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1、第04章聚糖的结构与功能现在学习的是第1页，共40页糖蛋白和蛋白聚糖的概念。糖蛋白和蛋白聚糖的概念。【掌握掌握】【熟悉熟悉】【了解了解】1.糖链的分类：糖链的分类：N-连接聚糖和连接聚糖和O-连接聚糖；连接聚糖；2.重要的糖胺聚糖。重要的糖胺聚糖。糖蛋白和蛋白聚糖的生理功能；糖蛋白和蛋白聚糖的生理功能；细胞外基质的构成，胶原蛋白的分子组成、分细胞外基质的构成，胶原蛋白的分子组成、分型和氨基酸组成特点。型和氨基酸组成特点。要要 求求（2学时）学时）现在学习的是第2页，共40页糖类糖类单糖单糖多糖多糖糖复合物糖复合物(glycoconjugates)糖蛋白糖蛋白(glycoprotein)蛋白聚糖
2、蛋白聚糖(proteoglycan)糖脂糖脂(glycolipids)寡糖寡糖概概 述述现在学习的是第3页，共40页l组成复合糖类中的组成复合糖类中的糖组分糖组分（除单个糖基外），称（除单个糖基外），称为为聚糖（聚糖（glycan）。l糖蛋白糖蛋白和和蛋白聚糖蛋白聚糖都由共价连接的都由共价连接的蛋白质和聚糖蛋白质和聚糖两两部分组成。部分组成。l糖蛋白糖蛋白分子中蛋白质重量百分比大于聚糖；而分子中蛋白质重量百分比大于聚糖；而蛋蛋白聚糖白聚糖中聚糖所占重量在一半以上。中聚糖所占重量在一半以上。现在学习的是第4页，共40页糖 蛋 白Glycoprotein第一节现在学习的是第5页，共40页 一种或多
3、种一种或多种糖糖以以共价键共价键连接到肽链上的连接到肽链上的蛋白质蛋白质 蛋白质含量较多，糖所占比例变动大，表现为蛋白质含量较多，糖所占比例变动大，表现为蛋蛋白质的特性。白质的特性。此外，其此外，其单糖的种类、组成比和聚单糖的种类、组成比和聚糖的结构糖的结构均存在显著差异。均存在显著差异。分布：分布：细胞膜、溶酶体、细胞外液细胞膜、溶酶体、细胞外液n糖蛋白糖蛋白现在学习的是第6页，共40页葡萄糖葡萄糖(Glc)半乳糖半乳糖(Gal)甘露糖甘露糖(Man)岩藻糖岩藻糖(Fuc)n糖蛋白聚糖中单糖的种类：糖蛋白聚糖中单糖的种类：N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺(GlcNAc)N-乙酰半乳糖胺乙酰半乳糖
4、胺(GalNAc)N-乙酰神经氨酸乙酰神经氨酸(NeuAc)现在学习的是第7页，共40页单糖结构 -D-葡萄糖葡萄糖 -D-半乳糖半乳糖 D-甘露糖甘露糖 -L-岩藻糖岩藻糖 （glucose,Glc）（galactose,Gal）（mannose,Man）（fucose,Fuc）-D-N-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺(N-acetylglucosamine,GlcNAc）-D-N-乙酰半乳糖胺乙酰半乳糖胺 -D-N-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺-尿苷二磷酸尿苷二磷酸 (N-acetylgalactosamine,(N-acetylglucosamine-UDP,GalNAc）GlcNAc-UDP）现在学习的
