糖生物学复习资料

1、第一章：序言糖生物学：广义来说，糖生物学可定义为研究自然界广泛分布的糖类（糖链和聚糖）其结构、生物合成及生物学的一门学科。糖缀合物：单糖、寡糖或多糖与蛋白质和脂质连接形成糖缀合物。一种酶，一连键规则：由于糖基转移酶对供体和接纳体有严格的专一性要求，在特异的连键上一种酶只能添加一种形式的糖。微不均一性: 在一种特殊型细胞中的一种给定蛋白质的任何给定糖基化位点上合成的聚糖的精确结构中发现有一定范围的变化。聚糖功能的研究方法：1.应用凝集素或抗体对特异聚糖的定域或干扰；2.利用糖基化的代谢抑制或变更；3.发现特异性受体的天然聚糖配体；4.发现识别特异聚糖的受体；5.可溶性聚糖或结构模拟物的干扰；6.

2、应用糖苷酶去除特异的聚糖结构；7.对天然或遗传工程的聚糖突变株进行研究；8.对天然或遗传工程的聚糖受体突变株的研究。第二章：糖的结构和性质a-D-吡喃葡萄糖 a-D-吡喃半乳糖 b-D-吡喃甘露糖常用单糖的字母缩写：单糖的物理、化学性质：糖链结构的测定:主要解决的问题单糖的组成、糖之间的连接位置和顺序、苷键构型.1单糖的组成 2单糖之间连接位置的决定3糖链连接顺序的决定4苷键构型的决定513C-NMR在糖链结构测定中的应用 糖苷分类:糖匀体:均由糖组成的物质。如单糖、低聚糖、多糖等。糖杂体:糖与非糖组成的化合物苷苷的分类：1按苷原子不同分类:氧苷：如红景天苷 ；氮苷：如腺苷；硫苷：如萝卜苷；碳

3、苷：如牡荆素。2.按苷元不同分类：如：黄酮苷、蒽醌、香豆素、强心苷、皂苷等。3.按苷键不同分类：醇苷：是通过醇羟基与糖端基羟基脱水而成的苷，如红景天苷；酚苷：是通过酚羟基而成的苷，如天麻苷；酯苷：苷元以-COOH和糖的端基碳相连接的是酯苷，如山慈菇苷A；氰苷：是指一类羟腈的苷。第三章：单糖代谢转运子的分类：易扩散转运子（GLUT）特点：不需能量 ，Km=2-20mmol/l 能量依赖型转运子 特点：需能，转运效率高 （1）离子偶联型：钠-葡萄糖转运子SGLT,Km=1mmol/l （2）ATP依赖的磷酸化偶联型：Km微摩尔数量级（细菌） 胞内单糖的来源：（1）胞外糖源（2）胞内糖源（补救途径）

4、 单糖在细胞的代谢过程（以Man为例）细胞外的Man被细胞膜上的甘露糖转运子转移到细胞内，在细胞质中在甘露糖激酶的作用下形成Man-6-P。在磷酸变位酶的作用下Man-6-P转变为Man-1-P，Man-1-P与GTP反应，脱去一个焦磷酸，生成GDP-Man。 GDP-Man被糖核苷酸转运子转移到内质网和高尔基体中，进行糖缀合物的合成，最后为分泌到细胞膜或分泌到细胞外这是胞外糖源途径，单糖在细胞内的代谢还有另一种途径，即补救途径溶酶体中的糖缀合物被水解酶水解，产生的甘露糖被转运到细胞之内，按照胞外糖源途径参与代谢。蜜蜂综合症：尽管甘露糖是必须的，但在蜜蜂综合症中，它却是致死的。当蜜蜂被喂食甘露

5、糖而非蔗糖和葡萄糖时，在喂食后的最初几分钟，蜜蜂的行为表现正常，但随后它们突然衰竭、死亡。原因：甘露糖进入细胞后，在大量己糖激酶的作用下发生磷酸化并消耗ATP。这时Man-6-P成为蜜蜂唯一的能量来源，它必须被转化为Fru-6-P才能进入糖酵解。但在蜜蜂体内的磷酸甘露糖异构酶活性相当低，这就产生了瓶颈而使Man-6-P堆积。堆积的Man-6-P迅速被磷酸酶分解成游离的甘露糖，而甘露糖又再次发生磷酸化，这样使ATP供给减少。如此几次无用的循环耗尽ATP，导致死亡。核苷酸转运子: 在真核细胞中，能够将在胞液中合成的糖核苷酸转运到亚细胞器的腔内，并从亚细胞器中送出核苷二磷酸转化而生成的核苷一磷酸的蛋

