳法等进行分析。
色谱法包括凝胶过滤色谱、凝胶渗透色谱等。
总之，多糖的分离和结构研究在生物过程、药物开发和生物材料领域具有重要的应用价值。
生物多多糖结构与功能相关性探究分析
生物多多糖结构与功能相关性探究分析生物多糖是一类由多个单糖分子通过糖苷键连接而成的高分子化合物。
生物多糖在生物体内具有多种结构和功能，在细胞组织和生理过程中起着重要的作用。
本文将探究生物多糖的结构与功能之间的相关性，并进行分析。
生物多糖的结构多样性对其功能发挥起着至关重要的作用。
生物多糖的结构包括链长、支链、分支度以及单糖种类等因素的组合，这些结构特点决定了生物多糖的物理性质和化学性质。
例如，纤维素是一种由葡萄糖单糖组成的线性聚合物，其链长决定了纤维素的机械强度和稳定性，具有良好的保护作用。
而淀粉则是一种由葡萄糖组成的分支聚合物，其分支度决定了淀粉的可溶性和胰蛋白酶降解速率，具有能量储存和供应的功能。
此外，生物多糖的功能也与其分子结构密切相关。
不同的结构特点赋予生物多糖不同的功能，包括支持与结构、储存与供应、调节与信号传导等。
例如，胞外基质中的透明质酸具有多酸结构特点，可以吸收水分和膨胀，从而提供组织间的支持和保护，同时还可以与细胞及分子基质相互作用，参与信号传导过程。
另外，髓鞘中的神经酰胺具有脂肪酰胺结构，可以形成隔离性的保护层，以促进神经冲动的传导和保护神经纤维。
生物多糖结构与功能之间的相关性还可以通过糖链修饰来探究。
糖链修饰是指糖链上的特定单糖分子或化学基团的结合和修饰过程。
这些修饰可以影响生物多糖的空间结构、稳定性和生物学活性。
例如，蛋白质表面的寡糖修饰可以调节蛋白质的折叠和稳定性，参与细胞信号转导和免疫反应。
其他糖链修饰，如硫酸基团、乙酰基、甲基等，也可以影响生物多糖的功能。
因此，糖链修饰的存在使得生物多糖体系更加复杂多样。
生物多糖结构与功能之间的相关性不仅仅体现在单个生物多糖分子上，还与多糖的相互作用及组装有关。
多糖在生物体内往往存在于复杂的组合物中，如糖蛋白、糖脂等。
这些组合物的结构和组装方式决定了它们的功能和稳定性。
例如，胶原蛋白是一种糖蛋白，由多种生物多糖组装而成，具有结构稳定性和细胞外基质的支持作用。
多糖的结构分析方法包括
多糖的结构分析方法包括多糖的结构分析方法是确定多糖化合物的组成和连接方式的关键工具。
一般而言，多糖的结构分析可分为化学方法和生物方法两大类。
下面将对这些方法进行详细阐述。
一、化学方法：1. 水解分析法：多糖可通过水解反应将其分解为单糖组成部分。
常用的水解剂有酸、碱及酶等。
水解之后，通过测定生成的单糖或小分子产物的性质，如比旋光度、红外光谱等，可以了解多糖的结构。
2. 艳蓝法：多糖与一些特定的染料反应，形成稳定的染色复合物，从而测定多糖的含量。
例如，通过酚-硫酸法，可以用磺酸依托品氧化苄功酸钠抗络常数来定量多糖。
3. 光谱法：红外光谱、紫外光谱、核磁共振等技术可用于多糖的结构分析。
红外光谱可用来分析反映多糖内部结构的原理基团，紫外光谱用于分析多糖的存在和测定多糖的含量，核磁共振用于确定多糖的空间结构。
4. 色谱法：气相色谱、液相色谱和凝胶渗透色谱等方法可用于多糖的分离和定性。
例如，利用薄层色谱法，可分离多糖混合物，并通过染色剂的显色来判断多糖的组成。
二、生物方法：1. 酶降解法：通过加入特定酶，如淀粉酶、纤维素酶、葡萄糖酸酶等，可对多糖进行降解。
通过观察降解过程中生成的产物，可以了解多糖的结构。
此外，酶处理还可用于多糖的修饰。
2. 糖基转移酶法：多糖通过与糖基转移酶反应，可实现特定糖基的转移。
