聚糖结构和功能PPT课件.ppt

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1、关于聚糖的结构与功能第一张，PPT共四十二页，创作于2022年6月糖类糖类单糖单糖多糖多糖糖复合物糖复合物(glycoconjugates)糖蛋白糖蛋白(glycoprotein)蛋白聚糖蛋白聚糖(proteoglycan)糖脂糖脂(glycolipids)寡糖寡糖概概 述述第二张，PPT共四十二页，创作于2022年6月l组组成成复复合合糖糖类类中中的的糖糖组组分分（除除单单个个糖糖基基外外），称称为为聚糖（聚糖（glycan）。l糖糖蛋蛋白白和和蛋蛋白白聚聚糖糖都都由由共共价价连连接接的的蛋蛋白白质质和和聚聚糖糖两部分组成。两部分组成。l糖糖蛋蛋白白分分子子中中蛋蛋白白质质重重量量百百分分比

2、比大大于于聚聚糖糖；而而蛋蛋白白聚聚糖糖中聚糖所占重量在一半以上。中聚糖所占重量在一半以上。第三张，PPT共四十二页，创作于2022年6月糖 蛋 白Glycoprotein第一节第四张，PPT共四十二页，创作于2022年6月一种或多种一种或多种糖糖以以共价共价键键连连接到接到肽链肽链上的上的蛋白蛋白质质蛋白蛋白质质含量含量较较多，糖所占比例多，糖所占比例变动变动大，表大，表现为现为蛋白蛋白质质的特性。的特性。此外，其此外，其单单糖的种糖的种类类、组组成比和成比和聚糖的聚糖的结结构构均存在均存在显显著差异。著差异。分布：分布：细细胞膜、溶胞膜、溶酶酶体、体、细细胞外液胞外液n糖蛋白糖蛋白第五张，

3、PPT共四十二页，创作于2022年6月葡萄糖葡萄糖(Glc)半乳糖半乳糖(Gal)甘露糖甘露糖(Man)岩藻糖岩藻糖(Fuc)n糖蛋白聚糖中单糖的种类：糖蛋白聚糖中单糖的种类：N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺(GlcNAc)N-乙酰半乳糖胺乙酰半乳糖胺(GalNAc)N-乙酰神经氨酸乙酰神经氨酸(NeuAc)第六张，PPT共四十二页，创作于2022年6月单糖结构 -D-葡萄糖葡萄糖 -D-半乳糖半乳糖 D-甘露糖甘露糖 -L-岩藻糖岩藻糖 （glucose,Glc）（galactose,Gal）（mannose,Man）（fucose,Fuc）-D-N-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺(N-acetylglu

4、cosamine,GlcNAc）-D-N-乙酰半乳糖胺乙酰半乳糖胺 -D-N-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺-尿苷二磷酸尿苷二磷酸 (N-acetylgalactosamine,(N-acetylglucosamine-UDP,GalNAc）GlcNAc-UDP）第七张，PPT共四十二页，创作于2022年6月n 糖蛋白糖链的糖蛋白糖链的N-连接型和连接型和O-连接型连接型 连接连接方式方式N-连接连接：O-连接：连接：第八张，PPT共四十二页，创作于2022年6月一、一、N-连连接型糖蛋白的糖基化位点接型糖蛋白的糖基化位点为为Asn-X-Ser/Thr聚糖中的聚糖中的N-乙乙酰酰葡糖胺葡糖胺与蛋白部分的

5、与蛋白部分的Asn-X-Ser/Thr序列的天冬序列的天冬酰酰胺氮胺氮以共价以共价键连键连接称接称N-连连接糖蛋白接糖蛋白。n定定义义：第九张，PPT共四十二页，创作于2022年6月N-连连接型糖蛋白中接型糖蛋白中Asn-X-Ser/Thr三个氨三个氨基酸残基的序列子称基酸残基的序列子称为为糖基化位点糖基化位点。糖蛋白分子中聚糖糖蛋白分子中聚糖结结构的不均一性称构的不均一性称为为糖型糖型(glycoform)。nN-连连接型糖蛋白的糖基化位点接型糖蛋白的糖基化位点第十张，PPT共四十二页，创作于2022年6月高甘露糖型高甘露糖型复复杂杂型型杂杂合型合型都有一个都有一个五糖核心五糖核心ManMa

