糖与复合糖医学知识讲座专家讲座.pptx

第第 四四 章章糖与复合糖Carbohydrates and complex carbohydrates糖与复合糖医学知识讲座第1页概概 述述糖糖（carbohydrates）：）：碳水化合物碳水化合物 多羟醛、多羟酮类及其衍生物或多聚物。多羟醛、多羟酮类及其衍生物或多聚物。糖与复合糖医学知识讲座第2页单纯糖：单纯糖：单糖（单糖（monosaccharide）二糖（二糖（disaccharide）多糖（多糖（polysaccharide）复合糖复合糖（Complex carbohydrstes）：）：糖蛋白（糖蛋白（glycoprotein）蛋白聚糖（蛋白聚糖（proteoglycan）糖脂（糖脂（glycolipid）糖化学糖化学 糖与复合糖医学知识讲座第3页糖组学糖组学糖组学：糖组学：包含聚糖种类、结构判定、糖基化位点分析、包含聚糖种类、结构判定、糖基化位点分析、蛋白质糖基化机制和功效等研究。蛋白质糖基化机制和功效等研究。糖组（糖组（GlycomeGlycome）：）：是指一个细胞或一个生物体中全部聚糖种类。是指一个细胞或一个生物体中全部聚糖种类。糖与复合糖医学知识讲座第4页复合糖：复合糖：(结合糖、糖复合体）结合糖、糖复合体）含有其它成份多糖：蛋白质、脂、有机小分子含有其它成份多糖：蛋白质、脂、有机小分子 聚糖：复合糖中糖成份。聚糖：复合糖中糖成份。糖蛋白：糖蛋白：蛋白质重量百分比大于聚糖；蛋白质重量百分比大于聚糖；蛋白聚糖：蛋白聚糖：聚糖占重量二分之一以上，可高达聚糖占重量二分之一以上，可高达95%，分子量大。，分子量大。糖蛋白和蛋白聚糖都由共价连接蛋白质和聚糖。糖蛋白和蛋白聚糖都由共价连接蛋白质和聚糖。糖脂：聚糖和脂类组成。糖脂：聚糖和脂类组成。第二节第二节 复合糖复合糖（Complex carbohydrstes）糖与复合糖医学知识讲座第5页特点：特点：蛋白质蛋白质含量多；含量多；含糖量含糖量变动大；变动大；聚糖结聚糖结构差异构差异显著。显著。一一、糖蛋白糖蛋白糖蛋白聚糖中单糖种类：糖蛋白聚糖中单糖种类：7种种 葡萄糖葡萄糖(Glc)、半乳糖、半乳糖(Gal)甘露糖甘露糖(Man)、岩藻糖、岩藻糖(Fuc)N-乙酰半乳糖胺乙酰半乳糖胺(GalNAc)N-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺(GlcNAc)N-乙酰神经氨酸乙酰神经氨酸(NeuNAc,SA)糖与复合糖医学知识讲座第6页糖蛋白连接方式：糖蛋白连接方式：N-连接聚糖（连接聚糖（N-连接糖蛋白）连接糖蛋白）O-连接聚糖（连接聚糖（N-连接糖蛋白）连接糖蛋白）连连接接方方式式N-聚糖聚糖：O-聚糖聚糖：ON与蛋白质天冬酰胺酰胺与蛋白质天冬酰胺酰胺N相连糖链。相连糖链。与蛋白质丝苏氨酸羟基与蛋白质丝苏氨酸羟基O相连糖链。相连糖链。糖蛋白单糖基修饰：糖蛋白单糖基修饰：-N-乙酰氨基葡糖基化修饰乙酰氨基葡糖基化修饰糖与复合糖医学知识讲座第7页糖形（糖形（glycoformglycoform）：）：糖蛋白中聚糖结构，包含糖链结合位置、糖糖蛋白中聚糖结构，包含糖链结合位置、糖基数、糖基序列。基数、糖基序列。特点：特点：1.1.不一样种属、组织同一个糖蛋白糖形能够不一样种属、组织同一个糖蛋白糖形能够不一样。不一样。2.2.同一组织同一个糖蛋白，不一样分子间糖同一组织同一个糖蛋白，不一样分子间糖蛋白糖形能够不一样。蛋白糖形能够不一样。