第三章糖复合物的结构与功能一、什么是糖复合物(glycoconjugates) 糖以共价键与蛋白质或脂类结合，形成糖复 合物，包括糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂二、什么是糖生物学（glycobiology）糖生物学是研究糖的分子结构、合成及生物 功能的新兴学科核酸和蛋白质的研究成就,极 大地推动了糖生物学的快速发展第一节 聚糖的结构一、聚糖的分子结构（一） 单糖的种类及结构单糖的种类葡萄糖(Glc) 半乳糖(Gal)甘露糖(Man) N-乙酰葡糖胺(GlcNAc)岩藻糖(Fuc) N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)木糖(Xyl) 唾液酸(SA)单糖结构-D-葡萄糖 -D-半乳糖 D-甘露糖 D-木糖 （Glc，▲） (Gal，●) (Man，○) (Xyl， )-D-N-乙酰葡糖胺 -D-葡糖醛酸 -L-艾杜糖醛酸 -D-葡糖胺 （GlcNAc ,■） （GlcUA, ) (IdoUA， ) （GlcN）-D-N-乙酰半乳糖胺 -L-岩藻糖 唾液酸 -D-N-乙酰葡糖胺-尿苷二磷酸 （GalNAc，□) (Fuc，△) (SA，◆) GlcNAc-UDP(*单糖的英文缩写及代表符号在括号标明)（二）单糖的连接方式 1. 单糖的连接方式：O-糖苷键形式有：1→2, 1→21→3, 1→31→4, 1→41→6, 1→6 生物大分子 核酸 蛋白质 聚糖结构单位 核苷酸 氨基酸 单糖连接键 3’,5’ -磷酸二酯键 肽键 糖苷键游离末端 5’磷酸，3’羟基 氨基端，羧基端 非还原端，还原端 多聚体合成方向 5’→3’ N→C 非还原端→还原端寡聚体数* 6 6 ＞ 1056(n =3) 2.三种生物大分子结构特点（* 由3个不同的氨基酸、核苷酸和已糖分别通过肽键、磷酸二酯键所组成的寡聚体数目）（三）聚糖的一级结构及空间结构*聚糖的一级结构是指单糖的排列顺序及糖苷键的性质。
聚糖的二级结构聚糖的二级结构涉及糖环构象、糖苷键旋转角度及各原子之间的相互作用等二、聚糖的分离及分析基本过程(以糖蛋白为例）1．糖蛋白的分离纯化 2．糖链的释放及获得寡糖片段 3．糖链及寡糖片段的分离纯化 4．聚糖一级结构的测定第二节 糖蛋白的结构与功能定义糖蛋白由糖与蛋白质通过共价键连接形成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分布细胞膜、细胞浆、溶酶体及细胞外液 一、糖蛋白的分类与结构N-连接 ：O-连接：GPl-连接： GlcNAc Asn GalNAc Ser 连接方式（一）N-连接糖蛋白定义糖链的N-乙酰葡糖胺与多肽链的天冬酰胺的酰胺氮连接，形成N-糖苷键，此种糖链为N-连接糖链，也称N-连接聚糖连接点的结构GlcNAcβ-N-Asn 糖基化位点N-连接聚糖中Asn-X-Ser／Thr三个氨基酸残基序列子(其中X是除脯氨酸外的任一氨基酸)称为糖基化位点结构高甘露糖型复杂型杂合型都有一个五糖核心结构Man Man Man GlcNAc GlcNAcAsn 核心结构 高甘露糖型 复杂型 杂合型N-连接糖链结构（二）O-连接糖蛋白定义糖链的N-乙酰半乳糖胺与多肽链的丝氨酸 或苏氨酸的羟基连接，形成O-糖苷键，糖链 为O-连接糖链，也称O-连接聚糖。
连接点的结构GalNAcα-O-Ser／ThrIgA分子的O-连接糖链有6种(三)GPl-连接（锚定）糖蛋白定义糖磷脂酰肌醇(GPl)与多肽链连接,此类 蛋白质称为GPl-连接糖蛋白或GPl-锚定糖蛋 白结构磷酸乙醇胺-甘露糖-甘露糖-甘露糖-葡 糖胺-磷脂酰肌醇二、糖蛋白的功能 （一）糖链对糖蛋白理化性质、空间结构和 生物活性的影响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栋和 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（二）糖蛋白在分子识别和黏附中的作用1.糖蛋白在细胞-细胞分子识别和黏附 中的作用 2.糖蛋白在细胞-细胞外基质分子识别和黏附中的作用糖识别结构域（ CRD） Lewis抗原选择素的结构Lewis 抗原结构*细胞外基质（ECM） 构成细胞外基质由胶原蛋白、纤连蛋 白、层连蛋白等糖蛋白，及蛋白聚糖 和透明质酸等多种组分构成 分布各种组织的细胞间隙中纤连蛋白（Fn ) 定义是一种多功能糖蛋白由两个相似的 亚基组成的二聚体 分布细胞外基质、基底膜和各种体液。
