糖与蛋白质、脂类和核酸一样，是组成细胞的重要成分，核酸分子中也不能没有核糖，从分子生物学的研究知道，糖不但是细胞能量的主要来源，在细胞的构建、细胞的生物合成和细胞生命活动的调控中，均扮演着重要的角色。
糖生物学(glycobiology)是研究聚糖及其衍生物的结构,化学,生物合成及生物功能的科学。蛋白质、核酸和多糖是构成生命的三类大分子，蛋白质和核酸的研究已经成为生命科学中的热点问题。
科学家对糖的研究早在19世纪就已开始，但由于糖链结构的复杂多变，物理和化学分析手段的滞后，百余年来科学界对糖的认识几乎没有多大进展。随着分子生物学的兴起，从20世纪60年代开始，物理和化学技术的发展，终于使糖的研究进入了新阶段。到了90年代糖生物学才发展起来的生物化学中的最后的一个巨大学术前沿领域。
糖生物学是研究糖缀合物糖链的结构、生物合成和生物学功能的一门科学。其研究的范围包括糖的化学结构、性质，糖链在细胞中的生物合成，糖链在生命系统中的功能，糖链的基因程序和分子操作。
糖生物学有着广阔的应用前景，它是生物化学和生物医学学科交叉的新前沿。生物学家发现，糖结构的微小差异可能对生物功能有重大影响。事实上，糖涉及到从胚胎发育到免疫系统控制的每一件事情。在所有器官中，糖无所不在。对糖生物学的深入研究可能会产生新药，或改进现有药物的疗效。例如，加有适量糖的、基于蛋白质的药物，可能产生更有效的治疗，以及减少所需药物剂量。
糖生物学是生物化学的一个重要方面，在人体结构、功能、代谢、调节和疾病发生中起着十分重要的作用，并已取得很多进展。
1 糖生物学研究的现状和特点
1.1对糖结构的研究
糖链结构与功能的阐明将是后基因组时代生命科学研究的核心内容之一，对人类健康的维护和疾病的防治将产生深远影响。糖链的结构具有惊人的多样性、复杂性和微观不均一性，其一级结构的内容不仅包括糖基的排列顺序，还包括各糖基的环化形式、各糖基本身异头体的构型、各糖基间的连接方式以及分支结构的位点和分支糖链的结构。因此天然糖链结构的研究重点目前主要放在了对催化糖链形成的酶的研究上；
1.2 对糖链功能的研究
糖链结构与功能的阐明将是后基因组时代生命科学研究的核心内容之一，对人类健康的维护和疾病的防治将产生深远影响。病毒、细菌、真菌、寄生虫等病原体，为了能进入细胞内，首先必须和细胞表面的糖类结合。最常见的流感病毒的感染就是它先和宿主细胞表面的带有唾液酸的糖链结合。糖特别是糖复合物中糖链的功能多种多样，如从空间上调节糖复合物的空间结构、保护多肽链不被蛋白酶水解、防止与抗体识别等。近年来的研究表明：糖链作为信息分子涉及多细胞生命的全部空间和时间过程，如精卵识别、组织器官形态形成、老化、
癌变等，在血液和淋巴循环中起着动态的更为灵敏的信号识别和调控作用，涉及到多种严重疾病的发生过程，研究人员正积极开发如炎症和自身免疫病、能杀灭癌细胞的疫苗以及长效胰岛素等药物等。由于糖链功能研究中构效关系的形成目前还非常渺茫，只能逐个地分别研究，下一个要攻克的对象，很可能就是被称为“后后基因组”的“糖链”。
1.3 对糖链在生物信息传达和传达方式的研究
目前人们已经发现许多糖链特别是糖缀合物在生物信息传达中发挥着重要的作用，如在糖蛋白（目前研究的重点）中，糖链对蛋白质的功能起修饰作用，通过影响蛋白质的整体构象从而影响由构象决定的所用功能，如正确折叠、细胞内定位、抗原性、细胞-细胞黏附和结合病原体等；在糖脂中人们已经证明了血型的决定物质是糖链，在神经组织及大脑中更是存在大量的糖脂，但其生理意义仍了解不多。蛋白聚糖主要有维持或抑制细胞生长以及在正常发育和病理条件下结合、贮存及向靶细胞释放生长因子和参与信号转导等作用。细胞表面糖复合物上的糖链是信息功能的承担者，发挥着细胞-细胞和细胞-胞外基质信息传递的作用。细胞表面糖复合物上的糖链是信息功能的承担者。发挥着细胞-细胞和细胞-细胞基质之间信息传递的功能。
1.4 糖原组学将成为生物学研究热点
美国新出版的《技术评论》刊文称，在基因组学和蛋白质组学相继成为生物学中的重点研究领域后，生物学的另一分支——糖原组学（GLYCOMICS）有望取得突破性进展。
正在兴起的糖原组学是研究糖和碳水化合物的。长期以来，碳水化合物是生物化学研究中最缺少魅力的学科。一些科学家认为，糖只是存储能量，形成诸如植物细胞壁结构等，但现在人们对糖逐渐另眼相看。生物学家发现，糖结构的微小差异可能对生物功能有重大影响。
糖生物学或称糖原生物学，之所以落后于基因和蛋白质的研究，在于以前研究人员缺乏研究碳水化合物分子的有效工具，以及糖分子本身的复杂性。
DNA和蛋白质实际上是直线序列，而糖有分叉序列。DNA仅有4种基本单元，蛋白质有20种，而糖有30种以上。
麻省理工学院糖原生物学家萨西赛克哈兰说：“目前我们尚未破译其密码，我们仅处于揭示糖奥秘的初始阶段”。他所属的实验室2年前才开发出第一个糖排序方法。麻省理工学院化学家西伯格于今年2月演示了第一个自动化的“糖合成仪”。就像20世纪80年代中期发明自动化DNA排序和合成仪，从而开辟出基因组学领域一样，自动化“糖合成仪”也使糖原组学成为热门学科。
了解糖的功能对医学的影响，可能远超过改进药的剂量及战胜癌症。研究人员正研究糖是如何影响帕金森氏病、早老性痴呆症和像艾滋病那样的传染病的发展。
1.5 有关糖组和糖组学研究
研究表明，糖组和糖组学是两个不同的概念。糖组是表象，糖组学是本质。根据基因组和蛋
白质组的定义，糖组也很自然地被定义为单一生物体内的整套聚糖。糖组比基因组和蛋白质组要复杂得多，糖组中的聚糖类物质其组成和结构远远复杂于基因组和蛋白质组且难以找到其规律性。
在一些文章中指出，以糖蛋白为对象的糖组研究应该得到一组可以表征所研究糖蛋白的特定参数。采用的主要手段是糖捕获法（glyco-catch）和前沿亲和层析（frontal affinity chromatography）。
报告介绍了质谱技术在糖组研究中的地位与日俱增和毛细管电泳技术在糖类研究中的应用日益广泛。
糖组的研究只是了解一个生物体在某一情况下所具有的整套聚糖，并没有也不可能提供更多有用的信息，糖组学是研究糖链的表达、调控和生理功能的科学。
影响糖合成的因素更多，糖与生物体内的其它物质之间的关系更加密切。
在总体上，应该将糖组学研究与有关基因组学和蛋白质组学研究内容结合起来；在战术上，两种“表面”技术在糖组学研究糖类与蛋白质相互作用中十分有用。
目前糖生物学研究的热点领域主要集中于糖基化工程、糖组学及糖类治疗剂的开发。糖基化工程研究主要为糖蛋白链功能的分析和糖基化表达体系构建，为解决基因工程药物的免疫原性、生物活性及药物设计等问题而提供指导。糖组学是在蛋白组学基础上发展起来的一个崭新的研究领域。关于糖类活性物质应用开发的研究，取得了巨大的进展。
2 糖生物学研究受到各国重视
糖生物学这门新学科的出现，立即受到各国特别是发达国家的充分重视。
英国牛津大学的生化系是世界上最大的生化系之一,拥有目前最先进的糖链结构测定的设备。
日本政府和学术界认为,他们在蛋白质和核酸等领域已落后于欧美发达国家,因而对糖类研究给予相当的重视,希望能在糖类这一学科上和欧美一争高下。
