糖蛋白与蛋白聚糖
第2章 糖蛋白、蛋白聚糖和细胞外 7年制
目录
(一)糖胺聚糖是含己糖醛酸和己糖胺组成 的重复二糖单位 体内重要的糖胺聚糖( 体内重要的糖胺聚糖(6种): 硫酸软骨素(chordroitin sulfate) 硫酸软骨素 硫酸皮肤素(dermatan sulfate) 硫酸皮肤素 硫酸角质素(keratan sulfate) 硫酸角质素 透明质酸(hyaluronic acid) 透明质酸 肝素(heparin) 肝素 硫酸类肝素(heparan sulfate) 硫酸类肝素
N
糖基化位点: 糖基化位点:
N- 连接糖蛋白中 - 连接糖蛋白中Asn-X-Ser/Thr三个氨基酸残 三个氨基酸残 基组成的序列子称为糖基化位点 基组成的序列子称为糖基化位点
目录
(三)N-连接聚糖结构可分成三型
①高甘露糖型 ②复杂性 ③杂合型 都有一个五糖核心 都有一个五糖核心
Man Man Man GlcNAc GlcNAc
糖复合物概述 糖复合物概述
糖蛋白和蛋白聚糖都由共价连接的蛋白质和 聚糖两部分组成。 聚糖两部分组成。 糖蛋白:蛋白质重量百分比大于聚糖; 糖蛋白:蛋白质重量百分比大于聚糖; 蛋白聚糖:聚糖所占重量在一半以上。 蛋白聚糖:聚糖所占重量在一半以上。
目录
糖组学
糖组(Glycome)是指一种细胞或一个生物体中 糖组 是指一种细胞或一个生物体中 全部聚糖种类。 全部聚糖种类。 糖组学则包括聚糖种类、结构鉴定、 糖组学则包括聚糖种类、结构鉴定、糖基化 则包括聚糖种类 位点分析、蛋白质糖基化的机制和功能等研究。 位点分析、蛋白质糖基化的机制和功能等研究。
目录
二、糖蛋白分子中聚糖具有核酸和蛋白质 不能替代的功能 (一)聚糖可稳固多肽链的结构 (二)聚糖可保护肽链并延长其半衰期
糖蛋白与蛋白聚糖
(一)糖胺聚糖的结构和类型
透明质酸(hyaluronic acid, HA)
Gtin sulfate, CS)
GlcUA
GalNAc
硫酸皮肤素(dermatan sulfate, DS) 特点:重复二糖单位由IdoUA和GalNAc
构成
硫酸角质素 (keratan sulfate, KS)
(1) 核心结构:与Ser/Thr相连接的糖基部分
(2) 骨架结构:核心结构的外延部分
(3)非还原端:
聚糖链的非还原性糖基可以是Gal、GalNAc 、 GlcNAc、Fuc或Sia
补充:聚糖链的还原端和非还原 端
(二)N-连接型糖蛋白
聚糖与多肽链的连接方式 分子中的糖链通过与多肽链中 Asnγ位酰胺N原子形成N-糖苷 键而共价相连。
蛋白聚糖的分子结构 1. 糖胺聚糖(glycosaminoglycan, GAG) :
具有由氨基己糖(己糖胺) 与己糖醛酸或半乳糖交替 排列形成的二糖重复单位
常见的氨基己糖: 氨基葡萄糖(GlcN)和氨基半乳糖(GalN) 常见的己糖醛酸: 葡萄糖醛酸(GlcUA)和艾杜糖醛酸(IdoUA)
2. 核心蛋白
第三章 糖蛋白与蛋白聚糖
第一节 糖蛋白
(glycoprotein)
定义: 在分子组成中以蛋白质为主,其一定部位以 共价键与若干糖链相连所构成的分子
糖蛋白的分子结构
组成糖蛋白分子糖链的单糖:
D-葡萄糖(Glc); D-半乳糖(Gal);
D-甘露糖(Man); L-岩藻糖(Fuc);
2-N-乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc);
Gal
GlcNAc
肝素(heparin, Hep)和硫酸乙酰肝 素(heparan sulfate, HS)
糖蛋白与蛋白聚糖PPT课件
2. 小分子富含亮氨酸胞外基质蛋白聚糖
3. 跨膜胞内蛋白聚糖
CHENLI
30
黏结蛋白聚糖(syndecan-1)为细胞膜表面主 要蛋白聚糖成分
细胞表面的黏结蛋白聚糖
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蛋白聚糖聚合物
透明质酸 连接蛋白
硫酸角质素 硫酸软骨素 蛋白聚糖亚基 核心蛋白
骨骺软骨蛋白聚糖聚合物
•葡萄糖(Glc) •半乳糖(Gal) •甘露糖(Man) •岩藻糖(Fuc)
•N-乙酰葡萄糖胺(GlcNAc) •N-乙酰半乳糖胺(GalNAc) •N-乙酰神经氨酸(NeuAc)
CHENLI
6
-D-葡萄糖 (Glc)
-D-半乳糖 (Gal)
D-甘露糖 (Man)
单糖 结构
-D-N-乙酰葡糖胺 -D-葡糖醛酸
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四、蛋白聚糖的功能
1. 构成细胞外基质——最主要功能 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 细胞的粘附、迁移、增殖和分化等有关。
2. 其它功能 抗凝血(肝素) 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
CHENLI
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聚糖的信息分子作用
CHENLI
