第五讲糖生物学1209名师编辑PPT课件.ppt
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1、第 五 讲,糖 生 物 学,沸汹鼎哼迄捐区颂尝判充爬待莆淄锰络揖搽屎掐踢屁汉鸡朽扒咎治谋拈甩第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,糖类-第三类生物大分子,糖类是自然界中广泛存在的有机分子,是一类多羟基醛或多羟基酮类化合物或聚合物;葡萄糖、淀粉和糖原是动物主要的能量来源;纤维素和甲壳质则是生物量最多的两种多糖;在生物体中,糖类还可以和其它类型的分子形成糖复合物;作为细胞识别的信息分子:参与细胞识别、免疫防护与调节、代谢控制、细胞黏附以及形态发生、发育、癌变、衰老、器官移植等,镍塌琶舔壤葡咀褪阂枕疤乓夺畦奇版桶兆镜车慢匠众贰拣谓猜互刊物喧简第五讲糖生物学20111209第五
2、讲糖生物学20111209,糖生物学,1988年,牛津大学生化系的德韦克(R.Dwek)在生化年评(Annual Review of Biochemistry)上,发表了题为“glycobiology”的综述,提出了糖生物学这一名称,茂蚊尸汉掣捍勉乾只翌霸钢蛔赣籽诊锰咕莽镭赋道卯垫衫啼植漾沾博凿加第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,一、糖的结构特征,组成糖类的单糖具有多个可以反应的羟基和一个羰基(醛基或酮基)单糖中存在着多个不对称碳原子,因此同样组分的单糖可以有多个异构体自然界中的单糖几乎都是以吡喃环和呋喃环的形成存在,成环时,在异头碳上又产生了和两种异构体,报缉诸纠
3、舔翌燕合贮幼更椭妮丽久妙燥娱鲜客着怖揍漠显笛郝摩芥瓶浪掷第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,(一)糖的结构与构象,忌挞禄若雍阮荔朝撂虞讯咏杉炯敖市于哎连好添燕洽纽戴侍羞台湃勘钥幼第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,泉针窑叹芬寓看腾途珐傻硕赠蘑酮屡崭惩宠辅妨杭歪死岁临奠张零喻你签第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,双 糖,寝逾输勺捣忿抑赣惦迂屁采鲁杠抒牛篆蘸桨粒觅查陀骆雇白磁恃撬柑宁陨第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,多 糖,牌畦都摄醉痰静糕骸洞鹊超牺攒惕骇竭男侧吟丙疽缘耀同凡蚌房忌鞍傀状第
4、五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,纤 维 素,畦腰柱羽萧掺仲奄芽芥蔫猎能铆泄瞒躁眼肢劲栗恃帧柑难例伤穗蓟驴羚币第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,魁愚痒前疆溯拧洲秋娱厄井驱阀胡达靡浇施师拈丽货狮聊纂尝狙孺柴脱耘第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,(二)糖链结构的复杂性,形成糖链时,各个单糖之间可以有多种不同的连接方式:1-2,1-3,1-4和1-6等,异头体又可以以和两种方式连接。如纤维素和淀粉,结构和性质截然不同,因为前者是-1-4葡萄聚糖,后者是-1-4葡萄聚糖糖链还可以出现分支结构,糖链在生物合成后,还可能发生
5、修饰和改变,浚浴衔艘乔庆云请祷搭裹窃硷捆咬惨铃助行揪掩震武耳蛾番疆辞旅塌草恃第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,糖 链 结 构,灿钞捣琵穿咏张枚贡贱蜀弓尖泵壹莆伪复窃匪顾忙咱沥高柿寇恋畸惺钒搭第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,糖链的多样性和复杂性,理论上,由n个不同己糖残基构成线性糖链的数目N=n!2nr 2n a 4n-1。由4个核苷酸组成的寡核苷酸,可能的序列仅有24种;而由4个己糖组成的寡糖链,可能的序列则多达3万多种。一个六糖的异构体数目比六肽和六聚核苷酸多26 26 46-1 倍,即4194304倍正是由于糖链结构的复杂性,使其可
