《生物化学糖复合物》PPT课件.ppt

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1、糖蛋白糖蛋白糖蛋白糖蛋白糖脂糖脂第十八章第十八章 糖复合物糖复合物(Glycoconjugates 与细胞外基质与细胞外基质 and Extracellular Matrix) 本章教学要求本章教学要求聚糖的基本结构聚糖的基本结构单糖的结构及连接方式单糖的结构及连接方式糖蛋白的种类、结构和主要功能糖蛋白的种类、结构和主要功能蛋白聚糖的分子组成、种类及主要功能蛋白聚糖的分子组成、种类及主要功能糖脂的结构及主要功能糖脂的结构及主要功能Reverse transcription中心法则中心法则 (Central Dogma)ReplicationDNA RNA 蛋白质蛋白质 细胞细胞 生物生物 DN

2、A RNA 蛋白质蛋白质 酶酶 糖糖 细胞细胞 - 糖复合物糖复合物 生物体生物体 脂类脂类DNA RNA 蛋白质蛋白质 细胞细胞 生物生物几个有关名词几个有关名词聚糖聚糖 任何游离的或与另一类分子结合任何游离的或与另一类分子结合 的糖或糖类组合的通称的糖或糖类组合的通称糖复合物糖复合物 由单糖、寡糖或多糖与蛋白质或由单糖、寡糖或多糖与蛋白质或 脂类结合而成。脂类结合而成。包括糖蛋白、糖脂和包括糖蛋白、糖脂和 蛋白聚糖蛋白聚糖凝集素凝集素 糖识别蛋白，聚糖一般必需与糖识别蛋白，聚糖一般必需与 蛋白质受体相互作用而发挥其功能。蛋白质受体相互作用而发挥其功能。一、什么是糖复合物一、什么是糖复合物(

3、 (glycoconjugatesglycoconjugates) ) 糖以共价键与蛋白质或脂类结合，糖以共价键与蛋白质或脂类结合，形成糖复合物形成糖复合物( (糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂) )糖复合物主要有三种类型糖复合物主要有三种类型糖蛋白、糖脂和糖蛋白、糖脂和 蛋白聚糖蛋白聚糖与脂类相连；与蛋白质相连，这又分为：与脂类相连；与蛋白质相连，这又分为： N-连接型连接型：聚糖通过：聚糖通过N原子与蛋白质或脂类连接原子与蛋白质或脂类连接 O-连接型：连接型：聚糖通过聚糖通过O原子与蛋白质或脂类连接原子与蛋白质或脂类连接糖复合物功能多样糖复合物功能多样 二、什么是糖生物学二、什

4、么是糖生物学（glycobiologyglycobiology） 研究与研究与蛋白质或脂类蛋白质或脂类连接的连接的糖（糖链）的糖（糖链）的分子结构、合成及生物功能分子结构、合成及生物功能的新兴学科的新兴学科核酸和蛋白质研究成就核酸和蛋白质研究成就, ,极大推动了糖生物学发展。极大推动了糖生物学发展。第一节第一节 糖复合物的结构与功能糖复合物的结构与功能单糖单糖 是是 聚糖聚糖 的的 基本结构单位基本结构单位 第一节第一节 单糖单糖（2-302-30）- - 聚糖的结构聚糖的结构糖是多羟醛或多羟酮，碳水化合物糖是多羟醛或多羟酮，碳水化合物单糖单糖: :是一种不能再被水解是一种不能再被水解单糖单糖

5、: :是一种不能再被水解是一种不能再被水解一、聚糖分子中一、聚糖分子中单糖的种类单糖的种类及结构及结构单糖的种类单糖的种类葡萄糖葡萄糖(Glc)半乳糖半乳糖(Gal)甘露糖甘露糖(Man)N-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺(GlcNAc)岩藻糖岩藻糖(Fuc)N-乙酰半乳糖胺乙酰半乳糖胺(GalNAc)木糖木糖(Xyl)唾液酸唾液酸(SA) 单糖结构(*单糖的英文缩写及代表符号在括号标明单糖的英文缩写及代表符号在括号标明) -D-葡萄糖葡萄糖 -D-半乳糖半乳糖 D-甘露糖甘露糖 D-木糖木糖 （Glc，） (Gal，) (Man，) (Xyl， ) -D-N-乙酰乙酰葡糖胺葡糖胺 -D-葡糖醛酸葡糖醛

6、酸 -L-艾杜糖醛酸艾杜糖醛酸 -D-葡糖胺葡糖胺 （GlcNAc ,） （GlcUA, ) (IdoUA， ) （GlcN） -D-N-乙酰乙酰半乳糖胺半乳糖胺 -L-岩藻糖岩藻糖 唾液酸唾液酸 -D-N-乙酰乙酰葡糖胺葡糖胺-尿苷二磷尿苷二磷酸酸（GalNAc，) (Fuc，) (SA，) GlcNAc-UDP 二、二、聚糖聚糖中单糖间连接方式中单糖间连接方式 - O- O-糖苷键糖苷键 催化催化糖苷键糖苷键生成的酶生成的酶：特异的特异的糖基转移酶糖基转移酶 单糖间单糖间O-糖苷键糖苷键形式形式 12 12 13 13 14 14 16 16-糖苷键糖苷键-糖苷键糖苷键糖苷键形成：需要能量

