2012生物化学-糖1-9.18
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生物化学-糖类知识点
第一章糖类物质1. 糖的定义、功能及分类1)糖：由碳、氢、氧三种元素组成的碳水化合物；糖类是多羟基酮、多羟基醛及其聚合物和衍生物的总称。
2)生物学功能：①生物体的结构成分；②生物体内主要能源物质（氧化供能）；③可转化为其它物质；④细胞识别的信息分子（糖蛋白）。
3)糖蛋白：生物体内分布极广的复合糖；糖链起信息分子作用。
4)细胞识别：黏着、接触抑制、归巢行为，免疫保护、代谢调控、受精机制、形态发生、发育、癌变等衰老都与糖蛋白有关。
5)糖的分类：单糖、寡糖、多糖。
2. 单糖：不能再水解的糖，糖的基本单位。
易溶于水的无色晶体，具有旋光性，难溶于乙醇，不溶于乙醚。
※所有单糖都具有还原性。
1)根据含醛基或酮基：醛糖、酮糖；2)根据含碳数：三碳糖（丙）、四碳糖（丁）、五碳糖（戊）、六碳糖（己）等。
D型、L型单糖以甘油醛（最简单的醛糖）为基准：D型-甘油醛（羟基在碳骨架右侧）L型-甘油醛（羟基在碳骨架左侧）3)单糖分子内既有醛基又有酮基、羟基，条件允许即可发生可逆的亲核反应，形成半缩醛，最终形成一个环状化合物（五元环呋喃、六元环吡喃）。
4)信封式的构想最稳定。
5)环椅式、环船式的葡萄糖：β型比α型更稳定。
6)核糖、脱氧核糖都是戊醛糖，以五环呋喃糖形成存在。
7)果糖为己酮糖，以：①游离型的六环吡喃糖②结合型的五环呋喃糖。
8)半乳糖为己醛糖，成环方式与葡萄糖相同，但是C4位上的-OH不同。
9)Fischer投影式的碳链骨架：C1位置上的CHO与C5位置上的-OH形成缩醛反应成环状，使C1具有手性结构（不对称）。
C1上新生成的-OH为半缩醛羟基：左边的β-D-葡萄糖，右边的α-D-葡萄糖）。
10)Haworth透视式将糖环横写，缩略成环碳原子；朝向自己的键用粗线表示，碳键右边的基团写在环下方，碳键左边的基团写在环上方。
11)聚合反应：单糖→寡糖、多糖。
12)还原反应：单糖→糖醇；葡萄糖（醛基）→山梨醇（羧甲基生成）。
生物化学第一章糖类
C H 2O H
HO H O
OH
OH
-D-呋喃葡萄糖
OH 生物化学第一章糖类
3. 单糖的构象
C H 2O H
O
O H H O
~O H
H O
C H 2O H
H O H O
O
O H O H
C H 2O H
H O H O
O
O H O H
D-吡喃葡萄糖 -D-吡喃葡萄糖 -D-吡喃葡萄糖
生物化学第一章糖类
生物化学第一章糖类
Ⅰ 单糖(monosaccharides)
一. 单糖的结构 1. 开链结构 （ Fischer投影式）
CHO
CHO
H OH
HO H
CH2OH D-(+)-甘油醛
CH2OH L-(-)-甘油醛
D型：结构式中,位号最大的手性碳原子的构 型与D -甘油醛中C-2构型一致。
L型：结构式中,位号最大的手性碳原子的构 型与L-甘油醛生物中化学C第一-章2糖构类 型一致。
CH2OH D-葡萄糖
生物化学第一章糖类
CHO
C-4差向 异构体
CH2OH D-半■葡萄糖不能发生醛的NaHSO3加成 反应
■葡萄糖不能象醛一样与两分子的醇 形成的缩醛。
■葡萄糖溶液具有变旋现象 新配制的葡萄糖溶解于水时其旋光
度发生改变的现象。
生物化学第一章糖类
葡萄糖分子中醛基与羟基形成环状半缩醛结 构. 半缩醛羟基的两种空间取向形成两种异构 体. 端基差向异构体。
二、单糖的性质
1、物理性质
旋光性与变旋 左旋糖 右旋糖 变旋现象 甜度 溶解度
生物化学第一章糖类
2. 单糖的反应
1. 成苷反应
生物化学--糖类
chiral C*
甘油醛构型
• 单糖的D/L构型
- configuration
一个分子中各原子所特有的
固定空间排列，使该分子能 1
以这种立体化学形式被分离 2
构型改变时必须有共价键的
3
断裂和重新形成
4
5
- 醛己糖的C2, C3, C4和C5 均为手性中心，故有 24 = 16种可能的异构体 (8个D型和8个L型)
• 糖原 Glycogen (animal & bacteria)
以(1→4)糖苷键连接的Glc聚合物，分支处(每隔8-12个残基)为 (1→6)键，平均分子量可达数百万，占肝脏湿重~10%
• 淀粉 Starch (plant & fungi)
- O-糖苷键对碱稳定，但容易被弱酸水解
Non-reducing end
Reducing end
糖苷键型
/ by mutarotation
聚糖构型
9-13
§3. 多糖 Polysaccharides
Storage/Structural
- 与蛋白质不同，多糖通常 并没有确切的分子量 (?)
