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1、糖复合物和脂复合物 Glycoconjugate and Lipid Complex第 三 章Chapter 3糖蛋白 Glycoprotein蛋白聚糖 Proteoglycan（PG）糖脂和磷脂 Glycolipids and phospholipid细胞外基质 Extracellular Matrix （ECM）主要内容糖类-第三类生物大分子糖类是自然界中广泛存在的有机分子，是一 类多羟基醛或多羟基酮类化合物或聚合物；在生物体中，糖类还可以和其它类型的分子 形成糖复合物;作为细胞识别的信息分子:参与细胞识别、免疫防护与调节、代谢 控制、细胞黏附以及形态发生、发育、癌变 、衰老、器官移植等。
2、糖链结构的多样性构成重复单位的单糖种类糖之间连接的类型单个链的长度分支的可能性与范围正是由于糖链结构的复杂性，使其 可能包含的信息量比核酸和蛋白质大了 几个数量级。 第 一 节Section 1 糖 蛋 白 Glycoprotein定义 是以蛋白质为主,在蛋白质多肽链骨架上共 价连接寡糖链形成的生物大分子。特点 蛋白质含量较多，糖所占比例变动大，表 现为蛋白质的特性。血浆、细胞膜、溶酶体、细胞外液分布概 述HOCH2 OHOOHHHOHHOHH葡萄糖 (Glucose， Glc) 单糖的种类 HOCH2 OHOHHHHOHOHNHC CH3ON-乙酰葡萄糖胺 (N-acetyl glucosa
3、mine, GluNAc)一、糖蛋白的结构HOCH2 OHOOHHHOHHOHH半乳糖 (Galactose,G al)HOCH2 OHOOHHHHOHHNHC CH3ON-乙酰半乳糖胺 (N-acetyl galactosamine, GalNAc)H OHHOHOHHHOHOHCH3岩藻糖 (Fucose, Fuc)甘露糖 (Mannose, Man)HOCH2HOHHOHHHOHOHOHHO HOHHOH2COHOHH木糖 (Xylose,Xyl)H OHHOHHHCOOHOHNHC 3HCOOHOH OH CH2N-乙酰神经氨酸 (N-acetyl neuraminic acid, N
4、euAc)唾液酸 (Sialic acid, SA) 连接方式O-连接N-连接（一）N-连接糖蛋白1. 定义糖蛋白的糖链与蛋白部分的Asn-X-Ser序列的Asn氮以共价键连接称N-连接糖蛋白。2. 糖基化位点 (glycosylation site)N-连接糖蛋白中Asn-X-Ser/Thr三个氨基酸残基的序列子称为糖基化位点。高甘露糖型复杂型杂合型3. N-连接寡糖结构（三型）核 糖 核 酸 酶免 疫 球 蛋 白 G溶 酶 体 酶小 牛 黄 体 激 素卵 清 蛋 白血 清 蛋 白猪 甲 状 腺 球 蛋 白结构特点：A.每种类型都具有一个五糖核心B.它们具有不同的分支，这些寡糖链分支常 常被
5、称为天线 C.血液循环中和膜上的糖蛋白常常是N-糖苷 连接4. N-连接寡糖的合成N-连接寡糖是在内质网上以长萜醇(dolichol)作为糖链载体，先合成含14糖基的寡糖链，然后转移至肽链的糖基化位点上，进一步在内质网和高尔基体进行加工而成。每一步加工都由特异的糖基转移酶或糖苷酶催化完成，糖基必须活化为UDP或UDP的衍生物。N-连接寡糖的合成（二）O-连接糖蛋白1. 定义糖蛋白糖链与蛋白部分的Ser、Thr或hydroxylysine的羟基相连，称为O-连接糖蛋白。 2. O-连接寡糖结构O-连接寡糖有GalNAc与Gal构成核心二糖，核心二糖可重复延长及分支，再接上Fuc、N-乙酰葡萄糖胺
