生物多糖的研究概况ppt课件.ppt

1、医学课件1生物多糖的研究概况生物多糖的研究概况2015医学课件2生物多糖的研究概况生物多糖的研究概况一、引言二：多糖的分类三 ：多糖的活性四：多糖的作用方式五：多糖的分析方法六：多糖的生物活性与构效关系七：展望八：参考文献医学课件3细胞壁细胞壁细胞壁细胞壁糖类在生物体内的作用主要是作为能量资源：如动物体内储存的淀粉；或是作为结构材料：如植物细胞壁的纤维素等。一、引言医学课件4初生壁初生壁次生壁次生壁胞间层胞间层医学课件5单纹孔单纹孔具缘纹孔具缘纹孔纹孔膜纹孔膜医学课件6多糖的研究已成为人们关注的一个热点,各国学者从各种生物材料中寻找与提取具有一定生理活性的多糖成分的研究,从而使多糖类的研究有了

2、空前迅速的发展1。新药物资源的寻找参与了生命科学中细胞的各种活动,2015医学课件7(DP:200-3000)。与非糖物质结合的糖称为复合糖，如糖蛋白和糖脂。糖的衍生物称为衍生糖，如糖胺、糖酸等1已知的天然多糖化合物约有300多种，广泛存在于植物、动物和微生物组织中 。医学课件8二：多糖的分类3多 糖高等植物多糖动物多糖微生物多糖藻类多糖医学课件9 党参（70%-全国） 甘草 大黄（2000吨 /年） （20000吨/年） （ 国内主产地） （40%-全国） 紫苏 黄芪 当归（8000-15000吨/年） （国内主产地） （15000-20000吨/年 ） （85-90%全国） 陇南定西地区种

3、植面积300多万亩，人工种植中药材年产量50000吨医学课件10南沙参（甘南10-15吨/年） 沙棘 淫阳霍 榛（全省分布，蕴藏量大） 五味子目前研究多糖目前研究多糖所涉及到的植所涉及到的植物或其器官物或其器官一百多种。 医学课件11果胶果胶:植物细胞壁特有的组分。可作为果冻植物细胞壁特有的组分。可作为果冻食品、巧克力等的稳定剂；医药品及化妆品工食品、巧克力等的稳定剂；医药品及化妆品工业等作为乳化剂、脱水剂广泛应用。业等作为乳化剂、脱水剂广泛应用。 高等植物水溶性多糖。高等植物水溶性多糖。高等植物粘胶高等植物粘胶: 主要来自陆地植物的树主要来自陆地植物的树皮、根部、叶片、种子和花朵。皮、根部、

4、叶片、种子和花朵。高等植物渗出液（树胶）高等植物渗出液（树胶）: 如豆科植物金合如豆科植物金合欢属，有欢属，有100多个种能产生树胶，有些是世多个种能产生树胶，有些是世界范围的工业原料界范围的工业原料,象云实、黄芪等均有树胶象云实、黄芪等均有树胶渗出渗出,还有阿拉伯胶等还有阿拉伯胶等.高等植物多糖医学课件12医学课件13动物多糖墨鱼的墨汁中提取的多糖具有免疫活性。壳多糖广泛存在于虾、蟹的外壳,乌贼骨,昆虫翅膀中 。壳多糖：无毒、无味、耐碱、耐热和耐腐蚀等。作为药物的良好载体,同时具有降胆固醇、降血脂作用。肝素、透明质酸都是动物多糖,前者在医药上作为抗凝血药物,后者可用于眼科手术及骨科治疗。这些

5、多糖的应用范围还在不断扩大,以其本身骨架结构为基础的改良产品也正在出现。医学课件14微生物多糖是至今研究得比较详细的一类多糖。 细菌产生的荚膜多糖 疫苗(已应用了很长时间)。 黄源胶(xanthan) :细菌产生的胞外多糖，大量应用于石油钻探工业、食品工业和纺织工业。医学课件15真菌多糖作为免疫调节剂在免疫缺损疾病上的应用也很广泛。目前在临床上正式应用：香菇多糖、云芝多糖、猪苓多糖、裂褶菌多糖. 正在研制的或非正式在临床应用：虫草多糖、灵芝多糖、猴头菇多糖和银耳多糖等，这些多糖一定剂量时可治病,少剂量时可健身防病,是抗衰老的理想佳品。2015医学课件16 藻类多糖)4(大多含有硫酸根） 淡水藻

6、和海藻海藻(蓝藻、褐藻、红藻、绿藻等)4。抗血栓药物免疫促进作用抗肿瘤作用抗病毒作用治疗感冒工业生产的海藻多糖：褐藻胶、琼脂胶、卡拉胶等防织、食品、医药工业。我国海藻资源丰富且类别很多,从中开发有价值的多糖前途很大,目前从中开发具有降胆固醇、降血脂的多糖保健品。日本的“茸源”为添加有真菌多糖的保健食品。医学课件17多糖的多领域研究：作为药物的稳定剂、悬浮剂；工业上的涂膜剂、水滞留剂、凝聚剂和润滑剂等。1医学课件18三 ：多糖的活性药理实验研究表明：多糖广泛参与细胞的各种生命活动而产生多种生物学功能，毒性相对较低,因此,越来越受到研究人员的重视。医学课件19 香菇多糖具有强的抗肿瘤活性，对肉瘤1

