糖［Carbohydrate］

多羥基醛［Polyhydroxyaldehyde］或多羥基酮［Polyhydroxyketone］的衍生物［Derivatives］；

Majorelement:C、H>0。

Minorelement:N、S、Petal.

單糖分子多符合通式：［CH2O］n,但僅從通式上并不能判斷某分子是否就是糖，即：

符合通式的不一定是糖，如CH3co0H［乙酸］,CH20［甲醛］,C3H603［乳酸］;

是糖的不一定都符合通式，如C5H1004［脫氧核糖］,C6Hl205［鼠李糖］。

單糖［monosaccharides］,不能水解為其他糖的糖,按碳原子數(shù)分為：

丙糖回yceraldehyde］二羥丙酮

丁糖［erythrulose,threose］赤降糖、蘇糖

戊糖［xylose,xylulose、ribulose>ribose、deoxyribose］核糖、阿拉伯糖、木糖、來蘇糖

己糖（glucose,fructose,galactose］阿洛糖、阿卓糖、葡萄糖（醛糖）、甘露糖、古洛糖、艾

杜糖、半乳糖、塔羅糖、阿洛酮糖、果糖（酮糖）、山梨糖、塔格糖

寡糖［Oligosaccharides］可以水解為其他糖的糖［2—H幾個單糖］,包括：

二糖［Disaccharides］（sucrose、maltose,lactose）?三糖［Trisaccharides］棉籽糖（目前發(fā)現(xiàn)唯一的三糖）。其他

寡糖［血型糖、活性糖等］。

多糖IPolvsaccharidesI可水解為多個單糖或單糖衍生物的糖,包括：

同多糖［homoglycans,homopolysaccharides］水解為同一單糖的高分子聚合物［淀粉、糖元、纖

維素、幾丁質(zhì)、糖苗等］。

異［雜］多糖［heteroglycans,heteropolysaccharides］水解產(chǎn)物不止一種單糖或單糖衍生物［透明

質(zhì)酸、肝素、硫酸軟骨素、硫酸皮膚素等］。

單糖的構(gòu)型以甘油醛為參照標準,甘油醛C2為手性碳,與其相連的-0H在右邊的為D型（右

旋）、在左邊的為L型（左旋），D型和L型互為立體異構(gòu)體，是一對對映體（antipode）,

具有對映體的結(jié)構(gòu)又稱手性結(jié)構(gòu)。

單糖的構(gòu)型由于手性碳通常不止一個，特規(guī)定：離炭基最遠的不對稱C上的-OH方向

決定糖的構(gòu)型，在右邊的為D型、在左邊的為L型。

差向異構(gòu)體（Epimers）葡萄糖與甘露糖、葡萄糖與半乳糖，兩兩之間除一個不對稱C

（分別是C2和C4上的-0H位置）有所不同外，其余部分的結(jié)構(gòu)完全相同，這種僅有一個

不對稱C原子構(gòu)型不同，兩鏡像非對映體異構(gòu)物稱為差向異構(gòu)體（epimers）。

糖的旋光性［OpticalRotation］葡萄糖及絕大多數(shù)糖都有使平面偏振光發(fā)生偏轉(zhuǎn)的能

力，即糖的旋光性，因為糖都具有手性碳。糖的旋光性和旋光度由糖分子中的所有手性碳上

的羥基方向所決定。糖的旋光性以右旋（以d或+表示）或左旋（以1或-表示）。

糖的構(gòu)型與旋光性之間不一定相對應(yīng)，即D型不一定代表右旋、L型也不一定代表左旋，

因為兩者的規(guī)定性不同。對于葡萄糖來說，D型正好是右旋，即D-［+］-Glc,L型也正好是

左旋，即天然葡萄糖為右旋，屬于D型。

葡萄糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)I葡萄糖的某些物理、化學性質(zhì)不能用糖的鏈狀結(jié)構(gòu)解釋，即不表現(xiàn)

出典型的直鏈［醛類］特性，如：

1.缺少Schiff化反應(yīng)，不能使被H2s03漂白的品紅轉(zhuǎn)呈紅色：

2.不能與NaHSO3起加成反應(yīng)；

3.葡萄糖水溶液有變旋現(xiàn)象。

解釋：葡萄糖與常見的醛分子不一樣，不能與2分子醇作用而只能與1分子醇反應(yīng)，不生

成縮醛（acetals）,僅生成半縮醛（semiacetals）,意味著分子中已有半縮醛（羥）基存在。

變旋現(xiàn)象（Mutarotation）醛糖的Cl或酮糖的C2成環(huán)時產(chǎn)生和一對差向異構(gòu)體，

在水溶液中很快互相轉(zhuǎn)變?yōu)榛旌衔?，溶解過程會發(fā)生旋光度的改變-變旋現(xiàn)象，這是V和3

異頭物自發(fā)互變所導(dǎo)致的。新配制的葡萄糖［a|D20=+H2°,平衡時為+52.7°。a型約占

362%“息型約占忠醛式直鏈的比例極少，故時Schiff化反應(yīng)不靈敏。

（北大的教材涉及計算異頭物之間百分含量的問題，照100%,第一個設(shè)X,第二個為（1-X）,

旋光度相乘，再計算平衡的旋光度，即各自占的百分量，還有正負的問題）

［I12X+18.7（1-X）］/2=52.7

葡萄糖直鏈結(jié)構(gòu)的證據(jù)與Fehling試劑或其他醛試劑反應(yīng)醛基；

與乙酸酎結(jié)合，產(chǎn)生有5個乙?；难苌?個羥基存在；

與鈉汞齊（Na、Hg的合金）作用，被還原為一種具有6個羥基的山梨醇（Sorbitol,glocitol）,

后者是一個6C構(gòu)成的直鏈醇。

結(jié)論：葡萄糖的六個碳是連成直鏈結(jié)構(gòu)的分子。

葡萄糖的構(gòu)象［Conformation］構(gòu)象指一個分子中，不改變共價鍵結(jié)構(gòu)，僅靠單鍵的

旋轉(zhuǎn)或扭曲而改變分子中基團在空間的排布位置，而產(chǎn)生不同的排列方式。根據(jù)X-射線晶

體分析，葡萄糖毗喃環(huán)與環(huán)己烷的椅式結(jié)構(gòu)相似，-葡萄糖的可能構(gòu)象有2種椅式（A,B）

和6種船式，主要是A椅式。

除葡萄糖外，其他己糖如果糖和半乳糖，也同樣有環(huán)式和直鏈式結(jié)構(gòu)。

單糖的主要化學性質(zhì)

單糖的化學性質(zhì)主要體現(xiàn)在多羥基醛及多羥基酮的化學結(jié)構(gòu)特征上，具有一切羥基及多羥基

的反應(yīng)，如氧化、酯化、縮醛反應(yīng)；也由醛基或?；姆磻?yīng)；同時還有基團間相互影響而

產(chǎn)生的一些特殊的反應(yīng)。

OxidativeReaction一定條件（視氧化劑強弱）下，葡萄糖C1上的-醛基及C6上的羥基

可被氧化，形成葡萄糖酸（gluconicacid）、葡萄糖醛酸（ghicuronate）及葡萄糖二酸（gkicaric

acid）,都有較強的酸性，能成鹽并形成Y或6內(nèi)酯“

（葡萄糖為澳水氧化、葡萄糖為硝酸氧化、葡萄糖被Fehling或Tollens試劑氧化、葡萄糖

為葡萄糖氧化酶氧化）

血糖［Bloodsugar］的測定Benedict試劑（檢糖試劑）醛糖和銅糖都可以

與Benedict試劑反應(yīng)。Benedict試劑對所有還原糖都有反應(yīng)，不精確。改用對葡萄糖特異

性的葡萄糖氧化酶、佐以過氧化物酶及無色還原劑染料檢測葡萄糖,既特異又準確。

葡萄糖氧化酶專一性氧化D-葡萄糖生成葡萄糖酸，生成的過氧化氫與染料分子（苯甲胺）

作用顯色（生成的顏色深淺與被氧化的葡萄糖的量成正比）。

Reductivereaction葡萄糖Cl上的-CHO可被還原為-OH而生成山梨醇［Sorbitol］,山梨醉

聚積在糖尿病患者的晶狀體可引起白內(nèi)障。

甘露糖甘露醉［用于治療腦水腫引起的滲透性利尿劑］

核糖核醇［VitB2的組成成分］

Esterification單糖分子中的-OH,特別是異頭碳上的半縮醛羥基能與磷酸、硫酸、乙酸

酎等脫水生成酯。

成昔Glycosidation單糖環(huán)狀結(jié)構(gòu)中的半縮醛羥基比其他羥基活潑，可與其他分子的-0H

（或活性H原子）反應(yīng)，縮去一分子水而成糖甘（又稱玳或配糖體）。

由葡萄糖衍生的糖甘叫葡萄糖甘，失水時形成的鍵叫糖昔鍵.

