糖蛋白、蛋白聚糖和细胞外基质(1)
08-4-胞外基质
11.4 细胞外基质同学好！大家很容易理解，在多细胞生物体内，每一个细胞作为细胞社会中的一个成员，彼此相互作用，需要一个和谐稳定的生活环境。
我们前几讲一起学习了细胞表面、细胞连接和黏附分子，依赖这些重要的结构和分子，细胞与细胞，细胞与环境之间发生着各种各样的细胞社会联系。
那么由近及远，细胞表面邻近的周边环境怎么样？都由哪些成分构成呢？这就是我们今天要讨论的主题：细胞外基质(extracellular matrix, ECM)。
它是由细胞分泌产生的多种蛋白质和多糖大分子构成的精密有序的结构网络，填充在细胞间隙并介导细胞社会联系，构筑起细胞赖以生存的外部微环境。
一、细胞外基质的主要成分细胞外基质主要是由一些蛋白质和多糖构成。
包括：（一）胶原蛋白(collagen)胶原是细胞外最重要的水不溶性纤维蛋白，是构成细胞外基质的骨架。
1、结构单位：胶原蛋白的基本结构单位是原胶原，原胶原肽链的一级结构具有(Gly-X-Y)n重复序列，其中X常为脯氨酸，Y常为羟脯氨酸或羟赖氨酸，羟赖氨酸可发生糖基化修饰，糖在胶原中约占10%。
2、结构模式：原胶原是由三条α肽链盘绕而成的三股螺旋纤维结构，长约300nm，直径仅为1.5nm左右，原胶原进一步交联成原纤维，继而可形成直径达数微米的胶原纤维，形同绳索，其中原胶原的三股螺旋是维系胶原稳定和坚韧的重要结构基础。
3、主要类型：目前已发现胶原为类型有10多种，最主要有是I、II、III、IV 型胶原。
其中前三种为纤维状，广泛分布于各种组织的细胞外基质中。
IV型胶原则不形成螺旋纤维，而以分子头对头相接的方式形成三聚体，再相互交联成网络层结构，是各种基膜的重要构造。
胶原与多种疾病的发生和病理过程有关。
例如：过去远洋航海船员因维生素C缺乏引起的坏血病，就与胶原异常有关。
现已证明，当机体缺乏维生素C时，原胶原中的脯氨酸、赖氨酸不能有效羟基化，难以形成稳定的螺旋结构，导致组织中胶原减少，严重时引起血管脆弱，表现渗血出血倾向，称为坏血病。
14_细胞外基质-2008.5-I
(一)
胶 原（collagen）
分布（Distribution)与类型(Category) 分布（Distribution) 不同的结缔组织其结构和功能的不同， 主要是由于胶原含量、类型及排布方式不 同所决定的 产生的细胞：以间质型细胞为主，如成 纤维细胞、成骨细胞及成软骨细胞等
(一) 胶 原（collagen）
病理 创伤的修复、肿瘤转移、肾病、肝病、肺 病、胶原病、心血管病、骨关节病及糖尿病等。
ECM结构示意图
第一节 细胞外基质的分子组成
(一) 胶原 collagen (一) 胶原 collagen
(一) 非胶原糖蛋白 (二) 胶原 collagen non-collagenous glycoprotein
胶原生成的细胞内阶段
主要包括羟化和糖基化修饰。
羟化修饰
前链在内质网进行翻译中和翻译后的修饰，
体内缺乏维生素C,则正常体温下的前胶原的 羟化不足，因而不能形成稳定的三股超螺旋
膳食中缺乏维生素C所导致的坏血病出现血 管、肌腱、皮肤变脆、易出血等症状即与其 所致胶原结构的异常有关。
胶原生成的细胞内阶段
(三) 弹性蛋白 elastin
(四) 氨基聚糖与蛋白聚糖 glycosaminoglycan, GAG & proteoglycan, PG
(一) 胶
原
分布与类型(Category) 分子结构(Elementary structure) 胶原的生物合成过程(Biosynthesis) 胶原的降解过程(Degradation)
V
VI VII VIII IX X
含有I型胶原组织中的次要组 成成分
大多数结缔组织 表皮、小肠黏膜的锚定原纤 维 血管内皮和其他组织 含有Ⅱ型胶原的组织 增生软骨
2-糖蛋白、细胞外基质内容
糖蛋白(glycoprotein)一、什么是糖蛋白?●是以蛋白质为主,在蛋白质多肽链骨架上共价连接着寡糖链形成的生物大分子。
●它的分布很广血浆蛋白质(plasma proteins)细胞膜上许多蛋白质(proteins of cellular membranes)一些激素、酶(hormones, enzymes)二. 分类与结构:1. 在糖蛋白中出现的八种单糖Glc, Gal, Man, NeuAc,Fuc, GalNAc , GlcNAc, Xyl糖蛋白中糖的组成⏹糖蛋白多肽链常携带许多短的杂糖链。
它们通常包括N-乙酰己糖胺和己糖(常是半乳糖和／或甘露糖)。
⏹该链末端成员常常是唾液酸(sialic acid)或L-岩藻糖(L-fucose)。
⏹这种寡糖链常分支，很少含多于15个单体的，一般含2—10个单体⏹糖链数目也变化很大。
2. 分类与结构根据多肽链与寡糖链连接方式的不同,主要分为三类。