糖与复合糖医学知识讲座第8页（一）（一）N-连接糖蛋白连接糖蛋白 糖基化位点：糖基化位点：N-连连接接糖糖蛋蛋白白中中Asn-X-Ser/Thr三三个个氨氨基基酸酸残残基组成序列段称为糖基化位点。基组成序列段称为糖基化位点。聚聚糖糖N-乙乙酰酰葡葡糖糖胺胺与与多多肽肽链链中中Asn-X-Ser序序列列天天冬冬酰酰胺胺残残基基酰酰胺胺氮氮以以共共价价键键连连接接称称N-连接糖蛋白。连接糖蛋白。1.糖基化位点糖基化位点糖与复合糖医学知识讲座第9页2.N-连接聚糖结构连接聚糖结构高甘露糖型高甘露糖型复杂型复杂型杂合型杂合型都有一个都有一个五糖关键五糖关键ManManManGlcNAcGlcNAcAsn糖与复合糖医学知识讲座第10页高甘露糖型高甘露糖型复杂型复杂型杂合型杂合型糖与复合糖医学知识讲座第11页3.N-连接聚糖合成连接聚糖合成 以长萜醇作为聚糖载体以长萜醇作为聚糖载体1.在内质网长萜醇上，合成含在内质网长萜醇上，合成含14个糖基聚糖链个糖基聚糖链2.聚糖链转移至肽链糖基化位点上聚糖链转移至肽链糖基化位点上3.深入在内质网和高尔基体进行加工深入在内质网和高尔基体进行加工 加工由特异糖基转移酶催化。加工由特异糖基转移酶催化。糖基必须活化为糖基必须活化为UDP或或UDP衍生物。衍生物。糖与复合糖医学知识讲座第12页长萜醇长萜醇-P-P聚糖合成聚糖合成糖与复合糖医学知识讲座第13页长萜醇长萜醇糖与复合糖医学知识讲座第14页长萜醇长萜醇-P-P聚糖合成及聚糖合成及3型型N-糖链加工过程糖链加工过程目目 录录GlcGlcGlc糖与复合糖医学知识讲座第15页（二）（二）O-连接连接糖蛋白糖蛋白 聚聚糖糖中中N-乙乙酰酰半半乳乳糖糖胺胺与与多多肽肽链链丝丝/苏苏氨氨酸酸残残基基羟羟基基以以共共价价键键相相连连形形成成O-连接糖蛋白。连接糖蛋白。1.O-连接糖蛋白糖基化位点：连接糖蛋白糖基化位点：Ser/Thu比较集中，常有比较集中，常有Pro存在存在糖与复合糖医学知识讲座第16页2.O-连接聚糖结构：连接聚糖结构：N-乙酰半乳糖胺与半乳糖组成关键二糖，乙酰半乳糖胺与半乳糖组成关键二糖，关键二糖重复延长及分支，关键二糖重复延长及分支，再接上岩藻糖、再接上岩藻糖、N-乙酰葡萄糖胺等单糖。乙酰葡萄糖胺等单糖。糖与复合糖医学知识讲座第17页 3.3.O-连接聚糖合成：连接聚糖合成：O-连连接接聚聚糖糖合合成成是是在在多多肽肽链链合合成成后后进进行行，与与N-连接聚糖合成不一样，不需聚糖载体。连接聚糖合成不一样，不需聚糖载体。在在GalNAc转转移移酶酶作作用用下下，将将UDP-GalNAc中中GalNAc基基转转移移至至多多肽肽链链丝丝氨氨酸酸(或或苏苏氨氨酸酸)羟羟基基上上，形成形成O-连接。连接。糖与复合糖医学知识讲座第18页（三）蛋白质单糖基修饰（三）蛋白质单糖基修饰 -N-乙酰氨基葡糖基化修饰乙酰氨基葡糖基化修饰1.膜蛋白和分泌蛋白发生糖基化。膜蛋白和分泌蛋白发生糖基化。2.不在内质网和高尔基体，在细胞质和核内进行。不在内质网和高尔基体，在细胞质和核内进行。3.糖基化修饰过程：糖基化修饰过程：O-GlcNAc在在O-GlcNAc糖基转糖基转移酶（移酶（OGT）作用下，将）作用下，将-N-乙酰氨基葡糖以共价键乙酰氨基葡糖以共价键方式结合于蛋白质方式结合于蛋白质Ser/Thr残基残基-OH上。上。（-N-acetylglucosamine，O-GlcNAc）糖与复合糖医学知识讲座第19页 由一个或各种糖胺聚糖共价连接于关键蛋白所组成由一个或各种糖胺聚糖共价连接于关键蛋白所组成一类非常复杂复合糖。