天然化学

多糖化合物的教学探索

摘要：本文从天然产物化学课程的特点出发，在多糖化合物教学内容和教学方式上进行改革探索，探讨了如何开展多糖化合物的教学，并提出了对多糖化合物的体会与思考。

关键词：多糖化合物研究中的意义；激发学生的学习兴趣

1 天然产物化学的教学内容

研究自然界广泛分布的糖类(糖链和聚糖)及其结构、生物合成及生物学的一门学科。它是生物医学各学科中在基础研究、生物医学和生物技术方面发展较快的一门学科。

内容包括各类天然产物的化学成分的结构类型，物理化学性质、提取分离方法、以及主要类型化学成分的鉴定和生物合成途径等，及有机化学、分析化学、生物化学、仪器分析、波普解析等课程知识的综合应用。因此，如何利用科学的教育方法，采取先进的教学手段，加强天然产物化学教学，使学生在有限的时间内对这门学科有一个较为清晰的理解和把握，使我们亟待解决的问题。

1.1糖组学及在生命科学研究中的意义

糖组被定义为单一生物体中全部聚糖的总称、糖组学则是研究糖组结构与功能的科学。糖组和糖组学是两个不同的概念，糖组是了解一个生物体在某种情况下所具有的全部聚糖种类，而糖组学是对聚糖与蛋白质间相互作用和功能的全面分析研究，包括糖组的结构鉴定、编码糖蛋白的基因和蛋白质糖基化的机制和功能等。

人类基因组序列的破译极大地鼓舞了人们要迅速阐明基因功能和识别以基因组为基础的潜在药物靶标的热情，并启动了蛋白质组学研究，但很快发现以目前的知识水平根本无法搞清基因表达、蛋白质活性和细胞功能问的相互关系。因此糖生物学家在20世纪末提出了糖组和糖组学概念，并得到科学家们的广泛认同，在后基因组时代的生命科学研究中成为新的前沿和热点.组学是继基因组学和蛋白组学后的新兴研究领域，它的研究结果直接关系到是否能够阐明基因功能及细胞功能。

1.2多糖的分离纯化

预处理提取之前用石油醚、乙醚等溶剂除去脂溶性杂质；用85％乙醇除去单糖、低聚糖及苷类等干扰性成分。

除色素可以用食品级粉末状活性炭吸附、双氧水对色素的有色基团产生破坏而除去色素、大孔吸附树脂柱层析脱去色素。

多糖含量测定测定还原性多糖的方法有3，5－二硝基水杨酸盐(DNS)比色法和Somogyi －Nelson法。另一类测定方法是利用多糖在强酸性条件下脱水生成糠醛或其衍生物，然后再与酚类或胺类化合物缩合，生成有特殊颜色的物质这一性质进行测定，这类方法有地衣酚－硫酸法、苯酚－硫酸法和蒽酮－硫酸法。

1.3多糖的结构分析

相对分子质量测定常用的方法有凝胶色谱法、蒸汽压渗透计法、端基法、粘度法、光散射法、渗透压法和超滤法等。

化学分析方法

酸水解鉴定多糖的单糖组成常用的方法、甲基化法阐明单糖的连接方式(键型)、重复结构中某种单糖的数目、末端糖的性质及分支点的位置等、过碘酸氧化

物理分析方法

紫外光谱法：检测多糖中是否含有蛋白质、核酸、多肽类；红外光谱法：确定吡喃糖的苷键构型及常规观察其他官能团；气相色谱法：分析多糖水解后单糖的组成及比例；核磁共振光谱法：主要用于确定多糖结构糖苷键的构型以及重复结构中单糖的数目；质谱法：鉴定各种甲基衍生物的碎片、确定各种单糖残基的连接位置；电喷雾电离质谱、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱和快原子轰击质谱还可以测定糖链的相对分子质量及糖链的一级结构。

酶学方法：即利用各种特异性糖苷酶水解多糖分子得到寡糖片段，再与其他定性、定量方法联用推测多糖的结构；免疫学方法：根据多糖抗原与蛋白质抗体的特异性，制备对抗未知多糖的抗体，来多糖的药理作用阐明未知多糖的结构。

