生物化学 多糖 综述
生物化学 糖综述
糖类1. 糖类是多羟基醛类或多羟基酮及其聚合物和某些衍生物的总称2. 旋光异构凡是使“平面偏振光”偏振平面发生旋转的物质，称旋光活性物质，构型不同的分子旋光性不同，此现象称为旋光异构现象。
注：旋光性的大小和方向用旋光度来衡量，但是某种物质的旋光度并不是恒定值，受到多种因素的影响。
3. 构象（Conformation）：指一个分子中，不改变共价键结构，仅单链周围的原子旋转所产生的空间排布。
从一种构象变成另一种构象时，不要求共价键的断裂和重新生成。
构型（configuration）：指一个分子由于其不对称C原子上各原子和原子团特有的固定的空间排列，而使该分子所具有的特定的立体化学形式。
4. 葡萄糖与甘露糖、半乳糖相比较，仅一个不对称C原子构型有所不同，这种非对映异构物称为差向异构体（epimers）。
但是甘露糖、半乳糖这两不是差向异构体。
5. 葡萄糖空间的排列有两种形式，它们互为对映异构体（antipode），分别用D-型或L-型表示，*葡萄糖的构型取决于第五位羟基，如果在投影式中此碳原子上的-OH与D(+)-甘油醛的C2-OH有相同取向，则称D型糖，反之L型糖；自然界中的葡萄糖都是D-型结构。
6.变旋现象许多单糖，新配制的溶液会发生旋光度的改变，这种现象称变旋。
葡萄糖的变旋现象：是由于开链状态与环状状态形成平衡体系过程中比旋度变化引起的。
在溶液中，α-D-葡萄糖可以转变为开链式结构，再有开链式结构转变成β-D-葡萄糖，同时β-D-葡萄糖也会以此方式转化为α-D-葡萄糖。
一段时间后，三者异构体达到动态平衡后，旋光度不在变化。
其原因是开链的单链分子内醇基与醛基或酮基发生亲核加成，形成环状半缩醛或半缩酮的缘故。
7. α-D(+)-或β-D(+)-吡喃葡萄糖1. 葡萄糖分子中的醛基可以和C5上的羟基缩合形成六元环的半缩醛。
这样原来羰基的C1就变成不对称碳原子，并形成一对非对映旋光异构体。
一般规定半缩醛碳原子上的羟基(称为半缩醛羟基)与决定单糖构型的碳原子(C5)上的羟基在同一侧的称为α-葡萄糖，不在同一侧的称为β-葡萄糖。
生物多糖研究
生物多糖研究生物多糖是一类具有多个单糖分子组成的巨大分子，广泛存在于自然界中，具有多样的生物活性。
它们在医药、食品、化妆品等领域具有广泛的应用前景。
本文将就生物多糖的特点、分类和研究进展进行探讨。
一、生物多糖的特点生物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。
它们通常具有以下几个主要特点：1. 多样性：生物多糖种类繁多，包括淀粉、纤维素、壳聚糖、甘露聚糖等。
它们的化学结构和性质各不相同，能够满足各种不同的应用需求。
2. 天然来源：生物多糖主要存在于植物、动物、微生物等天然材料中，具有良好的生物相容性和生物可降解性，对环境几乎无害。
3. 生物活性：生物多糖具有多种生物活性，如抗氧化、抗炎、免疫调节等。
这些活性使得生物多糖在医药和健康食品领域具有广阔的应用前景。
二、生物多糖的分类根据单糖单位的不同组成和连接方式，生物多糖可以分为多种不同的类型。
以下是几种常见的生物多糖分类：1. 多糖类多糖类是由相同的单糖分子组成的多糖体，例如葡萄糖、果糖等。
多糖类具有较高的分子量和复杂的结构，广泛存在于淀粉、纤维素等天然物质中。
2. 多糖酯类多糖酯类是由多糖与酸类结合形成的酯键。
常见的多糖酯类有果胶酯、半乳糖酸酯等。
多糖酯类具有溶解性好、稳定性高等特点，被广泛应用于食品和药物领域。
3. 多糖胶类多糖胶类是由多糖与胶原蛋白等蛋白质结合而形成的复合物。