7、，由特异的酶催化。糖苷键形成：需要能量，由特异的酶催化。 酶酶- 糖基转移酶糖基转移酶催化催化生物大分子生物大分子 核酸核酸 蛋白质蛋白质 聚糖聚糖 结构单位结构单位 核苷酸核苷酸 氨基酸氨基酸 单糖单糖 连接键连接键 3,5 -磷酸二酯键磷酸二酯键 肽键肽键 糖苷键糖苷键 游离末端游离末端 5磷酸，磷酸，3羟基羟基 氨基端，羧基端氨基端，羧基端 非还原端，还原端非还原端，还原端 多聚体方向多聚体方向 53 NC 还原端还原端非还原端非还原端 寡聚体数寡聚体数* 6 6 1056 (n =3) 2.2.三种生物大分子结构特点三种生物大分子结构特点（* 由由3个不同的氨基酸、核苷酸和已糖分别通过

8、肽键、磷酸二酯键所组成的寡聚体数目）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（三）聚糖的一级结构一级结构及空间结构及空间结构* *聚糖的一级结构聚糖的一级结构 指指单糖的排列顺序单糖的排列顺序及及糖苷键的性质糖苷键的性质。* *聚糖的二级结构聚糖的二级结构 涉及糖环构象、涉及糖环构象、糖苷键旋转角度糖苷键旋转角度及及 各各原子间原子间相互作用等。相互作用等。二二 糖蛋白糖蛋白的结构与功能的结构与功能 定义定义 糖蛋白糖蛋白由由糖与蛋白质糖与蛋白质通过共价键连接形成。通过共价键连接形成。 特点特点 蛋白质含量较多蛋白质含量较多，糖所占比例变动大，表，

9、糖所占比例变动大，表 现为现为蛋白质的特性。蛋白质的特性。 分布分布 细胞膜、细胞浆、溶酶体及细胞外液细胞膜、细胞浆、溶酶体及细胞外液 糖基化糖基化: : 蛋白质加工修饰步骤,异常可致多种疾病一、糖蛋白的分类与结构一、糖蛋白的分类与结构糖蛋白分子中聚糖（糖链）与蛋白质的连接形式有：糖蛋白分子中聚糖（糖链）与蛋白质的连接形式有：N连接糖链连接糖链O连接糖链连接糖链GPI（糖磷脂酰肌醇）糖磷脂酰肌醇）连接糖链连接糖链据此将糖蛋白分为：据此将糖蛋白分为： N连接糖蛋白连接糖蛋白O连接糖蛋白连接糖蛋白GPI连接糖蛋白连接糖蛋白 一、一、糖蛋白的分类与结构糖蛋白的分类与结构N-N-连接连接 ：O-O-连

10、接连接：GPI-GPI-连接：连接： GlcNAc 天冬酰胺天冬酰胺 GalNAc 丝氨酸丝氨酸连接方式连接方式 （一）（一）N-N-连接连接糖蛋白糖蛋白 定义定义 糖链糖链N-N-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺与多肽链的与多肽链的天冬酰胺天冬酰胺的酰胺的酰胺氮连接，形成氮连接，形成N-N-糖苷键糖苷键，此种糖链为，此种糖链为N-N-连接糖链连接糖链。 连接点的结构连接点的结构 GlcNAc-N-AsnGlcNAc-N-Asn 糖基化位点糖基化位点 N-N-连接聚糖中连接聚糖中AsnAsn-X-Ser-X-SerThrThr三个氨基酸残基三个氨基酸残基序列子序列子( (其中其中X X是除脯氨酸外的任一氨

11、基酸是除脯氨酸外的任一氨基酸) ) 。（一）（一）N-N-连接糖蛋白连接糖蛋白1.1.N-N-连接糖蛋白的连接糖蛋白的糖基化位糖基化位点（序列子）点（序列子）AsnAsnXSer/XSer/ThrThr 连接点的结构连接点的结构GlcNAc-N-AsnGlcNAc-N-Asn2.N连接糖链的三种亚型连接糖链的三种亚型核心结构核心结构高甘露糖型高甘露糖型杂合型杂合型复杂型复杂型都有一个都有一个五糖核心五糖核心结构结构. 3.N-3.N-连接糖链的合成连接糖链的合成细胞内细胞内场所场所-粗面内质网和高尔基体。粗面内质网和高尔基体。糖链的糖链的载体载体-长帖醇长帖醇催化糖链生成的催化糖链生成的酶酶（

12、各种）糖基转移酶（各种）糖基转移酶糖基糖基供体供体UDP/GDP-UDP/GDP-糖基衍生物糖基衍生物糖链的合成糖链的合成与肽链的合成同时进行与肽链的合成同时进行长帖醇和磷酸长帖醇的结构长帖醇和磷酸长帖醇的结构糖链合成的糖基供体糖链合成的糖基供体UDP-UDP-葡萄糖葡萄糖UDP-UDP-半乳糖半乳糖UDP-UDP-木糖木糖UDP-UDP-葡糖醛酸葡糖醛酸UDP-UDP-艾杜糖醛酸艾杜糖醛酸UDP-N-UDP-N-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺UDP-N-UDP-N-乙酰半乳糖胺乙酰半乳糖胺GDP-GDP-甘露糖甘露糖GDP-L-GDP-L-岩藻糖岩藻糖CMP-N-CMP-N-乙酰神经氨酸乙酰神经氨酸