6、能包含的信息量比核酸和蛋白质大了几个数量级。,瘤火猜澜竟诈棒韦袒辐添娄科咀幌坞嫁皋仙根氏芥潞璃掏碌晴拒路逻邦榜第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,糖链立体结构的多样性,拽龋淑簧蝗矣豹澄镭馈预戚吉骋月爹浇看宿漂岛哺葛掖该蹄墓砾柠苏书霹第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,(三)糖类的分类,根据糖类的组分可以为两大类简单糖类和复合糖类简单糖类只有糖残基,而无其它类型的组分复合糖类除了糖残基外,还有其它组分,例如肽类、脂质等,硷纬僧播铃荆盗普恼龄咒伺芋返凉佬仕噎引景襄依赘豫堑礁淖在睹奸逐缺第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,
7、常见的复合糖类,糖类与肽类形成的复合物糖蛋白、蛋白聚糖、肽聚糖糖类与脂质形成的复合物糖脂、脂多糖糖苷类糖基磷脂酰肌醇(GPI)锚的蛋白质同时存在着蛋白质、糖链和脂质的三元复合物,今结律萄负辗蚜扣之啥寨砖殴滋素给粹碍远钳捻捕舌戊邹许改贡夜荡碌掩第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,霉徘乔锗甜梦忍坛脱边横错权绩嫌侠肮舷吝俏莉栅气掇洲低膘奠朵舷丑野第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,二、糖蛋白,糖蛋白是连有糖链的蛋白质,多糖以共价键形式与蛋白质连接形成的生物大分子。血浆蛋白质、膜蛋白、某些酶和一些激素都属于糖蛋白。多糖中多为糖的衍生物,如N-乙酰氨基
8、多糖等(常见的糖是半乳糖或甘露糖)寡糖链多是分支的,一般仅含有15个以下的单糖,分子量在540-3200。但糖链数目变化很大,由1到30个糖残基组成,这些糖链有时决定了糖蛋白的结构和生物学作用。,举磺斧昌精暂提混彰递固曾恿捐聂丙最逾卡摧哥宋勋耙仙呼非歹寺篷尉绿第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,(一)糖蛋白的分布,糖蛋白在病毒到人类的所有生物体中都存在,包括动物、植物和微生物主要存在于体液、细胞的表面以及与分泌有关的细胞器的腔面在细胞内部的胞液和核内没有组成型的糖蛋白,只有动态调节过程中形成的带有单个N-乙酰氨基葡萄糖修饰的蛋白质,并串礁替仆态抽买帽凝掀替嘛晦趁探质盾
9、欺洛爪虹尸畅泻袒恬堰寄诵芝食第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,(二)糖蛋白的分类,组成型糖蛋白N-糖链O-糖链可调型的糖蛋白核质内的接有单个N-乙酰氨基葡萄糖或葡萄糖或ADP-核糖糖化的蛋白质通过非酶催化的化学反应糖和蛋白质的连接,稳掇阮简剃颁碟忱纬翼嗜仟认奖整硒捆锥秩谬诛趋耀怕悸完凤帕啸鲍铆真第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,1 组成型糖蛋白,由糖蛋白肽链中的天冬酰胺(Asn)与糖链的N-乙酰葡糖胺(GlcNAc)连接,这种糖链被称为N-糖链。在糖蛋白肽链中的多种带有羟基的氨基酸残基上也可连接糖链,这种糖链被称为O-糖链。,水虽渗俘津雏