㈠ 储存多糖：糖原和淀粉
醛
半缩醛
新形成的C*
缩醛
O
O
的 羰 基
来 自 醛 或
酮
O
酮
半缩酮
缩酮
如果2nd个醇和1st个一样，则半缩醛/酮中 新生成的C*在缩醛/酮中即消失
9-6
• 环式D-葡萄糖的形成
(=分子内环化成半缩醛)
(cf. Fig. 6-2)
在Haworth式中，无论是 D-型还是L-型，凡异头C 的-OH与末端-CH2OH呈反 式的均为 异头物，呈顺 式的则为 异头物
1 生物化学糖类1
第六章 糖类物质与糖代谢
第一节 生物体中的糖类 糖的定义 糖的分类 1. 单糖 2. 寡糖 3. 多糖 糖的分布情况
糖类的主要生物学作用
• 是生物体主要的能量来源。 • 可转变为生命所必需的其它物质，如脂类、蛋 白质等。 • 可作为生物体的结构物质，如纤维素。 • 可作为细胞识别的信息分子。
• 其它功能。
COOH (CHOH)n CH2OH
糖酸
Br2－H2O
CHO (CHOH)n CH2OH
醛糖
（生物体内）
浓HNO3
COOH (CHOH)n COOH
糖二酸
CHO (CHOH)n COOH
糖醛酸
单糖的还原
CHO
CH2OH
[H]
CHO CH2OH
D-Glc
CH2OH
CH2OH
D－葡萄醇（山梨醇）
[H]
CHO
鉴定糖类的共同反应。
B．Seliwanoff’s test （西里瓦诺夫试验） 鉴定酮糖 己酮糖
浓HCl, △ 脱水
羟甲基糠醛
间苯二酚
红色
醛糖：浅色略带粉
糠醛或羟甲基糠醛能与酚类物质作用产生各种有色物质，
可用作糖的定性测定。
OH
OH OH CH3
OH
HO
OH
HO
OH
α - 萘酚
间苯二酚
间苯三酚
－D－吡喃葡萄糖 （63%）
－D－呋喃葡萄糖
－D－呋喃葡萄糖
括号内数字为摩尔浓度百分数
链环式互变规则
链式右边羟基写在环式的平面之下 D型的羟甲基在平面之上，L型在平面之下
碳原子顺序按顺时针方向排列
单糖的分类（classification）
第一节 生物体中的糖类 糖的定义 糖的分类 1. 单糖 2. 寡糖 3. 多糖 糖的分布情况
糖类的主要生物学作用
• 是生物体主要的能量来源。 • 可转变为生命所必需的其它物质，如脂类、蛋 白质等。 • 可作为生物体的结构物质，如纤维素。 • 可作为细胞识别的信息分子。
• 其它功能。
COOH (CHOH)n CH2OH
糖酸
Br2－H2O
CHO (CHOH)n CH2OH
醛糖
（生物体内）
浓HNO3
COOH (CHOH)n COOH
糖二酸
CHO (CHOH)n COOH
糖醛酸
单糖的还原
CHO
CH2OH
[H]
CHO CH2OH
D-Glc
CH2OH
CH2OH
D－葡萄醇（山梨醇）
[H]
CHO
鉴定糖类的共同反应。
B．Seliwanoff’s test （西里瓦诺夫试验） 鉴定酮糖 己酮糖
浓HCl, △ 脱水
羟甲基糠醛
间苯二酚
红色
醛糖：浅色略带粉
糠醛或羟甲基糠醛能与酚类物质作用产生各种有色物质，
可用作糖的定性测定。
OH
OH OH CH3
OH
HO
OH
HO
OH
α - 萘酚
间苯二酚
间苯三酚
－D－吡喃葡萄糖 （63%）
－D－呋喃葡萄糖
－D－呋喃葡萄糖
括号内数字为摩尔浓度百分数
链环式互变规则
链式右边羟基写在环式的平面之下 D型的羟甲基在平面之上，L型在平面之下
碳原子顺序按顺时针方向排列
单糖的分类（classification）
生物化学第三章糖类
CH2OH OH
OH
O
CH2OH
OH
OH
编辑课件
24
第四节 多糖
多糖 由数百或数千个单糖分子通过脱水缩合而成
▪ 按其组分可分为均一多糖（同多糖）（由一 种单糖组成）和不均一多糖(杂多糖) 。
▪ 按其功能可分为结构多糖和贮存多糖 ▪ 不水解没有还原性。 ▪ 大多难溶于水，溶于水后形成胶体溶液。 ▪ 有旋光性，但没有变旋现象。 ▪ 无甜味。
1.单糖的构型
编辑课件
Fischer投影式：
C链处于垂直方向， 羰基在链的上端， 羟甲基写在下端， 氢和羟基位于
C链的两侧。
6
透射式书写：
a.手性碳原子和实线键处于纸面内;
b.虚线伸向纸后;
c.楔形键凸出纸面。
单糖的构型由编号最大不对称碳原子的构型决定，
有两种：D构型和L构型，天然存在的糖多为D构型。
具有还原性
4）- D-吡喃葡萄糖苷
CH2OH OH
OHLeabharlann CH2OH OHO OH
OH
OH
编辑课件
23
四、蔗糖
存在某些植物体中，特别是甘蔗、甜菜中含量丰富 α-D-吡喃葡萄糖基-（1 2）-β-D-呋喃果糖苷 没有还原性 在酸或酶的作用下水解生成葡萄糖和果糖的混合物，工 业上称为转化糖
CH2OH OH
第三章 糖类
第一节 概述 第二节 单糖的结构 第三节 寡糖 第四节 多糖
编辑课件
1
第一节 概述
一、糖类的生物学作用： 1.生物体的结构成分 (纤维素，果胶质，壳多糖 , 肽聚糖) 2.作为生物体的主要能源物质 （低聚糖，淀粉，糖原) 3.作为物质代谢的碳骨架 4.作为细胞识别的信息分子
2第二章糖类生物化学1
第二章 糖生物化学54
Glycobiochemistry
本章主要介绍糖类的概念、分类以及 单糖、二糖和多糖的化学结构和性质。
第一节、糖类化学概论
一、糖的概念与分类 1、糖的概念与化学本质
简单的定义：多羟基的醛类 或酮类化合物，以及它们的 衍生物或聚合物。
元素组成：CH2O ，可以写 成Cm(H2O)n
D-果糖在水溶液中主要以呋喃糖存在，吡喃糖 次之。
练习：以下化合物中(1)哪个是半缩酮形式的酮糖？(2)哪个 是吡喃戊糖？(3) 哪个是α-D-醛糖？ (4)哪个是β-L-醛糖?