13、IgG分子铰链区聚糖的空间结构分子铰链区聚糖的空间结构 （二）（二）O-O-连接连接糖蛋白糖蛋白 定义定义 糖链的糖链的N-N-乙酰半乳糖胺与多肽链丝氨酸乙酰半乳糖胺与多肽链丝氨酸或苏氨酸或苏氨酸羟基羟基连接，形成连接，形成O-O-糖苷键。糖苷键。 连接点的结构连接点的结构 GalNAcGalNAc-O-Ser-O-SerThrThr（二）二） O-O-连接糖蛋白连接糖蛋白1. 1. O O- -连接糖蛋白的合成连接糖蛋白的合成细胞内场所细胞内场所-粗面内质网和高尔基体。粗面内质网和高尔基体。不需糖链载体不需糖链载体催化糖链生成的酶催化糖链生成的酶（各种）糖基转移酶（各种）糖基转移酶糖基供体糖

14、基供体UDP/GDP-UDP/GDP-糖基衍生物糖基衍生物糖链的合成在糖链的合成在肽链合成后进行肽链合成后进行多数糖蛋白是多数糖蛋白是膜结合蛋白膜结合蛋白，故，故O-连接多肽和其他连接多肽和其他糖蛋白由糖蛋白由m-RNA编码。编码。O-糖苷型寡糖链糖基由核糖苷型寡糖链糖基由核苷酸糖提供，糖基转移酶催化苷酸糖提供，糖基转移酶催化每一特异每一特异糖苷键糖苷键合成均需相应特异合成均需相应特异糖基转移酶糖基转移酶的的作用作用催化糖链内部糖基的催化糖链内部糖基的酶酶位于位于内质网内质网，。 两类糖蛋白两类糖蛋白 黏蛋白黏蛋白(mucins) 蛋白多糖蛋白多糖 （proteoglycans) 均含有大量的

15、均含有大量的O-连接聚糖，这两类蛋白质的连接聚糖，这两类蛋白质的高度糖基化，赋予其特殊的物理性质高度糖基化，赋予其特殊的物理性质,和其功和其功能密切相关能密切相关黏蛋白的特性黏蛋白的特性（以人黏蛋白为例）（以人黏蛋白为例）：1 分子量巨大分子量巨大 多肽链含多肽链含1万个氨基酸残基，万个氨基酸残基，8个编码基因，有成串的个编码基因，有成串的重复序列，其中含重复序列，其中含Ser及及Thr。可以是膜结合或分泌型。可以是膜结合或分泌型的分子形成以二硫键连接的寡聚体的分子形成以二硫键连接的寡聚体2 高度粘稠高度粘稠-多种多种润滑功能润滑功能所必需所必需3 通过二硫键可形成分支结构，水化后形成胶状通过

16、二硫键可形成分支结构，水化后形成胶状4 抗菌性能抗菌性能-黏蛋白及末端结构对细菌有特异的亲和力黏蛋白及末端结构对细菌有特异的亲和力5 膜型细胞表面黏蛋白还具有膜型细胞表面黏蛋白还具有调节细胞间黏附调节细胞间黏附作用作用IgA分子的分子的O-连接糖链有连接糖链有6种种 ( (三三)GPI-)GPI-连接（锚定）糖蛋白连接（锚定）糖蛋白 定义定义 糖磷脂酰肌醇糖磷脂酰肌醇(GPI)(GPI)与多肽链连接与多肽链连接, ,此类此类蛋白质称为蛋白质称为GPIGPI- -连接糖蛋白连接糖蛋白 PCH2CH2NHCONH2磷酸乙醇胺磷酸乙醇胺葡糖胺葡糖胺甘露糖甘露糖P磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇肽链肽链细胞膜细胞

17、膜 细胞膜的膜蛋白是含有特定寡糖的细胞膜的膜蛋白是含有特定寡糖的糖蛋白，糖蛋白，其寡糖带有识别信号，决定着细其寡糖带有识别信号，决定着细胞间相互作用胞间相互作用时的行为，例如对时的行为，例如对肿瘤学、免疫学肿瘤学、免疫学的研究具有的研究具有重大意义。重大意义。 二、糖蛋白的功能二、糖蛋白的功能（一）糖链对糖蛋白理化性质、空间结构和（一）糖链对糖蛋白理化性质、空间结构和 生物活性的影响生物活性的影响 对糖蛋白新生肽链影响对糖蛋白新生肽链影响:参与新生肽链参与新生肽链 折叠并维持蛋白质正确的空间构象折叠并维持蛋白质正确的空间构象; 影响亚基聚合影响亚基聚合（二）（二）糖蛋白在分子识别和黏附中的作用

18、糖蛋白在分子识别和黏附中的作用 1.1.糖蛋白在细胞糖蛋白在细胞- -细胞分子识别和黏附细胞分子识别和黏附 中的作用中的作用 2.2.糖蛋白在细胞糖蛋白在细胞- -细胞外基质分子识别和细胞外基质分子识别和 黏附中的作用黏附中的作用4.微生物感染早期，致病微生物的凝集素样物微生物感染早期，致病微生物的凝集素样物质质-黏黏 附素（附素（adhesin）对识别宿主细胞表面糖）对识别宿主细胞表面糖结构（配体）结构（配体） 5.5.免疫球蛋白糖基化与自身免疫病免疫球蛋白糖基化与自身免疫病6. 6. 糖类药物和疫苗糖类药物和疫苗 糖蛋白糖蛋白糖链糖链的功能的功能 3.3.糖链与酶类的催化活性有关糖链与酶类