5、是第8页，共40页n 糖蛋白糖链的糖蛋白糖链的N-连接型和连接型和O-连接型连接型 连接连接方式方式N-连接连接：O-连接：连接：现在学习的是第9页，共40页一、一、N-连接型糖蛋白的糖基化位点为连接型糖蛋白的糖基化位点为Asn-X-Ser/Thr聚糖中的聚糖中的N-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺与蛋白部分的与蛋白部分的Asn-X-Ser/Thr序列的天冬酰胺氮序列的天冬酰胺氮以共价键连接称以共价键连接称N-连接糖蛋白连接糖蛋白。n定义：定义：现在学习的是第10页，共40页N-连接型糖蛋白中连接型糖蛋白中Asn-X-Ser/Thr三个三个氨基酸残基的序列子称为氨基酸残基的序列子称为糖基化位点糖基化位点。
6、糖蛋白分子中聚糖结构的不均一性称为糖蛋白分子中聚糖结构的不均一性称为糖糖型型(glycoform)。nN-连接型糖蛋白的糖基化位点连接型糖蛋白的糖基化位点现在学习的是第11页，共40页高甘露糖型高甘露糖型复杂型复杂型杂合型杂合型都有一个都有一个五糖核心五糖核心ManManManGlcNAcGlcNAcAsn二、二、N-连接型聚糖结构有高甘露糖型、复连接型聚糖结构有高甘露糖型、复杂型和杂合型之分杂型和杂合型之分 现在学习的是第12页，共40页现在学习的是第13页，共40页合成含合成含14个糖基的寡糖链个糖基的寡糖链转移至肽链的糖基化位点上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进
7、一步在内质网和高尔基体进行加工nN-连接聚糖的合成连接聚糖的合成共翻译过程共翻译过程 细胞定位：内质网和高尔基体细胞定位：内质网和高尔基体 载体：载体：长萜醇（长萜醇（dolichol,dol）过程：过程：酶：酶：糖基转移酶糖基转移酶或或糖苷酶糖苷酶催化催化注意：糖基必须活化为注意：糖基必须活化为UDP或或GDP的衍生物的衍生物三、三、N-连接型聚糖的合成是以长萜醇作连接型聚糖的合成是以长萜醇作为聚糖载体为聚糖载体 现在学习的是第14页，共40页长萜醇长萜醇-P-P聚糖的合成聚糖的合成现在学习的是第15页，共40页3型型N-聚糖的加工过程聚糖的加工过程 复杂型复杂型现在学习的是第16页，共40
8、页四、四、O-连接型连接型聚糖合成不需聚糖载体聚糖合成不需聚糖载体糖蛋白聚糖中的糖蛋白聚糖中的N-乙酰半乳糖胺乙酰半乳糖胺与蛋与蛋白部分的白部分的丝丝/苏氨酸残基的羟基苏氨酸残基的羟基相连，称为相连，称为O-连接糖蛋白。连接糖蛋白。n定义定义由由N-乙酰半乳糖胺乙酰半乳糖胺和和半乳糖半乳糖构成核心二糖构成核心二糖，核心二糖可重复延长及分支，再接上，核心二糖可重复延长及分支，再接上岩藻糖岩藻糖、N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺等单糖。等单糖。nO-连接聚糖结构连接聚糖结构现在学习的是第17页，共40页 nO-连接聚糖合成连接聚糖合成特点：先合成多肽链，再加工糖链特点：先合成多肽链，再加工糖链不需载体
9、不需载体过程：过程：在在GalNAc转移酶转移酶催化下，将催化下，将UDP-GalNAc中的中的GalNAc转移至多肽链的丝转移至多肽链的丝/苏氨酸的苏氨酸的羟基上，形成羟基上，形成O-连接；连接；在相应的在相应的糖基转移酶糖基转移酶作用下，作用下，GalNAc上逐上逐个加上糖基，直至个加上糖基，直至O-连接寡糖链形成连接寡糖链形成现在学习的是第18页，共40页五、蛋白质五、蛋白质-N-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺的糖基化是可的糖基化是可逆的逆的单糖基修饰单糖基修饰-N-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺(-N-acetylglucosamine，O-GlcNAc)糖糖基化修饰，主要发生于基化修饰，主要发生于膜蛋白