(1) O-连接糖基或糖链(O-linked)●以丝氨酸、苏氨酸和羟赖氨酸的羟基为连接点，形成-0-糖苷键型；●糖蛋白中包含的O_Linked类型GalNAc- Ser(Thr)Gal-Gal-Xyl-SerGal-Hydroxy-LysineGlcNAc- Ser(Thr)(2) N-连接糖基或糖链(N-linked)●结构特点:以天冬酰胺的酰胺基、N-末端氨基酸的氨基以及赖氨酸或精氨酸的氨基与GlcNAc脱水，形成-N-糖苷键型●糖蛋白中包含的N_Linked类型复杂型complex杂合型hybrid高甘露糖型high-mannoseA.每种类型都具有一个五糖核心B.它们具有不同的分支，这些寡糖链分支常常被称为天线C.血液循环中和膜上的糖蛋白常常是N糖苷连接(3) 糖基磷脂酰肌醇连接(GPI-linked)GPI-Linked为粘合脚状结构.●大多数GPI structures核心是Ethanolamine-phospho→3man →GlcNH2 →phosphatidylinositol三、生物合成1. O-linked糖蛋白的生物合成●合成部位:内质网和高尔基器●O-Glycosylation 是在翻译后进行加工●核苷酸糖作为糖的供体UDP-Glc, UDP-Gal, GDP-Man,CMP-NeuAc, GDP-Fuc, UDP-GalNAcUDP- GlcNAc, UDP-Xyl催化的酶为糖蛋白糖基转移酶,该酶位于高尔基器的膜上2. N-linked糖蛋白的生物合成●合成部位:内质网和高尔基器●N-glycosylation 的过程分为两步A. 装配和转移寡糖链-焦磷酸-长帖醇(1) 长帖醇磷酸化为长帖醇磷酸Dol + ATP →Dol-p + ADPdolichol kinase(2) 合成GlcNAc-焦磷酸长帖醇,它作为其它糖的接受体Dol-p + UDP-GlcNAC →GlcNAC-P-P-Dol + UMPGlcNAC-P transferasein the membranes of the endoplasmic reticulum(3) 装配其它的单糖(4) 转移寡糖链-焦磷酸-长帖醇到蛋白质Oligosaccharide:protein transferaseB. 寡糖链的加工●N-linked 合成特点糖基和蛋白质是共翻译的过程▲先合成Dol-P-P寡糖,其作为载体参与合成在内质网中Dol-P-P寡糖链在寡糖-蛋白质转移酶的作用下转移到蛋白质的Asn,以N-linked 方式相连在α-糖苷酶、甘露糖苷酶作用下加工可以形成high-mannose▲若在加工过程中，逐步连接上另外一些糖可以形成复杂型▲在内质网和高尔基器▲加工修饰过程中单糖由核苷酸糖提供，在特异的转移酶催化下进行▲可以被衣霉素抑制四、糖蛋白与疾病的关系1、I-cell disease在N-Linked的糖蛋白合成过程中含有另外一条途径UDP-GlcNAc + Man-Protein →GlcNAc-1-P-6- Man-Protein + UMPGlcNAcPhosphotransferaseGlcNAc-1-P-6- Man-Protein →P-6- Man-Protein + GlcNAcPhosphodiesterase在高尔基器膜上具有Man 6-P受体,与一些酶中Man 6-P残基结合,把它们分拣到溶酶体中Background: I-cell disease is an inherited lysosomal storage disorder. It first was described in 1967 by Leroy and DeMars when they reported a patient with clinical and radiographic featuressimilar to Hurler syndrome (mucopolysaccharidoses 1H [MPS 1H]). One unique feature of this disease was the presence of intracytoplasmic inclusions in the fibroblasts of patients.These cells were termed inclusion cells, or I-cells; thus, the disease was designated I-cell disease. Frequency:I-cell disease is a rare disorder that has no ethnic predilection. Very little population data are available, but a recent study from the Netherlands reported a frequency of approximately 1 in 640,000 live births.Mortality/Morbidity: Death from pneumonia or congestive heart failure usually occurs within the first decade of life2.paroxysmal nocturnal hemoglobinuria阵发性睡眠性血红蛋白尿症3. genetic deficiencies of glycoprotein lysosomal hydrolases cause diseases●degradation of the oligosaccaride chains of glycoproteins involves a battery of lysosomal hydrolases●genetically determined defects result in abnormal degradation of glycoproteins mannosidosis,fucosidosis,sialidosis, aspartylglycosaminuriaISMRD:INTRENATIONAL ADVOCA TE FOR GL YCOPROTEIN STORAGE DISEASES细胞外基质1. 