《糖生物学的主要内容》由会员分享，可在线阅读，更多相关《糖生物学的主要内容（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一章：序言糖生物学：广义来说，糖生物学可定义为研究自然界广泛分布的糖类（糖链和聚糖）其结构、生物合成及生物学的一门学科糖缀合物：单糖、寡糖或多糖与蛋白质和脂质连接形成糖缀合物一种酶，一连键规则：由于糖基转移酶对供体和接纳体有严格的专一性要求，在特异的连键上一种酶只能添加一种形式的糖微不均一性 :在一种特殊型细胞中的一种给定蛋白质的任何给定糖基化位点上合成的聚糖的精确结构中发现有一定范围的变化聚糖功能的研究方法：1 应用凝集素或抗体对特异聚糖的定域或干扰2 利用糖基化的代谢抑制或变更3 发现特异性受体的天然聚糖配体4 发现识别特异聚糖的受体5 可溶性聚糖或结构模拟物的干扰6 应用糖苷酶去除特异
2、的聚糖结构7 对天然或遗传工程的聚糖突变株进行研究8 对天然或遗传工程的聚糖受体突变株的研究第二章：糖的结构和性质-D-吡喃葡萄糖-D-吡喃半乳糖-D-吡喃甘露糖单糖的物理、化学性质第三章：单糖代谢转运子的分类：易扩散转运子（GLUT ）特点：不需能量，Km=2-20mmol/l 能量依赖型转运子特点：需能，转运效率高（1）离子偶联型：钠-葡萄糖转运子SGLT,Km=1mmol/l （2） ATP 依赖的磷酸化偶联型：Km 微摩尔数量级（细菌）胞内单糖的来源： （1）胞外糖源（2）胞内糖源（补救途径）单糖在细胞的代谢过程（以Man 为例）细胞外的 Man 被细胞膜上的甘露糖转运子转移到细胞内，
3、在细胞质中在甘露糖激酶的作用下形成Man-6-P 。在磷酸变位酶的作用下Man-6-P 转变为 Man-1-P ，Man-1-P 与 GTP 反应，脱去一个焦磷酸，生成GDP-Man 。 GDP-Man被糖核苷酸转运子转移到内质网和高尔基体中，进行糖缀合物的合成，最后为分泌到细胞膜或分泌到细胞外这是胞外糖源途径，单糖在细胞内的代谢还有另一种途径，即补救途径溶酶体中的糖缀合物被水解酶水解，产生的甘露糖被转运到细胞之内，按照胞外糖源途径参与代谢。蜜蜂综合症：尽管甘露糖是必须的，但在蜜蜂综合症中，它却是致死的。当蜜蜂被喂食甘露糖而非蔗糖和葡萄糖时，在喂食后的最初几分钟，蜜蜂的行为表现正常，但随后它们
4、突然衰竭、死亡。原因：甘露糖进入细胞后，在大量己糖激酶的作用下发生磷酸化并消耗ATP 。 这时 Man-6-P 成为蜜蜂唯一的能量来源，它必须被转化为Fru-6-P才能进入糖酵解。但在蜜蜂体内的磷酸甘露糖异构酶活性相当低，这就产生了瓶颈而使Man-6-P 堆积。堆积的Man-6-P 迅速被磷酸酶分解成游离的甘露糖，而甘露糖又再次发生磷酸化，这样使ATP 供给OOHOHOHOHOHOOHOHOHOHOHOOHOHOHOHOH减少。如此几次无用的循环耗尽ATP ，导致死亡。核苷酸转运子: 在真核细胞中，能够将在胞液中合成的糖核苷酸转运到亚细胞器的腔内，并从亚细胞器中送出核苷二磷酸转化而生成的核苷一