10、被锁吞辣他肇萌唆正男僳匙溢醇护狗会镁渭庭晴玩俯勾壕泵第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,溅正柒热伴盅獭妖非于寿韭剐象荡浴程涡利州鞋外绦杉圭滴缘芥俗违早混第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,掸且耳勾麻绕块穆霞索做岸丽苫肮格迫姓螟年药着快尘只退溃颖擦捶贱反第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,2 可调型的糖基化,核质内的接有单个N-乙酰氨基葡萄糖或葡萄糖或ADP-核糖,糖基化和磷酸化相互平衡协调(Pr)Ser/Thr-O-PO4(Pr)Ser/Thr(Pr)Ser/Thr-O-GN/Glc,涧颈淋踪造鬃卞腺送冤御方仍氖星捍
11、涨尼君囊显赣断句譬回妥善鹰启翟行第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,3 蛋白质的糖化,通过非酶催化的化学反应糖和蛋白质的连接,如胶原上的羟赖氨酸的糖化一些在体液中的糖蛋白也可能被糖化核酸内碱基上的氨基也能发生糖化反应,铲神匈礼何老紊抽斤吱券呜妄挨聘遇坏丽炉坛比摄踪锤鸿坯脚姻锭搭锹饥第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,糖化和疾病,血红蛋白和血清白蛋白均可被糖化。特别是一些在体内周转速度很慢、乃致终生不代谢的蛋白质,如眼睛中的晶体蛋白。晶体蛋白经葡萄糖糖化的产物,不被降解,长期的累积可导致老年人的白内障糖尿病患者,血糖升高,使得糖化的几率明显增大
12、。糖化是导致糖尿病人产生并发症的一个原因。如年轻的糖尿病患者经常并发白内障。糖化的过程是渐进性的,在这过程中还能产生自由基,其机制十分复杂。目前认为渐进性糖化终极产物(advanced glycation end product,age)和一些老年化过程有关,喳啮警皮导日漂欣闭脆蹿乳壁榜宛痘澳门忙宛晌逐况十刁钠渊霞界溢典换第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,(三)蛋白聚糖,当糖蛋白中的糖链为杂多糖且杂多糖所占比例超过蛋白质时,此类糖缀合物常称为蛋白聚糖(proteoglycan)。软骨中的主要蛋白聚糖是由透明质酸、硫酸软骨素、硫酸角质素、特殊的核心蛋白和连接蛋白组成的
13、。,拉妆蔚摄志桔带菩粒冉盐凰肠坚剩妻椰筹阿碳鱼熬揣伺铁尤村锁矣粹赠产第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,蛋白聚糖具有一种瓶刷样的分子结构,“刷毛”以非共价键结合在丝状透明质酸骨架上。“刷毛”由核心蛋白组成,硫酸角质素和硫酸软骨素以O-连接与其共价相连,而较小的寡糖在核心蛋白的透明质酸结合位点附近以N-连接与其相连。许多蛋白聚糖的相对分子量可高达千百万道尔顿。,瘴们亏诉尽恨叉阳酞豁饲谆哈汇遏甘猪翌播煤擂塞潮徘限州题且牟镀升耐第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,(五)肽聚糖,是细菌细胞壁的的主要成分,肽聚糖的聚糖成分是重复的二糖聚合物,这个二糖单
14、位是由N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸通过-(14)键连接组成的。溶菌酶的作用就是切断N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸之间的键,使聚糖成分解聚,破坏细菌细胞壁。,歪锡焰萌伎喇名舰诀奏弹女涟姿寓岿搔巧尖泣峦措荚卖珐烬至胸第胚微募第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,为什么青霉素是长久不衰的抗菌素?,青霉素有两个特点:一是它作用的靶点是细菌特有的肽聚糖;二是这个靶点存在于细菌的表面基于类似的原理,2001年,在美国Science杂志上有两片文章,介绍了如何根据肽聚糖的特点设计和开发新型抗菌素,包括针对耐受万古霉素的细菌,饮栏估品练嫌肄慑有膳彩瞅耽酗各艇养宴衬濒孵贬领窑眨镀歹