美国能源部资助佐治亚大学于1986年创建复合糖研究中心和复合糖结构数据库。美国的几位著名糖生物学家组织了一个“功能糖组学”研究项目,向美国NIH（国家卫生研究院）/NIGM 申请基金,于2001年9月正式启动,参与该计划的41位科学家来自美国、英国、德国、法国、加拿大、丹麦、瑞典和俄罗斯的27个研究机构,是一个多学科、多机构的国际性计划,项目的总体目标是阐明由蛋白质—糖链相互作用所介导的细胞通讯机制。其它包括印度、台湾等国家和地区也都有相应的计划。
欧洲也不甘落后,为协调欧洲的糖研究与开发,强化欧洲在糖的研究成果转化为商品方面与美日竞争的能力。欧盟遂在其1994～1998年的研究计划中启动了“欧洲糖研究开发平台”,由欧盟和企业投资,其二级平台有:天然多糖、有机原材料糖、分子识别过程中的糖缀合物、动物来源的糖聚合物、微生物来源的糖聚合物及糖和食品,平台的职能是:通讯、信息共享、
协调及知识管理,该计划得到了欧洲研究机构和企业的大力支持。
我国十分重视糖科学发展，科研院所、大学纷纷设立了专业学科、实验室和项目组，国家专门成立了糖专业委员会。经常开展学术交流活动，如为促进糖生物学研究的发展,促进国内糖生物学研究领域的合作交流, 由中国生物化学与分子生物学会复合糖专业委员会与中国生物工程学会糖生物工程专业委员会分别联合主办在大连市和苏州市召开了“2006、2008 年全国糖生物学学术会议”。会议邀请到了许多国内外著名的糖化学及糖生物学专家，来自国内各著名高校的专家学者有：复旦大学顾建新教授、大连化物所杜昱光教授、北京大学长江学者叶新山教授、中科院微生物所金城教授等，以及来自全国各兄弟院校的140多位专家和学者出席了大会。会议对征集发表的糖生物学、糖化学与糖生物工程及相关领域的基础研究、应用基础研究与产业化研究中优秀专家报告及博士论文，并给予奖励。
最新又报道了，由中国海洋大学承担的国家重点基础研究发展计划（973计划）项目“糖生物学与糖化学—特征糖链结构与功能及其调控机制”课题验收会刚刚（10月15日）在青岛召开。这项项目于2003年获科技部立项，依托单位为中国海洋大学耿美玉教授为首席科学家，中国科学院上海药物研究所和瑞典乌普萨拉大学参加。瞄准国际上新发展起来的“糖生物学与糖化学”这个生命科学的前沿和热点领域，揭示基因功能等生命本质,并阐明重大疾病发生发展机制。项目实施期间，各课题紧紧围绕“肿瘤细胞膜特征糖链结构变化规律及其调控机制”和“特征糖链结构与信号转导通路的关系”两大关键科学问题，在国内率先建立了基于化学与酶法释放-荧光标记-HPLC-Mapping-串联质谱Profiling为一体的糖链结构平台和高效的肿瘤转移相关糖基转移酶发现和功能评价的技术平台，建立了基于凝集素阵列印迹-糖抗体亲和层析-糖芯片-串联质谱为一体的糖链分子研究体系和基于代谢寡糖工程技术、基因工程技术、RNA干扰技术为一体的糖链功能调控研究体系，设计合成了肿瘤特征糖链及其缀合物共160余个，阐明了数个外源性糖链在肿瘤发生发展与转移过程中的分子识别与信号调控，拓展研究了受体氨酸激酶的糖基化修饰与磷酸化修饰在信号转导中的作用，揭示了某些糖基化修饰在肿瘤发生发展中的贡献和本质，顺利完成了项目的预期目标。
3 糖化学与糖生物学对人类健康的关系
20世纪70年代开始了糖化学（Carbohydrate Chemistry）和生物化学交叉研究，因此诞生了糖生物学（Glycobiology）这门新学科。
糖生物学研究的领域是糖化学、糖链生物合成、糖链在生物体系中的功能、糖链操作技术等。在后基因时代DNA重组技术在糖生物学中得到应用，重组技术使参与寡糖和蛋白聚糖组装、加工和降解过程的酶分子鉴定以及对识别糖分子结构的植物、动物凝集素的鉴定成为可能。糖分子能促进新生蛋白质折叠和辨别淋巴细胞、粒细胞在循环中穿行的方向，聚糖组装错误引发遗传性疾病等都说明了研究糖复合物是生命科学的一个重要的分支。糖复合物（glycoconjuate）是糖类和蛋白质或脂类形成的共价结合物，近年来又发现了蛋白质—糖—脂质三者的共价结合物。Glycoconjugate也可译为糖缀合物（结合物）或复合糖（complex carbohydrate）。
糖类在生物体中不仅作为能源（如淀粉和糖原）或结构组分（如蛋白聚糖或纤维素），而且担负着极为重要的生物功能。越来越多的事实证明，糖复合物中的寡糖是体内重要的信息分子，对人类的疾病的发生、发展和预后起着重要的作用，同时一类重要的治疗药物。
糖类物质作为药物的主要功能有以下几个方面。
1．对免疫系统的影响
2．多糖、寡糖药物降血糖的作用
3．抗辐射
4．抗病毒作用
5．抗类风湿关节炎的糖类药物
6．以糖类物质为基础的疫苗
中医中药是中国的国宝，中草药含有大量的水溶性物质，就是多糖和寡糖。中草药传统的服药途径是水煎，水煎过程即是提取糖的过程，进入到病人体内的中草药组分是糖类物质，起的作用也与多糖寡糖作用相似，其作用多方面、持久温和。把生命科学的最新进展、研究成果、新技术应用到糖类药物研究与开发上，就会创造出为人类健康做出贡献的新药，同时也会给中药现代化开拓了新方向、新领域、新技术。
糖化学：糖类药物研发的重要驱动力 作为除蛋白质和核酸之外的第3 类生物大分子，糖类物质是生物体能量的来源和物质循环的中心，也是维持细胞形态和构架的重要骨架和支撑单元。20世纪60年代起，人们进一步认识到，糖类以寡糖、多糖、糖蛋白、糖脂等游离或复合物的形式直接参与细胞的分化、增殖、免疫、衰老、信息传递、迁移等几乎所有生命活动。人类多种疾病与糖类物质密切相关。例如，肿瘤细胞高表达的特异性糖链在肿瘤细胞转移过程中发挥重要作用。又如，糖类物质与病原体的免疫逃逸、识别和侵入宿主细胞密切相关。近日，牛津大学糖生物学研究所所长Raymond Dwek 教授指出，严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2（SARSCoV-2）的高度糖基化现象与病毒的多种突变密切相关。 1 糖类药物及其研发现状 狭义的糖类药物（carbohydrate drug）是指不含糖类以外其他组分的药物，主要包括不同来源的单糖、寡糖、多糖及其衍生物等，如阿卡波糖、肝素等。广义的糖类药物（carbohydrate-based drug）可拓展至为数众多的结构中含有糖基或糖链的药物，包括糖苷类药物、糖缀合物药物（糖蛋白、糖脂等）、拟糖复合物等，如恩格列净、盐酸阿柔比星、地高辛等。从更广泛的角度来讲，许多以糖相关物质作为靶点的药物（carbohydrate-related drug）也可视作糖类药物，如磷酸奥司他韦等。 世界范围内，糖类药物的研发日益活跃，批准上市的糖类药物数量和销售量不断上升。以六元环的吡喃糖、五元环的呋喃糖、氮杂糖和高碳糖唾液酸等为结构骨架进行药物信息检索，可查到糖类化学药物有150 多种，其中已上市药物
