04聚糖的结构与功能(人卫9版)

糖、葡萄糖等单糖，也有二糖、三糖。鞘糖脂的疏水部分伸入膜的磷脂双层中，极
性糖基暴露在细胞表面，发挥血型抗原，组织或器官特异性抗原、分子与分子间相
互识别的作用。
2.
硫苷脂(sulfatide)是指糖基部分被硫酸化的酸性鞘糖脂硫苷脂广泛地分布于人
体的各器官中，以脑中的含量为最多，可能参与血液凝固与细胞黏附等过程。
四、蛋白聚糖是细胞间基质重要成分
1. 蛋白聚糖最主要的功能是构成细胞间基质
在基质中蛋白聚糖和弹性蛋白、胶原蛋白以特异方式连接，赋予基质特殊的结构。
影响细胞与细胞的粘附、细胞迁移、增殖和分化等细胞行为。。
2. 各种蛋白聚糖有其特殊功能
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 肿瘤组织中各种蛋白聚糖的合成发生改变，与肿瘤的增殖和转移有关
3.长萜醇-P-P聚糖的合成
4.三种不同类型N-连接型聚糖的加工过程
四、O-连接型聚糖合成不需要聚糖载体
1.O-连接型糖蛋白 糖蛋白聚糖与蛋白质的丝/苏氨酸残基的羟基相连，称为O-连接型糖蛋白。
2.O-连接型聚糖结构 O-连接型聚糖由N-乙酰半乳糖胺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-乙酰葡糖胺等单糖。
3.
神经节苷脂(ganglioside)是含唾液酸的酸性鞘糖脂。神经节苷脂分子中的糖
糖蛋白聚糖的N-连接型和O-连接型
N-连接：
连接方式
O-连接：
一、N-连接型糖蛋白的糖基化位点为Asn-X-Ser/Thr
1. N-连接型糖蛋白 糖蛋白聚糖与蛋白质的Asn-X-Ser/Thr序列的天氡酰胺氮以共价键连接称N-连接
型糖蛋白。
糖基化位点
N-连接型糖蛋白中Asn-X-Ser/Thr三个氨基酸残基组成的序列子称为糖基化位点。
硫酸软骨素(chordroitin sulfates) 硫酸皮肤素(dermatan sulfate) 硫酸角质素(keratan sulfate) 透明质酸(hyaluronic acid) 肝素(heparin)和硫酸类肝素(heparan sulfate)
2. 体内重要糖胺聚糖的结构和分布
蛋白聚糖的定义，含量及分布
1.蛋白聚糖：以聚糖含量为主，由糖胺聚糖共价连接于不同核心蛋白质形成的糖复合体。 2.糖占比例大，约一半以上，具有多糖性质。 3.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。
蛋白聚糖的结构
核心蛋白
葡萄糖胺
组成
糖胺
糖胺聚糖
半乳糖胺
葡糖醛酸
糖醛酸 艾杜糖醛酸
肝素的二糖单位为葡糖胺和艾杜堂醛酸，葡糖的氨基氮和C6均带有硫酸。肝素分布于肥大 细胞内，硫酸类肝素是细胞膜的成分。
透明质酸的二糖单位是葡糖醛酸和N-乙酰葡糖胺。透明质酸分布于关节滑液，眼的玻璃体
及疏松的结缔组织中。
二、核心蛋白质均含有结合糖胺聚糖的结构域
（一）核心蛋白质（core protein）为与糖胺聚糖链共价结合的蛋白质。 （二）核心蛋白质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。
糖蛋白(glycoprotein)
蛋白聚糖(proteoglycan)
糖脂(glycolipids)
1. 复合糖类 (glycoconjugate)：糖基分子与蛋白质或脂以共价键连接而形成的化合Leabharlann Baidu， 即糖蛋白、蛋白聚糖、肽聚糖、糖脂及脂多糖等含有糖类的复合生物大分子的统称。主 要包括糖蛋白(glycoprotein)、蛋白聚糖(proteoglycan) 和糖脂(glycolipid)等。
2. 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。糖蛋白分子中蛋白质重量 百分比大于聚糖；而蛋白聚糖中聚糖所占重量在一半以上。
3. 糖脂由聚糖与脂质组成。 4. 聚糖（glycan）：由单糖通过糖苷键聚合而成的寡糖或多糖。
第一节
糖蛋白分子中聚糖及其合成过程
