糖生物学与糖化学

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1、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

2、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

3、，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

4、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

5、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

6、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

7、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。DN

8、A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