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糖蛋白与蛋白聚糖

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第2章 糖蛋白、蛋白聚糖和细胞外 7年制

第2章 糖蛋白、蛋白聚糖和细胞外 7年制
核心蛋白 组成 糖胺聚糖 糖醛酸 糖胺 葡糖胺 半乳糖胺 葡糖醛酸 艾杜糖醛酸
目录
（一）糖胺聚糖是含己糖醛酸和己糖胺组成 的重复二糖单位 体内重要的糖胺聚糖（ 体内重要的糖胺聚糖（6种）： 硫酸软骨素(chordroitin sulfate) 硫酸软骨素 硫酸皮肤素(dermatan sulfate) 硫酸皮肤素 硫酸角质素(keratan sulfate) 硫酸角质素 透明质酸(hyaluronic acid) 透明质酸 肝素(heparin) 肝素 硫酸类肝素(heparan sulfate) 硫酸类肝素
N
糖基化位点： 糖基化位点：
N- 连接糖蛋白中 - 连接糖蛋白中Asn-X-Ser/Thr三个氨基酸残 三个氨基酸残 基组成的序列子称为糖基化位点 基组成的序列子称为糖基化位点
目录
（三）N-连接聚糖结构可分成三型
①高甘露糖型 ②复杂性 ③杂合型 都有一个五糖核心 都有一个五糖核心
Man Man Man GlcNAc GlcNAc
糖复合物概述 糖复合物概述
糖蛋白和蛋白聚糖都由共价连接的蛋白质和 聚糖两部分组成。 聚糖两部分组成。 糖蛋白：蛋白质重量百分比大于聚糖； 糖蛋白：蛋白质重量百分比大于聚糖； 蛋白聚糖：聚糖所占重量在一半以上。 蛋白聚糖：聚糖所占重量在一半以上。
目录
糖组学
糖组(Glycome)是指一种细胞或一个生物体中 糖组 是指一种细胞或一个生物体中 全部聚糖种类。 全部聚糖种类。 糖组学则包括聚糖种类、结构鉴定、 糖组学则包括聚糖种类、结构鉴定、糖基化 则包括聚糖种类 位点分析、蛋白质糖基化的机制和功能等研究。 位点分析、蛋白质糖基化的机制和功能等研究。
目录
二、糖蛋白分子中聚糖具有核酸和蛋白质 不能替代的功能 （一）聚糖可稳固多肽链的结构 （二）聚糖可保护肽链并延长其半衰期

糖蛋白与蛋白聚糖 PPT课件

糖蛋白与蛋白聚糖 PPT课件

糖蛋白与蛋白聚糖的区别
糖蛋白
糖链含量 一般少于蛋白质，少数可较多
糖链组成 不含糖醛酸，含N-乙酰氨基己 糖、甘露糖、半乳糖，末端为 唾液酸及岩藻糖
糖基排列 大多为分支寡糖链
与肽链 O-连接或N-连接 连接方式
分布
分布广泛，细胞内外皆有
生理功能 作用广泛，许多粘蛋白、血浆 蛋白、膜蛋白等结构蛋白均为 糖蛋白
3. 跨膜胞内蛋白聚糖
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
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
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；
识别而产生抗体。
（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 。
（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
•N-乙酰葡萄糖胺(GlcNAc) •N-乙酰半乳糖胺(GalNAc) •N-乙酰神经氨酸(NeuAc)
-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）
5型胶原蛋白的结构及组织分布

