糖生物学基础

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。

参考文献(References )1　Karni L ,Avron M .Ion content of the halotolerant alga Dunaliellas alina .Plant C ell Phys iol ,1988,29:1131～11342　Sadka A ,Lers A ,Zamir A ,Avron M .A critical examination of the roleof de nevo protein s ynthesis in the halotolerant green al ga Dunaliell a salina .FEBS Lett ,1989,244:93～983　Bohnert H J ,Bres san R A ,Burnap R L ,Cus hman J C ,Galbraith DW ,Has ega wa P M ,Prade R A ,Zhu J K .ESTs ,microarrys and mutants in abiotic stres s res ponses .Plant &Animal Genome ⅨConfe rence ,San Diego ,California ,U SA ,2001,J anuary ,13～174　Sadka A ,Himmelhoch S ,Zamir A .A 150kil odalt on cell surfaceprotein is induced by salt in the halot olerant green al ga Dunaliell a salina .Plant Physiol ,1991,95:822～8315　Fisher M ,Pick U ,Zamir A .A salt -induced 60-kilodolton pl as mamembrane protein play a potential role in the extreme halotolerance of the al ga Dunalill a .Plant Phys iol ,1994,106:1359～13656　Fisher M ,Gokhman I ,Pick U ,Zamir A .A s alt -resistant pl as mamembrane carbonic anhydrase is induced by salt in Dunaliella s alina .J Biol C hem ,1996,271(30):17718～177237　Fisher M ,Gokhman I ,Pick U ,Zamir A .A structurally noveltransferrin -like protein accumulates in the plas ma membrane of the unicell ular green al ga Dunaliella s alina grown in high salinities .J Biol Chem ,1997,272(3):1565～15708　Fis her M ,Za mir A ,Pick U .Iron uptake by the halotol erant al gaDunaliella is mediated by a plasma membrane trans ferrin .J Biol C hem ,1998,273(28):17553～175589　Zhang X N ,Qu Z C ,Wan YZ ,Zhang H W ,Shen D L .Application ofs uppress ion s ubtracti on hybridization (SSH )to cloning differentiall y expressed cDNAinDunaliella sal ina (Chl orophyta )underhyperos motic shock .Pl ant Mol Bi ol Rep ,2002,20(1):49～5710　张晓宁,万由衷,林长发,张亚兰,李彦舫,沈大棱.盐胁迫下盐藻特异表达基因片段的克隆.复旦学报(Zhang Xiao -ning ,WanYou -zhong ,Lin Chang -fa ,Zhang Y a -l an ,Li Yan -fang ,Shen Da -leng .Cloning of expressing cDNA segments in Dunali ell a sal ina(C hlor ophaceae )under s alt s tress .J Fudan Univ (Nature Scie nce )),2001,40(5):500～50311　方孝东,吴多桂,林栖凤,李冠一.一种适用于盐生植物的R NA提取方法.海南大学学报(自然科学版)(Fang Xiao -dong ,Wu Duo -gui ,Lin Qi -feng ,Li Guan -yi .A suitable method for the R NA extraction of halophyte .Natur e Sci J Hainan Univ ),1998,16(4):311～31312　Hayas hi -Ishi maru Y ,Ohama T ,Kawatsu Y ,Nakamura K ,Os awa S .UAG is a sens e codon in several chlorophycean mitochondria .C ur r Genet ,1996,30(1):29～3313　Chevalier B S ,Stoddard B L .Homing endonucleas es :structural andfunctional ins ight into the catalysts of intron intein mobility .Nucleic Ac ids Re s ,2001,29(18):3757～377414　Derbyshire V ,Kowalski J C ,Dansereau J T ,Hauer C R ,Belfort M .Two -do main s truct ure of the td intron -encoded endonucleas e I -TevI correlates with the two -domain configuration of the homing s ite .J M ol Biol ,1997,265,494～50615　Edgell D R ,Shub D A .Related homing endonucl eases I -BmoI and I -TevI use different strategies to cleave ho mologous recognition s ites .Proc Natl Acad Sci USA ,2001,98(14):7898～790316　Begel O ,Boulay J ,Albert B ,Dufour E ,Sainsard -Chanet A .Mitochondrial group Ⅱintrons ,c ytochrome C oxidase ,and s enescence in Podos pora ans er ina .M ol Cell Biol ,1999,19(6):4093～410017　华栋,耿德贵.盐度对盐生杜氏藻叶绿体超微结构的影响.徐州师范大学学报(自然科学版)(Hua D ong ,Geng De -gui .Effect of s al inity on ultrastructure of chloroplast in Dunaliell a s alina .J Xuzhou Normal Univ (nature sciences )),1999,17(4):54～5818　陈志,焦新之,刘虹.杜氏盐藻质膜A TPase 在渗透调节中的可能作用.植物生理学报(Chen Zhi ,Jiao Xin -zhi ,Liu Hong .The possi ble role of pl as ma membrane ATPase of Dunali ell a sali na during os motic adj ust .Acta Plant Physi ol Sin ),1991,17(4):33《糖生物学基础》于2003年9月出版本书由中国科学院微生物所张树政院士主持翻译,科学出版社盖宇为责任编辑,于2003年9月出版.全书约600页,定价为78元.原书由国际著名糖领域的专家A .Varki 等编著,1999年出版,其内容涉及糖及聚糖的结构、结构分析、生物合成、代谢及功能,还包括糖与蛋白质或脂类的结合物及其生物学作用,以及糖与聚糖的相关疾病.本书内容中收集了当前本领域中最新研究成果,供读者深入地了解糖在生物体的作用及其重要性.(李玉瑞　供稿)629第5期方孝东等:盐藻线粒体GIY -YIG 族归巢内切酶基因受到盐胁迫时增强转录DOI :10.13865/j .cn ki .cjb m b .2003.05.019。