多糖胶具有载药能力强、稳定性好等特点，被广泛用于制备缓释药物和生物材料。
三、生物多糖的研究进展生物多糖的研究具有重要的科学意义和应用前景。
近年来，人们对生物多糖的活性成分、结构特点和应用性能进行了深入研究，取得了一系列重要进展。
1. 活性成分的研究通过分离和纯化等技术手段，研究人员成功提取了生物多糖的活性成分，并对其抗氧化、抗炎、抗肿瘤等活性进行了评估。
这些研究为生物多糖的应用提供了理论基础。
2. 结构特点的研究生物多糖的结构特点对其性质和功能具有重要影响。
通过红外光谱、核磁共振等技术手段，研究人员对生物多糖的结构进行了深入研究，揭示了其分子结构以及与其他化合物之间的相互作用。
多糖 钙离子 钙桥-概述说明以及解释
多糖钙离子钙桥-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容可以从以下角度展开：多糖、钙离子和钙桥是生物体和生物化学领域中非常重要的概念和物质。
多糖是由多个单糖分子通过化学键连接而成的碳水化合物，它们在生物体内发挥着许多重要的功能。
钙离子是一种带正电荷的钙离子，它在细胞内起到了许多关键的作用，如信号传导、细胞黏附等。
而钙桥是由钙离子形成的化学键，在细胞内起到了连接和稳定细胞结构的作用。
在本文中，我们将探讨多糖、钙离子和钙桥之间的关系。
首先，我们将介绍多糖的定义和种类。
多糖是一类具有多个糖分子的聚合物，包括纤维素、淀粉、果胶等。
我们将深入了解它们的结构和特点，并探讨它们在生物体内的功能和应用。
接着，我们将介绍钙离子的特性和作用。
钙离子是细胞内最重要的信号分子之一，它参与调节细胞的许多生理过程，如肌肉收缩、细胞信号传导等。
我们将详细探讨钙离子对生物体的影响以及它与多糖的相互作用。
然后，我们将讨论钙桥的形成和作用。
钙桥是由钙离子与其他物质形成的化学键，它在生物体内起到了连接和稳定细胞结构的作用。
我们将研究钙桥在生物体中的重要性，并探索它与多糖和钙离子之间的关系。
最后，在结论部分，我们将总结多糖、钙离子和钙桥之间的关系，并展望未来的研究方向。
我们希望通过本文的阐述，能够加深对多糖、钙离子和钙桥这些重要概念和物质的理解，为生物科学领域的研究和应用提供一定的参考和启发。
1.2 文章结构本文将主要探讨多糖、钙离子和钙桥之间的关系。
文章分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分将对本文的研究内容进行概述，介绍多糖、钙离子和钙桥的基本定义及其在生物体内的重要性。
同时，还会说明文章的结构和目的，即通过对多糖、钙离子和钙桥的研究，揭示它们之间的相互作用及其在生物体内的功能和应用。
正文部分将分为三个小节，分别介绍多糖、钙离子和钙桥的相关知识。
在多糖部分，我们将讨论多糖的定义和种类，以及多糖在生物体内的功能和应用。
在钙离子部分，我们将探讨钙离子的特性和作用，以及钙离子与生物体的关系。
多糖
多糖多糖是由多个单糖基及糖苷键相连接而成的高聚物，一般是20个以上的单糖聚合而成，广泛存有于动物细胞膜，高等植物和微生物的细胞壁中，是构成生命的四大基本物质之一，同维持生命活动密切相关。
蛋白质、核酸和多糖最重要的三种生物大分子，因为多糖的结构难以控制比蛋白质和核酸复杂得多，再加上人们早期只把多糖看作细胞结构成分和食物来源，使得人们对多糖的研究成为“生物化学中最后一个前言”。
如100多年前，德国著名科学家就开始了糖类的研究。
当前，以多糖结构、功能和药用价值为核心的糖工程被认为是继蛋白质工程、基因工程后生物化学和分子生物学领域中最后一个巨大的科学前沿。
当前，世界各国政府对多糖的生物学研究给予高度重视。