答案：（1）C；（2）D；（3）B; (4) D
3、单糖的构象
1）、构象(conformation)：由 于分子中的某个原子(基团)绕 C-C单键自由旋转而形成的不 同的暂时性的易变的空间结构 形式。空间位置的改变，不涉 及共价键的断裂。
含有n个C*的化合物， 旋光异构体的数目为2n， 组成2n/2对对映体。
6)、差向异构体(epimer)：
又称表异构体，只有一个不对称碳原子上的基 团排列方式不同的非对映异构体，如D-葡萄糖与 D-甘露糖及D-半乳糖。
2、单糖的环状结构
1)、单糖的环状结构的证据
①、变旋现象(mutarotation):一般醛类在水溶
正确
Haworth式（投影式）
D－葡萄糖由Fischer式改写为Haworth式的步骤
不论是D型还是L型，异头碳羟基与末端羟甲基是反 式的为α异头物，顺式为β异头物。
3)、吡喃糖和呋喃糖
开链的单糖形成环 状半缩醛时，最容 易出现五元环(呋喃） 和六元环（吡喃）。
D-葡萄糖在水溶液 中主要以吡喃糖存 在，呋喃糖次之。
Pachymaran 、灵芝多糖Ganoderma lucidum polysaccharide 、昆布多糖Laminarine等]；
Glycobiochemistry
本章主要介绍糖类的概念、分类以及 单糖、二糖和多糖的化学结构和性质。
第一节、糖类化学概论
一、糖的概念与分类 1、糖的概念与化学本质
简单的定义：多羟基的醛类 或酮类化合物，以及它们的 衍生物或聚合物。
元素组成：CH2O ，可以写 成Cm(H2O)n
D-果糖在水溶液中主要以呋喃糖存在，吡喃糖 次之。
练习：以下化合物中(1)哪个是半缩酮形式的酮糖？(2)哪个 是吡喃戊糖？(3) 哪个是α-D-醛糖？ (4)哪个是β-L-醛糖?
答案：（1）C；（2）D；（3）B; (4) D
3、单糖的构象
1）、构象(conformation)：由 于分子中的某个原子(基团)绕 C-C单键自由旋转而形成的不 同的暂时性的易变的空间结构 形式。空间位置的改变，不涉 及共价键的断裂。
含有n个C*的化合物， 旋光异构体的数目为2n， 组成2n/2对对映体。
6)、差向异构体(epimer)：
又称表异构体，只有一个不对称碳原子上的基 团排列方式不同的非对映异构体，如D-葡萄糖与 D-甘露糖及D-半乳糖。
2、单糖的环状结构
1)、单糖的环状结构的证据
①、变旋现象(mutarotation):一般醛类在水溶
正确
Haworth式（投影式）
D－葡萄糖由Fischer式改写为Haworth式的步骤
不论是D型还是L型，异头碳羟基与末端羟甲基是反 式的为α异头物，顺式为β异头物。
3)、吡喃糖和呋喃糖
开链的单糖形成环 状半缩醛时，最容 易出现五元环(呋喃） 和六元环（吡喃）。
D-葡萄糖在水溶液 中主要以吡喃糖存 在，呋喃糖次之。
Pachymaran 、灵芝多糖Ganoderma lucidum polysaccharide 、昆布多糖Laminarine等]；
生物化学-2-糖类
(3)受体：指位于细胞膜上、细胞质或细胞 核中能与来自胞外的生物活性分子(信号 分子)专一结合并将其带来的信息传递给 效应器，从而引起相应生物学效应的生 物大分子。 (4)配体：被受体识别并结合的生物活性分 子称配体。
2.糖链与血浆中老蛋白的清除 3.糖链与精卵识别 4.糖链与细胞粘着
• 糖链与糖蛋白的生物活性
• 杂多糖
1.果胶物质 2.半纤维素 3.琼脂 4.角叉聚糖 5.藻酸或褐藻酸 6.树胶或胶质
八、细菌杂多糖
• • • • • 细菌细胞壁的化学组成 肽聚糖的结构 磷壁酸 脂多糖 荚膜多糖
九、糖蛋白及其糖链
• 糖蛋白的存在和糖量 • 糖链结构的多样性 • 糖肽连键的类型
1.N-糖肽键 2.O-糖肽键
Anomeric C b-OH CH2 OH C O HO C H HO CH2 O OH H C OH HO CH2OH H C OH OH CH2OH b-D-fructofuranose D-fructose + a isomer
• 单糖的构象 1.构象及其描绘方法 构象：由于绕单键旋转引起的不同排列。 构象体常采用锯架式（Sawhorse representation）或纽曼投影式（Newman projection）来表示。 2.构象分析 碳-碳单键的旋转受到相邻碳上的取代基 团之间的非共价相互作用的约束，只允许有 机分子采取某种或某几种构象，即占优势的 构象。 从实验和理论两个方面对分子的构象进 行探索，从中找出占优势的构象体，这一做 法称构象分析。
• 常见的二糖 1.蔗糖 2.乳糖 3.麦芽糖 4. a ,a -海藻糖 5.纤维二糖 6.龙胆二糖
• 其它简单寡糖
1.三糖 棉子糖完全水解产生葡萄糖、 果糖和半乳糖各1分子。 2.四糖、五糖、六糖
生物化学笔记糖类(两篇)
引言概述：在生物化学中，糖类是一类重要的生物大分子，它们起到许多生物学过程中至关重要的作用。
本文将重点讨论糖类（二）的相关知识。
糖类（二）是指由两个单糖分子通过特定的化学反应形成的二糖和寡糖，如蔗糖、乳糖和麦芽糖等。
正文将从5个大点展开讨论糖类（二）的结构、合成、代谢与功能等方面。
正文内容：一、糖类（二）的结构1.二糖的结构：二糖由两个单糖分子通过糖基键连接而成，如蔗糖由葡萄糖和果糖分子组成。
2.寡糖的结构：寡糖是由数个单糖分子通过糖基键连接而成，如麦芽糖由两个葡萄糖分子组成。
二、糖类（二）的合成1.二糖的合成：二糖的合成通常通过苷基转移反应完成，具体涉及底物、酶和能量的参与。
2.寡糖的合成：寡糖的合成一般通过酶催化的糖苷化反应完成，不同的酶催化反应形成不同的寡糖。