32
三、蛋白聚糖的合成
➢ 在内质网上合成核心蛋白多肽链,同时即 以O-连接或N-连接的方式进行聚糖加工;
➢ 在高尔基体内进行糖链延长或加工修饰;
➢ 多糖链的形成是由单糖逐个加上去的, 单糖要由UDP活化;糖醛酸由UDPGA提 供;硫酸由PAPS提供;糖胺氨基来自于 Gln。
CHENLI
CHENLI
19
二、糖蛋白分子中聚糖的功能
糖蛋白、蛋白聚糖-和细胞外基质-Glycoprotein--…
第八页,共二十七页。
3. O-连接寡糖合成
O-连接寡糖在N-乙酰半乳糖基转移酶的作 用下,在多肽链的丝/苏氨酸的羟基上连接上N乙酰半乳基,然后逐个加上糖基直至O-连接寡糖 链的形成。
第九页,共二十七页。
二、糖蛋白寡糖链的功能
1. 对糖蛋白新生肽链的影响
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;糖蛋白在细胞内的分拣和投送。
每一步加工都由特异的糖基转移酶或糖苷酶催化完 成,糖基必须活化为UDP或UDP的衍生物。
第七页,共二十七页。
(二)O-连接糖蛋白
1. 定义
糖蛋白糖链与蛋白部分的丝/苏氨酸残基的羟基相
连,称为O-连接糖蛋白。
2. O-连接寡糖结构
O-连接寡糖有N-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,再接上岩藻糖、N-
三、蛋白聚糖的生物合成
• 在内质网上合成核心蛋白多肽链,同时在高尔基体 内进行糖链延长或加工。
• 多糖链的形成是由单糖逐个加上去的,糖醛酸 由UDPGA提供;单糖要由UDP活化;硫酸由 PAPS提供;糖胺氨基来自于Gln。
第十八页,共二十七页。
四、蛋白聚糖的功能
1. 构成细胞外基质
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。这与细胞的粘附、 迁移、增殖和分化等有关。
第一节
糖蛋白
Glycoprotein
第一页,共二十七页。
定义
一种或多种糖以共价键连接到肽链上的蛋白 质。
特点
蛋白质含量较多,糖所占比例变动大,表现 为蛋白质的特性。
分布
细胞膜、溶酶体、细胞外液
第二页,共二十七页。
糖蛋白、蛋白聚糖和细胞外基质(1)
杂合型 ( hybrid type ): 一半分子类似复杂型, 另一半分子则似高甘露糖型,故称为杂合型
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9
4. N-聚糖的种属、组织和位点专一性
不同种属同一组织或同一种属不同组织中 相同糖蛋白的 N-聚糖并不相同,即 N-聚糖结 构具有种属和脏器专一性.
如 γ-谷氨酰转肽酶 ( GGT ),主要存在肾脏 和小肠等组织,肝中的含量较少。
例1: 衣霉素处理细胞或细菌后表达的溶酶体β葡 萄糖苷酶只有免疫原性而没有酶活力。 例2:带硫酸的LH与受体亲和力高于带SA 的LH, 但生物半寿期缩短,在血中清除加快。
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38
5. 聚糖与分子识别和细胞识别
受体-配体互相识别 凝集素对单糖和聚糖的识别 ( 亲和层析 ) 病原体对细胞膜上糖基的识别和侵袭 精卵识别, 细胞粘附。
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2
糖蛋白是蛋白质和糖类的共价复合物。 蛋白质肽链可在不同部位结合多个糖基或聚糖。 含糖量可低至 2%,高至 50%。 存在于各种组织和不同细胞中,特别在细胞表面 膜上含量丰富。绝大多数血浆蛋白质也是糖蛋白。
½ 生物体蛋白是糖蛋白或蛋白多糖,包括酶、激
素、膜蛋白、血浆蛋白、结构蛋白、毒素等。生
N-GlcNAc 转移酶
● :Man, ▓ :GlcNAc, ★编:F辑upcp,t ▼:Glc , ◆: SA , ▲:Gal
17
6. 影响 N-糖基化的因素
糖蛋白的肽链上有较多的 N-糖基化位点,即 NXS/T 三联序列子,但并非所有序列子都可被 N-糖 基化,说明 N-糖基化取决于很多因素
① 肽链的亲水区的 NXS/T 才能被 N-糖基化
O-聚糖:具聚糖的密集度决定水解先
Fuc的水解, 靠近肽连的两个GlcNAc
第十九章:糖蛋白
2 .N-连接寡糖结构 N-连接寡糖可分为三型;
①高甘露糖型
②复杂型
③杂合型:这三型 N-连接寡糖都有一个五糖核心,高甘露糖型在核
心五糖上连接了 2-9 个甘露糖,复杂型在核心五糖上可连接入 3、4
或 5 个分支糖链,宛如天线状,天线末端常连有 N-乙酰神经氨酸。
杂合型则共有二者的结构。
(二)O-连接糖蛋白
胶原蛋白由 3 条肽链以α 右手螺旋形成棒状结构。
富含甘氨酸(占 1/3)和脯氨酸(占 1/4),特含有羟赖氨酸和羟脯氨
酸,缺色氨酸和半胱氨酸,甚少酪氨酸。
三.纤连蛋白
定义
5 分钟
广泛存在于细胞外基质、基底膜和各种体液中的一种多功能糖蛋
白。多为二聚体形式,也有多聚体形式。
分布
细胞外基质、基底膜和各种体液。
教学内容 第十九章 糖蛋白、蛋白聚糖和细胞外基质
时间