19、的催化活性有关 1.1.糖蛋白在细胞间分子识别和黏附中的作用糖蛋白在细胞间分子识别和黏附中的作用 白细胞与内皮细胞的分子识别白细胞与内皮细胞的分子识别 三、糖蛋白在医学中的应用三、糖蛋白在医学中的应用 去除小鼠卵细胞透明带中去除小鼠卵细胞透明带中ZP3糖蛋白的糖链，精卵结合受抑制糖蛋白的糖链，精卵结合受抑制。许多疾病的发生与糖蛋白糖链的合成和降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。解，及结构和功能的异常密切相关。 如糖蛋白糖链的降解：如糖蛋白糖链的降解： 内切糖苷酶内切糖苷酶F（天冬酰胺天冬酰胺-N-乙酰葡糖胺糖苷酶）乙酰葡糖胺糖苷酶） 内切糖苷酶内切糖苷酶H（-

20、N-乙酰葡糖胺糖苷酶）乙酰葡糖胺糖苷酶） 唾液酸酶唾液酸酶 -半乳糖苷酶半乳糖苷酶 -N-乙酰氨基己糖糖苷酶、乙酰氨基己糖糖苷酶、-甘露糖苷酶甘露糖苷酶 -甘露糖苷酶甘露糖苷酶 R R R O A B ABO血型的糖抗原结构血型的糖抗原结构 1,31,31,21,21,31,31,31,31,31,21,3糖识别结构域糖识别结构域（CRD） Lewis抗原抗原 选择素的结构选择素的结构 Lewis 抗原结构抗原结构 *整合蛋白整合蛋白 定义定义 是由是由和和两个亚基构成的异二聚两个亚基构成的异二聚 体糖蛋白体糖蛋白,和和亚基的分子量为亚基的分子量为 90-180KD90-180KD。 分布分布

21、 各种细胞膜各种细胞膜 功能功能 是细胞内外双向交流的桥梁，通过其是细胞内外双向交流的桥梁，通过其 所介导的所介导的多种信号转导途径多种信号转导途径引起细胞引起细胞 的多种生物学功能改变。的多种生物学功能改变。 整合蛋白（整合蛋白（integrinintegrin) ) 整合蛋白是由整合蛋白是由和和两个两个亚基构成的异二聚亚基构成的异二聚 体糖蛋体糖蛋白白,和和亚基的分子量为亚基的分子量为90-180KD90-180KD。分布分布: :各种细胞膜各种细胞膜功能功能;:;:细胞内外双向交流细胞内外双向交流的桥梁，通过其所介导的的桥梁，通过其所介导的多种信号转导途径引起细多种信号转导途径引起细胞的

22、多种生物学功能改变。胞的多种生物学功能改变。整合蛋白的分子结构示意图整合蛋白的分子结构示意图三 蛋白聚糖 (proteoglycan) 定义定义 由糖胺聚糖和核心蛋白通过共价键连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。接所形成的糖复合物。特点特点 高度高度O-O-糖基化糖基化的蛋白质糖占比例大，的蛋白质糖占比例大，占占85%85%以上。具有多糖性质。以上。具有多糖性质。分布分布 分布于软骨、结缔组织、角膜基质、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。关节滑液、粘液、眼玻璃体等组织。 使细胞外基质具有极高的强度；具有特殊的使细胞外基质具有极高的强度；具有特殊的

23、 重复性双糖序列重复性双糖序列, , 细胞表面的蛋白多糖可与细胞表面的蛋白多糖可与 生长因子相互作用生长因子相互作用 一、一、蛋白聚糖蛋白聚糖的结构的结构核心蛋白核心蛋白糖胺聚糖糖胺聚糖糖胺糖胺糖醛酸糖醛酸葡萄糖胺葡萄糖胺半乳糖胺半乳糖胺葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸艾杜糖醛酸艾杜糖醛酸组成组成 1.1.糖胺聚糖糖胺聚糖 糖胺聚糖是糖胺聚糖是己糖胺和己糖醛酸己糖胺和己糖醛酸二糖重复单位的二糖重复单位的 聚合物。聚合物。 6 6种重要糖胺聚糖：种重要糖胺聚糖： 透明质酸透明质酸硫酸软骨素硫酸软骨素硫酸皮肤素硫酸皮肤素硫酸角质素硫酸角质素肝素肝素硫酸类肝素硫酸类肝素糖胺聚糖的结构和分布特点糖胺聚糖的结构和分

24、布特点糖胺聚糖糖胺聚糖二糖单位二糖单位硫酸化位置硫酸化位置组织分布组织分布透明质酸透明质酸 (HA)GlcUA, GlcNAc无无关节滑液，玻璃关节滑液，玻璃体，结缔组织体，结缔组织硫酸软骨素硫酸软骨素(CS)GlcUA, GalNAcC4, C6骨，软骨，角膜骨，软骨，角膜硫酸皮肤素硫酸皮肤素(DS) IdoUA, GalNAcC2, C4，C6皮肤，血管皮肤，血管硫酸角质素硫酸角质素 (KS)I/IIGal, GlcNAcC6角膜，结缔组织角膜，结缔组织 肝素肝素 (Hp)IdoUA，GlcNC2, C6 , C2-N 肥大细胞肥大细胞硫酸类肝素（硫酸类肝素（HS）GlcUA，GlcNC2