1.4活性作用

免疫调节作用

是多糖最主要和最重要的生物活性之一。目前己发现100多种中药多糖具有免疫促进作用。这些多糖通过对机体的细胞免疫、体液免疫和对补体系统、细胞因子的影响而产生免疫调节作用。

抗肿瘤活性

大量的研究表明，中药多糖具有肯定的抗肿瘤作用，且几乎没有毒性。香菇多糖、裂褶菌多糖、猪苓多糖、云芝多糖等一批质量稳定、疗效确切、毒性和不良反应小的多糖类药物已用于临床。

降血糖活性

研究表明，一些多糖能够促进胰岛分泌胰岛素，影响糖代谢酶的活性，抑制糖异生，而产生降血糖作用。如薏苡仁多糖、人参多糖、香菇胞外多糖。

硫酸葡聚糖、角叉菜胶、肝素、硫酸软骨素等对艾滋病病毒(HIV)具有抑制作用，这些多糖大都含有硫酸基。科学家们还进一步发现硫酸化多糖能从多个环节和步骤干扰HIV对宿主细胞的侵袭，并对HIV有很高的选择性抑制作用。甘草多糖对牛艾滋病毒BIV、腺病毒、柯萨奇病毒均有较明显的抑制作用。中药夏枯草中分离出来的硫酸化多糖具有显著抗HIV的作用

抗衰老活性

由于多糖类化合物可以增强机体的免疫功能，可作为自由基清除剂，在一定程度上延缓衰老，防治老年病，防治动脉粥样硬化作用研究发现，多种多糖具有抗凝血和降血脂的活性，可使动脉粥样硬化病程减慢、病变减弱、已形成的病变停止发展，起到防治动脉粥样硬化的作用。

(1)降血脂：南瓜多糖可升高正常及糖尿病小鼠的高密度脂蛋白。茶叶多糖可增强卵磷脂胆固醇酰基转移酶的活性，有利于胆固醇的清除。枸杞多糖对实验性高脂血症大鼠的血脂有明显影响，可显著降低血清胆固醇、甘油三酯含量，而对高密度脂蛋白有升高作用。

(2)抗凝血：多种硫酸多糖，如藻酸、昆布多糖、海带多糖等具有抗凝血作用。这些多糖可通过抑制凝血蛋白酶原转变为凝血酶，产生抗凝血作用。

(3)降血压：皮果衣多糖、褐藻多糖具有降压作用。

免疫调节作用

人参多糖能增强吞噬细胞能力，并诱导机体效应细胞IL-1, IL-2, INF mRNA的表达，增强LAK细胞、NK细胞和CTL细胞的活性，提高机体抗肿瘤的能力。巴戟天多糖能促进小鼠体内效应细胞释放TNF-a ,IL-1、IFN-Y, IL-10等细胞因子，与阿霉素、顺铂、5一氟脲嘧啶及长春新碱等化疗药物合用能明显提高荷瘤小鼠的存活率和生存时间。云芝多糖能诱导1L-2, IFN等的产生和T细胞增殖，减少转化生长因子的产生。在体内外均有抑制食道癌、胃癌、肺癌等细胞增殖的作用，减轻患者化疗并发症，对由环磷酰胺引起的白细胞减少和迟发型超敏反应有抑制作用。

对细胞生化代谢的影响

(１)对细胞膜组分的影响刺五加多糖、茯苓多糖和牛膝多糖对肉瘤S-180细胞增殖有抑制作用。

(２)对磷脂酰肌醇((PI)转换的影响刺五加多糖、茯苓多糖均有抑制肿瘤细胞K562 PI转

对肿瘤细胞端粒酶的影响发现黄芪多糖能抑制HL-60细胞的增殖，降低HL-60细胞的端粒酶活性，且这两种作用均呈浓度和时间依赖性。

对癌基因的影响地黄多糖可明显增加Lewis肺癌细胞p53基因的表达，与抗肿瘤药物环磷酰胺诱导的肺癌组织内p53基因表达水平相似。分枝石蕊多糖对HL-60细胞可明显增加Bax, Fas和FasL的表达，对Bcl-2的表达无明显影响。另外，桑黄多糖具有诱导人结肠癌S W480细胞凋亡的作用，此作用与其抑制原癌基因Bcl-2表达有关。