6、等单糖。3. O-连接寡糖的合成O-连接寡糖在N-乙酰半乳糖基转移酶的作用下，在多肽链的丝/苏氨酸的羟基上连接上N-乙酰半乳糖基，然后逐个加上糖基直至O-连接寡糖链的形成。不需载体。UDP-Glc, UDP-Gal, GDP-Man, CMP-NeuAc, GDP-Fuc, UDP-GalNAc UDP- GlcNAc, UDP-XylO二、糖蛋白中寡糖链的功能1. 对糖蛋白新生肽链的影响参与新生肽链的折叠并维持蛋白质的正确的空间构象；影响亚基聚合；糖蛋白在细胞内的分拣和投送。2. 对糖蛋白的生物活性的影响保护糖蛋白不受蛋白酶的水解，延长其半衰期。3. 参与分子的识别作用三、恶性肿瘤中几种糖蛋
7、白中N-糖链的结构 变化（自学）1. -谷氨酰转肽酶2. 运铁蛋白 3. 甲胎蛋白 4. 人绒毛膜促性腺素 5. 恶性肿瘤中糖蛋白中O-GalNAc糖链 的结构改变恶性肿瘤中糖蛋白N-聚糖改变的类型类型 举例1. 高甘露糖型出现或增加 人肝癌GGT2. 核心Fuc增多 人肝癌Tf、绒毛膜上皮癌 hCG3. 天线数增加 卵黄囊肿瘤AFP4. 出现偏二天线 人肝癌GGT Tf、绒毛膜上皮癌 Hcg5. 末端SA变化 AH66肝癌增多6. NeuAc连接键改变 人肝癌Tf和AFP第 二 节Section 2 蛋 白 聚 糖Proteoglycan（PG）定义 一条或多条糖胺聚糖（glycosamin
8、oglycan，GAG ）以共价键与核心蛋白（core protein）形成的化合 物。特点 糖占比例大，约为95%以上，在寡糖链结构上与糖 蛋白存在根本差别，具有多糖性质。分布 分布于软骨、结缔组织、角膜基质、关节滑液、 粘液、眼玻璃体等组织。概 述蛋白聚糖具有一种瓶刷样的分子结构，“刷 毛”以非共价键结合在丝状透明质酸骨架 上。蛋白聚糖的结构组成核心蛋白糖胺聚糖糖胺糖醛酸葡萄糖胺半乳糖胺葡萄糖醛酸艾杜糖醛酸一、重要的糖胺聚糖糖胺聚糖由二糖单位重复连接而成，不分支。硫酸软骨素类(chondroitin sulfates) 硫酸皮肤素(dermatan sulfate) 硫酸角质素(kerat
9、an sulfate) 透明质酸(hyaluronic acid,HA) 肝素 (heparin) 硫酸乙酰肝素(heparan sulfate)体内重要的糖胺聚糖（6种）：二、核心蛋白1.定义与糖胺聚糖链共价结合的蛋白质。核心蛋白均含有相应的糖胺聚糖取代结构域，一些蛋白聚糖通过这一结构锚定在细胞表面或细胞外基质的大分子中。硫酸软骨素硫酸角质素透明质酸透明质酸连接蛋白核心蛋白硫酸角质素硫酸软骨素糖蛋白亚基骨骺软骨蛋白聚糖聚合物2. 蛋白聚糖聚合物硫酸软骨素硫酸角质素透明质酸三、蛋白聚糖的生物合成在内质网上合成核心蛋白多肽链，同时在高尔基体内进行糖链延长或加工。多糖链的形成是由单糖逐个加上去的，
10、糖醛酸由UDPGA提供；单糖要由UDP活化；硫酸由PAPS提供；糖胺氨基来自于Gln。四、蛋白聚糖的功能1. 构成细胞外基质 在基质中蛋白聚糖和弹性蛋白、胶原蛋白以 特殊方式连接，构成基质的特殊结构。这与细胞 的粘附、迁移、增殖和分化等有关。2. 其它功能 抗凝血（肝素） 参与细胞识别与分化（细胞表面的硫酸素） 维持软骨机械性能（硫酸软骨素）等 每一聚糖都有一个独特的能被蛋白质阅读， 并与蛋白质相结合的三维空间构象，即糖密 码(sugar code)。 3. 作为信息分子作用特异的聚糖结构被细胞用来编码若干重要信 息，诸如糖蛋白的胞内定向转运、细胞与细 胞的相互作用、组织与器官发育以及细胞外