大多数真核细胞都能合成一定类型的糖蛋白和蛋白聚糖,它们分 布于细胞表面、细胞内分泌颗粒和细胞核内,也可被分泌出细胞,构 成细胞外基质成分。糖蛋白和蛋白聚糖都由共价键相连接的蛋白质和 糖两部分组成。糖蛋白分子中的蛋白质重量百分比大于糖,而蛋白聚 10 分钟 糖中多糖链所占重量在一半以上,甚至高达 95%,两者的糖链结构也 不同。因此糖蛋白和蛋白聚糖在合成途径和功能上存在显著差异。
岩藻糖、N-乙酰葡萄糖胺等单糖。
二、糖蛋白寡糖链的功能
20 分钟
许多执行不同功能的蛋白质都是糖蛋白,糖蛋白中的寡糖链不但
能影响蛋白部分的构象、聚合、溶解及降解还参与糖蛋白的不能取代的。
(一)寡糖链对新生肽链的影响
1.不少糖蛋白的 N-连接寡糖链参与新生肽链的折叠并维持蛋白
共价连接到核心蛋白的多肽链上。
糖蛋白与蛋白聚糖课件共27页
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体内重要的糖胺聚糖(6种): 硫酸软骨素类 硫酸皮肤素 硫酸角质素 透明质酸 肝素和硫酸类肝素
目录
核心蛋白
1.定义
与糖胺聚糖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 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。
目录
2. 蛋白聚糖聚合物
透明质酸 连接蛋白
目录
N-连接: •连接方式
O-连接:
目录
(一)N-连接糖蛋白
糖蛋白的糖链与蛋白部分的Asn-X-Ser/Thr序列 的天氡酰胺氮以共价键连接称N-连接糖蛋白。其中 的X可为脯氨酸以外的任意氨基酸。(糖基化位点)
(二)O-连接糖蛋白
糖蛋白糖链与蛋白部分的丝/苏氨酸残基的羟基相 连,称为O-连接糖蛋白。(丝/苏氨酸比较集中且周 围常有脯氨酸的序列)
目录
糖蛋白的分布
细胞膜蛋白大多是糖蛋白
膜周蛋白 嵌合膜蛋白 脂锚定蛋白(GPI锚定)
目录
糖蛋白的分布
细胞内有些蛋白也受糖基修饰
转录因子的糖基修饰 酶的糖基修饰
细胞外也有很多糖蛋白
血液中 促红细胞生成素 甲胎蛋白
细胞外基质蛋白大多是糖蛋白
层粘连蛋白 纤连蛋白 胶原蛋白
目录
蛋白聚糖
目录
结构特点
O-乙酰半乳糖胺 8种核心 Tn抗原 O-岩藻糖 发育信号调控 O-乙酰葡萄糖胺 细胞核细胞质特有的修饰,调节转录
目录
O—连接糖链的糖基化的功能
调节转录因子活性 构成ABO血型抗原的基础 调控细胞信号转导
目录
糖蛋白糖链的合成与降解
糖基转移酶
四、糖蛋白和蛋白聚糖
三、糖链与蛋白质的连接
两种形式: N-连接 O-连接
(一) N-连接
N-糖链:寡糖中的β构型的N-乙酰葡糖胺与肽链中Asn-X-Ser/Thr(X为除 脯氨酸外的所有氨基酸)模序中的天冬酰胺残基的酰胺N连接。
Asn:天冬酰胺; Ser:丝氨酸 Thr:苏氨酸 可分为高甘露型、复杂型和杂合型 广泛存在于血浆蛋白和膜蛋白
和细胞核内,也可出细胞,构成细胞外基质。 • 都由共价键连接的蛋白质和糖两部分组成 • 但是,糖蛋白中蛋白质大于糖,而蛋白聚糖则相反。
二、糖链结构的多样性
组成糖蛋白分子中糖链的单糖有8种多为D型: 葡萄糖、半乳糖、甘露糖、岩藻糖、唾液酸、N-乙酰半乳糖胺、 N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰神经氨酸
两种糖苷键: α、β 多种糖环结构:六元环(吡喃)、五元环(呋喃) 寡糖链(二糖以上)可形成支链 ➢ 以上因素的排列组合使糖链异构体达到天文数字。
§4.糖蛋白
一、 糖蛋白的存在
糖蛋白是由一种或多种糖通过共价键与肽链氨基酸残基结合而成的复合蛋白 质。
有若干条糖链,每条不超过15个单糖(残基) >1/3的人体内蛋白是糖蛋白,特别是胰蛋白和分泌蛋白
➢糖蛋白与蛋白聚糖的异同点 • 都是由真核细胞合成的,分布于细胞表面、细胞内分泌颗粒
Threonine,Thr
四、糖链的生物功能
参与新生肽链的折叠 影响寡聚蛋白亚基的构象及亚基之间的相互识别而发生的缔合 参与糖蛋白的转运与分泌 增强糖蛋白的稳定性 N-糖链最重要功能参与分子识别和细胞识别
§3.2 蛋白聚糖
一、蛋白聚糖的存在 主要存在于细胞外基质
二、结构特点 1、由蛋白质与一条或多条聚糖通过共价键相连的化合物。 2、蛋白聚糖的糖链称糖胺聚糖,由二糖重复单位组成。 3、与糖胺聚糖共价结合的蛋白质称为核心蛋白 4、糖的比重超过蛋白质,可高达95%以上 5、每条糖链平均约80个单糖。 6、糖胺聚糖包括(透明质酸,硫酸软骨素A、B、C,肝素,硫酸类肝素及硫酸角质素等,它们都由氨基己糖与糖
糖蛋白与蛋白聚糖
➢ 多糖链的形成是由单糖逐个加上去的, 单糖要由UDP活化;糖醛酸由UDPGA提 供;硫酸由PAPS提供;糖胺氨基来自于 Gln。
四、蛋白聚糖的功能
1. 构成细胞外基质——最主要功能 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 细胞的粘附、迁移、增殖和分化等有关。
维 的 组
原胶原首尾相随 成直线
装
各直线聚体相互交错平行聚集, 彼此形成醛醇共价交联
胶原微纤维(collagen fibril)
