chap植物和微生物糖类
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阵发性夜间血红蛋白尿症的患者体内的 一些补体调节蛋白不能正常GPI化，这是 因为：
– A. 患者体内补体调节蛋白的基因发生突变
– B. 患者体内缺乏酶将GlcNAc转移到磷脂酰 肌醇上
– C. 患者体内缺乏酶将GlcNAc转移到磷脂酰 乙醇胺上
– D. 患者体内缺乏酶将Man转移到磷脂酰肌醇 上
第六章 植物和微生物糖类
肽聚糖
膜衍生寡糖(MDO)
脂多糖 荚膜多糖
细菌抵御补体和噬菌 体攻击的第一道防线
G+/G-细菌细胞壁结构的差异
古细菌和某些细菌可使蛋白质糖基化
大肠杆菌的细胞壁
G+和G-细菌细胞壁的差异
细胞壁结构 厚度 肽聚糖含量
每种能源都有其优缺点，应仔细权衡， 因地制宜的开发，不宜一窝蜂发展
节能减排，从我做起，威力不可小视
充分发展可再生能源，力争构筑全产业 链。
微生物糖生物学的几个有趣问题
病原微生物的细胞壁多糖、凝集素与抗 感染药物开发
微生物多糖的应用
– 微生物纤维素 – 黄原胶 – 透明质酸
细菌中是否有糖蛋白？
细菌多糖
有花植物 初级 细胞壁结构模型
纤维素 原纤维
木葡聚糖
果胶
伸展蛋白
半纤维素
主要结构：
– 单子叶植物（如禾谷类）：阿拉伯木聚糖 – 双子叶植物（如豆类）：木葡聚糖
主要单糖成分：
– Glc、Gal、GalA、Rha、Fuc、Ara、Xyl
结构糖蛋白
Gly rich glycoprotein Pro rich glycoprotein Hyp rich glycoprotein(HRGP)
植物细胞壁的结构和功能？
– 如何适应植物自身生长？ – 细胞壁除了支持植物形体还有什么功能？ – 如何利用植物细胞壁中的能源物质？
固氮菌为何专一性感染豆科植物并结瘤？ 如何让植物更高效的固碳和固氮？ 利用转基因植物表达哺乳哺乳动物糖蛋白存在
什么ຫໍສະໝຸດ Baidu题？
对植物细胞壁认识的过程
1665年，Robert hook 发现细胞壁； 60年代前，细胞壁被认为是无生命的盒
子； 70年代，发现细胞壁内的酶和蛋白质； 80年代，发现细胞壁对侵入病原有反应； 90年代，发现细胞壁在植物生长和分化
中有重要的信号功能。
植物细胞壁结构
纤维素微原纤维 -(1,4Glc)n半纤维素网格：杂聚多糖 果胶（半乳糖醛酸或半乳糖醛酸甲酯聚
合物） 结构糖蛋白 木质素：芳香族化合物 交联和修饰有关的酶类
壁寡糖均可作为诱导子，引发植物的防御反应。 寡糖激活剂
– 葡七聚糖 – 半乳糖醛酸寡聚糖 – 几丁质寡聚糖
寡糖类植物生长调节剂——解开木葡聚糖网络
– 木葡寡聚糖： (XXFG) – 半乳糖醛酸寡聚糖
Oligosaccharides from fungal and plant cell walls that elicit plant defense responses
结构的不同导致植物N-糖链具有高免疫原性
– 核心1,3岩藻糖基 – 1,2木糖基
Manα-1,6
Fucα-1,6
Xylβ1,2 Manβ-1,4-GlcNAcβ-1,4-GlcNAc-Asn
Manα-1,3
Fucα-1,3
转基因植物的糖基化工程改造
– 缺失GlcNAcT-1基因 – 敲除某些糖基转移酶
发展和思考
植物ECM如何合成和组装？ ECM如何适应细胞体积变化而生长？ 糖基化对于植物的作用？ 植物凝集素在生理和发育中的作用? 植物中的淀粉和纤维素可以被生物转化
制造乙醇，从而对抗能源危机，其功与 过？
新能源
生物燃料
– 淀粉乙醇 – 纤维素乙醇 – 生物柴油 – 沼气
生物质能 风能 生物氢能 光伏电池、燃料电池和温差热发电
Structures of LCOs produced by Rhizobium strains
LCO由四聚或五聚壳 寡糖主链组成，主链 的非还原端连接有一 长链不饱和脂肪酸。
豆科寄主和根瘤菌间 的识别具有种专一性。
LCO可在极低浓度下 可引起根尖敏感区大 量基因应答，引发根 瘤形成。