组成Structural proteins:胶原蛋白（collagen）,弹性蛋白（elastin）and 维纤维蛋白（fibrillin）specialized proteins:纤连蛋白、层连蛋白和蛋白聚糖2. Collagen（胶原）(1) 分类大约有19种不同类型的胶原(2) 三股螺旋结构氨基酸顺序-Gly-X-Y- Gly-X-Y- Gly-X-Y-链盘曲为左手螺旋，每个螺旋包含三个氨基酸残基三股这样的链进一步盘曲为右手的超螺旋结构，构成一个直径为1.4nm、长为300nm棒状分子三股超螺旋结构棒状分子四分之一交错排列成原纤维(4) A number of genetic diseases result from abnormalities in the synthesis of collagen Mutations in collage genes and in genes encoding some of the enzyme involved in these posttranslational modifications●Ehlers-Danlos syndrome(埃当二氏综合症）Ehlers-Danlos syndromes is a group of disorders which share common features including easy bruising, joint hypermobility (loose joints), skin that stretches easily (skin hyperelasticity or laxity), and tissue fragility. At least 10 types have been recognizedtype Ⅳis most serious because of its tendency for spontaneous rupture of arteries or the bowel that can lead to death, reflecting abnormalities in typeⅢcollagen●Alport syndromethe presenting sign is hematuria ,and patients may eventually develop end-stage renal disease.A number of genetic disorders affect the structure of typeⅣcollagen fibers, the major collagen found in the basement membranes of the renal glomeruliX-linked autosomal dominant●epidermolysis bullosa 大疱性表皮松懈症The skin breaks and blisters as a result of minor trauma. The dystrophic form is due to mutations in COL7A1,affecting the structure oftype Ⅶcollagen●scurvy 坏血病Its major signs are bleeding gums, subcutaneous hemorhages, and poor wound healing.It is due to a deficiency of ascorbic acid and is not a genetic disease.3. Elastin(弹性蛋白）结构4. Fibronectin(纤连蛋白）(1) structure是一种糖蛋白包含两个相同的亚基，通过C末端的两个二硫键连接起来包含有三种重复的模序，构成具有一定功能的结构域这些结构域含有肝素结合域、纤维蛋白结合域、胶原蛋白结合域、DNA结合域和细胞结合域包含一个Arg-Gly-Asp(RGD)序列，该序列与膜上受体结合(2) functions纤连蛋白与受体相连可以联系细胞外与细胞内，影响细胞的行为这种相互作用同时在细胞附着在细胞外基质中起到作用这种相互作用也为细胞迁移提供细胞结合的位点5. Laminin（层连蛋白）●包含三种不同长度的多肽链●它们连接起来形成被延长的十字型●包含有Ⅳ型胶原、肝素和细胞表面整合素结合的位点●是基膜的主要结构成分，可介导细胞粘着于胶原，进而铺展，并促进细胞生长蛋白聚糖一. 什么是蛋白聚糖?●是由糖胺聚糖和蛋白质共价连接组成的一类巨型分子●其糖含量高达95％以上●是无定型基质的重要组成成分.二. 结构1. 核心蛋白2. 糖胺聚糖透明质酸(hyaluronic acid)软骨素4-或6-硫酸(chondroitin 4-or 6-sulfate)硫酸皮肤素(dermatan sulfate)硫酸角质素(keratan suIfate)肝素(heparin)3. 