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第一章绪论
对糖药物学课程的创建过程进行了说明,并对推动糖化学、糖生物学和糖药物学科发展的重要人物和重大事件进行了介绍。通过具体事例介绍了糖链的结构与功能,以及糖类化合物的各种生理活性。对糖药物的概念以及临床应用的单糖,寡糖及多糖类药物进行了介绍。结合国际发展动态,对糖类药物的研究开发新思路进行了展望。
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●1.1糖化学与糖生物学研究历史
介绍了糖化学创始人费舍尔、哈沃斯等和海洋糖药物学家管华诗等多个重要人物对糖药物学科发展的贡献。介绍了血型和流感病毒等事件与糖链的关系,阐明糖与人类生命健康的关系。
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●1.2糖链的结构与功能及生理活性
不同结构的糖链可以和不同的功能蛋白结合,发挥多种生物学作用,是糖药物开发的重要结构和的物质基础。
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●1.3糖药物概念与分类及活性评价方法
含有糖类化合物的药物均属于糖药物范畴。从分子、细胞以及整体动物多个水平介绍了糖类化合物的活性评价方法。
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●1.4糖药物研究现状与思路
从糖类化合物的分子修饰,功能蛋白的糖基化改造,建立新的活性评价技术体系等方面,介绍糖类药物的研究现状与思路。
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第二章糖类化合物的分类、命名与基本理化性质
本章主要介绍与糖类化合物结构相关的基本定义和重要概念;围绕单糖、寡糖、多糖及糖复合物等糖类及衍生物,介绍其分类原则和基本命名规则;讲解糖类化合物的甜度、旋光性和分子量等基本物理性质和羟基反应活性、氧化还原反应和降解反应等基本化学性质。
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●2.1糖类化合物的分类与命名
本节主要介绍糖的基本概念、种类、分类原则及命名的基本规则。
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●2.2糖类化合物的基本物理性质
本节主要介绍糖类化合物的外观、甜度、熔点、热稳定性、旋光性和分子量等基本物理性质。
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●2.3糖类化合物的基本化学性质
本节主要介绍糖类化合物的羟基反应活性、氧化与还原反应、异构化反应、醚化与酰化反应、降解反应和糖苷化反应等基本化学性质。
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第三章糖的分离纯化与结构解析
糖及其复合物在自然界中广泛存在,结构复杂,具有多种生物活性。不同生物来源的糖链种类和结构存在显著差异性,如何获得和鉴定糖及其复合物的结构是糖科学和糖药物研究的基础。本章主要介绍糖及其复合物的提取方法、分离纯化方法,总糖含量分析与单糖组成分析方法和糖的结构分析的基本方法,为不同类型糖类药物的学习提供基础。
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●3.1糖及复合物的提取及分离纯化
糖类化合物资源丰富,广泛存在于动物、植物和微生物中。不同生物中糖链存在特异性,且不同类型的糖类物质性质差异较大,因此其提取和分离方法不同,本节介绍糖及其复合物的提取及分离方法。
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●3.2总糖含量测定和纯度分析
糖类化合物的总糖含量、纯度分析和分子量分析研究,是其结构研究的基础。本节针对不同类型糖的总糖含量测定和纯度分析等进行介绍。
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●3.3糖链的结构分析方法 (上)
多糖的结构是其生物活性的基础,认识和了解多糖的结构有助于更好地开展多糖药物的深入研究。多糖结构复杂,就目前的技术而言,还没有一种较为成熟的测定技术可以对糖链的复杂结构进行综合分析,通常采用多种方法联合使用确定,本节主要基于化学法的多糖结构分析。
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●3.4糖链的结构分析方法 (下)
糖类结构复杂,仅借助于化学法无法鉴定复杂的糖链结构,还需要借助先进的仪器分析技术手段,本节主要介绍借助仪器进行分析,包括红外光谱分析、核磁共振波谱分析和质谱分析等,以及多糖高级结构分析方法。