6、nManGlcNAcGlcNAcAsn二、二、N-连连接型聚糖接型聚糖结结构有高甘露糖型、构有高甘露糖型、复复杂杂型和型和杂杂合型之分合型之分 第十一张，PPT共四十二页，创作于2022年6月第十二张，PPT共四十二页，创作于2022年6月合成含合成含14个糖基的寡糖个糖基的寡糖链链转转移至移至肽链肽链的糖基化位点上的糖基化位点上进进一步在内一步在内质质网和高网和高尔尔基体基体进进行加工行加工nN-连连接聚糖的合成接聚糖的合成共翻共翻译过译过程程 细细胞定位：内胞定位：内质质网和高网和高尔尔基体基体 载载体：体：长萜长萜醇（醇（dolichol,dol）过过程：程：酶酶：糖基糖基转转移移酶酶或

7、或糖苷糖苷酶酶催化催化注意：糖基必须活化为注意：糖基必须活化为UDP或或GDP的衍生物的衍生物三、三、N-连连接型聚糖的合成是以接型聚糖的合成是以长萜长萜醇作醇作为为聚糖聚糖载载体体 第十三张，PPT共四十二页，创作于2022年6月长萜醇长萜醇-P-P聚糖的合成聚糖的合成第十四张，PPT共四十二页，创作于2022年6月3型型N-聚糖的加工过程聚糖的加工过程 复杂型复杂型第十五张，PPT共四十二页，创作于2022年6月四、四、O-连连接型接型聚糖合成不需聚糖聚糖合成不需聚糖载载体体糖蛋白聚糖中的糖蛋白聚糖中的N-乙乙酰酰半乳糖胺半乳糖胺与蛋与蛋白部分的白部分的丝丝/苏苏氨酸残基的氨酸残基的羟羟基

8、基相相连连，称，称为为O-连连接糖蛋白。接糖蛋白。n定定义义由由N-乙乙酰酰半乳糖胺半乳糖胺和和半乳糖半乳糖构成核心二糖构成核心二糖，核心二糖可重复延核心二糖可重复延长长及分支，再接上及分支，再接上岩藻糖岩藻糖、N-乙乙酰酰葡萄糖胺葡萄糖胺等等单单糖。糖。nO-连连接聚糖接聚糖结结构构第十六张，PPT共四十二页，创作于2022年6月 nO-连连接聚糖合成接聚糖合成特点：先合成多特点：先合成多肽链肽链，再加工糖，再加工糖链链不需不需载载体体过过程：程：在在GalNAc转转移移酶酶催化下，将催化下，将UDP-GalNAc中的中的GalNAc转转移至多移至多肽链肽链的的丝丝/苏苏氨酸的氨酸的羟羟基上

9、，形成基上，形成O-连连接；接；在相在相应应的的糖基糖基转转移移酶酶作用下，作用下，GalNAc上上逐个加上糖基，直至逐个加上糖基，直至O-连连接寡糖接寡糖链链形成形成第十七张，PPT共四十二页，创作于2022年6月五、蛋白五、蛋白质质-N-乙乙酰酰葡糖胺葡糖胺的糖基化是可的糖基化是可逆的逆的单单糖基修糖基修饰饰-N-乙乙酰酰葡葡糖糖胺胺(-N-acetylglucosamine，O-GlcNAc)糖糖基基化修化修饰饰，主要，主要发发生于生于膜蛋白和分泌蛋白膜蛋白和分泌蛋白;通通过过O-GlcNAc糖糖基基转转移移酶酶(O-GlcNAc transferase,OGT)作作用用，将将-N-乙乙