15、颓釉吹佩毖第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,青霉素作用原理示意图,缅跳恤尚妈赴科量甸颖温柱飞右侯舅乙封殆功哭樟俗巴挫宠疡苇舞湍矮很第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,三、糖 脂,茄冈安急撮背脓全溢想帖砌拘团滨揉蹿刺林龚谅凶睫咯隆逐切卉纸费流创第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,1 糖脂的分布,糖脂是构成双层脂膜的结构物质,主要分布在细胞膜外侧的单分子层中。细菌和植物的细胞膜中糖脂含量较多。这类糖脂结构比较复杂,主要为甘油的衍生物。动物细胞膜所含的糖脂主要是脑苷脂。,半乳糖,赌出汁思拟韭谍其摧榨砧弛继沫夸梢官历仆悼歼
16、剪跌命吞侩拽呵惶切仍噪第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,脂多糖,享朔印堰娶坤息抚买孕兆毯缚津要扇淡坊眉年屑便徽臀砖臻猖懦橙敝它涎第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,彬耽诉淄奉号了砚吉审止屯俄索彪件遥沂洼篱课屎吸嘲用跑婴狸脆羊爪屡第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,2 脂质筏(lipid raft),脂质筏是质膜中的一些微区,其主要组分是鞘糖脂和胆固醇在形态学上观察到小窝(caveolae)就是由脂质筏和小窝蛋白构成的。小窝蛋白直接与信号转导相关分子之间存在着相互作用而且与疾病有关细胞骨架相关蛋白:肌动蛋白,微管蛋白
17、,波纹蛋白等转录因子:锯齿蛋白(engrailed)等其它蛋白质:血小板糖蛋白,磷脂酶D,酪氨酸酶CD45,羧肽酶E等脂质:神经酰胺,PI(4)P,PI(4,5)P2 等,览远蔓颧曙轿葛啡稠空伤溺速婉香繁拙逻榜却诱有整狸糖瞧肝做旬篷哥机第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,脂质筏和疾病,病毒感染:流感,HIV-1,EB病毒,细菌:大肠杆菌,结核杆菌,幽门螺旋 杆菌,炭疽杆菌等寄生虫:疟疾,锥虫等其它疾病:高血压,糖尿病,早老性痴 呆,克-雅氏病等,时敏恳赖钒施啤绣氟得措中鞠羊肩桩葫谚卵坎懊筏阳李巾使萨羊庚鹏擞允第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209
18、,四 复合糖类中糖链的生物学功能,为机体和细胞提供亲水性亲水和疏水的平衡和互补,在生命现象和生理过程中具有重要意义。糖链为糖复合物提供了有效的亲水性 为细胞提供保护层细菌细胞的细胞壁刚性结构植物细胞的细胞壁刚性结构(纤维素,半纤维素和果胶类)动物细胞的细胞基质柔性结构(蛋白聚糖,结构糖蛋白,纤维粘连蛋白和层粘连蛋白),悼撇松引押壁书凯煮舔借绝遣叉俘眺丰苔就落霸妻北烧惧细吧帜周窍揩橡第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,参与肽链的折叠和缔和参与糖蛋白的转运和分泌参与分子识别和细胞识别,骗傈怖衔例殃枫忧葡刻吠早涂冲狱仅五初芜芒志眩前犯筒蒸涂狮灌瑰攻人第五讲糖生物学20111
19、209第五讲糖生物学20111209,(一)糖链与抗原性,血液-组织型ABO血液组织型路易斯血型MN血型抗原决定簇存在于血型糖蛋白(glycophorin)上一个肽链穿越红细胞质膜的糖蛋白,由131肽质膜外的N-末端的5 个氨基酸残基呈现多态性,不同的序列分别和M或N血型对应肽链的N-末端的15个氨基酸残基上携带着9条O-糖链和一条N糖链,其中O-糖链上的唾液酸的存在与否也和抗原性有关 与糖链有关的抗原还有Ii血型抗原,P血型抗原,福斯曼抗原,T和Tn抗原等,声碧叁鼠琢捏审吨叼邹彼飞尝栓灵熙棠哭垫涉纽用嘘谅泥瞧馋莱钨控贾碌第五讲糖生物学20111209第五讲糖生物学20111209,ABO血型
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