胶原纤维 I型胶原 (collagen fiber)
纤维束
胶原微纤维
Ⅰ型胶原蛋白聚合形成带横纹的 微纤维、胶原纤维和纤维束
➢ 原胶原分子的共价交联—醛醇交联反应
HN HC OC
二、核心蛋白
➢ 核心蛋白(core protein)为与糖胺聚糖链 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。
根据核心蛋白和糖链成分的差别,蛋白聚糖 分为3类:
1. 大分子聚集型胞外基质蛋白聚糖
2. 小分子富含亮氨酸胞外基质蛋白聚糖
细胞外由纤维状胶原、透明质酸、蛋白 聚糖和糖蛋白以不同比例组成的细胞间质。
分布在各组织细胞和细胞间的胞间隙或 胞间膜。
➢ ECM的主要成分:
① 结构蛋白,如:胶原 (collagen) ② 专一蛋白,如:纤连蛋白 (fibronectin, Fn)、
层粘蛋白 (laminin, Ln) ③ 蛋白聚糖
➢ 蛋白聚糖的结构
核心蛋白 糖胺聚糖
糖胺
葡萄糖胺 半乳糖胺
糖醛酸
02糖蛋白
病。
类风湿性关节炎患者血清IgG的N-聚糖链的种
类变化不大,但其Fc段N-聚糖链外链结构中的
末端Gal明显下降,从而使以GlcNAc为末端的 聚糖链比例增加,形成去半乳糖基的IgG亚型 IgG0,后者即可成为一种自身抗原。
IgA型肾病的典型病理改变是肾小球基底膜上
IgA1的单体和聚合体的大量沉积。
细胞信号转导、调节细胞粘附、维持或抑制细
胞生长等。
1. Molecular Structure of Proteoglycan 蛋白聚糖是由糖胺聚糖链与核心蛋白通过共价 键连接而成。
糖胺聚糖属于杂多糖类化合物,其典型的结构
特征是具有由氨基已糖与已糖醛酸或半乳糖
(Gal)交替排列形成的二糖重复单位。
⑴ 五糖核心结构:是一种共性结构,它由内侧
的两个GlcNAc和外侧的三个Man组成,称为 三甘露糖五糖核心。
Core Structure of Glycan with N-GlcNAc Linked Type
⑵ 外链结构:由连接在上述五糖核心外侧的糖基 构成。分为下列三型: ① 高甘露糖型:糖基全部由Man组成,可有
3.5 Glycoprotein and Malignant Neoplasm 恶性肿瘤细胞糖蛋白的聚糖链结构的改变是一 种普遍现象。其改变主要表现为: ① 天线数增加; ② 聚乳糖胺结构出现或增加; ③ 核心岩藻糖增加;
④ 出现偏二天线结构。
3.6 Glycoprotein and Autoimmune Disease 目前认为,类风湿性关节炎是一种与免疫球蛋 白IgG中N-聚糖链结构改变有关的自身免疫疾
1.2 Composition and Structure of Glycan in Glycoprotein 1.2.1 Glycan with O-GalNAc Linked Type
糖蛋白与蛋白聚糖
糖链数目
4 6 13 31 19 2 2
1 1
糖链平均间距 51 60 113 209 296 375 776
124 270
800
6
~500
8
19
173
8
435
4
770
整理ppt
11
3
1000
(1)聚糖链与蛋白质的分离:
从糖蛋白释放完整的N-聚糖可采用专一的肽: N-糖苷酶F水解,也可用肼解裂解。O-聚糖可用内切 α-N- 乙 酰 氨 基 半 乳 糖 苷 酶 水 解 , 或 在 0.05 ~ 0.1mol· L-1 NaOH_ 1 mol·L-1 NaBH4通过β-消去反 应来完成。反应中产生的聚糖还原端被NaBH4还原成对 碱稳定的糖醇,以防糖链被碱降解。如用3H标记的硼 氢化钠,可对释放的聚糖还原端进行标记,便于在分 离纯化中跟踪。也可用蛋白酶降解。产物进行分级分 离与纯化,得到不同的糖肽和/或聚糖链,即可用于 结构分析。
整理ppt
3
(2)糖蛋白和蛋白聚糖中常见的单糖组分:
糖复合物中常见的单糖组分包括4种己糖:D-葡萄 糖(D-Glc)、D-半乳糖(D-Gal)、D-甘露糖(D-Man)、L岩藻糖(L-Fuc);两种乙酰化己糖胺:N-乙酰葡萄糖胺 (GlcNAc)、N-乙酰半乳糖胺(GalNAc);两种糖醛酸: D-葡萄糖醛酸(GlcA)和L-艾杜糖醛酸(IdoA);一种戊糖: D-木糖(D-Xyl)以及甘露糖胺与磷酸烯醇式丙酮酸缩合 产物,它的4、7、9-位羟基和5-氨基发生取代产生一系 列产物,统称唾液酸(Sia),其中最重要的是N-乙酰-D神经氨酸(NeuNAc)等。
整理ppt
2
(1)复合糖的分类:
复 合 糖 (complex carbohydrate) 可 分 为 聚 糖 (glycam) 和 糖 缀 合 物 或 糖 复 合 物 (glycoconjugate) 。 其 中 聚 糖 包 括 同 聚 糖 (homoglycan) 和 杂 聚 糖 (heteoglycan) ; 糖 缀 合 物 则 包 括 糖 肽 复 合 物 (glycopeptede complex) 、 糖 脂 复 合 物 (glycolipid complex)和糖-核酸复合物(carbohydrate-nucleic acid complex)。糖肽复合物可分为肽聚糖(peptideglycan)或 胞 壁 质 (murein) , 是 细 菌 细 胞 壁 结 构 材 料 ; 糖 蛋 白 (glycoprotein)和蛋白聚糖(proteoglycan)。糖脂可分为 糖 鞘 脂 (glycosphingolipid) 、 糖 基 酰 基 甘 油 (glycosylacylglyceride)和脂多糖(lipopolysaccharide)。
