多糖结构解析总结计划

1、多糖构造分析总结计划多糖构造分析总结计划多糖构造分析总结计划多糖构造研究方法多糖及其复合物是来自于高等动、植物细胞膜和微生物细胞壁中的天然大分子物质之一，自然界含量丰富，与人类生活亲密相关，对保持生命活动起至关重要的作用。多糖和核酸、蛋白质、脂类构成了最基本的4类生命物质。因为多糖的生物活性与多糖的构造关系亲密，所以清楚认识多糖的构造是进行多糖研究和利用的基础。多糖构造比蛋白质和核酸的构造更为复杂，能够说是自然界中最复杂的生物大分子。从化学看法来看，多糖构造分析最大的难点就在于其构造的复杂性。糖的构造分类可沿用蛋白质和核酸的分类方法，即多糖的构造也可分为一级、二级、三级和四级构造。与蛋白质或核

2、酸大分子比较，糖链的一级构造“含义”要十分丰富。测定糖链的一级构造，要解决以下几个问题：(1)相对分子质量；(2)糖链的糖基构成，各样单糖构成的摩尔比；(3)有无糖醛酸及详细的糖醛酸种类和比率；(4)各单糖残基的D-或L构型，毗喃环或呋喃环形式；(5)各个单糖残基之间的连结次序；(6)每个糖苷键所取的a-或B异头异构形式；(7)每个糖残基上羟基被代替状况：(8)糖链和非糖部分连结状况；(9)主链和支链连接位点：（10)糖残基可能连结硫酸酯基、乙酰基、磷酸基、甲基的种类等。多糖的二级构造是指多糖主链间以氢键为主要次级键而形成的有规则的构象，与分子主链的构象相关，不波及侧链的空间排布；多糖的三级构

3、造和四级构造是指以二级构造为基础，因为糖单位之间的非共价互相作用，致使二级构造在有序的空间里产生的有规则的构象四。多糖构造的分析手段很多。不只有仪器分析法，如红外、核磁共振、质谱等，还有化学方法，如圆满酸水解、部分酸水解、高碘酸氧化、Smith降解、甲基化反应等，以及生物学方法，如特异性糖苷酶酶切、免疫学方法等。1质谱(MS)因为MS法在糖链构造分析中拥有迅速敏捷，样品用量少、构造信息直观的特色而获得愈来愈广泛的应用。近来几年来各样软电离技术的出生，如快原子轰击质谱(FABMS)，电喷雾质谱(ESIMS)，基质协助激光分析离子化质谱(MALDI-MS)等，使得糖构造分析的研究获得了日异月新的发

4、展。快原子轰击质谱(FABMS)FAB-MS是上世纪80年月初发展起来的一种新的软电离质谱技术。其显着差别于传统质谱之处在于样品受加快原子或离子的轰击，可直接在基质溶液中电离。FAB-MS的引入使传统质谱技术难以分析的极性强，难挥发以及热不坚固的化合物不经衍生化就能够直接进行质谱分析，并且对生物大分子的研究获得了重要打破。FAB-MS已被证明是分析糖构造最为有力的方法之一，它不只好够测定寡糖及其衍生物的分子量，并且能够测定聚合度高于30的糖的分子量。同时，FAB-MS还能够确立糖链中糖残基的连结位点和序列，已广泛用于糖类的分析。(2)电喷雾质谱(ESI-MS)ESI-MS是将溶液中分子转变为气

5、相离子特别有效的手段，是当前最软的一种电离方式。这类电离方式所产生的分子离子经常带有多电荷。所以ESI-MS可以测定的分子量范围大大扩展。对多糖而言，ESI-MS能够分析nh25个甚至更多单糖残基构成的含有羧基或硫酸根等官能团的多糖。近来几年来，ESI-MS已在多糖的构造分析中显示了兴盛的生命力。它能用于衍生化和非衍生化多糖的测定。ESI-MS易与HPLC，CE等技术联用，大大提升了工作效率以及敏捷度和精准度，如ESI-MS与I-IPLC联用分析寡糖及其衍生物。基质协助激光分析离子化质谱(MALDI-MS)MALDI-MS于上世纪80年月末问世。因为技术的特色，这类离子化方式电离出的离子常用遨

6、游时间(TOF)检测器检测，所以MALDI-MS常与TOF一同称为基质协助激光分析离子化遨游时间质谱(MALDI-TOF-MS)。它也是一种软电离方式，产生的分子离子十分坚固，不易裂解，所以合用于检测大分子质量的生物样品。2红外光谱(IR)红外光谱(infraredspectroscopy，IR)是一种汲取光谱。因为红外光只好激发分子内原子核之间的振动和转动能级的跃迁，所以红外汲取光谱是经过测定振动和转动能级跃迁的信息来研究分子构造的。在红外光谱图中，纵坐标一般用线性透光率作标度，称为透射光谱图；也有采纳非线性吸光度为标度的，称为汲取光谱图。谱图中的横坐标是以红外辐射光的波数(锄d)为标度。较

