壳寡糖与对人体健康的有利作用.docx

1、壳寡糖与对人体健康的有利作用壳寡糖与对人体健康的有利作用作者:日期: 近几年的最新研究发现,大分子的甲壳素经进一步脱乙酰及降解后形成的小分子化合物壳寡糖。壳寡糖溶于水,具有更为特殊的生物功能，生物学功能研究意义重大,其产品开发市场巨大。然而目前有关壳寡糖方面的科普书籍尚缺,许多人对壳寡糖特殊的生物学功能并不了解，此次“保健时报”50期的“壳寡糖系列讲座”连载内容是在国家科技部先后在“九五”、“十五”攻关、“”科技计划项目及自然科学基金等资助下，经过我们十多年对壳寡糖专门的研究及开发，并参阅国内外近年(967-20年)的2100余篇论文及专利中的最新研究开发进展编写而成，希望能成为一部较全面、通

2、俗、系统的介绍壳寡糖研究开发方面的科普材料,以推动壳寡糖的研究应用开发,促进我国糖工程产业的发展。生命科学是研究生命现象、生命活动的本质、特征和发生、发展规律,以及各种生物之间和生物与环境之间相互关系的科学。0年代对核酸的研究以基因工程为标志，8年代对蛋白质的研究以蛋白质工程为标志,科学家们在基因工程、蛋白质工程领域所取得的研究成果,为人类揭示生命科学现象提供了重要的理论基础和依据。 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。糖生物学之所以落后于蛋白质和基因的研究,在于以前研究人员缺乏研究糖类分子的有效工具,物理和化学分析手段的滞后，以及糖分子本

3、身的复杂性。百余年来科学界对糖的认识几乎没有多大进展,糖类研究成了生命科学中的灰姑娘。近年来,“糖类研究”这个“灰姑娘”终于等来了属于她自己的马车。糖生物学是继基因组学、蛋白质组学研究之后，生命科学的前沿领域。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。 糖与蛋白质、脂类和核酸一样,是组成细胞的重要成份,通过对糖的研究发现,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。对复杂而多变的“糖”的研究堪称生物化学的最新一个研究领域,糖生物学是继基因组学、蛋白质组学研究之后，生命科学的最前沿的领域

4、。糖生物学（gcobiogy）这一个名词的提出是在188年。牛津大学Dwe教授在当年的生化年评中撰写了以“糖生物学”为题的综述,这标志了糖生物学这一新的分支学科的诞生。 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起点。糖生物学涉及到许多生物学科，如分子生物学、细胞生物学、病理学、免疫学、神经生物学等。糖生物学研究的发展又推动

5、了这些学科的快速前进。 将糖生物学推向生命科学前沿的重大事件发生于199年。有3家实验室几乎同时发现血管内皮细胞白血球粘附分子(1),后来改名为E选凝素（-elecin)。这一位于内皮细胞表面的分子能识别白血球表面的四糖Sia-LeX。当组织受到损伤时,白血球和内皮细胞粘附，并沿壁滚动,终而穿过血管壁，进入受损组织，以便杀灭入侵的异物。但是,过多的白血球则引起炎症以及继发的病变。后来又发现了这一家族中的其它成员:-选凝素和L-选凝素。这一发现首次阐明了炎症过程有糖类和相关的糖结合蛋白参与。更令人吃惊的是，在肺癌和大肠癌细胞的表面也发现了Sia-LeX。进入血液循环系统的癌细胞可能借助了类似于上

6、述的机制穿过血管，进而导致肿瘤的转移。紧接着又出现了以这一基础研究的成果为依据的开发和生产抗炎和抗肿瘤药物的热潮。以糖命名的药厂也应运而生。美国Scrps研究所的华裔科学家王启辉（Chi-Huy )，在这期间首先应用3种不同的糖基转移酶，酶促合成了a-X。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。二十一世纪生命科学的研究焦点是对多细胞生物的高层次生命现象的解释，因此，对生物体内细胞识别和调控过程的信息分子糖类的研究是必不可缺的。糖类的研究像生命科学研究中的又一里程碑,标志