昔似醒但不是酸，它比一般的觸鍵易形成，也易水解。

糖竟無變旋現(xiàn)象，無還原糖的反應(yīng)。

半縮醛羥基和一般羥基I

1、酸催化卜，只有糖的半縮醛羥基能與另一分子醇反應(yīng)形成酸鍵但用城廉森反應(yīng)可使糖

上所有的羥基（包括半縮醛的羥基）形成酸。

最常用的甲基化試劑是：（1）30%NaOH+（CH3）2SO4（2）Ag2O+CH3I

半縮醛羥基和一般羥基II

2、糖昔從結(jié)構(gòu)上看是縮醛，在堿性條件下是穩(wěn)定的，但可用溫和的酸性條件水解，生成糖

和配基。而普通的酸鍵在溫和的酸性條件下是穩(wěn)定的，只有在強的HX作用下才分解。

3、酶也能促使糖昔水解，而且是立體專一的（例如，從酵母中分離得到的a-D-葡萄糖甘酶

只能水解a-D-毗喃葡萄糖甘，而從杏仁中得到的P-D-葡萄糖昔酶只水解P-D-葡萄糖昔。

豚（Osazone）的形成（苯朋;反應(yīng)，phentlhydrazinereaction）醛糖的醛基可與苯朋反應(yīng)生

成苯蹤（phenylhydrazone）,過量的苯班可進一步作用生成豚（osazone）,每個臊分子中含

2分子苯朧，第三個苯腫被轉(zhuǎn)化為苯胺和氨。腺的溶解度小，易成結(jié)晶，不同糖腺晶體形狀

不同、熔點不同，可作為糖的定性鑒定。

一分子含半縮醛羥基的糖和三分子苯除反應(yīng)，在糖的12位形成二苯腺（稱為睬）的反應(yīng)稱

為成豚反應(yīng)。

生成糖豚的反應(yīng)是發(fā)生在C1和C2上，不涉及其他的碳原子，所以，如果僅在第二碳上構(gòu)

型不同而其他碳原子構(gòu)型相同的差向異構(gòu)體，必然生成同一個豚。例如，D-葡萄糖、D-甘

露糖、D-果糖的C3、C4、C5的構(gòu)型都相同，因此它們生成同一個糖豚。

成豚反應(yīng)的應(yīng)用

1.用以鑒別各種糖，不同的糖豚結(jié)晶形狀不同，熔點不同，形成的速度也不同。糖豚都是

黃色晶體。

2.用于研究糖的構(gòu)型，葡萄糖、甘露糖、果糖具有相同的糖豚，這說明這三個糖除第一和

第二個碳原子構(gòu)型不同外，其它碳原子的構(gòu)型完全相同。

3.可以將葡萄糖轉(zhuǎn)變成果糖。

糖的遞增反應(yīng)-克里安尼（Kiniani）策化增碳法

糖的遞降反應(yīng)一佛爾遞降法（Wohl遞減法）

一蘆福遞降法（氧化脫竣）（Ruff?遞降法）

糖酸在類似的條件下也能發(fā)生差向異構(gòu)化

糖的顯色反應(yīng)和定性鑒定

Molish反應(yīng)一a-蔡酚反應(yīng)

糖在濃硫酸或濃鹽酸的作用下脫水形成糠醛及其衍生物與a-蔡酚作用形成紫紅色復(fù)合物,

在糖液和濃硫酸的液面間形成紫環(huán)，因此又稱紫環(huán)反應(yīng)。自由存在和結(jié)合存在的糖均呈陽

性反應(yīng)。此外，各種糠醛衍生物、葡萄糖醛酸以及丙酮、甲酸和乳酸均呈顏色近似的陽性反

應(yīng)。因此，陰性反應(yīng)證明沒有糖類物質(zhì)的存在；而陽性反應(yīng)，則說明有糖存在的可能性，需

要進一步通過其他糖的定性試驗才能確定有糖的存在。

慈酮反應(yīng)糖經(jīng)濃酸作用后生成的糠醛及其衍生物與慈酮(10-酮-9,10-二氫慈)作用生

成藍綠色復(fù)合物。

酮糖的Seliwanoff反應(yīng)

是鑒定酮糖的特殊反應(yīng)。酮糖在酸的作用下較醛糖更易生成羥甲基糠醛。后者與間苯二酚作

用生成鮮紅色復(fù)合物，反應(yīng)僅需20-30秒。醛糖在濃度較高時或長時間煮沸，才產(chǎn)生微弱的

陽性反應(yīng)。

Sediwanoff試劑：0.5g間苯二酚溶于1升鹽酸(H2O:HC1=2：1)(V/V)中,臨用前配制。

Fehling試驗

費林試劑是含有硫酸銅和酒石酸鉀鈉的氫氧化鈉溶液。硫酸銅與堿溶液混合加熱，則生成

黑色的氧化銅沉淀。若同時有還原糖存在，則產(chǎn)生黃色或磚紅色的氧化亞銅沉淀。

為防止銅離子和堿反應(yīng)生成氫氧化銅或堿性碳酸銅沉淀，F(xiàn)ehling試劑中加入酒石酸鉀

鈉，它與Cu2+形成的酒石酸鉀鈉絡(luò)合銅離子是可溶性的絡(luò)離子，該反應(yīng)是可逆的。平衡后

溶液內(nèi)保持一定濃度的氫氧化銅。費林試劑是一種弱的氧化劑，它不與酮和芳香醛發(fā)生反應(yīng)。

Benedict試驗

Benedict試劑是Fehling試劑的改良。Benedict試劑利用檸檬酸作為Cu2+的絡(luò)合劑，其堿性

較Fehling試劑弱，靈敏度高，干擾因素少。

Barfoed試驗

在酸性溶液中，單糖和還原二糖的還原速度有明顯差異。Barfoed試劑為弱酸性，單糖在

Barfoed試劑的作用下能將Cu2+還原成磚紅色的氧化亞銅，時間約為3分鐘，而還原二糖則

需20分鐘左右。所以，該反應(yīng)可用于區(qū)別單糖和還原二糖。當加熱時間過長，非還原性二

糖經(jīng)水解后也能呈現(xiàn)陽性反應(yīng)。

糖復(fù)合物中的單糖主要有：D-葡萄糖、D-半乳糖、D-甘露糖和D-木糖

D-Glc：一般不存在于糖蛋白及蛋白聚糖中，絕大多數(shù)糖脂中存在。

甲基糖類，是6-脫氧己糖,親脂性增強。L-fucose存在于大多糖蛋白的糖鏈、分子量較大的

糖脂及血型抗原中，不存在于糖胺聚糖中?？股刂幸灿写嬖?。

氨基糖類重要的是2-氨基己糖,包括:2-氨基2脫氧-D-葡萄糖［D-glucosamine,GlcN葡萄糖

胺］、2-N-乙酰葡萄糖胺［2-N-acetylglucosamine,GlcNAc］、2-N-乙酰半乳糖胺

［2-N-acetylgalactosamine,GalNAc］存在于幾丁質(zhì)、糖胺聚糖［粘多糖］中。

糖醛酸類，主要四種：D-葡萄糖醛酸、D-甘露糖醛酸、D-半乳糖醛酸及L-艾杜糖醛酸

［L-Iduronicacid］

唾液酸［sialicacid］,代表一類神經(jīng)氨［糖］酸［Neuraminicacid］,廣泛存在于細菌和動物組織中，

糖脂和糖蛋白的組成成分。

單糖的物理性質(zhì)旋光度，一切糖類都有不對稱C,都具旋光性(錯了二羥丙酮呢);