7、80、CCM腺癌等若干肿瘤疗效很强5；由猪苓菌核中得到的一种水溶性多糖, 能抑制小鼠移植性肉瘤180,瘤体积抑制率达50%70%,瘤重抑制率达30%以上6； 银耳多糖、甘草残渣多糖、商陆（野萝卜）、掌叶大黄、银杏外种皮、枸杞、地黄、黄芪、当归、牛膝、刺五加、人参等植物多糖能明显抑制小鼠艾氏腹水癌生长并抑制腹水癌DNA的合成速率8。将枸杞多糖注射于S180荷瘤小鼠腹腔,可明显抑制瘤重。山药多糖对环磷酰胺所致细胞免疫抑制,有不同程度对抗作用,表明山药多糖具有抗肿瘤活性真菌多糖如云芝、灵芝、冬虫夏草、裂褶菌等对肿瘤亦都有一定的抑制作用9。 1 抗肿瘤：从细菌、真菌、高等植物中提取的多糖大多具有抗肿瘤

8、活性。近30年来对真菌、植物多糖研究较多。医学课件20：对爱滋病病毒、腺病毒均有较明显的拮抗作用，对爱滋病病毒抑制率为36.2%，可影响病毒合胞体形成，达到保护作用。甘草多糖还可影响腺病毒吸附和进入细胞的功能，达到保护细胞的作用，其保护率可达74.5%。在体内外能保护组织免疫流感病毒和疱疹病毒感染，且对轮状病毒有抑制作用11。：具有抗人类免疫缺陷病毒(HIV)等多种药物作用。对牛免疫缺陷病毒(BIV)的复制具有明显的抑制作用,其抑制率分别为85.96%和88.65%,。从鹿角藻及墨角藻提纯的硫酸多糖可以在体外与肝病毒(HBV)作用12 保护小鼠病毒性肝损伤，促进肝脏Kupfer细胞吞噬功能和诱

9、生干扰素的作用13。2 抗病毒医学课件213 抗凝血：可抑制凝蛋白酶原转变为凝血酶,有抗凝血作用14。(PSS)（褐藻经酯化,硫酸化后形成的多糖类药物）：是我国首创的新型类肝素、海洋药物,具有明显的抗凝血、降低血液粘度,改善微循环的作用,16。能防止注射肉毒素诱发的播散性血管内凝血（DIC），大鼠的血小板和纤维蛋白减少，延长前凝血酶原时间，增加纤维蛋白降解产物，防止肝静脉血栓形成17。具有抗血小板聚积，缓解动脉粥样硬化的功效18。医学课件224 抗衰老：多糖能从整体上提高机体免疫功能,从一定程度延缓衰老。(LBP)：具有明显抗衰老作用19 20,在低剂量(510g/ml)时可促进小鼠脾细胞的转

10、化,在4g/mlConA的协同刺激下,10g/mlLBP可显著增加IL-2（白细胞介素-2）的分泌,使老龄小鼠IL-2活性大大提高,达到成年小鼠水平。（牛膝多糖也有相同功能）能延长家蚕五龄期寿命5.14%。（小分子量的中性多糖）：能显著延长果蝇寿命,促进老龄大鼠学习和记忆能力,明显地改善老龄大鼠与衰老相关的生化指标5。可显著增加正常小鼠和明显恢复老龄小鼠脾细胞产生IL-2的能力,可部分拮抗氢化可的松和环孢霉素A对IL-2产生的抑制效应21 。医学课件235 降血糖、血脂：均对正常小鼠血糖有下降作用,下降量与剂量呈正相关,其中有些多糖对四氧嘧啶小鼠有显著降血糖作用22 。对血糖及肝糖原有双向调节

11、作用,既可保护低血糖,又可抗实验性高血糖。50200mg/kg能降低正常小鼠肝糖原和血总脂。具明显的降血糖作用。对胆固醇有明显的溶解作用。：能促进脂蛋白脂肪酶释放,使血液中大分子的脂质分解成小分子,因而对血脂过多引起的血清浑浊有澄清作用,也能明显降低血胆固醇23。医学课件246 抗辐射：通过增加谷胱甘肽过氧化物酶(GSHPX)活性,降低脂质过氧化产物丙二醛(MDA)量,清除辐射过程中的脂质过氧化物,间接抑制脂质过氧化分解产物对器官和组织的损伤,使机体的辐射防护能力得到增强。有明显的抗辐射作用；：可提高60Co照射过的动物存活率，对60CO-射线引起的小鼠末梢白细胞数的减少有减轻作用。对辐射损伤