10、酰酰葡葡糖糖胺胺以以共共价价键键方方式式结结合合于于蛋白蛋白质质的的Ser/Thr残基上残基上;主主要要存存在在于于细细胞胞质质或或细细胞胞核核中中，不不在在内内膜膜（内内质质网网、高高尔尔基体）系基体）系统统中中进进行行第十八张，PPT共四十二页，创作于2022年6月 O-GlcNAc糖糖基基化化蛋蛋白白质质的的解解离离需需要要特特异异性性的的-N-乙乙 酰酰 葡葡 糖糖 胺胺 酶酶(O-GlcNAcase)作作 用用，O-GlcNAc糖基化与去糖基化是个糖基化与去糖基化是个动态动态可逆的可逆的过过程。程。O-GlcNAc糖糖基基化化位位点点常常位位于于蛋蛋白白质质Ser/Thr磷磷酸酸化化

11、位位点点处处或或其其邻邻近近部部位位。糖糖基基化化后后即即会会影影响响磷磷酸酸化的化的进进行，反之亦然。行，反之亦然。第十九张，PPT共四十二页，创作于2022年6月六、糖蛋白六、糖蛋白分子中聚糖影响蛋白质的分子中聚糖影响蛋白质的半衰期、结构与功能半衰期、结构与功能HMG-CoA还还原原酶酶去聚糖后活性降低去聚糖后活性降低90%以上；以上；LPL的活性依的活性依赖赖于于N-连连接型聚糖的核心五糖。接型聚糖的核心五糖。（一）聚糖可（一）聚糖可稳稳固固多多肽链肽链的的结结构构及延及延长长半衰期半衰期（二）聚糖（二）聚糖参与参与糖蛋白新生糖蛋白新生肽链肽链的的折叠折叠或聚合或聚合用用DNA定点突定点

12、突变变方法去除某一病毒方法去除某一病毒G蛋白的两个糖基化位点，蛋白的两个糖基化位点，其其链链内二硫内二硫键错键错配成配成链间链间二硫二硫键键。第二十张，PPT共四十二页，创作于2022年6月（三）聚糖可（三）聚糖可影响影响糖蛋白在糖蛋白在细细胞内的靶向胞内的靶向运运输输溶溶酶酶体体酶酶合成后向溶合成后向溶酶酶体的靶向运体的靶向运输输。（四）聚糖（四）聚糖参与参与分子分子间间的相互的相互识别识别聚糖中聚糖中单单糖分子糖分子连连接的多接的多样样性性是聚糖起到分子是聚糖起到分子识别识别作作用的基用的基础础；受体与配体受体与配体识别识别和和结结合也需聚糖的参与；合也需聚糖的参与；ABO血型物血型物质质

13、是存在于是存在于细细胞表面糖脂中的聚糖胞表面糖脂中的聚糖组组分；分；细细胞表面糖复合物的聚糖胞表面糖复合物的聚糖还还能介能介导细导细胞胞-细细胞的胞的结结合。合。IgG属于属于N-连连接型糖蛋白，其聚糖参与接型糖蛋白，其聚糖参与结结合其受体和合其受体和补补体。体。第二十一张，PPT共四十二页，创作于2022年6月第二十二张，PPT共四十二页，创作于2022年6月蛋白聚糖蛋白聚糖Proteoglycan第二节第二节第二十三张，PPT共四十二页，创作于2022年6月蛋白聚糖蛋白聚糖是一条或多条是一条或多条糖胺聚糖糖胺聚糖以共价键与以共价键与核核心蛋白心蛋白形成的大分子糖复合物形成的大分子糖复合物糖

14、占比例大，糖占比例大，约约一半以上，一半以上，具有多糖性具有多糖性质质。分布于分布于软软骨、骨、结缔组织结缔组织、角膜基、角膜基质质、关、关节节滑滑液、粘液、眼玻璃体等液、粘液、眼玻璃体等组织组织。第二十四张，PPT共四十二页，创作于2022年6月蛋白聚糖的结构蛋白聚糖的结构核心蛋白核心蛋白糖胺聚糖糖胺聚糖糖胺糖胺糖糖醛醛酸酸葡萄糖胺葡萄糖胺半乳糖胺半乳糖胺葡萄糖葡萄糖醛醛酸酸艾杜糖艾杜糖醛醛酸酸第二十五张，PPT共四十二页，创作于2022年6月单糖结构-D-葡糖醛酸葡糖醛酸 -L-艾杜糖醛酸艾杜糖醛酸 （GlcUA）(IdoUA）-D-葡糖胺葡糖胺 -D-半乳糖胺半乳糖胺（GlcN）（Gal

