第04章聚糖的结构与功能

1、聚糖的结构与功能聚糖的结构与功能第第 四四 章章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)蛋白聚糖蛋白聚糖(proteoglycan)糖脂糖脂(glycolipids)由糖链和蛋白质以共价键连由糖链和蛋白质以共价键连接组成的大分子物质。接组成的大分子物质。糖复合物中的糖组分。糖复合物中的糖组分。糖蛋白糖蛋白Glycoprotein第一节第一节n由短链寡糖与蛋白质共价结合形成的复合物。由短链寡糖与蛋白质共价结合形成的复合物。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，表现为蛋白质的特性。蛋白质的

2、特性。 糖蛋白的糖链：糖蛋白的糖链：由中性己糖、氨基己糖以及由中性己糖、氨基己糖以及唾液酸组成的，糖链有分支。唾液酸组成的，糖链有分支。分布分布细胞膜、溶酶体、细胞外液等细胞膜、溶酶体、细胞外液等n糖蛋白糖蛋白葡萄糖葡萄糖(Glc)半乳糖半乳糖(Gal)甘露糖甘露糖(Man)N-乙酰半乳糖胺乙酰半乳糖胺(GalNAc)岩藻糖岩藻糖(Fuc)N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺(GlcNAc)N-乙酰神经氨酸乙酰神经氨酸(NeuAc)（一）糖蛋白聚糖分为（一）糖蛋白聚糖分为N-连接和连接和O-连接型两种连接型两种一、糖蛋白糖链的结构一、糖蛋白糖链的结构n聚糖中单糖的种类：聚糖中单糖的种类：1 1、N-N

3、-连接糖蛋白连接糖蛋白 糖蛋白的糖链与蛋白部分的糖蛋白的糖链与蛋白部分的Asn-X-Ser序列的天序列的天冬酰胺氮以共价键连接称冬酰胺氮以共价键连接称N- -连接糖蛋白。连接糖蛋白。2 2、O- -连接糖蛋白连接糖蛋白 糖蛋白糖链与蛋白部分的丝糖蛋白糖链与蛋白部分的丝/ /苏氨酸残基的羟基相苏氨酸残基的羟基相连，称为连，称为O- -连接糖蛋白。连接糖蛋白。连接连接方式方式N-连接连接：O-连接连接：（二）（二）N-N-连接糖蛋白连接糖蛋白的糖基化位点为的糖基化位点为Asn-X-Ser/Thr糖蛋白的糖链与蛋白部分的糖蛋白的糖链与蛋白部分的Asn-X-Ser序列序列的天氡酰胺氮以共价键连接称的天

4、氡酰胺氮以共价键连接称N- -连接糖蛋白连接糖蛋白。N- -连接糖蛋白中连接糖蛋白中Asn-X-Ser/Thr三个氨基三个氨基酸残基的序列子称为酸残基的序列子称为糖基化位点糖基化位点。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型糖型(glycoform)。（三）（三）N- -连接聚糖可分为连接聚糖可分为3 3型型高甘露糖型高甘露糖型复杂性复杂性杂合型杂合型都有一个五糖核心都有一个五糖核心ManManManGlcNAcGlcNAcAsnN- -连接聚糖合成连接聚糖合成以长萜醇为聚糖载体以长萜醇为聚糖载体糖基活化形式糖基活化形式（四）（四）O- -连接糖蛋白连接糖蛋白糖

5、蛋白糖链与蛋白部分的丝糖蛋白糖链与蛋白部分的丝/ /苏氨酸残基的苏氨酸残基的羟基相连，称为羟基相连，称为O- -连接糖蛋白。连接糖蛋白。 O-O-连接寡糖有连接寡糖有N-N-乙酰半乳糖与半乳糖构乙酰半乳糖与半乳糖构成核心二糖，核心二糖可重复延长及分支，再成核心二糖，核心二糖可重复延长及分支，再接上岩藻糖、接上岩藻糖、N-N-乙酰葡萄糖胺等单糖。乙酰葡萄糖胺等单糖。n定义定义nO- -连接寡糖结构连接寡糖结构 O-连接寡糖在连接寡糖在N-乙酰半乳糖基转移酶的乙酰半乳糖基转移酶的作用下，在多肽链的丝作用下，在多肽链的丝/ /苏氨酸的羟基上连接苏氨酸的羟基上连接上上N- -乙酰半乳胺基，然后逐个加上

