第04章糖复合物(生物化学)
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生物化学(第三版)课后习题详细解答第一章糖类提要糖类是四大类生物分子之一,广泛存在于生物界,特别是植物界。
糖类在生物体内不仅作为结构成分和主要能源,复合糖中的糖链作为细胞识别的信息分子参与许多生命过程,并因此出现一门新的学科,糖生物学。
多数糖类具有(CH2O)n的实验式,其化学本质是多羟醛、多羟酮及其衍生物。
糖类按其聚合度分为单糖,1个单体;寡糖,含2-20个单体;多糖,含20个以上单体。
同多糖是指仅含一种单糖或单糖衍生物的多糖,杂多糖指含一种以上单糖或加单糖衍生物的多糖。
糖类与蛋白质或脂质共价结合形成的结合物称复合糖或糖复合物。
单糖,除二羟丙酮外,都含有不对称碳原子(C*)或称手性碳原子,含C*的单糖都是不对称分子,当然也是手性分子,因而都具有旋光性,一个C*有两种构型D-和L-型或R-和S-型。
因此含n个C*的单糖有2n个旋光异构体,组成2n-1对不同的对映体。
任一旋光异构体只有一个对映体,其他旋光异构体是它的非对映体,仅有一个C*的构型不同的两个旋光异构体称为差向异构体。
单糖的构型是指离羧基碳最远的那个C*的构型,如果与D-甘油醛构型相同,则属D系糖,反之属L系糖,大多数天然糖是D系糖Fischer E论证了己醛糖旋光异构体的立体化学,并提出了在纸面上表示单糖链状立体结构的Fischer投影式。
许多单糖在水溶液中有变旋现象,这是因为开涟的单糖分子内醇基与醛基或酮基发生可逆亲核加成形成环状半缩醛或半缩酮的缘故。
这种反应经常发生在C5羟基和C1醛基之间,而形成六元环砒喃糖(如砒喃葡糖)或C5经基和C2酮基之间形成五元环呋喃糖(如呋喃果糖)。
成环时由于羰基碳成为新的不对称中心,出现两个异头差向异构体,称α和β异头物,它们通过开链形式发生互变并处于平衡中。
在标准定位的Hsworth式中D-单糖异头碳的羟基在氧环面下方的为α异头物,上方的为β异头物,实际上不像Haworth式所示的那样氧环面上的所有原子都处在同一个平面,吡喃糖环一般采取椅式构象,呋喃糖环采取信封式构象。
3糖化学1 考试大纲涉及课本第9、17、18、19、20、21、22、23章(一)糖类1 糖化学2 英文名词解释/糖类分类2.1 monosaccharide 单糖:书P3262.2 oligosaccharide 寡糖2.3 polysaccharide 多糖(同多糖和杂多糖及例子)2.4 glycoconjugates 糖复合物3糖类是地球上最丰富的有机化合物,根本来源是植物通过光合作用将二氧化碳和水转化为糖类。
4糖类的生物学作用(大题不考,小细节注意)。
5糖类:是多羟基醛、多羟基酮或其衍生物,或水解时能产生这些化合物的多聚体。
地球上数量最多的一类有机化合物,根本来源是绿色细胞进行光合作用。
大多数糖类化合物只由碳,氢,氧三种元素组成,其实验式为Cn(H2O)m。
根据碳原子数,可分为丙糖、丁糖、戊糖等;根据聚合度可分为单糖、寡糖、多糖。
6变旋现象:(Mutarotation)是环状单糖或糖苷的比旋光度由于其α-和β-端基差向异构体达到平衡而发生变化,即旋光度发生改变,最终达到一个稳定的平衡值的现象。
变旋现象往往能被某些酸或碱催化。
由于单糖溶于水后,即产生环式与链式异构体间的互变,所以新配成的单糖溶液在放置的过程中其旋光度会逐渐改变,但经过一定时间,几种异构体达成平衡后,旋光度就不再变化,这种现象叫变旋现象。
7旋光性:当光波通过尼科尔棱镜时,会出现一种物理现象,即只允许某一平面振动的光波通过,其它的光波都被阻断,这种光称为平面偏振光。
当这种平面偏振光通过旋光物质的溶液时,光的偏振面会向右旋转一定的角度,则该物质称为右旋光性(以“+”表示)。
同样道理,向左旋转的称为左旋光性(以“-”表示)。
单糖等有机物是否有旋光性,与它的分子结构有关。
如果分子内部结构是对称的(如具有对称面、对称中心、对称轴等),就没有旋光性;反之就有旋光性。
生物体内存在的有机分子主要是由 C 、 H 、O、 N 四种元素组成的,其中只有 C 原子有可能形成不对称性。