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第四章小分子糖类药物
目前在临床上应用的很多小分子药物都含有糖类结构,其所含糖的数目、种类和构型等结构特征丰富多样。如有含2~3个糖环的氨基糖苷类抗生素和强心苷类药物,含1~2个糖环的大环内酯类抗生素和蒽醌类抗肿瘤药物,含有1个糖环的核苷类抗病毒药物,还有含有糖环结构的糖肽类抗生素、多烯类抗真菌药物、寡糖类药物、以及糖醇和葡萄糖酸类单糖药物等。可以说,糖类药物就在我们身边,与我们的日常生活息息相关。
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●4.1氨基糖苷类药物
氨基糖苷类药物对需氧型革兰氏阴性菌有效,对厌氧菌无效,通过与核糖体上30S亚基结合抑制细菌蛋白质合成,具有明显的抗生素后效应。
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●4.2大环内酯类抗生素
大环内酯对需氧革兰氏阳性菌、阴性菌和部分厌氧菌均有效,尤其对支原体、衣原体、军团菌等作用明显,通过与核糖体上50S亚基结合抑制细菌蛋白质合成。
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●4.3核苷类和蒽醌类药物
核苷类药物具有明显的抗病毒作用,蒽醌类药物具有明显的抗肿瘤作用,但存在一定的心脏毒性。
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●4.4强心苷类药物
强心苷是含有多个糖环结构的甾体苷类化合物,除用于治疗充血性心力衰竭和心律失常外,还可用于抗肿瘤。
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●4.5其它含糖小分子药物
介绍了糖肽类抗生素、多烯类抗真菌药物、磺达肝癸钠和阿卡波糖等寡糖药物、糖醇和葡萄糖酸类等单糖药物。
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第五章中药多糖
中医药学是中国古代科学的瑰宝,是打开中华文明宝库的钥匙,也是我们全人类医学的共同财富。多糖结构复杂多样、生物活性广泛,可从多个环节和不同层面发挥药理作用,是中药发挥疗效的重要物质基础。本章主要介绍了中医药学的特点,多糖的提取方法和新技术,以及代表性植物中药多糖、海洋动物中药多糖和真菌中药多糖的结构与活性。
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●5.1中医药概述
中医药学具有整体观、辩证论治、治未病等特点,多糖是中药发挥疗效的重要物质基础。
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●5.2陆生植物中药多糖
介绍了中药植物多糖的提取方法和新技术,以及人参、枸杞、山药等代表性中药植物多糖的结构与活性。
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●5.3海洋动物中药多糖
以海参、鲍鱼、贻贝、章鱼和海星等海洋动物为例,介绍了几种海洋动物中药多糖的结构与活性。
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●5.4真菌中药多糖
香菇、虫草、灵芝、姬松茸等真菌多糖主要为β-葡聚糖,具有明显的免疫调节和抗肿瘤活性。
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第六章壳聚糖类药物
壳聚糖是自然界中唯一大量存在的天然碱性生物多糖,被誉为是“人体第六生命要素”。本章主要介绍壳聚糖的来源、结构、性质、生物活性与应用,壳聚糖的提取制备和分子修饰方法,壳寡糖与氨基葡萄糖的制备方法和生物活性。另外,还将介绍两个壳聚糖类药物:具有胃黏膜保护和抗粘连作用的羧甲基壳聚糖,以及具有抗动脉粥样硬化作用的海洋硫酸多糖几丁糖酯。
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●6.1壳聚糖的来源与制备
以虾蟹壳或昆虫外壳为原料,经脱钙、脱蛋白、脱乙酰处理,可提取获得具有多种生物活性的壳聚糖。
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●6.2壳聚糖的分子修饰
壳聚糖经酰化、羧基化、羟基化、硫酸酯化等分子修饰,可以改善溶解性和生物活性。
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●6.3壳寡糖与氨基葡萄糖
将壳聚糖降解获得的壳寡糖,具有抗炎、抗肿瘤、降糖和降脂等活性。氨基葡萄糖具有明显的抗骨关节炎作用。
