糖生物学基础((美)A.瓦尔基(Ajit Varki)等编著;张树政等译)思维导图

第一章：序言糖生物学：广义来说，糖生物学可定义为研究自然界广泛分布的糖类（糖链和聚糖）其结构、生物合成及生物学的一门学科糖缀合物：单糖、寡糖或多糖与蛋白质和脂质连接形成糖缀合物一种酶，一连键规则：由于糖基转移酶对供体和接纳体有严格的专一性要求，在特异的连键上一种酶只能添加一种形式的糖微不均一性:在一种特殊型细胞中的一种给定蛋白质的任何给定糖基化位点上合成的聚糖的精确结构中发现有一定范围的变化聚糖功能的研究方法：1 应用凝集素或抗体对特异聚糖的定域或干扰2 利用糖基化的代谢抑制或变更3 发现特异性受体的天然聚糖配体4 发现识别特异聚糖的受体5 可溶性聚糖或结构模拟物的干扰6 应用糖苷酶去除特异的聚糖结构7 对天然或遗传工程的聚糖突变株进行研究8 对天然或遗传工程的聚糖受体突变株的研究第二章：糖的结构和性质α-D-吡喃葡萄糖 α-D-吡喃半乳糖 β-D-吡喃甘露糖单糖的物理、化学性质第三章：单糖代谢转运子的分类：易扩散转运子（GLUT ）特点：不需能量 ，Km=2-20mmol/l能量依赖型转运子特点：需能，转运效率高 （1）离子偶联型：钠-葡萄糖转运子SGLT,Km=1mmol/l （2）ATP 依赖的磷酸化偶联型：Km 微摩尔数量级（细菌）胞内单糖的来源：（1）胞外糖源（2）胞内糖源（补救途径）单糖在细胞的代谢过程（以Man 为例）细胞外的Man 被细胞膜上的甘露糖转运子转移到细胞内，在细胞质中在甘露糖激酶的作用下形成Man-6-P 。

在磷酸变位酶的作用下Man-6-P 转变为Man-1-P ，Man-1-P 与GTP 反应，脱去一个焦磷酸，生成GDP-Man 。

GDP-Man 被糖核苷酸转运子转移到内质网和高尔基体中，进行糖缀合物的合成，最后为分泌到细胞膜或分泌到细胞外这是胞外糖源途径，单糖在细胞内的代谢还有另一种途径，即补救途径溶酶体中的糖缀合物被水解酶水解，产生的甘露糖被转运到细胞之内，按照胞外糖源途径参与代谢。

第五部分：糖生物学与糖组学（金诚老师）--橄榄枝整理一、基本概念：糖基磷酸化肌醇修饰蛋白（GPI蛋白）：一种蛋白质、糖链、脂质共价结合而成的复杂的糖复合物。

寡糖素：植物或微生物细胞壁结构多糖水解产生的有生理活性的寡聚糖或其混合物。

凝集素：一种从各种植物，无脊椎动物和高等动物中提纯的糖蛋白或结合糖的蛋白，因其能凝集红血球（含血型物质），故名凝集素。

其主要是促进细胞间的粘着。

糖组：一个生物体或细胞中全部糖类的总和，包括简单的糖类和缀合的糖类。

在糖缀合物(糖蛋白和糖脂等)中的糖链部分有庞大的信息量。

蛋白聚糖：由蛋白质与糖氨聚糖通过共价或非共价键结合而成的一类大分子。

纤维素：多个葡萄糖分子组成的大分子多糖，不溶于水及一般有机溶剂。

是植物细胞壁的主要成分。

二、问答题1.自然界中分子量最大的分子是什么？它结构上有什么特点？答：自然界中分子量最大的分子是支链淀粉。

其结构特点：带α1,6 –分支的α1,4-葡聚糖（平均每24-30残基有一个分支），由106个Glc（葡萄糖）组成。

2.什么是糖缀合物？它主要包括哪些化合物？答：糖缀合物是指糖与蛋白质或脂类形成的共价结合物。

其主要包括糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂和GPI锚定蛋白等化合物。

3.分析糖链结构主要有哪些方法？答：（1）化学法：高碘酸氧化、甲基化分析、寡糖顺序降解；（2）酶学法：糖苷酶通过顺序降解阐明一级结构。

（3）寡糖谱分析：色谱图谱可用于比较、获得糖结构的数、量、类型的信息。

大样品量分析(>50g): HPAEC-PAD 或其他HPLC, 可分析出20-50 不同的糖；放射或荧光标记可用于增强检测灵敏度。

（4）核磁共振是糖链立体结构分析的重要方法。

确定糖链的构型、连接位置、分支和微观多样性。

（5）芯片技术：凝集素亲和微流体芯片和芯片电喷雾质谱已应用于糖组学糖蛋白的糖型分离分析。

（6）生物信息学法：糖蛋白糖链研究的信息处理、归纳分析以及糖链结构检索都要借助生物信息学进行。

1糖生物学1糖生物学科学家把研究生物体内多糖的科学叫做“糖生物学”，也有人沿袭“基因组学”和“蛋白质组学”的概念把这们学科叫做“糖原组学”。

糖生物学这一个名词的提出是在1988年。

牛津大学德威克教授在当年的《生化年评》中撰写了以“糖生物学”为题的综述，这标志了糖生物学这一新的分支学科的诞生。

研究对象糖生物学(glycobiology)是研究聚糖及其衍生物的结构,化学,生物合成及生物功能的科学蛋白质、核酸和多糖是构成生命的三类大分子，蛋白质和核酸的研究已经成为生命科学中的热点问题。

