多糖结构构象及生物活性概述.ppt

天然产物活性多糖的结构与构象及生物活性的研究 1 多糖的结构的概述 1·1　结构层次 多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。一般将少于20个糖基的糖链称为寡糖,多于20个糖基的糖链称为多糖。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 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,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 多糖的二级结构指多糖骨架链间以氢键结合所形成的各种聚合体,只关系到多糖分子中主链的构象,不涉及侧链的空间排布。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。通常糖苷键有两个可旋转的主链二面角:φ(H1-C1-O1-C糖配基),ψ(C1-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ω(O6-C6-C5-O5),解决寡糖构象的关键在于确定φ、ψ、ω的取值。但是,它们的取值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。 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。 2 多糖结构的研究趋势 近20年来,许多糖类物质不断进入临床研究,主要集中在抗感染、抗肿瘤、抗风湿、抗消化道溃疡和增进免疫功能等方面实验与应用。但由于多糖本身的结构复杂,很多特殊的生物活性都与其复杂的空间结构关系密切,因此对多糖结构的研究是开发新一代糖类药物的关键。 目前,国内外对多糖结构的研究主要有两个趋势: 一是在多糖常规结构分析方法基础上,引入免疫生物化学、PCR等现代分子生物学技术,进行多糖化学结构与活性的系统研究; 二是借助必威体育精装版的仪器与计算机模拟技术,研究和模拟多糖在溶液中的构象变化,以研究糖类物质在参与生命活动、产生生物效应时的精细结构。 3 多糖结构的分析方法 多糖结构的分析手段很多，不仅有仪器分析法，如红外、核磁共振、质谱等，还有化学方法，如部分酸水解、完全酸水解、高碘酸氧化、Smith降解、甲基化反应等，以及生物学方法，如特异性糖苷酶酶切、免疫学方法等（见表1） 表1 多糖的结构分析方法 3·1 相对分子质量的测定 多糖的相对分子质量可以用量均相对分子质量（Mw）、数均相对分子质量（Mn）、重均相对分子质量（Mw）和粘均相对分子质量（Mv）表示。 目前测定多糖相对分子质量的方法主要有渗透压法、蒸汽压法、端基法、光散射法、黏度法、超过滤法、聚丙烯酰胺凝胶电泳法、凝胶过滤法和HPGPC（高效凝胶渗透色谱法）等。HPGPC测定多糖相对分子质量具有快速、高分辨率和重现性好等优点，在国内外得到广泛使用。 3·2 化学降解分析方法 3·2·1 单糖组成测定 多糖水解后生成的单糖混合物或单糖甲基糖苷混合物可以用TLC（薄层色谱法）、HPLC（高效液相色谱法）或GC（气相色谱法）等方法作定性鉴定和定量分析。GC分析时，待测样品要转换成易挥发、热稳定性好的衍生物，如糖三甲基硅醚、糖醇乙酸酯、糖三氟乙酸酯等。样品的水解方法有甲醇水解、盐酸水解、硫酸水解和三氟乙酸水解等，其中三氟乙酸水解法最为常用。 3·2·2部分酸水解 通过部分酸水解的方法将多糖水解成易于分析的小片段。一般来说，吡喃型糖基比呋喃型糖基稳定，己糖比戊糖稳定，1-6糖苷键对酸水解相对稳定，主链的糖基比支链的糖基稳定。因此，通过部分酸水解可以判断糖苷键的断裂次序，推断可能的糖苷键类型。多糖可在温和条件下水解或者在剧烈条件（高温、较高浓度酸）下水解。在完全水解前，终止水解，可得到不同的寡糖片段和可能的多糖主链，然后综合采用单糖测定、甲基化分析和核磁共振等方法可深入解析多糖结构。 3·2·3高碘酸氧化 高碘酸及其盐可以选择性地断裂糖分子中的连二羟基或连三羟基，生成相应的多糖醛、甲醛或甲酸。糖的非还原末端或非末端的（1→6）-键与邻三元醇相似，其与过碘酸盐作用，糖环开裂得一分子比例的甲酸而消耗二分子比例的过碘酸盐。非末端的（1→2）-或（1→4）-键与邻二元醇相似，其开裂后产生二分子醛