7、着生命科学的又一跨越式的进展,将获得更多科学家的青睐!肥胖对人体健康有害,因此，很多人，尤其是白领丽人,非常认真地在减肥。他（她)对饮食十分讲究,特别是尽量少吃甜食，多吃甜食会肥胖。生活条件改善,加上工作繁忙紧张,患糖尿病的人越来越多;这些病人最忌讳的就是糖,凡有糖的食品敬而远之。 其实,甜食不一定都含有糖;糖尿病患者应该顾忌的是葡萄糖,以及有可能转化为葡萄糖的食品,而不是拒绝所有的糖。糖、糖和“糖”是三种不同的概念,而很多人将这三者混为一谈。 糖类是自然界中最广泛的一大类分子。在化学上的糖类是一类含有多个羟基的有机化合物。从这个定义出发，除了我们日常生活中常见的葡萄糖、果糖和蔗糖外,还有许许

8、多多的糖类。谷物中的淀粉,经消化水解后变成了葡萄糖，因此,它们是糖。树皮和棉花中的纤维素也是糖类，因为它们水解后同样产生葡萄糖。从化学角度看,淀粉和纤维素是异构体。还有制造果冻常用的原料海藻胶(如琼脂)也是糖类。甚至,蟹和虾的壳，以及许多节支动物（昆虫）体表的硬壳,也是糖类组成的,这种糖类被称为甲壳质,也称为壳聚糖。因此,题目中的第一个糖字是指化学上的糖。 糖尿病患者最关心的是血糖,然而和糖尿病直接有关的是血液中的葡萄糖,而不是所有的糖类。葡萄糖只是自然界中最简单的单糖中的一种。题目中第二个糖字是指人们日常生活中所说的糖,除了葡萄糖以外,平时谈及的糖还有果糖和蔗糖等有甜味的糖。 题目中第三个“

9、糖”之所以带引号,是因为人们经常在甜味和葡萄糖等糖类之间划了等号,甜味即糖!其实不然,自然界存在着许多不是糖的“糖”(如糖精就不是糖)。现在所谓的蛋白糖是一个二肽，也不是糖；有些蛋白质的甜味是蔗糖的万倍;一些小分子的硝基化合物也有甜味。反之,有些糖类非但不甜,而且有苦味。 总之,糖、糖和“糖”三者截然不同。为此，欲减肥不必忌讳甜食,因为有很多不是糖的“糖”。同样,糖尿病患者也不必顾忌糖，因为有许多不是葡萄糖的糖。 最初发现和研究简单的糖类(如:葡萄糖等）经元素分析后,确定它们的组分是碳、氢和氧,而且三者的比例为1:2:1,其中碳和水的比例为1:。为此,当年认为这些简单的糖类是由碳和水构成的,因

10、此糖也被称为碳水化合物,并一直被应用至今。糖的科学定义是指各种各样多羟基醛类或多羟基酮类化合物及其衍生物的总称。如有些糖不只含有碳和水,还有氮等其它元素,而且碳和水的比例也不是1:1。所有的糖类中最简单的是单糖(如葡萄糖和果糖等）。此外其它的糖类都是由单糖和它们的衍生物构成的。在自然界中生物量最多的是纤维素和甲壳质多糖。纤维素是植物界最多的糖类,尽管纤维素和淀粉都是由葡萄糖构成,只是在连接时,葡萄糖的立体结构上稍有不同，就产生了性质完全不同的产物。如果葡萄糖中参与连接的羟基是平伏的，连接后的产物是纤维素;假如葡萄糖中参与连接的那个羟基是垂直取向的,得到的多糖就变成了淀粉。由此不难看出,糖类结构

11、和性质的复杂和多变性。除了葡萄糖以外,半乳糖、甘露糖、木糖、阿拉伯及乙酰氨基葡萄糖等其它的单糖有可构成多糖(如木聚糖、甲壳素等）。而且有些多糖，被称为杂多糖,它们含有2种以上的单糖。例如被誉为健美食品的魔芋多糖，就是葡萄糖和甘露糖形成的杂多糖。在细菌的表面起到保护作用的细胞壁中不可缺少的组分是肽聚糖。青霉素之所以能抗菌,是因为它能抑制肽聚糖的合成,不能形成细胞壁,导致细菌死亡。海藻类含有的海藻酸和琼脂糖是人们熟知的海洋多糖的两个代表。 糖类还可以和其它非糖类的分子结合,形成复合糖类。例如和蛋白质一起构成糖蛋白。在人的血液中有上百种蛋白质，其中不含糖的简单蛋白只有10种左右，而85%以上的蛋白质