糖胺聚糖与蛋白的连接三、生物合成A. 核心蛋白连接寡糖链的桥●An O-glycosidic bond between xylose and SerGal-Gal-Xyl-Ser trisaccharide●An O-glycosidic bond forms between GalNAc and Ser●An N-glycosylamine bond forms between GlcNAc and AsnB. 链的延长●在糖胺聚糖的合成过程以核苷酸糖作为单糖的供体●该反应由高度特异性的糖苷转移酶催化，此酶位于高尔基器中C. 链的终止●硫酸化●GAGs 链从膜上移开，合成终止进一步的修饰●硫酸化作用Sulfotranferases , PAPS●把GlcUA异构为IdUAepimerase(5) Deficiencies of enzymes that degrade GAGs result in mucopolysaccharides Degradation of GAGs is carried by a battery of lysosomal hydrolasesThese included certain endoglycosidases, various exoglycosidases, and sulfatases Deficiencies of enzymes that degrade GAGs result in mucopolysaccharides。
19生物化学习题与解析糖蛋白、蛋白聚糖和细胞外基质
糖蛋白、蛋白聚糖和细胞外基质一、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行能是A ． Asn-GLY-Ser/ThrB ． Asn-Ala-Ser/ThrC ． Asn-Val-Ser/ThrD ． Asn-Leu-Ser/ThrE ． 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 ．透亮质酸5 ．胶原中最多的氨基酸是A ． SerB ． ThrC ． TyrD ． GlyE ． Val6 ．细胞外基质中不含以下哪种蛋白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 ．以下关于糖蛋白表达错误的选项是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 ．合成糖蛋白糖链必需有长萜醇参与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 ．以下关于蛋白聚糖的表达，错误的选项是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．胶原分子构造的表达错误的选项是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 ／ 3D ．三股螺旋的形成与脯氨酸和羟脯氨酸有关E ．胶原中重复消灭的模序有 Gly-Pro- X11．以下有关纤连蛋白〔 Fn 〕的表达，错误的选项是A ．血浆中 Fn 主要来自肝细胞B ． Fn 为二聚体C ． Fn 的一级构造由三种不同内在序列同源构造重复消灭而构成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．以下关于层粘连蛋白〔 Ln 〕的表达错误的选项是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 ．含有能与细胞外表受体结合的 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 ．糖醛酸C ．三股螺旋D ．核心蛋白E ．甘露糖1 ．糖胺聚糖含有2 ．蛋白聚糖含有3 ．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 ．胶原分子构造特点有A ．含有三股右手螺旋B ．甘氨酸占 1/3 、脯氨酸占 1/ 4C ．无色氨酸D ．半衰期短E ．胶原中重复消灭的模序有 Gly-Pro- X2 ．以下属于糖蛋白的有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 ．表达糖胺聚糖正确的选项是A ．包括透亮质酸、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、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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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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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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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