12、小鼠脾脏及胸腺SOD活力有增强效应；：能显著增强辐射引起的DNA的切除修复活性,同时能显著减轻小鼠骨髓细胞和蚕豆根尖细胞的辐射遗传损伤,大大降低辐射引起的突变频率。医学课件25 多糖对物理的、化学的及生物来源的多种活性氧(ROS)具有清除作用,能减少丙二醛(MDA)的生成量,增加超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSHPX)活性等,在中药药理中发挥重要作用。 24由中华猕猴桃的根中提取的多糖有较强的清除ROS作用。从银杏果实的外种皮提取到的一种多糖类化合物,可明显提高荷瘤小鼠血清SOD活性,并能降低MDA含量。长白山野生云芝多糖：能使给予荷瘤或受射线全身照射的小鼠的多种脏器和细胞内

13、SOD活力升高、脂质过氧化物（LPO）水平下降；海带中的岩藻聚糖硫酸酯具有抗氧化、免疫调节等作用。医学课件268 增强免疫作用具有高度特异性免疫增强作用，是理想的免疫促进剂, 在小鼠带癌状态下它能活化腹腔巨噬细胞的杀伤抗原能力,同时可以恢复已降低的免疫功能,特别是能恢复T细胞的活性,同时近百倍的提高抗胸腺依赖性抗原的体液性抗体。能增强小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬活力,诱导细胞色素P450的形成,有利于增强机体的防御功能,提高机体保持稳态的能力。：能促进淋巴细胞的转化,增强小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬功能,明显促进肝脏蛋白质核酸的合成以及促进骨髓造血功能,提高体液免疫力。能显著提高小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬活力

14、,促进抗体形成,是一种良好的免疫调节剂。对小鼠免疫功能有促进作用,25。具有增强免疫功能,促进单核巨噬细胞系统吞噬功能。大蒜、刺梨、萝卜多糖对T淋巴细胞、B淋巴细胞及巨噬细胞分别具有不同程度的增强作用,可增强机体细胞免疫功能。医学课件279 其它作用地衣植物皮果衣中的多糖有降压作用。灵芝多糖还有平喘，止咳的作用。银耳多糖可抑制大鼠捆绑应激性溃疡形成，促进醋酸型溃疡愈合，减少溃疡面积26。冬虫夏草多糖可抑制葡萄球菌、炭疽杆菌、絮状表皮藓菌等。新疆雪莲有早期引产的作用，其有效成分为酸性多糖的钙盐，水解后有鼠李糖阿拉伯糖半乳糖及糖醛酸。 总之，多糖具有多种多样的生物活性。某一多糖可同时具有抗肿瘤、抗

15、病毒、降血糖、血脂等多种生物活性，如从宁夏枸杞子中提取得到的多糖具有抗氧化、抗肿瘤、防衰老及增强免疫力等方面的作用。香菇多糖、灵芝多糖、银耳多糖等也都具有多方面的功能。医学课件28四：多糖的作用方式和途径1 激活巨噬细胞27 由于巨噬细胞在抵御各种感染和抗肿瘤方面具有主要作用，因而激活巨噬细胞可提高机体抗病菌及抗肿瘤的能力。巨噬细胞表面存在多糖受体，多糖激活巨噬细胞可能与受体配体结合后所诱发的一系列信号传导作用有关.医学课件29多糖(第一信使)与受体结合G蛋白腺苷酸环化酶催化ATPcAMP引起酶活性,细胞通透性变化以及其它各种效应,最终巨噬细胞被激活。第二信使激活cAMP的信使作用医学课件30

16、PIP2磷酸肌醇酶(磷脂酶C)已受激素触发的受体对它进行活化IP3(三磷酸肌醇) 打开Ca2+、Na+通道DAG(二酰基甘油)活化蛋白激酶C生理效应靶蛋白的丝氨酸和苏氨酸磷酸化引起一系列生理效应,最终巨噬细胞被激活如释放溶酶体、过氧化物酶等。医学课件312 激活网状内皮系统28 生物体内的网状内皮系统具有吞噬，排除老化细胞和异物及病原体的作用。多糖的作用方式是：刺激网状内皮系统,提高宿主对癌细胞的特异抗原免疫反应力.多糖可使T淋巴细胞增多,加强网状内皮系统功能,明显增加抗原结合细胞(RFC)数,并升高正常人和白细胞减少者的白细胞数。友田正司等从三七根中分离提取的由阿拉伯糖和半乳糖组成的多糖可显

17、著增强网状内皮系统在碳廓清试验中的活性,并增加小鼠、绵羊红细胞抗体的生成,恢复由环磷酰胺导致的抑制而延迟的过敏反应。医学课件323 激活T细胞和B淋巴细胞 香菇多糖的作用类似胸腺衍生物,是一种典型的T细胞激活剂,它在体内和体外均能促进特异性细胞毒T淋巴细胞(cy-totoxicTlymphocyteCTL)的产生,并提高CTL的杀伤活性。恶性肿瘤患者由于化疗和放疗使体内免疫系统遭到严重破坏,多糖类化合物可部分恢复并增强患者的特异性免疫功能。茯苓多糖能增强T淋巴细胞的细胞毒性作用,激活机体对肿瘤的免疫监督系统。医学课件334 激活补体 枸杞多糖对IgE抗体应答有一定调节作用,可抑制小鼠IgE合成