第一章糖类化学 一、学习提示 1、理解糖类的概念，掌握糖类的分类及其生物学意义。 糖类（carbohydrates）是多羟基醛（或酮）及其缩聚物和衍生物的总称，主要由C、H、O三种元素组成，俗称“碳水化合物”，糖类中H、O两种元素的原子个数比不一定是2：1。根据糖类能否水解以及水解的程度可分为单糖、低聚糖（含2到10个单糖分子）、多糖和结合糖。糖类在生物体中起着重要的作用，主要有1）主要的能源物质；2）结构物质；3）能转变为其它物质如氨基酸、脂肪等；4）具有特殊的生理功能，如糖链参与细胞的识别，血型决定的物质等，因此近年来又出现糖生物学这一新的分支学科。 2、重点掌握典型单糖（葡萄糖和果糖）的结构和性质。 了解葡萄糖结构的推导过程，重点掌握葡萄糖的链状结构和环状结构（包括Fisher式和Haworth式），注意学习单糖D、L构型的确定标准、差向异构体、链状结构转变为环状结构后立体异构体数目的变化以及α-及β-异头物等内容的学习。根据物质的结构决定其性质，而性质又反映其结构的规律，注重从单糖的结构出发学习其理化性质；物理性质重点掌握旋光性以及变旋现象；化学性质从结构上理解可分为以下几种情况：一是由醛基或酮基引起的化学性质，如在弱碱溶液中的异构化作用、单糖的还原性（单糖的氧化）、单糖的还原以及生成糖脎；二是由羟基引起的化学性质如形成糖酯和糖醚、形成糖苷以及脱水作用等。 3、常见双糖如麦芽糖、异麦芽糖、蔗糖、乳糖、纤维二糖、海藻糖、龙胆二糖是低聚糖内容的重点，需要从构成这些双糖的单糖单位、单糖之间的连接键和某些性质等方面重点掌握；了解其它寡糖如棉子糖（非还原性三糖）、环糊精的结构。 4、多糖分为同多糖和杂多糖，淀粉、糖原、纤维素、壳多糖右旋糖酐等同多糖是这部分的重点，应着重从其构件分子、构件分子之间的连接键和某些性质等方面进行学习，另外，要注意与双糖如麦芽糖、异麦芽糖、纤维二糖进行比较。杂多糖种类较多并且其中分子结构非常复杂，所以学习这部分内容一般要求了解，其中糖胺聚糖为重点，注意从其概念、分类及其生理功能三方面进行学习。 5、糖蛋白和蛋白聚糖属于结合糖，糖链与蛋白质之间的连接键以及糖链的生物学功能是糖蛋白的学习重点，蛋白聚糖是一类特殊糖蛋白，可形成复杂的聚集体，在生物体起着重要的作用。 二、典型题析 1．（北京师范大学2004年）支链淀粉和糖原除（）键外，尚有（）键，但糖原的分支程度比支链淀粉（）；而纤维素是由（）连接而成的。 解析：本题考点：重要的均一多糖淀粉、糖原、纤维素的组成与结构。 多糖分为均一多糖（或同多糖）和不均一多糖（或杂多糖）两类，其中均一多糖中淀粉、糖原、纤维素以及几丁质（或壳多糖）是许多院校常常涉及的考点，这几种多糖要从它们的构件分子（或基本组成单位）、构件分子之间的连接键和某些性质这三方面把握。 答案：α-1，4糖苷键；α-1，6糖苷键；大；β-1，4糖苷键 2．（华中农业大学2001年）生物体内常见的双糖有（）、（）、（）和（）。 解析：本题考点：生物体内常见的双糖。 双糖是低聚糖（或寡糖）中最重要类别，目前已知的双糖有140多种，在生物体内常见的也不少。其中蔗糖广泛地存在于光合植物中，乳糖则主要存在于哺乳动物乳汁中，麦芽糖则主要是作用淀粉和其他葡聚糖的酶促降解产物（次生寡糖）存在，但已证实在植物中有容量不大的从头合成的游离麦芽糖库；α,α-海藻糖则广泛地分布于藻类、真菌、地衣和节肢动物中；别外，纤维二糖、龙胆二糖等也是常见的双糖；从知识点而言，上述这几种常见双
糖生物学：生命科学中的新前沿 作者：张树政 1. 糖类研究的历史回顾 糖类的研究已有百年的历史，许多研究成果表明，糖类是生物体内除蛋白质和核酸以外的又一类重要的生物分子，尤其是一类重要的信息分子。 1.1糖类和血型 众所周知，血型在输血、组织和器官的移植以及法医鉴定中是必须注意的。人类的主要血型是ABO型。这种血型是1900年Landsteiner发现的。这一发现在第一次世界大战期间对抢救伤员作出了重大贡献。Landsteiner因发现ABO血型而获得1930年诺贝尔生理和医学奖。血型为A和B型的人，他们的红血球表面分别具有A和B型抗原，其血清中则分别存在着抗B和抗A的抗体。而O型血的人红血球表面不存在A型和B型抗原，但是具有H血型物质(或H抗原)，是A和B两种抗原的前体；在他们的血清中同时存在着抗A和抗B两种抗体。 经过许多免疫学家包括Landsteiner和Watkins等半个多世纪的研究，1960年Witkins确定了ABO(H)的抗原决定簇是糖类，并测定了有关糖类的结构。H抗原的前体是糖脂或糖蛋白质中糖链非还原末端的二糖——半乳糖-N-乙酰氨基葡萄糖(Gal-N-GlcNAc)。由于这两个糖基的连接方式不同，又有1型和2型之分：β1→3连接而成的N-乙酰新乳糖是1型的基础；β1→4连接而成的N-乙酰乳糖则衍生出2型血型物质。在这两个二糖外侧的半乳糖上再连接有α1→2岩藻糖(Fuc)，就产生了H1和H2抗原。在H抗原上进一步接上N-乙酰氨基半乳糖(N-GalNAc)或Gal之后，则H抗原就转变成为A抗原或B抗原。同样有1型和2型之分。由此不难看出仅一个糖基的差异就改变了血型。在H抗原及其前体二糖的N-GlcNAc上再接有Fuc，则产生另一类型的血型，即Lewis血型。在1型前体接上α1→4Fuc就产生Lea抗原。在2型前体接上 α1→3Fuc就产生LeX抗原。在H1抗原接上α1→4Fuc就形成Leb抗原。在H2抗原接上 α1→3Fuc就变成了Ley抗原。以糖链为基础的抗原系统还有很多，这里不一一列举了。 1.2糖链和细胞表面的特征 在多细胞生物的细胞外表面覆盖着一层糖链，通常也称为糖被。在日文中将其形象地描述为细胞的颜面。细胞表面的糖链也可比拟为大地表面的植被。糖蛋白上多分支N-糖链(分支数可为2～5)则像树上粗大的树枝，O-糖链是细小的树枝；膜糖蛋白的胞外肽链如树干，穿越质膜的肽段和胞内肽段则是树根；糖蛋白的根深而叶茂。而糖脂的脂质插入脂双层的外层，其糖链犹如小草。在细胞表面还包裹着一层作为细胞间质组分的蛋白聚糖。最近发现一些蛋白聚糖也能整合到质膜中。这些不同组成和结构的糖蛋白、糖脂和蛋白聚糖被统称为糖复合物。在细胞表面形成分支的糖链宛如天线，正是它们在细胞间传递信息。这些糖链参与了细胞间的粘附，例如作为细菌、病毒等病原体的受体，或是作为激素等信息分子的接受体。 常规验血时，在一般显微镜下只能对红血球和白血球进行计数。但是，在高倍显微镜下，它们不只是一个小圆球，而且能清晰地观察到其细胞表面的糖被。在这些细胞表面存在着结构不同、数目不等的糖复合物。在红血球表面数目较多的一种糖蛋白是载糖蛋白A(glycophorin A,也译为血型糖蛋白A)。据推算，每个红血球表面约有50万个这种糖蛋白。它的肽链由131个氨基酸
第 2 次课 2 学时 注：本页为每次课教案首页 －型 异头物与D －及L －型是怎样决定的？试剂用作还原糖定量、定性测定原理是？ 。记住葡萄糖、果糖、核糖、半乳糖的结构。 ．举出几例重要单糖衍生物及生理作用？