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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
细胞外基质
羟赖氨酸 ；低糖
类 由二糖单位（D-葡萄糖醛酸和N-乙酰-葡萄糖胺）重复聚合而成。
[α1(Ⅲ)] 2α2（Ⅳ）
Ⅳ [α1(Ⅲ)] 基底层 原胶原共价交联后成为具有抗张强度的不溶性胶原。
③粘着成份，如纤连蛋白和层粘连蛋白等。
α—链中保留前肽； 基膜
2α2（Ⅳ） [α1（Ⅰ）] 2α2（Ⅰ）
2、弹性纤维
弹性纤维主要存在于脉管壁及肺，亦少 量存在于皮肤、肌腱及疏松结缔组织中。
弹性纤维与胶原纤维共同存在，分别赋 予组织以弹性及抗张性。
弹性蛋白(elastin)是弹性纤维的主要成分。
弹性蛋白
是一种非糖基化的蛋白质，包含830个氨基酸 残基，富含脯氨酸和甘氨酸，但很少羟化。肽 链中不含胶原特有的 Gly-X-Y重复顺序，形成 不规则螺旋结构，并互相交错成网络。
第六节 细胞外基质
组成细胞外基质成份种类 繁多、结构复杂，一般 可分为三类：
①氨基聚糖和蛋白聚糖； ②纤维蛋白，主要包括胶
原和弹性蛋白； ③粘着成份，如纤连蛋白
和层粘连蛋白等。 不同组织的细胞外基质成
份的结构存在着差异
一、氨基聚糖和蛋白聚糖
氨基聚糖（glycosaminoglycan, GAG） 是由重复的二糖单位聚合成的无分支长 链多糖，因二糖单位中一个常为氨基糖 （N-乙酰氨基葡萄糖或N-乙酰氨基半乳 糖）而得名。
眼睛玻璃体
几种主要胶原及其特征
②纤维蛋白，主要包括胶原和弹性蛋白；
Ⅲ [α1 原纤维 皮肤、血管 、 高羟脯氨酸 ；低 氨基聚糖（glycosaminoglycan, GAG）是由重复的二糖单位聚合成的无分支长链多糖，因二糖单位中一个常为氨基糖（N-乙酰氨基葡萄
糖蛋白 PPT课件
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。
目录
（一） N—连接糖链的糖基化位点：
携带N—寡糖链的天冬酰胺也有一定 的位置特征，它总是出现在多肽链的 Asn-X—Ser或 Asn-X—Thr序列中。其 中的X可为脯氨酸以外的任意氨基酸。
目录
N—连接糖链的糖基化位点：
定义
一条或多条糖胺聚糖以共价键与核心蛋白形成的 化合物。
特点
糖占比例大，约一半以上，具有多糖性质。
分布
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。
目录
蛋白聚糖的结构
组成
核心蛋白
葡萄糖胺
糖胺 糖胺聚糖
半乳糖胺 葡萄糖醛酸
糖醛酸 艾杜糖醛酸
目录
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。
目录
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。
2. 对糖蛋白的生物活性的影响
保护糖蛋白不受蛋白酶的水解，延长其半衰期。
3. 参与分子的识别作用
目录
第二节 蛋白聚糖
Proteoglycan
目录
概述
目录
N—糖链的分类：
目录
糖蛋白中，肽链部 分的丝氨酸和苏氨酸含量常可达到氨基酸 总数的50％。这种糖蛋白的糖链中不具有 共同的核心序列，常见的核心至少有8种， 因此糖链的结构相互之间差异较大。
目录
O—连接糖链的糖基化位点：
O—连接糖链的糖基化位点通常存在 于糖蛋白分子表面丝氨酸和苏氨酸比较 集中且周围常有脯氨酸的序列中。
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。
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
细胞外基质
弹性蛋白（elastin）
两种不同类型短 肽交替排列而成 构象呈无规则卷 曲状态 通过Lys残基相 互交连成网状 结构。
弹性蛋白的特点
750830个氨基酸组成的疏水纤维蛋白
富含甘氨酸、脯氨酸，无Gly-X-Y重复序列 不发生糖基化，很少羟化 半衰期74年，生命初期合成
6岁
90 岁
交联与衰老
微原纤维（microfibrils）
马方综合症
海曼，195cm 1955-1986
武强，212cm 1986-2009
胶原纤维束 肽链
原胶原分子是由三条α肽
链盘绕成的三股螺旋结构
Gly-x-y重复序列 Gly：甘氨酸
x：脯氨酸 y：羟脯氨酸或羟赖氨酸
胶原的类型
类型 分子式 超微结构 化学特征 分 布 来 源
Ⅰ
67nm横纹 [1（Ⅰ）]2 2(Ⅰ) 纤维 [1(Ⅱ)]3 67nm横纹 纤维
低羟赖氨 皮肤、肌键、 酸 、低糖 骨、韧带、 成纤维细胞 类 眼角膜 高羟赖氨 酸 、高糖 类 高羟脯氨 酸、 低羟赖氨 酸、低糖 类 很高的羟 赖氨酸、 高糖类 软骨、椎间 成软骨细胞 盘 、 脊索、 成纤维细胞 眼玻璃体
细胞外基质及其与细胞的 相互作用
细胞外基质
细胞外基质的主要组分
基膜
细胞外基质与细胞的相互作用
第一节 细胞外基质的主要组分
细胞外基质分类
多糖和糖蛋白 氨基聚糖 蛋白聚糖 胶原 弹性蛋白 粘着糖蛋白 纤粘连蛋白
凝胶样基质
结构蛋白
细胞外基质
◆ 常见得胶原类型及其在组织中得分布
