糖蛋白与蛋白聚糖(教学课件)
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糖蛋白与蛋白聚糖PPT课件
1. 大分子聚集型胞外基质蛋白聚糖
2. 小分子富含亮氨酸胞外基质蛋白聚糖
3. 跨膜胞内蛋白聚糖
CHENLI
30
黏结蛋白聚糖（syndecan-1）为细胞膜表面主 要蛋白聚糖成分
细胞表面的黏结蛋白聚糖
CHENLI
31
蛋白聚糖聚合物
透明质酸 连接蛋白
硫酸角质素 硫酸软骨素 蛋白聚糖亚基 核心蛋白
骨骺软骨蛋白聚糖聚合物
•葡萄糖(Glc) •半乳糖(Gal) •甘露糖(Man) •岩藻糖(Fuc)
•N-乙酰葡萄糖胺(GlcNAc) •N-乙酰半乳糖胺(GalNAc) •N-乙酰神经氨酸(NeuAc)
CHENLI
6
-D-葡萄糖 （Glc）
-D-半乳糖 （Gal）
D-甘露糖 （Man）
单糖 结构
-D-N-乙酰葡糖胺 -D-葡糖醛酸
33
四、蛋白聚糖的功能
1. 构成细胞外基质——最主要功能 在基质中蛋白聚糖和弹性蛋白、胶原蛋白
以特殊方式连接，构成基质的特殊结构。这与 细胞的粘附、迁移、增殖和分化等有关。
2. 其它功能 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
CHENLI
34
聚糖的信息分子作用
CHENLI
32
三、蛋白聚糖的合成
➢ 在内质网上合成核心蛋白多肽链，同时即 以O-连接或N-连接的方式进行聚糖加工；
➢ 在高尔基体内进行糖链延长或加工修饰；
➢ 多糖链的形成是由单糖逐个加上去的， 单糖要由UDP活化；糖醛酸由UDPGA提 供；硫酸由PAPS提供；糖胺氨基来自于 Gln。
CHENLI
CHENLI
19
二、糖蛋白分子中聚糖的功能
2. 小分子富含亮氨酸胞外基质蛋白聚糖
3. 跨膜胞内蛋白聚糖
CHENLI
30
黏结蛋白聚糖（syndecan-1）为细胞膜表面主 要蛋白聚糖成分
细胞表面的黏结蛋白聚糖
CHENLI
31
蛋白聚糖聚合物
透明质酸 连接蛋白
硫酸角质素 硫酸软骨素 蛋白聚糖亚基 核心蛋白
骨骺软骨蛋白聚糖聚合物
•葡萄糖(Glc) •半乳糖(Gal) •甘露糖(Man) •岩藻糖(Fuc)
•N-乙酰葡萄糖胺(GlcNAc) •N-乙酰半乳糖胺(GalNAc) •N-乙酰神经氨酸(NeuAc)
CHENLI
6
-D-葡萄糖 （Glc）
-D-半乳糖 （Gal）
D-甘露糖 （Man）
单糖 结构
-D-N-乙酰葡糖胺 -D-葡糖醛酸
33
四、蛋白聚糖的功能
1. 构成细胞外基质——最主要功能 在基质中蛋白聚糖和弹性蛋白、胶原蛋白
以特殊方式连接，构成基质的特殊结构。这与 细胞的粘附、迁移、增殖和分化等有关。
2. 其它功能 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
CHENLI
34
聚糖的信息分子作用
CHENLI
32
三、蛋白聚糖的合成
➢ 在内质网上合成核心蛋白多肽链，同时即 以O-连接或N-连接的方式进行聚糖加工；
➢ 在高尔基体内进行糖链延长或加工修饰；
➢ 多糖链的形成是由单糖逐个加上去的， 单糖要由UDP活化；糖醛酸由UDPGA提 供；硫酸由PAPS提供；糖胺氨基来自于 Gln。
CHENLI
CHENLI
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二、糖蛋白分子中聚糖的功能
第19章糖蛋白、蛋白聚糖和细胞外基质-2011
a. 核心
与 N-聚糖的五糖核心不同，O-GalNAc 的核 心至少有 8种，主要由内侧的 GalNAc 和外侧的 Gal 或/和 GalNAc 以不同的连接方式而组成， 也可由两个 GalNAc 组成。
1-4类核心较常见
1、3、6三类核心可只有核 心二糖组成一条糖链
3、8为H1和H2抗原(血型O) 4、9为Lewis抗原
2. 糖基化位点
N-连接糖蛋白中Asn-X-Ser/Thr三个氨基酸 残基的序列子称为糖基化位点。
3. N-连接寡糖结构（三型）
①高甘露糖型 ②复杂性 ③杂合型
都有一个五糖核心
Man Man GlcNAc GlcNAc Asn
Man
N-
聚 糖 的 结 构
高甘露糖型 ： 五糖核心以外的糖基全是 Man。
● ：Man, ▓ :GlcNAc, ★:Fuc, ▼:Glc , ◆: SA , ▲:Gal
6. 影响 N-糖基化的因素
糖蛋白的肽链上有较多的 N-糖基化位点，即 NXS／T 三联序列子，但并非所有序列子都可被 N-糖 基化，说明 N-糖基化取决于很多因素
① 肽链的亲水区的 NXS／T 才能被 N-糖基化 ② NXS／T 中 X 残基影响 N-糖基化的效率 ③ NXS／T 邻近的氨基酸残基可影响 N-糖基化 ④ NXS／T 的局部立体结构也可影响 N-糖基化 ⑤ 十四糖本身的结构改变影响 N-糖基转移
3. 对糖蛋白分拣、投送和分泌的作用
如 N-聚糖中的甘露糖-6-磷酸结构是糖蛋白 分拣到溶酶体中的标志，用衣霉素处理细胞 阻止 N-糖化，可使很多定位于细胞膜上的糖 蛋白减少。
4. 聚糖和活性糖蛋白的生物活性
大多数糖蛋白酶类去除聚糖后不影响酶活力， 但部分酶去糖化后丧失或降低酶活力；聚糖对 激素的亲和力也有影响。
与 N-聚糖的五糖核心不同，O-GalNAc 的核 心至少有 8种，主要由内侧的 GalNAc 和外侧的 Gal 或/和 GalNAc 以不同的连接方式而组成， 也可由两个 GalNAc 组成。
1-4类核心较常见
1、3、6三类核心可只有核 心二糖组成一条糖链
3、8为H1和H2抗原(血型O) 4、9为Lewis抗原
2. 糖基化位点
N-连接糖蛋白中Asn-X-Ser/Thr三个氨基酸 残基的序列子称为糖基化位点。
3. N-连接寡糖结构（三型）
①高甘露糖型 ②复杂性 ③杂合型
都有一个五糖核心
Man Man GlcNAc GlcNAc Asn
Man
N-
聚 糖 的 结 构
高甘露糖型 ： 五糖核心以外的糖基全是 Man。
● ：Man, ▓ :GlcNAc, ★:Fuc, ▼:Glc , ◆: SA , ▲:Gal
6. 影响 N-糖基化的因素
糖蛋白的肽链上有较多的 N-糖基化位点，即 NXS／T 三联序列子，但并非所有序列子都可被 N-糖 基化，说明 N-糖基化取决于很多因素
① 肽链的亲水区的 NXS／T 才能被 N-糖基化 ② NXS／T 中 X 残基影响 N-糖基化的效率 ③ NXS／T 邻近的氨基酸残基可影响 N-糖基化 ④ NXS／T 的局部立体结构也可影响 N-糖基化 ⑤ 十四糖本身的结构改变影响 N-糖基转移
3. 对糖蛋白分拣、投送和分泌的作用
如 N-聚糖中的甘露糖-6-磷酸结构是糖蛋白 分拣到溶酶体中的标志，用衣霉素处理细胞 阻止 N-糖化，可使很多定位于细胞膜上的糖 蛋白减少。
4. 聚糖和活性糖蛋白的生物活性
大多数糖蛋白酶类去除聚糖后不影响酶活力， 但部分酶去糖化后丧失或降低酶活力；聚糖对 激素的亲和力也有影响。
糖蛋白 PPT课件
（二）O-连接糖蛋白