18、,并提高小鼠IgA, IgG, IgM含量及抗体生成细胞和抗体效价,增强或促进体液免疫功能。许多高等植物的多糖均有激活补体作用,补体蛋白上存在的识别点可识别多糖的结构。山田阳城等研究了从当归、艾叶、柴胡、紫根等植物中提取的具有抗补体活性的多糖后,发现这些多糖大多为酸性杂多糖,其酸性部分主要是。医学课件345 多糖对细胞因子的影响 许多多糖可诱导内源性细胞因子的生成,通过内源性生成的多种细胞因子激活NK与T淋巴细胞,对肿瘤细胞株起不同程度的杀伤和抑制作用。通过提高荷瘤小鼠的自然杀伤细胞(NK)活性,诱生肿瘤坏死因子(TNF).可溶性葡聚糖经静脉注射、腹腔或皮下注射可增加巨噬细胞和脾淋巴细胞产生I

19、L-1和IL-2（白细胞介素-2）,血清中IL-1和IL-2也同样升高,并可避免重组IL-2的毒副作用。云芝多糖肽可使正常人外周血细胞生成IFN-和IFN-的功能提高48倍。医学课件356 改变细胞膜结构某些移植性肿瘤如腹水癌、白血病等细胞膜流动性明显增大,降低膜流动性则动物移植瘤的恶性度也随之减低。将茯苓多糖与小鼠S180细胞、人白血病K562细胞体外培养24h,发现多糖对这两种细胞的增殖有强烈的抑制作用。通过对其细胞膜成分的分析,发现膜上唾液酸含量升高,膜磷脂含量降低,膜磷脂脂肪酸组成发生明显改变。唾液酸增多可影响细胞表面电荷特性、膜的物质转运过程、抗原决定簇的暴露、免疫应答细胞活化、膜表

20、面受体功能等与细胞增殖有关的因素。医学课件367 其它26 枸杞多糖增强免疫功能可能部分是通过调节下丘脑与外周免疫器官脾脏的交感神经释放去甲肾上腺素等单胺递质以及肾上腺皮质释放皮质激素等环节相互协调而实现的。茯苓多糖抗肿瘤作用：通过影响肿瘤细胞的分裂、增殖、生长等多个环节实现的,如在DNA合成过程中,与多种生物活性物质反应而影响DNA复制,干扰RNA转录过程,使转录RNA在肽链延长时提前释放肽链而无法合成完整肿瘤蛋白,同时通过影响DNA拓扑异构酶的活性,促进该酶介导的DNA断裂引起肿瘤细胞死亡。藻类多糖：抑制爱滋病毒主要是通过与HIV病毒的gp-120或宿主细胞的CD4受体结合，阻断病毒对宿主

21、细胞的吸附,防止合细胞的形成。医学课件37五： 多糖的分析方法1 多糖的分离和纯化4 多糖是极性很大的大分子化合物，提取时一般要先将原料脱脂、脱色，然后用水、盐或稀碱水在不同温度下提取。提取物浓缩后加沉淀剂（乙醇、丙酮等）离心沉淀，沉淀部分可反复多次离心沉淀，以除去部分水溶性色素等杂质。医学课件38l（1）细胞内多糖的提取分离步骤）细胞内多糖的提取分离步骤l 脱脂l植物体粉碎 热水提取 过滤 滤液浓缩 醇沉l 脱蛋白l l分部收集 脱洗 上柱分离 透析 沉淀复溶l l浓缩干燥医学课件39除蛋白 用水或稀碱提取的多糖常含有蛋白质。常用的除蛋白质的方法有Sevage法、三氟三氯乙烷法、三氯乙酸、硫

22、酸胺法、酶法等。医学课件40l（2）细胞壁多糖的提取分离步骤）细胞壁多糖的提取分离步骤l细胞壁 碱化提取 脱脂 多聚半乳糖醛酸酶处理l l浓缩干燥 分部收集 洗脱 上柱分离 透析l （3）细胞外多糖的提取分离步骤）细胞外多糖的提取分离步骤l 脱脂l植物体粉碎 水提取 醇沉 沉淀复溶 CTAB或l CPC沉淀l l浓缩干燥 分部收集 洗脱 上柱分离 透析 沉淀复溶医学课件41l（4） 膜分离纯化多糖的步骤膜分离纯化多糖的步骤l 透析l多糖水提液 预过滤 超滤1 超滤2 反渗透浓缩l （低压大孔）（高压小孔）l 干燥 l5.常用提取方法（1）热水提取：温度控制在80100，搅拌46h,反复提取23