10、和分泌蛋白膜蛋白和分泌蛋白;通过通过O-GlcNAc糖基转移酶糖基转移酶(O-GlcNAc transferase,OGT)作用，将作用，将-N-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺以共价键方式结合于蛋白质的以共价键方式结合于蛋白质的Ser/Thr残基上残基上;主要存在于主要存在于细胞质细胞质或或细胞核细胞核中，不在内膜（内质网、高中，不在内膜（内质网、高尔基体）系统中进行尔基体）系统中进行现在学习的是第19页，共40页 O-GlcNAc糖基化蛋白质的解离需要特异性的糖基化蛋白质的解离需要特异性的-N-乙酰葡糖胺酶乙酰葡糖胺酶(O-GlcNAcase)作用，作用，O-GlcNAc糖糖基化与去糖基化是个动态可逆
11、的过程。基化与去糖基化是个动态可逆的过程。O-GlcNAc糖基化位点糖基化位点常位于蛋白质常位于蛋白质Ser/Thr磷酸磷酸化位点处或其邻近部位化位点处或其邻近部位。糖基化后即会影响磷酸。糖基化后即会影响磷酸化的进行，反之亦然。化的进行，反之亦然。现在学习的是第20页，共40页六、糖蛋白六、糖蛋白分子中聚糖影响蛋白质的半分子中聚糖影响蛋白质的半衰期、结构与功能衰期、结构与功能HMG-CoA还原酶去聚糖后活性降低还原酶去聚糖后活性降低90%以上；以上；LPL的活性依赖于的活性依赖于N-连接型聚糖的核心五糖。连接型聚糖的核心五糖。（一）聚糖可（一）聚糖可稳固稳固多肽链的多肽链的结构结构及延长半衰期
12、及延长半衰期（二）聚糖（二）聚糖参与参与糖蛋白新生肽链的糖蛋白新生肽链的折叠折叠或聚合或聚合用用DNA定点突变方法去除某一病毒定点突变方法去除某一病毒G蛋白的两个糖基化位点，蛋白的两个糖基化位点，其链内二硫键错配成链间二硫键。其链内二硫键错配成链间二硫键。现在学习的是第21页，共40页（三）聚糖可（三）聚糖可影响影响糖蛋白在细胞内的靶向糖蛋白在细胞内的靶向运输运输溶酶体酶合成后向溶酶体的靶向运输。溶酶体酶合成后向溶酶体的靶向运输。（四）聚糖（四）聚糖参与参与分子间的相互分子间的相互识别识别聚糖中聚糖中单糖分子连接的多样性单糖分子连接的多样性是聚糖起到分子识别作用的是聚糖起到分子识别作用的基础；
13、基础；受体与配体识别和结合也需聚糖的参与；受体与配体识别和结合也需聚糖的参与；ABO血型物质是存在于细胞表面糖脂中的聚糖组分；血型物质是存在于细胞表面糖脂中的聚糖组分；细胞表面糖复合物的聚糖还能介导细胞细胞表面糖复合物的聚糖还能介导细胞-细胞的结合。细胞的结合。IgG属于属于N-连接型糖蛋白，其聚糖参与结合其受体和补体。连接型糖蛋白，其聚糖参与结合其受体和补体。现在学习的是第22页，共40页现在学习的是第23页，共40页蛋白聚糖蛋白聚糖Proteoglycan第二节第二节现在学习的是第24页，共40页蛋白聚糖蛋白聚糖是一条或多条是一条或多条糖胺聚糖糖胺聚糖以共价键与以共价键与核心核心蛋白蛋白形
