糖工程及其在农业上的应用.ppt

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1、第十章糖工程及其在农业上的应用第一节糖工程概论(Glycotechnology)糖工程是研究糖生物学的方法和基本技术，以及把基础研究获得的知识进一步转化为生产技术等，称为“糖工程”。糖工程是研究碳水化合物的资源、分析、合成、降解及转换，将碳水化合物应用于药物、食品、材料、农业以及其他领域的科学与技术。目前糖工程研究和开发的对象是一些具有生物活性功能的糖类化合物：功能性低聚糖(寡糖)，功能性多糖，功能性糖复合物等。功能性低聚糖目前已知功能性低聚糖(寡糖)有1000种左右，已开发成功的有：低聚壳聚糖、低聚果糖、大豆低

2、聚糖、低聚半乳糖、低聚甘露糖、低聚异麦芽糖、帕拉金糖、低聚木糖、乳酮糖、低聚乳果糖、低聚龙胆糖等10多种。功能性低聚糖具有独特的生理功能，如促进双歧杆菌增殖、抗衰老、防肥胖、防止胆固醇积累、降低血压等作用。研究认为寡糖在食品、保健、医药、化工、农业、饲料工业等领域具有广阔的应用前景。功能性多糖微生物多糖：黄原胶(xanthan)、结冷胶(Pseudomonaselodea)、短梗霉多糖(pullulan)乳酸菌胞外多糖、灵芝多糖、香菇多糖、虫草多糖、银耳多糖、灰树花多糖、黄芪多糖、茯苓多糖、羊肚菌多糖、蜜环菌多糖

3、等。植物和中草药多糖：芦荟多糖、莼菜多糖、南瓜多糖、海藻多糖、人参多糖、甘草多糖、当归多糖、刺五加多糖、枸杞多糖等。功能性糖复合物糖蛋白系列红细胞生成素(EPO)、干扰素(IFN)等。蛋白聚糖系列肝素，硫酸肝素，硫酸软骨素等。糖脂系列硫代-6-脱氧葡萄糖苷基二酰基甘油(SQDG)等。国际生物药品市场占有率分析促红细胞生长素胰岛素干扰素集落刺激因子人生长激素组织纤溶酶源激活剂2000-2005(%)2005-2010(%)抗体3525蛋白1512SmallMolecule88糖蛋白市场发展速度RevenueInBi

4、llions200020052010预期发展速度预计到2010年，糖蛋白药品市场可达580亿美元。正在开发的蛋白质和抗体药物中大约83%是糖蛋白。重组糖蛋白在生物技术产业化中的地位重组糖蛋白成为现代生物技术药物产业化的重点截止2004年底，美国FDA批准的以基因工程产品、抗体工程产品和细胞工程产品为主要代表的生物技术药物共82种(激素13种、酶10种、凝血因子6种、细胞因子18种、治疗性工程抗体19种、诊断用鼠源抗体5种、疫苗2种、组织工程产品4种、融合蛋白及多肽5种)。55种产品为重组糖蛋白(约占67%)。动物

5、细胞大规模培养是重组糖蛋白生产的主要技术途径55种重组糖蛋白产品中，酵母表达产品6种、哺乳动物细胞表达产品49种。第二节糖工程的研究内容糖化学工程：糖的化学合成糖的组合合成糖的固项合成糖的氧化水解合成糖的酶法合成糖的酶分解合成糖生物工程：糖的生物合成一、糖化学工程1、低聚寡糖的化学合成利用化学方法合成糖链的一种方法。以卤代糖为供体、部分保护的糖为受体，在金属离子的催化下进行偶联，得到寡糖。糖化学工程用三氯乙酰亚胺作为离区基团的方法糖化学工程用硫苷作为离区基团的方法糖化学工程用I-O-Acyl作为糖的供体，用Lew

6、is酸Me3SiOTt作为催化剂的方法2、糖的组合合成组合化学是用于新药合成和筛选的一种全新的方法，是把化学合成、电脑设计、计算机技术结为一体，能同时产生许多种结构相关但有序变化的化合物，然后用高度灵敏的生物学方法对这些化合物同时进行筛选，从中确定具有生物活性的物质，再经结构测定，以期找到全新的先导化合物。组合化学以其高效、微量、高度自动化的特点，成为近年来用以发现新药先导化合物的一种重要手段。糖的组合合成液相正交性保护和去保护策略构造寡糖库程序化的一釜寡糖合成法组装寡糖库J.Am.Chem.Soc.1999,1

7、21,734Science2001,291,15233、Solid-PhaseOligosaccharideSynthesis固相合成策略组装寡糖库“双向糖基化”途径合成寡糖库低聚半乳寡糖(五糖)的固相合成4、AcidHydrolysisMethodtoPreparealginateOligosSeparationofoligosonBio-Gel-P6ColumnPurityanalysis5、OxidationMethodtopreparealginateOligosYangZhao,PhDThesis,20

8、04HPICProPac™PA-14低聚壳聚糖的制备工艺乙酸　滴加H2O2壳聚糖溶解H2O2降解调pH抽滤固相(高分子壳聚糖)滤液真空浓缩乙醇沉淀真空干燥壳低聚糖干品6、AlginatelyaseMethodtoprepareOligosAlginateUnsaturatedoligosmixtureSizeuniformoligosChargeu