通过测定生成的产物，可以推测多糖的结构。
3. 色谱法：包括气相色谱、高效液相色谱等。
例如，通过细胞外多糖水解产生的单糖组成通过气相色谱或液相色谱分析，可以了解多糖的结构。
4. 核磁共振波谱法：包括质子核磁共振、碳13核磁共振等。
通过测量样品在强磁场下的核磁共振信号，可以获得丰富的结构信息。
此外，还有一些其他方法如质谱分析、电泳分析等都可用于多糖的结构分析。
总之，多糖的结构分析需要利用多种方法互相印证，综合分析，才能获得准确的结构信息。
以上介绍的方法只是常用的几种，请根据研究的具体需要选择合适的方法进行分析。
真菌多糖的化学结构研究
2、主链上糖苷键决定多糖活性
大多抗肿瘤活性的葡聚多糖：(1→3)糖苷键连接。 香菇多糖
3、主链构型决定多糖活性
抗肿瘤活性的多糖：β-(1→3)-D-葡聚糖的主链结构。
[1]孔繁利.碱提糙皮侧耳水溶性多糖WPOP-N1的结构解析及抗肿瘤机制研究[D].吉林大学，2012
4、多糖支链长度对活性的影响
一般支链较短的多糖具有抗肿瘤活性
参考文献
[4] Shao-Ping Nie, Steve W. Cui, Aled O. Phillips, et al. Elucidation of the structure of a bioactive hydrophilic polysaccharide from Cordyceps sinensisby methylation analysis and NMR spectroscopy[J].Carbohydrate Polymers. 2011,84:819– 899.
[5] Himani Bhatia, P.K.Guptab, P.L. Soni. Structure of the oligosaccharides isolated from Prosopis juliflora (Sw.)DC. seed polysaccharide[J]. Carbohydrate Polymers.2014,101:438– 443.
2.2、单糖组成分析
XiuJu Du[2]等采用了 HPAEC-PA对3种桦褐 孔菌子实体多糖进行了 单糖组成分析。
表1 桦褐孔菌多糖的HPAEC-PAD分析
[3] XiuJu Dua, et al. International Journal of Biological Macromolecule.2013,62: 691– 696.
多糖的结构和功能的分子生物学研究
多糖的结构和功能的分子生物学研究多糖是一种高分子化合物，由不同的单糖分子通过碳-碳键或者碳-氧键连接而成。
多糖的结构不仅决定了它们的性质和功能，也影响了它们在生物系统中的作用和发挥。
多糖的结构研究一直是分子生物学研究的热点。
在多糖结构研究中，分子生物学的方法和技术得到了广泛的应用。
一、糖基化修饰的多糖结构多种生物大分子都会经历糖基化修饰，这是一种生物大分子表面化学修饰，涉及到蛋白质、核酸和多糖等。
糖基化修饰是多糖结构研究中一个重要的方向，它影响了多糖在细胞中的功能和分布，同时也对外界环境的变化有所响应。
以壳多糖为例，它是常见的一种多糖，存在于不同种类的细菌和真菌细胞壁中，同时也是常见的病原体。
壳多糖的结构研究发现，其糖基化修饰程度和方式的不同，可以影响到其生物活性和免疫学特性。
因此，对壳多糖的糖基化修饰的研究对于设计和生产新型抗生素和疫苗具有重要的意义。
二、多糖的三维结构解析在多糖结构研究中，三维结构的研究是另一个重要的方向。
与其他生物大分子相比，多糖较为复杂，不同的单糖子基、连接方式和伸展程度都决定了多糖的三维结构。