（the structure and synthesis of glycan in glycoprotein molecules）
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复合体进行加工而成。 2. 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GDP
的衍生物。 3. 糖基转移酶（glycosyltransferase）催化糖基从糖基供体（如尿苷二磷酸葡萄糖）
转移到受体化合物（蛋白质、脂或另一糖分子）的酶。。
1. β-N-乙酰葡糖胺(β-N-acetylglucosamine，O-GlcNAc)单糖基化修饰，主要发生于
膜蛋白和分泌型蛋白质。
2. O-GlcNAc糖基化修饰是通过O-GlcNAc糖基转移酶(O-GlcNAc transferase, OGT)作用， 将β-N-乙酰葡糖胺以共价键方式结合于蛋白质的Ser/Thr残基上，这种糖基化修饰主要存在
（四）聚糖参与分子间的相互识别
1. 聚糖中单糖分子连接的多样性是聚糖分子识别作用的基础。 2. 受体与配体识别和结合也需聚糖的参与。 3. 细胞表面复合糖的聚糖还能介导细胞-细胞的结合和黏附。
第二节
蛋白聚糖分子中的糖胺聚糖
（Glycosaminoglycan of proteoglycan molecules）
一、糖胺聚糖是由已糖醛酸和已糖胺组成的重复二糖单位
糖胺聚糖（glycosaminoglycan, GAG）：由二糖单位重复连接而成的杂多糖，不分支。 二糖单位中一个是糖胺（N-乙酰葡糖胺或N-乙酰半乳糖胺），另一个是糖醛酸（葡糖醛酸 或艾杜糖醛酸）。曾称为粘多糖、氨基多糖和酸性多糖等。
1. 体内重要的糖胺聚糖（6种）
第四章
聚糖的结构与功能
（Stucture and Function of Glycan)
作者 : 张秀梅 肖建英
单位 : 锦州医科大学
目录
第一节 糖蛋白分子中聚糖及其合成过程 第二节 蛋白聚糖分子中的糖胺聚糖 第三节 糖脂由鞘糖脂、甘油糖脂和类固醇衍生糖脂组成 第四节 聚糖结构中蕴含大量生物信息
重点难点
于细胞质或胞核中。
3. O-GlcNAc糖基化蛋白质的解离需要特异性的β-N-乙酰葡糖胺酶(O-GlcNAc ase)作用，O-GlcNAc糖基化与去糖基化是个动态可逆的过程。 糖基化后，
蛋白质肽链的构象将发生改变，从而影响蛋白质的功能。
4. O-GlcNAc糖基化位点常位于蛋白质Ser/Thr磷酸化位点处或其邻近部位。糖基 化后即会影响磷酸化的进行，反之亦然。 因此O-GlcNAc糖基化与蛋白质的磷酸
3.O-连接型聚糖合成 O-连接型聚糖在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-乙酰半乳糖基，然后逐个加上糖基，每一种糖基都有其专一性转移酶，直至O-连
接寡糖链的形成。整个过程在内质网开始，到高尔基复合体内完成。
五、蛋白质β-N-乙酰葡糖胺的糖基化是可逆的单糖基修饰
5. N-连接型聚糖（N-linked glycan）：与蛋白质分子中天冬酰胺残基的酰胺氮相连
的聚糖。
6.O-连接型聚糖（O-linked glycan）与蛋白质分子中丝氨酸或苏氨酸羟基相连的聚糖。
糖蛋白含糖量和聚糖结构差异显著
特点：
蛋白质含量较多；单糖种类、组成比，聚糖结构差异显著。
组成糖蛋白的分子中聚糖的单糖种类： 葡萄糖(Glc) 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(NeuAc)
（三）按核心蛋白质和糖链成分的差别，蛋白聚糖分类：
1. 丝甘蛋白聚糖：是典型的细胞内蛋白聚糖。 2. 饰胶蛋白聚糖：为小分子富含亮氨酸的蛋白聚糖，调节胶原纤维的形成和细胞外
基质的组装。 3. 黏结蛋白聚糖：是跨膜胞内蛋白聚糖，含有胞质结构域、插入质膜的疏水结构域
和胞外结构域。 4. 蛋白聚糖聚合体：为细胞外基质的重要成分之一。
掌握 1.糖蛋白和蛋白聚糖的概念
2.糖蛋白的N-连接和O-连接
3.糖基化位点（序列子）
