糖蛋白第五讲20101024.pptVIP

第 五 讲 糖 蛋 白 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； 葡萄糖、淀粉和糖原是动物主要的能量来源; 纤维素和甲壳质则是生物量最多的两种多糖; 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 糖生物学 1988年，牛津大学生化系的德韦克（R. Dwek）在《生化年评》(Annual Review of Biochemistry)上,发表了题为“glycobiology”的综述，提出了糖生物学这一名称 一、糖的结构特征 组成糖类的单糖具有多个可以反应的羟基和一个羰基（醛基或酮基） 单糖中存在着多个不对称碳原子，因此同样组分的单糖可以有多个异构体 自然界中的单糖几乎都是以吡喃环和呋喃环的形成存在，成环时，在异头碳上又产生了α和β两种异构体 （一）糖的结构与构象 双 糖 多 糖 纤 维 素 （二） 糖链结构的复杂性 形成糖链时，各个单糖之间可以有多种不同的连接方式：1-2，1-3，1-4和1-6等,异头体又可以以α和β两种方式连接。如纤维素和淀粉，结构和性质截然不同，因为前者是β-1-4葡萄聚糖，后者是α-1-4葡萄聚糖 糖链还可以出现分支结构，糖链在生物合成后，还可能发生修饰和改变 糖 链 结 构 糖链的多样性和复杂性 理论上，由n个不同己糖残基构成线性糖链的数目N = n！× 2nr ×2n a× 4n-1。由4个核苷酸组成的寡核苷酸，可能的序列仅有24种；而由4个己糖组成的寡糖链，可能的序列则多达3万多种。 一个六糖的异构体数目比六肽和六聚核苷酸多26 ×26 × 46-1 倍，即4194304倍 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。 糖链立体结构的多样性 （三）糖类的分类 根据糖类的组分可以为两大类 简单糖类和复合糖类 简单糖类 只有糖残基，而无其它类型的组分 复合糖类 除了糖残基外，还有其它组分，例如肽类、脂质等 常见的复合糖类 糖类与肽类形成的复合物 糖蛋白、蛋白聚糖、肽聚糖 糖类与脂质形成的复合物 糖脂、脂多糖 糖苷类 糖基磷脂酰肌醇(GPI)锚的蛋白质 同时存在着蛋白质、糖链和脂质的三元复合物 二、糖蛋白 糖蛋白是连有糖链的蛋白质，多糖以共价键形式与蛋白质连接形成的生物大分子。血浆蛋白质、膜蛋白、某些酶和一些激素都属于糖蛋白。 多糖中多为糖的衍生物，如N-乙酰氨基多糖等（常见的糖是半乳糖或甘露糖） 寡糖链多是分支的，一般仅含有15个以下的单糖，分子量在540-3200。但糖链数目变化很大，由1到30个糖残基组成，这些糖链有时决定了糖蛋白的结构和生物学作用。 （一）糖蛋白的分布 糖蛋白在病毒到人类的所有生物体中都存在，包括动物、植物和微生物 主要存在于体液、细胞的表面以及与分泌有关的细胞器的腔面 在细胞内部的胞液和核内没有组成型的糖蛋白，只有动态调节过程中形成的带有单个N-乙酰氨基葡萄糖修饰的蛋白质 （二）糖蛋白的分类 组成型糖蛋白 N-糖链 O-糖链 可调型的糖蛋白 核质内的接有单个N-乙酰氨基葡萄糖或葡萄糖或ADP-核糖 糖化的蛋白质 通过非酶催化的化学反应糖和蛋白质的连接 1 组成型糖蛋白 由糖蛋白肽链中的天冬酰胺（Asn）与糖链的N-乙酰葡糖胺（GlcNAc）连接，这种糖链被称为N-糖链。 在糖蛋白肽链中的多种带有羟基的氨基酸残基上也可连接糖链，这种糖链被称为O-糖链。 2 可调型的糖基化 核质内的接有单个N-乙酰氨基葡萄糖或葡萄糖或ADP-核糖，糖基化和磷酸化相互平衡协调 (Pr)—Ser/Thr-O-PO4 ↓↑ (Pr)—Ser/Thr ↓↑ (Pr)—Ser/Thr-O-GN/Glc 3 蛋白质的糖化 通过非酶催化的化学反应糖和蛋白质的连接，如胶原上的羟赖氨酸的糖化 一些在体液中的糖蛋白也可能被糖化 核酸内碱基上的氨基也能发生糖化反应 糖化和疾病 血红蛋白和血清白蛋白均可被糖化。特别是一些在体内周转速度很慢，乃致终不代谢的蛋白质，如眼睛中的晶体蛋白。晶体蛋白经葡萄糖糖化的产物，不被降解，长期的累积可导致老年人的白内障 糖尿病