甜度，各種糖甜度不一，但都有甜度，程度不同；

溶解度，多羥基增加了單糖的溶解度，熱水中更大，不溶于乙酸、丙酮等有機溶劑

寡糖［Oligosaccharides,oligose］由2-10個(或十數(shù)個)單糖通過糖昔鍵連接而成，一般易溶

于水、具甜味，最簡單的是二糖。最重要的二糖主要有蔗糖、麥芽糖和乳糖。

麥芽糖(Maltose)又稱飴糖，分子式:Cl2H22011.有變旋(存在a、B形式),能還原Tollen'

sandFehling'sreagent,與笨月井成豚CI2H20O9C=NNH(C6H5)2(一個半縮醛羥基)，被溪

水氧化為一元竣酸(一個半縮醛羥基)，稀酸、麥芽糖酶水解產(chǎn)物為D-(+)-G1c,結(jié)構(gòu)為4-0-(a

-D-毗喃葡萄糖基)-D-毗喃葡萄糖［a-1,4］1,

異麥芽糖a-1,6糖背鍵型

蔗糖(Sucrose)常用食糖，甜度大，易結(jié)晶，溶于水，甘蔗、甜菜中豐富。分子式

C12H22O11o不能還原TollensandFehling試劑.不能成豚(無異頭物形式)。

不變旋。蔗糖水解反應(yīng)中伴隨有從+到-的旋光符號的變化，這種水解稱為(+)蔗糖的轉(zhuǎn)化。

乳糖(Lactose)存在于人乳(5-7%)和牛乳(4%)中，分子式C12H22OI1,還原糖，

能成豚，水解產(chǎn)物是D(+)-Gal和D-葡萄糖臊，有變旋(結(jié)構(gòu)為4Q-(a-D-毗喃半乳糖基)

D-毗喃葡萄糖［-1,4］

乳糖不耐癥(Lactoseintolerance),乳糖酶缺乏，乳糖不能進入血液，小腸乳糖升高引起滲

透性腹瀉，腸道細菌使乳糖發(fā)酵產(chǎn)生大量氣體(氫、二氧化碳、甲烷等)。

纖維二糖［Cellobiose］纖維素的結(jié)構(gòu)單位；分子式Cl2H22011,；還原糖；能成豚；有變旋；

水解為2分子6-D-(+)-葡萄糖；可為苦杏仁酶水解(B連接)；結(jié)構(gòu)為4-0-(-叱喃葡

萄糖基)-D-毗喃葡萄糖［B-1,4］,,

海藻糖(Trehalose)

Wiggers(1832)從黑麥的麥角菌中首次提取。許多可食用動植物及微生物體內(nèi)都廣泛存在，

蘑菇類、海藻類、豆類、蝦、面包、啤酒及酵母發(fā)酵食品中都有較高含量。

兩個葡萄糖分子以a,a(1,1)-糖昔鍵構(gòu)成非還原性糖，自身性質(zhì)非常穩(wěn)定，并對多種生物活

性物質(zhì)具有神奇的保護作用。“對許多生命體而言，海藻糖的有與無，意味著生命或者死亡”

(Nature,2000專評)。

海藻糖在高溫、高寒、高滲透壓及干燥失水等惡劣環(huán)境條件下在細胞表面能形成獨特的保

護膜，有效地保護蛋白質(zhì)分子不變性失活，從而維持生命體的生命過程和生物特征。

三糖(Trisaccharide)棉子糖［蜜三糖］(raffinose),分子式Cl8H32016

FunctionsofRaffinose：棉籽糖具有保健功能，屬于低聚糖，是人體內(nèi)雙岐桿菌和乳桿菌等

有益菌的增殖因子，能顯著改善腸道菌群，改善便秘和拉稀患者的便性。

不能還原Fehling試劑,與酸共熱水解生成Glc、Fru及Gal,結(jié)構(gòu)為：

a-Gall(1-6)］-a-Glc［、B(l-2)］-B-Fru

a-半乳糖昔酶蔗糖酶

HygienicalFunctionsofRaffinose

棉籽糖具有保健功能，屬于低聚糖，是人體內(nèi)雙岐桿菌和乳桿菌等有益菌的增殖因子，能

顯著改善腸道菌群，改善便秘和拉稀患者的便性。不為人體吸收，不具吸濕性，加工褐變度

低，熱穩(wěn)定性高，酸性熱穩(wěn)定性也高，無毒安全的棉籽糖是理想的食品原料。促進人體對鈣

的吸收，從而增強人體免疫力，對預(yù)防疾病和抗衰老有明顯效果。此外，還可以用于藥品

工業(yè)，冷凍精液和活器官移植的穩(wěn)定劑。

Polysaccharides由許多單糖或單糖衍生物聚合而成，縮合時單糖分子以糖背鍵相連，一般

無甜味、無還原性、酸或酶的作用下可水解為雙糖、寡糖或多糖，重要的有淀粉、糖元、纖

維素、幾丁質(zhì)、粘多糖等?？煞譃橥嗵呛碗s多糖。功能包括能量作用、結(jié)構(gòu)作用和生物活

性作用。

淀粉Starch廣泛存在于植物的種子和根莖中，熱水處理25分鐘能溶解的部分為直鏈淀

粉［amylose,solublestarch］,不溶解的部分為支鏈淀粉［amylopectin］

直鏈淀粉平均250-300個-D-Glc通過a-1,4糖昔鍵相連，旋轉(zhuǎn)卷曲成螺旋狀，每6個

Glc殘基盤旋一圈，遇b（KI%）呈（深）蘭色。水解的雙糖為麥芽糖，單糖為葡萄糖。

支鏈淀粉由2000-22000個Glc殘基組成，大約每24-30個Glc殘基就有一個a-1,6糖昔鍵

的分支，與KLI2呈紫（紅）色。水解時只生成一種雙糖-（+）麥芽糖。

淀粉與碘一碘化鉀顯色

淀粉—?紅色糊精f無色糊精一＞麥芽糖一A葡萄糖

［紫紅色］［紅色］［不顯色］［不顯色］

直鏈淀粉遇碘呈藍色;支鏈淀粉遇碘呈紫紅色;糊精遇碘呈藍色、紫色、橙色等.近年來用先進

的分析技術(shù)（如X射線、紅外光譜等）研究碘跟淀粉生成的藍色物，證明碘和淀粉的顯色

除吸附原因外，主要是由于生成包合物的緣故。淀粉遇碘生成的包合物的顏色與淀粉的聚合

度或相對分子質(zhì)量有關(guān)。在一定的聚合度或相對分子質(zhì)量范圍內(nèi)，隨聚合度或相對分子質(zhì)

量的增加，包合物的顏色的變比由無色、橙色、淡紅、紫色到藍色.

糖元［Glycogen］有動物淀粉之稱，細菌細胞中也有存在，動物組織內(nèi)主要的貯藏多糖。肝

臟、肌肉中含量多，分別稱為肝糖元、肌糖元。結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉相似，但分支長度較短，一

般由8-12個Glc殘基組成，分支多，分子量高達106-108。與KLI2呈紅褐色或棕紅色。水

解終產(chǎn)物是葡萄糖。對動物體血糖水平的調(diào)節(jié)重要。

纖維素［Cellulose］）自然界中分布最廣的糖，以纖維二糖［cellobiose］為基本單位縮合而成。

纖維狀、僵硬、不溶于水，不分支，約由10000-15000個8-D-Glc殘基組成。纖維素的水解

需要高溫、高壓和酸，人體消化酶不能水解纖維素，食草動物利用腸道寄生菌分泌的纖維素

酶［cellulase］將部分纖維素水解為葡萄糖。

植物每年光合作用能產(chǎn)生出億萬噸纖維素，是纖維素最主要的來源。棉花是自然界中含量

最高的纖維素纖維，其纖維素含量為90~98%。木材是纖維素化學工業(yè)的主要原料，木材的

主要成分是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素。生紅維素含纖維素以外的其他糖，它是由兩種或

兩種以上單糖殘基組成的不均一聚糖,大多帶有短側(cè)鏈。構(gòu)成半纖維素的單糖主要有:D-木

糖、L-阿拉伯糖、D-半乳糖、D-甘露糖、D-葡萄糖和4-0-甲基-D-葡萄糖醛酸等。木質(zhì)素是

由苯丙烷結(jié)構(gòu)單元組成的具有復(fù)雜三維空間結(jié)構(gòu)的非晶高分子。

木質(zhì)素（lignin）是一種復(fù)雜的、非結(jié)晶性的、三維網(wǎng)狀酚類高分子聚合物，廣泛存在于高

等植物細胞中。木質(zhì)一素與纖維素一生紅維翥笠二起構(gòu)成超分壬體系，木質(zhì)素作為纖維素的粘

合劑，以增強植物體的機械強度，是僅次于纖維素的第二大可再生資源，全球每年可產(chǎn)生約

6X10141?