糖蛋白糖链与蛋白部分的丝/苏氨酸残基的羟基相 连，称为O-连接糖蛋白。
目录
（一） N—连接糖链的糖基化位点：
携带N—寡糖链的天冬酰胺也有一定 的位置特征，它总是出现在多肽链的 Asn-X—Ser或 Asn-X—Thr序列中。其 中的X可为脯氨酸以外的任意氨基酸。
目录
N—连接糖链的糖基化位点：
定义
一条或多条糖胺聚糖以共价键与核心蛋白形成的 化合物。
特点
糖占比例大，约一半以上，具有多糖性质。
分布
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。
目录
蛋白聚糖的结构
组成
核心蛋白
葡萄糖胺
糖胺 糖胺聚糖
半乳糖胺 葡萄糖醛酸
糖醛酸 艾杜糖醛酸
目录
一、重要的糖胺聚糖
糖胺聚糖由二糖单位重复连接而成，不分支。
目录
二、糖蛋白寡糖链的功能
1. 对糖蛋白新生肽链的影响
参与新生肽链的折叠并维持蛋白质的正确 的空间构象；影响亚基聚合；糖蛋白在细胞内 的分拣和投送。
2. 对糖蛋白的生物活性的影响
保护糖蛋白不受蛋白酶的水解，延长其半衰期。
3. 参与分子的识别作用
目录
第二节 蛋白聚糖
Proteoglycan
目录
概述
目录
N—糖链的分类：
目录
糖蛋白中，肽链部 分的丝氨酸和苏氨酸含量常可达到氨基酸 总数的50％。这种糖蛋白的糖链中不具有 共同的核心序列，常见的核心至少有8种， 因此糖链的结构相互之间差异较大。
目录
O—连接糖链的糖基化位点：
O—连接糖链的糖基化位点通常存在 于糖蛋白分子表面丝氨酸和苏氨酸比较 集中且周围常有脯氨酸的序列中。
糖蛋白糖链与蛋白部分的丝/苏氨酸残基的羟基相 连，称为O-连接糖蛋白。
目录
（一） N—连接糖链的糖基化位点：
携带N—寡糖链的天冬酰胺也有一定 的位置特征，它总是出现在多肽链的 Asn-X—Ser或 Asn-X—Thr序列中。其 中的X可为脯氨酸以外的任意氨基酸。
目录
N—连接糖链的糖基化位点：
定义
一条或多条糖胺聚糖以共价键与核心蛋白形成的 化合物。
特点
糖占比例大，约一半以上，具有多糖性质。
分布
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。
目录
蛋白聚糖的结构
组成
核心蛋白
葡萄糖胺
糖胺 糖胺聚糖
半乳糖胺 葡萄糖醛酸
糖醛酸 艾杜糖醛酸
目录
一、重要的糖胺聚糖
糖胺聚糖由二糖单位重复连接而成，不分支。
目录
二、糖蛋白寡糖链的功能
1. 对糖蛋白新生肽链的影响
参与新生肽链的折叠并维持蛋白质的正确 的空间构象；影响亚基聚合；糖蛋白在细胞内 的分拣和投送。
2. 对糖蛋白的生物活性的影响
保护糖蛋白不受蛋白酶的水解，延长其半衰期。
3. 参与分子的识别作用
目录
第二节 蛋白聚糖
Proteoglycan
目录
概述
目录
N—糖链的分类：
目录
糖蛋白中，肽链部 分的丝氨酸和苏氨酸含量常可达到氨基酸 总数的50％。这种糖蛋白的糖链中不具有 共同的核心序列，常见的核心至少有8种， 因此糖链的结构相互之间差异较大。
目录
O—连接糖链的糖基化位点：
O—连接糖链的糖基化位点通常存在 于糖蛋白分子表面丝氨酸和苏氨酸比较 集中且周围常有脯氨酸的序列中。
四、糖蛋白和蛋白聚糖
三、糖链与蛋白质的连接
两种形式： N-连接 O-连接
（一） N-连接
N-糖链：寡糖中的β构型的N-乙酰葡糖胺与肽链中Asn-X-Ser/Thr(X为除 脯氨酸外的所有氨基酸)模序中的天冬酰胺残基的酰胺N连接。
Asn：天冬酰胺； Ser：丝氨酸 Thr：苏氨酸 可分为高甘露型、复杂型和杂合型 广泛存在于血浆蛋白和膜蛋白
和细胞核内，也可出细胞，构成细胞外基质。 • 都由共价键连接的蛋白质和糖两部分组成 • 但是，糖蛋白中蛋白质大于糖，而蛋白聚糖则相反。
二、糖链结构的多样性
组成糖蛋白分子中糖链的单糖有8种多为D型： 葡萄糖、半乳糖、甘露糖、岩藻糖、唾液酸、N-乙酰半乳糖胺、 N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰神经氨酸
两种糖苷键： α、β 多种糖环结构：六元环（吡喃）、五元环（呋喃） 寡糖链（二糖以上）可形成支链 ➢ 以上因素的排列组合使糖链异构体达到天文数字。
§4.糖蛋白
一、 糖蛋白的存在
糖蛋白是由一种或多种糖通过共价键与肽链氨基酸残基结合而成的复合蛋白 质。
有若干条糖链，每条不超过15个单糖（残基） >1/3的人体内蛋白是糖蛋白，特别是胰蛋白和分泌蛋白
➢糖蛋白与蛋白聚糖的异同点 • 都是由真核细胞合成的，分布于细胞表面、细胞内分泌颗粒
Threonine,Thr
四、糖链的生物功能
参与新生肽链的折叠 影响寡聚蛋白亚基的构象及亚基之间的相互识别而发生的缔合 参与糖蛋白的转运与分泌 增强糖蛋白的稳定性 N-糖链最重要功能参与分子识别和细胞识别
§3.2 蛋白聚糖
一、蛋白聚糖的存在 主要存在于细胞外基质
二、结构特点 1、由蛋白质与一条或多条聚糖通过共价键相连的化合物。 2、蛋白聚糖的糖链称糖胺聚糖，由二糖重复单位组成。 3、与糖胺聚糖共价结合的蛋白质称为核心蛋白 4、糖的比重超过蛋白质，可高达95%以上 5、每条糖链平均约80个单糖。 6、糖胺聚糖包括（透明质酸，硫酸软骨素A、B、C，肝素，硫酸类肝素及硫酸角质素等，它们都由氨基己糖与糖
第19章糖蛋白、蛋白聚糖和细胞外基质
N-乙酰氨基葡萄糖以共价键方式结合于蛋白质
的Ser/Thr残基上。
目录
O-GlcNAc 糖基化蛋白质的解离需要特异性 的β-N- 乙酰氨基葡萄糖酶 (O-GlcNAcase) 作 用， O-GlcNAc 糖基化与去糖基化是个动态
可逆的过程。
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。
目录
（二）Fn的功能
参与许多生理活动，例如：细胞的形态、 增殖、分化及个体发育、生殖、信息传递、凝
血、组织修复等。
目录
三、层粘连蛋白
层粘连蛋白(laminin, Ln)由三条多肽链组成的 多结构域构成的糖蛋白，即Ⅳ型胶原基质。 分布在所有组织的基膜上。
目录
（一）层粘连蛋白分子结构
• 由三条多肽链（1 条 A 链和 2 条 B 链） 通过二硫键构成，
特异的聚糖结构被细胞用来编码若干重要信 息，诸如糖蛋白的胞内定向转运、细胞与细 胞的相互作用、组织与器官发育以及细胞外 信号转导等。 每一聚糖都有一个独特的能被蛋白质阅读， 并与蛋白质相结合的三维空间构象，即糖密 码(sugar code)。
目录
第三节
细胞外基质
Extracellular Matrix, ECM
C
O
目录
二、纤连蛋白
纤连蛋白 (fibronectin, Fn) 是广泛存在于细胞 外基质、基底膜和各种体液（血浆、组织间 液、淋巴液、关节腔滑液、羊水）中的一种 多功能糖蛋白。 多为二聚体形式，也有以多聚体形式存在。
目录
（一）Fn的分子结构：
第19章糖蛋白、蛋白聚糖和细胞外基质
的结合。
目录
第二节
蛋白聚糖
Proteoglycan
目录
➢ 蛋白聚糖是一条或多条糖胺聚糖以共价键与核 心蛋白形成的大分子糖复合物化合物。