6、白载体存在部位：（1）大多数存在于高尔基体；（2）部分存在于内质网。 特点： a. 转运不需要能量，不受离子载体的影响； b. 受到核苷一磷酸和核苷二磷酸的竞争性抑制，单糖无抑制作用。第四章：N-连接糖基化N-连接糖基化的概念：糖蛋白的N连接聚糖通过还原端与天冬酰胺的酰胺氮共接连接，形成了N-连接糖蛋白。位点：Asn-X-Ser/Thr分类：高甘露糖型、复杂型、杂合型特点：有共同的核心五糖结构脂连接寡糖的合成：启动N-连接聚糖合成的供体似一种Gla3Man9GlcNAc2结构，通过焦磷酸连键与脂质多萜醇结合。多萜醇一螺旋或折叠式构象插入脂双分子层中。多萜醇头部基团上的聚糖的组装分两阶段进行。第

7、一阶段发生在内质网膜的细胞质侧面，第二阶段发生在腔内。催化两个GlcNAc残基和五个甘露糖残基结合所需的酶，直接利用了核苷酸供体尿苷二磷酸UDP-GlcNAc和GDP-Man。此时，脂连接的聚糖进行跨膜易位。增长的聚糖链暴露在内质网膜的腔内侧，新糖继续添加，作为添加最后4个甘露糖残基和3个葡萄糖残基的中间供体是连接多萜醇的糖。与多萜醇连接的这两种糖，是由多萜醇磷酸与UDP-Glc或GDP-Man反应，在内质网膜的细胞质表面上合成的。在这些反应中能量来自糖-磷酸键 N-糖基化的形成场所：内质网、高尔基体-细胞病：糖蛋白缺少Man-6-P信号，形成的溶酶体酶不能向溶酶体中输送，溶酶体中水解酶缺失，

8、引起蓄积症。糖缺陷糖蛋白综合症：N-聚糖生物合成的最初几步进行不完全或完全不能进行，结果蛋白质中的Asn-X-Thr/Ser只有很少带有糖链。糖基化工程：是利用基因工程、酶工程及其他生物学和生化技术，使得糖复合物上具有人们所需要的糖链结构的一门工程学科。第五章：O-聚糖O-聚糖：GalNAc残基以糖苷键对蛋白质上的丝氨酸或苏氨酸残基、进行的修饰产生了O-连接寡糖或O-聚糖。O-聚糖与N-聚糖的比较： （1）O-聚糖的生物合成比N-聚糖的产生简单，不需要将脂连接前体转移到蛋白质上；（2）O-聚糖合成的初始步骤是在多肽GalNAc转移酶的催化下， GalNAc与丝氨酸和苏氨酸残基联接；（3）Gal

9、NAc与丝氨酸和苏氨酸以氧糖苷键相连；（4）分枝较少，通常为二天线。T抗原：在生物合成的相对早期，O-聚糖能被连接上唾液酸残基而被修饰和终止，这些唾液酸的连接生成了一系列的O-聚糖结构，这些结构通常限制了近一步的合成步骤，被共同称为肿瘤相关抗原第六章：糖鞘脂糖鞘脂：糖与脑酰胺通过共价键连接成的分子。糖鞘脂分子的最小模块是由一个单糖与脑酰胺单位连接构成在高等动物细胞中，单糖通常是葡萄糖或半乳糖。糖鞘脂的生物合成：糖鞘脂的从头合成途径起始于内质网-高尔基体质膜双层内叶。首先，D-赤糖-二氢鞘氨醇经酰基化和去饱和作用生成脑酰胺。然后在脑酰胺特异的葡萄糖基转移酶或脑酰胺特异的半乳糖基转移酶催化下糖基化

10、生成葡萄糖脑酰胺或半乳糖脑酰胺。半乳糖脑酰胺合成的主要部位在内质网内。葡萄糖脑酰胺的合成位于内质网和高尔基膜泡液侧。生成的葡萄糖脑酰胺通过某种翻转机制跨膜进入内质网-高尔基体腔途径，近一步添加糖基延长糖链葡萄糖脑酰胺，第一个添加的通常是连接的半乳糖残基，生成乳糖脑酰胺，然后以不同的连接方式逐个添加糖基，形成多种核心糖链结构。糖鞘脂的生理功能：（1）糖鞘脂在细胞膜中起组织功能；（2）保护上皮细胞免受不利环境的侵害；（3）为肠道共生菌群提供黏附位点；（4）作为高度特异性的受体靶。高歇病：降解葡萄糖脑酰胺的葡萄糖苷酶的基因突变，使溶酶体中的葡萄糖脑酰胺不能够被降解。症状表现为肝、脾肿大和骨骼畸形。格