1986年美国能源部资助佐治亚大学创建了复合糖研究中心，建立复合糖数据库。
牛津大学Dwek教授在1988年提出糖生物学这个名词，这标志着糖生物学这个新的分支学科的诞生。
日本于1989年创办了《糖科学与糖工程动态》杂志，出版了专著《糖工程学》。
同年日本政府科学技术厅提出“糖工程基础与应用研究推动战略”。
1990年E-选凝素的发现将糖生物学推向了生命科学的前沿。
欧盟于1994-1998年发起“欧洲糖类研究开发网络”计划。
糖生物学的时代正在加速来临，甚至有人预计，如同20世纪，蛋白质、肤类、氨基酸与核酸时代一样，21世纪理应是多糖生命科学的时代。
糖类的研究工作和蛋白质、核酸的研究工作相比，在我国还是一个薄弱的环节。
我国在多糖方面的研究始于20世纪70年代，但近年来发展迅速，在全国第一次糖的生化学术会议后，《糖复合物的生化研究技术》出版，标志着我国在糖化学方面的研究工作已经有了一个较好的开端网。
1996年我国将“糖生物学”列为国家重点课题。
研究的对象包括植物类、动物、真菌类、细菌、地衣等；研究范围涉及多糖的分离纯化、理化性质、结构分析、免疫学、药理学以及临床应用等，其中对免疫提升作用机理的研究已经深入到分子、受体水平；研究的方法涉及化学、物理、生物学、医药学等诸多领域。
《多糖结构解析》课件
质谱技术
通过电离多糖分子并测量其质量 ，可以获得多糖的分子量和组成 信息。
核磁共振技术
通过测量多糖分子中氢原子或其 他原子周围的磁场，可以解析多 糖的精细结构。
生物技术分析法
凝集素结合法
利用凝集素与多糖的特异 性结合，分离纯化多糖， 并进行结构分析。
抗体技术
利用抗体与多糖的特异性 结合，进行多糖的定性和 定量分析。
THANKS
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亲和色谱法
利用多糖分子与配体之间的特 异性亲和力，将多糖分离纯化
出来。
分离纯化过程中的注意事项
注意温度和pH值
在提取和分离纯化过程中，要控制好温度和pH值 ，以保证多糖的稳定性和活性。
避免长时间高温
长时间高温会导致多糖的结构发生变化，影响其 生物活性和稳定性。
注意防止污染
在分离纯化过程中，要避免污染，如微生物、杂 质等，以保证多糖的纯度和质量。
03
多糖的结构解析方法
化学分析法
01
02
03
酸水解
在酸的作用下，将多糖水 解成单糖，然后进行衍生 化反应，通过气相色谱或 液相色谱进行分析。
碱水解
在碱的作用下，使多糖水 解成寡糖和单糖，同样需 要进行衍生化反应，再进 行色谱分析。
酶解
利用特异性酶将多糖水解 成特定结构的片段，再进 行分析。
物理分析法
食品工业
食品添加剂
01
多糖可作为增稠剂、稳定剂、口感改善剂等用于食品加工中，
提高食品品质和稳定性。
功能性食品
02
利用多糖的生理活性，开发具有抗氧化、抗肿瘤、降血糖等功
能的食品。
食品包装材料
03
多糖可制成可食用的食品包装材料，具有良好的阻隔性能和环
多糖
二、纤维素的分子结构
TOOLS FOR GLYCOBIOLOGY
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三、纤维素的生物学功能及其重要意义
生物学的主要功能： 细胞结构的重要组成成份 作为植物或微生物细胞的外壁支撑和 保护物质，使细胞具有足够的抗涨韧 性和刚性。
TOOLS FOR GLYCOBIOLOGY
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二、淀粉的分子结构
TOOLS FOR GLYCOBIOLOGY
