《糖生物学概述》
Essentials of
Glycobiology
作者：Ajit Varki, Richard D. Cummings, Jeffrey D. Esko,
Pamela Stanley, Gerald Hart, Markus Aebi, Alan G. Darvill, Taroh Kinoshita,
Nicolle H. Packer
出版社：Cold Spring Harbor Laboratory Press
索书号：Q53/E78（3）/2017/Y
ISBN：978-1621821328
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。糖类的研究一度被人遗忘，只有少数科学家在苦苦探索着糖类的奥秘，糖类研究成了生命科学中的灰姑娘。然而，随着蛋白质和核酸（主要是基因的研究）中更多的奥秘被人类知晓，糖类的重要性也浮出水面，成为了医学研究的“甜蜜之点”，糖类研究这个“灰姑娘”等来了属于她自己的马车。科学家认为，糖类的研究将像一个人见人爱的“甜苹果”一样，获得更多科学家的青睐，将成为生命科学研究中的新热点。
糖生物学这一个名词的提出是在1988年。牛津大学德威克教授在当年的《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。同一年牛津大学研制成功了N－糖链的结构分析仪，而且将它商品化。将糖生物学推向生命科学前沿的重大事件发生于1990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(ELAM-1)，后来改名为E-选凝素(E-selectin)。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，白血球和内皮细胞穿过血管壁，进入受损组织，以便杀灭入侵的异物。然而，过多白血球的进入则可能导致炎症的产生。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，进入血液循环系统的癌细胞可能借助了类似于上述的机制穿过血管，进而导致癌症的转移。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。
糖类主要由碳、氢、氧三种元素组成，是多羟基醛或多羟基酮及其缩聚物和某些衍生物的总称。糖类化合物包括单糖、单糖的聚合物及衍生物。葡萄糖是单糖。麦芽糖、蔗糖、乳糖是二糖。单糖是多羟醛或多羟酮及他们的环状半缩醛或衍生物，带有多个羟基的醛类或者酮类。多糖则是单糖缩合的多聚物。以前所有分子式可写成Cx(H2O)x的化学物质皆被称为“碳水化合物”，根据这个定义，有些科学家认为甲醛（CH2O）为最简单的糖类，但是也有其他人认为是乙醇醛（C2H4O2）。但是除了碳数不为一和二的糖类皆被生物化学理解。
自然界的糖类通常都由一种简单的碳水化合物：单糖所构成，通式为（CH2O）n，(n≥3)。一个典型的单糖具有H-(CHOH)x(C=O)-(CHOH)y-H结构，也就是多羟基醛或多羟基酮。像：葡萄糖、果糖、甘油醛皆是单糖。然而有些生物物质像糖醛酸和脱氧糖就不符合此通式，另外还有许多物质的分子式符合这个通式但它并不是糖类（如：甲醛（CH2O）和肌醇（CH2O）6）。
直链形式的单糖通常与关环形式的单糖同时存在，这种环状分子是由醛/酮上的羰基（C=O）与羟基（-OH）反应形成半缩醛，并形成一个新的C-O-C键桥。单糖可以各种方式互相连接在一起形成多糖（或寡糖，又称低聚糖）。许多糖类含有一个或多个修饰的单糖单元，这种修饰方法可以是一个或多个基团被取代或移除。例如，DNA的一个组分脱氧核糖，就是被核糖所修饰的糖；几丁质是一种被重复的N-乙酰氨基葡萄糖（一种含氮原子的葡萄糖）片段所组成的糖类。