14、成的大分子糖复合物形成的大分子糖复合物糖占比例大，约一半以上，糖占比例大，约一半以上，具有多糖性质具有多糖性质。分布于软骨、结缔组织、角膜基质、关节滑液、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。粘液、眼玻璃体等组织。现在学习的是第25页，共40页蛋白聚糖的结构蛋白聚糖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现在学习的是第26页，共40页单糖结构-D-葡糖醛酸葡糖醛酸 -L-艾杜糖醛酸艾杜糖醛酸 （GlcUA）(IdoUA）-D-葡糖胺葡糖胺 -D-半乳糖胺半乳糖胺（GlcN）（Ga
15、lNAc）现在学习的是第27页，共40页一、一、糖胺聚糖糖胺聚糖糖胺聚糖（糖胺聚糖（glycosaminoglycan,GAG）是由己）是由己糖胺和己糖醛酸构成的重复二糖单位。糖胺和己糖醛酸构成的重复二糖单位。硫酸软骨素硫酸软骨素(chordroitin sulfate)硫酸皮肤素硫酸皮肤素(dermatan sulfate)硫酸角质素硫酸角质素(keratan sulfate)透明质酸透明质酸(hyaluronic acid)肝素肝素(heparin)和硫酸类肝素和硫酸类肝素(heparan sulfate)n体内重要的糖胺聚糖（体内重要的糖胺聚糖（6种）：种）：现在学习的是第28页，共40
16、页现在学习的是第29页，共40页二、核心蛋白二、核心蛋白核心蛋白（核心蛋白（core protein）为与糖胺聚糖链共价为与糖胺聚糖链共价结合的蛋白质。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，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域锚定在一些蛋白聚糖通过这一结构域锚定在细胞表面细胞表面或或细胞外基质细胞外基质的大分子中。的大分子中。现在学习的是第30页，共40页大分子聚集型大分子聚集型胞外基质蛋白聚糖（如：蛋胞外基质蛋白聚糖（如：蛋白聚糖聚合体）白聚糖聚合体）小分子富含亮氨酸小分子富含亮氨酸胞外基质蛋白聚糖（胞外基质蛋白聚糖（如：饰胶蛋白聚糖）如：饰胶蛋
17、白聚糖）跨膜或胞内蛋白聚糖（跨膜如：黏结蛋白跨膜或胞内蛋白聚糖（跨膜如：黏结蛋白聚糖，胞内如：丝甘蛋白聚糖）聚糖，胞内如：丝甘蛋白聚糖）n根据核心蛋白和糖链成分的差别，蛋白聚糖根据核心蛋白和糖链成分的差别，蛋白聚糖分为分为3类：类：现在学习的是第31页，共40页细胞表面的黏结蛋白聚糖细胞表面的黏结蛋白聚糖黏结蛋白聚糖（黏结蛋白聚糖（syndecan-1）为细胞膜表面主要蛋）为细胞膜表面主要蛋白聚糖成分白聚糖成分 现在学习的是第32页，共40页透明质酸透明质酸连接蛋白连接蛋白核心蛋白核心蛋白硫酸角质素硫酸角质素硫酸软骨素硫酸软骨素蛋白聚糖亚基蛋白聚糖亚基骨骺软骨蛋白聚糖聚合物骨骺软骨蛋白聚糖聚合
18、物n 蛋白聚糖聚合物蛋白聚糖聚合物现在学习的是第33页，共40页三、蛋白聚糖的合成三、蛋白聚糖的合成在在内质网内质网上合成核心蛋白多肽链，同时即以上合成核心蛋白多肽链，同时即以O-连接或连接或N-连接的方式进行聚糖加工；连接的方式进行聚糖加工；在在高尔基体高尔基体内进行糖链延长或加工修饰；内进行糖链延长或加工修饰；多糖链的形成是由多糖链的形成是由单糖逐个加上去单糖逐个加上去的，单糖要的，单糖要由由UDP活化活化；糖醛酸由；糖醛酸由UDPGA提供；硫酸提供；硫酸由由PAPS提供；糖胺的氨基来自于提供；糖胺的氨基来自于Gln。现在学习的是第34页，共40页四、蛋白聚糖的功能四、蛋白聚糖的功能在基质