植物糖蛋白中复杂型N-聚糖 结构特点
– 伸展蛋白：含Ara的短O-糖链 – 阿拉伯半乳聚糖蛋白(AGP)：含糖量90%以
上
植物细胞的生长
植物细胞生长需要蛋白质和寡糖介导的 木葡聚糖网络的松开过程。
由膨胀蛋白、内切葡聚糖酶、木葡聚糖 内切转移糖苷酶等催化完成。
寡糖素
植物自卫系统的激活及其机制 在植物和病原体的相互作用中，任何一方的细胞
——全球碳循环的重要环节
全球碳循环与糖
碳的固定：植物（光 合作用）和微生物 （光能、化能固定）
合成代谢
CO2 呼吸
糖 分解
复杂漫长的生物和 化学转化
有机体 煤、石油与天然气
燃烧
全球能源需求
1972-2005年：初 級能源需求成長 86.7%；
初級能源中化石 能源占80%以上；
再生能源中以生 物质能(約佔 79.4%)及水力(約 16.7%)為主
体)、植物凝集素、病原相关蛋白。 寡糖素 RNAi 凝集素 ……
根瘤菌与宿主共生的信息分子
根瘤的形成是一个植物和根瘤菌共同参与的复 杂过程。
由豆科植物根系释放的类黄酮可以诱导细菌 nod基因表达 合成LCO
结瘤因子
– 壳寡糖脂(LCO)
结瘤基因
– 共同基因 – 调控基因 – 宿主专一性基因
全球能源危机与碳排放危机
由于持续高速的经济发展和能源对化石燃料的 单一依赖性，造成碳的释放远远大于碳的固定， 全球化石燃料碳库资源告急！
预计全球石油可开采約41年、天然气67年、煤 192年、鈾53年。
寻求新的替代能源日益殷切。 改善全球气候和生态呼吁减少碳排放（增加碳
固定）。
植物糖生物学的几个有趣问题
Proposed model for the signaling leading to the activation of defense genes
(PK) Protein kinase; (LOX) lipoxygenase; (JA) jasmonic acid.
植物的天然防御体系小结
保护性形态结构：蜡质、毛、刺、胶质等 植保素phytoalexin：类萜和异黄酮 木质素：木质化作用防止病原菌进一步扩展 抗病蛋白：抵御病原的伤害，包括几丁质酶、
– A. 患者体内补体调节蛋白的基因发生突变
– B. 患者体内缺乏酶将GlcNAc转移到磷脂酰 肌醇上
– C. 患者体内缺乏酶将GlcNAc转移到磷脂酰 乙醇胺上
– D. 患者体内缺乏酶将Man转移到磷脂酰肌醇 上
第六章 植物和微生物糖类
肽聚糖
膜衍生寡糖(MDO)
脂多糖 荚膜多糖
细菌抵御补体和噬菌 体攻击的第一道防线
G+/G-细菌细胞壁结构的差异
古细菌和某些细菌可使蛋白质糖基化
大肠杆菌的细胞壁
G+和G-细菌细胞壁的差异
细胞壁结构 厚度 肽聚糖含量
每种能源都有其优缺点，应仔细权衡， 因地制宜的开发，不宜一窝蜂发展
节能减排，从我做起，威力不可小视
充分发展可再生能源，力争构筑全产业 链。
微生物糖生物学的几个有趣问题
病原微生物的细胞壁多糖、凝集素与抗 感染药物开发
微生物多糖的应用
– 微生物纤维素 – 黄原胶 – 透明质酸
细菌中是否有糖蛋白？
细菌多糖
有花植物 初级 细胞壁结构模型
纤维素 原纤维
木葡聚糖
果胶
伸展蛋白
半纤维素
主要结构：
– 单子叶植物（如禾谷类）：阿拉伯木聚糖 – 双子叶植物（如豆类）：木葡聚糖
主要单糖成分：
– Glc、Gal、GalA、Rha、Fuc、Ara、Xyl
结构糖蛋白
Gly rich glycoprotein Pro rich glycoprotein Hyp rich glycoprotein(HRGP)
植物细胞壁的结构和功能？
– 如何适应植物自身生长？ – 细胞壁除了支持植物形体还有什么功能？ – 如何利用植物细胞壁中的能源物质？
固氮菌为何专一性感染豆科植物并结瘤？ 如何让植物更高效的固碳和固氮？ 利用转基因植物表达哺乳哺乳动物糖蛋白存在
什么ຫໍສະໝຸດ Baidu题？
对植物细胞壁认识的过程
1665年，Robert hook 发现细胞壁； 60年代前，细胞壁被认为是无生命的盒