5、磷酸的蛋白载体存在部位：（1）大多数存在于高尔基体，（2）部分存在于内质网特点：a 转运不需要能量，不受离子载体的影响b 受到核苷一磷酸和核苷二磷酸的竞争性抑制，单糖无抑制作用第四章： N-连接糖基化N-连接糖基化的概念：糖蛋白的 N连接聚糖通过还原端与天冬酰胺的酰胺氮共接连接，形成了 N- 连接糖蛋白位点： Asn-X-Ser/Thr 分类：高甘露糖型、复杂型、杂合型特点：有共同的核心五糖结构脂连接寡糖的合成 启动 N-连接聚糖合成的供体似一种Gla3Man9GlcNAc2 结构，通过焦磷酸连键与脂质多萜醇结合。多 萜醇一螺旋或折叠式构象插入脂双分子层中。多萜醇头部基团上的聚糖的组装分两阶段
6、进行。第一阶段 发生在内质网膜的细胞质侧面，第二阶段发生在腔内。催化两个GlcNAc 残基和五个甘露糖残基结合所 需的酶，直接利用了核苷酸供体尿苷二磷酸UDP-GlcNAc 和 GDP-Man 。此时，脂连接的聚糖进行跨膜 易位。增长的聚糖链暴露在内质网膜的腔内侧，新糖继续添加，作为添加最后4 个甘露糖残基和3 个葡 萄糖残基的中间供体是连接多萜醇的糖。与多萜醇连接的这两种糖，是由多萜醇磷酸与UDP-Glc 或 GDP-Man 反应，在内质网膜的细胞质表面上合成的。在这些反应中能量来自糖-磷酸键 N-糖基化的形成场所：内质网、高尔基体-细胞病：糖蛋白缺少Man-6-P 信号，形成的溶酶体酶不能
7、向溶酶体中输送，溶酶体中水解酶缺失， 引起 蓄积症糖缺陷糖蛋白综合症：N-聚糖生物合成的最初几步进行不完全或完全不能进行，结果蛋白质中的 Asn-X-Thr/Ser 只有很少带有糖链糖基化工程：是利用基因工程、酶工程及其他生物学和生化技术，使得糖复合物上具有人们所需要的糖 链结构的一门工程学科第五章： O-聚糖 O-聚糖：GalNAc 残基以糖苷键对蛋白质上的丝氨酸或苏氨酸残基、进行的修饰产生了O-连接寡糖或 O-聚糖O-聚糖与 N-聚糖的比较： （1） O-聚糖的生物合成比N-聚糖的产生简单，不需要将脂连接前体转移到蛋白质上（2） O-聚糖合 成的初始步骤是在多肽GalNAc 转移酶的催化下
8、，GalNAc 与丝氨酸和苏氨酸残基联接（3）GalNAc 与丝氨酸和苏氨酸以 氧糖苷键相连（ 4）分枝较少，通常为二天线T 抗原：在生物合成的相对早期，O-聚糖能被连接上唾液酸残基而被修饰和终止，这些唾液酸的连接生 成了一系列的 O-聚糖结构，这些结构通常限制了近一步的合成步骤，被共同称为肿瘤相关抗原第六章：糖鞘脂糖鞘脂：糖与脑酰胺通过共价键连接成的分子 糖鞘脂分子的最小模块是由一个单糖与脑酰胺单位连接构成在高等动物细胞中，单糖通常是葡萄糖或半 乳糖糖鞘脂的生物合成： 糖鞘脂的从头合成途径起始于内质网-高尔基体质膜双层内叶。首先，D-赤糖-二氢鞘氨醇经酰基化和去 饱和作用生成脑酰胺。 然后在