23、次。（2）稀酸提取：如1%醋酸、1%苯酚，时间宜短，温度最好不高于5。（3）稀碱提取：0.11M氢氧化钠、氢氧化钾，为防止多糖降解，常通以氮气或加入硼氢化钠或硼氢化钾。稀酸稀碱提取液应迅速中和或迅速透析，浓缩与醇析而获得多糖沉淀。（4）稀盐提取：用0.11M氯化钠水溶液可提取含有糖醛酸或硫酸基团的多糖。（5）酶解：破坏细胞壁，增加多糖的溶出 。医学课件42脱色 多糖中常含有一些色素（游离色素或结合色素），根据其不同性质采取不同的方法。DEAE纤维素法；H2O2法；金属络合物法；离子交换树脂法；活性炭、高龄土、硅藻土柱吸附脱色法达到纯化的目的。医学课件43多糖的分级： 采用一般方法提取的多糖，通

24、常是多糖的混合物，既是多分散性的。其不均一性表现在化学组成、聚合度、分子形状等的不同，分级的方法可以达到纯化的目的。可按分子大小和形状分级（如分级沉淀、超滤、分子筛、层析等），也可按分子所带基因的性质分级（如按电荷性质分级的电泳、离子交换层析等）。医学课件44 分级沉淀 利用分子大小和溶解度不同而分离，常用的有：有机溶剂沉淀法。（最常用的有机溶剂是乙醇丙酮）。季铵盐法：（CTAB溴代十六烷基三甲胺）能与酸性多糖形成不溶于水的盐，以此可把酸性多糖从中性多糖中分离出来。医学课件45 柱层析法 柱层析法可分两类：a 凝胶柱层析b离子交换层析洗脱液：常用水、不同浓度和种类的缓冲溶液或酸碱液洗脱以得分级

25、。检测手段：国内仍为苯酚硫酸法。 国外用LKB柱层析系统，用比旋度、视差 折光及紫外检测器，各组分的峰位自动记录，分离效果好且方便。医学课件46透析、超滤及超速离心 选用不同规格的超滤膜和透析袋进行超滤和透析，以及一定条件下的超速离心操作，可按分子大小差异把多糖样品分级。超滤和透析更常用于除去小分子物质。区带电泳 区带电泳主要按多糖的电荷性质不同分级，常用的有聚丙烯酰胺凝胶电泳、醋酸纤维素薄膜电泳。医学课件47纯度检查和分子量测定GC、HPLC：测定组成多糖的单糖的摩尔比是否恒定，用不同的柱型测定结果更为可靠。只出现一条带，如可用聚丙烯酰胺凝胶电泳、醋酸纤维素薄膜电泳及玻璃纤维纸电泳。对于中性

26、多糖可采用高压电泳，以硼酸盐为缓冲液，可增大其迁移速度。凝胶柱层析图呈现对称的单峰。若有“拖尾”现象，说明其均一性不够好。纸层析法呈单一集中斑点。 多糖的分子量测定过去用超速离心沉降法、光散射法、渗透压法、黏度法等，这些方法操作复杂且误差较大，现在少用。较常用的方法有凝胶过滤法和高效液相色谱法。此两种方法须先用已知分子量的标准多糖对照测定样品的分子量。医学课件482 、多糖的结构分析（1）多糖的结构层次 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。医学课件49

27、一级结构1: 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。与蛋白质和核酸相比糖的一级结构非常复杂,如两个相同的氨基酸只能组成一个二肽，而两个相同的单糖能结合形成十一种不同的二糖29。表二 寡糖和多异构体数的比较 异构体数目单糖组成 产物 多肽 寡糖X2 二聚体 1 11X3 三聚体 1 176XYZ 三聚体 6 1056医学课件50二级结构30： 多糖的二级结构是指多糖骨架链间以氢键结合的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，只关系到多糖分子中主链的构象，不涉各种聚合体，只关系到多糖分子中主链的构象，不涉及侧链

28、的空间排布。及侧链的空间排布。 在多糖链中,糖环的几何形状几乎是硬性的，各个单糖残基绕糖苷键旋转而相对定位,可决定多糖的整体构象。但是，它们的旋转受相邻糖环之间的空间阻碍和相邻糖残基间的非共价键相互作用的严格限制。因此，多糖的二级结构形式主要依赖一级结构的排步。医学课件51 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。多糖链的聚集作用可在相同的分子间进行(如纤维素链间的氢键相互作用),也可在不同的多糖链间进行(如黄原胶的多

29、糖链与半乳甘露聚糖骨架中未取代区域之间的相互作用)医学课件52（2）多糖结构的测定 多糖的结构测定相对而言比较困难,但解剖多糖的低级和空间结构,对于明确多糖的生物学功能具有重要的意义。随着现代分析技术的出现与发展，多糖结构的阐明已建立了许多分析方法医学课件53化学方法 多糖的部分水解31:A：酸水解 可以把大分子成裂解较小片段。 水解之后的多糖经中和、过滤,可采用纸层析(PC)、薄层层析(TLC)、气相色谱法(GC)、液相色谱法(HPLC)和离子色谱法进行分析。B： 乙酰解 将多糖与乙酐、冰醋酸、浓硫酸等混合反应,可得到乙酰化单糖,目的是用于单糖组成分析.C：甲醇解利用溶液HCL-CH30H把