三、糖类（二）的代谢1.二糖的降解：二糖经过胞外或细胞内酶的作用被降解为单糖，进入细胞内后进一步代谢产生能量。
2.寡糖的降解：寡糖的降解常涉及多个酶的参与，其中一些酶具有高度特异性。
3.二糖和寡糖的代谢缺陷：一些人体或动物可能缺乏特定酶参与二糖或寡糖的代谢，从而导致相关疾病。
四、糖类（二）的功能1.营养作用：糖类（二）是生物体的重要能量来源，提供人体所需的能量。
2.结构作用：糖类（二）在生物体中起到细胞膜的构建和细胞结构的稳定作用。
3.信号传导：一些糖类（二）能够作为信号分子，参与细胞间的信号传递过程。
4.生物保护作用：某些糖类（二）在细胞外形成保护性的外壁或囊泡，起到保护细胞的功能。
5.生物识别作用：糖类（二）在细胞识别和相互作用过程中发挥重要作用，如细胞黏附和受精过程中的作用。
五、糖类（二）的应用1.食品工业：蔗糖和麦芽糖是广泛应用于食品工业中的常见糖类（二），它们具有甜味和溶解性，用于增加食品的口感和甜度。
2.生物医药：某些糖类（二）在生物医药领域具有重要应用，如乳糖在乳糖不耐症患者中的应用。
3.化学合成：糖类（二）的特殊结构和功能使其在有机合成中有广泛应用，如用于合成天然产物和药物分子。
生物化学-1糖类
• 复合糖：与非糖物质结合的糖。 如：糖蛋白等。
• 衍生糖：糖的衍生物。 如：糖酸、糖胺等 。
二、单糖
（一）单糖的分类
单糖（monosaccharide）：是多羟醛或多羟酮 碳原子数目：丙糖、丁糖、戊糖、已糖、庚糖等。
根据羰基位置：醛糖、酮糖。
根 据 构 型：D-；L-
表 单糖分类及构型数目
糖类
丙糖 丁糖 戊糖 己糖
细胞识别
和信息传递的 重要参与者。
糖蛋白、糖脂、信息分子糖
细胞表面识别 标记－糖
（四）分类
• 按其水解情况分类： • 单糖：凡不能被水解为更小分子的糖称~。
如： 核糖、葡萄糖。
二羟基
丙酮
二羟基丙酮
核糖
（四）分类
• 寡糖：凡能被水解成 少数（2—10个）单 糖分子的糖称~。
蔗糖 = 葡萄糖+果糖
• 多糖：凡能被水解成多个单糖分子的糖称~。 如：淀粉 n葡萄糖
第一章 糖类
一、糖的一般概念
(一) 概念
• 俗称
碳水化合物 Cn(H2O)m（不够全面）
• 化学定义
多羟基醛或酮及其缩聚物和 衍生物的总称。
（二）分布
所有生命机体中，其中： • 植物：含糖量占其干
重的85-90%； • 动物：含糖量不超过
其干重的2% • 微生物：含糖量占其菌体干重的10-30%
构型异构：原子在大分子中不同空间排列所产 生的异构现象。包括顺反异构、对映异构（也 称为旋光异构）等。
二、单糖
（二）单糖的构型、结构及构象
构型：分子中由于各原子或基团间特有的固定 的空间排列方式不同而使它呈现出不同的稳定 的立体结构。
构型异构：原子在大分子中不同空间排列所产 生的异构现象。包括顺反异构、对映异构（也 称为旋光异构）等。
• 衍生糖：糖的衍生物。 如：糖酸、糖胺等 。
二、单糖
（一）单糖的分类
单糖（monosaccharide）：是多羟醛或多羟酮 碳原子数目：丙糖、丁糖、戊糖、已糖、庚糖等。
根据羰基位置：醛糖、酮糖。
根 据 构 型：D-；L-
表 单糖分类及构型数目
糖类
丙糖 丁糖 戊糖 己糖
细胞识别
和信息传递的 重要参与者。
糖蛋白、糖脂、信息分子糖
细胞表面识别 标记－糖
（四）分类
• 按其水解情况分类： • 单糖：凡不能被水解为更小分子的糖称~。
如： 核糖、葡萄糖。
二羟基
丙酮
二羟基丙酮
核糖
（四）分类
• 寡糖：凡能被水解成 少数（2—10个）单 糖分子的糖称~。
蔗糖 = 葡萄糖+果糖
• 多糖：凡能被水解成多个单糖分子的糖称~。 如：淀粉 n葡萄糖
第一章 糖类
一、糖的一般概念
(一) 概念
• 俗称
碳水化合物 Cn(H2O)m（不够全面）
• 化学定义
多羟基醛或酮及其缩聚物和 衍生物的总称。
（二）分布
所有生命机体中，其中： • 植物：含糖量占其干
重的85-90%； • 动物：含糖量不超过
其干重的2% • 微生物：含糖量占其菌体干重的10-30%
构型异构：原子在大分子中不同空间排列所产 生的异构现象。包括顺反异构、对映异构（也 称为旋光异构）等。
二、单糖
（二）单糖的构型、结构及构象
构型：分子中由于各原子或基团间特有的固定 的空间排列方式不同而使它呈现出不同的稳定 的立体结构。
构型异构：原子在大分子中不同空间排列所产 生的异构现象。包括顺反异构、对映异构（也 称为旋光异构）等。
2012生物化学-糖1-9.18
IB基因表达的半乳糖基转移酶使H物质转化为凝集原B，
O基因产生无糖基转移酶活性的蛋白质，O的基因5′缺失1个碱 基，造成移码突变， 产生无糖基转移酶活性的蛋白质，H物质 即为O抗原。几乎所有个体都能产生H物质，并且一般不存在抗 H抗体，H物质是非抗原性的。 AB型血含有IA基因和IB基因。 IA基因和IB基因有4个碱基的差别，造成表达产物有4个氨基酸的 差别。 凝集素是在生命早期由肠道微生物凝集素原A样和凝集 素原B样抗原决定族诱导产生的。
呋喃阿拉伯糖与羟脯氨酸形成的糖肽键，主要存 在于植物，包括细胞壁的伸展蛋白和凝集素等。
四、糖链的分类
O-糖链
核心五糖
N-糖链
1.N-糖链
高甘露糖型 复杂型 杂合型
N-Linked glycoproteins are of three types: high mannose, complex, and hybrid, the latter of which combines structures found in the high mannose and complex saccharides.