25、, C6 , C2-N皮肤，成纤维细皮肤，成纤维细胞，血管胞，血管 D-GlcUA D- GlcNAc 透明质酸 L-IdoUA （硫酸化） D-GlcN（硫酸化） 肝素 2.2.核心蛋白核心蛋白 定义定义 与糖胺聚糖共价结合的多肽链。与糖胺聚糖共价结合的多肽链。 结构结构 蛋白聚糖通过核心蛋白的特殊结构域，蛋白聚糖通过核心蛋白的特殊结构域， 锚定在细胞表面或细胞外基质的大分子中。锚定在细胞表面或细胞外基质的大分子中。 （3) 3) 糖胺聚糖和核心蛋白的连接糖胺聚糖和核心蛋白的连接软骨可聚蛋白聚糖的结构软骨可聚蛋白聚糖的结构 蛋白聚糖的功能蛋白聚糖的功能1. 1. 作为细胞外基质的结构组分作为

26、细胞外基质的结构组分2. 2. 作为各种组织的赋型剂与充盈剂作为各种组织的赋型剂与充盈剂3. 3. 与离子结合，吸引大量的水分及电解质与离子结合，吸引大量的水分及电解质4.4.赋予负重软骨以可压缩性（透明质酸与硫酸软骨素）赋予负重软骨以可压缩性（透明质酸与硫酸软骨素）5. 5. 赋予角膜以透明性（硫酸胶质素与硫酸皮肤素）赋予角膜以透明性（硫酸胶质素与硫酸皮肤素）6.6.抗凝血（肝素）抗凝血（肝素）7.7.作为细胞膜成分、参与细胞粘着、细胞识别以及受作为细胞膜成分、参与细胞粘着、细胞识别以及受体起作用体起作用第四节第四节 糖脂糖脂糖类以糖苷键与脂类连接形成的糖复合物。糖类以糖苷键与脂类连接形成的

27、糖复合物。分类：鞘糖脂、甘油糖脂、胆固醇衍生的糖脂、分类：鞘糖脂、甘油糖脂、胆固醇衍生的糖脂、GPI 一、一、鞘糖脂鞘糖脂的分类与结构的分类与结构组成组成 由糖和神经酰胺构成由糖和神经酰胺构成分类分类 中性鞘糖脂：中性鞘糖脂：含葡萄糖和半乳糖，含葡萄糖和半乳糖， GalNAcGalNAc, , GlcNAcGlcNAc和和 岩藻糖等中性糖岩藻糖等中性糖 酸性鞘糖脂：酸性鞘糖脂：含唾液酸或硫酸化的单糖含唾液酸或硫酸化的单糖 GM1 2,3 1,4 1-1Cer GM2 GM3神经节苷脂的结构简图神经节苷脂的结构简图 2,3 1,4 1-1Cer 1,4 2,3 1,4 1-1Cer 2,82,3

28、 1,4 1-1Cer GD2 2,82,3 1,4 1-1Cer1,41,3 GD3 二、糖脂的功能二、糖脂的功能 1.细胞膜的结构组份细胞膜的结构组份 2.参与细胞的识别、分化参与细胞的识别、分化及信号转导等及信号转导等 第二节第二节 细胞外基质（细胞外基质（ECMECM）构成构成 细胞外基质由胶原蛋白、细胞外基质由胶原蛋白、纤连蛋纤连蛋白、层连蛋白等糖蛋白，及白、层连蛋白等糖蛋白，及蛋白聚糖蛋白聚糖和透明质酸等多种组分构成。和透明质酸等多种组分构成。分布分布 各种组织的细胞间隙中。各种组织的细胞间隙中。 2.2.糖蛋白在细胞糖蛋白在细胞- -细胞外基质分子识别和黏附中的作用细胞外基质分子

29、识别和黏附中的作用纤连蛋白（纤连蛋白（fibronectinfibronectin，FNFN）多功能糖蛋白。由两个多功能糖蛋白。由两个相似的亚基组成的二聚体。相似的亚基组成的二聚体。分布在细胞外基质、基底膜和各种体液。细胞外基质、基底膜和各种体液。 功能：功能： 参与许多生理活动，如：细胞形态、增殖、分参与许多生理活动，如：细胞形态、增殖、分化及个体发育、生殖、信息传递、凝血、组织修复等。化及个体发育、生殖、信息传递、凝血、组织修复等。纤连蛋白（纤连蛋白（fibronectin，FN） 结构 由两个相似的亚基组成二聚体，以羧基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末端的两个二硫

30、键连成“V”V”形结构，有形结构，有7 7个球个球状的结构域。状的结构域。纤连蛋白的结构域示意图纤连蛋白的结构域示意图 肝素肝素A纤维蛋白纤维蛋白A胶原蛋白胶原蛋白DNA细胞细胞 A肝素肝素B细细胞胞B纤维纤维蛋白蛋白B Reference : Minireview on Adhesive Recognition Sequences on Vol. 266, No. 20, Issue of July 15, pp. 12809-12812,1991THE JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRYRGD* *胶原蛋白（胶原蛋白（Collagen ) )定义定义 简称简称胶

31、原胶原，为纤维状蛋白质，构成组织框架。，为纤维状蛋白质，构成组织框架。 分布分布 体内含量最多的蛋白质，约占人体蛋白总量的体内含量最多的蛋白质，约占人体蛋白总量的25 30% 。功能功能 增强组织的强度和韧性增强组织的强度和韧性 某些组织中胶原蛋白的含量某些组织中胶原蛋白的含量组组 织织 含含 量量骨（矿物质除外）骨（矿物质除外） 88.088.0跟腱跟腱 86.086.0皮肤皮肤 71.971.9角膜角膜 68.168.1软骨软骨 4646 6363韧带韧带 17.017.0主动脉主动脉 12 12 2424肝肝 3.93.9 几种胶原蛋白的组成、分布与结构特性几种胶原蛋白的组成、分布与结构