➢ 糖占比例大，约一半以上，具有多糖性质。 ➢ 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。
目录
蛋白聚糖的结构
组成
核心蛋白
葡萄糖胺
糖胺 糖胺聚糖
第19章
糖蛋白、蛋白聚糖 和细胞外基质
Glycoprotein, Proteoglycan and Extracellular Matrix
目录
单糖
糖类 多糖
糖蛋白(glycoprotein)
糖复合物 (glycoconjugates)
蛋白聚糖(proteoglycan)
糖脂(glycolipids)
➢ 不同胶原蛋白C端非螺旋结构域能产生不同内源 性血管生成抑制剂，它们都有显著的抑制血管 内皮细胞生长和迁移、抑制肿瘤细胞增殖和迁 移等作用。
目录
内源性血管生成抑制剂种类和来源
内源性血管生成抑制剂 内皮抑素(endostatin) 休眠蛋白(restin) 内皮生长抑制蛋白(vastatin) 阻碍蛋白(arrestin) 肿瘤抑素(tumstatin) 血管能抑素(canstatin)
目录
四、蛋白聚糖是细胞间基质重要成分
1. 构成细胞外基质 在基质中蛋白聚糖和弹性蛋白、胶原蛋白
以特殊方式连接，构成基质的特殊结构。这与 细胞的粘附、迁移、增殖和分化等有关。 2. 其它功能
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
目录
聚糖作为信息分子作用 ➢ 特异的聚糖结构被细胞用来编码若干重要信 息，诸如糖蛋白的胞内定向转运、细胞与细 胞的相互作用、组织与器官发育以及细胞外 信号转导等。 ➢ 每一聚糖都有一个独特的能被蛋白质阅读， 并与蛋白质相结合的三维空间构象，即糖密 码(sugar code)。
目录
第二节
蛋白聚糖
Proteoglycan
目录
➢ 蛋白聚糖是一条或多条糖胺聚糖以共价键与核 心蛋白形成的大分子糖复合物化合物。
➢ 糖占比例大，约一半以上，具有多糖性质。 ➢ 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。
目录
蛋白聚糖的结构
组成
核心蛋白
葡萄糖胺
糖胺 糖胺聚糖
第19章
糖蛋白、蛋白聚糖 和细胞外基质
Glycoprotein, Proteoglycan and Extracellular Matrix
目录
单糖
糖类 多糖
糖蛋白(glycoprotein)
糖复合物 (glycoconjugates)
蛋白聚糖(proteoglycan)
糖脂(glycolipids)
➢ 不同胶原蛋白C端非螺旋结构域能产生不同内源 性血管生成抑制剂，它们都有显著的抑制血管 内皮细胞生长和迁移、抑制肿瘤细胞增殖和迁 移等作用。
目录
内源性血管生成抑制剂种类和来源
内源性血管生成抑制剂 内皮抑素(endostatin) 休眠蛋白(restin) 内皮生长抑制蛋白(vastatin) 阻碍蛋白(arrestin) 肿瘤抑素(tumstatin) 血管能抑素(canstatin)
目录
四、蛋白聚糖是细胞间基质重要成分
1. 构成细胞外基质 在基质中蛋白聚糖和弹性蛋白、胶原蛋白
以特殊方式连接，构成基质的特殊结构。这与 细胞的粘附、迁移、增殖和分化等有关。 2. 其它功能
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
目录
聚糖作为信息分子作用 ➢ 特异的聚糖结构被细胞用来编码若干重要信 息，诸如糖蛋白的胞内定向转运、细胞与细 胞的相互作用、组织与器官发育以及细胞外 信号转导等。 ➢ 每一聚糖都有一个独特的能被蛋白质阅读， 并与蛋白质相结合的三维空间构象，即糖密 码(sugar code)。
糖蛋白、蛋白聚糖
如己醛糖分子中有四个手性碳原子，有24=16 个立体异构体；己酮糖分子中有三个手性碳原 子，有23=8个旋光异构体。
单糖构型通常采用D、L构型标记法标记，即以甘油醛 为标准，一般距羰基最远的一个手性碳上的羟基与D-(+)甘油醛构型相同，即在Fischer投影式的右侧，即为D型。 反之即为L型。自然界中存在的单糖绝大多数是D型，L型 极少。
（3）作为胞外基质的结构蛋白质，如，胶原蛋 白，层粘蛋白和纤连蛋白也是糖蛋白。
（4）其他，如：核糖核酸酶、卵清蛋白、鱼的 抗冻蛋白都含有糖链。
2. 糖蛋白的含糖量
不同的糖蛋 白中含糖量 变化很大， 通常糖成分 占糖蛋白重 量的1%到 80% 。
糖蛋白 胶原蛋白 免疫球蛋白( IgG ) 核糖核酸酶B 胎球蛋白 血清α-酸性糖蛋白 颌下腺粘蛋白 人红细胞膜的血型糖蛋白 人卵泡囊糖蛋白 胃粘蛋白
糖生物学一般较为广义地认为是，研究 自然界中广泛分布的糖(糖链或聚糖)的结 构、生物合成和生物学。
然而，在一些专著中，研究和讨论的对 象却更多地聚焦在一些重要的复合糖 类——糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂等—— 的糖链的生物学意义。
糖组学(glycomics)
在基因组/基因组学问世后，首先紧随其 后的是1995 年出现的蛋白质组/蛋白质组 学。不久，各种“组/组学”竞相登场， 其中包括糖组/糖组学。
C H2O H
CH2O H
H H
OH
H H
O OH
OH H HO
O
OH H H
H
OH
H
OH
麦芽糖（β型） O-α-D-吡喃葡糖基-(1→4)-β-D-吡喃葡糖
3．多糖(polysaccharide)
多糖是水解时产生20个以上单糖分子的糖 类。包括： 均一性多糖：水解时产生一种单糖或单糖衍生 物，如淀粉、糖原、纤维素、半纤维素、几丁 质(壳多糖)等。 不均一性多糖：水解时产生一种以上的单糖或/ 和单糖衍生物，如糖胺多糖类(透明质酸、硫 酸软骨素、硫酸皮肤素等)
单糖构型通常采用D、L构型标记法标记，即以甘油醛 为标准，一般距羰基最远的一个手性碳上的羟基与D-(+)甘油醛构型相同，即在Fischer投影式的右侧，即为D型。 反之即为L型。自然界中存在的单糖绝大多数是D型，L型 极少。
（3）作为胞外基质的结构蛋白质，如，胶原蛋 白，层粘蛋白和纤连蛋白也是糖蛋白。
（4）其他，如：核糖核酸酶、卵清蛋白、鱼的 抗冻蛋白都含有糖链。
2. 糖蛋白的含糖量
不同的糖蛋 白中含糖量 变化很大， 通常糖成分 占糖蛋白重 量的1%到 80% 。
糖蛋白 胶原蛋白 免疫球蛋白( IgG ) 核糖核酸酶B 胎球蛋白 血清α-酸性糖蛋白 颌下腺粘蛋白 人红细胞膜的血型糖蛋白 人卵泡囊糖蛋白 胃粘蛋白
糖生物学一般较为广义地认为是，研究 自然界中广泛分布的糖(糖链或聚糖)的结 构、生物合成和生物学。
然而，在一些专著中，研究和讨论的对 象却更多地聚焦在一些重要的复合糖 类——糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂等—— 的糖链的生物学意义。
糖组学(glycomics)
在基因组/基因组学问世后，首先紧随其 后的是1995 年出现的蛋白质组/蛋白质组 学。不久，各种“组/组学”竞相登场， 其中包括糖组/糖组学。
C H2O H
CH2O H