熟悉 1.糖蛋白分子中聚糖对蛋白质构象、活性及分子间识别的影响 2.糖胺聚糖的概念 3.重要糖胺聚糖的组成特点 4.胶原氨基酸组成特点
了解 其余内容
概述
单糖
糖类
寡糖 多糖
复合糖类
(glycoconjugates)
糖基化（glycosylation） 非糖生物分子与糖形成共价结合的反应过程。
二、N-连接型聚糖结构有高甘露糖型、复杂型和杂合型之分
高甘露糖型 复杂性 杂合型
都有一个五糖核心
Man Man
Man
GlcNAc
GlcNAc Asn
三、N-连接型聚糖的合成是以长萜醇作为聚糖载体
1. N-连接型聚糖是在内质网上以长萜醇作为聚糖载体，先合成含14个糖基的寡糖链，
化可能是一种相互拮抗的修饰行为，共同参与信号通路的调节过程。
六、糖蛋白分子中聚糖影响蛋白质的半衰期、结构与功能
（一）聚糖可稳固多肽链的结构及延长半寿期
糖蛋白的聚糖通常存在于蛋白质表面环或转角的序列处，并突出于蛋白质的表 面。有些糖链可能通过限制与它们连接的多肽链的构象自由度而起结构性作用。
O-连接型聚糖常成簇地分布在蛋白质高度糖基化的区段上，有助于稳固多肽链
骨骺软骨蛋白聚糖聚合物
三、蛋白聚糖合成时在多肽链上逐一加上糖基
1. 在内质网上合成核心蛋白质多肽链，多肽链合成的同时即以O-连接或N-连接
的方式在丝氨酸或天冬酰胺残基上进行聚糖加工。聚糖的延长和加工修饰主 要在高尔基复合体进行。
2. 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。
的结构。一般来说，去除聚糖的糖蛋白，容易受蛋白酶水解，说明聚糖可保护
肽链，延长半寿期。有些酶的活性依赖其聚糖，如脂蛋白脂肪酶N-连接型聚
糖的核心五糖为酶活性所必需。
（二）聚糖参与糖蛋白新生肽链的折叠或聚合
1. 许多糖蛋白的N-连接型聚糖参与新生肽链的折叠并维持蛋白质正确的空间构象。 2. 有些糖蛋白的N-连接型聚糖与肽链的折叠和运输密切相关。
硫酸软骨素的二糖单位由N-乙酰半乳糖胺和葡糖醛酸组成，最常见的硫酸化部位是N-乙
酰半乳糖胺的残基的C4 和C6位。
硫酸角质素的二糖单位由半乳糖和N-乙酰葡糖胺组成，形成的聚糖分布在角膜中，也可与
硫酸软骨素共同构成蛋白聚糖复合物，分布于软骨和结缔组织中。
硫酸皮肤素的二糖单位与硫酸软骨素相似，仅一部分葡糖醛酸为艾杜糖醛酸。硫酸皮肤素 分布广泛。
第三节
糖脂
（Glycolipid）
1. 糖脂（glycolipid） 携有一个或多个以共价键连接糖基的复合脂质，泛指甘油糖脂、鞘糖脂、类固 醇衍生糖脂等。
2. 根据脂质部分不同，糖脂可分为
鞘糖脂（sphingolipid） 甘油糖脂 类固醇衍生糖脂
一、鞘糖脂是神经酰胺被糖基化的糖苷化合物
（一）鞘糖脂是以神经酰胺为母体的化合物。 其分子中的神经酰胺1-位羟基被糖基化
鞘糖脂分子中的单糖主要为
D-葡萄糖、D-半乳糖、N-乙酰葡糖胺、N-乙酰半乳糖胺、岩藻糖和唾液酸
（二）根据分子中是否含有唾液酸或硫酸基成分，鞘糖脂可分为 中性鞘糖脂和酸性鞘糖脂
1. 脑苷脂 （中性） 2. 硫苷脂 （酸性） 3. 神经节苷脂 （酸性）
1.
脑苷脂(cerebroside)是不含唾液酸的中性鞘糖脂脑苷脂中常见的糖基是半乳
3. 有些糖蛋白的糖基化帮助蛋白质准确折叠，也能使错误折叠的蛋白质进入降解系统
（三）聚糖可影响糖蛋白在细胞内的靶向运输
糖蛋白的聚糖可影响糖蛋白在细胞内的靶向运输的典型例子是溶酶体酶合成后向溶酶体 的靶向运输。 溶酶体酶在内质网合成后，其聚糖末端的甘露糖在高尔基复合体被磷酸化成甘露糖-6磷酸，然后与溶酶体膜上的甘露糖-6-磷酸受体识别、结合，定向转送至溶酶体内。若 聚糖链末端甘露糖不被磷酸化，那么溶酶体酶只能被分泌至血浆，而溶酶体内几乎没有 酶，可导致疾病产生。
糖蛋白
1. 糖蛋白是指糖类分子与蛋白质分子共价结合形成的蛋白质。
2. 蛋白质含量较多，糖所占比例变动大，表现为蛋白质的特性。 3. 分布于细胞膜、溶酶体、细胞外液。
4. 根据连接方式不同可将糖蛋白聚糖分为N-连接型聚糖（N-linked glycan）和O-连 接型聚糖（O-linked glycan）。