32、特性类型 肽链构成 结 构 特 性 组 织 分 布 I1(I)22(I)含2种类型的多肽链，低糖，每条链中羟赖氨酸数少于10个骨、皮肤、肌腱、瘢痕组织、心瓣膜、肠与尿道壁 II1(II)3糖占10%，每条链中羟赖氨酸少于20个软骨、玻璃体 III1(III)3低糖、羟脯氨酸和甘氨酸含量高，含半胱氨酸血管壁、新生的皮肤、瘢痕组织、肠与尿道壁 IV1(IV)32(IV)33-羟脯氨酸含量高，每条链含羟赖氨酸高于40个，低丙氨酸和精氨酸，含半胱氨酸，高糖（15%）基底膜，晶状体被膜 V1(V)22(V)1(V)31(V)2(V)3(V)高糖含量，甘氨酸和羟赖氨酸含量相对较高细胞表面，细胞外骨细胞表面

33、，细胞外骨架，少量广布于所有组织 目前已发现19种胶原蛋白，它们都是由链（注意：不是 螺旋）组成的三股螺旋结构。 链主要有1、2和3等类型。虽然不同类型的胶原蛋白具有很高的同源性，但其氨基酸组成的差异决定其具有不同的物理特性。不同胶原蛋白的同类链以括号内加胶原蛋白的分型表示其差别，如胶原蛋白I的1链用1（I）表示。以此类推。胶原分子是糖蛋白，不同类型胶原蛋白的糖链组成不同。纤连蛋白的结构域示意图纤连蛋白的结构域示意图 *层连蛋白（层连蛋白（Ln） 定义定义 由三条多肽链组成的多结构域构成的由三条多肽链组成的多结构域构成的 糖蛋白。糖蛋白。 分布分布 主要存在于基底膜中。主要存在于基底膜中。 功

34、能功能 主要介导上皮细胞及内皮细胞糖粘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。附，而影响细胞的生长、分化和运动。 Ln可能与某些疾病（可能与某些疾病（糖尿病、类风糖尿病、类风 湿性关节炎等）和肿瘤细胞的浸润、转湿性关节炎等）和肿瘤细胞的浸润、转 移有重要关系。移有重要关系。 结构结构 由由3 3个不同的亚基（个不同的亚基（,）通过二硫通过二硫 键连接形成长约键连接形成长约70nm70nm的十字型结构。的十字型结构。 细胞膜的膜蛋白是含有特定寡糖的细胞膜的膜蛋白是含有特定寡糖的糖蛋白，糖蛋白，其寡糖带有识别信号，决定着细其寡糖带有识别信号，决定着细胞间相互作用胞间相互作

35、用时的行为，例如对时的行为，例如对肿瘤学、免疫学肿瘤学、免疫学的研究具有的研究具有重大意义。重大意义。聚糖的分离及分析聚糖的分离及分析基本过程基本过程(以糖蛋白为例）以糖蛋白为例） 1 1糖蛋白的分离纯化糖蛋白的分离纯化 2 2糖链的释放及获得寡糖片段糖链的释放及获得寡糖片段 3 3糖链及寡糖片段的分离纯化糖链及寡糖片段的分离纯化 4 4聚糖一级结构的测定聚糖一级结构的测定某些研究糖蛋白的重要方法某些研究糖蛋白的重要方法 方方 法法 观观 察察 内内 容容 和和 应应 用用 Periodic acid-Schiff试剂试剂 电泳分离后糖蛋白条带染电泳分离后糖蛋白条带染深粉红深粉红色色放射活性糖

36、与细胞共培养测放射活性糖与细胞共培养测 电泳分离后的糖蛋白的放射性条电泳分离后的糖蛋白的放射性条带带Sepharose-lectin柱层析柱层析 纯化与特殊纯化与特殊slectin连接的糖蛋糖肽连接的糖蛋糖肽酸水解后的组成分析酸水解后的组成分析 鉴定糖蛋白含有的糖基及其含量鉴定糖蛋白含有的糖基及其含量质谱分析质谱分析 可提供分子组成，多糖的糖基排列顺可提供分子组成，多糖的糖基排列顺 序以及糖链的分枝等信息序以及糖链的分枝等信息 NMR谱分析确谱分析确 确定特异糖基及其排列顺序和糖苷键确定特异糖基及其排列顺序和糖苷键 (核磁共振核磁共振) 接键的位置及异头性接键的位置及异头性 甲基化分析甲基化分

37、析 确定糖基的连接键确定糖基的连接键 氨基酸或氨基酸或DNA序列分析序列分析 测定蛋白质的氨基酸排列测定蛋白质的氨基酸排列 凝集素及其应用凝集素及其应用凝集素凝集素 一类通过分子中的一类通过分子中的糖识别结构域糖识别结构域，专一识别和，专一识别和结合特定糖基和糖链结构结合特定糖基和糖链结构(使细胞凝集或糖复合物沉淀使细胞凝集或糖复合物沉淀)的糖蛋白。的糖蛋白。 凝集素至少含两个糖基结合位点，蛋白质如只含一个糖基 结合位点则不能使细胞凝集或沉淀糖复合物。 三种常用的植物凝集素及其糖基特异性三种常用的植物凝集素及其糖基特异性 凝集素 简 称 特 异 性 结 合 的 糖 基 Concanavalin