Progressive cleavage of sialic acid residues exposes galactose residues. Binding to the asialoglycoprotein receptor in the liver becomes progressively more likely as more Gal residues are exposed.
不同糖蛋白中含糖量变化很大，糖成分的含量在1% ~ 80% 之间变动。胶原蛋白：1%；胃粘蛋白：82%
短的寡糖链与蛋白质共价相连即形成糖蛋白。
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不同糖蛋白中含糖量变化很大，糖成分的含量在1% ~ 80% 之间变动。胶原蛋白：1%；胃粘蛋白：82%
短的寡糖链与蛋白质共价相连即形成糖蛋白。
糖与蛋白质之间以蛋白质为主 总体性质更接近蛋白质。
糖链的长度一般不超过15个单糖残基，在某 些情况下糖链仅由1～2个单糖残基组成，寡 糖链常常是具分支的杂糖链,不呈现重复的双 糖系列。
比N-糖链的结构简单，但连接方式远比N-糖链多。
与多肽相连的寡糖链
五、糖链的生物学功能
1.在新生肽链折叠、缔合和分泌中的作用
糖蛋白N-糖链参与新生肽的折叠，维持蛋白质的正确构象
G寡糖中的葡糖基与肽链的折叠关系密切
寡聚蛋白质中的糖链能影响亚基的缔合
维持亚基的正确构象 亚基间通过糖链相互识别而发生缔合
动物凝集素的结构复杂，种类繁多，与炎症、肿瘤转移、血栓 形成等有关。
C型凝集素
通过与糖结合参与细胞与细胞，细胞与分子，分子与分子之间的 识别。免疫应答、炎症反应、肿瘤转移。 选择蛋白家族：C型凝集素中的一类与各类白细胞的粘着密 切有关的凝集素
N端的糖类 识别域 表皮生长 因子域 补体调 节域 跨膜 域 细胞质侧的 C末端域
L选择蛋白：存在于淋巴细胞，可以使淋巴细胞归巢，也称归巢受体；
E选择蛋白：存在于内皮细胞，参与炎症反应和癌细胞扩散；
P选择蛋白：存在于血小板，参与白细胞在内皮细胞的黏着，与炎症 反应和癌细胞扩散有关。
第十节
糖胺聚糖和蛋白聚糖
一、糖胺聚糖 二、蛋白聚糖
一、糖胺聚糖GAG
一般含有氨基己糖或己糖醛酸，也称粘多糖。是动 物、植物，特别是高等动物结缔组织中的一类结构多糖。
复杂型:还原端残基为GlcNAcβ1→的外链 与三甘露糖基核心上的两个α-甘露糖残 基相连，外链的数目可以从一条到五条， 结构多种多样，展示出极多的可能结构， 形成分子识别的信号，故被称做天线。
有时复杂型和高甘 露糖型可连接于同 一肽链上不同的天 冬酰胺残基上。
高甘露糖型:核心五糖外只含有α-甘露 糖基，核心七糖的三个还原末端连接的 糖基数量和位置不同，形成结构的多样 性。
在细胞识别中，受体和配体很难区分。
血浆中老蛋白的清除 不少血清糖蛋白含有以唾液酸残基为末端的N-糖 链糖蛋白，当末端的唾液酸残基被血管壁上的唾液酸 酶切除，暴露出半乳糖残基后，可被肝细胞膜上的受
体识别，通过胞吞被肝细胞内溶酶体降解。受体由三
条跨膜多肽链组成，每条链有一个半乳糖结合位点， 配体糖链上有三个半乳糖残基者结合牢固，两个者次 之，一个者最弱。末端唾液酸残基被切除的速率与蛋 白质本身结构有关，决定着蛋白质的寿命。
ABO血型物质
O型:H型物质(Fuc) A型:在H型上加N-乙酰氨
基半乳糖(GalNAc)
B型:在H型上加半乳糖(Gal)
九、凝集素
凝集素：能与糖类专一性非共价结合，并能够凝集细 胞和沉淀寡糖及其复合物的非抗体蛋白质或糖蛋白。 凝集素可分为很多类
豆类根瘤菌与宿主之间的选择性是由凝集素介导的 微生物对宿主的感染也是由凝集素介导的，细菌凝集素存在于 细菌表面的菌毛上，与靶细胞的黏着具有物种和器官的专一性
2. 糖链与激素活性
一些激素如促卵泡激素（FSH)、促黄体激素(LH)、促甲状腺激素 (TSH)、红细胞生成素(EPO)等均为糖蛋白，糖基对激素的活性及 寿命的影响因激素而异。
3. 糖链与IgG活性
每分子IgG平均含糖链约三条，N-糖链多达三十多种， IgG N-糖 链缺失外链糖基可成为自身抗原，被免疫系统识别而产生自身抗 体。引起类风湿关节炎、红斑狼疮等自身免疫病。
The structure of the repeating unit of antifreeze glycoproteins, a disaccharide consisting of β -galactosyl-(1→3)-α-Nacetylgalactosamine in glycosidic linkage to a threonine residue.