幾丁質(zhì)［殼多糖］［Chitin］

存在于節(jié)肢動物昆蟲、甲殼類動物（蝦、蟹）外骨骼及真菌細胞壁，地球上豐度僅次于纖維

素的第二大類糖（錯了，木質(zhì)素呢？）0由N-乙酰-D-葡萄糖胺以B（lf4）糖昔鍵縮合而成,

分子線狀不分支。幾丁質(zhì)系列開發(fā)在保健及醫(yī)療上的應(yīng)用。

BiologicalFunctionofChitin

I.強化免疫；2.排除毒素；3.降血糖，降血脂，降血壓；4.強化肝臟機能；5.活化

細胞，抑制老化；6.調(diào)節(jié)自律神經(jīng)。

機能保健食品，包括無毒性的抗癌效果、改善消化吸收的機能、減少脂肪及膽固醇的攝取、降低高血壓、

強化免疫力等。動物試驗證明口服幾丁質(zhì)可以使血液中膽固醇的量降低，其原因是幾丁質(zhì)能與食物中的脂

肪類物質(zhì)結(jié)合，阻止脂肪在腸胃中的消化吸收，因此可做為減肥保健食品。醫(yī)藥用品，手術(shù)縫合線、止血

和傷口被覆材料、藥物運送的載體、隱形眼鏡、血液透析膜、抑制胃酸及腫瘤細胞的作用。食品加工，無

毒、無味、可生物降解等。作為凝結(jié)劑、食品填充劑、增稠劑、穩(wěn)定劑、脫色劑、香味增濃劑等?；瘖y品，

良好的保濕性、增粘性、成膜性，分散性、防靜電、減少摩擦等特性，所以在化妝品工業(yè)中大量用于發(fā)型

定型劑、護發(fā)劑、護膚劑、潤濕劑、香皂等。紡織，使紡織品具有抗菌及防臭的特性。環(huán)保。農(nóng)業(yè)，生

物農(nóng)藥?；瘜W工業(yè)。

葡萄糖胺（Glucosamine）

工業(yè)上，將甲殼類動物的甲殼質(zhì)用鹽酸水解制得。動物體內(nèi)以糖蛋白分布在軟骨或結(jié)締組

織中，代表性的物質(zhì)是蛋白聚糖,與膠原纖維、水分等組合起來，使各器官具有相應(yīng)的強

度、柔性、彈性。葡萄糖胺不是動物所必須的營養(yǎng)元素。

幾丁聚糖的降解物質(zhì)N一乙酰葡萄糖胺和聚葡萄糖胺能刺激迷走神經(jīng),通過副交感神經(jīng)的

興奮，使毛細血管擴張，對頸椎病和腰酸背痛有改善和治療的作用。

香菇多糖、茯苓多糖和昆布素均為8-1,3葡聚糖。香菇多糖存在于香菇中，對動物肉瘤

180等有明顯的抑制作用；茯苓多糖是茯苓中的多糖，也被用于抗腫瘤治療；昆布素是昆布

中的葡聚糖，用于治療動脈粥樣硬化。

香菇多糖[Lentinan]

直接從香菇子實體中提取，具抗病毒、抗腫瘤、調(diào)節(jié)免疫功能和刺激干擾素形成等功能，

已被醫(yī)學生物界所肯定，廣泛應(yīng)用于藥品和保健食品中，以它制成的香菇多糖針劑，配合放

化療使用，用于腫瘤患者療效顯著。

典型的T細胞激活劑，在體內(nèi)和體外均能促進特異性細胞毒性T淋坦細胞（CTLZ的產(chǎn)生，

并提高其殺傷活性，還能提高輔助性T細胞的功能，提高抗體依賴的細胞毒性細胞活函

茯苓多糖[Pachyman]

茯苓多糖的作用早已闡述，修飾的竣甲基茯苓多糖及三菇類化合物是高級保健營養(yǎng)補給劑,

具有增強生理活性、刺激人體免疫系統(tǒng)功能恢復(fù)、誘生和促誘生干擾素和白細胞調(diào)節(jié)素；

間接抗皰毒，…抗腫瘤；減輕放射與化療的副作用；且具保肝「延緩衰老二安被健乳..美容養(yǎng)

顏的作用。

靈芝多糖GanodermalucidumPolysaccharide

靈芝活性成分的種類很多，有葡聚糖、雜聚糖、半乳糖、甘露糖、甘露巖藻半乳聚糖、阿

拉伯糖、阿拉伯木質(zhì)葡聚糖等。多糖的含量因靈芝品種、提取方法和多糖的純度等不同而有

較大的差異。靈芝多糖的主鏈越長，側(cè)鏈變異頻率越高，分子量越大，生物學活性越高。靈

芝多糖的主要生物活性為：（1）調(diào)節(jié)免疫功能；（2）抑制小鼠體內(nèi)移植性S180實體瘤的生長;

（3）刺激胰島素分泌，促進葡萄糖在外周組織的利用，降低血糖；（4）促進核酸、蛋白質(zhì)合

成；（5）消炎；（6）對Co60y射線輻射所致小鼠骨髓微核效應(yīng)有防護作用。

右旋糖酊Dextran,glucosan,glucan,macrose利用微生物（蔗糖經(jīng)腸磺狀明珠菌發(fā)酵）

制造的高分子葡萄糖聚合物，由多個Glc分子通過-1,6、-1,4、-1,3糖昔鍵組合

的多糖。

分子量平均在75000左右的為高分子右旋糖酊，是一種血漿代用品，用于提高血漿膠體

滲透壓，能將組織的水分吸到血中，維持血容量，臨床用于出血性休克和創(chuàng)傷性休克。分

子量在20000-40000的為低分子量右旋糖酎，主要用于降低血液粘滯度，防止血栓形成，并

有助改善微循環(huán)，兼有利尿作用。

右旋糖酎及用途《中國藥典》2000年版收藏了三個品種，即右旋糖酊70慣稱中分子

（64000-76000）,右旋糖肝40慣稱低分子（32000-42000）,右旋糖酊20慣稱小分子

（16000-24000）?右旋糖酎70能提高血漿膠體滲透壓，靜注后具有擴張血容量作用；40及

20可引起紅細胞解聚，降低血液粘度，改善微循環(huán)和組織。

用途：

1、配制大容量右旋糖酊注射液；

2、制備右旋糖酎鐵的主要中間體；

3、藥用輔料，目前正用于干擾素等品種。

雜多糖［Heteropolysaccharides］

不止一種單糖或單糖衍生物組成，其他名稱包括糖胺聚［多］糖［glycosaminoglycans］、粘多

糖［mucopolysaccharides］、酸性糖胺聚糖及氨基多糖［polyaminoglucose］等。

山氨基己糖與己糖醛酸以及硫酸等脫水縮合而成，溶液粘性較大，分子中的竣基及硫酸

等陰離子通過靜電作用與蛋白質(zhì)等大分子結(jié)合。分布很廣，大多以蛋白多糖［proteoglycan］

存在，并進一步與膠元蛋白結(jié)合構(gòu)成結(jié)締組織基質(zhì)的重要成分，如透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、