第二章糖类（carbohydrate） 第一节概述 第二节单糖的结构和性质 第三节寡糖的结构和性质 第四节多糖的结构和性质 糖类的存在与来源 1.广泛存在于生物界按干重计占： 2.主要来源于绿色植物的光合作用 第一节概述 一、糖的定义与组成 二、糖的分类与命名 三、糖类的生物学功能 1.能量储备 2.结构组分 3.衍生为其他功能物质 4.信号识别分子： 第二节单糖的结构和性质 一、单糖的旋光性与开链结构 几个有机化学的概念？ 1.单糖的链状结构（具有游离羰基的结构形式） 2.旋光性（具有手性碳原子） *旋光异构体? *比旋光度（旋光率）？ 3.链状单糖D/L构型命名？ *单糖D-系列和L-系列旋光异构体数目? *对映异构体？ 二、单糖的环状结构 1.F i s c h e r投影式 试验现象的解释? *异头物（anomer, （α异头物和β异头物））? *葡萄糖溶液变旋现象? 2.H a w o r t h透视式
将Fischer式书写为Haworth式遵循原则： 3.单糖的构象 三、单糖的性质及衍生物 1.异构化（O H-催化） *差向异构体？ 2.还原性(单糖的氧化反应，单糖是还原剂） 有三种氧化产物---糖酸： (1)醛糖酸的生成 (2)糖二酸的生成被强氧化剂（被强氧化剂稀H N O3） (3)糖醛酸的生成 (4)重要衍生物？ *葡萄糖酸：是机体的代谢中间物，葡萄糖酸钙在医药上用于消除过敏，补充钙质。 *葡萄糖醛酸：是机体的代谢中间物，具有解毒作用。 *抗坏血酸（维生素C）： 3.酸反应（分子内脱水） 4.碱反应（单糖与氨反应） ５．成酯反应 单糖磷酸酯(sugar phosphate ester)？ *单糖磷酸化后的生物学意义？ *单磷酸酯是机体代谢中的重要中间物，不易透过细胞膜． 五乙酸- -D(+)- 吡喃葡萄糖酯 ６.还原作用（Reduction） 重要衍生物----糖醇？ （2）山梨醇、D－甘露醇、木糖醇 重要衍生物----脱氧糖？ 7.成苷反应（糖苷是多种中药的有效成分） O－糖苷、N－糖苷、S－糖苷？ 8.取代单糖 氨基糖（amino sugar):是分子中一个羟基被氨基取代的单糖。 *半乳糖胺与N-乙酰半乳糖胺 *胞壁酸与N－乙酰胞壁酸 *神经氨酸与唾液酸 思考题 1.异头物？构型与构象？α－和β－型异头物与D－及L－型是怎样决定的？ 2.是不是所有的糖都有变旋现象？为什么？ 3.是否一切糖都是还原糖？什么样的糖是还原糖？Benedict试剂用作还原糖的定性测试原理是？4．举出几例重要单糖衍生物及生理作用？ 书后习题：第26页1,2，3,4
糖与蛋白质、脂类和核酸一样，是组成细胞的重要成分，核酸分子中也不能没有核糖，从分子生物学的研究知道，糖不但是细胞能量的主要来源，在细胞的构建、细胞的生物合成和细胞生命活动的调控中，均扮演着重要的角色。 糖生物学(glycobiology)是研究聚糖及其衍生物的结构,化学,生物合成及生物功能的科学。蛋白质、核酸和多糖是构成生命的三类大分子，蛋白质和核酸的研究已经成为生命科学中的热点问题。 科学家对糖的研究早在19世纪就已开始，但由于糖链结构的复杂多变，物理和化学分析手段的滞后，百余年来科学界对糖的认识几乎没有多大进展。随着分子生物学的兴起，从20世纪60年代开始，物理和化学技术的发展，终于使糖的研究进入了新阶段。到了90年代糖生物学才发展起来的生物化学中的最后的一个巨大学术前沿领域。 糖生物学是研究糖缀合物糖链的结构、生物合成和生物学功能的一门科学。其研究的范围包括糖的化学结构、性质，糖链在细胞中的生物合成，糖链在生命系统中的功能，糖链的基因程序和分子操作。 糖生物学有着广阔的应用前景，它是生物化学和生物医学学科交叉的新前沿。生物学家发现，糖结构的微小差异可能对生物功能有重大影响。事实上，糖涉及到从胚胎发育到免疫系统控制的每一件事情。在所有器官中，糖无所不在。对糖生物学的深入研究可能会产生新药，或改进现有药物的疗效。例如，加有适量糖的、基于蛋白质的药物，可能产生更有效的治疗，以及减少所需药物剂量。 糖生物学是生物化学的一个重要方面，在人体结构、功能、代谢、调节和疾病发生中起着十分重要的作用，并已取得很多进展。 1 糖生物学研究的现状和特点 1.1对糖结构的研究 糖链结构与功能的阐明将是后基因组时代生命科学研究的核心内容之一，对人类健康的维护和疾病的防治将产生深远影响。糖链的结构具有惊人的多样性、复杂性和微观不均一性，其一级结构的内容不仅包括糖基的排列顺序，还包括各糖基的环化形式、各糖基本身异头体的构型、各糖基间的连接方式以及分支结构的位点和分支糖链的结构。因此天然糖链结构的研究重点目前主要放在了对催化糖链形成的酶的研究上； 1.2 对糖链功能的研究 糖链结构与功能的阐明将是后基因组时代生命科学研究的核心内容之一，对人类健康的维护和疾病的防治将产生深远影响。病毒、细菌、真菌、寄生虫等病原体，为了能进入细胞内，首先必须和细胞表面的糖类结合。最常见的流感病毒的感染就是它先和宿主细胞表面的带有唾液酸的糖链结合。糖特别是糖复合物中糖链的功能多种多样，如从空间上调节糖复合物的空间结构、保护多肽链不被蛋白酶水解、防止与抗体识别等。近年来的研究表明：糖链作为信息分子涉及多细胞生命的全部空间和时间过程，如精卵识别、组织器官形态形成、老化、
糖化学与糖生物学的研究进展糖化学和糖生物学是生物化学领域中一个十分重要的研究方向。从 化学角度来看，糖是由碳、氢、氧三种元素构成的有机化合物。它们 在自然界中广泛存在，并在生物体内发挥着重要的生理功能。糖有多 种形式，包括单糖、双糖和多糖，每种形式都有着特定的化学性质和 功能。由于糖的多样性，研究人员一直在探索糖的合成、结构和功能 等方面的问题。 糖化学主要研究糖的化学合成和结构，通过合成不同结构的糖分子，可以进一步了解糖的功能和生理作用。在过去的几十年里，糖化学取 得了巨大的进展。糖的合成方法不断提高，包括化学合成和酶催化等 方法。这些方法为糖的研究提供了基础工具，使得科学家们能够合成 出各种结构的糖，并进一步研究其生理功能。 糖生物学则研究糖在生物体内的合成、降解和调控。糖是生物体能 量代谢的重要部分，同时也参与了细胞信号传导和调节等生理过程。 研究表明，糖还与一系列疾病的发生和进展密切相关，如炎症、癌症 和心血管疾病等。因此，研究糖的生物学功能不仅有助于了解生命的 基本过程，还对于疾病的防治具有重要意义。 随着科技的进步，糖化学和糖生物学的研究手段也在不断发展。例如，结构生物学的技术可以通过解析糖的结构来揭示其功能。糖组学 则通过高通量的糖鉴定和定量分析技术，使得研究人员能够更好地理 解糖的生物学功能和调控机制。同时，基因组学、蛋白质组学和代谢
组学等研究手段的发展，也为糖生物学的研究提供了更加全面的视角 和深入的研究内容。 除了基础研究领域，糖化学和糖生物学在医药和生物技术领域也有 着广泛的应用。例如，糖蛋白等糖基化蛋白在生物药物的制备中起到 重要作用。另外，糖基化的疫苗研发也成为研究的热点之一。糖类药 物和糖抗体疗法也逐渐受到重视，为疾病的治疗提供了新的思路和方法。 尽管如今糖化学和糖生物学已经取得了一系列重要的进展，但仍然 面临着许多挑战。糖的复杂性和多样性使得研究工作变得复杂而困难。同时，糖与其他生物分子的相互作用也需要更加深入地研究。此外， 糖的生物学功能和调控机制还有待进一步探索。未来的研究应该集中 在这些方面，以促进糖化学和糖生物学的进一步发展。 综上所述，糖化学和糖生物学研究的进展为我们深入了解糖的结构 和功能提供了重要的基础。通过研究糖的合成、结构和生物学功能等 方面的问题，我们可以揭示生命的奥秘，为疾病的防治提供新的方法 和思路。随着科技的进步，我们相信，在未来的研究中，糖化学和糖 生物学将迎来更加广阔的发展空间。