糖复合物结构与功能举出5个糖复合物结构与功能的例子,说明结构决定功能。
(1)运铁蛋白运铁蛋白主要由肝脏制造,是一种糖蛋白。
它一共有两个铁离子结合位,每个结合位可以与一个铁离子结合。
在羧基端的结合位与铁离子有很高的亲和力,只会与铁离子结合。
在氨基端的结合位则是可以与其他离子结合,亲和力高低如下:铁>铬>锰>镉>镍。
三价铁离子与运铁蛋白的结合需要一个阴离子的存在,通常是重碳酸盐。
未与铁离子结合的运铁蛋白称为原运铁蛋白。
运铁蛋白为血清中结合并转运铁的β-球蛋白。
运铁蛋白主要在肝脏合成,它的减少可作为一项判断肝病预后的指标。
其受体上Asn251糖基化位点经基因突变去除后,不能形成正常的二聚体,影响其转运功能。
通过血清运铁蛋白的测定,也可反应缺铁性贫血等多种疾病。
在健康的情况下,运铁蛋白饱和度在33%左右,但若是因为重金属中毒导致全部的结合位都被离子占据,就会发生100%饱和的情形。
在一般缺铁性贫血的情形下,血清铁浓度低,运铁蛋白高,因此运铁蛋白饱和度会非常低。
血清运铁蛋白(Tf)正常值:2.5-4.3g/L。
(免疫比浊法)血清运铁蛋白(Tf)临床意义:1.降低:见于严重肝病、营养不良、腹泻、肾病综合症、感染、溶血性贫血等。
2.升高:(1)见于妊娠后期的妇女、口服避孕药者(2)见于反复出血、铁缺乏、缺铁性贫血等。
(2)绒毛膜促性腺激素绒毛膜促性腺激素(HCG)是胎盘合体滋养层细胞所分泌的一种糖蛋白激素,由α和β2个亚基单位、237个氨基酸组成,分子量36700,其中,α亚基与垂体分泌的FSH(卵泡刺激素)、LH(黄体生成素)和TSH(促甲状腺激素)等基本相似,故相互间能发生免疫交叉反应,而β亚基的结构各不相似,在免疫活性上可予以区别。
β-HCG于β-LH结构相近,但最后24个氨基酸延长部分在β-LH 中不存在。
所以在临床应用β-HCG亚基的特性做特异抗体用作诊断以避免β-LH 的干扰。
东北师范大学研究生课程作业作业题目糖复合物的结构与功能关系课程名称糖复合物结构与功能姓名宋晨阳学号 2016102218 专业生物化学与分子生物学年级 16级院所生命科学学院年月日 2017.6.30研究生课程论文评价标准东北师范大学研究生院制糖复合物的结构与功能关系所谓糖复合物,是糖类的还原端和其他非糖组分以共价键结合的产物,主要有糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂和脂多糖。
糖类复合物作为能量物质的研究由来已久,人们对它的生物学功能非常感兴趣,细胞表面多以糖脂或糖蛋白形式存在的糖复合物,是细胞间通信的重要的信号分子,糖链的糖基组成和排列顺序,分支形式以及糖链的长短均构成了化学信号,传递着生物信息,这种信息与机体的免疫功能调节、细胞分化和恶变、胚胎发育、血液系统等多方面功能密切相关。
即糖复合物的结构决定了他的相应的生物学功能,它的功能也体现了它独特的结构。
下面我将列举几个糖复合物,一一阐述它们结构与功能的关系。
在糖蛋白和蛋白聚糖中,有的仅有一种或少数几种的糖基,有的则存在大量的线性或分支寡糖链。
软骨中的氨基葡聚糖具有众多的寡糖链,是典型的蛋白聚糖,它含有约150个糖链,每个糖链都共价结合于多肽链为核心的支肽链上,整个结构是高度水化的。
软骨蛋白聚糖聚集体的相对分子质量非常大。
从电子显微镜拍摄的照片看,软骨蛋白聚糖聚集体的形状像羽毛,中心的透明质酸链穿过聚集体,带有糖胺聚糖的核心蛋白粘附在透明质酸链的侧面,像是透明质酸链长出的支链。
透明质酸是通过非共价键(主要静电相互作用)与核心蛋白相互作用,这些相互作用又被大量连接蛋白与透明质酸和核心蛋白的相互作用(主要是静电作用)所稳定。
每个核心蛋白大约共价100个分子的硫酸软骨素。
软骨蛋白聚糖是由一条核心蛋白多肽链和大量硫酸软骨素及硫酸角质素(重要的糖胺聚糖)为侧链所组成的瓶刷状分子,含有大量的酸性基团(特别是SO4基),可吸纳大量的水分以保证软骨的黏弹性和抗压能力。
在正常软骨基质中,大部分AG以聚集体的形式存在,是AG单体通过连接蛋白与透明质酸(唯一不含硫酸的GAG)相连呈大瓶刷状的复合物,充填于胶原纤维网架中相互交联形成稳定结构,并影响胶原纤维的形成。