生物多糖种类及其应用论文.doc

生物化学论文一 概述.多糖是由20 个以上的单糖通过糖苷键连接形成的含醛基或酮基的多羟基聚合物及其衍生物，广泛分布于动物、植物及微生物的细胞壁中。它是构成生命的四大基本物质之一。多糖由于其在生物合成反应以及在细胞间的识别、受精、胚胎形成、神经细胞发育、激素激活、细胞增殖、病毒和细菌感染、肿瘤细胞转移等许多基本生命过程中的重要作用，而具有广泛的生物学功能。多糖与免疫功能的调节、细胞与细胞的识别。细胞间物质的运输、癌症的诊断与治疗等有着密切的关系。多糖在医药上还是一种很好的佐剂。近年来又发现多糖的糖链在分子生物学中具有决定性作用。此外它还能控制细胞的分裂和分化，调节细胞的生长和衰老。多糖在食品工业、发酵工业及石油工业上也有着广泛的应用。因此，在开展多糖资源的开发、多糖结构的分析、多糖药理作用等的研究方面，人们做了大量的工作。二、报告1、多糖的来源多糖广泛存在于植物、微生物（细菌和真菌）和海藻中，来源很广。 其中研究得较早且最多的，是从细菌中得到的各种荚膜多糖，它在医药上主要用于疫苗；1984年，苏联人在荷兰召开的第十二次国际碳水化合物讨论会上报道了用全合成特定结构的荚膜多糖作疫苗，引起与会者的极大兴趣。尔后，有关真菌多糖的研究既深又广，如酵母菌多糖、食用菌多糖，特别是食用菌多糖的研究，报道的频率是相当的高，其中以香菇多糖研究得较清楚。另外，植物多糖的开发也备受人们的青睐，由于我国是中药的起源之地，而糖类是中药材中普遍存在的成分，在对各种中药材的化学成分研究的过程中，人们都少不了对其中多糖的关注。植物多糖研究得比较深入是稻草多糖、麦秸多糖、竹多糖、黄芪多糖、刺五茄多糖，海藻多糖虽然研究得不多，但其前途也是很光明的。2.多糖的种类多糖的分类分为均一性多糖和不均一性多糖.2.1均一性多糖：由一种单糖分子缩合而成的多糖，叫做均一性多糖。自然界中最丰富的均一性多糖是淀粉和糖原、纤维素。它们都是由葡萄糖组成。淀粉和糖原分别是植物和动物中葡萄糖的贮存形式，纤维素是植物细胞主要的结构组分。2.1.1、淀粉淀粉是植物营养物质的一种贮存形式，也是植物性食物中重要的营养成分，分为直链淀粉和支链淀粉。 直链淀粉：许多-葡萄糖以(1-4)糖苷键依次相连成长而不分开的葡萄糖多聚物。典型情况下由数千个葡萄糖线基组成，分子量从150000到600000。结构：长而紧密的螺旋管形。这种紧实的结构是与其贮藏功能相适应的。遇碘显兰色。 支链淀粉：在直链的基础上每隔20-25个葡萄糖残基就形成一个-(1-6)支链。不能形成螺旋管，遇碘显紫色。淀粉酶：内切淀粉酶（-淀粉酶）水解-1.4键，外切淀粉酶（-淀粉酶）-1.4，脱支酶-1.6。2.1.2、 糖元与支链淀粉类似，只是分支程度更高，每隔4个葡萄糖残基便有一个分支。结构更紧密，更适应其贮藏功能，这是动物将其作为能量贮藏形式的一个重要原因，另一个原因是它含有大量的非原性端，可以被迅速动员水解。糖元遇碘显红褐色。2.1.3、纤维素结构：许多-D-葡萄糖分子以-(1-4)糖苷键相连而成直链。纤维素是植物细胞壁的主要结构成份，占植物体总重量的1/3左右，也是自然界最丰富的有机物，地球上每年约生产1011吨纤维素。经济价值：木材、纸张、纤维、棉花、亚麻。