11、信号转导等。糖组(Glycome)糖组学则包括聚糖种类、结构鉴定、糖 基化位点分析、蛋白质糖基化的机制和功能 等研究。 一种细胞或一个生物体中全部聚糖种类。蛋白多糖与糖蛋白的区别蛋白多糖 糖蛋白糖链含量 较蛋白质部分多 一般少于蛋白质，少数可较多糖链组成 主要为糖醛酸、 不含糖醛酸，含N-乙酰氨基己 糖、N-乙酰氨基己糖 甘露糖、半乳糖，末端为唾液酸及岩藻糖糖基排列 二糖分子连成长链 大多为分支寡糖链连接方式 一般为O-糖苷键连接 O-糖苷键或N-糖苷键连接分 布 主要在细胞外，各种 分布广泛，细胞内外皆有结缔组织基质中生理功能 维持结缔组织为主 作用广泛，如粘蛋白、血 浆蛋白、膜蛋白等结构蛋
12、白第 三 节 Section 3糖脂和磷脂 Glycolipids and phospholipid定义糖通过其半缩醛羟基以糖苷键与脂质连接的 化合物。 分类鞘糖脂(glycosphingolipids, GSL)甘油糖脂(glycoglycerolipidis) 植物和微生物中 大量存在由磷酸多萜醇衍生的糖脂由类固醇衍生的糖脂一、糖脂 Glycolipids（一）鞘糖脂(glycosphingolipids, GSL)ABO血型鞘糖脂糖鞘脂和鞘氨醇的发现1874年伦敦的 医生兼学者Johann L. W. Thudichum从脑 中发现脑苷脂及其分解产物。为神经酰胺1-位羟基经糖基化所形成的
13、糖苷 化合物，与鞘磷脂同属于鞘脂类。（一）鞘糖脂(glycosphingolipids, GSL)广泛存在于哺乳动物各组织细胞的细胞膜 外层和各种细胞器膜结构，占质膜总脂的 5%（红细胞中）到30%（神经细胞质膜）， 结构具有时空特异性。广泛存在于神经系统，尤其是大脑分布鞘脂的结构鞘氨醇 （2-氨基-4-十八碳烯-1.3-二醇 ）鞘糖脂的结构和分类糖链：脂肪酸链:长链碱基: (long chain base)鞘氨醇 (sphingosine) 1426 C神经酰胺 (ceramide )少则一个糖基，多者2030个，绝大多数10鞘 糖 脂1、中性鞘糖脂半乳糖基神经酰胺 （脑苷脂）2、酸性鞘糖脂
14、含有唾液酸或硫酸基唾液酸鞘糖脂（神经节苷脂） 硫酸鞘糖脂 （硫苷脂）神经节苷脂是最重要的鞘糖脂，在神经系统 末梢中的含量丰富，种类繁多。可能在神经冲动 传递中起重要作用。D-半乳糖N-乙酰-D-半乳糖胺D-半乳糖D-葡萄糖GM3GM2N-乙酰神经氨酸硬脂酸鞘氨醇GM1鞘糖脂可以决定人的ABO血型红细胞质膜上的糖鞘脂 是AB0血型系统的抗原， 血型免疫活性特异性的 分子基础是糖链的糖基 组成。A、B、O三种血型抗原的 糖链结构基本相同，只 是糖链末端的糖基有所 不同。A型血的糖链末端为N-乙酰半乳糖；B型血为半乳糖；AB型两 种糖基都有，O型血则缺少这两种糖基。l二酯酰甘油sn-3上羟基与糖基以
15、糖苷键相连。又被称为糖基甘油脂。l主要存在于植物和微生物。(二)甘油糖脂(glyceroglycolipid）细胞质膜外层的重要组分、细胞表面标记和 抗原、分化标志、细胞生长调节、癌变和 信息传递、细胞粘附、作为细胞毒素病毒 和糖蛋白激素的受体等。（三）糖脂的功能糖脂的先天性代谢紊乱糖脂与恶性肿瘤l恶性肿瘤中糖脂的异常表达GSL合成受阻GSL的新合成：结肠癌-FucCerGSL合成途径的改变：从一个系列转变为另一个系列l糖脂结构与肿瘤致癌性和转移性的关系神经节苷脂，特别是含多个Sia的Gg增加与实验模型的高转移性有关l肿瘤相关糖脂在肿瘤诊断和治疗方面的应用SLea、sLexFuc-GM1糖脂与神经疾患（四）糖脂与疾病Tay-Sachs disease：家 族性白痴病Sandhoffs diseaseGauchers diseaseFabry disease：小时侯 很少出汗，夏天浑身上下 滚烫。到岁左右，开 始出现关节剧烈疼痛的症 状，手掌、肘部、腰背等 多处皮肤出现血管角质 瘤。全球约5000人。 鞘糖脂代谢疾病糖脂用于肿瘤治疗神经节苷脂用于修复神经损伤糖脂类结构的药物定义 含磷酸的脂类称磷酯。分类