30、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HPLC分析，甲醇解的优点在于半缩醛被保护起来，使异构体物减少，有利于分辨。医学课件54D：高碘酸氧化法4: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12或14键合的糖基经高碘酸氧化后,平均每个糖基消耗一分子高碘酸,并且无甲酸释放;而16键合的葡萄糖基消耗二分子高碘酸,生成一分子甲酸;以13箭头所指键合的糖基不被高碘酸氧化。高

31、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,同时需做空白试验。医学课件55Smith降解4: Smith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.将氧化产物用硼氢化合物（如硼氢化钾和硼氢化钠）还原成稳定的多羟基化合物，经水解后用纸层析或气相层析鉴定水解产物，由降解的产物可以推断糖苷键的位置。以葡聚糖为例，IO4KBH4H+H2OOCH2OHOHOHOOCH2OHCHOOOCHOOOOHCH2CH2OHCH2OHOOOOCHOH

32、CH2OHCH2OH（）2+CH2OHCH2OHOCH2OHHOOHOOIO4CH2OHCOCHOOHOOKBH4CH2OHCOCOOH2OHHOH2H+H2OCHOHCH2OHCH2OH以12位键合OCH2OHHOOHOIO4KBH4H+H2OOCH2OHHOOHOOHH以1位键合3O以14位键合16位键合IO4KBH4H+H2OOCH2OHOHOHOOCH2OHOOOOCHOHCH2OHCH2OH+CH2OHCH2OHH2CHOOHCHCOOH+CH2OHHOH2CCH2O医学课件56仪器分析法用于糖链结构分析的仪器主要有：比旋光仪、紫外分光光度计、红外光谱仪、液相色谱仪、质谱、核磁共振、

33、原子力显微镜等。 比旋光度仪:利用较大的比旋正数常是-糖苷键,较大的比旋负数是-糖苷键的特点,常用比旋数来为糖链、苷键的判断提供参考。 紫外分光光度计32:用于多糖的含量测定及多糖的分离纯化，（常采用硫酸苯酚法和蒽酮硫酸法鉴定） 常用紫外光度计在280nm处有无吸收来判断多糖样品是否含有蛋白质。医学课件57红外光谱仪 4:红外光谱仪是分析多糖结构有力的工具,用多糖的特征吸收峰来鉴定多糖的结构。 糖类常见官能团的红外光谱医学课件58气相色谱和液相色谱:GC和LC主要应用于单糖和甲基化单糖的分离和鉴定,为多糖的组分分析提供依据。质谱(MS)33、34:质谱灵敏度高,结构信息直观，在糖的序列分析和结

34、构鉴定研究中正起着越来越重要作用。气相色谱-质谱联用已应用于甲基化产物的鉴别。医学课件59核磁共振(NMR)4、35、: NMR主要解决多糖结构中糖苷键的构型以及重复结构中单糖的数目。1HNMR中糖苷键类型的确定化学位移值（ppm）糖苷键类型5.05.0型型13CNMR中呋喃糖与吡喃糖的不同化学位移值比较 C1C2C3C4C5C6OCH3-D-呋喃核糖-D-吡喃核糖-D-甲基-呋喃葡糖-D-甲基-吡喃葡糖102.995.6104.0100.776.870.377.773.074.672.976.674.784.272.978.871.264.464.67.0772.764.262.35756.

35、4医学课件60电泳技术36:可用于寡糖链的纯度和结构分析, 对寡糖的酶解产物进行定性和定量分析,从而得到寡糖链的完整结构。医学课件61原子力显微镜成像技术37、 38：，主要表现在：样品无需用重金属包裹或制作金属复制物，可以在空气或者各种溶剂体系中直接进行研究，这是其它物理和化学方法所无法比拟的；通过控制成像操作力的大小，采用合适的成像模式不会引起样品分子的漂移和损坏，图像的可重复性提高；现场操作性好，能够研究监测整个生化反应的动力学过程；载体的选择则更加简单，范围也更大,包括云母片、玻璃片、石墨、二氧化硅和某些生物膜等.这些优点已使原子力显微镜成为这个领域的重要工具，并且具有很大的发展前景。

36、 由于多糖分子往往带有支链，分子的均一性及线形不如DNA和蛋白质好，相对而言得到的图象的分辨率差一些，但是近年来这方面的发展很快，取得了很多进展。可以用AFM观测多糖分子的高级结构和二维多糖网络结构。医学课件62 单个黄原胶的AFM像（载体为云母片，浓度是2ug/ml，扫描范围是3.03.0um，在空气中成像） 黄原胶的网络结构（载体为云母片，浓度是10ug/ml，扫描范围是1.81.8 um，在空气中成像）黄原胶的网络结构（ 载体为云母片，浓度是2ug/ml，扫描范围是2.52.5 um，在空气成像）医学课件63在大麦中提取的葡聚糖的AFM像（浓度为10ug/ml，载体云母片，空气中成像）a