糖生物学和糖化学研究现状 糖是一类重要的生物分子，它们广泛存在于细胞内或外，并参与了多种生命过程。研究糖的生物学功能以及糖分子结构与功能之间的关系，被称为糖生物学或者糖化学。在过去的几十年，糖生物学与糖化学也迎来了快速发展，为人类健康和疾病治疗提供了重要的支持。 一、糖的结构及其生物功能 糖是由碳、氢和氧组成的单糖或多糖。生物体内常见的单糖有葡萄糖、半乳糖、甘露糖、鼠李糖等几十种，它们可以通过不同的酶催化途径合成或降解，起到多种生物效应。 糖具有多种生物功能，例如，多糖如淀粉、糖原和纤维素是植物细胞壁和动物 肠道微生物生长的重要能源和结构材料；多糖也是毒素和抗原的主要成分，可以参与动植物的生物防御作用。同样的，单糖如葡萄糖、半乳糖和甘露糖等则是能量代谢的重要组成部分，参与葡萄糖酵解和糖信号传导等重要生物过程。 二、糖生物学的研究进展 糖生物学的研究进展主要体现在以下几个方面： 1.糖基化修饰和生物活性 糖可以通过糖基转移酶与非酶的催化，将糖与另一类生物分子如蛋白质、核酸 等发生共价修饰。这种修饰被称为糖基化，它可以调节受修饰分子的稳定性、空间结构、亲水性等性质，并影响其生物学功能。 近年来的研究表明，糖基化修饰在生物体内具有重要的生物学功能，包括调节 干扰素信号、细胞凋亡、细胞周期、细胞粘附等多种生物过程。同时，糖基化与许多疾病的发生发展密切相关，如糖尿病、神经退行性疾病、心血管疾病等，成为目前糖生物学研究的热点。
2.糖信号转导 糖作为细胞能量代谢和生命活动的重要组成部分，它的浓度和代谢状况对生物 体内的各种生物过程具有重要的调控作用。近年来的研究揭示了糖信号转导的机制，即糖分子通过糖信号转导通路传递信息，影响细胞的增殖、存活、分化、迁移等过程。 糖信号转导包括许多分子参与，如胰岛素样生长因子、细胞外糖基化酶、核糖 核酸识别蛋白等，它们都可以通过影响糖转运、糖酵解和糖基化修饰等途径，调控细胞外基质信号转导和细胞内信号转导。 3.醣化细胞壁的产生和调控 植物细胞壁是由细胞壁素、半纤维素和醣类组成，醣类主要是葡萄糖、木糖、 木寡糖、纤维素等。随着基因组学、代谢组学等方法的发展，研究者已经发现了许多控制植物细胞壁合成和调控的基因、酶和信号通路。醣化细胞壁的产生和调控步骤极其复杂，有着巨大的潜力和挑战，是糖生物学研究的热点之一。 三、糖化学的研究进展 糖化学是在糖分子的基础上，研究糖的分子结构、性质以及合成方法等的学科。糖化学的研究进展主要体现在以下几个方面： 1.糖的合成和修饰 人工合成具有特定结构和功能的糖类分子，对于研究糖的生物学功能和病理生 理机制非常重要。近年来，糖化学的研究者已经开发出了一系列的糖类合成方法，如糖硫酸酯、糖醇磷酸酯等方法，可以合成各种具有糖基结构的生物相似体，为糖生物学研究提供了有力的支持。 同时，糖化学也可以通过糖基转移酶和糖酶等方法，将需要糖基化的分子与糖 分子发生化学修饰，修饰后的分子可以用于生物学研究、生物医学应用等方面。
糖生物学的研究进展及应用前景糖是生物体中十分重要的一类分子，其功能十分复杂，包括细胞外基质的结构和生物粘附，细胞间通讯，病原体感染与宿主细胞互作等方面。因其复杂的功能，糖生物学成为了生命科学研究中的重要领域。本文将针对糖生物学的研究进展及其应用前景展开探讨。 糖的合成与修饰 糖是由多个单糖分子通过特定键结合而成，糖的复杂度可以通过糖分析技术进行描述。糖生物学的研究中，最基本的问题是如何确定某一糖链的结构，这一问题可以通过质谱、核磁共振等技术来解决。同时，糖的修饰也是糖生物学的研究重点之一，不同的糖修饰在生物体中起到了不同的作用。例如所谓的核心糖修饰可以被大量生物蛋白特异性辨认，从而介导了多种蛋白的相互作用。此外，当蛋白质表面存在较为复杂的糖修饰时，会引起疾病的产生，例如人类的流感病毒 H1N1 在细胞表面的结合中，通过其表面膜糖蛋白绑定上唾液酸，从而实现感染宿主细胞。 糖的生物学功能
目前已发现糖在生物体中的功能极为复杂，其中包括生长因子 的作用、生物互作、细胞通讯以及细胞粘附。大部分糖的生物功 能是通过它们附着到细胞外基质的蛋白质上来实现。这种现象是 由于在糖的分子中，糖残基是决定它们所识别的蛋白质与糖链结 构特异性的主要组件。在此基础上，糖的生物学功能也表现在一 些疾病的产生与抵抗上，例如肿瘤的生长和扩散均受糖的作用影响，糖蛋白的降解也参与了许多神经退行性与心血管等疾病的病 理过程。 应用前景 糖生物学近年来被认为是生命科学发展中的前沿领域之一，该 领域涉及到许多方面，从基础学科到临床医学都具有广泛应用前景。在消化系统疾病中，如肠道菌群失调、乳糖不耐症等疾病中，糖生物学提供了解决方案。在肿瘤科学领域中，糖生物学将带来 创新性的治疗策略，通过针对特定的糖链来治疗肿瘤。例如，“阻 挡抗原”疗法中，利用针对某种糖链的抗体来识别和识别肿瘤细胞，这为肿瘤的治疗打开了一个新的思路。此外，基于糖的药物设计 也将得到广泛应用。糖作用于生命体系的奥秘，将成为科研领域 的重点。
糖生物学和糖组学 在生物学的世界里，糖生物学和糖组学正逐渐展现出其无限魅力。这两门学科为我们揭示了生物体内糖类的奥秘，以及这些复杂分子在生命过程中的关键作用。让我们一起走进这个甜蜜的世界，探索糖生物学和糖组学的美妙之处。 糖生物学主要研究糖类的结构、功能和代谢过程。从细菌到人类，从简单的单糖到复杂的糖蛋白，糖生物学涉猎的范围极为广泛。这些研究不仅有助于我们了解生物的生理机制，也为疾病的预防、诊断和治疗提供了新的视角。 糖组学作为一门新兴学科，侧重于研究细胞内所有糖类的种类、数量、分布及它们在生命活动中的互作网络。通过糖组学的研究，我们可以更好地理解糖类在细胞通讯、能量代谢、免疫应答等方面的重要作用。同时，也为研究肿瘤、神经退行性疾病等复杂疾病的发病机制提供了新的思路。 举个例子，癌细胞常常通过改变自身糖代谢途径来满足其生长和增殖的需求。研究表明，肿瘤细胞中甘露糖代谢的增加与患者预后不良密切相关。因此，研究糖代谢途径可以为癌症的诊断和治疗提供新的靶
点。 再比如，糖类在神经科学领域也发挥着不可忽视的作用。神经细胞之间的信息传递依靠突触来完成，而突触后膜上的糖蛋白在信号传递过程中扮演着重要角色。许多神经退行性疾病如阿尔茨海默病、帕金森病等都与糖蛋白的异常聚集或降解有关。因此，对糖蛋白的研究有助于深入了解神经细胞的生理和病理过程。 总的来说，糖生物学和糖组学的研究为我们提供了更深入的细胞结构和功能信息，为疾病的预防、诊断和治疗提供了新的可能。未来，随着这两门学科的发展和完善，我们有望看到更多令人惊喜的发现，从而更好地理解生命的工作机制，为人类的健康和幸福做出贡献。正如一句名言所说：“甜中有苦，苦中有甜。”这句简单却深刻的道理，正是糖生物学和糖组学最恰当的写照。让我们一起期待这两门学科为未来的生物医学研究带来更多的突破和进步。 随着生物科学的不断发展，糖组学作为一门新兴学科，已经逐渐成为研究生命现象的重要领域。糖组学主要细胞内糖类的合成、降解及其调控机制，以及糖类在细胞识别、细胞信号传导和代谢调节等方面的重要作用。本文将介绍糖组学的基础科学问题，以期让读者更深入地