硫酸皮膚素等。

粘多糖

粘多糖類是一類胞外生物高分子，是動物體內(nèi)蛋白多糖分子中的糖鏈部分，眾多的糖鏈通過

共價鍵與核心蛋白相連。

近年來由于膜的化學功能，免疫物質(zhì)的化學研究與發(fā)展以及新藥資源尋找與開發(fā)等，發(fā)現(xiàn)糖

類具有多種多樣的功能，在生命現(xiàn)象中參與了細胞的各種活動。關(guān)于動物粘多糖在生物學、

醫(yī)學范圍內(nèi)的研究正在不斷深入展開。已經(jīng)證實，此類成分具有多種藥理活性，包括抗凝血、

降血脂、抗病毒、抗腫瘤及抗輻射等作用，已引起人們的廣泛重視。已知粘多糖是動物藥

的常見活性成分，如在皮（阿膠、海參、蟬蛻、蛇蛻等）、角（羚羊角、犀角、鹿茸等）、貝

殼（石決明、牡蠣、皺紅螺等）、鱗甲（穿山甲、龜板、鱉甲、玳瑁等）、粘液（蝸牛、泥縱

等）及骨（虎骨、狗骨等）類藥材中均含有。

透明質(zhì)酸［Hyaluronicacid,hyaluronan］

高等動物組織中發(fā)現(xiàn)，細菌中也有存在，主要存在于結(jié)締組織如眼球玻璃體、雞冠、臍帶、

軟骨等組織。主要功能是在組織中吸著水，有潤滑劑作用，對組織起保護作用。

結(jié)構(gòu)遢血里的二種一有重復(fù)的二糖結(jié)構(gòu)里位，D-GlcUA與GlcNAc以6-1，3糖昔鍵相連，

二糖單位間以B-1,4連接，分子鏈狀、無分支，分子量很大，在100-1000萬之間，分子中

不含硫酸取代基，生理pH下為多聚陰離子。

高吸水特性

透明質(zhì)酸大量存在于人體的結(jié)締組織及真皮層中，1g可以吸收500mL的水分，相當于500

倍吸水能力（膠原蛋白只有30倍吸水能力）。

年輕的肌膚富含透明質(zhì)酸，柔軟又有彈性。25歲后開始流失，30歲時只剩下幼年期的

65%、60歲時只剩下25%。透明質(zhì)酸會隨著年齡的增長而流失，造成肌膚水分散失，失去

彈性與光澤，長久下來肌膚便出現(xiàn)皺紋的老化現(xiàn)象。

透明質(zhì)酸（HA）又名玻璃酸.是一種大分子酸性粘多糖，廣泛存在于生物體的結(jié)締組

織中，由Meyer和Palmer于1934年首先從牛眼玻璃體中分離出來。20世紀60-70年代，

Balazs首先將HA用于眼科手術(shù)并獲得理想的療效后，其應(yīng)用研究得到迅速的發(fā)展。20世

紀80年代中期，HA被應(yīng)用于化妝品，1987年又作為關(guān)節(jié)炎治療藥上市。近年來作為藥物

載體和組織工程材料而廣泛應(yīng)用。隨著其在化妝品和醫(yī)藥方面應(yīng)用研究的不斷開發(fā)，HAM

將作為一種新的重要生化藥物，日益受到國內(nèi)外的高度重視。

透明質(zhì)酸的生理功能

透明質(zhì)酸在體內(nèi)發(fā)揮保水、滲透壓調(diào)節(jié)、維持組織形態(tài)、潤滑、擴散屏障和緩沖應(yīng)力等機

械功能和重要的生理功能.首先發(fā)揮物理和分子信息的過濾器作用；其次大分子量透明質(zhì)酸

對細胞移動、增殖、分化及吞噬功能有抑制作用，小分子量透明質(zhì)酸則有促進作用。迄今

為止，尚未發(fā)現(xiàn)透明質(zhì)酸合成缺陷病例，有人說，沒有透明質(zhì)酸人類就不能存活。

透明質(zhì)酸的開發(fā)應(yīng)用一食用

人體中的透明質(zhì)酸含量約為15g,在人體的生理活動中發(fā)揮著重要作用。皮膚中的透明質(zhì)酸

含量減少，皮膚的保水功能減弱，顯得粗糙并產(chǎn)生皺紋；其它組織和器官中的透明質(zhì)酸減少，

可導(dǎo)致關(guān)節(jié)炎、動脈硬化、脈搏紊亂和腦萎縮等。人體中透明質(zhì)酸的減少會產(chǎn)生早老癥。

硫酸軟骨素[Chondroitinsulfate]

軟骨的主要成分，廣泛存在于結(jié)締組織、筋腱、皮膚等。分子量一般低于10萬(約250個

重復(fù)二糖)，個別可超過30萬，有4-硫酸軟骨素(硫酸軟骨素A)和6-硫酸軟骨素(硫酸

軟骨素C)兩種，二糖單位為D-GlcUA與GalNAc以第二.相連，糖鏈生成后由專一性酶

在4位或6位進行硫酸化。

硫酸軟骨素的主要作用I

調(diào)整身體的功能-、供給營養(yǎng)成分的水路-微量營養(yǎng)素的保持-、參與制造骨骼-、傷口提早痊

愈-，促進肉芽形成，也有利用動物的粘多糖防止手術(shù)后的粘合。保持關(guān)節(jié)的滑順作用-

凈化血液與阻止凝固-對眼睛組織的作用-軟骨素硫酸保持角膜的透明性，防止角膜膨脹化。

防止細菌感染-

硫酸軟骨素的應(yīng)用

形態(tài)維持、抵御病菌和毒素，以及皮膚創(chuàng)傷愈合有關(guān)。

作為保健食品或保健藥品長期應(yīng)用于防治冠心病、心絞痛、心肌梗塞、冠狀動脈機能不全、

心肌缺血等疾病，無明顯的毒副作用，能顯著降低冠心病患者的發(fā)病率和死亡率。

此外，硫酸軟骨素還應(yīng)用于滴眼劑、化妝品以及外傷傷口的愈合劑等。

近年來報道，用鯊魚軟骨制取的鯊魚軟骨素有抗腫瘤的作用。

硫酸皮膚素[Dermatansulfate]

又稱硫酸軟骨素B,最初從豬皮中分離，存在于許多動物組織，如豬腸胃粘膜、臍帶、肌腱

等。二糖單位為L-IduUA與GalNAc以a-1,3相連。

肝素[Heparin]

最早由肝臟和心臟中分離到，以肝臟中豐富，廣泛存在于哺乳動物組織和體液中，豬腸粘膜

是較好的材料來源。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由D-GlcN與L-IduUA或D-GlcUA組成二糖單位，同時

C2上的-NH2和C6上的-OH可分別被硫酸酯化。常用作抗凝劑，防止血栓形成，輸血時添

加肝素作抗凝劑。

結(jié)合糖[Glycoconjugates]

糖與非糖物質(zhì)如脂類或蛋白共價結(jié)合，形成糖復(fù)合物或復(fù)合多糖，包括：糖脂(Glycolipids)、

糖蛋白(Glycoproteins)蛋白多糖(proteoglycans)等糖復(fù)合物。

糖脂[Glycolipids]

糖脂和脂多糖是細胞膜上的組分，寡糖是親水的頭部基團，作為糖蛋白的特異識別位點。

神經(jīng)節(jié)昔脂是真核細胞的膜脂，糖的部分在膜外，脂的部分參與膜的組成。

在細胞表面與細胞的各種識別事件相關(guān)，如鞘糖脂決定人類血型A、B、Oo

月旨多糖[Lipopolysaccharides,LPS]

脂多糖是革蘭氏陰性菌外膜顯著的表面特征，是脊椎動物免疫體系針對細菌感染產(chǎn)生抗體

的主要靶位，決定了細菌株系的血清型。

種類多，革蘭氏陰性菌細胞壁含有十分復(fù)雜的脂多糖，其分子結(jié)構(gòu)一般包括三部分：

外層專一性寡糖鏈一中心多糖鏈一脂質(zhì)部分

一些細菌的脂多糖（Kdo:酮脫氧辛酸、Hep:甘油-D-甘露庚糖、AbeOAc:乙酰阿比可糖）對

人和其他動物有毒,

糖蛋白（Glycoproteins）

自然界中分布最廣的一類復(fù)合糖，幾乎所有的細胞都能合成糖蛋白，由短鏈寡糖與蛋白質(zhì)共

價連成，連接通過2種不同類型的糖音鍵，一種是糖鏈上的半縮醛羥基與肽鏈上的Thr、

Ser、HyPro、HyLys的-OH形成O-糖昔鍵；另一種是半縮醛羥基與肽鏈上的Asn的-酰胺

氮形成N-糖苜鍵。

糖蛋白的寡糖具有生物學功能。

糖蛋白的糖鏈

糖蛋白上共價連接的糖鏈通常是寡糖，分子量較小，一般占糖蛋白重量的1-70%,但永遠

也不會達到蛋白多糖中的99%。有些糖蛋白只有一個或少數(shù)幾個糖基，另一些可能有無數(shù)

的寡糖側(cè)鏈，可以是線狀的，也可以是分支的。研究的最多的是紅細胞膜上的糖蛋白一血型

糖蛋白，16個寡糖鏈（總約60-70%為單糖基）占分子的60%重量。其中的15個寡糖鏈是

0-連接到Ser或Thr殘基的-OH,?—個是N連接到Asn殘基上。

蛋白聚糖[Proteoglycans]

蛋白質(zhì)與糖胺聚糖以共價鍵連成大分子復(fù)合物，糖胺聚糖鏈連在核心蛋白上，是具有多聚陰

離子的雜多糖，由氨基己糖和己糖醛酸交替排列成線性順序，不同部位還有硫酸取代基。有

三種不同的糖肽鍵連接，D-Xyl與Ser的-OH形成O-糖肽鍵、GlcNAc與Asn形成N-糖肽

鍵、GalNAc與Thr或Ser的-0H形成O-糖肽鍵”

N-linkedOligosaccharide

AllN-linkedoligosaccharideshaveacommonpentasaccharidecore

N-連接的糖肽鍵的要求Anasparaginecanonlyacceptoligosaccharideifilispartofspecific

sequenceAsn-X-SerAsn-X-Thr

O-連接的糖昔鍵

Glycosylation

GlycosylationtakesplaceinERandGolgicomplex,

N-linkedglycosylationbeginsinERandcontinuesinGolgi,

O-linkedglycosylationonlyoccursintheGolgi.