完整的细胞壁是以纤维素为主，并粘连有半纤维素、果胶和木质素。约40条纤维素链相互间以氢键相连成纤维细丝，无数纤维细丝构成细胞壁完整的纤维骨架。降解纤维素的纤维素主要存在于微生物中，一些反刍动物可以利用其消化道内的微生物消化纤维素，产生的葡萄糖供自身和微生物共同利用。虽大多数的动物(包括人)不能消化纤维素，但是含有纤维素的食物对于健康是必需的和有益的。2.1.4、几丁质(壳多糖)：N-乙酰-D-葡萄糖胺以(1，4)糖苷链相连成的直链。2.1.5、菊 糖 ：多聚果糖，存在于菊科植物根部。2.1.6、琼 脂 ：多聚半乳糖，是某些海藻所含的多糖，人和微生物不能消化琼脂。2.2不均一性多糖：:有不同的单糖分子缩合而成的多糖，叫做不均一多糖。常见的有：透明质酸、硫酸软骨素等.有一些不均一性多糖由含糖胺的重复双糖系列组成，称为糖胺聚糖(glyeosaminoglycans，GAGs)，又称粘多糖。(mucopoly saceharides)、氨基多糖等。糖胺聚糖是蛋白聚糖的主要组分，按重复双糖单位的不同，糖胺聚糖有五类：透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸用层酸、肝素、硫酸乙酰肝素。3.多糖的功能活性多糖有多种多样的生物活性。目前，对多糖的化学研究以及生物功能的研究方兴未艾，不同来源多糖的潜在功能尚须进一步研究。专家预测，随着对多糖结构和功能关系的研究，将会产生生物学的新领域，导致医学上的高速发展和工农业上新的应用。31 抗肿瘤人们已从不同的生物材料中得到多种具有抗肿瘤活性的多糖，如从香菇中得到的香菇多糖具有强的抗肿瘤活性，其抑制癌症和抗肿瘤效果不是直接作用于移植性癌细胞，而是通过宿主调节而发生作用。 多糖类抗肿瘤性的构效关系：多糖的化学结构与生理活性间有相关性。如真菌多糖的分子立体结构对其活性的影响很大，凡具一螺旋结构的多糖具有较强的生物功能。CNMR分析推断，连接在（t3）D葡聚糖骨架上的多羟基团，对于抗肿瘤活性起重要作用。结构的化学修饰可提高多糖的活性，如原茯苓多糖没有抗癌作用，其主链为（t3）一葡聚糖，具有（l一6)吡哺葡聚糖音支链，当它经过碘酸氧化、脱氢还原和酸水解后，得到不含（l6）糖音链的在警异多糖，其具有很高的抑瘤活性。另外，无活性的葡聚糖经过去掉部分叙幡的修饰后，也具备了抗肿瘤活性。多糖的高级结构、分子结构等是重要的影响因素，在生物体内有与多糖直接结合的某种物质，如有的抗肿瘤活性多糖能打乱血清蛋白的d一螺旋结构，能暂时特异性地使某些血清蛋白成分增量。 32 增强免疫作用 已证实不同的多糖具有不同的免疫促进作用。香菇多糖是理想的免疫促进刑，它作为T细胞定位的佐剂和辅助T细胞刺激参与机体免疫反应。现已发现，其具有高度特异性免疫增强作用。在带癌状态下一方面它能激活腹腔巨噬细胞的杀伤抗原能力；另一方面能恢复已降低的免疫功能，特别是能恢复T协助细胞的活性，同时近百倍地提高抗胸腺依赖性抗原的体液性抗体水平。银耳多糖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。黑木耳多糖可有效地提高小鼠巨噬细胞的吞噬指数和百分率。药理实验证明，茶多糖具有增强免疫功能，促进单核巨噬细胞系统吞噬功能的作用。