37、:是刚制备的新鲜样品直接观察； b：将样品滴在云母片上，真空干燥后观察；c：将干燥后的样品用蒸馏水重新滴湿，三天后观察；d：将干燥后的样品用水滴湿后，立即观察（箭头所指为糖链形成的环及分支）。医学课件64免疫学方法 抗原和抗体会相互结合,一定结构的多糖(寡糖)会抑制抗体-抗原的相互结合,不同的糖(半抗原)有不同的抑制常数。 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。酶学方法 ： X射线衍射应用于糖三维结构的测定。但糖结构柔性较大、通常以微晶及粉末存在、结晶构象与溶液构象差异较大等，目前还有局限性。医学课件65六：多糖生物活性与构效关系 关

38、于多糖结构与功能关系的研究已经成为生命科学的最前沿领域之一，多糖的功能与其结构密切相关，研究多糖的构效关系有着十分重要的意义。1 立体构效 X-衍射分析表明,改变了多糖立体构型， 充分医学课件662 多糖的组成和糖苷键类型 抗肿瘤多糖结构研究表明:从香菇中提得的抗肿瘤多糖,也由-1,3结合的直链葡聚糖构成,以5个分子上有2个分子的比率,在6位有结合的侧链葡萄糖分子40。香菇多糖的化学结构医学课件67 由植物中提取的抗肿瘤活性多糖一般由,从禾本科植物箬竹中提取的由木糖、阿拉伯糖及半乳糖等组成箬竹多糖,从紫松果菊分离的由阿拉伯糖和半乳糖所组成的多糖,可促进巨噬细胞产生肿瘤细胞坏死因子。从双子叶植物

39、苦楝的树皮分离到的抗肿瘤多糖,由半乳糖 阿拉伯呋喃糖 葡萄糖(9 3 1)构成,以-阿拉伯糖-3,6分支半乳聚糖为构造主体。有些果聚糖也具有抗不同肿瘤的活性，高等植物一枝黄花中的-1,2结合的果聚糖,具有抗肿瘤作用41。医学课件683 多糖结构的化学修饰硫酸化 实验证明:。其它化学修饰 多糖分子中的对活性也很重要,车前子多糖过氧化后,其活性下降甚至消失,但当氧化物还原成多羟基后又显示出活性46。多糖部分后而具有抗肿瘤活性,乙酰基的引入改变了多糖分子方位,使分子的伸展发生变化,最终导致多糖羟基基团的暴露,增加其在水中的溶解性。多糖后对活性也有影响,如纤维素无活性,但O-甲基纤维素和O-羧甲基纤维

40、素有抗肿瘤活性47。医学课件694 生物修饰：通过操纵微生物基因表达或引入外源基因来控制微生物体内多通过操纵微生物基因表达或引入外源基因来控制微生物体内多糖合成途径糖合成途径,从而产生所需的多糖。从而产生所需的多糖。医学课件705分子量： 葡聚糖的免疫调节与分子量有关,具有较高聚合度的葡聚糖有最佳活性。硫酸化多糖的抗病毒作用与分子量也有很大关系,分子量大于5000的多硫酸化多糖有抑制合胞体形成的作用。硫酸葡聚糖的抗HIV-1活性随分子量的增加而增加,在分子量10000时最大,硫酸葡聚糖抗其它囊膜病毒能力也有近似的趋势。平均分子量最高的肝素分子片段在体外抑制HIV活性最强。医学课件716支链及支

41、链基团对生物活性的影响： 链的丰度和性质对 (13) 葡聚糖的免疫活性也有较大影响。支链分支度较高的 (13) 葡聚糖生物活性较强,如冬虫夏草的胞外多糖可促进巨噬细胞的吞噬功能。医学课件727其它 也有重要的关系,水溶性D-葡聚糖有抗肿瘤活性,而非水溶性多糖,如糖原、淀粉、糊精无活性,可能与它们有过长的支链,被酶解有很大关系； 也会影响实际使用,如裂褶多糖是很有应用前景的抗肿瘤药物,但起初因为黏度太大,无法临床使用,后通过部分降解,于是分子量降低,黏度也减小,但由于其基本重复结构不变,还保持抗肿瘤活性,已供临床使用。医学课件73表三 一些活性多糖的结构及主要活性医学课件74七：展望 人类已经进

42、入科学和经济高速发展的二十一世纪。天然多人类已经进入科学和经济高速发展的二十一世纪。天然多糖的研究和发展，必然将受到在新世纪里占有重要地位的糖的研究和发展，必然将受到在新世纪里占有重要地位的生命科学和信息技术的深刻影响，从而带来翻天复地的变生命科学和信息技术的深刻影响，从而带来翻天复地的变化。化。医学课件75现有中药资源12807种 我国出口药仅占世界中药贸易额3%,而日本,韩国等国家和地区则占去了97%。医学课件76医药生产企业近70家中药企业近10家饮片加工厂50多家中药产品：丸剂、散剂、膏剂，生产工艺：传统、经验为基础家谱不清甘肃省医药行 业 状 况医学课件77本草纲目（1892）-15