6、糖基直至乙酰半乳胺基，然后逐个加上糖基直至O-连接寡糖链的形成。连接寡糖链的形成。nO- -连接寡糖合成连接寡糖合成二、糖蛋白分子中聚糖的功能二、糖蛋白分子中聚糖的功能保护糖蛋白不受蛋白酶的水解，延长其半衰保护糖蛋白不受蛋白酶的水解，延长其半衰期期；蛋白质的聚糖也可起屏障作用，影响糖蛋白蛋白质的聚糖也可起屏障作用，影响糖蛋白的作用；的作用；聚糖还可以避免蛋白质中抗原决定簇被免疫聚糖还可以避免蛋白质中抗原决定簇被免疫系统识别而产生抗体。系统识别而产生抗体。 （一）（一）聚糖可影响糖蛋白生物活性聚糖可影响糖蛋白生物活性（二）对糖蛋白新生肽链的影响（二）对糖蛋白新生肽链的影响 参与新生肽链的折叠并维

7、持蛋白质的正确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；糖蛋白在细的空间构象；影响亚基聚合；糖蛋白在细胞内的分拣和投送。胞内的分拣和投送。 （三）聚糖对蛋白质在细胞内的分拣、投送（三）聚糖对蛋白质在细胞内的分拣、投送和分泌中的作用和分泌中的作用有些蛋白质的投送信号存在于肽链内，有些蛋白质的投送信号存在于肽链内，但有些是与其糖链有关。但有些是与其糖链有关。 （四）糖蛋白聚糖具有分子间的识别作用（四）糖蛋白聚糖具有分子间的识别作用聚糖中单糖分子连接的多样性是聚糖中单糖分子连接的多样性是聚糖起到聚糖起到分分子识别作用的基础。子识别作用的基础。受体与配体识别和结合也需聚糖的参与。受

8、体与配体识别和结合也需聚糖的参与。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- -细胞细胞的结合。的结合。 n定义：定义： 蛋白聚糖蛋白聚糖：糖胺聚糖和核心蛋白共价结合形成的：糖胺聚糖和核心蛋白共价结合形成的蛋白聚糖，是结缔组织基质的主要成分。蛋白聚糖，是结缔组织基质的主要成分。 n特点：特点：蛋白质的含量较少，但构成蛋白聚糖的核心，蛋白质的含量较少，但构成蛋白聚糖的核心，主要的组成成分是主要的组成成分是糖胺聚糖糖胺聚糖-由糖胺和糖醛酸结合由糖胺和糖醛酸结合的二糖单位重复连接而成的不分支的多糖链。的二糖单位重复连接而成的不分支的多糖链。n蛋白聚糖的结构蛋白聚糖的结构组

9、成组成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糖占比例大，约一半以上，具有多糖性质。糖占比例大，约一半以上，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。一、重要的糖胺聚糖一、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。糖胺聚糖由二糖单位重复连接而成，不分支。硫酸软骨素类硫酸软骨素类硫酸皮肤素硫酸皮肤素硫酸角质素硫酸角质素透明质酸透明质酸肝素和硫酸类肝素肝素和硫酸类肝素体内重要的糖胺聚糖（体内重要的糖胺聚糖

10、（6种）：种）：二、核心蛋白二、核心蛋白均含有结合糖胺聚糖均含有结合糖胺聚糖的结构域的结构域核心蛋白（核心蛋白（core protein）为与糖胺聚糖为与糖胺聚糖链共价结合的蛋白质。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。胞表面或细胞外基质的大分子中。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糖蛋白亚基糖蛋白亚基骨骺软骨蛋白聚糖聚合物骨骺软骨蛋白聚糖聚合物n 蛋白聚糖聚合物蛋白聚糖聚合物三、蛋白聚

11、糖是细胞间基质重要成分三、蛋白聚糖是细胞间基质重要成分在基质中蛋白聚糖和弹性蛋白、胶原蛋白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。细胞的粘附、迁移、增殖和分化等有关。抗凝血（肝素）抗凝血（肝素）参与细胞识别结合与分化（细胞表面的硫酸素）参与细胞识别结合与分化（细胞表面的硫酸素）维持软骨机械性能（硫酸软骨素）等维持软骨机械性能（硫酸软骨素）等 1. 1. 构成细胞外基质构成细胞外基质2. 2. 其它功能其它功能 蛋白聚糖与糖蛋白的区别蛋白聚糖与糖蛋白的区别 蛋白聚糖蛋白聚糖 糖蛋白糖蛋白 糖链含量：糖链含量： 较蛋白质部分多较蛋白质部分多 一般少于蛋白质，少数可较多一般少于蛋白质，少数可较多 糖链组成：糖链组成： 主要为糖醛酸、主要为糖醛酸、 不含糖醛酸，含不含糖醛酸，含N-乙酰氨基己糖、乙酰氨基己糖、 N-乙酰氨基己糖乙酰氨基己糖 甘露糖、半乳糖，末端为甘露糖、半乳糖，末端为 唾液酸及岩藻糖唾液酸及岩藻糖 糖基排列：糖基排列： 二糖分子连成长链二糖分子连成长链 大多为分支寡糖链大多为分支寡糖链 与肽链连与肽链连 一般为一般为O-糖苷键连接糖苷键连接 O-糖苷键或糖苷键或N-糖苷键连接糖苷键连接 接方式