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三、淀粉生物合成
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第五节 微生物多糖
基本概念 细菌多糖 真菌多糖 商品化的微生物胞外多糖 黄原胶(Xanthan Gum) 短梗霉多糖
几丁质(chitin)通常是从虾蟹壳中提取。在 虾蟹壳中，碳酸钙约占45%，粗蛋白和脂 肪占27%，几丁质约20%左右。各类甲壳 中，蟹壳含几丁质17.1-18.2%，龙虾壳为 22.5%，虾壳为20-25% 再将几丁质(chitin)处理就变成了几丁聚醣 (chitosan)。
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二、几丁质结构
几丁质的化学结构和植物纤维素非常 相似，都是六糖的多聚体，分子量在 100万以上。基本单位是乙酰葡萄糖 胺，是由1000-3000个乙酰葡萄糖胺残 基通过-1,4糖苷键连接的聚N-乙酰葡 萄糖胺。 壳聚糖(chitosan)，的基本单位是聚葡 萄糖胺，是几丁质脱乙酰化的产物。
多糖是什么？
多糖是什么？多糖是一类由多个单糖分子通过糖苷键连接而成的化合物。
它们主要存在于生物体中，具有重要的生理功能和学术研究价值。
下面，我们将为您详细介绍多糖的定义、构成、分类以及生物学功能等方面。
一、多糖的定义多糖是由多种单糖分子通过糖苷键连接而成的高分子化合物。
这种连接形成了糖链，使得多糖具有特定的结构和性质。
多糖在化学结构上多样性，常见的有淀粉、纤维素、果胶等。
它们在生物体内广泛存在，并发挥着重要的生理功能。
二、多糖的构成多糖由若干个单糖分子通过糖苷键连接而成。
单糖是最简单的糖类，常见的有葡萄糖、果糖、半乳糖等。
它们通过连接形成不同长度的糖链，从而构成不同类型的多糖。
例如，淀粉由α-葡萄糖通过α-1,4-糖苷键和α-1,6-糖苷键连接而成；纤维素则由β-葡萄糖通过β-1,4-糖苷键连接而成。
三、多糖的分类根据构成多糖的单糖种类和连接方式的不同，多糖可以被分为多种类型。
常见的分类包括：1. 多糖按照构成单糖种类的不同，可分为单一单糖组成和多种单糖组成两大类。
前者如淀粉、纤维素，后者如果胶、木聚糖。
2. 多糖按照连接方式的不同，可分为直链多糖和支链多糖两大类。
葡萄糖聚合物淀粉和纤维素为直链多糖，而由葡萄糖、木糖等单糖通过α-1,6-糖苷键连接而成的多糖为支链多糖。
四、多糖的生物学功能多糖在生物体内具有多种重要的生理功能，如能量储存、结构支持、信息传递、免疫调节等。
具体来说：1. 能量储存：淀粉是植物体内主要的能量储存形式，而动物体内主要是糖原。
它们在需要时可以被分解为单糖，供给生物体进行能量代谢。
2. 结构支持：纤维素是植物细胞壁的主要组成部分，能够提供支撑和保护作用，同时也为植物的生长提供了结构基础。
3. 信息传递：多糖在细胞间的信号传递中发挥着重要作用。
例如，细胞膜上的糖蛋白通过与多糖的结合来调节细胞的信号传导和识别过程。
4. 免疫调节：多糖还可以作为抗原和抗体的结构基础，参与机体的免疫调节和病原体的识别。
大学有机化学复习总结糖类与多糖的构造与功能
大学有机化学复习总结糖类与多糖的构造与功能糖类与多糖是有机化合物中极为重要的一类。
它们在生物体内具有丰富的功能和广泛的应用。
本文将对糖类和多糖的构造与功能进行综述。
一、糖类的构造1. 单糖单糖是构成糖类和多糖的基本单元。
它们包括三种不同类型：醛糖、酮糖和游离末端的羟基醛糖。
相对于碳骨架上的羟基数量，单糖可分为三种类型：三碳糖，五碳糖和六碳糖。