主要糖类鉴定方法如下：
a淀粉的鉴定
1.取2支洁净的试管，用记号笔在试管上部编号（如A和B）备用。
2.用天平称取蔗糖和淀粉各2g，分别放入100ml的清水中，溶解后备用。
3.用量筒量取蔗糖溶液和淀粉溶液各3ml，分别滴入等量的稀碘液，观察并记录溶液颜色变化情况。
b糖类的鉴定
根据是否具有还原性，将糖类分为还原性糖和非还原性糖。单糖、麦芽糖、乳糖等还原性糖与斐林试剂反应，可以产生砖红色沉淀。因此，实验中常用斐林试剂来检测还原性糖的存在。
1.取3支洁净的试管，编号备用。
2.用量筒量取蔗糖溶液和淀粉溶液各3ml，分别注入其中的2支试管，再滴加1ml清水。
3.向第3支试管加入淀粉溶液3ml，再滴入1ml稀释的唾液。
4.向3支试管内分别加入2ml斐林试剂，隔水加热2min，观察并记录溶液颜色变化情况。
建议考虑：斐林试剂主要是由质量浓度为0.1g/ml的NaOH溶液和质量浓度为0.05g/ml的CuSO4溶液混合配制而成。
c蒽酮的试验
糖类在浓硫酸的作用下，可经脱水反应生成糠醛或羟甲基糠醛，他们可与蒽酮反应生成蓝绿色糠醛衍生物。用上述反应鉴定试样为糖类后，再进行单糖、双糖、醛糖或酮糖的区别试验。
d单糖与多糖的鉴定：巴弗试验
酸性溶液中，单糖和还原二糖的还原速率有明显的差异。巴弗试剂（含5%乙酸铜的1%稀乙酸溶液）为弱酸性，能在2分钟内氧化单糖生成砖红色的氧化亚铜，有橘黄色或橘红色沉淀生成，示有单糖存在。由于橘黄色的沉淀悬浮在蓝色的乙酸铜溶液中，故有时出现绿色。
e酮糖的鉴定：Seliwanoff试验
本试验原理是将酮糖用浓盐酸转化为羟甲基糠醛，再与间苯二酚（Seliwanoff试验）缩合，形成红色产物。
向溶于水的试样中加入等体积的浓盐酸与数滴Seliwanoff试剂，将所得混合物加热刚好至沸。若溶液在2分钟内即有红色显现，还有暗黑色沉淀生成，说明酮糖存在。长时间放置或延长加热时间，醛糖也会发生颜色反应，但颜色稍淡且一般无沉淀生成。。
糖类既是生物体重要的机构物质，也是生物体维持生命活动的主要来源。此外，糖类能与蛋白质结合形成糖蛋白，在生命活动中发挥重要作用。
生物一般不能利用所有糖类转换成能量，其中葡萄糖是
许多人（甚至有营养学家）相信，复杂的糖类（多糖，例如淀粉）比简单的糖类（例如单糖）消化得较慢，因此较健康。实际上，简单糖类与复杂糖类对血糖水平的影响大同小异。一些简单的碳水化合物消化得非常缓慢（例如果糖），而一些复杂的碳水化合物，特别经过处理后的，却能迅速提高血糖水平（如淀粉）。从此可知，消化的速度取决于多种因素，包括连带进食的其他营养物、食物准备方法、在个人代谢的速度差异，以及该碳水化合物的化学结构。
糖代谢可分为分解与合成两方面，分解包括酵解与三羧酸循环，合成包括糖的异生、糖原与结构多糖的合成等，中间代谢还有磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等。
糖代谢受神经、激素和酶的调节。同一生物体内的不同组织，其代谢情况有很大差异。脑组织始终以同一速度分解糖，心肌和骨骼肌在正常情况下降解速度较低，但当心肌缺氧和骨骼肌痉挛时可达到很高的速度。葡萄糖的合成主要在肝脏进行。不同组织的糖代谢情况反映了它们的不同功能。
《糖生物学概述》主要分成两大部分，第一部分讲授聚糖（糖链）结构和生物合成，为后面的学习打下基础；第二部分内容是生物学中的聚糖，包括聚糖糖基化对蛋白质结构和功能的影响、糖基化与发育学、糖基化与疾病等热点课题，以及哺乳动物系统糖基化作用以外的一部分植物、细菌和病毒糖生物学等内容。书的内容由浅入深，环环相扣，绝对值得入手。
目录
一、基本知识概括
二、结构和生成
三、糖类演化与发展
四、糖结合蛋白
五、糖类健康与疾病
六、方法与应用
朱旺 武汉大学生命科学学院 硕士研究生