杂合型:具有复 杂型和高甘露糖 型两类结构元件， 有一到两个α甘露糖与核心五 糖连接，
核心五糖常被插 入β-N-乙酰葡 萄糖胺，近侧的 GlcNAc C6位被 岩藻糖基化。
小牛黄体激素 核糖核酸酶 免疫球蛋白G
溶酶体酶
猪甲状腺球蛋白 大豆凝集素
卵清蛋白
血清球蛋白
2.O-糖链
O-糖苷键型 结构比N－糖链简单 连接形式比N－糖链多 数量多 没有五糖核心。
生物化学
第一章 糖 类 Carbohydrate Saccharide
四、脂多糖
是构成革兰氏阴性菌细胞壁外膜外表面的主要物质。 内毒素：从繁殖或破裂细菌中释放的脂多糖在哺乳动物宿主中会引起 多种生物效应（毒性效应） 脂质A:两端C1和C4各有一个磷酸基，重复单位通过C1和C4间的焦 磷酸桥连接，二糖单位的C3或C6与多糖链的核心部分相连，其他 碳位被脂肪酸（多数是羟脂肪酸）酯化，有些脂肪酸的羟基进一 步被非羟基化脂肪酸酯化，生成特有的酰氧酰基结构。
间的黏着靠黏着蛋白或细胞黏着分子(cell adhesion
molecule)，黏着蛋白多数是含N-糖链的糖蛋白。淋巴 细胞归巢有相似的机制，肿瘤细胞的转移和归巢与黏 着蛋白介导的黏着行为有关。
七、糖链与糖蛋白的生物活性
1. 糖链与酶活性
有些酶是糖蛋白，糖链在酶的新生态折叠、转运和保护等方面起 作用，糖基对酶的活性的影响因酶而异。
1.糖胺聚糖的一般结构和功能
是胞外基质的重要成分，属于杂多糖，不分支的 长链聚合物，由己糖醛酸（角质素除外）和己糖胺重 复二糖单位构成，二糖单位常被带负电荷的羧基或硫 酸基修饰，因此糖胺聚糖是阴离子多糖链，呈酸性。
IB基因表达的半乳糖基转移酶使H物质转化为凝集原B，
O基因产生无糖基转移酶活性的蛋白质，O的基因5′缺失1个碱 基，造成移码突变， 产生无糖基转移酶活性的蛋白质，H物质 即为O抗原。几乎所有个体都能产生H物质，并且一般不存在抗 H抗体，H物质是非抗原性的。 AB型血含有IA基因和IB基因。 IA基因和IB基因有4个碱基的差别，造成表达产物有4个氨基酸的 差别。 凝集素是在生命早期由肠道微生物凝集素原A样和凝集 素原B样抗原决定族诱导产生的。
β-1,6连接
两分子葡糖胺
核心寡糖: 通过酸性八碳糖(KDO)连接于脂质A，酸性八 碳糖内核心的非还原端通过中性七碳糖与中性糖构成的 外核心相连，核心寡糖可作为噬菌体的受体，还与细菌 的抗原性有关
β-1,6连接
两分子葡糖胺
O-特异链: 是脂多糖的最外层部分，由聚合度不同的寡 糖单位构成，具有抗原性，故可称为O-抗原，含有O-特 异链脂多糖的细菌在琼脂板上可长成光滑菌落，称作S型细菌，一般有致病性。如无脂多糖，在消化道易破坏， 致病性弱。
β-1,6连接
两分子葡糖胺
O-特异链 β-1，6连接 D-葡萄糖胺
核心寡糖
1,4焦磷酸桥
酯 键
酰 胺 键
脂质A 3-羟脂肪酸
脂质A进入 动物血液或 消化道可诱 导宿主发烧、 血压升高、 血凝、补体 系统活化、 甚至休克。
五、荚膜多糖
细胞壁外围较厚的外壳，由几百 个寡糖重复单位构成，寡糖重复单位 一般为1-6个单糖残基，少数为同多糖， 多数为杂多糖，细菌可有数百种线形 或分支形荚膜多糖，形成不同的血清 型。
精子和卵子的识别
哺乳动物卵子外层的糖蛋白透明带上的糖 链能与精子表面的凝集素受体识别，引发精子 头部的顶体释放蛋白酶和透明质酸酶使透明带 水解，精子核进入卵内。
糖链与细胞黏着 组织中细胞与细胞之间充满由糖蛋白、蛋白聚糖 和透明质酸组成的胞外基质(extracellular matrix,ECM)， 细胞交织在网状基质中，细胞与细胞，细胞与基质之
（1）N-糖肽键型（N-连接）
即β-构型的N-乙酰葡糖胺异头碳与天冬酰胺的γ-酰胺N 原子共价连接而成的糖苷键，在血浆蛋白和糖蛋白中 分布广泛。
Asn-X-Thr/Ser （X为除脯氨酸外的任意氨基酸）
（2）O-糖肽键型（O-连接） 即单糖的异头碳与羟基氨基酸的羟基氧原子形成的共价键。
乙酰半乳糖胺与丝氨酸或苏氨酸形成的糖肽键，主要 存在于黏液蛋白和某些球蛋白。 半乳糖胺与羟赖氨酸形成的糖肽键，主要存 在于胶原蛋白。
呋喃阿拉伯糖与羟脯氨酸形成的糖肽键，主要存 在于植物，包括细胞壁的伸展蛋白和凝集素等。
四、糖链的分类
O-糖链
核心五糖
N-糖链
1.N-糖链
高甘露糖型 复杂型 杂合型
N-Linked glycoproteins are of three types: high mannose, complex, and hybrid, the latter of which combines structures found in the high mannose and complex saccharides.
Progressive cleavage of sialic acid residues exposes galactose residues. Binding to the asialoglycoprotein receptor in the liver becomes progressively more likely as more Gal residues are exposed.