清除自由基作用海带硫酸多糖能激活小鼠腹腔巨噬细胞，提高腹腔巨噬细胞的过氧化物酶活性及其吞噬功能，从而抑制小鼠肉瘤S-180的生长。给予虫草多糖的H22移植瘤小鼠，其肝、脑及血清中的SOD活性，肝、脑中的谷胱甘肽过氧化物酶活性较模型组明显升高;而其肝、脑及血清中的丙二醛－脂质过氧化反应的终产物水平较模型组明显降低。通过以上作用虫草多糖可明显抑制H22移植瘤的生长。

2.激发学生的学习兴趣

2.1多糖与中西医结合

“用现代生物学手段，用中医原始和质朴的、讲究整体、注重变化为特色的治未病和辨证施治理念来研究亚健康以及慢性复杂性疾病，是东西方两种认知力量的汇聚，是现代医学向更高境界提升和发展的一种必然性趋势”——这是卫生部长陈竺对中西医两个医学体系前景提出的新观点。

东方文化中占主流的认知方法一直是经验和直觉，从整体上来认识和处理包括疾病和生命等复杂事物和问题，而不先把它们分割成一个个单元来认识；而西方则主要是沿着“实证加推理”发展其认知方法。在这两种认知方法下的医生看病就大不相同。

医学研究应首先从人这个复杂的生物系统本身开始，在捕捉和了解其整体特性和规律的前提下着手进入微观领域。也就是说应该采用从整体到局部的研究策略，先有整体，尽管开始时很模糊，但在明确人体的系统运行功能和状态的基础上逐步向局部直至最小单元进行科学的还原分析，最终使之自上而下地逐层清晰化。

2.2.多糖研究中存在的问题

无论是国内还是国外，对多糖的研究与对蛋白质和核酸的研究相比，还有很大的差距，还不够深入，这主要反映在以下几个方面：(1）多糖结构与功能的关系，至今尚不十分清楚。

(2)多糖的结构测定方法还原未达到象核酸和蛋白质结构测定那样自动化、微量化和标准化。

(3)多糖的合成(目前实际上只是寡糖的合成)也远比多肽和多聚核苷酸的合成复杂和困难。

(4)多糖在体内的作用机制还未十分明了。

2.3多糖的应用前景

多糖作为药物始于1943年。此后，多糖在药物和保健食品方面的产品越来越多。目前全球至少有12个以上的多糖正在进行临床试验，分别作为肿瘤、糖尿病的治疗药物，或促进伤口愈合的药物，1997年全球从植物中提取的糖类药物的销售额达73亿美元。总的说来，多糖的应用可分为在医药领域和保健食品领域两类。

近年来，多糖的发现有成倍增加的趋势，多糖的生物效应与其立体构象有关，当它与受体作用时只有分子中几个寡聚糖片段与其受体结合。多糖作为药物的最大优点是毒副作用少，但有些问题尚待解决，如天然含量低，分离提取困难;质量标准不易控制;分子结构难以测定等。不过，通过人们的努力，必将使多糖类药物造福于人类。目前，多糖作为保健食品的主要成分已悄然兴起，通过对多糖构效关系和量效关系的研究，人们将会利用我国丰富的多糖资源，生产出高附加值的以多糖为主要成分的(或复方多糖)的保健食品，以提高人民身体素质，增进健康，减少疾病。

2.4多糖教学改作看法和教学方法

教师应将理论与实际相结合，摆脱枯燥乏味的单一理论知识教学，使教学成为师生共同参与的交流学堂，教师在课堂中起到引导和启发的作用，将学生变为课堂教学进行的主导者，最大程度的调动学生积极的学习动机。

2.5怎样提高学生自学能力和研究能力的方法

我们应充分进一步加深对多糖的了解，对多糖的疑惑通过客观的实验探究给予探索，加深对多糖的了解和认知，更好的应用在科研机构或者人类生活中。在教学上应让学生认识到多糖对人类的重要作用以及深远的指导意义，从而使学生熟知多糖的用途以及开发的重要意义所在，以此来激发学生的主动探索兴趣，引发学生对多糖的求知欲望，从而扩大人类对多糖的研究领域，得到人类所期盼成果。

应用化学12-4班 12410334007

张莉