38、 A Con A Man 与 Glco Soybean lectinSB SBA Gal 与 GalNAc Wheat germ agglutinin WGA GlcNAc 与 NeuAc凝集素检测糖链结构在恶性肿瘤研究凝集素检测糖链结构在恶性肿瘤研究和诊断中的应用和诊断中的应用（1）N-糖链结构测定和恶性肿瘤诊断糖链结构测定和恶性肿瘤诊断原发性肝癌原发性肝癌 ：诊断指标为：诊断指标为甲胎蛋白甲胎蛋白AFP和肝型和肝型碱性碱性磷酸酶磷酸酶L-ALP都是糖蛋白。都是糖蛋白。AFP和和L-ALP蛋白一级结蛋白一级结构在胎儿和正常肝无区别，构在胎儿和正常肝无区别，而其而其糖链部分确明显不糖链部分确明

39、显不同同，可用凝集素来分辨。，可用凝集素来分辨。肾细胞癌肾细胞癌 其其GGT的糖链变化，有和的糖链变化，有和ConA的结合增的结合增强等变化。强等变化。滋养层细胞恶性肿瘤滋养层细胞恶性肿瘤（2）O-GalNAc糖链结构测定和恶性肿瘤的诊断糖链结构测定和恶性肿瘤的诊断功功 能能 有有 关关 糖糖 蛋蛋 白白 结构分子结构分子 胶原胶原 润滑及保护剂润滑及保护剂 粘蛋白粘蛋白 运输分子运输分子 运铁蛋白，铜蓝蛋白运铁蛋白，铜蓝蛋白 免疫分子免疫分子 免疫球蛋白，组织相容抗原免疫球蛋白，组织相容抗原 激素激素 绒毛膜促性腺激素，促甲状腺激素绒毛膜促性腺激素，促甲状腺激素 酶酶 各种酶，如碱性磷酸酶各

40、种酶，如碱性磷酸酶 细胞接触及细胞接触及 参与细胞参与细胞-细胞（精子与卵细胞）细胞（精子与卵细胞） 识别位点识别位点 病毒病毒-细胞以及细胞以及 激素激素-细胞相互作用的各种蛋白质细胞相互作用的各种蛋白质 抗冻剂抗冻剂 冷水鱼的某些血浆蛋白冷水鱼的某些血浆蛋白 与糖相互反应与糖相互反应 某些凝集素某些凝集素 L-Selectin(Selectin,Se凝集素)为归巢受体使血液中的淋巴细胞分流回到淋巴系统中,在淋巴节上的配体为SLex /Lea E-Selectin 存在于内皮细胞表面,使白细胞滚动有助于白细胞与内皮细胞表面受体结合,向炎症部位集中.其配体亦为SLex /Lea 。P-Sele

41、ctin 存在于血小板表面,使白细胞滚动,有助于白细胞与血小板表面的有关受体结合成簇,及白细胞与内皮细胞粘着.配体为SLex /Lea。寡糖链与病原体感染寡糖链与病原体感染病毒病毒 流感病毒通过对细胞膜上复合糖分子的末端流感病毒通过对细胞膜上复合糖分子的末端SA识识别和结合而感染机体：不同型的病毒识别不同的别和结合而感染机体：不同型的病毒识别不同的抗原抗原A病毒识别病毒识别5-乙酰神经氨酸乙酰神经氨酸(Neu5Ac);B病毒识别病毒识别5-羟神经氨酸羟神经氨酸(Neu5Gc),C病毒识别病毒识别Neu5,0Ac2 流感病毒有流感病毒有SA酶酶,可特异水解其相应受体的可特异水解其相应受体的SA,

42、 有有利于病毒从细胞上脱落利于病毒从细胞上脱落,而受体的破坏使同一型病而受体的破坏使同一型病毒的入侵受阻毒的入侵受阻,但不能阻止另一型病毒的侵袭但不能阻止另一型病毒的侵袭,这这可能是人们易反复患流感的原因之一。可能是人们易反复患流感的原因之一。 寡糖链与病原体感染寡糖链与病原体感染 细菌细菌 细菌通过与宿主细胞的细菌通过与宿主细胞的识别和粘附识别和粘附而致感染而致感染.如肺炎球菌主要识别肺和脑细胞表面的如肺炎球菌主要识别肺和脑细胞表面的GlcNAc;嗜腐球菌主要识别泌尿道细胞表面嗜腐球菌主要识别泌尿道细胞表面的的GlcNAc和和GalNAc,这说明其组织特异性这说明其组织特异性.这些单糖或含此

43、单糖的寡糖在体外能抑制上这些单糖或含此单糖的寡糖在体外能抑制上述细菌对组织的粘着。述细菌对组织的粘着。寡糖链与病原体感染寡糖链与病原体感染寄生虫寄生虫 疟原虫裂殖子表面富含能育疟原虫裂殖子表面富含能育RBC表面跨膜表面跨膜的血型糖蛋白的血型糖蛋白(Glycophorin A)结合的组分结合的组分,而血型糖蛋白而血型糖蛋白A在在RBC表面成簇分布表面成簇分布,有利于有利于裂殖子的识别、结合与侵入裂殖子的识别、结合与侵入.此结合主要是此结合主要是与膜外糖链的与膜外糖链的SA起主要作用起主要作用,如血型糖蛋白如血型糖蛋白A去糖或去去糖或去SA则均阻止疟原虫裂殖子与它的则均阻止疟原虫裂殖子与它的结合。