一类非常复杂复合糖。二、蛋白聚糖二、蛋白聚糖（proteoglycan）：）：蛋白聚糖结构：蛋白聚糖结构：关键蛋白关键蛋白葡萄糖胺葡萄糖胺组成组成糖胺聚糖糖胺聚糖糖胺糖胺糖醛酸糖醛酸半乳糖胺半乳糖胺葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸艾杜糖醛酸艾杜糖醛酸糖与复合糖医学知识讲座第20页硫酸软骨素硫酸软骨素 硫酸皮肤素硫酸皮肤素 硫酸角质素硫酸角质素 透明质酸透明质酸 肝素肝素 硫酸类肝素硫酸类肝素体内主要糖胺聚糖（体内主要糖胺聚糖（6种）：种）：（一）糖胺聚糖（一）糖胺聚糖(glycosaminoglycan)己糖醛酸和己糖胺组成重复二糖单位己糖醛酸和己糖胺组成重复二糖单位O-聚糖：聚糖：N-乙酰半乳糖胺与半乳糖关键二糖乙酰半乳糖胺与半乳糖关键二糖糖与复合糖医学知识讲座第21页主要糖胺聚糖主要糖胺聚糖己糖醛酸己糖醛酸己糖胺己糖胺糖与复合糖医学知识讲座第22页（二）关键蛋白（二）关键蛋白与糖胺聚糖链共价结合蛋白质称为关键蛋白。与糖胺聚糖链共价结合蛋白质称为关键蛋白。关键蛋白：关键蛋白：含有糖胺聚糖结合结构域；含有糖胺聚糖结合结构域；使使蛋蛋白白聚聚糖糖锚锚定定在在细细胞胞表表面面或或细细胞胞外外基基质大分子中。质大分子中。糖与复合糖医学知识讲座第23页细胞内蛋白聚糖：丝甘蛋白聚糖细胞内蛋白聚糖：丝甘蛋白聚糖细胞膜蛋白聚糖：黏结蛋白聚糖细胞膜蛋白聚糖：黏结蛋白聚糖细胞外基质蛋白聚糖：蛋白聚糖聚合体细胞外基质蛋白聚糖：蛋白聚糖聚合体（三）蛋白聚糖分布（三）蛋白聚糖分布糖与复合糖医学知识讲座第24页透明质酸透明质酸连接蛋白连接蛋白关键蛋白关键蛋白硫酸角质素硫酸角质素硫酸软骨素硫酸软骨素糖蛋白亚基糖蛋白亚基骨骺软骨蛋白聚糖聚合物骨骺软骨蛋白聚糖聚合物蛋白聚糖聚合体蛋白聚糖聚合体(aggrecan)糖与复合糖医学知识讲座第25页（四）蛋白聚糖生物合成（四）蛋白聚糖生物合成 在内质网上合成关键蛋白多肽链，在内质网上合成关键蛋白多肽链，在高尔基体内进行聚糖延长和加工。在高尔基体内进行聚糖延长和加工。以以UDP-单糖为供体，单糖为供体，在多肽链上逐一加上单糖，在多肽链上逐一加上单糖，由特异性糖基转移酶催化；由特异性糖基转移酶催化；硫酸由硫酸由PAPS提供；提供；糖胺氨基来自于糖胺氨基来自于Gln。糖与复合糖医学知识讲座第26页（五）蛋白聚糖主要功效（五）蛋白聚糖主要功效1.1.组成细胞间基质组成细胞间基质在在基基质质中中蛋蛋白白聚聚糖糖和和弹弹性性蛋蛋白白、胶胶原原蛋蛋白白以以特特殊殊方方式式连连接接，组组成成基基质质特特殊殊结结构构。这这与与细细胞胞粘粘附、迁移、增殖和分化等相关。附、迁移、增殖和分化等相关。2.其它功效其它功效抗凝血（肝素）抗凝血（肝素）参加细胞识别与分化（细胞表面硫酸素）参加细胞识别与分化（细胞表面硫酸素）维持软骨机械性能（硫酸软骨素）维持软骨机械性能（硫酸软骨素）糖与复合糖医学知识讲座第27页 蛋白多糖与糖蛋白区分蛋白多糖与糖蛋白区分 蛋白多糖蛋白多糖 糖蛋白糖蛋白 糖链含量：糖链含量：较蛋白质部分多较蛋白质部分多 普通少于蛋白质，少数可较多普通少于蛋白质，少数可较多 糖链组成：糖链组成：主要为糖醛酸、主要为糖醛酸、不含糖醛酸，含不含糖醛酸，含N-乙酰氨基己糖、乙酰氨基己糖、N-乙酰氨基己糖乙酰氨基己糖 甘露糖、半乳糖，末端为甘露糖、半乳糖，末端为 唾液酸及岩藻糖唾液酸及岩藻糖 糖基排列糖基排列：二糖分子连成长链二糖分子连成长链 