H H
OH
H H
O OH
OH H HO
O
OH H H
H
OH
H
OH
麦芽糖（β型） O-α-D-吡喃葡糖基-(1→4)-β-D-吡喃葡糖
3．多糖(polysaccharide)
多糖是水解时产生20个以上单糖分子的糖 类。包括： 均一性多糖：水解时产生一种单糖或单糖衍生 物，如淀粉、糖原、纤维素、半纤维素、几丁 质(壳多糖)等。 不均一性多糖：水解时产生一种以上的单糖或/ 和单糖衍生物，如糖胺多糖类(透明质酸、硫 酸软骨素、硫酸皮肤素等)
第19章 糖蛋白、蛋白聚糖和细胞外基质
第19章糖蛋白、蛋白聚糖和细胞外基质学习要求1．掌握糖蛋白和蛋白聚糖的概念、结构特点及功能。
2．熟悉细胞外基质的组成、结构特点及功能。
3．了解糖蛋白、蛋白聚糖和细胞外基质的合成过程。
基本知识点在细胞膜表面和细胞间质中存在着丰富的糖蛋白和蛋白聚糖，此两者都由蛋白质部分和聚糖部分组成。
糖蛋白可分N-连接和O-连接二型，前者聚糖以共价键方式与糖化位点即Asn-X-Ser模序中的天冬酰胺的酰胺N连接，后者与糖蛋白特定Ser残基侧链的羟基共价结合。
N-连接聚糖可分成高甘露糖型、复杂型和杂合型三型，它们都是由14个糖基的长萜醇焦磷酸聚糖结构经加工而成。
每一步加工都有特异的糖苷酶和糖基转移酶参与。
糖蛋白的聚糖参与许多生物学功能。
蛋白聚糖有糖胺聚糖和核心蛋白组成。
体内重要的糖胺聚糖有硫酸软骨素、硫酸性肝素、透明质酸等。
蛋白聚糖是主要的细胞外基质成分，它与胶原蛋白以特异的方式相连接而赋予基质以特殊的结构。
细胞表面的蛋白聚糖还参与细胞黏附、迁移、增殖和分化功能。
细胞间隙填充着许多糖蛋白和蛋白聚糖等，构成ECM。
ECM是细胞完成若干生理功能所必须依赖的物质。
胶原是结缔组织的主要蛋白质成分。
常见的胶原分子可分成5型。
胶原一般由3条α肽链，以右手螺旋的方式形成三股螺旋，重复出现的Gly-Pro-X模序是三股螺旋特定空间构象所依赖的一级结构。
然后螺旋之间通过醛醇交联的方式形成侧向共价连接的胶原微纤维。
微纤维再进一步侧向排列形成胶原纤维。
Fn和Ln是普通存在于ECM中的蛋白质。
Fn由两条多肽链组成的糖蛋白，主要由成纤维细胞合成，而血浆Fn主要来自肝细胞。
Fn的广泛分布决定了它功能的多样性，在血小板聚集、组织损伤的修复、细胞增殖、分化等方面都起着作用。
Ln主要介导上皮细胞及内皮细胞黏着于基底膜，从而影响细胞的生长、分化和运动等。
自测练习题一、选择题（一）A型题1．组成糖蛋白分子中聚糖的单糖不包括A．葡萄糖B．半乳糖C．甘露糖D．岩藻糖E．果糖2．糖蛋白糖链合成场所为A．细胞膜B．细胞核C．细胞浆D．高尔基体与内质网E．溶酶体3．N-连接糖基化位点特定序列不可能是A．Asn-GLY-Ser/Thr B．Asn-Ala-Ser/Thr C．Asn-Val-Ser/ThrD．Asn-Leu-Ser/Thr E．Asn-Pro-Ser/Thr4．不带有硫酸的糖胺聚糖是A．硫酸软骨素B．肝素C．硫酸角质素D．硫酸皮肤素E．透明质酸5．胶原中最多的氨基酸是A．Ser B．Thr C．Tyr D．Gly E．Val6．细胞外基质中不含下列哪种蛋白A．胶原蛋白B．纤维蛋白C．蛋白聚糖D．纤连蛋白E．清蛋白7．下列关于糖蛋白叙述错误的是A．糖链所占分子的重量百分比一般在2%—10%B．组成糖蛋白分子中聚糖的单糖有7种C．合成糖蛋白糖链必须有长萜醇参与D．N-连接糖蛋白与O-连接糖蛋白合成的场所均是内质网和高尔基体E．糖链为分支糖链8．下列关于蛋白聚糖的叙述，错误的是A．蛋白聚糖由糖胺聚糖与核心蛋白共价连接B．蛋白聚糖分子中蛋白百分比小于聚糖C．蛋白聚糖分子中也含有N-或O-连接聚糖D．聚糖为直链型不分支E．先合成二糖单位，再延长糖链9．N-连接聚糖合成时所需糖基供体为A．UDP或GDP衍生物B．UDP或CDP衍生物C．ADP或GDP衍生物D．TDP或GDP衍生物E．ADP或TDP衍生物10．胶原分子结构的叙述错误的是A．结缔组织的主要蛋白质成分B．由3条右手α螺旋肽链合成C．分子组成中甘氨酸占1／3 D．三股螺旋的形成与脯氨酸和羟脯氨酸有关E．胶原中重复出现的模序有Gly-Pro-X11．下列有关纤连蛋白（Fn）的叙述，错误的是A．血浆中Fn主要来自肝细胞B．Fn多为二聚体，也可见多聚体←Fn为二聚体C．Fn的一级结构由三种不同内在序列同源结构重复出现而构成D．Fn主要为N-连接糖蛋白E．Fn对细胞的作用通过与胶原结合来完成12．下列关于层粘连蛋白（Ln）的叙述错误的是A．Ln是由三条多肽链通过盐键连接而成的B．Ln是一种糖蛋白C．具有Ⅳ型胶原结合的区域D．含有能与细胞表面受体结合的RGD模序E．主要存在于各组织的基底层（二）B型题A．长萜醇B．己糖醛酸（糖醛酸）C．三股螺旋D．核心蛋白E．甘露糖1．糖胺聚糖含有A→B2．蛋白聚糖含有B→D3．胶原蛋白含有4．糖蛋白中聚糖的单糖有A．五糖核心B．核心蛋白C．核心二糖D．由葡萄糖和半乳糖构成的二糖单位E．甘油醛5．N-连接寡糖有6．O-连接寡糖有A．三股螺旋B．双螺旋C．二条多肽链D．三条多肽链E．一条多肽链7．胶原蛋白含有8．层粘连蛋白含有9．纤连蛋白含有（三）X型题1．胶原分子结构特点有A．含有三股右手螺旋B．甘氨酸占1/3、脯氨酸占1/4 C．无色氨酸D．半衰期短E．胶原中重复出现的模序有Gly-Pro-X2．下列属于糖蛋白的有A．血型抗原B．凝血酶原C．胶原蛋白D．纤连蛋白E．层粘连蛋白3．叙述糖胺聚糖正确的是A．包括透明质酸、肝素、硫酸软骨素B．由二糖单位重复连接而成C．与核心蛋白共价结合D．含有糖醛酸E．可分支二、是非题1．糖蛋白的聚糖主要有N-连接和O-连接型方式。
第十一章糖蛋白与蛋白聚糖
酸(KDN)的N-或O-衍生物的总称;相关衍生物已超过百余种。 醛酸：葡萄糖醛酸(GlcA)、艾杜糖醛酸(IdoA)
淀粉多糖
直链淀粉:由D-Glc经（α1-4）糖苷连接而成的无分支的糖链， Mr几千到几百万；
支链淀粉：Mr可达一亿，并有大量分支，直链（α1-4 ）,分支 点（α1-6），大约24-30个残基出现一个分支点。
糖蛋白或蛋白聚糖，包括酶、激素、膜蛋白、血浆蛋白、结构 蛋白、毒素等。占总蛋白½以上。糖蛋白的含糖量可以小 于1％或大于99％。如胶原蛋白<1％；糖元>99％。糖蛋白 或蛋白聚糖中的糖链称聚糖(glycan)。
聚糖：即寡聚糖(oligosaccharide)或多聚糖(polysaccharide) 的总称。由同一种单糖连接而成的多糖称同多糖（homopoly saccharide）；而由两种以上单糖连接而成的多糖称杂多糖 (heteropolysaccharide).
一、糖蛋白中聚糖的分类和结构
1.糖基的连接方式和分类 2.聚糖的结构
1.糖基的连接方式分类
⑴ O-连接糖基或糖链
糖链的还原端与蛋白质肽链中Ser、Thr或 羟赖氨酸残基中羟基的氧原子（O）相连接，这 类连接方式很容易被稀碱水解。
可分两种连接方式:
① 糖基与羟赖氨酸的OH连接
这类糖基只存在于胶原中，只有两种： O－Gal O－Gal－Glc
非还原端 支链
主链
分支点
非还原端
还原端 直链淀粉