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●6.4羧甲基壳聚糖
羧甲基壳聚糖具有胃黏膜保护、排除重金属离子和抗黏连等作用,并在生物医药材料和化妆品方面应用广泛。
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●6.5几丁糖酯
几丁糖酯是壳聚糖经羧甲基化和硫酸化得到的一种海洋硫酸多糖,具有明显的降血脂和抗动脉粥样硬化作用。
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第七章海藻多糖类药物
海藻是我国重要的海洋生物资源。海藻多糖相比陆生生物多糖,具有结构和活性方面的多样性和独特性。从海洋褐藻、红藻、绿藻和蓝藻中,采用不同的提取、衍生化和降解方法,可以获得具有不同结构类型和生物活性的海藻多糖或寡糖。在抗心血管疾病、抗病毒性疾病、抗阿尔茨海默症、抗尿路结石症和抗肿瘤等方面具有良好的应用开发前景。
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●7.1海藻多糖的来源与结构
我国海藻资源丰富,在海洋褐藻、红藻、绿藻和蓝藻中,采用不同的提取方法可以获得不同结构类型的海藻多糖。
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●7.2海藻多糖的提取和分子修饰
如何从海藻中提取多糖?如何对海藻多糖进行亲水性或疏水性分子修饰,获得更好生物活性的多糖衍生物?
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●7.3海藻寡糖的制备与分离
如何将海藻多糖降解为寡糖?如何对海藻寡糖进行分离和纯化,获得结构明确具有单一聚合度的寡糖?
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●7.4海藻多糖与寡糖药物
目前有哪些海藻多糖和寡糖药物?在抗心血管疾病、病毒性疾病、阿尔茨海默症和肿瘤等方面有哪些应用?
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第八章葡聚糖及甘露聚糖类药物
葡聚糖和甘露聚糖均是种类丰富的均聚多糖,自然界中种类繁多。不同来源葡聚糖和甘露聚糖结构和活性具有差异性。本章主要介绍葡聚糖和甘露聚糖中代表性的药物β-1,3-葡聚糖、右旋糖酐、羟乙基淀粉、甘露聚糖肽和磷酸甘露五糖硫酸酯等。
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●8.1葡聚糖的来源、种类和生物活性
葡聚糖在陆生植物、细菌、真菌及海藻中菌广泛分布。不同来源的葡聚糖的结构具有差异性,本节介绍不同来源的葡聚糖的种类及其生物活性,重点介绍β-1,3-葡聚糖类药物。
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●8.2右旋糖酐与羟乙基淀粉
右旋糖酐和羟乙基淀粉是葡聚糖类药物,在临床上主要用作血容量扩充剂。本节主要介绍两类药物的制备及药理作用机制。
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第九章肝素与类肝素药物
肝素是自然界最复杂的硫酸多糖药物,是目前临床上广泛应用的抗凝血和抗血栓药物。本章系统介绍了肝素的发现,提取分离与结构分析,低分子量肝素和磺达肝葵钠的制备方法、结构特点及与药理作用机制。
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●9.1肝素的发现及临床应用
本节讲述肝素的发现历程、临床应用,以及肝素在生物体的内分布和存在形式。
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●9.2肝素的提取分离与结构分析
本节介绍了肝素的各种提取分离纯化方法,以及肝素细微结构的分析方法,为肝素的质量控制提供方法学依据。
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●9.3低分子肝素的制备与应用
本节将介绍低分子肝素的制备方法、结构特点及药理作用机制。
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●9.4肝素五糖的研究与应用
本节介绍了一种人工合成肝素五糖,即磺达肝葵钠的制备方法、结构特点及药理作用机制。
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第十章透明质酸与硫酸软骨素类药物