糖蛋白与蛋白聚糖

糖蛋白与蛋白聚糖

(一)糖胺聚糖的结构和类型
透明质酸（hyaluronic acid, HA）
Gtin sulfate, CS)
GlcUA
GalNAc
硫酸皮肤素(dermatan sulfate, DS) 特点：重复二糖单位由IdoUA和GalNAc
构成
硫酸角质素 (keratan sulfate, KS)
(1) 核心结构：与Ser/Thr相连接的糖基部分
(2) 骨架结构：核心结构的外延部分
(3)非还原端：
聚糖链的非还原性糖基可以是Gal、GalNAc 、 GlcNAc、Fuc或Sia
补充：聚糖链的还原端和非还原 端
（二）N-连接型糖蛋白
聚糖与多肽链的连接方式 分子中的糖链通过与多肽链中 Asnγ位酰胺N原子形成N-糖苷 键而共价相连。
蛋白聚糖的分子结构 1. 糖胺聚糖(glycosaminoglycan, GAG) :
具有由氨基己糖（己糖胺) 与己糖醛酸或半乳糖交替 排列形成的二糖重复单位
常见的氨基己糖: 氨基葡萄糖(GlcN)和氨基半乳糖(GalN) 常见的己糖醛酸: 葡萄糖醛酸(GlcUA)和艾杜糖醛酸(IdoUA)
2. 核心蛋白
第三章 糖蛋白与蛋白聚糖
第一节 糖蛋白
（glycoprotein）
定义： 在分子组成中以蛋白质为主，其一定部位以 共价键与若干糖链相连所构成的分子
糖蛋白的分子结构
组成糖蛋白分子糖链的单糖:
D-葡萄糖(Glc); D-半乳糖(Gal);
D-甘露糖(Man); L-岩藻糖(Fuc);
2-N-乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc);
Gal
GlcNAc
肝素(heparin, Hep)和硫酸乙酰肝 素(heparan sulfate, HS)

糖蛋白与蛋白聚糖

糖蛋白与蛋白聚糖
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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13
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14
长萜醇-P-P聚糖的合成
3型N-聚糖的加工过程
复杂型
2021/3/11
15
（三）O-连接糖蛋白
定义 糖蛋白聚糖中的N-乙酰半乳糖胺与
N-连接： 连接 方式
O-连接：
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8
（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。
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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。
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3
第一节
糖蛋白
Glycoprotein
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4
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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5
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
蛋白部分的丝/苏氨酸残基的羟基相连， 称为O-连接糖蛋白。
O-连接聚糖结构 由N-乙酰半乳糖胺和半乳糖构成核心
二糖，核心二糖可重复延长及分支，再接 上岩藻糖、N-乙酰葡萄糖胺等单糖。
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16
O-连接聚糖合成
✓特点：先合成多肽链，再加工糖链
✓不需载体

糖蛋白与蛋白聚糖

糖蛋白与蛋白聚糖
糖胺聚糖（glycosaminoglycan, GAG）曾称为 粘多糖、氨基多糖,氨基聚糖和酸性多糖等。 体内重要的糖胺聚糖分为按二糖重复单位不同（种）： • 硫酸软骨素类(chordroitin sulfates) (CS) • 硫酸皮肤素(dermatan sulfate) (DS) • 硫酸角质素(keratan sulfate) (KS) • 透明质酸(hyaluronic acid) （HA） • 肝素(heparin) (HEP) • 硫酸类肝素(heparan sulfate) (HS）
第一篇
蛋白质
第二章 糖蛋白与蛋白聚糖
glycoprotein and proteoglycan

蛋白质的结构和功能 脂蛋白 细胞外基质蛋白质(自学) 蛋白质的转运、加工与修饰(自学)
单糖
糖类
多糖
糖蛋白(glycoprotein) 蛋白聚糖(proteoglycan) 糖脂(glycolipids)
分子中的糖链通过与多肽链中 Asnγ位酰胺N原子形成N-糖苷 键而共价相连。
N-连接型糖蛋白
N-连接分类:
(1) N-GlcNAc连接:
糖基化位点: Asn-X-Ser/Thr 序列子
(sequon） (2) N-GalNAc连接和N-Glc连接 (罕见)
糖蛋白中糖链的组成与结构
糖蛋白中的糖链变化较大，含有丰富的结构信息。寡糖链往 往是受体、酶类的识别位点。


糖蛋白的分子结构
蛋白质部分 组成糖蛋白分子糖链的单糖: D-葡萄糖 (Glc); D-半乳糖 (Gal); D-甘露糖 (Man); L-岩藻糖 (Fuc); 2-N-乙酰氨基葡萄糖 (GlcNAc); 2-N-乙酰氨基半乳糖 (GalNAc); D-木糖 (Xyl); L-阿拉伯糖 (Ara) ; 唾液酸 (Sia)