糖生物学研究概述摘要：主要介绍了天然植物多糖的结构、分离纯化方法、结构分析方法以及生物活性功能, 如抗肿瘤、免疫调节、抗疲劳、降血糖、抗病毒、抗氧化等, 展望了其发展前景。

关键字：植物多糖结构分离纯化结构分析生物活性Abstacts：The natural plant polysaccharide structure，isolation method，structure analysis method and the biological activity function were mainly introduced，like the anti- tumor, the immunoregulation，antifatigue，hypoglycemic, the anti-virus, antioxidation and so on. Its prospects for development were also forecasted.Keywords：Polysaccharides structure Isolation method Structure analysis Biological Activities糖类是自然界分布最广、含量最多的有机化合物，也是自然界中分子结构复杂而且品系庞大的一类。

它与蛋白质，脂类和核酸是四类重要的生物大分子，是地球上最重要的天然有机物之一，其占物质单位体积化学成分干重50%以上。

糖是除核酸和蛋白质之外另一重要的生命物质，其活性涉及到多细胞生命的全部时间和空间，如受精、着床、分化、发育、免疫、感染、癌变、衰老等领域。

21世纪的今天，糖类的研究再次成为人们关注的焦点，糖已经不再是简单的被认为是能量来源和结构的基础了，其许多生物学功能逐渐被发觉，致使多糖成为天然药物及保健品研发中的重要组成部分。

1 多糖的概念及分类糖类被界定为多羟基醛或多羟基酮的化合物，或是能水解出上述单位的前体化合物。

1多聚酶链式反应（polymerase chain reaction, PCR）基本原理类似于DNA的天然复制过程，其特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引物。

PCR由变性、退火、延伸三个基本反应步骤构成。

…实验概要PCR扩增目标DNA片段。

实验原理多聚酶链式反应（polymerase chain reaction, PCR）基本原理类似于DNA的天然复制过程，其特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引物。

PCR由变性、退火、延伸三个基本反应步骤构成。

1. 模板DNA的变性：模板DNA经加热至93℃左右一定时间后，使模板DNA双链或经PCR 扩增形成的双链DNA解离，使之成为单链，以便它与引物结合，为下轮反应作准备；2. 模板DNA与引物的退火（复性）：模板DNA经加热变性成单链后，温度降至55℃左右，引物与模板DNA单链的互补序列配对结合；3. 引物的延伸：DNA模板－引物结合物在Taq DNA聚合酶的作用下，以dNTP为反应原料，靶序列为模板，按碱基配对与半保留复制原理，合成一条新的与模板DNA 链互补的半保留复制链重复循环变性、退火、延伸三过程，就可获得更多的“半保留复制链”，而且这种新链又可成为下次循环的模板。

每完成一个循环需2～4分钟，2～3小时就能将待扩增的目的基因扩增放大几百万倍。

典型的PCR反应体系由如下组分组成：DNA模板、反应缓冲液、dNTP、MgCl2、两个合成的DNA引物、耐热Taq聚合酶。

除了典型的PCR外，人们还根据各种用途设计了各种不同的PCR。

如：RT-PCR，即在mRNA反转录之后进行的PCR。

反向PCR，常规PCR允许扩增两引物之间的DNA区段，而反向PCR则可以对靶DNA区段之外的两侧未知的DNA序列进行扩增。

不对称PCR，常规PCR使用的引物浓度相同，而不对称PCR使用的引物浓度不同，两种引物浓度相差100倍。

在最初20各循环中，主要产物是双链DNA。

当低浓度引物被耗尽后，高浓度引物引导的PCR就会产生大量单链DNA，单链DNA可用于序列测定。