因此，研究多糖的三维结构就可以从原子层面了解多糖的性质和功能。
目前，多糖的三维结构研究主要通过核磁共振、X射线晶体学和电子显微镜等技术手段来完成。
例如，X射线晶体学可以解析多糖的晶体结构，提供高分辨率的空间信息。
电子显微镜则可以帮助研究人员获得多糖的三维形态，这有利于了解多糖在细胞和组织中的相互作用和变化。
三、多糖的生物学功能多糖在生物中具有多种生物学功能，例如参与免疫调节、细胞凝聚、防御外部信号等。
多糖功能的了解与其结构有着密切联系，因此研究多糖的生物学功能也是多糖结构研究的重要方向。
以纤维连接素为例，它是一种高分子化合物，存在于细胞外基质中，是细胞外支架的主要构成元素。
纤维连接素的结构研究表明，其结构的独特性决定了它对细胞外基质的组织和机械特性的影响。
同时，纤维连接素在胶原纤维和弹性纤维的修饰、不同细胞类型之间的相互作用等方面发挥着关键作用。
多糖的结构
多糖的结构一、多糖的概念多糖是由许多单糖分子通过糖苷键连接而成的大分子化合物。
它们是生物体内重要的能量来源，也是构成细胞壁、细胞膜和组织结构的重要成分。
多糖可以分为两类，即多糖和寡糖，其中多糖由许多单糖分子组成，而寡糖则由较少的单糖分子组成。
二、多糖的结构多糖的结构非常多样，可以是直链状、分枝状或环状。
这些结构的差异主要取决于单糖分子之间的连接方式和连接位置。
1. 直链状多糖直链状多糖是指单糖分子通过糖苷键直接连接在一起，形成一条直线。
这种结构通常具有较高的溶解度和可溶性，因为这种结构可以使水分子更容易与多糖分子相互作用。
直链状多糖在生物体内起着能量储存和结构支持的作用。
2. 分枝状多糖分枝状多糖是指单糖分子通过糖苷键连接成主链，同时还有其他单糖分子通过糖苷键连接在主链上，形成分支结构。
这种结构使得多糖的空间结构更加复杂，增加了多糖的稳定性和生物活性。
分枝状多糖在生物体内具有重要的生物功能，例如细胞识别、细胞黏附和信号传导等。
3. 环状多糖环状多糖是指单糖分子通过糖苷键形成一个或多个环状结构。
这种结构使得多糖分子更加紧密和稳定。
环状多糖在生物体内广泛存在，例如淀粉和纤维素等。
它们在植物细胞壁中起着结构支持的作用。
三、多糖的功能多糖在生物体内具有多种功能，包括能量储存、结构支持、细胞识别、细胞黏附和信号传导等。
1. 能量储存多糖是生物体内重要的能量来源。
例如，淀粉是植物细胞中的能量储存物质，动物体内的糖原也是通过多糖形式储存的能量。
2. 结构支持多糖可以构成细胞壁、细胞膜和组织结构的重要成分，起到支持和保护细胞的作用。
例如，纤维素是植物细胞壁的主要组成部分，赋予植物细胞结构稳定性。
3. 细胞识别多糖具有特异的生物学活性，可以与细胞膜上的受体结合，以实现细胞间的相互识别。
这对于细胞的正常功能和生物体的正常发育至关重要。
4. 细胞黏附多糖可以通过与细胞表面的特定受体结合，促进细胞的黏附和聚集。
这对于细胞间的相互作用和组织形成至关重要。
多糖高级结构研究方法
1. 红外光谱法（IR）红外光谱在多糖的结构分析上的应用主要是确定糖苷键的构型以及常规官能团。
如：多糖化合物在890cm- 1处吸收是β-吡喃糖苷键特征峰，而820 cm- 1和850cm- 1则是α-吡喃糖苷键特征峰。
2.核磁共振法( NMR)主要用于确定多糖结构中糖苷键的构型以及重复结构中单糖的数目。
3. 原子力显微镜（AFM）该技术是在扫描隧道显微镜( STM )基础上发展起来的一种新颖的物质结构分析方法。