研究表明：茶多糖是一种免疫促进剂，能明显促进巨噬细胞的吞噬能力，使免疫器官脾脏重量增加，其他多糖如大蒜、萝卜等提取的多糖对T淋巴细胞、B淋巴细胞及巨噬细胞分别具有不同的增强作用，可增强机体细胞免疫功能。 33 降血糖、降血脂 药理实验证明，茶多糖具有明显的降血糖的作用，其中有降血糖作用的多糖为牛乳葡聚糖。香菇多糖具有对胆固醇的溶解作用。肠膜状明串珠球菌因蔗糖发酵液中产生的右旋糖酐，其硫酸酯有阻止脂类异常引起的高血脂动脉硬化的作用。黑木耳多糖具有缓解动脉粥样硬化的功效。 34 抗病毒、抗细菌 现已证实香菇中含有一种干扰素诱导剂，能干扰病毒蛋白质的合成，提高抗病毒免疫力。云芝多糖在小鼠体内也具有抗病毒作用，保护病毒性肝损伤，促进肝脏kupfer细胞吞噬功能和诱生干扰素的作用。中华猕猴桃多糖具有较强的抗细菌感染的作用。 35 抗辐射 黑木耳多糖具有抗放射作用，对Co照射的动物可提高存活率。茶多糖具有明显的抗辐射作用。研究结果表明：螺旋藻水溶性多糖能显著增强辐射引起的DNA的切除修复活性和程序外DNA合成，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。凌甲基获警多糖对60Coyrr射线引起的小未用白血细胞数的减少有减轻作用。银耳孢子多糖具有抗放射作用。 36 抗氧化 大量研究表明多糖具有清除ROS的抗氧化作用，其作用的机理，可能的解释有如下几种：（1）直接清除ROS。多糖可以捕捉脂质过氧化链式反应中产生的ROS，还少脂质过氧化反应链长度，因此可以阻断或减缓脂质过氧化的进行。对于OH-而言，可快速地攫取多糖碳氢链上的氢原子结合成水，而多糖的碳原子上则留下一个成单电子，成为碳自由基，进一步氧化形成过氧自由基，最后分解成对机体无害的产物；对于O-2多糖可与其发生氧化反应，达到清除的目的；对于单线态氧，可将激发能传递给多糖，使多糖处于激发态而本身回到基态（淬灭）。（2）络合产生ROS所必需的金属离子。多糖环上的OH可与产生OH-等所必需的金属离子（如Fe2+、Cu2+等）络合，使其不能产生起动脂质过氧化的羟基自由基或使其不能分解脂质过氧化产生的脂过氧化氢，从而抑制ROS的产生。（3）促进SOD从细胞表面释放。多糖可通过促进SOD从细胞表面释放而发挥清除ROS的作用，进而阻止自由基引发的连锁反应，预防衰老的发生，例如岩藻聚糖硫酸酯的抗ROS损伤作用可能与SOD的释放有关。（4）提高抗氧化酶的活性。多糖可通过提高SOD、CAT、GSHPX等酶的活性，从而发挥抗氧化的作用。 3.7 其他 研究表明：黑木耳多糖具有抗血小板聚积，缓解动脉粥祥硬化的功效。九里香多糖和蛋白多糖具有抗生育，增强机体免疫功能的作用，对机体受内外因素所致的损伤具有一定的保护和修复作用。此外，还有抗凝血作用等。 三，生物多糖的应用1 在医药上的应用多糖具有多种药理作用，现在已经广泛应用于医学临床。据文献报道，多糖具有抑制S-100肉瘤及艾氏腹水瘤等细胞生长的生物学效应，明显促进肝脏蛋白质和核酸合成及骨髓造血功能，促进体细胞免疫和体液免疫功能。如香菇多糖与免疫抑制伏福定（UFT）合用用于治疗胃癌。目前除香菇多糖外，经过卫生部门批准的作为抗肿瘤免疫治疗药物的还有云芝多糖、猪苓多糖等。