2.在糖链影响蛋白质的分泌和稳定性
基因定点突变法获得的一些去糖基化糖蛋白不能 正常折叠，也不能形成正常的聚合体，基因工程中真
核细胞表达的糖蛋白因含有糖链而不发生聚集，可分
泌到胞外，原核生物的表达产物不能糖基化而聚集成 包含体。处于糖蛋白分子表面的极性糖链有助于蛋白 质的溶解。
六、糖链参与分子识别和细胞识别
八、血型物质
1.凝集原
红细胞表面的血型抗原称凝集原，A型血红细胞具有凝集原A， B型血红细胞具有凝集原B，AB型血红细胞具有凝集原A和B，O 型血红细胞既无凝集原A，又无凝集原B。
短的寡糖链与蛋白质共价相连即形成糖蛋白。
糖与蛋白质之间以蛋白质为主 总体性质更接近蛋白质。
糖链的长度一般不超过15个单糖残基，在某 些情况下糖链仅由1～2个单糖残基组成，寡 糖链常常是具分支的杂糖链,不呈现重复的双 糖系列。
比N-糖链的结构简单，但连接方式远比N-糖链多。
与多肽相连的寡糖链
五、糖链的生物学功能
1.在新生肽链折叠、缔合和分泌中的作用
糖蛋白N-糖链参与新生肽的折叠，维持蛋白质的正确构象
G寡糖中的葡糖基与肽链的折叠关系密切
寡聚蛋白质中的糖链能影响亚基的缔合
维持亚基的正确构象 亚基间通过糖链相互识别而发生缔合
动物凝集素的结构复杂，种类繁多，与炎症、肿瘤转移、血栓 形成等有关。
C型凝集素
通过与糖结合参与细胞与细胞，细胞与分子，分子与分子之间的 识别。免疫应答、炎症反应、肿瘤转移。 选择蛋白家族：C型凝集素中的一类与各类白细胞的粘着密 切有关的凝集素
N端的糖类 识别域 表皮生长 因子域 补体调 节域 跨膜 域 细胞质侧的 C末端域
L选择蛋白：存在于淋巴细胞，可以使淋巴细胞归巢，也称归巢受体；
E选择蛋白：存在于内皮细胞，参与炎症反应和癌细胞扩散；
P选择蛋白：存在于血小板，参与白细胞在内皮细胞的黏着，与炎症 反应和癌细胞扩散有关。
第十节
糖胺聚糖和蛋白聚糖
一、糖胺聚糖 二、蛋白聚糖
一、糖胺聚糖GAG
一般含有氨基己糖或己糖醛酸，也称粘多糖。是动 物、植物，特别是高等动物结缔组织中的一类结构多糖。
复杂型:还原端残基为GlcNAcβ1→的外链 与三甘露糖基核心上的两个α-甘露糖残 基相连，外链的数目可以从一条到五条， 结构多种多样，展示出极多的可能结构， 形成分子识别的信号，故被称做天线。
有时复杂型和高甘 露糖型可连接于同 一肽链上不同的天 冬酰胺残基上。
高甘露糖型:核心五糖外只含有α-甘露 糖基，核心七糖的三个还原末端连接的 糖基数量和位置不同，形成结构的多样 性。
在细胞识别中，受体和配体很难区分。
血浆中老蛋白的清除 不少血清糖蛋白含有以唾液酸残基为末端的N-糖 链糖蛋白，当末端的唾液酸残基被血管壁上的唾液酸 酶切除，暴露出半乳糖残基后，可被肝细胞膜上的受
体识别，通过胞吞被肝细胞内溶酶体降解。受体由三
条跨膜多肽链组成，每条链有一个半乳糖结合位点， 配体糖链上有三个半乳糖残基者结合牢固，两个者次 之，一个者最弱。末端唾液酸残基被切除的速率与蛋 白质本身结构有关，决定着蛋白质的寿命。
ABO血型物质
O型:H型物质(Fuc) A型:在H型上加N-乙酰氨
基半乳糖(GalNAc)
B型:在H型上加半乳糖(Gal)
九、凝集素
凝集素：能与糖类专一性非共价结合，并能够凝集细 胞和沉淀寡糖及其复合物的非抗体蛋白质或糖蛋白。 凝集素可分为很多类
豆类根瘤菌与宿主之间的选择性是由凝集素介导的 微生物对宿主的感染也是由凝集素介导的，细菌凝集素存在于 细菌表面的菌毛上，与靶细胞的黏着具有物种和器官的专一性
2. 糖链与激素活性
一些激素如促卵泡激素（FSH)、促黄体激素(LH)、促甲状腺激素 (TSH)、红细胞生成素(EPO)等均为糖蛋白，糖基对激素的活性及 寿命的影响因激素而异。
3. 糖链与IgG活性
每分子IgG平均含糖链约三条，N-糖链多达三十多种， IgG N-糖 链缺失外链糖基可成为自身抗原，被免疫系统识别而产生自身抗 体。引起类风湿关节炎、红斑狼疮等自身免疫病。
The structure of the repeating unit of antifreeze glycoproteins, a disaccharide consisting of β -galactosyl-(1→3)-α-Nacetylgalactosamine in glycosidic linkage to a threonine residue.