44、结合。糖链与精卵识别糖链与精卵识别 糖链和胚胎着床糖链和胚胎着床 Lewis 抗原结构抗原结构糖链和肿瘤糖链和肿瘤（癌瘤细胞中常见糖链结构的变化）（癌瘤细胞中常见糖链结构的变化） 肿瘤细胞中，最初发现它们对植物凝集素（如ConA及WGA）结合的增强。其后发现在体外的转化细胞中普遍伴有代谢标记糖肽分子增大。在70年代晚期借助单克隆抗体技术的特点，研究者们在寻求抗肿瘤的“魔弹”中，发现了许多“肿瘤-特异性”抗体是针对糖抗原决定簇（carbohydrate epitopes）的，特别是针对那些由神经鞘糖脂携带的糖抗原决定簇。在大多数情况下，进一步研究表明这些糖抗原决定簇是“癌-胚抗原”（onco-f

45、etal antigens），即它们也在胚胎组织、肿瘤细胞及少数某些类型的正常成人细胞表达。某些糖基化改变的类型与带瘤动物及病人的实际预后有相关意义，这使得人们对这些变化更加重视。有的体外细胞试验进一步说明了这些变化的确对一些肿瘤细胞的行为至关重要。 某些结构的缺损或过度表达；某些结构的缺损或过度表达；持续表达不完全的或截短的结构；持续表达不完全的或截短的结构；前体的堆积；前体的堆积；较少出现新的结构。较少出现新的结构。 在正常生物合成途径中改变糖基化过程中早期的分在正常生物合成途径中改变糖基化过程中早期的分支点可明显影响（降低）一种类型结构相对量，从支点可明显影响（降低）一种类型结构相对量，

46、从而使得另一种结构成为主要成分。这并不是由简单而使得另一种结构成为主要成分。这并不是由简单的随机的肿瘤细胞中的生物学紊乱所造成。已有的的随机的肿瘤细胞中的生物学紊乱所造成。已有的更多证据说明只有在生物合成途径中有限的部分常更多证据说明只有在生物合成途径中有限的部分常和细胞的恶性转化及肿瘤的发展有关和细胞的恶性转化及肿瘤的发展有关 恶性肿瘤中糖蛋白恶性肿瘤中糖蛋白 N-糖链改变的类型糖链改变的类型类类 型型 举举 例例天线数增加天线数增加 人人肝癌肝癌GGT和和Tf，消化道癌消化道癌AFP，恶性，恶性 葡萄胎葡萄胎或或绒毛膜上皮癌绒毛膜上皮癌的的hCGN-乙酰氨基乳糖重复乙酰氨基乳糖重复 人人肝

47、癌肝癌GGT顺序出现或增加顺序出现或增加c-Fuc增多增多 人人肝癌肝癌Tf，人癌性，人癌性AFP，绒毛膜上皮癌，绒毛膜上皮癌 的的hCG出现偏二天线出现偏二天线 人人肝癌肝癌Tf，绒毛膜上皮癌的，绒毛膜上皮癌的hCGbis-GlcNAc增加增加 AH66肝癌肝癌GGT，人癌性或卵黄囊性，人癌性或卵黄囊性AFP外端外端Fuc增加增加 人人肝癌肝癌Tf 末端末端NeuAc变化变化 AH66肝癌肝癌（增多），绒毛膜上皮癌的（增多），绒毛膜上皮癌的 hCG（减少）（减少）NeuAc连接键改变连接键改变 人肝癌人肝癌Tf和和AFP高甘露糖型出现或增加高甘露糖型出现或增加 人人肝癌肝癌和大鼠和大鼠AH6

48、6肝癌肝癌GGT 在肿瘤中上皮细胞的正常拓扑学与极化排列的丧失造成粘蛋白分泌在肿瘤中上皮细胞的正常拓扑学与极化排列的丧失造成粘蛋白分泌入血流。侵入组织以及血流的肿瘤细胞表面也有这种粘蛋白呈现。入血流。侵入组织以及血流的肿瘤细胞表面也有这种粘蛋白呈现。 人的聚糖代谢紊乱人的聚糖代谢紊乱代谢紊乱 缺 陷 降解受影响的 临床症状 糖蛋白 糖脂I及II型甘露糖 -甘露糖酶 较多 无 I型：幼儿发病，进行性精神 堆积症 迟钝，肝肿大，在3-12岁死亡 II型：儿童/成人发展缓慢甘露糖堆积症 -甘露糖酶 较多 无 严重的四肢麻痹，重症15个月 内死亡，轻症精神迟钝，血管 角质瘤，颜面畸形Aspartylg

49、lucos- Aspartyl-gluco- Aminuria saminidase 较多 无 进行性的颜面粗糙，精神迟钝唾液酸堆积症 唾液酸酶 较多 较多 进行性、严重的粘多糖堆积症粘多糖堆积症I 样表现，精神迟钝I及IISchndler症 -N-Acetyl-Galac- tosaminidase 是 ？ I型：婴儿发病，神经轴退化， 严重的精神性运动及精神迟钝， 皮质盲，神经坏死 II型：轻型智力损伤，弥漫性血 管角质瘤Galatosidosis 半乳糖苷酶 较多 较多 颜面粗糙，骨骼发育不良，早 年死亡Fucosidosis -岩藻糖酶 较多 见到 有精神性运动迟钝、颜面粗糙 生长滞后等各种严重的病征GM1 -半乳糖酶 见到 较多 进行性神经系统疾病及严重的Gangliosidosis 幼儿型骨骼发育不良GM2 -己糖胺酶 见到 较多 重型：神经退化大约在4年内死亡Gangliosidosis 较重：症状出现缓慢且有各种不同 均与神经系统不同部位有关