15、NAc）第二十六张，PPT共四十二页，创作于2022年6月一、一、糖胺聚糖糖胺聚糖糖胺聚糖（糖胺聚糖（glycosaminoglycan,GAG）是由己糖胺）是由己糖胺和己糖和己糖醛醛酸构成的重复二糖酸构成的重复二糖单单位。位。硫酸硫酸软软骨素骨素(chordroitin sulfate)硫酸皮肤素硫酸皮肤素(dermatan sulfate)硫酸角硫酸角质质素素(keratan sulfate)透明透明质质酸酸(hyaluronic acid)肝素肝素(heparin)和硫酸和硫酸类类肝素肝素(heparan sulfate)n体内重要的糖胺聚糖（体内重要的糖胺聚糖（6种）：种）：第二十七张

16、，PPT共四十二页，创作于2022年6月第二十八张，PPT共四十二页，创作于2022年6月二、核心蛋白二、核心蛋白核心蛋白（核心蛋白（core protein）为为与糖胺聚糖与糖胺聚糖链链共共价价结结合的蛋白合的蛋白质质。核心蛋白均含有相核心蛋白均含有相应应的糖胺聚糖取代的糖胺聚糖取代结结构域，构域，一些蛋白聚糖通一些蛋白聚糖通过这过这一一结结构域构域锚锚定在定在细细胞表面胞表面或或细细胞外基胞外基质质的大分子中。的大分子中。第二十九张，PPT共四十二页，创作于2022年6月1.大分子聚集型大分子聚集型胞外基胞外基质质蛋白聚糖（如：蛋蛋白聚糖（如：蛋白聚糖聚合体）白聚糖聚合体）2.小分子富含亮

17、氨酸小分子富含亮氨酸胞外基胞外基质质蛋白聚糖蛋白聚糖（如：（如：饰饰胶蛋白聚糖）胶蛋白聚糖）3.跨膜或胞内蛋白聚糖（跨膜如：黏跨膜或胞内蛋白聚糖（跨膜如：黏结结蛋蛋白聚糖，胞内如：白聚糖，胞内如：丝丝甘蛋白聚糖）甘蛋白聚糖）n根据核心蛋白和糖根据核心蛋白和糖链链成分的差成分的差别别，蛋白，蛋白聚糖分聚糖分为为3类类：第三十张，PPT共四十二页，创作于2022年6月细胞表面的黏结蛋白聚糖细胞表面的黏结蛋白聚糖黏黏结结蛋白聚糖（蛋白聚糖（syndecan-1）为细为细胞膜表面主要胞膜表面主要蛋白聚糖成分蛋白聚糖成分 第三十一张，PPT共四十二页，创作于2022年6月透明透明质质酸酸连连接蛋白接蛋白

18、核心蛋白核心蛋白硫酸角硫酸角质质素素硫酸硫酸软软骨素骨素蛋白聚糖蛋白聚糖亚亚基基骨骺软骨蛋白聚糖聚合物骨骺软骨蛋白聚糖聚合物n 蛋白聚糖聚合物蛋白聚糖聚合物第三十二张，PPT共四十二页，创作于2022年6月三、蛋白聚糖的合成三、蛋白聚糖的合成在在内内质质网网上上合合成成核核心心蛋蛋白白多多肽肽链链，同同时时即即以以O-连连接或接或N-连连接的方式接的方式进进行聚糖加工；行聚糖加工；在在高高尔尔基体基体内内进进行糖行糖链链延延长长或加工修或加工修饰饰；多多糖糖链链的的形形成成是是由由单单糖糖逐逐个个加加上上去去的的，单单糖糖要要由由UDP活活化化；糖糖醛醛酸酸由由UDPGA提提供供；硫硫酸由酸由