糖生物学研究的新进展及其应用前景 糖生物学是以糖结构和生物学功能为研究对象的生物学分支。糖分子在许多生 物过程中发挥着重要的作用，如细胞信号转导、细胞黏附、免疫应答和病原体感染等。因此，糖生物学研究具有广泛的应用前景，尤其在药物研发和食品工业中具有重要的作用。 近年来，糖生物学研究取得了一些新的进展。其中，应用基因编辑技术改造细 胞表面糖基的方法是一项重要的研究方向。通过敲除或重组相关基因，可以调节细胞表面糖基的种类和数量，从而改变细胞在生物学过程中的作用。例如，研究人员通过敲除细胞中的Fut8基因，实现了细胞表面较少含有α1,6-岩藻糖的改造，从而 提高了抗体依赖性细胞毒性（ADCC）效应。抗体依赖性细胞毒性是一种重要的免 疫应答过程，可以通过激活免疫细胞对靶细胞的杀伤作用来抵抗肿瘤和感染疾病。这种改造细胞表面糖基的方法为激活细胞免疫应答和抗体治疗提供了新的思路。 另一个糖生物学研究的新进展是糖基修饰的分析技术和糖基标记试剂的研发。 糖基修饰是指糖分子在化学结构上的修饰，如磷酸化、醛基化和糖基化等。这些修饰可以影响糖在细胞信号传导、蛋白质翻译后修饰和免疫应答等过程中的作用。糖基修饰的分析对于理解这些生物学过程至关重要。近年来，高通量质谱技术和芯片技术的发展，为快速、高效地分析糖基修饰提供了新的手段。另外，研究人员还成功地合成了多种糖基标记试剂，这些试剂可以和特定糖基结合并发出荧光信号，从而方便检测相关糖基的存在和含量。这些技术和试剂的研发为深入研究糖生物学提供了有力支持。 糖生物学的研究在药物研发和食品工业中具有广泛的应用前景。在药物研发方面，根据细胞表面糖基的种类和数量，可以研发出具有不同免疫学和生物学功能的抗体药物。例如，较少含有α1,6-岩藻糖的抗体，可以增强ADCC效应，从而提高 治疗癌症的效果。在食品工业方面，糖分子的改造可以提高食品的口感和营养价值。例如，通过调节精细糖水解酶的酶学性质，可以生产出更好的澄清酶，从而改善啤
糖化学与糖生物学对人类健康地关系 多年前德国著名科学家. 就开始研究糖类.年和. 提出细菌地抗原是由糖类物质组成而不是蛋白质.从上世纪年代起，人们发现糖类物质具有多方面和复杂地生物活性，如细胞间地通讯、识别相互作用，胚胎地发生、转移，信号地传递，细胞地运动与黏附，抗微生物地黏附与感染及调节机体地免疫功能等等.世纪年代开始了糖化学（）和生物化学交叉研究，因此诞生了糖生物学（）这门新学科. 糖生物学研究地领域是糖化学、糖链生物合成、糖链在生物体系中地功能、糖链操作技术等.在后基因时代重组技术在糖生物学中得到应用，重组技术使参与寡糖和蛋白聚糖组装、加工和降解过程地酶分子鉴定以及对识别糖分子结构地植物、动物凝集素地鉴定成为可能.糖分子能促进新生蛋白质折叠和辨别淋巴细胞、粒细胞在循环中穿行地方向，聚糖组装错误引发遗传性疾病等都说明了研究糖复合物是生命科学地一个重要地分支.糖复合物（）是糖类和蛋白质或脂类形成地共价结合物，近年来又发现了蛋白质—糖—脂质三者地共价结合物.也可译为糖缀合物（结合物）或复合糖（）. 糖类在生物体中不仅作为能源（如淀粉和糖原）或结构组分（如蛋白聚糖或纤维素），而且担负着极为重要地生物功能.一个含有个特定糖基地四糖在理论上可有万余种异构体.这是因为肽地连接都是氨基酸地α氨基和α羧基连接地肽键，一个氨基酸残基只能在氨基侧链各形成一个肽链，一般不会形成分支肽链，核苷酸也都是ˊ，ˊ磷酸二酯键连接，也不可能存在分支地核酸.但是寡糖中二个糖基地互相连接可以有→、→、→、→等不同方式，一个糖残基和相邻残基有时可形成个糖苷键，从而使糖链分支，而且糖基还有α，β异头碳构型，更造成了连接键地复杂性.可以说，具有相同残基数量地寡糖和肽或寡核苷酸相比，前者含有更多地信息.越来越多地事实证明，糖复合物中地寡糖是体内重要地信息分子，对人类地疾病地发生、发展和预后起着重要地作用，同时一类重要地治疗药物. 糖类物质作为药物地主要功能有以下几个方面：
糖和生物化学——糖生物学和糖基面糖是人类生活中不可或缺的营养素，具有重要的生物学功能，但它的作用范围可能比大家想象的还要更多。糖不仅仅是我们平常见到的食用糖，它在生物体内还扮演着许多重要的角色，在生命体系中起到了至关重要的作用。研究糖生物学和糖基面，可以帮助我们更好地了解生命的起源和发展，探索疾病的病因和治疗方法。 糖生物化学 糖生物学是生物化学的一个分支，研究糖在生命体系中的生化反应、代谢途径、生物活性等方面的内容。糖在人类生活中的角色大家都非常清楚，比如说它是我们生活中重要的能量源，还是烘焙、酿酒、腌制等方面的必不可少的原料。但事实上，糖在生物体内的功能和生化活动还远不止于此。 例如，一些生物糖分子中含有特殊的结构单元，能够辅助蛋白质、核酸等生物大分子完成一些特殊的生化作用。有的糖类分子具有生物信息传递、免疫反应等功能，对于人体的免疫系统和生命保持平衡起到了至关重要的作用。
此外，糖作为生物大分子的核心构成部分之一，在生化代谢的 途径中广泛存在。在常见的能量代谢途径中，糖通过酵解、三羧 酸循环等途径，形成ATP等能量化合物，为生物体提供能量。另 一方面，在人体代谢功能失调的情况下，糖也可能积累起来，引 发一些代谢性疾病，比如糖尿病等。 糖生物化学的研究对于我们更好地了解复杂的生物体系，探索 疾病的发病机制和治疗方法，都有着非常重要的作用。 糖基面 关于糖基面的研究，起源与生物基础研究领域中的糖分子识别 功能有关。糖基面是指大分子表面所暴露出的和糖相关的蛋白质、脂质、核酸等生物大分子所拥有的糖基的结构。由于其具有重要 的生物学活性，糖基面成为可以促进生物分子相互作用、控制细 胞信号传递、调节生物活性等的重要介体。 近年来，糖分子在细胞和生物分子相互识别中的作用已被逐渐 重视。糖分子与其他生物分子的相互作用可以发生在细胞表面、 胞内和胞外环境中。这些相互作用能够控制细胞活性、细胞外基
糖生物学中的相关概念 1糖及其复合物的结构与功能特点 糖结构的复杂程度和信息存储量远高于核酸及蛋白质，糖链中糖基本身结构及其连接方式不同，糖复合物中糖基化的位点与数目不同，其合成不具备模板属性而是依赖于糖基转移酶及糖苷酶。糖结构的多样性和复杂性并不完全由相关酶的基因决定，其还受不同细胞中酶浓度的影响，依赖于遗传学与局部环境的相互作用。糖组成了核酸发挥其功能所需的线性骨架，DNA与RNA均有含磷酸连接的多核糖核心成分。糖亦是蛋白质不可缺少的物质，哺乳动物中几乎所有分泌性蛋白、细胞表面蛋白都含有大量共价键相连接的糖链，可影响蛋白质的构象及功能。其中，依据糖链与蛋白质骨架的连接属性可分为N-糖链(GlcNAc-Asn-X-Ser/Thr)、O-糖链(GalNAc-Ser/Thr)和GPI-锚连的糖链(蛋白质C端-磷酸乙醇胺-糖磷酸肌醇)[2]。由此可见，核酸与蛋白质的结构维持及功能发挥均离不开糖类，而糖链的复杂结构赋予了其功能的广泛性与多样性。