杂合型:具有复 杂型和高甘露糖 型两类结构元件， 有一到两个α甘露糖与核心五 糖连接，
核心五糖常被插 入β-N-乙酰葡 萄糖胺，近侧的 GlcNAc C6位被 岩藻糖基化。
小牛黄体激素 核糖核酸酶 免疫球蛋白G
溶酶体酶
猪甲状腺球蛋白 大豆凝集素
卵清蛋白
血清球蛋白
2.O-糖链
O-糖苷键型 结构比N－糖链简单 连接形式比N－糖链多 数量多 没有五糖核心。
生物化学
第一章 糖 类 Carbohydrate Saccharide
四、脂多糖
是构成革兰氏阴性菌细胞壁外膜外表面的主要物质。 内毒素：从繁殖或破裂细菌中释放的脂多糖在哺乳动物宿主中会引起 多种生物效应（毒性效应） 脂质A:两端C1和C4各有一个磷酸基，重复单位通过C1和C4间的焦 磷酸桥连接，二糖单位的C3或C6与多糖链的核心部分相连，其他 碳位被脂肪酸（多数是羟脂肪酸）酯化，有些脂肪酸的羟基进一 步被非羟基化脂肪酸酯化，生成特有的酰氧酰基结构。
间的黏着靠黏着蛋白或细胞黏着分子(cell adhesion
molecule)，黏着蛋白多数是含N-糖链的糖蛋白。淋巴 细胞归巢有相似的机制，肿瘤细胞的转移和归巢与黏 着蛋白介导的黏着行为有关。
七、糖链与糖蛋白的生物活性
1. 糖链与酶活性
有些酶是糖蛋白，糖链在酶的新生态折叠、转运和保护等方面起 作用，糖基对酶的活性的影响因酶而异。
1.糖胺聚糖的一般结构和功能
是胞外基质的重要成分，属于杂多糖，不分支的 长链聚合物，由己糖醛酸（角质素除外）和己糖胺重 复二糖单位构成，二糖单位常被带负电荷的羧基或硫 酸基修饰，因此糖胺聚糖是阴离子多糖链，呈酸性。
IB基因表达的半乳糖基转移酶使H物质转化为凝集原B，
O基因产生无糖基转移酶活性的蛋白质，O的基因5′缺失1个碱 基，造成移码突变， 产生无糖基转移酶活性的蛋白质，H物质 即为O抗原。几乎所有个体都能产生H物质，并且一般不存在抗 H抗体，H物质是非抗原性的。 AB型血含有IA基因和IB基因。 IA基因和IB基因有4个碱基的差别，造成表达产物有4个氨基酸的 差别。 凝集素是在生命早期由肠道微生物凝集素原A样和凝集 素原B样抗原决定族诱导产生的。
β-1,6连接
两分子葡糖胺
核心寡糖: 通过酸性八碳糖(KDO)连接于脂质A，酸性八 碳糖内核心的非还原端通过中性七碳糖与中性糖构成的 外核心相连，核心寡糖可作为噬菌体的受体，还与细菌 的抗原性有关
β-1,6连接
两分子葡糖胺
O-特异链: 是脂多糖的最外层部分，由聚合度不同的寡 糖单位构成，具有抗原性，故可称为O-抗原，含有O-特 异链脂多糖的细菌在琼脂板上可长成光滑菌落，称作S型细菌，一般有致病性。如无脂多糖，在消化道易破坏， 致病性弱。
β-1,6连接
两分子葡糖胺
O-特异链 β-1，6连接 D-葡萄糖胺
核心寡糖
1,4焦磷酸桥
酯 键
酰 胺 键
脂质A 3-羟脂肪酸
脂质A进入 动物血液或 消化道可诱 导宿主发烧、 血压升高、 血凝、补体 系统活化、 甚至休克。
五、荚膜多糖
细胞壁外围较厚的外壳，由几百 个寡糖重复单位构成，寡糖重复单位 一般为1-6个单糖残基，少数为同多糖， 多数为杂多糖，细菌可有数百种线形 或分支形荚膜多糖，形成不同的血清 型。
精子和卵子的识别
哺乳动物卵子外层的糖蛋白透明带上的糖 链能与精子表面的凝集素受体识别，引发精子 头部的顶体释放蛋白酶和透明质酸酶使透明带 水解，精子核进入卵内。
糖链与细胞黏着 组织中细胞与细胞之间充满由糖蛋白、蛋白聚糖 和透明质酸组成的胞外基质(extracellular matrix,ECM)， 细胞交织在网状基质中，细胞与细胞，细胞与基质之
（1）N-糖肽键型（N-连接）
即β-构型的N-乙酰葡糖胺异头碳与天冬酰胺的γ-酰胺N 原子共价连接而成的糖苷键，在血浆蛋白和糖蛋白中 分布广泛。
Asn-X-Thr/Ser （X为除脯氨酸外的任意氨基酸）
（2）O-糖肽键型（O-连接） 即单糖的异头碳与羟基氨基酸的羟基氧原子形成的共价键。
乙酰半乳糖胺与丝氨酸或苏氨酸形成的糖肽键，主要 存在于黏液蛋白和某些球蛋白。 半乳糖胺与羟赖氨酸形成的糖肽键，主要存 在于胶原蛋白。
呋喃阿拉伯糖与羟脯氨酸形成的糖肽键，主要存 在于植物，包括细胞壁的伸展蛋白和凝集素等。
四、糖链的分类
O-糖链
核心五糖
N-糖链
1.N-糖链
高甘露糖型 复杂型 杂合型
N-Linked glycoproteins are of three types: high mannose, complex, and hybrid, the latter of which combines structures found in the high mannose and complex saccharides.
Progressive cleavage of sialic acid residues exposes galactose residues. Binding to the asialoglycoprotein receptor in the liver becomes progressively more likely as more Gal residues are exposed.
2.在糖链影响蛋白质的分泌和稳定性
基因定点突变法获得的一些去糖基化糖蛋白不能 正常折叠，也不能形成正常的聚合体，基因工程中真
核细胞表达的糖蛋白因含有糖链而不发生聚集，可分
泌到胞外，原核生物的表达产物不能糖基化而聚集成 包含体。处于糖蛋白分子表面的极性糖链有助于蛋白 质的溶解。
六、糖链参与分子识别和细胞识别
八、血型物质
1.凝集原
红细胞表面的血型抗原称凝集原，A型血红细胞具有凝集原A， B型血红细胞具有凝集原B，AB型血红细胞具有凝集原A和B，O 型血红细胞既无凝集原A，又无凝集原B。