凝集素（Lectins）

Proteinsthatbindspecificcarbohydratestructures,Ubiquitous-foundinanimals&plants,

Facilitatecell-cellcontacts,Bindingsitesoflectinsonsurfaceofonecellinteractwitharraysof

carbohydratesonsurfaceofanothercello

粘多糖（沉積）疾病

粘多糖病（mucopolysacharidosis）是蛋白多糖（粘蛋白，PG）降解障礙，引起不同的酸性

粘多糖在體內(nèi)堆積所產(chǎn)生的各種病理改變。

粘多糖病是細胞溶酶體酸性水解酶先天性缺陷所致，使之不能完全降解，其產(chǎn)物在體內(nèi)堆

積所致。表現(xiàn)為嚴重的骨骼畸型、腫脾腫大，智力障礙以及其它畸形。由于各種成分在體

內(nèi)分布的不同，以及不同酶的缺乏，粘多糖病在臨床上表現(xiàn)亦各異。按其代謝產(chǎn)物和臨床表

現(xiàn)共分為8型，有的還有數(shù)種亞型。

多糖的研發(fā)熱

中藥多糖研究非常熱門，報道有100多種具免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、抗病毒、抗感染、降血糖、降血脂等生理

活性的中藥多糖，被用于腫瘤、肝炎、心血管等疾病的輔助治療和康復(fù).多糖最重要的藥理作用是免疫促

進作用，功能確切的多糖的原生藥大多屬于補益類中藥，如銀耳和枸杞子均是滋陰中藥；淫羊霍和肉灰蓉

多糖的原生藥淫羊霍與肉欣蓉是最常用的壯陽藥；人參和黃黃多糖的原生藥人參與黃茂是知名的補氣中藥；

當歸及阿膠多糖的原生藥當歸與阿膠是最具傳統(tǒng)的補血中藥等等。功效都與免疫功能有關(guān)。

多糖的調(diào)節(jié)免疫功能活性

多糖廣泛存在于細胞膜及細胞壁。己從自然界提取到了好幾百種多糖。多糖最重要的生物活性-免疫調(diào)節(jié)

功能，特點是廣譜免疫誘導(dǎo)性.細胞脂多糖是B淋巴細胞增殖的專一刺激劑，對T細胞無作用；通過補體

刺激巨噬細胞的作用；對細胞因子作用，香菇多糖在體內(nèi)和體外都能增加腹腔巨噬細胞產(chǎn)生IL-L可能是

香菇多糖直接作用或通過IL-3間接作用機理來實現(xiàn)的。香菇多糖對其它免疫功能的調(diào)節(jié)作用與它促進IL-1

的合成和分泌有密切的關(guān)系。

多糖的抗腫瘤活性

從細菌、真菌、醉母、地衣和高等植物中提取的多糖有抗腫瘤活性。香菇多糖，裂粥多糖，茯苓多糖和云

芝糖肽等已進入臨床應(yīng)用。某些多糖還能對抗化學物質(zhì)的致癌作用。多糖作為抗癌劑的最大優(yōu)點是毒副作

用少，與化療聯(lián)合應(yīng)用有協(xié)同作用，還可對抗化療藥的骨髓抑制等不良反應(yīng)。有人認為多糖應(yīng)用于腫瘤治

療將是一個新的迷人的領(lǐng)域。實驗證明大多數(shù)多糖的抗腫瘤作用機理不是通過直接的殺細胞或抑細胞作用，

而是通過增強宿主的免疫防御系統(tǒng)來發(fā)揮作用。

多糖的抗感染活性

一些多糖通過增強宿主免疫機制抵抗細菌、病毒和寄生蟲的侵襲,香菇多糖可用于治療結(jié)核桿菌感染、對

泡狀口角炎病毒感染引起的小鼠腦炎有顯著治療和預(yù)防作用、對阿伯爾氏病毒和十二型腺病毒感染也有效，

其抗病毒作用與它誘生干擾素（IFN）和提高NK細胞活性有關(guān)、在小鼠實驗性寄生蟲模型中，香菇多糖

通過促進宿主形成肉芽腫殺傷曼森氏線蟲卵。

多糖的抗凝血活性自1916年從肝臟提得肝素并用作抗凝血劑以來，又發(fā)現(xiàn)了藻酸（alginicacid）、昆布

多糖等有抗凝血作用。肝素是一種應(yīng)用已久的天然抗凝血劑，通過抑制凝血酶原轉(zhuǎn)變?yōu)槟钙鹱饔?。?/p>

布多糖從褐藻掌狀昆布（laminariadigtata）提得，該多糖的磺酸化衍生物有肝素樣作用。藻酸是由1,4-聚--D-

甘露糖醛酸和L-古洛糖組成的線狀聚合物，有強的類肝素的抗凝作用。

多糖的降血糖活性甘蔗莖中的多糖（A-F汁液）［非蔗糖部分）能降低小鼠血糖水平。人參多糖對正常及

四氧喀咤糖尿病小鼠均有顯著的降血糖作用，由-1,6連接的D-毗喃葡萄糖單位（C3位置上有一個-D-

毗喃葡萄糖分支）的多糖有顯著的降血糖作用。通過促進糖分解代謝酶活性和糖元合成酶活性起作用。

多糖的降血脂活性類肝素能促進脂蛋白脂肪酶的釋放,使血液中的脂質(zhì)分解成小分子，對因血脂過多引

起的血清混濁有澄清作用，也能明顯降低血膽固醇；硫酸軟骨素A能增強脂蛋白脂肪酶的活性,使乳麋微

粒中甘油三酯分解，從而使血清澄清；果膠是由D-半乳糖醛酸以糖苜鍵連接而成，可使血膽固醇降低；茶

葉多糖增強卵磷脂膽固醇酰基轉(zhuǎn)移酶活性，有利于膽固醇的清除；波葉大黃多糖可抑制胰脂肪酶,從而降

低脂類物質(zhì)的消化吸收，促進核酸與蛋白質(zhì)的生物合成。

糖生物學Glycobiology生命科學的新前沿

糖化學與糖生物學的交叉學科，主要研究包拈糖鏈的結(jié)構(gòu)和功能兩個方面的內(nèi)容，包括糖化學、糖鏈生物

合成、糖鏈在復(fù)雜生物系統(tǒng)中的功能和糖鏈操作技術(shù)

糖鏈在細胞內(nèi)可修飾及調(diào)控蛋白質(zhì)、脂類的結(jié)構(gòu)與功能，在細胞外環(huán)境參與免疫應(yīng)答、感染和癌癥等

過程中的細胞識別，但對其作用機制還不完全清楚。近10年來，隨著分析技術(shù)的進步和分子生物學的發(fā)展，

糖的研究也取得了巨大進展，糖生物學研究正成為生命科學研究中又一新的前沿和熱點。

糖鏈結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性

糖鏈的結(jié)構(gòu)具有驚人的多樣性、復(fù)雜性和微觀不均一性,其一級結(jié)構(gòu)的內(nèi)容不僅包括各糖基的排列順序，

還包括各糖基的環(huán)化形式、各糖基本身異頭物的構(gòu)型、各糖其間的連接方式以及分支結(jié)構(gòu)的位點和分支糖

鏈的結(jié)構(gòu)。6種單糖形成帶分支的六糖有1012種異構(gòu)體。糖鏈結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性給糖鏈的研究帶來了很大的困

難，同時也使它能攜帶巨大的生物信息.糖鏈的種間特異性、組織特異性及發(fā)育特異性都很強，且都來源

于糖基轉(zhuǎn)移酶在不同時間和不同空間的表達。糖基轉(zhuǎn)移酶的研究已成為了當前糖生物學的研究重點。

糖鏈功能的多樣性

糖鏈的功能呈現(xiàn)復(fù)雜的多樣性，如從空間上調(diào)節(jié)糖復(fù)合物的整體結(jié)構(gòu),保護多肽鏈不被蛋白酶水解，防止與抗