糖及其复合物参与机体各种生理及病理过程，包括发挥细胞间接触与黏附的关键功能[3]，维持蛋白质结构的稳定性[4]，参与膜结构的形成[5]，及细胞内各种信号通路的产生与调节[6]。鉴于糖类特殊的异质性，对糖生物学功能整体复杂性的了解仍不多，但近十年来随着各种研究技术与工具的不断革新，尤其是糖芯片技术的发展，在全世界研究者的共同努力下已经使得通过对糖基化状态进行调节而研究疾病机制并发展新型疗法成为可能[7]。 2糖与免疫系统 2.1糖类抗原 免疫学的核心问题是机体识别外来入侵物质，并将其清除。糖类作为被免疫系统识别的重要抗原，其广泛存在于多种病原体表面。如微生物的免疫原成分绝大多数为糖类或糖复合物，其中最普遍的是存在于细菌细胞壁中的肽聚糖[8]。此外，革兰氏阳性菌细胞壁中的磷壁酸，革兰氏阴性菌细胞壁外膜中的特异性脂多糖，以及某些细菌外层荚膜中的结构各异的多糖，病毒包膜中的糖蛋白，以及真菌细胞壁中的纤维素、几丁质和甘露聚糖等多糖，均是重要的病原体相关分子模式(PAMP)，病原体利用其黏附并入侵到人体组织和细胞中，因而PAMP是免疫系统识别并启动免疫反应的重要结构[8-9]。来源于植物的糖类也是一种抗原类物质，尽管目前研究较少，但已发现其中一些多糖作为免疫调节剂以天然免疫相关的细胞与体系为靶点[10]。人体中具有某些特殊的糖类抗原，无需免疫诱导即已经存在相应的抗体，其中研究较多的两类分别与输血和器官移植密切相关。如人体ABO血型的分类依据即为体内糖蛋白和糖脂中糖链非还原端的局部结构，且血型抗原不仅存在于血细胞表面，还存在于许多组织表面，由此拓展出组织-血型抗原概念。又如，研究发现猪等较高等哺乳动物体内含有一种二糖结构，即α半乳糖基-1,3半乳糖基，而人类基因中形成该二糖结构的酶的基因发生了碱基缺失而丧失了酶活性，因而无法合成此二糖。但此酶基因突变过程中却产生了另一改变，即生成了抗此二糖的抗体，
第一章：序言 糖生物学：广义来说，糖生物学可定义为研究自然界广泛分布的糖类（糖链和聚糖）其结构、生物合成及生物学的一门学科 糖缀合物：单糖、寡糖或多糖与蛋白质和脂质连接形成糖缀合物 一种酶，一连键规则：由于糖基转移酶对供体和接纳体有严格的专一性要求，在特异的连键上一种酶只能添加一种形式的糖 微不均一性: 在一种特殊型细胞中的一种给定蛋白质的任何给定糖基化位点上合成的聚糖的精确结构中发现有一定范围的变化 聚糖功能的研究方法： 1 应用凝集素或抗体对特异聚糖的定域或干扰 2 利用糖基化的代谢抑制或变更 3 发现特异性受体的天然聚糖配体 4 发现识别特异聚糖的受体 5 可溶性聚糖或结构模拟物的干扰 6 应用糖苷酶去除特异的聚糖结构 7 对天然或遗传工程的聚糖突变株进行研究 8 对天然或遗传工程的聚糖受体突变株的研究 第二章：糖的结构和性质 α-D-吡喃葡萄糖 α-D-吡喃半乳糖 β-D-吡喃甘露糖 单糖的物理、化学性质 第三章：单糖代谢 转运子的分类： 易扩散转运子（GLUT ）特点：不需能量 ，Km=2-20mmol/l 能量依赖型转运子特点：需能，转运效率高 （1）离子偶联型：钠-葡萄糖转运子SGLT,Km=1mmol/l （2）ATP 依赖的磷酸化偶联型：Km 微摩尔数量级（细菌） 胞内单糖的来源：（1）胞外糖源（2）胞内糖源（补救途径） 单糖在细胞的代谢过程（以Man 为例） 细胞外的Man 被细胞膜上的甘露糖转运子转移到细胞内，在细胞质中在甘露糖激酶的作用下形成Man-6-P 。在磷酸变位酶的作用下Man-6-P 转变为Man-1-P ，Man-1-P 与GTP 反应，脱去一个焦磷酸，生成GDP-Man 。 GDP-Man 被糖核苷酸转运子转移到内质网和高尔基体中，进行糖缀合物的合成，最后为分泌到细胞膜或分泌到细胞外这是胞外糖源途径，单糖在细胞内的代谢还有另一种途径，即补救途径溶酶体中的糖缀合物被水解酶水解，产生的甘露糖被转运到细胞之内，按照胞外糖源途径参与代谢。 蜜蜂综合症：尽管甘露糖是必须的，但在蜜蜂综合症中，它却是致死的。当蜜蜂被喂食甘露糖而非蔗糖和葡萄糖时，在喂食后的最初几分钟，蜜蜂的行为表现正常，但随后它们突然衰竭、死亡。 原因：甘露糖进入细胞后，在大量己糖激酶的作用下发生磷酸化并消耗ATP 。这时Man-6-P 成为蜜蜂唯一的能量来源，它必须被转化为Fru-6-P 才能进入糖酵解。但在蜜蜂体内的磷酸甘露糖异构酶活性相当低，这就产生了瓶颈而使Man-6-P 堆积。堆积的Man-6-P 迅速被磷酸酶分解成游离的甘露糖，而甘露糖又再次发生磷酸化，这样使ATP 供给 H
糖生物学领域的关键研究成果与未来发展趋 势 糖生物学是研究生物体内糖分子的结构、功能和代谢等方面的学科。在研究糖生物学的过程中，科学家们发现糖不仅仅是一种能量来源，它还在很多生物学过程中发挥着重要的作用。越来越多的研究表明，糖生物学对于疾病的发生和治疗有着至关重要的作用。下面，我们将介绍糖生物学领域的关键研究成果与未来发展趋势。 一、关键研究成果 1. 糖基化修饰的发现 糖基化修饰是指糖分子与蛋白质、脂肪等分子相结合形成复合物，这种修饰可以改变它们的结构和功能。糖基化修饰已经被证明在很多生物学过程中起着关键的作用，比如细胞表面的识别和信号传递等。 2. 糖复合物的组成分析
通过对糖复合物的组成分析，科学家们已经发现了很多糖复合物的结构和功能，比如肿瘤标志物等。这些发现有助于人们更好地了解疾病的机制，为疾病的诊断和治疗提供了更多的可能性。 3. 糖代谢与疾病的关系 对于糖代谢和疾病的关系的研究已经成为糖生物学的重要内容之一。例如糖尿病、癌症等疾病都与糖代谢有着密切的联系。这些研究成果有助于人们更好地了解疾病的发生机制和治疗方法。 4. 糖生物学在药物研发中的应用 糖生物学在药物研发中的应用已经越来越受到人们的关注。随着对糖分子结构和功能的深入研究，人们对于糖类药物的研究和开发也越来越多。这些研究成果有望为疾病的治疗提供全新的选择。 二、未来发展趋势 1. 糖复合物的高通量分析
糖复合物的高通量分析已经成为糖生物学研究的一个重要方向。高通量分析技术可以快速、准确地分析糖复合物的结构和功能， 为疾病的诊断和治疗提供更为精确的信息。 2. 糖生物学与代谢组学的结合 代谢组学是研究生物体内代谢产物的结构和功能等方面的学科。糖生物学和代谢组学的结合有望为未来的医学研究提供更为准确 的信息，为疾病的诊断和治疗提供更为有效的手段。 3. 糖生物学与人工智能的结合 人工智能在医学领域的应用已经取得了很多的进展。糖生物学 的研究也可以结合人工智能技术实现更为准确的数据分析和模型 预测，为疾病的诊断和治疗提供更为智能化的解决方案。 总之，糖生物学是未来医学研究的一个重要方向。通过对糖分 子结构、功能和代谢等方面的研究，人们可以更好地了解疾病的 机制，为疾病的预防、诊断和治疗提供更为准确的信息。未来糖