43、00 种 利用300种医学课件78 美洲美洲120 欧洲欧洲120 亿亿 US $ 亿亿 US $ 绿色健康绿色健康 产品市场产品市场 亚洲亚洲120 其他其他 90 亿亿 US $ 亿亿US $ 医学课件79医疗经费投入模式也将相应发生重要改变身体状态经费投入健康人群亚健康人群病态人群身体状态经费投入健康人群亚健康人群病态人群医学课件80 1、生物活性多糖的化学合成：在中药多糖的一般分离和免疫药理研究的基础上, 注重于活性结构与功能的研究.同时,在阐明结构及构效关系的基础上 ,多学科联合,以期进行生物活性多糖的化学合成. 最近,军事医学科学院从六味地黄丸中分离得到了8个酸性多糖,进一步的研究

44、对阐明中药复方的作用和机理有着意义。医学课件81 2、从单味中药多糖的研究向中药复方体系发展.中国传统中药多是复方配剂,往往有着神奇疗效,但目前中草药多糖的研究只限于个体,和传统中药不能紧密结合.医学课件82 西方医学单一靶点对单一疾病的治疗作用中医药学多靶点强调“天人合一” 强调“固本扶正”强调“预防为主”强调“中药作用的多样性”对全身功能的修复调整作用 慢性疾病、多脏器疾病的治疗 修复因不明病因引起的不适 调整因衰老引起的体力及功能低下等症 老年性痴呆 更年起障碍 骨质疏松 保健养生、疾病预防医学课件83中药活性成分与作用靶点的相关情况中药活性成分与作用靶点的相关情况人体器官内分泌系统神经

45、系统免疫系统消化系统活性成分作用靶点 ？最近,军事医学科学院从六味地黄丸中分离得到了8个酸性多糖,进一步的研究对阐明中药复方的作用和机理有着意义。医学课件843 注重在食品、轻纺、石油工业等领域的应用研究多糖因其特殊的理化特性(如粘性、亲水性等等)而在食品、轻纺、石油工业等领域的广泛应用研究应用。如用不同的低成本胶进行复配代替高成本的或必须进口的胶.医学课件85多糖应用举例: :胡芦巴胶（Fenugeek GumFenugeek Gum）l胡芦巴胶为胡芦巴种子内胚乳部分制成，主要成分为半乳甘露聚糖。半乳甘露聚糖是一种水溶性多糖，在低浓度下能形成高粘度的稳定溶液。可作为增稠剂、稳定剂、乳化剂、粘

46、合剂等广泛应用于石油开采、食品、医药、印染浆纱、日用化工、采矿选矿、印染浆纱、兵工炸药等行业。医学课件86l1.胡芦巴胶与糖尿病l 疾病防治中心（Centers for Disease Control）的最新统计资料表明90年代美国糖尿病发病率持续增加，在30岁左右的人群中增加了70%，目前大约有16,000,000美国人患有此种疾病，90%是2型糖尿病，到2025年，这个数字大约会增加到2千2百万。l 1939年就有临床研究表明，胡芦巴胶具有抗糖尿病的作用，近年来的研究也进一步证实了胡芦巴胶确实具有治疗糖尿病的潜在的价值。医学课件87研究表明，在2型糖尿病中，胡芦巴胶粉可以降低血液中葡萄糖的

47、水平，在1型糖尿病中，100克胡芦巴胶粉可以显著降低快速增加的血糖水平，增加了葡萄糖的耐受性， 24小时尿中葡萄糖排泄降低了54%。进一步的研究表明，1型和2型糖尿病在服用胡芦巴胶粉后，糖尿病的症状如烦渴、尿频都得到了显著的改善。对1型和2型糖尿病，胡芦巴胶粉可以降低整体胆固醇的水平和三甘油酯。因此胡芦巴胶在治疗糖尿病中可能具有双重作用，降低血糖和血脂水平。医学课件88l 胡芦巴胶中的半乳甘露聚糖是独一无二的。半乳甘露聚糖主要有三种来源：长角豆胶、瓜尔豆胶和胡芦巴胶。都具有降胆固醇和降血糖功效，而胡芦巴胶在此方面的功效又大于前两者。研究认为，这种功能取决于半乳甘露聚糖中半乳糖和甘露糖的比例。胡

48、芦巴胶中半乳糖和甘露糖分子的比值约为1：1，长角豆胶为1：4，瓜尔豆胶为1：2，因此胡芦巴胶有着独特的分子结构（参见2），这种较高的比例增加了胃系统葡萄糖吸收的抑制作用。因此具有更显著的降血糖功效。医学课件89lFenugreek: Up-And-Coming Ingredient for Diabetes lBy Jocelyn Mathern, R.DSales and Marketing Assitant, Schouten USA, Minneapolis, MNlFenugreek (Trigonella foenum-graecum), a member of the legumi

49、nous family, is most commonly found and cultivated in India, the Mediterranean region, North Africa and Yemen. Due to its strong aroma and flavor; typical food uses of fenugreek are as a spice (in curries) and as a flavoring agent, such as in imitation maple syrup. Besides its use as a food, fenugre

50、ek has a well-known reputation for its medicinal properties. Although the health benefits of fenugreek are well documented, it has not been widely accepted in Western cultures due to its strong aroma, residual body odor and large dosage requirements. Raw material manufacturers have recognized these