19、PAPS提供；糖胺的氨基来自于提供；糖胺的氨基来自于Gln。第三十三张，PPT共四十二页，创作于2022年6月四、蛋白聚糖的功能四、蛋白聚糖的功能在基在基质质中蛋白聚糖和中蛋白聚糖和弹弹性蛋白、胶原蛋白以特性蛋白、胶原蛋白以特殊方式殊方式连连接，构成基接，构成基质质的特殊的特殊结结构。构。这这与与细细胞的粘胞的粘附、迁移、增殖和分化等有关。附、迁移、增殖和分化等有关。抗凝血抗凝血(肝素肝素)参与参与细细胞胞识别结识别结合与分化合与分化(细细胞表面的硫酸肝素胞表面的硫酸肝素)维维持持软软骨机械性能骨机械性能(硫酸硫酸软软骨素骨素)等等 1.构成构成细细胞外基胞外基质质最主要功能最主要功能2.其它

20、功能其它功能第三十四张，PPT共四十二页，创作于2022年6月糖蛋白与蛋白聚糖的区别糖蛋白与蛋白聚糖的区别 第三十五张，PPT共四十二页，创作于2022年6月第三节第三节 糖脂糖脂Glycolipid第三十六张，PPT共四十二页，创作于2022年6月糖脂糖脂（glycolipid）是糖通是糖通过过半半缩醛羟缩醛羟基基以糖苷以糖苷键键与脂与脂质连质连接的化合物。接的化合物。鞘糖脂（鞘糖脂（sphingolipid）甘油糖脂甘油糖脂类类固醇衍生糖脂。固醇衍生糖脂。根据脂根据脂质质部分不同，糖脂可分部分不同，糖脂可分为为：第三十七张，PPT共四十二页，创作于2022年6月目录目录一、鞘糖脂是神一、鞘

21、糖脂是神经酰经酰胺被糖基化的糖苷化胺被糖基化的糖苷化合物合物l鞘糖脂是以鞘糖脂是以神经酰胺（神经酰胺（N-脂酰鞘氨醇）脂酰鞘氨醇）为母体的化合为母体的化合物。其分子中的神经酰胺物。其分子中的神经酰胺1-位羟基被糖基化。位羟基被糖基化。鞘糖脂分子中的鞘糖脂分子中的单单糖主糖主要要为为：葡萄糖、半乳糖、葡萄糖、半乳糖、N-乙乙酰酰葡萄糖胺、葡萄糖胺、N-乙乙酰酰半乳半乳糖胺、岩藻糖和唾液酸糖胺、岩藻糖和唾液酸 第三十八张，PPT共四十二页，创作于2022年6月（一一）脑脑苷苷脂脂(cerebroside)是是不不含含唾唾液液酸酸的的中中性性 鞘鞘糖糖脂脂（二二）硫硫苷苷脂脂(sulfatide)是

22、是指指糖糖基基部部分分被被硫硫酸酸化化的的酸酸性鞘糖脂性鞘糖脂（三三）神神经经节节苷苷脂脂(ganglioside)是是含含唾唾液液酸酸的的酸酸性性鞘鞘糖糖脂脂根据分子中是否含有唾液酸或硫酸基成根据分子中是否含有唾液酸或硫酸基成分，鞘糖脂可分分，鞘糖脂可分为为：中性鞘糖脂和酸性鞘糖脂中性鞘糖脂和酸性鞘糖脂 第三十九张，PPT共四十二页，创作于2022年6月几几种种鞘鞘糖糖脂脂的的化化学学结结构构第四十张，PPT共四十二页，创作于2022年6月目录目录二、髓磷脂中含有甘油糖脂二、髓磷脂中含有甘油糖脂l甘油糖脂甘油糖脂（glyceroglycolipid）也称也称糖基甘油脂糖基甘油脂，由二酰，由二酰甘油分子甘油分子3位上的羟基与糖基连接而成。位上的羟基与糖基连接而成。是髓磷脂的重是髓磷脂的重要成分。要成分。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第四十一张，PPT共四十二页，创作于2022年6月目录目录感感谢谢大大家家观观看看第四十二张，PPT共四十二页，创作于2022年6月