功能参与许多生理活动，例如：细胞的形 态、增殖、分化及个体发育、生殖、信息 传递、凝血、组织修复等结构由两个相似的亚基组成二聚体，以羧基 末端的两个二硫键连成“V”形结构，有7个球 状的结构域纤连蛋白的结构域示意图 **层连蛋白（Ln）定义由三条多肽链组成的多结构域构成的 糖蛋白分布主要存在于基底膜中功能主要介导上皮细胞及内皮细胞糖粘 附，而影响细胞的生长、分化和运动Ln可能与某些疾病（糖尿病、类风湿性关节炎等）和肿瘤细胞的浸润、转移有重要关系 结构由3个不同的亚基（α,β,γ）通过二硫键连接形成长约70nm的十字型结构整合蛋白 定义是由α和β两个亚基构成的异二聚体糖蛋白,α和β亚基的分子量为90-180KD分布各种细胞膜功能是细胞内外双向交流的桥梁，通过其所介导的多种信号转导途径引起细胞的多种生物学功能改变结构分为胞外、跨膜和胞内三部分，β亚基胞外部分 含丰富的二硫键，形成较紧密的折叠结构，α亚基上 有二价阳离子(Ca2+, Mg2+)的结合部位，并有一个链 内二硫键整合蛋白的分子结构示意图基底膜（细胞外基质） 的组成及成分三、糖蛋白在医学中的应用许多疾病的发生与糖蛋白糖链的合成 和降解，及结构和功能的异常密切相关。
如糖蛋白糖链的降解：① 内切糖苷酶F（天冬酰胺-N-乙酰葡糖胺糖苷酶） ② 内切糖苷酶H（β-N-乙酰葡糖胺糖苷酶） ③ 唾液酸酶 ④ α-半乳糖苷酶 ⑤ β-N-乙酰氨基己糖糖苷酶、 ⑥α-甘露糖苷酶 ⑦β-甘露糖苷酶▲ ●■●R □▲ ●■●R●▲ ●■●RO A B ABO血型的糖抗原结构 β1,3β1,3α1,2α1,2α1,3β1,3β1,3β1,3β1,3α1,2α1,3第三节 蛋白聚糖(proteoglycan) 定义由糖胺聚糖和核心蛋白通过共价键连 接所形成的糖复合物 特点糖占比例大，占85%以上具有多糖 性质 分布分布于软骨、结缔组织、角膜基质、 关节滑液、粘液、眼玻璃体等组织一、蛋白聚糖的结构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 艾杜糖醛酸组成（一）糖胺聚糖糖胺聚糖是己糖胺和己糖醛酸二糖 重复单位的聚合物体内重要糖胺聚糖有6种：透明质酸、硫酸软骨素硫酸皮肤素、硫酸角质素肝素和硫酸类肝素 糖胺聚糖的结构和分布特点糖胺聚糖 二糖单位 硫酸化位置 组织分布 透明质酸 (HA) GlcUA, GlcNAc 无 关节滑液，玻璃体，结缔组织 硫酸软骨素(CS) GlcUA, GalNAc C4, C6 骨，软骨，角膜 硫酸皮肤素(DS) IdoUA, GalNAc, C2, C4，C6 皮肤，血管 硫酸角质素 (KS)I/II Gal, GlcNAc C6 角膜，结缔组织 肝素 (Hp) IdoUA，GlcN C2, C6 , C2-N 肥大细胞 硫酸类肝素（HS） GlcUA，GlcN C2, C6 , C2-N 皮肤，成纤维细胞，血管 D-GlcUA D- GlcNAc透明质酸 L-IdoUA （硫酸化） D-GlcN（硫酸化）肝素（二）核心蛋白定义与糖胺聚糖共价结合的多肽链。
结构含有与糖胺聚糖结合的结构域，一些蛋白聚糖通过这一结构定在细胞表面或细胞外基质的大分子中 （三) 糖胺聚糖和核心蛋白的连接软骨可聚蛋白聚糖的结构 二、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、增殖和分化等生物活动 有关 2.其它抗凝血(肝素)参与细胞识别与分化(细胞表面的硫酸肝素)维持软骨机械性能(硫酸软骨素)等第四节 糖脂定义糖脂是糖类以糖苷键与脂类连接形成的糖复合物分类鞘糖脂、甘油糖脂胆固醇衍生的糖脂、GPI一、鞘糖脂的分类与结构 组成 由糖和神经酰胺构成分类中性鞘糖脂：含葡萄糖和半乳糖， GalNAc, GlcNAc和岩藻糖等中性糖酸性鞘糖脂：含唾液酸或硫酸化的单糖 GM1 α2,3 β1,4 β1- ◆→●→▲→1Cer ↑□↑●GM2 GM3神经节苷脂的结构简图 α2,3 β1,4 β1- ◆→●→▲→1Cer ↑β1,4□α2,3 β1,4 β1- ◆→●→▲→1Cer α2,8α2,3 β1,4 β1- ◆→◆→●→▲→1Cer↑□ GD2 α2,8α2,3 β1,4 β1- ◆→◆→●→▲→1Cerβ1,4β1,3GD3 二、糖脂的功能1.细胞膜的结构组份2.参与细胞的识别、分化及信号转导等霍乱弧菌毒素与糖脂受体GM1结合。