19、中蛋白聚糖和弹性蛋白、胶原蛋白以特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。附、迁移、增殖和分化等有关。抗凝血抗凝血(肝素肝素)参与细胞识别结合与分化参与细胞识别结合与分化(细胞表面的硫酸肝素细胞表面的硫酸肝素)维持软骨机械性能维持软骨机械性能(硫酸软骨素硫酸软骨素)等等 1.构成细胞外基质构成细胞外基质最主要功能最主要功能2.其它功能其它功能现在学习的是第35页，共40页糖蛋白与蛋白聚糖的区别糖蛋白与蛋白聚糖的区别 糖蛋白糖蛋白蛋白聚糖蛋白聚糖糖链含量糖链含量一般少于蛋白质，少数
20、可较多一般少于蛋白质，少数可较多较蛋白质部分多较蛋白质部分多糖链组成糖链组成不含糖醛酸，含不含糖醛酸，含N-乙酰己糖胺、乙酰己糖胺、甘露糖、半乳糖，末端为唾液酸甘露糖、半乳糖，末端为唾液酸及岩藻糖及岩藻糖主要为糖醛酸、主要为糖醛酸、N-乙酰己糖胺乙酰己糖胺糖基排列糖基排列大多为分支寡糖链大多为分支寡糖链二糖分子连成长链二糖分子连成长链与肽链与肽链 连接方式连接方式O-连接或连接或N-连接连接一般为一般为O-连接，连接，有有时可游离存在时可游离存在分布分布分布广泛，细胞内外皆有分布广泛，细胞内外皆有主要在细胞外，各主要在细胞外，各种结缔组织基质中种结缔组织基质中生理功能生理功能作用广泛，许多粘蛋
21、白、血浆蛋作用广泛，许多粘蛋白、血浆蛋白、膜蛋白等结构蛋白均为糖蛋白、膜蛋白等结构蛋白均为糖蛋白白以维持结缔组织的以维持结缔组织的功能为主功能为主现在学习的是第36页，共40页第三节第三节 糖脂糖脂Glycolipid现在学习的是第37页，共40页糖脂糖脂（glycolipid）是糖通过是糖通过半缩醛羟基半缩醛羟基以糖苷键与脂质连接以糖苷键与脂质连接的化合物。的化合物。鞘糖脂（鞘糖脂（sphingolipid）甘油糖脂甘油糖脂类固醇衍生糖脂。类固醇衍生糖脂。根据脂质部分不同，糖脂可分为：根据脂质部分不同，糖脂可分为：现在学习的是第38页，共40页一、鞘糖脂是神经酰胺被糖基化的糖苷一、鞘糖脂是神
22、经酰胺被糖基化的糖苷化合物化合物l鞘糖脂是以鞘糖脂是以神经酰胺（神经酰胺（N-脂酰鞘氨醇）脂酰鞘氨醇）为母体的为母体的化合物。其分子中的神经酰胺化合物。其分子中的神经酰胺1-位羟基被糖基化位羟基被糖基化。鞘糖脂分子中的单糖主要鞘糖脂分子中的单糖主要为：为：葡萄糖、半乳糖、葡萄糖、半乳糖、N-乙酰乙酰葡萄糖胺、葡萄糖胺、N-乙酰半乳糖胺乙酰半乳糖胺、岩藻糖和唾液酸、岩藻糖和唾液酸 现在学习的是第39页，共40页（一）脑苷脂（一）脑苷脂(cerebroside)是不含唾液酸的中性是不含唾液酸的中性 鞘糖脂鞘糖脂（二）硫苷脂（二）硫苷脂(sulfatide)是指糖基部分被硫酸化的酸性鞘是指糖基部分被硫酸化的酸性鞘糖脂糖脂（三）神经节苷脂（三）神经节苷脂(ganglioside)是含唾液酸的酸性鞘是含唾液酸的酸性鞘糖脂糖脂根据分子中是否含有唾液酸或硫酸基成根据分子中是否含有唾液酸或硫酸基成分，鞘糖脂可分为：分，鞘糖脂可分为：中性鞘糖脂和酸性鞘糖脂中性鞘糖脂和酸性鞘糖脂 现在学习的是第40页，共40页