蛋白聚糖
目录
一、糖蛋白糖链的结构
连接和O-连接型两种 (一)糖蛋白聚糖分为N-连接和 连接型两种 糖蛋白聚糖分为 连接和
聚糖中单糖的种类: 聚糖中单糖的种类: 单糖的种类 葡萄糖(Glu) 葡萄糖 半乳糖(Gal) 半乳糖 甘露糖(Man) 甘露糖 N-乙酰半乳糖胺 乙酰半乳糖胺(GalNAc) 乙酰半乳糖胺 岩藻糖(Fuc) 岩藻糖 N-乙酰葡萄糖胺 乙酰葡萄糖胺(GlcNAc) 乙酰葡萄糖胺 N-乙酰神经氨酸 乙酰神经氨酸(NeuAc) 乙酰神经氨酸
目录
按核心蛋白和糖链成分的差别,蛋白聚糖分类: 按核心蛋白和糖链成分的差别,蛋白聚糖分类: 1. 大分子聚集型胞外基质蛋白聚糖 2. 小分子富含亮氨酸胞外基质蛋白聚糖 3. 跨膜胞内蛋白聚糖
目录
蛋白聚糖聚合物 透明质酸 连接蛋白 硫酸角质素 硫酸软骨素 糖蛋白亚基 核心蛋白
骨骺软骨蛋白聚糖聚合物
参与新生肽链的折叠并维持蛋白质的正确 的空间构象; 的空间构象; 糖蛋白的糖基化与肽链的折叠及分拣密切 相关 。
目录
(三)糖蛋白聚糖可参与维系亚基聚合
具有功能的糖蛋白的二聚体, 具有功能的糖蛋白的二聚体,往往依靠 蛋白或糖糖-蛋白或糖-糖相互作用维系亚基的聚合和 构象。 构象。
(四)聚糖对蛋白质在细胞内的分拣、投送 聚糖对蛋白质在细胞内的分拣、 和分泌中的作用
目录
聚糖作为信息分子作用 特异的聚糖结构被细胞用来编码若干重要信 诸如糖蛋白的胞内定向转运、 息 , 诸如糖蛋白的胞内定向转运 、 细胞与细 胞的相互作用、 胞的相互作用 、 组织与器官发育以及细胞外 信号转导等。 信号转导等。 每一聚糖都有一个独特的能被蛋白质阅读, 每一聚糖都有一个独特的能被蛋白质阅读 , 并与蛋白质相结合的三维空间构象, 即 糖密 并与蛋白质相结合的三维空间构象 , 码(sugar code)。 。
糖蛋白、蛋白聚糖
对糖链来说,
假设A为甘露糖,B为半乳糖,Man可以和
Gal的C2,C3,C4和C6的四个位置中的任 一个碳相连,因此Man→Gal可以形成4个 异构体。 由于Man和Gal连接时可以采取两种异头构 型。α和β,此二糖可以有8个可能的异构体。 甘露糖残基可以以呋喃糖或吡喃糖形式存 在,这样二糖链可以有16个异构体。 而且这里尚未考虑二糖链与蛋白质结合时, 半乳糖残基的异头构型。
1.作为生物体的主要能源物质
植物的淀粉和动物的糖原都是能量的 储存形式。人体摄入的碳水化合物在体内 经消化变成葡萄糖或其它单糖参加机体代 谢。
2.在生物体转变为其他物质
有些糖是重要的中间代谢物,这些中 间物为合成其他生物分子如氨基酸、核苷 酸、脂肪酸等提供碳骨架。
3.作为生物体的结构成分
纤维素、半纤维素、木质素是植物细 胞壁的主要成分。肽聚糖是细菌细胞壁的 主要成分。
核糖核酸酶B 胎球蛋白
<4%
8% 20%
血清α-酸性糖蛋白
颌下腺粘蛋白 人红细胞膜的血型糖蛋白 人卵泡囊糖蛋白 胃粘蛋白
38%
50% 60% 70% 82%
糖蛋白中所含的单糖残基的种类:
葡萄糖(Glu) 半乳糖(Gal) 甘露糖(Man)
N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)
岩藻糖(Fuc) N-乙酰葡糖胺(GlcNAc) N-乙酰神经氨酸(NeuNAc),即唾液酸(Sia)
单糖构型通常采用D、L构型标记法标记,即以甘油醛 为标准,一般距羰基最远的一个手性碳上的羟基与D-(+)甘油醛构型相同,即在Fischer投影式的右侧,即为D型。 反之即为L型。自然界中存在的单糖绝大多数是D型,L型 极少。
CHO HO C H H
第19章 糖蛋白、蛋白聚糖和细胞外基质
第19章糖蛋白、蛋白聚糖和细胞外基质学习要求1.掌握糖蛋白和蛋白聚糖的概念、结构特点及功能。
2.熟悉细胞外基质的组成、结构特点及功能。
3.了解糖蛋白、蛋白聚糖和细胞外基质的合成过程。
基本知识点在细胞膜表面和细胞间质中存在着丰富的糖蛋白和蛋白聚糖,此两者都由蛋白质部分和聚糖部分组成。
糖蛋白可分N-连接和O-连接二型,前者聚糖以共价键方式与糖化位点即Asn-X-Ser模序中的天冬酰胺的酰胺N连接,后者与糖蛋白特定Ser残基侧链的羟基共价结合。
N-连接聚糖可分成高甘露糖型、复杂型和杂合型三型,它们都是由14个糖基的长萜醇焦磷酸聚糖结构经加工而成。
每一步加工都有特异的糖苷酶和糖基转移酶参与。
糖蛋白的聚糖参与许多生物学功能。
蛋白聚糖有糖胺聚糖和核心蛋白组成。
体内重要的糖胺聚糖有硫酸软骨素、硫酸性肝素、透明质酸等。
蛋白聚糖是主要的细胞外基质成分,它与胶原蛋白以特异的方式相连接而赋予基质以特殊的结构。
细胞表面的蛋白聚糖还参与细胞黏附、迁移、增殖和分化功能。