2 在食品工业中的应用2.1 在饮料中的应用从生物体中提取一类具有生物生理活性的多糖类物质（生物活性多糖）是研发保健饮料重要原料之一，它们大多具有良好水溶性，可以赋予饮料一定保健功能及起到一定增稠、稳定和提高口感作用。如罗望子多糖胶用作果汁饮料等增稠剂和稳定剂，硒酸脂多糖用于饮料生产，既可作为硒营养强化剂，又可作为胶凝剂、增稠剂、悬浮剂和澄清助剂等。2.2 在糕点及面制品中的应用开发多功能、营养性糕点，提高面制品感官特性一直是食品开发研究的热点，多糖应用为新型糕点及面制品的开发提供方向。多糖具有良好的营养作用，增稠、稳定等一系列独特食品加工性能，不仅增强糕点及面制品保健功能，还可有效改善食品质感，控制产品水分，延长保质期。在糕点及面团中加入适量菊糖，可以有效控制黏度，柔软性和保质期都有所改善。2.3 在肉制品中的应用多糖可单独作为营养强化剂直接加入肉制品。如硒酸脂多糖在肉制品中除可作为硒源营养补充剂，生产富硒火腿肠、午餐肉等外，还可增强肉的持水性，改善制品弹性及切片性能。利用淀粉的增稠性，用于碎牛和羊肉罐头中，可增加制品的黏结性和持水性。卡拉胶用于肉制品可提高口感并能保持水分、风味、质构，起到凝胶、乳化、保水、增强弹性的作用。往肉制品加入0.5%2.0%的琼脂也可起到胶凝作用。利用多糖的生物活性还可开发一些特殊人群如宇航员、高血压和糖尿病患者等食用肉制品。2.4 在冰淇淋和果冻中的应用多糖具有稳定性、凝胶性、耐热冷性和保形性，在冰淇淋和果冻生产中可作为良好的品质改良剂。如在冰淇淋中加入-葡聚糖能抑制冰晶的形成。在果冻中加入果胶，胶凝效果较好。3在其他方面的应用多糖还大量应用于工业废水处理、清洁用品、纺织上浆、造纸、印刷工业及钻井、选矿、炸药工业等领域。三、结论：多糖种类分为均一性多糖和不均一性多糖.，由一种单糖分子缩合而成的多糖，叫做均一性多糖。自然界中最丰富的均一性多糖是淀粉和糖原、纤维素。它们都是由葡萄糖组成。淀粉和糖原分别是植物和动物中葡萄糖的贮存形式，纤维素是植物细胞主要的结构组分。有不同的单糖分子缩合而成的多糖，叫做不均一多糖。常见的有：透明质酸、硫酸软骨素等。多糖的应用因其具有抗肿瘤、增强免疫作用、降血糖、降血脂、抗病毒、抗细菌、抗辐射、抗凝血等作用，在医学上用于促进肝脏蛋白质和核酸合成及骨髓造血功能，促进体细胞免疫和体液免疫功能，甚至合用用于治疗胃癌。食品工业中应用在饮料中的增稠、稳定和提高口感作用；糕点及面制品中用于增强糕点及面制品保健功能，还可有效改善食品质感，控制产品水分，延长保质期；在肉制品中用于提高口感并能保持水分、风味、质构，起到凝胶、乳化、保水、增强弹性的作用；在冰淇淋和果冻中的应用多糖具有稳定性、凝胶性、耐热冷性和保形性，在冰淇淋和果冻生产中可作为良好的品质改良剂等作用。另外最具有前景的是多糖的抗癌作用，生物多糖具有抗突变作用。实验研究表明，许多中药多糖能减少染色体畸变、SCE和微核的发生率，可用于肿瘤的预防和治疗。如人参多糖可使CTX诱变的小鼠活体骨髓细胞SCE频率明显下降;黄芪多糖、天冬多糖等均有抗突变作用。 多糖还可以通过抑制肿瘤血管形成以达到抗肿瘤的作用。现已证实，实体瘤的生长和转移与新生血管的形成有密切关系。徐中平等23研究发现，昆布多糖硫酸酯能够抑制内皮细胞形成管状结构，抑制鸡绒毛膜尿囊膜的形成，并具有抗鼠RIF1肿瘤生长