其用很尖的探针扫描待测样品表面, 探针附在一根可活动的微悬臂的底端上, 当探针与样品接触时, 产生的微小作用力引起微悬臂的偏转, 通过光电检测系统对微悬臂的偏转进行检测和放大, 信号经过转换可得到样品的三维立体图像。
如：该技术研究了香菇多糖在不同浓度NaOH 溶液下构型和构象的转变。
4. X- 射线衍射法(XRD)X - 射线衍射法可得到晶体的晶胞参数和晶格常数, 再加上立体化学方面的信息，包括键角、键长、构型角和计算机模拟, 就可以准确的确定多糖的构型。
5. 圆二色谱( CD)从CD 可以知道绝对构型、构象等信息, 是研究多糖的三维结构的有效办法。
中性多糖因缺少一般紫外区可提供信息的结构, 难以直接得到由CD 谱提供的结构信息，通常可进行衍生化或者将多糖与刚果红络合后测定。
6. 快原子轰击质谱( FAB - M S)FAB- MS适合于分析极性大、难挥发、热不稳定的样品。
在快原子轰击过程中, 样品通过正离子方式增加一个质子或阳离子, 或通过负离子方式失去一个质子产生准分子离子作为谱图的主要信号, 并给出反映连接顺序等信息的碎片。
因此FAB- MS可用来测定寡糖链的分子量。
通过FAB- MS形成[M - H ] - 离子是确定寡糖中单糖组成的一种方便的方法。
7. 气质联用(GC - M S)气相色谱与质谱联用可以得到有关单糖残基类型、链的连接方式、糖的序列和糖环形式、聚合度等多种结构信息。
多糖结构解析的方法
多糖结构解析的方法多糖化合物的结构解析是糖化学和生物化学领域的中心问题之一、因为多糖的结构决定着它们的功能和生物活性。
多糖结构解析的方法可以分为物理方法和化学方法。
一、物理方法：1.光谱学方法：光谱学方法是多糖结构解析中常用的一种方法。
包括紫外光谱、红外光谱、荧光光谱和核磁共振等方法。
（1）紫外光谱：多糖在紫外光谱上表现出特有的吸收峰，可以确定它们的环状结构。
（2）红外光谱：红外光谱是解析多糖结构的重要手段，通过测定多糖分子中的官能团振动频率和强度，可以得到多糖分子的化学结构和键合特性。
（3）荧光光谱：荧光光谱可用于表征多糖的发光行为和其与其他生物分子的结合情况，从而推测其结构和功能。
（4）核磁共振：核磁共振是解析多糖结构的重要手段之一，通过测定多糖中氢、碳、氮等元素的核磁共振信号，可以确定多糖的类型和键合方式。
2.比色法：比色法是通过观察多糖与一些特殊试剂产生的颜色变化来判断多糖的结构。
比如，酚硫酸法可以用于检测多糖的含量和环状结构。
3.色谱法：色谱法是多糖结构解析的重要方法之一、包括薄层色谱、柱层析、气相色谱和高效液相色谱等方法。
通过对多糖的分离和分析，可以得到多糖的组成和分子量信息。
二、化学方法：1.普通化学方法：多糖的碳水化合物性质决定了其一些基本反应，比如酸水解、酶降解、氧化还原等反应。
利用这些反应可以推测多糖的结构。
2.酶法：酶法是多糖结构解析的重要方法之一、不同酶对多糖的酶解反应具有特异性，通过观察酶解产物，可以推测多糖链的连接方式和单糖的种类。
3.质谱法：质谱法是近年来发展起来的一种多糖结构解析方法，主要有质谱分析和质谱成像两种方法。
通过质谱技术可以得到多糖的精确分子量和分子结构，尤其适用于大分子多糖的分析。
综上所述，多糖结构解析的方法多种多样，可以从不同的角度揭示多糖的化学成分和结构特征。
尽管目前多糖结构解析仍然是一个具有挑战性的问题，但随着新技术的发展，相信将能更加准确和全面地揭示多糖的结构和功能。
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图2
高碘酸氧化 、 Smith 降解反应