子； 70年代，发现细胞壁内的酶和蛋白质； 80年代，发现细胞壁对侵入病原有反应； 90年代，发现细胞壁在植物生长和分化
中有重要的信号功能。
植物细胞壁结构
纤维素微原纤维 -(1,4Glc)n半纤维素网格：杂聚多糖 果胶（半乳糖醛酸或半乳糖醛酸甲酯聚
合物） 结构糖蛋白 木质素：芳香族化合物 交联和修饰有关的酶类
壁寡糖均可作为诱导子，引发植物的防御反应。 寡糖激活剂
– 葡七聚糖 – 半乳糖醛酸寡聚糖 – 几丁质寡聚糖
寡糖类植物生长调节剂——解开木葡聚糖网络
– 木葡寡聚糖： (XXFG) – 半乳糖醛酸寡聚糖
Oligosaccharides from fungal and plant cell walls that elicit plant defense responses
结构的不同导致植物N-糖链具有高免疫原性
– 核心1,3岩藻糖基 – 1,2木糖基
Manα-1,6
Fucα-1,6
Xylβ1,2 Manβ-1,4-GlcNAcβ-1,4-GlcNAc-Asn
Manα-1,3
Fucα-1,3
转基因植物的糖基化工程改造
– 缺失GlcNAcT-1基因 – 敲除某些糖基转移酶
发展和思考
植物ECM如何合成和组装？ ECM如何适应细胞体积变化而生长？ 糖基化对于植物的作用？ 植物凝集素在生理和发育中的作用? 植物中的淀粉和纤维素可以被生物转化
制造乙醇，从而对抗能源危机，其功与 过？
新能源
生物燃料
– 淀粉乙醇 – 纤维素乙醇 – 生物柴油 – 沼气
生物质能 风能 生物氢能 光伏电池、燃料电池和温差热发电
Structures of LCOs produced by Rhizobium strains
LCO由四聚或五聚壳 寡糖主链组成，主链 的非还原端连接有一 长链不饱和脂肪酸。
豆科寄主和根瘤菌间 的识别具有种专一性。
LCO可在极低浓度下 可引起根尖敏感区大 量基因应答，引发根 瘤形成。
植物糖蛋白中复杂型N-聚糖 结构特点
– 伸展蛋白：含Ara的短O-糖链 – 阿拉伯半乳聚糖蛋白(AGP)：含糖量90%以
上
植物细胞的生长
植物细胞生长需要蛋白质和寡糖介导的 木葡聚糖网络的松开过程。
由膨胀蛋白、内切葡聚糖酶、木葡聚糖 内切转移糖苷酶等催化完成。
寡糖素
植物自卫系统的激活及其机制 在植物和病原体的相互作用中，任何一方的细胞
——全球碳循环的重要环节
全球碳循环与糖
碳的固定：植物（光 合作用）和微生物 （光能、化能固定）
合成代谢
CO2 呼吸
糖 分解
复杂漫长的生物和 化学转化
有机体 煤、石油与天然气
燃烧
全球能源需求
1972-2005年：初 級能源需求成長 86.7%；
初級能源中化石 能源占80%以上；
再生能源中以生 物质能(約佔 79.4%)及水力(約 16.7%)為主
体)、植物凝集素、病原相关蛋白。 寡糖素 RNAi 凝集素 ……
根瘤菌与宿主共生的信息分子
根瘤的形成是一个植物和根瘤菌共同参与的复 杂过程。
由豆科植物根系释放的类黄酮可以诱导细菌 nod基因表达 合成LCO
结瘤因子
– 壳寡糖脂(LCO)
结瘤基因
– 共同基因 – 调控基因 – 宿主专一性基因
全球能源危机与碳排放危机
由于持续高速的经济发展和能源对化石燃料的 单一依赖性，造成碳的释放远远大于碳的固定， 全球化石燃料碳库资源告急！
预计全球石油可开采約41年、天然气67年、煤 192年、鈾53年。
寻求新的替代能源日益殷切。 改善全球气候和生态呼吁减少碳排放（增加碳
固定）。
植物糖生物学的几个有趣问题
Proposed model for the signaling leading to the activation of defense genes
(PK) Protein kinase; (LOX) lipoxygenase; (JA) jasmonic acid.
植物的天然防御体系小结
保护性形态结构：蜡质、毛、刺、胶质等 植保素phytoalexin：类萜和异黄酮 木质素：木质化作用防止病原菌进一步扩展 抗病蛋白：抵御病原的伤害，包括几丁质酶、