已发现得类型有20余种, 每一类分布于特定得部位,但在 同一细胞外基质中会同时存在两种以上类型得胶原 纤维、
Ⅰ～Ⅲ型胶原含量最丰富,形成类似得纤维结构;但并非所 有胶原都形成纤维;
● Ⅰ型胶原纤维束, 主要分布于皮肤、肌腱、韧带及骨中, 具有很强得抗张强度;
某些人具有胶原合成得 遗传缺陷,这样,她们得 胶原纤维就不能正确地 装配,其结果,皮肤和各 种其她得结绨组织就会 降低她们得强度变得非 常得松弛。
皮肤过渡松弛症
19
(二)、弹性蛋白(Elastin)
●就是弹性纤维(elastic fibers)得主要成分。 ● 功能:能够赋予细胞外基质弹性。 ● 弹性蛋白富含甘氨酸和脯氨酸、赖氨酸。 与胶原不同得就是,弹性蛋白得脯氨酸、赖 氨酸没有羟基化,所以没有羟脯(赖)氨酸得存 在。高度疏水得非糖基化蛋白
31
整联蛋白与细胞外受体相连
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◆ FN得结构特点:
■ 每个亚单位由数个结构域构成
■ 有两个关键得结合位点:
● 与其她 ECM, 如 collagens 和proteoglycans等结 合得位点。这些位点将不同得分子连成了稳定得互连网 状结构
● 与细胞表面结合得位点。这些位点将细胞与细胞外 基质稳定得粘连在一起。该结构域中含RGD三肽序列
● 在胶原纤维内部,有分子内和分子间得交联。分子内交联 就是指原胶原得三条链之间得赖氨酸残基间得交联,分子间 得交联就是指不同原胶原间得赖氨酸交联(一分子得N-末 端与另一分子得C-末端赖氨酸或羟赖氨酸间)
● 在胶原纤维内部,原胶原蛋白分子呈1/4交替平行排列,形 成周期性横纹
● 原胶原肽链具有Gly-X-Y重复序列,对胶原纤维得高级
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
生化复习题（1）
生化复习题（1）生化习题考试时间：6月11日（周三）晚上18：30-20：30 地点：禧强楼-203 题型：名词解释10个，共20分。
简答题6个，共30分。
论述题5个，共50分。
一、糖蛋白和蛋白聚糖1、糖链的一、二、三、四级结构的概念（1）一级结构：单糖残基的组成、排列顺序、相邻单糖残基的连接方式、异头物的构型及糖链有无分支、分支的位置和长短等。
（2）二级结构：多糖骨架链间以氢键结合所形成的各种聚合体,关系到多糖分子中主链的构象,不涉及侧链的空间排布;（3）三级结构：多糖链一级结构的重复顺序,由于糖残基中的羟基、羧基、氨基以及硫酸基之间的非共价相互作用,导致有序的二级结构空间形成有规则而粗大的构象; （4）四级结构：多糖链间非共价键结合形成的聚集体。
2、糖蛋白、蛋白聚糖、O-连糖蛋白、N-连糖蛋白、糖组学等概念（1）糖蛋白Glycoproteins: 由寡糖链和多肽或蛋白质以共价键连接而成的结合蛋白。
糖含量1%—80%。
寡糖链不多于15个单糖残基。
（2）蛋白聚糖proteoglycan : 含大量糖胺聚糖并与多肽骨架连接的高分子物质。
糖含量＞95%（3）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。
（4）N-连接糖蛋白：糖蛋白的糖链与蛋白部分的Asn-X-Ser序列的天氡酰胺氮以共价键连接称N-连接糖蛋白。
（N-连接糖蛋白的糖基化位点为Asn-X-Ser/Thr）（5）糖组学(糖蛋白) Glycomics ：涉及单个个体的全部糖蛋白结构分析，确定编码糖蛋白的基因和蛋白质糖基化的机制。
3、糖蛋白中糖链的生物学功能分子间：细胞-细胞间识别、粘附和结合病原体, 趋靶于组织。
分子内：蛋白质的正确折叠、细胞内定位、生物活性、溶解度、抗原性、生物半寿期、蛋白酶敏感性等；介导专一的“识别”和“调控”生物过程。
⑴糖链在糖蛋白新生肽链折叠和缔合中的作用：1)去糖基化的蛋白不能正确折叠→维持亚基正常构象；①α1-抗胰蛋白酶(不能折叠)②疱疹口炎病毒（VSV）的G蛋白(不能形成正确二硫键)③流感病毒红细胞凝集素（HA,一种糖蛋白）用糖链合成抑制剂衣霉素后，肽链部分正常合成，糖链部分不能合成，糖蛋白不能正常折叠，不能形成三聚体，不能被分泌到胞外。
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、蛋白聚糖和细胞外基质总结
第十九章糖蛋白、蛋白聚糖和细胞外基质教材精要与重点解析一、了解糖蛋白的结构与聚糖功能糖蛋白的结构✧构成糖蛋白分子中聚糖的单糖分子有7种：葡萄糖、半乳糖、甘露糖。
N-乙酰半乳糖胺、N-乙酰葡糖胺、岩藻糖、N-乙酰神经氨酸构成糖蛋白分子中聚糖的单糖与蛋白部分连接的方式✧N-连接糖蛋白✧O-连接糖蛋白糖蛋白分子中聚糖的功能✧保护蛋白质肽链，延长半衰期✧参与新生肽链的折叠并维持蛋白正确的空间构象✧因为聚糖中单糖间的连接方式各异，直到分子识别作用二、了解蛋白聚糖的结构与特点蛋白聚糖的组成：主要由糖胺聚糖共价连接于核心蛋白所组成✧重要的糖胺聚糖：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✧核心蛋白：在蛋白聚糖中，与糖胺聚糖链共价结合的蛋白蛋白聚糖的功能：主要是构成细胞外基质，并与细胞的粘附、迁移增殖和分化行为相关三、了解细胞外基质的概念与特点细胞外基质由三类成分组成✧①结构蛋白：如胶原、弹性蛋白✧②专一蛋白：纤连蛋白、层粘连蛋白和纤维蛋白✧③蛋白聚糖胶原是细胞外基质的重要组成成分✧已发现的胶原有18型✧原胶原由三条α多肽链以右手螺旋的方式形成三股螺旋✧原胶原→胶原微纤维→胶原纤维纤连蛋白Fn✧是多功能蛋白，来源于体内多种细胞，分布广泛✧血浆中纤连蛋白主要来自于肝细胞✧纤连蛋白是由分子量为25万左右的单体组成的二聚体✧在血小板聚焦、组织损伤、修复、细胞增殖、分化等方面都起作用层粘连蛋白Ln✧多结构域构成的糖蛋白，分子量高达90万✧三链形式，由一条A链和两条B链通过二硫链连接而成✧主要介导上皮细胞及内皮细胞粘着于基底膜，影响细胞的生长、分化和运动等。