大多为分支寡糖链大多为分支寡糖链 与肽链连与肽链连 普通为普通为O-糖苷键连接糖苷键连接 O-糖苷键或糖苷键或N-糖苷键连接糖苷键连接 接方式：接方式：有时可游离存在有时可游离存在 分布：分布：主要在细胞外，各种主要在细胞外，各种 分布广泛，细胞内外皆有分布广泛，细胞内外皆有 结缔组织基质中结缔组织基质中 生理功效：生理功效：以维持结缔组织以维持结缔组织 作用广泛，许多粘蛋白、血作用广泛，许多粘蛋白、血 功效为主功效为主 浆蛋白、膜蛋白等结构蛋白浆蛋白、膜蛋白等结构蛋白 均为糖蛋白均为糖蛋白 糖与复合糖医学知识讲座第28页糖脂（糖脂（glycolipid）是糖经过半缩醛羟基以糖苷键与脂质是糖经过半缩醛羟基以糖苷键与脂质连接化合物。连接化合物。鞘糖脂鞘糖脂甘油糖脂甘油糖脂类固醇衍生糖脂类固醇衍生糖脂 依据脂质部分不一样，糖脂可分为：依据脂质部分不一样，糖脂可分为：三、糖脂三、糖脂细胞膜脂主要成份细胞膜脂主要成份糖与复合糖医学知识讲座第29页（一）鞘糖脂（一）鞘糖脂鞘糖脂：神经酰胺糖基化形成糖苷化合物，其鞘糖脂：神经酰胺糖基化形成糖苷化合物，其分子中神经酰胺分子中神经酰胺1-位羟基被糖基化。位羟基被糖基化。鞘糖脂分子中单糖鞘糖脂分子中单糖：葡葡萄糖、半乳糖、萄糖、半乳糖、N-乙酰葡萄糖胺、乙酰葡萄糖胺、N-乙酰半乳糖胺、乙酰半乳糖胺、岩藻糖和唾液酸岩藻糖和唾液酸 糖与复合糖医学知识讲座第30页1.脑苷脂是不含唾液酸中性鞘糖脂脑苷脂是不含唾液酸中性鞘糖脂2.硫苷脂是指糖基部分被硫酸化酸性鞘糖脂硫苷脂是指糖基部分被硫酸化酸性鞘糖脂 分布神经、细胞膜表面，表面抗原、血型物质分布神经、细胞膜表面，表面抗原、血型物质3.神经节苷脂是含唾液酸酸性鞘糖脂。神经节苷脂是含唾液酸酸性鞘糖脂。依据分子中是否含有唾液酸或硫酸基成份，鞘依据分子中是否含有唾液酸或硫酸基成份，鞘糖脂可分为：糖脂可分为：中性鞘糖脂和酸性鞘糖脂中性鞘糖脂和酸性鞘糖脂 糖与复合糖医学知识讲座第31页（二）甘油糖脂（二）甘油糖脂甘油糖脂（甘油糖脂（glyceroglycolipidglyceroglycolipid）也称糖基甘油酯，由）也称糖基甘油酯，由二酰甘油分子二酰甘油分子3 3位上羟基与糖基连接而成。位上羟基与糖基连接而成。单半乳糖基二酰甘油单半乳糖基二酰甘油 二半乳糖基二酰甘油二半乳糖基二酰甘油 目目 录录糖与复合糖医学知识讲座第32页第第 三三 节节聚糖生物信息与功效聚糖生物信息与功效 Bioinformation and function of glycan糖与复合糖医学知识讲座第33页聚糖结构含有编码信息。聚糖结构含有编码信息。聚聚糖糖结结构构信信息息影影响响糖糖蛋蛋白白从从初初始始合合成成至至最最终终亚细胞定位各个阶段及其功效。亚细胞定位各个阶段及其功效。聚聚糖糖参参加加细细胞胞识识别别、细细胞胞黏黏附附、细细胞胞分分化化、免免疫疫识识别别、细细胞胞信信号号转转导导、微微生生物物致致病病过过程程和肿瘤转移过程等。和肿瘤转移过程等。聚糖生物信息与功效聚糖生物信息与功效糖与复合糖医学知识讲座第34页教学目标与要求教学目标与要求掌握：糖蛋白、蛋白聚糖概念，结构特点。掌握：糖蛋白、蛋白聚糖概念，结构特点。熟悉：单糖、二糖、多糖、复合糖概念、基本结构熟悉：单糖、二糖、多糖、复合糖概念、基本结构特点。特点。了解：糖蛋白、蛋白聚糖主要功效和合成路径；糖了解：糖蛋白、蛋白聚糖主要功效和合成路径；糖脂类型和结构、聚糖生物信息与功效。脂类型和结构、聚糖生物信息与功效。糖与复合糖医学知识讲座第35页