细胞间隙填充着许多糖蛋白和蛋白聚糖等,构成ECM。
ECM是细胞完成若干生理功能所必须依赖的物质。
胶原是结缔组织的主要蛋白质成分。
常见的胶原分子可分成5型。
胶原一般由3条α肽链,以右手螺旋的方式形成三股螺旋,重复出现的Gly-Pro-X模序是三股螺旋特定空间构象所依赖的一级结构。
然后螺旋之间通过醛醇交联的方式形成侧向共价连接的胶原微纤维。
微纤维再进一步侧向排列形成胶原纤维。
Fn和Ln是普通存在于ECM中的蛋白质。
Fn由两条多肽链组成的糖蛋白,主要由成纤维细胞合成,而血浆Fn主要来自肝细胞。
Fn的广泛分布决定了它功能的多样性,在血小板聚集、组织损伤的修复、细胞增殖、分化等方面都起着作用。
Ln主要介导上皮细胞及内皮细胞黏着于基底膜,从而影响细胞的生长、分化和运动等。
自测练习题一、选择题(一)A型题1.组成糖蛋白分子中聚糖的单糖不包括A.葡萄糖B.半乳糖C.甘露糖D.岩藻糖E.果糖2.糖蛋白糖链合成场所为A.细胞膜B.细胞核C.细胞浆D.高尔基体与内质网E.溶酶体3.N-连接糖基化位点特定序列不可能是A.Asn-GLY-Ser/Thr B.Asn-Ala-Ser/Thr C.Asn-Val-Ser/ThrD.Asn-Leu-Ser/Thr E.Asn-Pro-Ser/Thr4.不带有硫酸的糖胺聚糖是A.硫酸软骨素B.肝素C.硫酸角质素D.硫酸皮肤素E.透明质酸5.胶原中最多的氨基酸是A.Ser B.Thr C.Tyr D.Gly E.Val6.细胞外基质中不含下列哪种蛋白A.胶原蛋白B.纤维蛋白C.蛋白聚糖D.纤连蛋白E.清蛋白7.下列关于糖蛋白叙述错误的是A.糖链所占分子的重量百分比一般在2%—10%B.组成糖蛋白分子中聚糖的单糖有7种C.合成糖蛋白糖链必须有长萜醇参与D.N-连接糖蛋白与O-连接糖蛋白合成的场所均是内质网和高尔基体E.糖链为分支糖链8.下列关于蛋白聚糖的叙述,错误的是A.蛋白聚糖由糖胺聚糖与核心蛋白共价连接B.蛋白聚糖分子中蛋白百分比小于聚糖C.蛋白聚糖分子中也含有N-或O-连接聚糖D.聚糖为直链型不分支E.先合成二糖单位,再延长糖链9.N-连接聚糖合成时所需糖基供体为A.UDP或GDP衍生物B.UDP或CDP衍生物C.ADP或GDP衍生物D.TDP或GDP衍生物E.ADP或TDP衍生物10.胶原分子结构的叙述错误的是A.结缔组织的主要蛋白质成分B.由3条右手α螺旋肽链合成C.分子组成中甘氨酸占1/3 D.三股螺旋的形成与脯氨酸和羟脯氨酸有关E.胶原中重复出现的模序有Gly-Pro-X11.下列有关纤连蛋白(Fn)的叙述,错误的是A.血浆中Fn主要来自肝细胞B.Fn多为二聚体,也可见多聚体←Fn为二聚体C.Fn的一级结构由三种不同内在序列同源结构重复出现而构成D.Fn主要为N-连接糖蛋白E.Fn对细胞的作用通过与胶原结合来完成12.下列关于层粘连蛋白(Ln)的叙述错误的是A.Ln是由三条多肽链通过盐键连接而成的B.Ln是一种糖蛋白C.具有Ⅳ型胶原结合的区域D.含有能与细胞表面受体结合的RGD模序E.主要存在于各组织的基底层(二)B型题A.长萜醇B.己糖醛酸(糖醛酸)C.三股螺旋D.核心蛋白E.甘露糖1.糖胺聚糖含有A→B2.蛋白聚糖含有B→D3.胶原蛋白含有4.糖蛋白中聚糖的单糖有A.五糖核心B.核心蛋白C.核心二糖D.由葡萄糖和半乳糖构成的二糖单位E.甘油醛5.N-连接寡糖有6.O-连接寡糖有A.三股螺旋B.双螺旋C.二条多肽链D.三条多肽链E.一条多肽链7.胶原蛋白含有8.层粘连蛋白含有9.纤连蛋白含有(三)X型题1.胶原分子结构特点有A.含有三股右手螺旋B.甘氨酸占1/3、脯氨酸占1/4 C.无色氨酸D.半衰期短E.胶原中重复出现的模序有Gly-Pro-X2.下列属于糖蛋白的有A.血型抗原B.凝血酶原C.胶原蛋白D.纤连蛋白E.层粘连蛋白3.叙述糖胺聚糖正确的是A.包括透明质酸、肝素、硫酸软骨素B.由二糖单位重复连接而成C.与核心蛋白共价结合D.含有糖醛酸E.可分支二、是非题1.糖蛋白的聚糖主要有N-连接和O-连接型方式。
糖蛋白与蛋白聚糖
高(寡)甘露糖型( high-or oligo-mannose type ):五糖核心以外的糖基全部是 Man。
杂合型(hybrid type): 一半分子似复杂型,另一半分子似高甘露糖型。
而且缺乏由五糖核心生成复合型或杂合型糖链的能力,昆虫病毒
复合型(complex type):天线(antenna)连接GlcNAc、Gal和 SA(NeuAc)或Fuc组成。
第十一章 糖蛋白与蛋白聚糖 第一节 糖蛋白 第二节 蛋白聚糖
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糖蛋白或蛋白聚糖,包括酶、激素、膜蛋白、血浆蛋白、结构 蛋白、毒素等。占总蛋白½以上。糖蛋白的含糖量可以小 于1%或大于99%。如胶原蛋白<1%;糖元>99%。糖蛋白 或蛋白聚糖中的糖链称聚糖(glycan)。 聚糖:即寡聚糖(oligosaccharide)或多聚糖(polysaccharide) 的总称。由同一种单糖连接而成的多糖称同多糖(homopoly saccharide);而由两种以上单糖连接而成的多糖称杂多糖 (heteropolysaccharide). 游离形式:如植物杂多糖(heteropolysaccharide) 糖复合物:如糖蛋白(glycoprotein)、蛋白聚糖(proteoglycan)、 糖脂(glycolipids)。糖脂不属于蛋白质,了解不多。