甲基化反应 : 将多糖中各种单糖残基中的 游离羟基全部甲基化 , 进而将甲基化多糖水解 , 水解后得到的化 合物 , 其羟基所在的位置即为原来单糖残基的 连接点。根据不同甲 基化单糖 的比例 , 可以推测 这种连接键 型 在多糖重复结构中的比例。多糖的甲基化方法较多 , 有 Purdie 法、 Hamorth 法、 M enzies 法、 Hakomori 法等 [ 10] 。 甲基化反应的关键在于甲基化完全 , 通常采用红外光谱法来检测 3 500 cm - 1外有无 吸收来判断是否甲基化多 糖中含有游 离 - OH 。目前 , 最常用的甲 基化方法 是改良 Hakomori 法 [ 5] 。 改良 Hako mor i 法是先将 样品溶 于 无水二甲亚 砜中 , 然后与甲基亚磺酰甲基钠 ( SM SM ) 反应 , 使多糖 上游离 羟基离 子化 , 多糖成 为阴离 子后 , 易 与 CH 3I 反应。通常该法需重复数次进行 , 多糖甲基化完全后 , 水解成甲基化 单糖 , 经乙酰化后通过 G C 或 GC - MS 分析 , 也可用 HPL C 直接进行 分析。 糖蛋白 糖肽键型的测定 : 糖蛋白糖肽键主 要分为 二种类 型 : N - 糖肽键 型、 O- 糖肽键 型。 O- 糖肽键 一 般是由糖链的还原端和肽链上的羟基氨基酸的残基 ( 丝或苏氨酸 ) 形成的。这类糖苷键对碱敏感 , 因此常采用
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南昌大学学报 ( 理科版 )
2001 年
表 1 寡糖和多肽异 构体数的比较 单糖组成 X2 X3 XYZ 产物 二聚体 三聚体 三聚体 异构体数目 多肽 寡糖 1 1 6 11 176 1 056
图1 ( a)
寡糖的结构 - D 龙胆二糖
- D 纤维二糖 ; ( b)
序的二级结构空间有规则而粗大的构象 , 即是 多糖链的三级结构。 多糖的四级结构是指多聚链间非共价键结合形成的聚集体。
第 25 卷第 2 期 2001 年 6 月
南昌大学学报 ( 理科版 ) Journal of Nanchang U niversity( N atural Science)
Vol. 25 N o. 2 Jun. 2001
文章编号 : 1006- 0464( 2001) 02- 0197- 08
多糖的结构研究
[ 6]
多糖的二级结构是指多糖骨架链间以氢键结合的各种聚合体。通常糖苷键有两个可旋转的主 链二面角 : ( H 1 - C1 - O1 - C 糖配基 ) 、 ( C 1- O1 - C 糖配基 - H 糖配 基 ) 。 两个单 糖若为 1- 6 连接 , 则还有 第三个 可 旋转的二面角 ( O 6- C 6- C 5- O5 ) , 解决寡糖二级结构关键在于确定 、 、 的取值 , 如图 1。 1 1 3 三级和四级结构 多糖链一级结构的重复顺序 , 由于糖单位 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 收稿日期 : 2000- 10- 30 作者简介 : 周 鹏 ( 1975- ) , 男 , 博士生
苷键的构型有关。一般呋喃糖苷键较吡喃型易水解 ,