还原端 支链淀粉
糖原（glycogen）
动物细胞储藏多糖。结构与支链淀粉大体相同，但具有更多分 支（平均8-12个残基出现一个分支），且结构比淀粉更紧密。
动物肝中糖原特别丰富，可占湿重的7％，呈大颗粒状存在。
淀粉多糖
直链淀粉:由D-Glc经（α1-4）糖苷连接而成的无分支的糖链， Mr几千到几百万；
支链淀粉：Mr可达一亿，并有大量分支，直链（α1-4 ）,分支 点（α1-6），大约24-30个残基出现一个分支点。
糖蛋白或蛋白聚糖，包括酶、激素、膜蛋白、血浆蛋白、结构 蛋白、毒素等。占总蛋白½以上。糖蛋白的含糖量可以小 于1％或大于99％。如胶原蛋白<1％；糖元>99％。糖蛋白 或蛋白聚糖中的糖链称聚糖(glycan)。
聚糖：即寡聚糖(oligosaccharide)或多聚糖(polysaccharide) 的总称。由同一种单糖连接而成的多糖称同多糖（homopoly saccharide）；而由两种以上单糖连接而成的多糖称杂多糖 (heteropolysaccharide).
一、糖蛋白中聚糖的分类和结构
1.糖基的连接方式和分类 2.聚糖的结构
1.糖基的连接方式分类
⑴ O-连接糖基或糖链
糖链的还原端与蛋白质肽链中Ser、Thr或 羟赖氨酸残基中羟基的氧原子（O）相连接，这 类连接方式很容易被稀碱水解。
可分两种连接方式:
① 糖基与羟赖氨酸的OH连接
这类糖基只存在于胶原中，只有两种： O－Gal O－Gal－Glc
非还原端 支链
主链
分支点
非还原端
还原端 直链淀粉
还原端 支链淀粉
糖原（glycogen）
动物细胞储藏多糖。结构与支链淀粉大体相同，但具有更多分 支（平均8-12个残基出现一个分支），且结构比淀粉更紧密。
动物肝中糖原特别丰富，可占湿重的7％，呈大颗粒状存在。
糖蛋白与蛋白聚糖
➢ 在高尔基体内进行糖链延长或加工修饰；
➢ 多糖链的形成是由单糖逐个加上去的， 单糖要由UDP活化；糖醛酸由UDPGA提 供；硫酸由PAPS提供；糖胺氨基来自于 Gln。
四、蛋白聚糖的功能
1. 构成细胞外基质——最主要功能 在基质中蛋白聚糖和弹性蛋白、胶原蛋白
以特殊方式连接，构成基质的特殊结构。这与 细胞的粘附、迁移、增殖和分化等有关。
维 的 组
原胶原首尾相随 成直线
装
各直线聚体相互交错平行聚集， 彼此形成醛醇共价交联
胶原微纤维(collagen fibril)
胶原纤维 I型胶原 (collagen fiber)
纤维束
胶原微纤维
Ⅰ型胶原蛋白聚合形成带横纹的 微纤维、胶原纤维和纤维束
➢ 原胶原分子的共价交联—醛醇交联反应
HN HC OC
二、核心蛋白
➢ 核心蛋白（core protein）为与糖胺聚糖链 共价结合的蛋白质。
➢ 核心蛋白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。
根据核心蛋白和糖链成分的差别，蛋白聚糖 分为3类：
1. 大分子聚集型胞外基质蛋白聚糖
2. 小分子富含亮氨酸胞外基质蛋白聚糖
细胞外由纤维状胶原、透明质酸、蛋白 聚糖和糖蛋白以不同比例组成的细胞间质。
分布在各组织细胞和细胞间的胞间隙或 胞间膜。
➢ ECM的主要成分：
① 结构蛋白，如：胶原 (collagen) ② 专一蛋白，如：纤连蛋白 (fibronectin, Fn)、
层粘蛋白 (laminin, Ln) ③ 蛋白聚糖
➢ 蛋白聚糖的结构
核心蛋白 糖胺聚糖
糖胺
葡萄糖胺 半乳糖胺
糖醛酸
➢ 多糖链的形成是由单糖逐个加上去的， 单糖要由UDP活化；糖醛酸由UDPGA提 供；硫酸由PAPS提供；糖胺氨基来自于 Gln。
四、蛋白聚糖的功能
1. 构成细胞外基质——最主要功能 在基质中蛋白聚糖和弹性蛋白、胶原蛋白
以特殊方式连接，构成基质的特殊结构。这与 细胞的粘附、迁移、增殖和分化等有关。
维 的 组
原胶原首尾相随 成直线
装
各直线聚体相互交错平行聚集， 彼此形成醛醇共价交联
胶原微纤维(collagen fibril)
胶原纤维 I型胶原 (collagen fiber)
纤维束
胶原微纤维
Ⅰ型胶原蛋白聚合形成带横纹的 微纤维、胶原纤维和纤维束
➢ 原胶原分子的共价交联—醛醇交联反应
HN HC OC
二、核心蛋白
➢ 核心蛋白（core protein）为与糖胺聚糖链 共价结合的蛋白质。
➢ 核心蛋白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。
根据核心蛋白和糖链成分的差别，蛋白聚糖 分为3类：
1. 大分子聚集型胞外基质蛋白聚糖
2. 小分子富含亮氨酸胞外基质蛋白聚糖
细胞外由纤维状胶原、透明质酸、蛋白 聚糖和糖蛋白以不同比例组成的细胞间质。
分布在各组织细胞和细胞间的胞间隙或 胞间膜。
➢ ECM的主要成分：
① 结构蛋白，如：胶原 (collagen) ② 专一蛋白，如：纤连蛋白 (fibronectin, Fn)、
层粘蛋白 (laminin, Ln) ③ 蛋白聚糖
➢ 蛋白聚糖的结构
核心蛋白 糖胺聚糖
糖胺
葡萄糖胺 半乳糖胺
糖醛酸
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N-连接糖蛋白的糖基化位点 N-连接糖蛋白中Asn-X-Ser/Thr三个
氨基酸残基的序列子称为糖基化位点。 糖蛋白分子中聚糖结构的不均一性称为
糖型(glycoform)。
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N-连接糖蛋白的聚糖类型
①高甘露糖型 ②复杂型 ③杂合型
都有一个五糖核心
Man Man
Man
GlcNAc GlcNAc Asn
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一、胶 原
➢ 胶原(collagen)是结缔组织的主要蛋白质成分。 ➢ 分布于骨、皮肤、血管壁、肌腱、韧带、肌肉、
软骨、角膜等。 ➢ 起支架、维持组织构型、机体运动等多项作用。
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（一）胶原的分子组成和分型
胶原经超速离心后可分得3个组分，即α、 β、γ，其中β和γ组分分别是α组分的二聚体 和三聚体。α组分又分为α1, α2, α3和α4，它 们在氨基酸组成上有所不同，但肽链长度近 似。
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O-连接聚糖合成
✓特点：先合成多肽链，再加工糖链 ✓不需载体 ✓过程：① 在GalNAc转移酶催化下，将UDP-
GalNAc中的GalNAc转移至多肽链的 丝/苏氨酸的羟基上，形成O-连接； ② 在相应的糖基转移酶作用下，GalNAc 上逐个加上糖基，直至O-连接寡糖链 形成
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Glycoprotein
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糖蛋白