第十九章：糖蛋白

第十九章：糖蛋白

2 .N-连接寡糖结构 N－连接寡糖可分为三型；
①高甘露糖型
②复杂型
③杂合型：这三型 N-连接寡糖都有一个五糖核心，高甘露糖型在核
心五糖上连接了 2－9 个甘露糖，复杂型在核心五糖上可连接入 3、4
或 5 个分支糖链，宛如天线状，天线末端常连有 N-乙酰神经氨酸。
杂合型则共有二者的结构。
（二）O-连接糖蛋白
胶原蛋白由 3 条肽链以α 右手螺旋形成棒状结构。
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。
三.纤连蛋白
定义
5 分钟
广泛存在于细胞外基质、基底膜和各种体液中的一种多功能糖蛋
白。多为二聚体形式，也有多聚体形式。
分布
细胞外基质、基底膜和各种体液。
教学内容 第十九章 糖蛋白、蛋白聚糖和细胞外基质
时间
大多数真核细胞都能合成一定类型的糖蛋白和蛋白聚糖,它们分 布于细胞表面、细胞内分泌颗粒和细胞核内，也可被分泌出细胞，构 成细胞外基质成分。糖蛋白和蛋白聚糖都由共价键相连接的蛋白质和 糖两部分组成。糖蛋白分子中的蛋白质重量百分比大于糖，而蛋白聚 10 分钟 糖中多糖链所占重量在一半以上，甚至高达 95%，两者的糖链结构也 不同。因此糖蛋白和蛋白聚糖在合成途径和功能上存在显著差异。
岩藻糖、N-乙酰葡萄糖胺等单糖。
二、糖蛋白寡糖链的功能
20 分钟
许多执行不同功能的蛋白质都是糖蛋白，糖蛋白中的寡糖链不但
能影响蛋白部分的构象、聚合、溶解及降解还参与糖蛋白的不能取代的。
（一）寡糖链对新生肽链的影响
1.不少糖蛋白的 N-连接寡糖链参与新生肽链的折叠并维持蛋白
共价连接到核心蛋白的多肽链上。

第04章 糖蛋白与蛋白聚糖

第04章 糖蛋白与蛋白聚糖

(3) 糖链结构分析：
已发展了一系列技术，可对糖链中每个单糖残基的异头结构 (α或β)、环式结构类型(p或f)以及与其它糖残基连接键的位置进 行测定。这些方法包括外切糖苷酶消化，利用特异性极高的外切糖 苷酶水解糖链，再用HPLC、HPTLC (high- performance thinlayer chromatography)和HPCE(high-performance capillary electrophoresis)成套仪器进行检测，精度达fmol～pmol级，可得 到糖基连接链位置的信息。由于可用的高专一性外切糖苷酶种类有 限，这种方法的应用有很大的局限性。甲基化分析法利用甲基化等 修饰反应制备糖衍生物，经GLC与质谱仪联用进行检测，精度可达 0.1～10 pmol，可鉴定和定量残基上特定位点取代以及糖的环式构 型。质谱法在糖结构分析中可测定糖环上键的类型与位置，如采用 FAB(fast-atom bombardment)、LSIMS(liquid secondary ion mass spectrometry)和MS／MS(tandem mass spectrometry)，检测 精度可达fmol～pmol水平。NMR(nuclear maqnetic resonance)用 于糖结构分析可测定糖基的异头构型和键的位置，精度达10pmol～ n mol水平，最显著的优点是无需制备糖衍生物。
4.2.1
4.2.1.1
糖蛋白的结构
糖蛋白结构研究
糖蛋白的结构研究包括蛋白质部分的结构 测定和糖链部分的结构测定。
表4-1 糖蛋白中糖链数目与间距的变动
糖蛋白 血清糖蛋白 α1-酸性糖蛋白 胎球蛋白 4 6 糖链数目 糖链平均间距 51 60 113
人触珠蛋白