7、少采纳波长(pm)为标度。波长和波数的关系依据式为：v(cml)u岬)=104。红外辐射光的波数可分为近红外区(10000-4000cm-1)、中红外区(4000-400cm-1)和远红外区(400-10cnl-1)。此中最常用的是中红外区，大部分化合物的化学键振动能级的跃迁发生在这一地区，所以主要研究中红外处域的汲取光谱即分子的振动光谱，能够对各样高分子资料进行分析、测定。则对应这些基团的一些谱带在这个化合物的取光谱中经常是最强的，明显地显示这个基团的构造特色。所以，对应这些基团的谱带在其聚合物的谱图中，经常是处于最显着的地位，能够很特色地反应该类聚合物的构造和预示其存在。关于各样聚合物分子

8、来说，含有的主要极性基团是酸、酯、酰胺、酰亚胺、苯醚、脂肪醚和醇等。除此以外，含有硅、硫、磷、氯和氟等杂原子的化合物也常拥有较强的极性。红外光谱作为“分子的指纹”广泛用于分子构造和物质化学构成的研究。依据分子对红外光汲取后获得谱带频次的地点、强度、形状以及汲取谱带和温度、齐集状态等的关系即可确立分子的空间构型，求出化学键的力常数、键长和键角。从光谱分析的角度看主假如利用特色汲取谱带的频次推测分子中存在某一基团或键，由特色汲取谱带频次的变化推测周边的基团或键，从而确立分子的化学构造，自然也可由特色汲取谱带强度的改变对混淆物及化合物进行定量分析。拉曼光谱拉曼散射又称拉曼效应，是由印度物理学家拉曼于

9、1928年第一发现并所以获得1930年诺贝尔物-理奖。拉曼效应是能量为hvo的光子同分子碰撞所产生的光散射效应，也就是说，拉曼光谱是一种散射光谱。单色光束的入射光光子与分子互相作用时可发生弹性碰撞和非弹性碰撞，在非弹性碰撞过程中，光子与分子之间发生能量互换，光子不可是改变运动方向，同光阴子的一部分能量传达给分子，或许分子的振动和转动能量传达给光子，从而改变了光子的频次。简单来说，散射分子的转动能级和振动能级发生了变化是产生拉曼散射的原由，此时散射光子频次不同样于入射光子。所以，每种物质的拉曼光谱也就是拉曼散射光谱都只与其自己的分子构造相关，而与入射光的频次没关。拉曼效应广泛存在于全部分子中，不

10、论是气态，液态和固态。拉曼散射光谱关于样品制备没有特别要求；关于样品数目要求比较少。拉曼散射最突出的优点是采纳光子探针，关于样品无损害探测，特别合适对罕有或难得的样品进行分析，甚至能够用拉曼光谱检测活体中的生物物质。拉曼光谱与红外光谱是互相增补的。在各样分子振动方式中，强力汲取红外光的振动能产生高强度的红外汲取峰，但只好产生强度较弱的拉曼谱峰；反之，能产生强的拉曼谱峰的分子振动却产生较弱的红外汲取峰。将二者联合起来才能获得分子振动光谱的圆满数据，更好地解决分子构造的分析问题。常用的拉曼光谱技术主要有：显微共焦拉曼光谱技术、傅里叶变换拉曼光谱技术、共振加强拉曼光谱技术和表面加强拉曼光谱技术。显微

11、共焦拉曼光谱技术显微共焦拉曼光谱技术是将拉曼光谱分析技术与显微分析技术联合起来的一种应用技术。经过两根光导纤维将显微镜与拉曼光谱仪组合起来，实验时经过显微镜察看，选择相关分析所感兴趣的待测样品的部位，一根光导纤维将被激发的激光光束从光谱仪传达到显微镜待测样品部位，入射激光经过显微镜聚焦后，照耀到被测样品上，另一根光导纤维将拉曼散射光辐射传达回光谱仪的相关部位，传达回来的拉曼散射光信号被相关仪所调整，形成光谱信号。显微共焦拉曼光谱技术可在不受四周成分搅乱的状况下，精准获得微区内的化学信息，如化学成分、晶体构造、分子取向及分子间互相作用等。傅里叶变换拉曼光谱技术傅里叶变换拉曼光谱一般采纳波长106

12、4nm的近红外激光作为激发光源，分子的荧光不被激发，防范了很多样品拉曼光谱中的荧光搅乱，近90的化合物可获得拉曼光谱。共振加强拉曼光谱技术当激发光的频次凑近或等于被测分子的电子汲取频次(紫外可见光)时，某一条或几条特定的拉曼线强度会急剧增添，甚至能够出现正常拉曼效应中察看不到的泛频及组合振动频次的谱峰。共振拉曼光谱敏捷度高，可检测低浓度和微量样品，可研究大分子齐集体的局部构造，已成为研究有机分子、离子、生物大分子甚至活体组织的有益工具。表面加强拉曼光谱技术表面加强拉曼光谱技术是一种新的表面测试技术，它能够在分子水平上研究资料分子的构造信息，拥有极高的敏捷度和选择性等独到的优点。4X射线衍射(X