➢ 一种或多种糖以共价键连接到肽链上的蛋白质 ➢ 蛋白质含量较多，糖所占比例变动大，
表现为蛋白质的特性 ➢ 分布：细胞膜、溶酶体、细胞外液
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一、糖蛋白糖链的结构
（一）糖蛋白聚糖分为N-连接型和O-连接型两种
聚糖中单糖的种类：
•葡萄糖(Glc) •半乳糖(Gal) •甘露糖(Man) •岩藻糖(Fuc)
➢ 主要存在于细胞质或细胞核中
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➢ O-GlcNAc糖基化蛋白质的解离需要特异性 的 β-N- 乙 酰 氨 基 葡 萄 糖 酶 (O-GlcNAcase) 作 用，O-GlcNAc糖基化与去糖基化是个动态 可逆的过程。
➢ 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。
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N-连接聚糖的合成——共翻译过程 ➢ 细胞定位：内质网和高尔基体 ➢ 载体：长萜醇 ➢ 过程：① 合成含14糖基的寡糖链 ② 转移至肽链的糖基化位点上 ③ 进一步在内质网和高尔基体进行加工 ➢ 酶：糖基转移酶或糖苷酶催化
注意：糖基必须活化为UDP或GDP的衍生物
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➢ 由3条肽链以α右手螺旋形成绳索样结构， 称为原胶原（tropocollagen）
富含甘氨酸（占1/3）和脯氨酸（占1/4）， 特含有羟赖氨酸和羟脯氨酸，缺色氨酸和半胱氨 酸，甚少酪氨酸。
多显示为重复的Gly-Pro-X氨基酸序列。
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胶
3opocollagen）
（四）蛋白质β-N-乙酰氨基葡萄糖基化
➢ β-N-乙酰氨基葡萄糖(β-N-acetylglucosamine， OGlcNAc)糖基化修饰，主要发生于膜蛋白和分泌蛋 白;
➢ 通过O-GlcNAc糖基转移酶(O-GlcNAc transferase, OGT)作用，将β-N-乙酰氨基葡萄糖以共价键方式 结合于蛋白质的Ser/Thr残基上;
•N-乙酰葡萄糖胺(GlcNAc) •N-乙酰半乳糖胺(GalNAc) •N-乙酰神经氨酸(NeuAc)
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-D-葡萄糖 （Glc）
-D-半乳糖 （Gal）
D-甘露糖 （Man）
单糖 结构
-D-N-乙酰葡糖胺 -D-葡糖醛酸
（GlcNAc）
（GlcUA）
-L-艾杜糖醛酸 ( IdoUA）
-D-葡糖胺 （GlcN）
细胞外由纤维状胶原、透明质酸、蛋白 聚糖和糖蛋白以不同比例组成的细胞间质。
分布在各组织细胞和细胞间的胞间隙或 胞间膜。
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➢ ECM的主要成分：
① 结构蛋白，如：胶原 (collagen) ② 专一蛋白，如：纤连蛋白 (fibronectin, Fn)、
层粘蛋白 (laminin, Ln) ③ 蛋白聚糖
糖蛋白
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蛋白聚糖
较蛋白质部分多 主要为糖醛酸、 N-乙酰氨基己糖
二糖分子连成长链 一般为O-连接， 有时可游离存在 主要在细胞外，各 种结缔组织基质中 以维持结缔组织的 功能为主
第三节 细胞外基质
Extracellular Matrix, ECM
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细胞外基质(extracellular matrix，ECM)
-D-N-乙酰半乳糖胺 （GalNAc）
-L-岩藻糖 （Fuc）
唾液酸 （SA）
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-D-N-乙酰葡糖胺-尿苷二磷酸 （GlcNAc-UDP）
糖蛋白糖链的N-连接型和O-连接型
N-连接： 连接 方式
O-连接：
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（二）N-连接糖蛋白
定义： 糖蛋白聚糖中的N-乙酰葡糖胺与蛋白
部分的Asn-X-Ser序列的天冬酰胺氮以共价 键连接称N-连接糖蛋白。
（五）糖蛋白聚糖具有分子间的识别作用
➢ 聚糖中单糖分子连接的多样性是聚糖起到 分子识别作用的基础；
➢ 受体与配体识别和结合 也需聚糖的参与；
➢ 细胞表面糖复合物的聚 糖还能介导细胞-细胞 的结合。
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第二节 蛋白聚糖
Proteoglycan
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➢ 蛋白聚糖是一条或多条糖胺聚糖以共价键与 核心蛋白形成的大分子糖复合物
➢ 在高尔基体内进行糖链延长或加工修饰； ➢ 多糖链的形成是由单糖逐个加上去的，
单糖要由UDP活化；糖醛酸由UDPGA提 供；硫酸由PAPS提供；糖胺氨基来自于 Gln。
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四、蛋白聚糖的功能
1. 构成细胞外基质——最主要功能 在基质中蛋白聚糖和弹性蛋白、胶原蛋白
以特殊方式连接，构成基质的特殊结构。这与 细胞的粘附、迁移、增殖和分化等有关。
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二、糖蛋白分子中聚糖的功能
（一）聚糖可影响糖蛋白生物活性
➢ 保护糖蛋白不受蛋白酶的水解，延长其半衰期； ➢ 起屏障作用，影响糖蛋白的作用； ➢ 聚糖还可以避免蛋白质中抗原决定簇被免疫系统
识别而产生抗体。
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（二）糖蛋白聚糖加工可参与新生肽链折叠
➢ 参与新生肽链的折叠并维持蛋白质的正确 的空间构象；
➢ 糖蛋白的糖基化与肽链的折叠及分拣密切 相关 。
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（三）糖蛋白聚糖可参与维系亚基聚合
具有功能的糖蛋白的二聚体，往往依靠 糖-蛋白或糖-糖相互作用维系亚基的聚合和 构象。
（四）聚糖对蛋白质在细胞内的分拣、投送 和分泌中的作用
有些蛋白质的投送信号存在于肽链内， 但有些是与其糖链有关。
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黏结蛋白聚糖（syndecan-1）为细胞膜表面主 要蛋白聚糖成分