2. 糖苷和糖苷酸糖苷是单糖与非糖基团通过糖基-O-糖基化合结构连接而成的化合物。
糖苷可以用作药物载体，用于改善药物的稳定性和生物利用度。
而糖苷酸则是糖类与酸基结合，常见的如葡萄糖-6-磷酸。
二、多糖的构造1. 多糖的类型多糖是由大量单糖分子通过糖苷键连接而成的高分子化合物，在生物体中具有多种重要作用。
多糖可以分为淀粉、糖原、纤维素和壳聚糖等多种类型。
2. 淀粉和糖原淀粉和糖原是植物和动物体内最主要的储能多糖。
它们由大量葡萄糖单元通过α-1,4-糖苷键和α-1,6-糖苷键连接而成。
淀粉主要存在于植物细胞中，而糖原则主要存在于肝脏和肌肉中。
3. 纤维素纤维素是植物细胞壁中最主要的成分，由大量葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而成。
纤维素的主要功能是提供植物细胞的结构支持和保持细胞的稳定性。
4. 壳聚糖壳聚糖是动物界中最丰富的多糖之一，由N-乙酰葡萄糖胺和葡萄糖胺分子通过β-1,4-糖苷键连接形成。
壳聚糖具有广泛的生物活性和应用领域，如药物脱控释、微胶囊材料等。
三、糖类与多糖的功能1. 能量供应糖类和多糖作为生物体内的主要能量来源，参与到细胞代谢和有氧呼吸过程中。
例如，葡萄糖是人体维持生命所必需的能量物质，而糖原则在低血糖状态下供给人体能量。
2. 结构支持多糖在生物体内起到结构支持的作用。
如纤维素在植物细胞壁中构成纤维网络结构，赋予植物细胞刚性和支持。
3. 生物识别与通讯糖类和多糖在细胞识别、组织定向以及细胞间通讯中扮演重要角色。
例如，蛋白质上的糖基化修饰参与到细胞表面的信号传导以及细胞与细胞之间的相互作用。
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植物多糖结构复杂，种类多样，分子量大，极性大，且常与蛋白质、脂质等结合成多糖复合物，生物活性也因其糖基的组成、排列顺序、连接方式、分支的位置等不同而相异，多糖骨架链间以氢键结合的各种聚合体，糖单位的羟基、羧基、氨基以及硫酸基之间的非共价键相互作用，多聚链间非共价键结合形成的聚集体，这些给多糖的提取分离带来了困难，加之多糖的提取方法和工艺尚未成熟和效率、成本等多方面的考虑，所以选择一种合适的提取分离方法对多糖的研究具有重大意义。
提取的多糖常混有蛋白质、色素等杂质，需进一步分离纯化，提高多糖纯度后，再对多糖组分进行分级。
2.1多糖中蛋白质的去除
蛋白质遇有机溶剂变性，常用氯仿与正丁醇按一定体积比组成的Sevage试剂，和三氯乙酸去除蛋白。
也可根据酶的专一性选用蛋白酶，可除去大部分蛋白。
蔡永红等〔25〕分别采用了Sevage法、三氯乙酸法和蛋白酶法去除栀子多糖中的蛋白质。
Sevage法除蛋白后蛋白质含量为7.51%，三氯乙酸法为2.13%，蛋白酶法为4.23%。
三氯乙酸作用强烈，除蛋白率较高。
Sevage试剂需重复多次，每次至少静置30min，时间较长，且有机试剂毒性较大及用量较多，多糖损失较高，还会对多糖的结构有破环。
蛋白酶法作用温和，除蛋白效率高。
欧文等〔26〕在除去荠菜多糖中的蛋白质时，采用Sevage法和三氯乙酸去除蛋白，蛋白去除率分别为80%、85.52%，而多糖损失率分别为20%、25.08%。
而用木瓜蛋白酶法在酶用量为2.0%、pH5.5时作用2h，蛋白去除率为88.21%，多糖损失率为7.43%。
蛋白酶法除蛋白率最高，多糖损失率最小。
2.2多糖中色素的去除
常用活性炭、过氧化氢、大孔吸附树脂除去多糖中的色素。
活性炭吸附法一般去除鞣质色素。
因活性碳疏松多孔无选择性，使多糖损失较多。