13、RD)1912年德国物理学家劳厄(Laue)等人依据理论预示，并用实考证了然X射线拥有颠簸性，它与晶体相遇时能产生衍射现象，并证了然X射线的颠簸性和晶体内部构造的周期性，开创了x射线晶体学这一新领域。当一束单色x射线入射到晶体时，因为这些规则摆列的原子间距离与入射X射线波长有同样数目级，故能互相关预，在某些特别方向上产生X射线衍射，衍射线在空间散布的方向和强度，与晶体构造相关。衍射线空问方向与晶体构造的关系可用布拉格(Bragg)方程表示：2dsin=n，式中d为晶面间距，为掠射角，n为反射级数，为射线波长。5核磁共振(NMR)核磁基振(缩写为NMR)，是指核磁矩不为零的核，在外磁场的作用振能

14、供给相关化学构造及分子动力学的信息，成为分子构造分析的一个有力工具。核磁共振技术于1946年美国哈佛大学的波赛尔和斯坦福大学的布洛赫发现的，经过60多年的理论和技术上的发展，获得了特别惊人的成就，该领域已先后有6位科学家获得4次诺贝尔奖。此刻核磁共振技术己经广泛应用于物理，化学，医学，生物等多个领域。特别是此刻用多核，多维核磁共振方法进行的生物大分子(蛋白质、核酸等)的三维空间构象和动力学研究更为引人凝望。近些年来，人们经过核磁共振或X射线晶体衍射技术分析了愈来愈多的蛋白质及其复合物的构造。经过对这些构造的分析，人们对生物大分子架构，酶作用的活性位点，蛋白质与蛋白质互相作用的界面等有了更深入的

15、认识。可是，跟着认识的加深，人们同时认识到可是对静态构造的认识其实不足以解说蛋白质在生理过程中的作用机理。因为三维空间的构造可是是基态的构造，而在生理过程中蛋白质分子更多的处于激发态，并同蛋白质分子的运动特色亲密相关。我们必然认识蛋白质分子构造随时间的变化，从而在分子的静态构造和动向构造间架起一座桥梁，这样才能最后揭示蛋白质分子构造与功能的关系。扫描电子显微镜扫描电子显微镜简称为扫描电镜，英文缩写为SEM(ScanningElectronMicroscope)。SEM与电子探针(EPMA)的功能和构造基真同样，但SEM一般不带波谱仪(WDS)。它是用细聚焦的电子束轰击样品表面，经过电子与样品互

16、相作用产生的二次电子、背散射电子等对样品表面或断口相貌进行察看和分析。此刻SEM都与能谱(EDS)组合，能够进行成分分析。所以，SEM也是显微构造分析的主要仪器，已广泛用于资料、冶金、矿物、生物学等领域。扫描电镜主要包含电子光学系统、扫描系统、信号检测放大系统、图象显示和记录系统、电源和真空系统等。其工作原理(图11)：在高电压作用下，从电子枪射出来的电子束往聚光镜和物镜聚焦成很细的高能电子束，在扫描线圈的作用下，在试样的表面进行帧扫描。电子束与试样表面物质互相作用产生背散射电子，二次电子等各样信息，探测器将这些信号接受，经放大器放大去调理显像管的栅极，并在荧光屏上显示出衬度。扫描电镜的主要性

17、能与特色：放大倍率高，从几十放大到几十万倍，连续可调。分辨率高、景深大、景深大，图像立体感强，样品平常不需要作任何办理即能够直接进行察看，所以不会因为制样原所以产生设想。这对断口的无效分析特别重要。样品制备简单，能够是自然面、断口、块状、粉体、反光及透光光片，对不导电的样品只要蒸镀一层20nm的导电膜。其他，此刻很多SEM拥有图像办理和图像分析功能。有的SEM加入附件后，能进行加热、冷却、拉伸及曲折等动向过程的察看。但扫描电镜只好察看物质表面的微观相貌，没法获得物质内部的信息。透射电子显微镜透射电子显微镜是以波长很短的电子束做照明源，用电磁透镜聚焦成像的一种拥有高分辨本事，高放大倍数的电子光学

18、仪器。测试的样品要求厚度极薄(几十纳米)，以便使电子束透过样品。在真空条件下，电子束经高压加快后，穿透样品时形成散射电子和透射电子，它们在电磁透镜的作用下在荧光屏上成像。投射电子显微镜构造如图12所示91。透射电子显微术在高分子研究中有重视要的应用。它可用来察看高分子晶体的相貌和结晶构造，高分子多相系统的微观相分别构造，高分子资料的网络，测定高分子的分子量散布和多孔高分子薄膜的微孔大小与散布，高分子资料的表面、界面和断口、粘合剂的粘结见效以及聚合物涂料的成膜特色，还可用来使高分子晶体的晶格至高分子自己直接成像。透射电镜因为入射电子透射试样后，将与试样内部原子发生互相作用，从而改变其能量及运动方向。明显，不同样构造有不同样的互相作用。这样，就能够依据透射电子图象所获得的信息来认识试样内部的构造。因为试样构造和互相作用的复杂性，所以所获得的图象也很复杂。它不象表面相貌那样直观、易懂。8差示扫描量热法(DSC)DSC是在程序控制温度条件下，丈量输入给样品与参比物的功率差与