细胞表面的黏结蛋白聚糖
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蛋白聚糖聚合物
透明质酸 连接蛋白 硫酸角质素 硫酸软骨素 蛋白聚糖亚基 核心蛋白
骨骺软骨蛋白聚糖聚合物
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三、蛋白聚糖的合成
➢ 在内质网上合成核心蛋白多肽链，同时即 以O-连接或N-连接的方式进行聚糖加工；
体内重要的糖胺聚糖（6种）： • 硫酸软骨素类(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)
维 的 组
成分
羟赖氨酸较低, 聚糖较少, 纤维较宽
羟赖氨酸较高, 聚糖较多, 纤维较窄
羟赖氨酸较高, 羟脯氨酸较高,
聚糖较少
羟赖氨酸较高, 聚糖较多
组织分布 肌腱,骨,皮肤,角 膜,韧带占体内胶 原蛋白总量90% 软骨,眼玻璃体,
椎间盘
血管,肌肉,皮肤, 内脏
基底膜
Ⅴ
α2(Ⅴ) α3(V)
[α1(Ⅴ)]3
羟赖氨酸较高, 平滑肌细胞,胚胎
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5型胶原蛋白的结构及组织分布
类型 I
肽链类型 α1(I);α2(I)
Ⅱ
α1(Ⅱ)
Ⅲ
α1(Ⅲ)
Ⅳ
α1(Ⅳ);α2(Ⅳ);
α3(Ⅳ);α4(Ⅳ); α4(Ⅳ)
分子形式 [α1(I)]2[α2(I)],
[α1(I)]3 [α1(Ⅱ)]3
[α1(Ⅲ)]3
[α1(Ⅳ)]2[α2(Ⅳ)]及 其它形式
第十九章
糖蛋白、蛋白聚糖 和细胞外基质
Glycoprotein, Proteoglycan and Extracellular Matrix
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单糖
寡糖
糖类
多糖
糖蛋白(glycoprotein)
糖复合物
蛋白聚糖(proteoglycan)
(glycoconjugates)
糖脂(glycolipids)
[α1(Ⅴ)]2[α2(Ⅴ)]
聚糖较多 组织,腹膜,胎盘,
[α1(Ⅴ)][α2(Ⅴ)][α3(
皮肤,骨
Ⅴ精)品] PPT
（二）胶原蛋白C端非螺旋结构域
➢ ⅩⅧ型胶原蛋白C端非螺旋结构域的氨基酸 序列含有内皮抑素(endostatin)的全部序列 ， 推测其会产生内皮抑素，发挥抑制内皮细胞 生长作用。
➢ 糖占比例大，约一半以上，具有多糖性质。 ➢ 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。
N-连接糖蛋白的糖基化位点 N-连接糖蛋白中Asn-X-Ser/Thr三个
氨基酸残基的序列子称为糖基化位点。 糖蛋白分子中聚糖结构的不均一性称为
糖型(glycoform)。
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N-连接糖蛋白的聚糖类型
①高甘露糖型 ②复杂型 ③杂合型
都有一个五糖核心
Man Man
Man
GlcNAc GlcNAc Asn
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一、胶 原
➢ 胶原(collagen)是结缔组织的主要蛋白质成分。 ➢ 分布于骨、皮肤、血管壁、肌腱、韧带、肌肉、
软骨、角膜等。 ➢ 起支架、维持组织构型、机体运动等多项作用。
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（一）胶原的分子组成和分型
胶原经超速离心后可分得3个组分，即α、 β、γ，其中β和γ组分分别是α组分的二聚体 和三聚体。α组分又分为α1, α2, α3和α4，它 们在氨基酸组成上有所不同，但肽链长度近 似。
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O-连接聚糖合成
✓特点：先合成多肽链，再加工糖链 ✓不需载体 ✓过程：① 在GalNAc转移酶催化下，将UDP-
GalNAc中的GalNAc转移至多肽链的 丝/苏氨酸的羟基上，形成O-连接； ② 在相应的糖基转移酶作用下，GalNAc 上逐个加上糖基，直至O-连接寡糖链 形成
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Glycoprotein
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糖蛋白
➢ 一种或多种糖以共价键连接到肽链上的蛋白质 ➢ 蛋白质含量较多，糖所占比例变动大，
表现为蛋白质的特性 ➢ 分布：细胞膜、溶酶体、细胞外液
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一、糖蛋白糖链的结构
（一）糖蛋白聚糖分为N-连接型和O-连接型两种
聚糖中单糖的种类：
•葡萄糖(Glc) •半乳糖(Gal) •甘露糖(Man) •岩藻糖(Fuc)
➢ 主要存在于细胞质或细胞核中
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➢ O-GlcNAc糖基化蛋白质的解离需要特异性 的 β-N- 乙 酰 氨 基 葡 萄 糖 酶 (O-GlcNAcase) 作 用，O-GlcNAc糖基化与去糖基化是个动态 可逆的过程。
➢ 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。
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N-连接聚糖的合成——共翻译过程 ➢ 细胞定位：内质网和高尔基体 ➢ 载体：长萜醇 ➢ 过程：① 合成含14糖基的寡糖链 ② 转移至肽链的糖基化位点上 ③ 进一步在内质网和高尔基体进行加工 ➢ 酶：糖基转移酶或糖苷酶催化
注意：糖基必须活化为UDP或GDP的衍生物
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➢ 由3条肽链以α右手螺旋形成绳索样结构， 称为原胶原（tropocollagen）
富含甘氨酸（占1/3）和脯氨酸（占1/4）， 特含有羟赖氨酸和羟脯氨酸，缺色氨酸和半胱氨 酸，甚少酪氨酸。
多显示为重复的Gly-Pro-X氨基酸序列。
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胶
3opocollagen）
（四）蛋白质β-N-乙酰氨基葡萄糖基化
➢ β-N-乙酰氨基葡萄糖(β-N-acetylglucosamine， OGlcNAc)糖基化修饰，主要发生于膜蛋白和分泌蛋 白;
➢ 通过O-GlcNAc糖基转移酶(O-GlcNAc transferase, OGT)作用，将β-N-乙酰氨基葡萄糖以共价键方式 结合于蛋白质的Ser/Thr残基上;