糖蛋白或蛋白多糖中的单糖 生物界已发现200多种单糖,但只有11种出现在糖蛋白或蛋 白多糖中。 己糖: 半乳糖(Gal)、葡萄糖(Glc)、甘露糖(Man) 脱羟己糖:L-岩藻糖(Fuc) 己糖衍生物:乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc).乙酰氨基半乳糖(GalNAc 戊糖:木糖(Xyl)、L-阿拉伯糖(Ara) 己糖胺: 半乳糖胺(GalN)、葡萄糖胺(GlcN) 唾液酸(SA):一类九碳单糖,所有神经氨酸或酮基-脱氧壬酮糖酸(KDN)的N-或O-衍生物的总称;相关衍生物已超过百余种。 醛酸:葡萄糖醛酸(GlcA)、艾杜糖醛酸(IdoA)
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第一篇
蛋白质
第二章 糖蛋白与蛋白聚糖
glycoprotein and proteoglycan
蛋白质的结构和功能 脂蛋白 细胞外基质蛋白质(自学) 蛋白质的转运、加工与修饰(自学)
单糖
糖类
多糖
糖蛋白(glycoprotein) 蛋白聚糖(proteoglycan) 糖脂(glycolipids)
分子中的糖链通过与多肽链中 Asnγ位酰胺N原子形成N-糖苷 键而共价相连。
N-连接型糖蛋白
N-连接分类:
(1) N-GlcNAc连接:
糖基化位点: Asn-X-Ser/Thr 序列子
(sequon) (2) N-GalNAc连接和N-Glc连接 (罕见)
糖蛋白中糖链的组成与结构
糖蛋白中的糖链变化较大,含有丰富的结构信息。寡糖链往 往是受体、酶类的识别位点。
糖蛋白的分子结构
蛋白质部分 组成糖蛋白分子糖链的单糖: D-葡萄糖 (Glc); D-半乳糖 (Gal); D-甘露糖 (Man); L-岩藻糖 (Fuc); 2-N-乙酰氨基葡萄糖 (GlcNAc); 2-N-乙酰氨基半乳糖 (GalNAc); D-木糖 (Xyl); L-阿拉伯糖 (Ara) ; 唾液酸 (Sia)
糖蛋白的糖基化与肽链的折叠及分拣密切
相关 。
(三)糖蛋白聚糖可参与维系亚基聚合
具有功能的糖蛋白的二聚体,往往依靠 糖-蛋白或糖-糖相互作用维系亚基的聚合和 构象。
(四)聚糖对蛋白质在细胞内的分拣、投送 和分泌中的作用
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。
研究糖蛋白的方法
研究糖蛋白的传统方法一般是将糖链切掉
肿瘤细胞多药耐药基因及产物p糖蛋白
化疗仍然是治疗恶性肿瘤的重要手段,但一些患者在化疗前后 对某些药物产生耐药性,研究发现,导致肿瘤化疗失败的原因 之一是肿瘤对化疗药物的多药耐药(multidrug resistance, MDR) 多药耐药的类型有多种。如Mdr1基因及及其产物P糖蛋白(pgp) 的表达增高;多药耐药相关蛋白基因的扩增或表达增加 2pgppgp是由Mdr1基因编码、其分子量为170KD、由1280个 氨基酸组成的跨膜糖蛋白,由两个同源部分组成,两部分之间 的同源性大约为48,每一部分约含有6个疏水跨膜区和一个 ATP结合位点,通过ATP供给能量,将亲脂性药物泵出细胞外。 其生理功能为将细胞内的毒性代谢产物泵出细胞,对组织细胞 起保护作用。 在肿瘤细胞中,pgp通过ATP供能,将长春新碱、秋水仙素、 放线菌素D等药物泵出细胞外,导致肿瘤细胞耐药。
三,糖链与蛋白的连接方式
糖蛋白的糖肽连接键,简称糖肽键。糖肽链的类型可以概况为:
① N-糖苷键型:寡糖链(GlcNAC的β-羟基)与Asn的酰胺基、 N-未端的a-氨基、Lys或Arg的W-氨基相连 ② O-糖苷键型:寡糖链(GalNAC的α-羟基)与Ser、Thr和羟 基赖氨酸、羟脯氨酸的羟基相连。
定义
一种长而不分支的黏 多糖为主体,在糖的 某些部位上共价结合 若干肽链而生成的复 合物。
蛋白聚糖聚合物
透明质酸 连接蛋白 硫酸角质素 硫酸软骨素 糖蛋白亚基 核心蛋白
骨骺软骨蛋白聚糖聚合物
蛋白聚糖的结构
核心蛋白 组成 糖胺聚糖 糖醛酸 艾杜糖醛酸 葡萄糖胺 糖胺
半乳糖胺
葡萄糖醛酸
一、糖胺聚糖是含已糖醛酸和已糖胺 组成的重复二糖单位
血型与性格
一些学者认为,血型决定着一个人的性格、气质和缘分,科学地 运用血型知识,可以帮助我们妥善处理错综复杂的人际关系,处 理协调好“斩不断,理还乱的恋爱、婚姻等家庭问题,还可以指 导我们选择职业等等。 人的性格与血型有关,而血型又是生来就有、不易改变的,那么 我们就要以此为出发点,去观察、分析、处理好与周围人的关系。 比如,O型血的人的性格特征是热情、坦诚、善良、讲义气,办事 雷厉风行、踏实苦干、效率高。B型血的人聪明、思路广、拓展 力强、最怕受约束。A型血特征: 有牺牲奉献的精神,具有协调 性。积极服务别人,重视周遭气氛。喜爱孤独, 易掩饰自己的 真心,无法信任别人。 比如,A型血的人与O型血的人组合工作,不但相互间交流舒畅, 而且能营造良好的气氛。 又比如,A型血的人与A型血的人组合就不十分恰当,容易挫伤 对方,且不易弥合。