水解试剂的不同会影响水解条件。水解之后的多糖经中和、 过滤 , 可采 用纸层析 ( PC) 、 薄 层层析 ( T L C) 、 气相 色谱法( GC) 、 液相色谱法 ( HPL C) [ 8] 和离子色谱 法 [ 9] 进行分 析。多糖水 解产生 物的 GC 分析 , 通常 是先经 衍 生化处理成易挥发组成分 , 常采用的衍生化方 法是硅烷基化和乙酰化处理。高效液相色谱法则 克服了 G C 需 衍生化的缺陷 , 它可直接进样测定。同样离子色谱法不 需要衍生处理 , 而且检测灵敏度甚至比 HPLC 法更高。 离子色谱法的原理是将样品经强碱性物质离子化后 , 通 过离子色谱柱经脉冲安培检测器检测。 ) 部分 酸水 解 : 利用多糖链中部分糖苷键如呋喃型糖苷键 、 位于链末端的糖苷键和支链上的糖苷键易水解脱落 , 而构成糖 链的主链重复结构的部分和糖醛酸等对酸水解则相对稳定的特点 , 对多糖常采用部分酸水解法处理。多糖经 部分酸水解后 , 经醇析、 离心 , 将上清液和沉淀分别进行 分析。多 糖部分酸水解之后的醇析产物往往是多糖的 主链重复性结构片段、 糖醛酸链片段 , 从这些小片段可以推测多糖链的一些结构特点。 ) 乙酰解 : 将多 糖与
第2期
周
鹏等 : 多糖的结构研究
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乙酐、 冰醋酸、 浓硫酸等混合反应 , 可得到乙酰化单糖 , 目的也是用于单 糖组成分析。 点在于半缩醛被保护起来 , 使异构体物减少 , 有利于分辨。
) 甲 醇解 : 利用 HCl-
CH 3OH 溶液把多糖的半缩醛甲基化 , 形成甲基糖甙后再经衍生或不衍生进 行 GC 或 HPL C 分析 , 甲醇解 的优 高碘酸氧化法 : 高碘酸可以选择性的氧化 断裂糖分子中的连二羟基或连三羟基处 , 生成相应的 多糖醛、 甲 酸 , 反应定量地进行。每开裂一个 C- C 键消耗一分子高碘酸 , 通过测定高碘酸的消耗 量和甲酸的 生成量 , 可 以判断糖苷键的位置、 连接方式、 支链状况和聚合度等结构信息。以葡萄糖为例 , 以 1 2 或 1 成一分子甲酸 ; 以 1 时需做空白试验。 Smith 降解 : Smit h 降解是将 高碘酸氧化产物还原后 进行酸 水解或 部分水解。 由于糖 基之间以 不同的 位 置缩合 , 用高碘酸氧化后则生成不同的产物 , 由降解产物来 获取多糖的 结构信息。以 1 糖基为例 , 其高碘酸氧化、 Smit h 降解反 应如图 2。 4、 1 6 糖苷键的 己 4 键合 的葡萄 糖基经高碘酸氧化后 , 每糖基消耗一分子高碘 酸 , 无甲酸生成 ; 而 1 6 键合的葡萄糖基消耗二分子高碘酸 , 生 3 键合的糖基不被高碘酸氧化。高碘酸的氧化反应必须在控制的条件下进行 , 以避免副 反应的产生 ( 超氧化反应 ) 。一般使多糖与最小量的高碘酸 反应 , 溶液 pH 值控制在 3- 5, 且应 避光、 低温 , 同
多糖是来自于高等植物、 动物细胞膜、 微生物的细胞壁中的天然大分子物质 , 是所有生命有机体的重要组 成成分与维持生命所必须的结构材料
[ 1]
。人们对糖的认识首 先是把它 看作食物中 的能量来 源
[ 2]
。近几 十年
来 , 由于相关研究包括膜的化学功能、 免疫物质的研究以及对新药物资源的寻找等 , 人们发现糖类在生物体中 不仅是作为能量资源或结构材料 , 更重要的是 它参与了生命科学中 细胞的各 种活动 , 具有多种 多样的生 物学 功能。因此糖的研究逐步活跃起来 , 其中 , 一些分子量在几千以上 , 具有很强生物活性的活性多糖的研究受到 日益重视。这些活性 多糖的生理 活性、 化 学结构 以及 构效关 系成 为多糖 研究 的前 沿阵 地 , 取得 了很 大的 进 展 [ 3] 。本文旨在对多糖的结构与鉴定及其构效关系的研究作 一概述。
200