9、脑酰胺特异的葡萄糖基转移酶或脑酰胺特异的半乳糖基转移酶催化下糖基 化生成葡萄糖脑酰胺或半乳糖脑酰胺。半乳糖脑酰胺合成的主要部位在内质网内。葡萄糖脑酰胺的合成 位于内质网和高尔基膜泡液侧。生成的葡萄糖脑酰胺通过某种翻转机制跨膜进入内质网-高尔基体腔途 径，近一步添加糖基延长糖链葡萄糖脑酰胺第一个添加的通常是连接的半乳糖残基，生成乳糖脑酰胺， 然后以不同的连接方式逐个添加糖基，形成多种核心糖链结构。糖鞘脂的生理功能： （1）糖鞘脂在细胞膜中起组织功能（2）保护上皮细胞免受不利环境的侵害（3）为肠道共生菌群提供 黏附位点（ 4）作为高度特异性的受体靶高歇病：降解葡萄糖脑酰胺的葡萄糖苷酶的基因突变，使
10、溶酶体中的葡萄糖脑酰胺不能够被降解。症状 表现为肝、脾肿大和骨骼畸形格林-巴利综合症和米勒 -费希尔综合症：弯曲杆菌感染之后，在病人血循环中出现抗某些神经节苷脂的 抗体。第七章： GPI 锚GPI 锚的结构：（1）糖链（ 2）肌醇磷酸（ 3）插入脂双层内的长脂肪酸链GPI 锚的功能： （1）赋予膜蛋白较大的横向运动性（2）通过激活脂酶介导蛋白的释放及分泌 （3）靶向膜蛋白使其定位于细胞表面特定的区域（4）调节细胞内吞及蛋白质的周转 （5）参与受体介导的细胞信号转导阵发性夜间血红蛋白尿症： 是一种获得性溶血性贫血， 其病因是缺少作为补体调节蛋白的衰变加速因子 和补体 C8 的结合蛋白。这二者都是
11、GPI 蛋白，他们均可阻止补体激活所致的溶血第八章：蛋白聚糖和糖胺聚糖蛋白聚糖：是由1 个核心蛋白与1 条或多条共价连接的GAG 链组成的生物大分子糖胺聚糖：是直链多糖，由一个氨基糖（GlcNAc 或 GalNAc ）和一个糖醛酸形成的二糖作为基本的结构单位糖胺聚糖的分类： （1）透明质酸（2）硫酸软骨素（3）硫酸皮肤素（4）硫酸角质素粘多糖蓄积病： 属于一类溶酶体蓄积病，以 GAG 分解代谢缺陷和大量GAG 堆积于组织细胞核排泄于尿中为特征。临床表现面容变形，多发性骨发育不良、智能发育不全、内脏损害及角膜混沌。第九章：高尔基体内其他类型的聚糖C-甘露糖基化：单一的甘露糖残基的C-1 以连键连
12、接到核糖核酸酶2Trp-7 吲哚环 C-2 原子上糖化：单糖中的还原端的羰基和蛋白质的氨基（可以是N 末端，也可以是赖氨酸侧链的氨基）在温和的条件下形成西夫碱，经重排转变成较为稳定的产物第十章不同类型聚糖的共同结构2-型糖链：构成 N-连接、O-连接和脂连接聚糖的核心前体常被GlcNAc 残基修饰，在一个或多个 GlcNAc 残基上加上 1-4 连接的半乳糖，所形成的结构被命名为“ 2-型糖链 ” ，其组分二糖为乳糖胺单元1-型糖链： N-连接、 O-连接和脂连接聚糖核心结构前体末端的GlcNAc 残基可被 1-3 连接的半乳糖修 饰，所形成的结构被命名为“1-型糖链” ，其组分二糖为拟乳糖胺