12、都是糖蛋白。鸡蛋的蛋清中存在着大量的糖蛋白，含量超过95%。细胞表面存在着许多蛋白质,这些蛋白质几乎没有例外的都是糖蛋白。糖类和脂类也可形成复合糖类。常见的是动物细胞表面的糖脂和一些细菌表面的脂多糖，具有许多生物功能。 有关糖、寡糖、壳寡糖更多的知识将在这个“壳寡糖系列讲座”中再作系统的介绍。在了解壳寡糖之前，先让我们对自然界的糖有一个初步的认识。 糖类化合物是植物光合作用的产物。在植物体内,被吸收的二氧化碳和水在叶绿素存在下,与日光发生光合作用，生成糖类化合物并吸收了能量,同时放出氧气。自然界中糖类化合物的分布和来源是非常广泛的。在大多数糖类化合物的分子组成中,由于所含氢原子和氧原子的数目之

13、比与水分子相同，可以看成是碳原子与水分子的结合物,因此，糖类化合物过去一直称为碳水化合物，并沿用至今。但是并不是所有的糖分子中每个碳原子都连有氧原子。植物是糖类化合物最重要的来源和储存形态。植物干重的80%是糖类化合物，糖类化合物是人类(或动植物)的三大能源（脂肪、蛋白质、糖类化合物)来源之一。糖类化合物在人体内的代谢过程中生成二氧化碳和水,同时释放出能量以维持生命的延续。食品工业利用植物为原料生产的糖、淀粉、纤维素等糖类化合物产品,在人类的生活中占据着重要的地位。 糖是碳水化合物。从广义上来分主要分三大类:.单糖:就是由单个糖分子组成的糖，如葡萄糖;2低聚糖:也叫寡糖,它是由数个单糖通过共价

14、键链接而成的，如三糖、四糖等;3.多糖:它是由很多单糖通过共价键链接的糖分子链,如甲壳素、纤维素等。 单糖是多羟基的醛、酮化合物。它们具有独立的糖结构，不能再水解成更小单位的糖类化合物。单糖类化合物都是晶体,溶于水,有的还具有甜味;如葡萄糖、果糖、阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖等。 经过水解可以生成多个(2-20个)单糖的化合物统称为低聚糖。麦芽糖水解时生成两分子葡萄糖，蔗糖水解时生成一分子葡萄糖和一分子果糖;麦芽糖和蔗糖是二糖;水解后可生成三分子单糖的低聚糖也称三糖,如棉子糖水解后得到一分子葡萄糖、一分子果糖和一分子半乳糖。水解后可生成单糖分子数目在0个以上的糖类化合物为多糖。例如淀粉和纤维素属于

15、多糖类；多糖无甜味,是无定形粉末状。 根据单糖分子中所含碳原子的数目，可分为丙糖、丁糖、戊糖、己糖、庚糖等。含有醛基的糖称为醛糖,含有酮基的糖称为酮糖。在自然界中,以戊糖和己糖多见;如核糖和阿拉伯糖属戊醛糖,葡萄糖属己醛糖。糖类的资源非常丰富,但是,这些糖类并非是游离地存在于自然界中，而是与其他物质混杂在一起。甲壳素是一个典型的例子。甲壳素在自然界中绝大多数是被生物体用作自身保护的结构物质,因此，它们经常与碳酸钙等无机物一起构成了甲壳类,它们也因此而得名。因此希望得到纯的甲壳质需要除去碳酸钙等无机物。由于糖生物学的发展,发现了很多低分子量的糖类,以及它们的衍生物同样具有明确的生物学活性,特别是可以开发成为药物。因此,除了分离制备外，还可以通过合成的方法得到小分子的糖类。早年主要是利用化学合成的方法,尽管产量很低,但是已可用作药物。就糖类的化学合成而言,糖化学是其基础。利用化学方法不仅可以合成小分子糖类及其衍生物,而且可以对糖类进行不同的化学修饰，以期符合人们的需要。在机体中,糖类的代谢,包括合成和降解,都是在酶促下进行的,因此，生产糖类及其衍生物时,也很自然地利用糖生物学提供的代谢知识，使用不同的酶。最简单的是使用糖苷水解酶的可