目前糖生物学研究方法 糖生物学（glycobiology）是研究聚糖及其衍生物的结构，化学,生物合成及生物功能的科学 蛋白质、核酸和多糖是构成生命的三类大分子，蛋白质和核酸的研究已经是生 命科学中的点问题。糖类的研究一度被人遗忘，只有少数科学家在苦苦探索着糖类 的奥秘，糖类研究成了生命科学中的灰姑娘。然而，随着蛋白质和核酸（主要是基 因的研究）中更多的奥秘被人类知晓，糖类的重要性也浮出水面，成为了医学研究 的“甜蜜之点”，糖类研究这个“灰姑娘”等来了属于她自己的马车。科学家认为，糖类的研究将像一个人见人爱的“甜苹果” 一样，获得更多科学家的青睐，将成为生命科学研究中的新热点。 .糖生物学的起源 科学家把研究生物体内多糖的科学叫做“糖生物学”，也有人沿袭“基因组学”和“蛋白质组学”的概念把这们学科叫做“糖原组学”。 随着糖生物学基础研究的发展，用于糖生物学研究的方法和基本技术，以及把基础研究所得的成果进一步转化为生产技术等方面的研究也倍受重视，“糖工程学”的兴起也是极为自然的了。 各国政府对糖生物学研究的支持 1989年日本创刊了《糖科学与糖工程动态》（TIGG）杂志。同年日本政府 科学技术厅提出关于“糖工程基础与应用研究推进战略”的咨询，经过专家评议后 成为详尽的战略方案，于1991年由科学技术厅、厚生省、农林水产省和通商产业省联合实施“糖工程前沿计划”，总投资百亿日元。该计划包括：糖工程和糖生物 学。后者又分为糖分子生物学、糖细胞生物学。同时，成立了“糖工程研究协议 会”作为协调机构。这协议会编辑出版了专著《糖工程学》。 美国能源部于1986年资助佐治亚大学创建了复合糖类研究中心（CCRC）建立复合糖类数据库（CCSD）,相关的计算机计划也称为糖库计划 （Carbank Project）。1990年底已收集了6000个糖结构数据，1992年增加到9200个（包含在20000份记录中），1992年底有关的记录增加到22000份，1996 年增加到42000份。1996年一年中增加的数量为1991年的4倍。欧洲也不甘落 后。欧盟1994〜1998年的研究计划中有一项“欧洲糖类研究开发网络”计划（European Carbohydrate Plaform）。其目的是携带欧洲各国的糖类研究和开 发，以强化欧洲在糖类基础研究以及将研究成果转化为商品方面与美国、日本的竞争能力。由于美、日、欧三方的重视。近年来在糖类研究方面已取得不少进展。 研究结果已确证，糖类作为信息分子在受精、发生、发育、分化，神经系统和免疫 系统衡态的维持等方面起着重要作用；炎症和自身免疫疾病、老化、癌细胞的 异常增殖和转换、病原体感染、植物和病原体相互作用、植物与根瘤菌共生等生理 和病理过程都有糖类的介导。在此基础上，新兴的糖生物学正处在蓬勃发展的
1、糖生物学：通过运用分析化学、合成有机化学、生物化学与分子生物学、遗传学和细胞生物学等多学科手段研究糖及其衍生物的结构、合成代谢、生物学功能，以及与疾病的关系的一门交义科学，包括糖化学、糖链合成、糖链在生物系统中功能及糖链操作技术等。 2、糖组学：是从分析和破解一个生物或一个细胞全部糖链所含信息这一角度入手，研究糖链的分子结构、表达调控、功能多样性以及疾病的关系的科学。 3、糖缀合物：乂叫糖偶联复合物，糖与蛋白或脂类形成的共价结合物，如糖蛋白、糖脂、糖胺聚糖、蛋白聚糖及小分子糖甘。 4、糖基化反应：核甘糖供体和受体（如单糖、寡糖、蛋白质、脂和DNA）在特定的糖基转移酶的催化下生成糖基化受体同时释放出核甘酸的过程。 5、糖基转移酶：负责催化糖昔键的合成，是膜结合蛋白，有跨膜区，茎区和催化域组成。糖基转移酶对受体结构有高度的特异性，并且酶的底物专一性相互重叠。糖基转移酶的表达是基本水平组成型表达，还有发育阶段依赖及组织专一性，有105家族。 6、核昔糖转运子：在真核细胞中，能够将在细胞质中合成的核昔糖转运到亚细胞器（如内质网/高尔基体）的腔内，并从亚细胞器中送出核昔二磷酸转化生成的核昔一磷酸的蛋白载体，位于膜上。 7、N-糖链：糖链连接到蛋白质的天冬酰胺上，核心结构是Asn-GlcNAc2Man3, 糖链较长，结构较复杂。 8、6糖链：糖链连接到蛋白质的丝氨酸或苏氨酸上，糖链短，结构简单。 9、糖甘霹：是一类催化糖昔键水解的酶。在酸性条件下，能催化由半缩醛羟基与醇翔基反应形成的糖昔键的断裂，有内切糖甘酶和外切糖甘酶。根据结构差异分为135个家族（GHl-GH135）o 1。、凝集素：一类非免疫来源的糖结合蛋白，没有酶活性，蛋白上有糖识别域，特异识别糖链末端特定的糖结构，能引起细胞凝集。 11＞植物疫苗：病原体侵染植物，细胞表面半纤维素类多糖降解为寡糖，寡糖作为信号分子诱导植物基因表达，使植物表现出多种防卫功能，这些寡糖类物质具有类似疫苗的功能，植物疫苗有壳寡糖和儿丁寡糖、葡寡糖、寡聚半乳糖醛酸。 问答题 1、糖生物学的研究什么
现代糖生物学进展 在网上找到一篇现代生物学进展的文章,觉得非常不错,现录下来,有空闲时慢慢欣赏: 什么是糖生物学，简单地说就是研究多糖及其衍生物的构造、生物合成及生物学功能的科学。多糖是生物高分子家族中一个最丰富多彩的成员，广泛存在于各种植物、动物、微生物组织中，具有免疫调节、抗肿瘤、降血糖等多种生物活性。其最大优点是毒副作用小，来源广泛，资源丰富。尤其是来源于中草药的植物多糖，受到许多国家的重视。20世纪末，糖生物学开场蓬勃开展而引起世人注意，它是糖化学和生物学研究相结合的新兴学科，主要研究糖类化合物的构造、生物合成和生物学功能。本专题旨在介绍糖生物学的历史，糖生物学研究的内容，糖缀合物中糖链的构造及其生物学功能，天然多糖的组成及构造，天然多糖的生物学功能，以及糖生物学研究的开展等。 1 糖生物学的历史 "糖生物学〞起初由糖化学开场，而后是糖生物化学。20世纪初期，糖类化合物的化学、生物化学和生物学曾引起科学界很多人的关注。当糖生物化学研究积累了大量的资料，发现糖类化合物的研究与生物学的诸多领域出现了穿插，这就孕育了糖生物学的出现。1988年，一篇以"糖生物学〞为题目的综述登载在当年的"生物化学年评〞，由此宣告了糖生物学这一分支学科的正式诞生。然而，当时由于糖类化合物自身构造的复杂性，使之难于测序，致使糖类化合物的研究远远滞后于蛋白质、核酸和脂类的研究。因此，人们为研究这些糖类化合物建立了一些新的工艺方法，这也为分子生物学研究领域开辟了另一个新的前沿，称为"糖生物学〔glycobiology〕〞。20世纪末期，糖基转移酶转基因细胞的产生，钙粘素N-CD1单晶三维构造的说明，肝素抗凝血五糖模拟物的合成，这些研究的出现极大地推动了糖生物学学科的开展。随后，科学家将糖化学和生物化学的传统原则与现代细胞和分子生物学对聚糖的研究相结合，而创用了"糖生物学〞一词。如今"糖生物学〞已经得到了广泛的认可，并创立专门的生物学杂志，日益壮大的科学学会和著名的戈登研讨会议，这些都是以"糖生物学〞来命名的。 目前糖生物学广义地被定义为，研究自然界中广泛分布的糖类〔糖链或聚糖〕的构造、生物合成和生物学功能的一门科学。实际上，糖生物学的研究焦点是糖类与其他分子的关系。糖生物学的研究包括对糖类化合物的命名，对其生物合成、构造和化学合成以及生物学功能的研究，还涉及局局部子遗传学、细胞生物学、生理学和生物化学这些根底学科方面的研究。 2 糖生物学研究的主要内容 近年来，糖生物学研究的主题主要基于如下问题： 〔1〕糖类化合物与其受体之间相互作用的分子机制如何. 〔2〕应以何种功能实验来说明糖类化合物的生物学角色.