李向东等〔29〕采用氧化氢去除黄芪多糖中的色素，并优化出最佳条件：每50mL样液用过氧化氢5~20mL脱色2~4h，色素除去率为92.05%。
过氧化氢的氧化性较强，可能会造成多糖结构的改变，使用时应注意用量。
2.3透析法
透析法常用于多糖提取后的纯化，通常将粗多糖溶液装入透析袋，用自来水、蒸馏水透析。
多糖是大分子物质，而盐类、小分子物质在溶剂作用下扩散出来。
因此多糖可用透析法可以除去无机盐、单糖、双糖等，设备简单，无污染，能耗低。
周鸿立等〔31〕用正交试验优化出透析玉米多糖的最佳条件：在30ºС透析7h，更换缓冲液3次，多糖纯度由27.00%提高到42.35%，多糖损失率为9.25%，相对于其他除杂方法，多糖损失率较低。
2.4超滤分离
超滤是一种膜分离技术，具有分子筛作用，以压力差为动力，依据相对分子质量的不同进行分离。
大分子物质流经膜表面，小分子物质在压力的作用下进入膜的另一侧。
超滤膜常用于除杂和分离纯化大分子物质。
将样品浸提后的溶液经超滤膜分离，可得多糖。
焦光联等〔33〕用超滤膜分离黄芪多糖和大分子蛋白质多酚等物质，采用200kDa、10kDa的超滤膜在料液浓度20g/L、压力0.35MPa、温度30ºС、进料流速0.467L/s最佳条件下，多糖含量由36.0%提高到86.8%。
超滤膜可以连续使用，并保持较好的分离效果。
不损坏多糖的活性，不需要添加化学试剂，设备简单，能耗低，无污染。
醋酸纤维素膜是分离多糖最常用的一种膜。
膜分离过程中浓差极化和膜污染等造成的膜渗透通量下降，加之多糖结构的复杂性，其
分离、提纯难度较大。
且活性多糖一般属于大分子化合物，有黏性，在膜分离过程中更易产生膜污染和堵塞。
2.6金属络合物法
多糖中的游离蛋白和色素可用金属络合物法分离，多糖能与一些金属离子形成络合物而沉淀。
常用的是铜盐沉淀法，Fehling试剂沉淀木聚糖、甘露聚糖，最后再用硫化氢去铜得到纯糖。
王海林等〔36〕根据油茶籽多糖C中含有特异性磷酸基团，采用Cu2+亲和层析法，金属离子与磷酸基团产生螯合作用结合到琼脂凝胶上，再用磷酸盐缓冲液洗脱，油茶籽多糖C得到纯化。
与传统方法相比，亲和层析能更有效地去除油茶籽多糖C里残留的蛋白质。
2.7离子交换柱层析
纯化多糖常用柱层析，能有效精分多糖组分，作用温和，能较好的保持多糖的结构和生物活性。
常用的柱层析方法有大孔树脂柱层析、阴离子交换柱层析和凝胶柱层析。
2.7.1大孔吸附树脂纯化：
冯磊等〔37〕采用X-5非极性树脂吸松茸多糖，吸附率达30.85mg/g；50%丙酮洗脱率达81%，多糖含量提高15%。
吸附-脱附一步工艺即可提高多糖含量，操作简单，适于工业化生产。
汤伟等〔38〕用AB-8、DB-301型号的大孔吸附树脂纯化丹参多糖，经不同浓度的乙醇洗脱得到的粗多糖纯度由40.35%提高到78.72%、80.45%，且能降低蛋白含量和良好的脱色效果。
徐怀德等〔39〕优选出AB-8型树脂去除洋葱粗多糖中的色素，在40ºС、pH5.0、质量浓度2792.5mg/L洋葱粗多糖液经过树脂柱，色素脱除率为86.71%，多糖保留率88.92%。
3结语
植物多糖具有多种生物活性且低毒、无副作用，在保健食品行业和医药工业中有着巨大的开发前景。
多糖结构复杂，种类繁多，且提取分离困难，多糖制剂大多为粗制品，质量难以控制，还需进一步完善提高提取分离的方法。
多糖得率的高低也是是评价多糖提取分离方法的一项指标，在保证多糖天然活性的基础上如何提高提取率还有待进一步研究。
参考文献
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