糖类的研究一度被人遗忘，只有少数科学家在苦苦探索着糖类的奥秘，糖类研究成了生命科学中的灰姑娘。

然而，随着蛋白质和核酸（主要是基因的研究）中更多的奥秘被人类知晓，糖类的重要性也浮出水面，成为了医学研究的“甜蜜之点”，糖类研究这个“灰姑娘”等来了属于她自己的马车。

科学家认为，糖类的研究将像一个人见人爱的“甜苹果”一样，获得更多科学家的青睐，将成为生命科学研究中的新热点。

2糖生物学的崛起科学家把研究生物体内多糖的科学叫做“糖生物学”，也有人沿袭“基因组学”和“蛋白质组学”的概念把这们学科叫做“糖原组学”。

糖生物学这一个名词的提出是在1988年。

牛津大学德威克教授在当年的《生化年评》中撰写了以“糖生物学”为题的综述，这标志了糖生物学这一新的分支学科的诞生。

[1]同一年牛津大学研制成功了N－糖链的结构分析仪，而且将它商品化。

将糖生物学推向生命科学前沿的重大事件发生于1990年。

有3家实验室几乎同时发现血管内皮细胞-白血球粘附分子1(ELAM-1)，后来改名为E-选凝素(E-selectin)。

这一位于内皮细胞表面的分子能识别白血球表面的四糖Sia-LeX。

当组织受到损伤时，白血球和内皮细胞穿过血管壁，进入受损组织，以便杀灭入侵的异物。

然而，过多白血球的进入则可能导致炎症的产生。

这一发现首次阐明了炎症过程有糖类和相关的糖结合蛋白参与。

引言概述：在生物化学中，糖类是一类重要的生物大分子，它们起到许多生物学过程中至关重要的作用。

本文将重点讨论糖类（二）的相关知识。

糖类（二）是指由两个单糖分子通过特定的化学反应形成的二糖和寡糖，如蔗糖、乳糖和麦芽糖等。

正文将从5个大点展开讨论糖类（二）的结构、合成、代谢与功能等方面。

正文内容：一、糖类（二）的结构1.二糖的结构：二糖由两个单糖分子通过糖基键连接而成，如蔗糖由葡萄糖和果糖分子组成。

2.寡糖的结构：寡糖是由数个单糖分子通过糖基键连接而成，如麦芽糖由两个葡萄糖分子组成。

二、糖类（二）的合成1.二糖的合成：二糖的合成通常通过苷基转移反应完成，具体涉及底物、酶和能量的参与。

2.寡糖的合成：寡糖的合成一般通过酶催化的糖苷化反应完成，不同的酶催化反应形成不同的寡糖。

三、糖类（二）的代谢1.二糖的降解：二糖经过胞外或细胞内酶的作用被降解为单糖，进入细胞内后进一步代谢产生能量。

2.寡糖的降解：寡糖的降解常涉及多个酶的参与，其中一些酶具有高度特异性。

3.二糖和寡糖的代谢缺陷：一些人体或动物可能缺乏特定酶参与二糖或寡糖的代谢，从而导致相关疾病。

四、糖类（二）的功能1.营养作用：糖类（二）是生物体的重要能量来源，提供人体所需的能量。

2.结构作用：糖类（二）在生物体中起到细胞膜的构建和细胞结构的稳定作用。

3.信号传导：一些糖类（二）能够作为信号分子，参与细胞间的信号传递过程。

4.生物保护作用：某些糖类（二）在细胞外形成保护性的外壁或囊泡，起到保护细胞的功能。

5.生物识别作用：糖类（二）在细胞识别和相互作用过程中发挥重要作用，如细胞黏附和受精过程中的作用。

五、糖类（二）的应用1.食品工业：蔗糖和麦芽糖是广泛应用于食品工业中的常见糖类（二），它们具有甜味和溶解性，用于增加食品的口感和甜度。

2.生物医药：某些糖类（二）在生物医药领域具有重要应用，如乳糖在乳糖不耐症患者中的应用。

3.化学合成：糖类（二）的特殊结构和功能使其在有机合成中有广泛应用，如用于合成天然产物和药物分子。

糖生物学研究概述摘要：主要介绍了天然植物多糖的结构、分离纯化方法、结构分析方法以及生物活性功能, 如抗肿瘤、免疫调节、抗疲劳、降血糖、抗病毒、抗氧化等, 展望了其发展前景。

关键字：植物多糖结构分离纯化结构分析生物活性Abstacts：The natural plant polysaccharide structure，isolation method，structure analysis method and the biological activity function were mainly introduced，like the anti- tumor, the immunoregulation，antifatigue，hypoglycemic, the anti-virus, antioxidation and so on. Its prospects for development were also forecasted.Keywords：Polysaccharides structure Isolation method Structure analysis Biological Activities糖类是自然界分布最广、含量最多的有机化合物，也是自然界中分子结构复杂而且品系庞大的一类。

它与蛋白质，脂类和核酸是四类重要的生物大分子，是地球上最重要的天然有机物之一，其占物质单位体积化学成分干重50%以上。

糖是除核酸和蛋白质之外另一重要的生命物质，其活性涉及到多细胞生命的全部时间和空间，如受精、着床、分化、发育、免疫、感染、癌变、衰老等领域。

21世纪的今天，糖类的研究再次成为人们关注的焦点，糖已经不再是简单的被认为是能量来源和结构的基础了，其许多生物学功能逐渐被发觉，致使多糖成为天然药物及保健品研发中的重要组成部分。

1 多糖的概念及分类糖类被界定为多羟基醛或多羟基酮的化合物，或是能水解出上述单位的前体化合物。

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