细胞外基质及其与细胞的相互作用
细胞外基质及其与细胞的相互作用一、概述细胞外基质指分布于细胞外空间，由细胞分泌的蛋白和多糖所构成的网络结构，构成支持细胞的框架，负责组织的构建；对细胞形态、生长、分裂、分化和凋亡起重要的调控作用。
是由一些不溶性大分子构成的、结构精细而错综复杂的网络结构；为细胞的生存及活动提供适宜的场所，并通过信号转导系统影响细胞的形状、代谢、功能、迁移、增殖和分化。
二、细胞外基质的主要组成成分（一）氨基聚糖和蛋白聚糖是一些高分子的含糖化合物。
构成细胞外高度亲水的凝胶，赋予组织良好的弹性和抗压性。
1. 氨基聚糖（GAG ）是由重复的二糖单位构成的直链多糖。
又称粘多糖。
二糖单位之一是氨基己糖（N -乙酰氨基葡萄糖或N -乙酰氨基半乳糖）。
二糖单位另一个糖残基多为糖醛酸（葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸），糖残基带有羧基，呈强负电性。
据糖残基的性质、连接方式、硫酸化数量和存在的部位，可分为六种：（1）透明质酸（HA ）存在于结缔组织、皮肤、软骨、滑液、玻璃体。
5000-10000个二糖重复单位排列构成。
二糖为N -乙酰氨基葡萄糖-葡萄糖醛酸，是唯一不含硫酰酸基团的氨基聚糖其糖醛酸的羧基带有大量负电荷，其相斥作用使整个分子伸展膨胀，占据很大的空间；在有限的空间可产生膨压，赋予组织良好的弹性和抗压性。
其表面有大量亲水基团，可结合大量水分子，形成凝胶。
在组织创伤、早期胚胎中尤为丰富，促进细胞迁移和增殖。
胚胎发育早期的空间填充物，用于定形，如心脏形成。
作为关节液的重要成分，有润滑作用。
（2）硫酸软骨素（CS ）存在于软骨、角膜、骨、皮肤、动脉。
（3）硫酸皮肤素（DS ）存在于皮肤、血管、心、心瓣膜。
（4）硫酸乙酰肝素（HS ）存在于肺、动脉、细胞表面。
（5）肝素存在于肺、肝、皮肤、肥大细胞。
（6）硫酸角质素（KS ）存在于软骨、角膜、椎间盘。
多糖 纤维蛋白结合作用：胶原和弹性蛋白黏合作用：纤黏连蛋白和层黏连蛋白（非胶原性黏合蛋白） 纤维网架 氨基聚糖和蛋白聚糖凝胶样基质2. 蛋白聚糖（PG）是由氨基聚糖（除透明质酸外）与核心蛋白共价形成的高分子复合物，不同于一般糖蛋白。
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② 多糖基
两个以上糖基的O-GalLAc聚糖，其结构可 分为核心，骨架（back-bone）和非还原性末端
已转出聚糖的长萜醇焦磷酸再释放一个 磷酸而恢复成长萜醇焦磷酸，完成长萜醇 磷酸循环。
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14 糖
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7糖 11糖
14 糖
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N-糖链的加工和成熟
-葡萄糖苷酶 I/I 切去3个 Glc
-Man糖苷酶 切去1个Man
内则高尔基体
-Man 糖苷酶 切去3 个Man
中间高 尔基体
外侧 高尔 基体
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5. N-连接寡糖的合成
N-聚糖的合成是一个共翻译过程，即在粗 面内质网的核糖体上合成糖蛋白的肽链时，一 旦形成 NXS/T 三联密码，即有可能开始糖化， 随着肽链延伸进入内质网腔，N-聚糖可被位于 网腔膜结构上的加工酶修剪加工至高甘露糖型， 再进入高尔基体，继续被加工合成。
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O-连接：
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（一）N-连接糖蛋白
1. 定义
糖蛋白的糖链与蛋白部分的Asn-X-Ser序列 的天氡酰胺氮以共价键连接称N-连接糖蛋白。
2. 糖基化位点
N-连接糖蛋白中Asn-X-Ser/Thr三个氨基酸 残基的序列子称为糖基化位点。
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3. N-连接寡糖结构（三型）
①高甘露糖型 ②复杂性 ③杂合型
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N-连接寡糖是在内质网上以长萜醇作 为糖链载体，先合成含14糖基的寡糖链， 然后转移至肽链的糖基化位点上，进一步 在内质网和高尔基体进行加工而成。