11、林-巴利综合症和米勒-费希尔综合症：弯曲杆菌感染之后，在病人血循环中出现抗某些神经节苷脂的抗体。第七章：GPI锚GPI锚的结构：（1）糖链（2）肌醇磷酸（3）插入脂双层内的长脂肪酸链GPI锚的功能：（1）赋予膜蛋白较大的横向运动性；（2）通过激活脂酶介导蛋白的释放及分泌；（3）靶向膜蛋白使其定位于细胞表面特定的区域；（4）调节细胞内吞及蛋白质的周转；（5）参与受体介导的细胞信号转导。阵发性夜间血红蛋白尿症：是一种获得性溶血性贫血，其病因是缺少作为补体调节蛋白的衰变加速因子和补体C8的结合蛋白。这二者都是GPI蛋白，他们均可阻止补体激活所致的溶血。第八章：蛋白聚糖和糖胺聚糖蛋白聚糖：是由1个核心

12、蛋白与1条或多条共价连接的GAG链(糖胺聚糖链)组成的生物大分子。糖胺聚糖：是直链多糖，由一个氨基糖（GlcNAc或GalNAc）和一个糖醛酸形成的二糖作为基本的结构单位。糖胺聚糖的分类：（1）透明质酸（2）硫酸软骨素（3）硫酸皮肤素（4）硫酸角质素粘多糖蓄积病：属于一类溶酶体蓄积病，以GAG分解代谢缺陷和大量GAG堆积于组织细胞核排泄于尿中为特征。临床表现面容变形，多发性骨发育不良、智能发育不全、内脏损害及角膜混沌。第九章：高尔基体内其他类型的聚糖C-甘露糖基化：单一的甘露糖残基的C-1以连键连接到核糖核酸酶2Trp-7吲哚环C-2原子上。糖化：单糖中的还原端的羰基和蛋白质的氨基（可以是N末

13、端，也可以是赖氨酸侧链的氨基）在温和的条件下形成西夫碱，经重排转变成较为稳定的产物。第十章 不同类型聚糖的共同结构2-型糖链：构成N-连接、O-连接和脂连接聚糖的核心前体常被GlcNAc残基修饰，在一个或多个GlcNAc残基上加上1-4连接的半乳糖，所形成的结构被命名为“2-型糖链”，其组分二糖为乳糖胺单元。1-型糖链：N-连接、O-连接和脂连接聚糖核心结构前体末端的GlcNAc残基可被1-3连接的半乳糖修饰，所形成的结构被命名为“1-型糖链”，其组分二糖为拟乳糖胺单元。多聚乳糖胺：糖蛋白与糖脂通常带有包括直线型2-型乳糖胺单元的多聚体聚糖，这样的结构被称为多聚乳糖胺。P血型抗原：是红细胞及包

14、括膀胱上皮在内的其他组织上的膜结合糖鞘脂所呈现的聚糖结构。第十一章 糖基转移酶聚糖的生物合成的酶：（1）次要：糖苷酶；（2）主要：糖基转移酶糖基转移酶作用的共同特点：（1）糖基的供体：糖核苷酸、糖磷酸多萜醇；（2）糖基的受体：大部分糖基受体是寡糖；（3）糖蛋白中有特异的蛋白质序列；（4）一键一酶原则。调节糖基转移酶作用的因素：（1）供体转运进入腔内的糖核苷酸供体的浓度；（2）特定的糖核苷酸降解酶；（3）利用相同供体或接纳体的糖基转移酶的竞争；（4）腔内接纳体的浓度；（5）腔内的pH以及接纳体通过特定高尔基体区室的时间。糖基转移酶的程序性作用：某一个转移酶合成的寡糖产物是其他糖基转移酶进行一系列

15、合成接纳体底物。型跨膜蛋白特征：所有的高尔基体糖基转移酶具有单一的跨膜结构域，该结构域的两翼分别为一个短的氨基末端结构域和一个长羧基末端结构域。第十二章 模式生物体中的糖基化第十三章 植物细胞壁的糖生物学细胞壁的结构：（1）纤维素微原纤维；（2）富含半乳糖醛酸（果胶）酸性多糖凝胶；（3）钙离子桥交联的多糖（半纤维素）。羟脯氨酸的糖基化过程遵循相邻接触原则：一个被糖基化的羟脯氨酸残基必须紧连接着另一个羟脯氨酸残基。阿拉伯半乳聚糖蛋白（AGP）：是细胞外或锚定在细胞质膜上，典型地含糖90%以上的蛋白质。功能：AGP在决定细胞命运和体细胞胚胎发生上有重要作用。植物细胞生长需要蛋白质和寡糖介导的木聚糖