體識別等。近年來的研究表明:糖鏈作為信息分子涉及多細胞生命的全部空間和時間過程,如精卵識別、組織

器官形態(tài)形成、老化、癌變等，在血液和淋巴循環(huán)中，起著動態(tài)的更為靈敏的信號識別和調(diào)控作用，涉及到多

種嚴重疾病的發(fā)生過程，如炎癥和自身免疫病等。

糖鏈生物學作用的規(guī)則

1）很難預(yù)知某一特定糖鏈的功能和對生物體的重要性;2）同一寡糖序列在生物體的不同部位和不同的個體發(fā)

育階段有不同的功能;3）較為專一的生物作用通常是通過不尋常的序列或常見序列的不尋常表達或修飾來

介導(dǎo)的，而這些特殊的糖鏈也常是毒素和病原體的識別目標。

糖鏈的共同特點是介導(dǎo)專一的“識別”和“調(diào)控”生物學的過程，因此對糖鏈的生物學作用也只能逐個地

分別研究。

糖復(fù)合物中的糖鏈

糖生物學研究得最多的仍然是糖蛋白O糖蛋白中.糖鏈對蛋白質(zhì)的功能起修飾作用，它通過影響蛋白質(zhì)的整體

構(gòu)象從而影響由構(gòu)象決定的所有功能，如蛋白質(zhì)的正確折疊、細胞內(nèi)定位、抗原性、細胞-細胞粘附和結(jié)合

病原體等。在糖脂中人們已經(jīng)證明了血型的決定物質(zhì)是糖鏈，在神經(jīng)組織及腦中更是存在大量的糖脂，但它們

的生理意義至今仍了解得不多。蛋白聚糖主要有維持或抑制細胞生長以及在正常發(fā)育和病理條件下結(jié)合、

貯存及向靶細胞釋放生長因子和參與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等作用.細胞表面糖復(fù)合物上的糖鏈是信息功能的承擔者,

承擔著細胞-細胞和細胞-胞外基質(zhì)的相互作用。

糖生物學研究的特點

糖鏈與蛋白質(zhì)和核酸在結(jié)構(gòu)和功能方面有很多不同之處，如糖鏈的結(jié)構(gòu)遠比核酸和蛋白質(zhì)要復(fù)雜，由3個

核甘酸或3個氨基酸組成的直鏈分子有6種可能的序列，而由3個己糖所構(gòu)成的三聚糖的可能序列可達

1056-2764種：目糖鏈的合成并不是有模板的復(fù)制，而是通過糖基轉(zhuǎn)移酶和糖昔酶在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體內(nèi)

合成的，除受酶基因表達的調(diào)控外，還受酶活性的影響,即便在同種分子的同?糖基化位點上，糖鏈的結(jié)

構(gòu)也有差異，有微不均一性。很難得到結(jié)構(gòu)均一的糖鏈，糖鏈結(jié)構(gòu)測定和化學合成也遠比核酸和蛋白質(zhì)要

困難，極大地限制了對其功能研究。糖鏈功能和調(diào)控的復(fù)雜性也制約了研究的速度。

糖類和血型

血型在輸血、組織和器官的移植以及法醫(yī)鑒定中非常重要。人類的主要血型是ABO型，1900年由Landsteiner

發(fā)現(xiàn)的，對一戰(zhàn)期間傷員的搶救作出了重大貢獻，并因此獲得1930年諾貝爾生理和醫(yī)學獎。經(jīng)過許多免疫

學家包括Landsteiner和Watkins等半個多世紀的研究，1960年Witkins確定了ABO（H）的抗原決定簇是糖

類，并測定了有關(guān)糖類的結(jié)構(gòu)。

糖鏈與細胞表面的特征

細胞外表面覆蓋著一層糖鏈-糖被，糖蛋白上多分支的N-糖鏈(分支數(shù)可為2-5)象粗大的樹枝，O-糖鏈象細

小的樹枝;膜糖蛋白的胞外肽鏈如樹干,穿越質(zhì)膜的肽段和胞內(nèi)肽段則是樹根;糖脂的脂質(zhì)插入脂雙層的

外層，其糖鏈猶如小草。在細胞表面還包裹著一層作為細胞間質(zhì)組分的蛋白聚糖，一些蛋白聚糖也能整合

到質(zhì)膜中，統(tǒng)稱為糖復(fù)合物.它們宛如天線，在細胞間傳遞信息，參與細胞間的粘附，或作為細菌、病毒

等病原體的受體，或是作為激素等信息分子的受體起著積極的生物學作用。

糖鏈與疾病

糖復(fù)合物表面糖鏈結(jié)構(gòu)的改變與很多疾病的發(fā)生相伴隨。糖鏈作為自身抗原的疾病有：自身免疫性甲狀腺

炎、紅斑狼瘡等,有人認為糖尿病也與此有關(guān)。

IgG糖鏈-類風濕病，IgG的糖含量3%,糖鏈的功能卻鮮為人知。Deisenhofer(1981)通過X-射線晶

體衍射分析確定，其糖基化位點以及糖鏈的結(jié)構(gòu)是二天線的復(fù)雜型N-糖鏈,木幡陽(1985)發(fā)現(xiàn)類風濕病

人IgG糖鏈中的Gal低于正常人，提出了“糖病理學”的學科新分支［糖鏈失常與疾病關(guān)系］。他和Dwek

合作確證，這種缺乏Gal的IgG發(fā)生了構(gòu)象變化，被自身作為異物而產(chǎn)生了相應(yīng)抗體，在血管和關(guān)節(jié)等部

位出現(xiàn)了免疫復(fù)合物的沉積，從而引發(fā)類風濕疾病的發(fā)生。

糖鏈和生命現(xiàn)象

Feizi等(1985)提出了“糖分化抗原”的概念，發(fā)育過程中細胞糖蛋白和糖脂所攜帶的糖類抗原的改變是

通過有序逐個增加或減少糖殘基完成的。人類大約有40-50億個細胞，組成了許多細胞集團，每個集團的

細胞之間以不同的方式相互粘附，細胞和基質(zhì)之間也存在著相互識別和相互作用，集團之間乂相互識別、

相互作用和相互制約，調(diào)節(jié)和控制著高等生物沿著固有的空間軸和時間軸井然有序地發(fā)展.在如此復(fù)雜的

發(fā)展過程中所需的極其巨大的“生物信息J只能由所含信息量比核酸和蛋白質(zhì)大幾個數(shù)量級的糖鏈分子來

承擔。導(dǎo)致了“糖生物學”的誕生。

糖生物學的崛起

糖生物學(glycobiology)在1988年被正式提出，牛津大學Dwek教授在當年的《AnnualReviewof

Biochemistry))中撰寫了以“糖生物學”為題的綜述，標志了糖生物學這一新的分支學科的誕生。同一年牛

津大學研制成功了N-糖鏈的結(jié)構(gòu)分析儀，并實現(xiàn)了產(chǎn)品的商品化。

糖生物學-生命科學的前沿

三家實驗室(1990)幾乎同時發(fā)現(xiàn)血管內(nèi)皮細胞-白血球粘附分子l(ELAM-l),后改名為E-選凝素(E-selectin),

能識別白血球表面的四糖Sia-LeX,當組織受到損傷時，白血球和內(nèi)皮細胞粘附，沿壁滾動而穿過血管壁，

進入受損組織殺滅入侵的異物。后來又發(fā)現(xiàn)了P-選凝素和L-選凝素，首次闡明了炎癥過程有糖類參與。在

肺癌和大腸癌細胞的表面也發(fā)現(xiàn)了Sia-LeX,癌細胞可能借助類似的機制穿過血管而導(dǎo)致腫瘤的轉(zhuǎn)移。掀起

了開發(fā)和生產(chǎn)抗炎和抗腫瘤藥物的熱潮。以糖命名的藥廠應(yīng)運而生，美國Scripps研究所的王啟輝首先應(yīng)用

3種不同的糖基轉(zhuǎn)移酶，酶促合成了Sia-LeX?