每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。
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在长萜醇焦磷酸寡糖转移酶的催化下， 这个十四糖聚糖被转移到新生肽链的三联 序列子NXS/T上。此转移酶能识别十四糖 中的还原端GlcNAc,以及非还原端的Glc。
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。
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3
一、糖蛋白的结构
单糖的种类
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-乙酰葡萄糖胺(GlcNAc)
N-乙酰神经氨酸(NeuAc)
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N-连接： •连接方式
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-乙酰葡萄糖胺等单糖。
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① 单糖基和双糖基
最简单的 O-GalNAc 只有一个 GalNAc, 存在于为数不多的粘蛋白及 分泌性糖蛋白中，如颔下腺粘蛋白、 胃粘蛋白和 lgA 等
N-GlcNAc 转移酶
● ：Man, ▓ :GlcNAc, ★编:F辑upcp,t ▼:Glc , ◆: SA , ▲:Gal
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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
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人和牛同属于高等哺乳动物，但肾脏GGT 的 N聚糖结构相差甚远，区别有下列三方面：人肾 GGT 的N-聚糖全部为复杂型，而牛含 10%的高 甘露糖型
人肾 GGT 含酸性聚糖仅 31%，均为C2,4C2 三
天线 ;而牛 62% 为酸性聚糖，除三天线外，尚
有二天线和四天线。
人肾 GGT 的天线外链中 60% 以上的 GlcNAc
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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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。
都有一个五糖核心
Man Man GlcNAc GlcNAc Asn
Man
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7
N-
构 聚
糖 的 结
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高甘露糖型 ： 五糖核心以外的糖基全是 Man。
复杂型 ( complex type )：天线连接 GlcNAc、 Gal 和 SA ( NeuAc ) 或 Fuc 组成。带 SA 为酸 性糖链；缺 SA 或以 Fuc 取代 SA 为中性糖链。
与 α1，3Fuc 相连，且有 GalNAc 重复序列; 而
牛没有外 链Fuc 和重复序列.
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11
研究表明，不论何种种属，肾 GGT 和肝 脏GGT 即使其氨基酸序列完全相同，而N聚糖的结构却有明显差别。
导致以上 N-聚糖差别的原因主要是不同种 属或不同组织中有关 N-聚糖合成和加工酶 的活力不同。
第十九章 糖蛋白、蛋白聚糖和细胞外基质
糖被通常含有两种主要的成份: 糖蛋白和蛋白聚糖。这些糖蛋白和蛋
白聚糖都是在细胞内合成的，然后分泌出来并附着到细胞质膜上。
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1
第一节 糖蛋白 Glycoprotein
定义：一种或多种糖以共价键连接到蛋白质。 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
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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
② NXS／T 中 X 残基影响 N-糖基化的效率
③ NXS／T 邻近的氨基酸残基可影响 N-糖基化
④ NXS／T 的局部立体结构也可影响 N-糖基化
⑤ 十四糖本身的结构改变影响 N-糖基转移
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18
（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。