•N-乙酰葡萄糖胺(GlcNAc) •N-乙酰半乳糖胺(GalNAc) •N-乙酰神经氨酸(NeuAc)
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-D-葡萄糖 （Glc）
-D-半乳糖 （Gal）
D-甘露糖 （Man）
单糖 结构
-D-N-乙酰葡糖胺 -D-葡糖醛酸
（GlcNAc）
（GlcUA）
-L-艾杜糖醛酸 ( IdoUA）
-D-葡糖胺 （GlcN）
细胞外由纤维状胶原、透明质酸、蛋白 聚糖和糖蛋白以不同比例组成的细胞间质。
分布在各组织细胞和细胞间的胞间隙或 胞间膜。
精品 PPT
➢ ECM的主要成分：
① 结构蛋白，如：胶原 (collagen) ② 专一蛋白，如：纤连蛋白 (fibronectin, Fn)、
层粘蛋白 (laminin, Ln) ③ 蛋白聚糖
糖蛋白
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蛋白聚糖
较蛋白质部分多 主要为糖醛酸、 N-乙酰氨基己糖
二糖分子连成长链 一般为O-连接， 有时可游离存在 主要在细胞外，各 种结缔组织基质中 以维持结缔组织的 功能为主
第三节 细胞外基质
Extracellular Matrix, ECM
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细胞外基质(extracellular matrix，ECM)
-D-N-乙酰半乳糖胺 （GalNAc）
-L-岩藻糖 （Fuc）
唾液酸 （SA）
精品 PPT
-D-N-乙酰葡糖胺-尿苷二磷酸 （GlcNAc-UDP）
糖蛋白糖链的N-连接型和O-连接型
N-连接： 连接 方式
O-连接：
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（二）N-连接糖蛋白
定义： 糖蛋白聚糖中的N-乙酰葡糖胺与蛋白
部分的Asn-X-Ser序列的天冬酰胺氮以共价 键连接称N-连接糖蛋白。
（五）糖蛋白聚糖具有分子间的识别作用
➢ 聚糖中单糖分子连接的多样性是聚糖起到 分子识别作用的基础；
➢ 受体与配体识别和结合 也需聚糖的参与；
➢ 细胞表面糖复合物的聚 糖还能介导细胞-细胞 的结合。
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第二节 蛋白聚糖
Proteoglycan
精品 PPT
➢ 蛋白聚糖是一条或多条糖胺聚糖以共价键与 核心蛋白形成的大分子糖复合物
➢ 在高尔基体内进行糖链延长或加工修饰； ➢ 多糖链的形成是由单糖逐个加上去的，
单糖要由UDP活化；糖醛酸由UDPGA提 供；硫酸由PAPS提供；糖胺氨基来自于 Gln。
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四、蛋白聚糖的功能
1. 构成细胞外基质——最主要功能 在基质中蛋白聚糖和弹性蛋白、胶原蛋白
以特殊方式连接，构成基质的特殊结构。这与 细胞的粘附、迁移、增殖和分化等有关。
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二、糖蛋白分子中聚糖的功能
（一）聚糖可影响糖蛋白生物活性
➢ 保护糖蛋白不受蛋白酶的水解，延长其半衰期； ➢ 起屏障作用，影响糖蛋白的作用； ➢ 聚糖还可以避免蛋白质中抗原决定簇被免疫系统
识别而产生抗体。
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（二）糖蛋白聚糖加工可参与新生肽链折叠
➢ 参与新生肽链的折叠并维持蛋白质的正确 的空间构象；
➢ 糖蛋白的糖基化与肽链的折叠及分拣密切 相关 。
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（三）糖蛋白聚糖可参与维系亚基聚合
具有功能的糖蛋白的二聚体，往往依靠 糖-蛋白或糖-糖相互作用维系亚基的聚合和 构象。
（四）聚糖对蛋白质在细胞内的分拣、投送 和分泌中的作用
有些蛋白质的投送信号存在于肽链内， 但有些是与其糖链有关。
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黏结蛋白聚糖（syndecan-1）为细胞膜表面主 要蛋白聚糖成分
细胞表面的黏结蛋白聚糖
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蛋白聚糖聚合物
透明质酸 连接蛋白 硫酸角质素 硫酸软骨素 蛋白聚糖亚基 核心蛋白
骨骺软骨蛋白聚糖聚合物
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三、蛋白聚糖的合成
➢ 在内质网上合成核心蛋白多肽链，同时即 以O-连接或N-连接的方式进行聚糖加工；
体内重要的糖胺聚糖（6种）： • 硫酸软骨素类(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)
维 的 组
成分
羟赖氨酸较低, 聚糖较少, 纤维较宽
羟赖氨酸较高, 聚糖较多, 纤维较窄
羟赖氨酸较高, 羟脯氨酸较高,
聚糖较少
羟赖氨酸较高, 聚糖较多
组织分布 肌腱,骨,皮肤,角 膜,韧带占体内胶 原蛋白总量90% 软骨,眼玻璃体,
椎间盘
血管,肌肉,皮肤, 内脏
基底膜
Ⅴ
α2(Ⅴ) α3(V)
[α1(Ⅴ)]3
羟赖氨酸较高, 平滑肌细胞,胚胎
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5型胶原蛋白的结构及组织分布
类型 I
肽链类型 α1(I);α2(I)
Ⅱ
α1(Ⅱ)
Ⅲ
α1(Ⅲ)
Ⅳ
α1(Ⅳ);α2(Ⅳ);
α3(Ⅳ);α4(Ⅳ); α4(Ⅳ)
分子形式 [α1(I)]2[α2(I)],
[α1(I)]3 [α1(Ⅱ)]3
[α1(Ⅲ)]3
[α1(Ⅳ)]2[α2(Ⅳ)]及 其它形式
第十九章
糖蛋白、蛋白聚糖 和细胞外基质
Glycoprotein, Proteoglycan and Extracellular Matrix
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单糖
寡糖
糖类
多糖
糖蛋白(glycoprotein)
糖复合物
蛋白聚糖(proteoglycan)
(glycoconjugates)
糖脂(glycolipids)
[α1(Ⅴ)]2[α2(Ⅴ)]
聚糖较多 组织,腹膜,胎盘,
[α1(Ⅴ)][α2(Ⅴ)][α3(
皮肤,骨
Ⅴ精)品] PPT
（二）胶原蛋白C端非螺旋结构域
➢ ⅩⅧ型胶原蛋白C端非螺旋结构域的氨基酸 序列含有内皮抑素(endostatin)的全部序列 ， 推测其会产生内皮抑素，发挥抑制内皮细胞 生长作用。
➢ 糖占比例大，约一半以上，具有多糖性质。 ➢ 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。