13、单元多聚乳糖胺： 糖蛋白与糖脂通常带有包括直线型2-型乳糖胺单元的多聚体聚糖， 这样的结构被称为多聚 乳糖胺P 血型抗原：是红细胞及包括膀胱上皮在内的其他组织上的膜结合糖鞘脂所呈现的聚糖结构第十一章 糖基转移酶聚糖的生物合成的酶： （1）次要：糖苷酶（ 2）主要：糖基转移酶糖基转移酶作用的共同特点： （1）糖基的供体：糖核苷酸、糖磷酸多萜醇（2）糖基的受体：大部分糖基受体是寡糖 （3）糖蛋白中有特异的蛋白质序列（4）一键一酶原则调节糖基转移酶作用的因素： （1）供体转运进入腔内的糖核苷酸供体的浓度（2）特定的糖核苷酸降解酶 （3）利用相同供体或接纳体的糖基转移酶的竞争 （4）腔内接纳体的浓度
14、（5）腔内的 pH 以及接纳体通过特定高尔基体区室的时间糖基转移酶的程序性作用： 某一个转移酶合成的寡糖产物是其他糖基转移酶进行一系列合成接纳体底物型跨膜蛋白特征： 所有的高尔基体糖基转移酶具有单一的跨膜结构域，该结构域的两翼分别为一个短 的氨基末端结构域和一个长羧基末端结构域第十二章模式生物体中的糖基化第十三章 植物细胞壁的糖生物学细胞壁的结构：（1）纤维素微原纤维（ 2）富含半乳糖醛酸（果胶）酸性多糖凝胶 （3）钙离子桥交联的多糖（半纤维素）羟脯氨酸的糖基化过程遵循相邻接触原则：一个被糖基化的羟脯氨酸残基必须紧连接着另一个羟脯氨酸 残基阿拉伯半乳聚糖蛋白（ AGP） ：是细胞外或锚定在细胞
15、质膜上，典型地含糖90%以上的蛋白质 功能：AGP 在决定细胞命运和体细胞胚胎发生上有重要作用植物细胞生长需要蛋白质和寡糖介导的木聚糖网络的松开过程参与的酶和蛋白：（1）膨胀蛋白：是一些与细胞壁向结合的小分子蛋白，27kDa,可以破坏基质的纤维素与多糖间非共价空间或氢键，诱导细胞的延伸（2）内切 聚糖酶 （3）木聚糖内切转移糖苷酶寡糖诱导子： 真菌细胞壁降解：葡聚糖、壳聚糖和脱乙酰壳寡糖（4-20 个糖基） 植物细胞壁降解产物：寡聚拌入糖醛酸（果胶片段）糖脂信号在固氮菌与植物建立共生关系过程中起关键作用： 结瘤因子壳寡糖脂植物糖蛋白复合型N-聚糖：复合型：具有高致免疫性第十四章 细菌多糖细菌多
16、糖的结构： 肽聚糖 葡聚糖 脂多糖细菌多糖的功能： 荚膜多糖、脂多糖抵御补体和噬菌体的进攻 脂聚糖中的脂 A（内毒素）肽聚糖（胞壁质）： 结构： 糖链：平行多糖链构成，1，4 连接的 GlcNAc 和 N-乙酰胞壁酸 肽链：由 L-Ala，D-氨基酸（ D-Glu 和 D-Ala） ，L-二氨基庚二酸 功能：赋予细胞机械强度和一定形状，并提供一个保持胞内渗透压的屏障膜衍生寡糖（ MDO ） ： 存在于革兰氏阴性菌的周质，由6-12 个葡萄糖单位构成的 葡聚糖，多数以 1-2 连接，并有 1-6 分 枝 功能：MDO 的高电荷与胞壁质多糖构成的电荷层形成一个渗透压的缓冲，保护内膜脂多糖： 结构： （1）脂 A：将脂多糖锚定在外膜上作为内层核心区和外层的支架，由两个1-6 连接的葡萄糖按残基组 成，还原端连有脂肪酸（ 2）内层核心区：庚糖、 KDO、己糖和磷酸基团（ 3）O-抗原：由 2-8 个糖残基 构成，提供一个抵御疏水抗生素的亲水屏障脂 A 的生物学效应：与哺乳动物有非常强的生物学效应，导致发热、脓毒性休克和多种有害的生理学 效应。荚膜多糖： 功能： （1