16、网络的松开过程：参与的酶和蛋白：（1）膨胀蛋白：是一些与细胞壁向结合的小分子蛋白，27kDa,可以破坏基质的纤维素与多糖间非共价空间或氢键，诱导细胞的延伸；（2）内切聚糖酶；（3）木聚糖内切转移糖苷酶。寡糖诱导子：真菌细胞壁降解：葡聚糖、壳聚糖和脱乙酰壳寡糖（4-20个糖基）。植物细胞壁降解产物：寡聚拌入糖醛酸（果胶片段）。糖脂信号在固氮菌与植物建立共生关系过程中起关键作用：结瘤因子壳寡糖脂植物糖蛋白复合型N-聚糖：复合型：具有高致免疫性第十四章 细菌多糖细菌多糖的结构：肽聚糖葡聚糖脂多糖细菌多糖的功能：荚膜多糖、脂多糖抵御补体和噬菌体的进攻。脂聚糖中的脂A（内毒素）肽聚糖（胞壁质）：结构：糖

17、链：平行多糖链构成，-1，4连接的GlcNAc和N-乙酰胞壁酸；肽链：由L-Ala，D-氨基酸（D-Glu和D-Ala），L-二氨基庚二酸；功能：赋予细胞机械强度和一定形状，并提供一个保持胞内渗透压的屏障。膜衍生寡糖（MDO）：存在于革兰氏阴性菌的周质，由6-12个葡萄糖单位构成的葡聚糖，多数以1-2连接，并有1-6分枝。功能：MDO的高电荷与胞壁质多糖构成的电荷层形成一个渗透压的缓冲，保护内膜。脂多糖：结构：（1）脂A：将脂多糖锚定在外膜上作为内层核心区和外层的支架，由两个1-6连接的葡萄糖按残基组成，还原端连有脂肪酸；（2）内层核心区：庚糖、KDO、己糖和磷酸基团；（3）O-抗原：由2-8

18、个糖残基构成，提供一个抵御疏水抗生素的亲水屏障。脂A的生物学效应：与哺乳动物有非常强的生物学效应，导致发热、脓毒性休克和多种有害的生理学效应。荚膜多糖：功能：（1）作为黏附的受体；（2）防止干燥作用；（3）抵御多种噬菌体和脊椎动物宿主的补体。第十五章 动物凝集素的分类和发现凝集素的概念：一类非抗体的蛋白质或糖蛋白，它能与糖类专一地非共价结合，并具有凝集细胞和沉淀聚糖和复合糖的作用。动物凝集素目前的分类依据：早期与糖的最强结合，现在凝集素氨基酸序列的同源性。分类：C类凝集素：与糖识别时需要钙离子的参与；S类凝集素：在稳定结构时需要硫醇类；P类凝集素：识别Man-6-P的凝集素；I类凝集素：专一识

19、别唾液酸。凝集素活性的调节：对氧敏感的凝集素：液胞对pH敏感的凝集素凝集素-配体相互作用的本质：（1）凝集素与糖胺聚糖的作用：由有序排列的表面电荷接触介导；（2）凝集素与N-和O-聚糖的作用：A. 结合部位出现在蛋白质表面的浅凹处，结合力较弱；B.通过氢键（包括糖类的羟基）的结合并且有范德华力参与（单糖环的疏水面与芳香氨基酸侧链面对面地堆积形成的疏水相互作用）；C. 二者之间的选择性可有增加糖和蛋白质之间的接触，包括桥连水分子或二价阳离子实现。所有的动物凝集素与糖的结合通常是多价的。凝集素的天然配体是典型的复合型糖缀合物，这种缀合物带有成簇排列的相关糖链，与成簇凝集素结合部位产生高亲和的结合，

20、并进一步被质量传输效应增强。第 16 章 I-型凝集I-型凝集素的共同特征：（1）I-型凝集素的的一级氨基酸序列表明是IgSF的成员，含有一个N-末端的组结构域，后面紧接可变数目的C2组结构域；（2）第一个和第二个结构域中的半光氨酸是以奇数出现的；（3）对唾液酸化结构识别的专一性。CD22、CD33、唾液酸黏附素第17章 C-型凝集素C-型凝集素的定义和序列模体：（1）CRD:115-130个氨基酸；（2）具有不变的半胱氨酸残基；（3）具有共有的氨基酸序列。C-型凝集素的不同亚家族：内吞型凝集素胶原凝素选择素淋巴细胞凝集素蛋白聚糖凝集素选择素：是一类I型膜细胞结合的C-型凝集素，在血管内皮组织和循环的白细胞中表达并参与了选择性的细胞黏附。分类：L-选择素：表达在所有白细胞表面；E-选择素：由细胞活素激活的内皮细胞表达；P-选择素：在血小板颗粒和内皮细胞的Weibel-Palade 体中为组成型表达。结构特征：（1）氨基末端有一个CRD；（2）E