糖類與遺傳學

糖類是遺傳學上非常重要的物質(zhì)之一，過去人們并沒有給予足夠的評價，如DNA與RNA的區(qū)別既不在堿

基、也不在磷酸，唯一的差別在核糖(RNA)和脫氧核糖(DNA)上，核糖的2位羥基對于RNA來說，

不僅是折疊成固有三維結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵因素，也是RNA具有催化作用的重要組成部分。

核糖2位羥基是DNA和RNA在遺傳學上的本質(zhì)差別，由此可見糖類在遺傳學上扮演著核心和關(guān)鍵

角色“根據(jù)糖類在生命過程中所扮演的重要角色，糖類應(yīng)該有自己的遺傳密碼“

糖類遺傳密碼

生命信息的準確傳遞是維持正常生命過程的基礎(chǔ)，三維結(jié)構(gòu)的準確遺傳、正常代謝和準確表達則是信息準

確傳遞的物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。作為“天才絕妙信息箱”的糖類，其物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是如何由雙親傳給子代的？在

后天的細胞新陳代謝中這種結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)又是如何正常代謝和準確表達的？這個問題的答案就是糖類遺傳密碼

（糖碼）。與蛋白質(zhì)遺傳密碼類似，生物體內(nèi)也可能存在糖類遺傳密碼。雖然當代大多數(shù)科學家都認為是糖

基化酶編碼了糖類，但也有一些人注意到了糖類本身的編碼功能、對基因的反調(diào)控作用、糖類一維結(jié)構(gòu)的

多樣性和三維結(jié)構(gòu)的有限性等現(xiàn)象。

糖類遺傳密碼是什么？

生命進化過程：低等植物高等植物（糖類為主體），低等動物高等動物（蛋白質(zhì)為主體）。糖類與蛋

白質(zhì)一樣可能也有自己的遺傳密碼，二者可能有一定的內(nèi)在聯(lián)系，也必定存在明顯差別.糖類遺傳密碼可

能與糖類本身有密切關(guān)系（包括糖黃、糖昔衍生物）。也許先有糖類遺傳，然后才有蛋白質(zhì)遺傳。糖類是自

然界最容易生成的有機分子，CO2+H2O在大海的鹽場催化下，陽光為能源，可以形成甲醛，這是第一個

最簡單的最小的碳水化合物。從第一個簡單的有機分子到復(fù)雜、高級的生命有機分子，必然存在一條通路。

糖類遺傳密碼與II型糖尿病

II型糖尿病的主要病因可能是糖類遺傳密碼出了毛病？從糖類遺傳密碼假說角度研究n型糖尿病，有可

能獲得新結(jié)構(gòu)類型的治療藥物,n型糖尿病的病因?qū)W研究可能有利于糖類遺傳密碼的破譯，對出毛病的糖

類遺傳密碼進行部分修復(fù)或彌補其不足，需耍對血糖具有雙向調(diào)節(jié)功能的藥物，而不是現(xiàn)在臨床上所采用

的單純降低血糖藥物。膳食不平衡、營養(yǎng)不良、營養(yǎng)過剩，時間長了會損傷調(diào)控糖類吸收和代謝的遺傳系

統(tǒng)，可能是發(fā)生n型糖尿病的原因。

糖類遺傳密碼與其他疾病的關(guān)系

許多疾病的發(fā)生和治療都與糖類密切相關(guān)，如細菌和病毒的抗原部分早已為人們所認識，疫苗的應(yīng)用實際

上是糖類的貢獻。從糖碼假說角度分析，癌癥和病毒都可能是由于糖碼畸變造成的惡果。艾滋病毒潛入人

體細胞后，不能被防御體系識別，原因可能在其糖類部分。忽視糖類作用所得到的某些抗HIV制劑治標不

治本.中醫(yī)對糖類藥物非常重視，扶正固本的藥物被列為上品，如人參、黃黃、靈芝、茯苓、地黃、枸杞

子等等，其中的活性成分大多數(shù)是皂貳、多糖或寡糖類，其實皂貳也是糖類衍生物。

期待發(fā)現(xiàn)更多糖類受體和糖類酶

韓國科學家發(fā)現(xiàn)，合成的糖類聚合物具有催化RNA和DNA的水解作用，四個聚合物含有吠喃核糖，一個

聚合物含毗喃糖，既能催化對硝基苯基磷酸乙酯的水解，也能催化含有30個堿基的單股DNA水解。-

般情況只有核酸水解酶才能水解DNA,該發(fā)現(xiàn)的新穎性得到國際同行的高度重視和評價。英國生物化學家

MJ.Gait評價說：很顯然，糖類聚合物有效地水解磷酸二酯鍵是史無前例的發(fā)現(xiàn).雖然國際同行們高度評

價了Han課題組的新發(fā)現(xiàn)，但是都沒有涉及到是否存在天然的含有糖類的受體或含有糖類的酶糖類聚合

物單體能夠水解RNA和DNA的發(fā)現(xiàn)，是對糖碼存在可能性的間接支持，它對生命科學理論的影響將遠遠

超過它本身的實用價值。

糖類的遺傳與變異

遺傳和變異是生命過程不可缺少的兩個重要方面，二者都有兩重性。遺傳保持了種、屬的相對穩(wěn)定性，但

不能產(chǎn)生新種，難以適應(yīng)變化大的環(huán)境，不變異就會退化或在環(huán)境大變化中消亡。變異既可以發(fā)展優(yōu)勢、

產(chǎn)生新種、適應(yīng)不斷變化的環(huán)境，也可能畸變到病態(tài)，使個體消亡。

糖類具有結(jié)構(gòu)多樣性和易于異構(gòu)化，其保守性不及核酸和蛋白質(zhì)，變異性可能會超過核酸和蛋白質(zhì)。

糖原生物學

由于缺乏研究的有效工具以及糖分子本身的復(fù)雜性，糖生物學或糖原生物學落后于基因和蛋白質(zhì)的研究。

DNA和蛋白質(zhì)是直線序列，糖有分叉序列：DNA僅有4種基本單元，蛋白質(zhì)有20種，而糖有30種以上。

麻省理工學院的薩西賽克哈蘭說：“目前我們尚未破譯其密碼，我們僅處于揭示糖奧秘的初始階段”。他的

實驗室近年才開發(fā)出第一個糖排序方法。同校的化學家西伯格也演示了第一個自動化的“糖合成儀”。

了解糖的功能對醫(yī)學的影響可能遠超過改進藥的劑量及戰(zhàn)勝癌癥。研究人員正研究糖是如何影響帕金森

氏病、早老性癡呆癥和象愛滋病那樣的傳染病的發(fā)展。

糖原組學將成為生物學研究熱點

在基因組學(Genomics)和蛋白質(zhì)組學(Proteomics湘繼成為生物學的重點研究領(lǐng)域后，糖原組學(Glycomics)

有望取得突破性進展。

糖原組學是研究糖和碳水化合物的，糖結(jié)構(gòu)的微小差異可能對生物學功能有重大影響.糖涉及到從胚胎發(fā)

育到免疫系統(tǒng)控制的每一件事情，在所有器官中，糖無所不在。對糖生物學的深入研究可能會產(chǎn)生新藥，

或改進現(xiàn)有藥物的療效。例如，加有適量糖的、基于蛋白質(zhì)的藥物，可能產(chǎn)生更有效的治療，以及減少所

需藥物劑量。

糖工程學

隨著“糖生物學”基礎(chǔ)研究的發(fā)展，用于糖生物學研究的方法和基本技術(shù)、以及將基礎(chǔ)研究所獲得的成果

進一步轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)技術(shù)等方面的研究也倍受重視，“糖工程學”的興起也是極為自然的了。

各政府對糖生物學研究的支持I

1989年日本創(chuàng)刊了《糖科學與糖工程動態(tài)》，1991年由科技廳、厚生省、農(nóng)林水產(chǎn)省和通商產(chǎn)業(yè)省聯(lián)合實

施“糖工程前沿計劃”，總投資百億日元，計劃包括：糖工程、糖生物學、糖分子生物學、糖細胞生物學。

編輯出版了專著《糖工程學》。

美能源部1986年資助佐治亞大學創(chuàng)建了復(fù)合糖類研究中心，建立復(fù)合糖類數(shù)據(jù)庫，1990年底已收集了6000

個糖結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，1992年增加到9200個，1992年底有關(guān)的記錄增加到22000份，1996年增加到42000份。

歐盟1994-1998年的研究計劃中有一項“歐洲糖類研究開發(fā)網(wǎng)絡(luò)”計劃，強化歐洲在糖類基礎(chǔ)研究以及將

研究成果轉(zhuǎn)化為商品方面與美國、日本的競爭能力。

糖類作為信息分子在受精、發(fā)生、發(fā)育、分化、神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)衡態(tài)的維持等方面起著重要作用；炎

癥和自身免疫疾病、老化、癌細胞的異常增殖和轉(zhuǎn)移、病原體感染、植物和病原體相互作用、植物與根瘤

菌共生等生理和病理過