透明质酸和硫酸软骨素均是非常重要的糖胺聚糖类药物,目前我国是两类原料药的主要生产国和出口国。两者在骨科治疗、眼科治疗等方面均有广泛的应用,本章将介绍两种药物的结构、来源、药理作用机制及应用。此外还介绍硫酸盐软骨素的结构分析和质量控制,为从事相关研究提供技术基础。
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●10.1透明质酸的结构及来源
透明质酸在生物医药、日化、美妆等方面有广泛的应用,本节主要介绍透明质酸的发现、结构、主要来源和制备方法。
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●10.2透明质酸的功能及应用
透明质酸是内源性物质,具有生物相容性好、高保水性和黏弹润滑性能等,在医疗美容、骨科治疗和眼科治疗等方面均有广泛的应用,本节主要介绍透明质酸的功能和应用。
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●10.3硫酸软骨素原料来源及其种类
硫酸软骨素是最早发现的酸性粘多糖,在动物组织中广泛存在,本节主要介绍硫酸软骨素的主要来源、种类及其生物活性。
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●10.4硫酸软骨素结构及其质量控制
硫酸软骨素结构均不一,不同来源的硫酸软骨素具有不同的结构,通过多种分析方法的硫酸软骨素的结构分析策略可以应用于多糖的质量控制。
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●10.5硫酸软骨素药理活性及应用
硫酸软骨素具有多种药理活性,广泛应用于骨科、眼科、心脑血管疾病和生物医学等方面。目前临床应用的硫酸软骨素类药物种类和剂型多样,本节主要介绍硫酸软骨素的药理活性及机制。
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第十一章糖蛋白与糖脂类药物
糖蛋白和糖脂是生物体中重要的生命分子,参与和介导了各类生理和病理过程。人体50%以上的蛋白质均含有糖基化修饰。糖蛋白中的糖链能够维持和稳定蛋白质的三维结构、参与蛋白质的折叠、抵抗蛋白酶水解、在癌症、炎症、免疫过程中挥重要作用。糖脂不仅是细胞膜的重要组成部分,同时参与了细胞识别、信号传导等重要生命过程。由于糖蛋白和糖脂的重要生物学功能,许多糖蛋白和糖脂已经被开发成为药物用于各类疾病的治疗。
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●11.1糖蛋白的结构、种类及功能
糖蛋白是糖链与蛋白质共价连接形成的缀合物。虽然糖链仅占糖蛋白的一小部分,但它对于蛋白质的空间结构、稳定性、生物学功能等都发挥着重要作用。
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●11.2糖蛋白类药物
由于各类糖蛋白具有丰富多样的生物功能,因而许多糖蛋白被开发成为临床药物,如用于治疗贫血,改善缺氧状态的促红细胞生成素和人转铁蛋白,以及用于预防和治疗肿瘤放化疗后白细胞减少症的粒细胞集落刺激因子等。糖型分析是糖蛋白类药物质量控制的关键之一。
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●11.3糖脂的结构、种类及功能
糖脂是糖链以糖苷键与脂类共价连接所形成的缀合物。根据糖脂中脂质部分的不同可分为鞘糖脂、甘油糖脂、磷酸多萜醇类糖脂、类固醇糖脂。
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●11.4糖脂类药物
糖脂类的代表性药物有用于治疗血管性或外伤性神经系统损伤的单唾液酸神经节苷脂GM1,具有抗肿瘤作用的半乳糖神经酰胺KRN7000等。
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第十二章糖药物研究新技术进展
糖药物的研究与开发离不开高灵敏、微量的糖链分离与分析技术,以及先进的活性筛选与评价技术的支撑。本章主要介绍糖的质谱学微量分析技术,用于糖类化合物活性筛选和评价的糖生物芯片技术和肠道微生物技术的研究进展。
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●12.1微量糖链的分离与分析技术
本节将介绍微量糖链的释放与分离、荧光标记,尤其是糖链的生物质谱分析技术。
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●12.2糖生物芯片技术及应用进展
本节介绍糖芯片技术的产生、糖芯片的制备、分析技术及应用情况。
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●12.3肠道微生物技术及应用进展
本节将通过具体实例,介绍肠道菌群及其与糖类化合物的互作关系。