聚糖的组成与结构
以O-GalNAc连接聚糖为例 糖链组成: 1. 一个糖基(GalNAc) N-乙酰半乳糖 2. 两个糖基: 内侧为GalNAc 外侧为Gal、GlcNAc、GalNAc或Sia 3. 多个糖基: 结构复杂,常有分支
(1) 核心结构:与Ser/Thr相连接的糖基部分
(2) 骨架结构:核心结构的外延部分
(3)非还原端: 聚糖链的非还原性糖基可以是Gal、 GalNAc 、GlcNAc、Fuc或Sia
聚糖的组成与结构 2, 以N-GlcNAc连接型聚糖为例:
(1)五糖核心结构:由内侧的两个GlcNAc和外侧的三个
Man (甘露糖)组成
(2),N-连接外链聚糖可分为3型
①高甘露糖型 ②复杂性 ③杂合型 都有一个五糖核心
并分离纯化后再分别进行研究。 采用基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱 (MALDI-TOF-MS)——这一软电离生物 质谱技术,可直接测定糖蛋白的平均分子 量及糖含量,应用蛋白酶切及内切糖苷酶 酶切相结合的方法,可确定糖基化位点及 糖苷键类型。
第二节 蛋白聚糖(proteoglycan)
蛋白聚糖是一类由蛋白质和糖胺聚 糖通过共价键相连而成的化合物,其分子 中的含糖量通常为50%~90%
二,糖蛋白的分佈
糖蛋白可以是胞溶性的,也可以是膜结合型的, 可以存在于细胞内在也可存在于细胞间质中。 在脊柱动物中糖蛋白尤为丰富,金属转运蛋白(转 铁蛋白)、血铜蓝蛋白,凝血因子、补体系统、一 些激素,促卵泡素(Follicle-stimulating hormone, FSH,前脑下垂体分泌,促进卵子和精子的发育)、 RNase、膜结合蛋白(如动物细胞膜的Na+-K+ATPase)、主要组织相容性抗原(major histocompatibility antigen),细胞表面上介导供体 器官与受体器官交叉匹配的标识)。
糖蛋白的生物学功能
(3)有些糖蛋白的糖对于糖蛋白自身成机体起着 保护作用或润滑作用, 如牛的RNaseB(糖蛋白)对热的抗性大于 RNaseA,大量的唾液酸能增强唾液粘蛋白的粘 性从而增强唾液的润滑性。南极鱼抗冻蛋白的 糖组分能与水形氢键,阻止冰品的形成从而提 高了抗冻性 (4)细胞表面的糖蛋白形成细胞的糖衣、参与细 胞的粘连,这在胚和组织的生长、发育以及分 化中起着关键性作用。
糖复合物 (glycoconjugates)
第一节 糖蛋白(glycoprotein)
一, 定义: 在分子组成中以蛋白质为主,其一定部位以共价 键与若干糖链(约4%)相连所构成的分子
蓖麻毒蛋白是一种糖 蛋白。图中的红色部 分是此蛋白中的糖支 链
糖蛋白(glycoprotein)
糖蛋白是由短的寡糖链与蛋白质共价相连构成的 分子。其总体性质更接近蛋白质。糖与蛋白质之 间以蛋白质为主,其一定部位上以共价键与若干 短的寡糖链相连,这些寡糖链常常是具分支的杂 糖链,不呈现重复的双糖系列,一般由2-10个单 体(少于15)组成,未端成员常常是唾液酸或L-岩 藻糖。通常每个分子的含糖量较少(约4%)。一 些糖蛋白只含一个或几个糖基,另一些含有多个 线性或分支的寡糖侧链。糖蛋白通常或分泌到体 液中或是膜蛋白,后者定位于细胞外,并有相应 功能。糖蛋白包括酶、激素、载体、凝集素、抗 体等。 绝大多数糖蛋白的寡糖是糖蛋白的功能中心。
1、 N-糖苷键型(N-连接)N-糖苷键型主要有三类寡糖链: ① 高甘露糖型,由GlcNAc和甘露糖组成; ② 复合型:除了GlcNAc和甘露糖外、 还有果糖、半乳糖、唾液酸; ③ 杂合型,包含①和②的特征。五糖核心 2、 O-糖苷键型(O-连接)没有五糖核心。 如:人血纤维蛋白溶酶原;人免疫球蛋白IgA:
二、糖蛋白分子中聚糖的功能
(一)聚糖可影响糖蛋白生物活性
保护糖蛋白不受蛋白酶的水解,延长其半衰
期;
蛋白质的聚糖也可起屏障作用,影响糖蛋白
的作用;
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。
(二)糖蛋白聚糖加工可参与新生肽链折叠
参与新生肽链的折叠并维持蛋白质的正确 的空间构象;
血型的性格在幼儿期、少年期、青 春期、中年期、老年期各有不同
血型与性格之间也并不是必然联系,只能作为一种参考。
A型人小时候比较任性,年轻时性格果断刚毅,时时处处要强。走向社会 后,随着年龄的增长和社会经验的积累,他们开始克制自己的情绪,表现出 稳重谦虚的态度,容易成为不愿过份表现自己的谨慎派。A型人在老年时,则 显得很固执。 B型人大都有一个天真浪漫的幼年期,随着年龄的增长,逐渐分成心直口 快和不擅交际应酬型两种倾向。B型人由于性格自幼到老变化不大,相对来说 会让人感到他们越活越年轻。 O型人年少时比较温顺,但随着年龄的增长,他们会积极地呈现出强烈的 自我主张和自我表现,甚至成为非常有魄力的人。O型人从小至老的变化是最 大的,往往是少年温顺,老来强硬。