南昌大学学报 ( 理科版 )2001 年- 消 去反应来判断糖肽之间是否存在 O- 糖肽键。在用碱处理时 , 与 O- 糖肽键 连接的丝氨酸转变为 - 氨 基丙烯酸、 苏氨酸变成 - 氨基丁烯 酸。这些 不饱和氨基酸的形成 , 可以利用 240 nm 波长紫外 吸收增加 进行 测量 [ 11] , 还可以在碱处理 时 , 若存在 BH 4 离子 , 则 - 氨基 丙烯酸 转变为丙 氨酸、 - 氨基丁 烯酸转 变为 氨基丁酸 , 可以通过测定反应前后氨基酸组成的变化来 确证 - 消去反应。糖肽 链的另一种 连接方式 是 N 糖肽键 , 主要是由多糖链还原末端的 N- 乙酰基糖胺与天冬酰胺 接合 , N - 糖肽链的 释放常采 用肼解法 ( NH 2 - NH 2) 。糖肽化合物可先通过 - 消去反应之后 , 若存在 抗 - 消去反 应的糖 组分 , 则进 一步通过 分析糖 链 组成等手段来检测 N - 糖肽键的存在 [ 12] 。 2 1 2 酶学方法 酶促反应具有高度专一性的特点 , 且副产 物少 , 因此酶方 法在糖链 的结构分析 中是一种 重要的手 段。利 用 - 糖苷酶和 - 糖苷酶对多糖底物的催化反应来确 认多糖链 中糖苷键类 型 , 利 用酶学 方法分析 糖肽连 接 方式。美国 M aley & T arention 发 现了内切 - N- 乙酰氨基 葡萄糖 糖苷酶 作为释 放酰胺 连接的糖 链的工 具 酶 , 为研究与天冬酰胺连接的寡糖结构开辟了 新世元。除了内切酶 , 许多外切酶也在糖链分析中广泛使用 , 如 唾液酸酶、- 半乳糖苷酶、 - 甘露糖苷酶和 - 乙酰氨 基葡萄糖 苷酶等。 它们是 从糖链 的非还原 端依次 切 除相应的单糖 , 是糖链序列分析和决定异头碳 构型常用的工具酶。由于酶解的高度专一性和放射性标记方法 的引入使得酶切方法十分有效并广为应用。但这种方法最大 的缺陷在于 酶解结束 后需要很多 次的进行 分离 和确定产 物 的 流体 动 力 学 体 积。 为 了 解 决 这 个 问 题 , 试 剂 阵 列 分 析 方 法 ( r eagent array analysis method, RA Am) 孕育而生 [ 7] 。它将酶解方法的操作简化为只要将纯化 的多糖 样品等 分为几个 试样 , 再将每 个试样 与 某各种精确设定的外切糖苷酶混合物 保温酶 解 , 这 种特定 酶混合物 就叫作 试剂阵 列。合并每 次酶 水解的 产 物 , 再对产物库进行一次凝胶渗透色 谱分离 , 把分 离图谱 与计算 机数据库 中的图 谱进行 对照即 可确定 结构。 根据这一原理 , 商品化的糖序列仪 ( gly cosequencer) 已被生产出来。 2 1 3 免疫学方法
1
1 1
多糖的结构
结构层次
多糖结构比蛋白质和核酸的结构更为复杂 , 可以说是最复杂 的生物大 分子。从化学观 点来看 , 结构的 复
杂性无疑给寡糖链的结构测定和化学合成带来了很多困难。 糖的结构分类沿用了蛋白质和核酸的分析方法。单糖是 糖类的组成 单元 , 单糖之间脱 水形成糖 苷键 , 并 以糖苷键线性或分支连接成寡糖和多糖。寡糖和多糖的结构也可分为一级、 二级、 三级、 四级结构。 1 1 1 一级结构 [ 4, 5] 多糖的一级结构是指糖基的组成、 糖基排列顺序、 相邻糖 基的连接方 式、 异 头碳构型以 及糖链有 无分支、 分支的位置与长短等。糖的一级结构非常复杂 , 见 表 1, 再加上糖 残基上 可以连 接硫酸 基团、 乙酯基 团、 磷酸 基团、 甲基化基团 , 这就更加剧了糖一级结构的复杂性。 1 1 2 二级结构