糖蛋白与蛋白聚糖课件共27页

糖蛋白与蛋白聚糖课件共27页
目录
谢谢！
xiexie!
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xiexie!
体内重要的糖胺聚糖（6种）： 硫酸软骨素类 硫酸皮肤素 硫酸角质素 透明质酸 肝素和硫酸类肝素
目录
核心蛋白
1.定义
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。
目录
2. 蛋白聚糖聚合物
透明质酸 连接蛋白
目录
N-连接： •连接方式
O-连接：
目录
（一）N-连接糖蛋白
糖蛋白的糖链与蛋白部分的Asn-X-Ser/Thr序列 的天氡酰胺氮以共价键连接称N-连接糖蛋白。其中 的X可为脯氨酸以外的任意氨基酸。(糖基化位点)
（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。(丝/苏氨酸比较集中且周 围常有脯氨酸的序列)
目录
糖蛋白的分布
细胞膜蛋白大多是糖蛋白
膜周蛋白 嵌合膜蛋白 脂锚定蛋白（GPI锚定）
目录
糖蛋白的分布
细胞内有些蛋白也受糖基修饰
转录因子的糖基修饰 酶的糖基修饰
细胞外也有很多糖蛋白
血液中 促红细胞生成素 甲胎蛋白
细胞外基质蛋白大多是糖蛋白
层粘连蛋白 纤连蛋白 胶原蛋白
目录
蛋白聚糖
目录
结构特点
O-乙酰半乳糖胺 8种核心 Tn抗原 O-岩藻糖 发育信号调控 O-乙酰葡萄糖胺 细胞核细胞质特有的修饰，调节转录
目录
O—连接糖链的糖基化的功能
调节转录因子活性 构成ABO血型抗原的基础 调控细胞信号转导
目录
糖蛋白糖链的合成与降解
糖基转移酶

四、糖蛋白和蛋白聚糖

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

糖蛋白与蛋白聚糖

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

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

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：

02糖蛋白

02糖蛋白

病。
类风湿性关节炎患者血清IgG的N-聚糖链的种
类变化不大，但其Fc段N-聚糖链外链结构中的
末端Gal明显下降，从而使以GlcNAc为末端的 聚糖链比例增加，形成去半乳糖基的IgG亚型 IgG0，后者即可成为一种自身抗原。
IgA型肾病的典型病理改变是肾小球基底膜上
IgA1的单体和聚合体的大量沉积。
细胞信号转导、调节细胞粘附、维持或抑制细
胞生长等。
1. Molecular Structure of Proteoglycan 蛋白聚糖是由糖胺聚糖链与核心蛋白通过共价 键连接而成。
糖胺聚糖属于杂多糖类化合物，其典型的结构
特征是具有由氨基已糖与已糖醛酸或半乳糖
(Gal)交替排列形成的二糖重复单位。
⑴ 五糖核心结构：是一种共性结构，它由内侧
的两个GlcNAc和外侧的三个Man组成，称为 三甘露糖五糖核心。
Core Structure of Glycan with N-GlcNAc Linked Type
⑵ 外链结构：由连接在上述五糖核心外侧的糖基 构成。分为下列三型： ① 高甘露糖型：糖基全部由Man组成，可有
3.5 Glycoprotein and Malignant Neoplasm 恶性肿瘤细胞糖蛋白的聚糖链结构的改变是一 种普遍现象。其改变主要表现为： ① 天线数增加； ② 聚乳糖胺结构出现或增加； ③ 核心岩藻糖增加；
④ 出现偏二天线结构。
3.6 Glycoprotein and Autoimmune Disease 目前认为，类风湿性关节炎是一种与免疫球蛋 白IgG中N-聚糖链结构改变有关的自身免疫疾
1.2 Composition and Structure of Glycan in Glycoprotein 1.2.1 Glycan with O-GalNAc Linked Type

蛋白聚糖

蛋白聚糖

目录
一、糖蛋白糖链的结构
连接和O-连接型两种 （一）糖蛋白聚糖分为N-连接和 连接型两种 糖蛋白聚糖分为 连接和
聚糖中单糖的种类： 聚糖中单糖的种类： 单糖的种类 葡萄糖(Glu) 葡萄糖 半乳糖(Gal) 半乳糖 甘露糖(Man) 甘露糖 N-乙酰半乳糖胺 乙酰半乳糖胺(GalNAc) 乙酰半乳糖胺 岩藻糖(Fuc) 岩藻糖 N-乙酰葡萄糖胺 乙酰葡萄糖胺(GlcNAc) 乙酰葡萄糖胺 N-乙酰神经氨酸 乙酰神经氨酸(NeuAc) 乙酰神经氨酸
目录
按核心蛋白和糖链成分的差别，蛋白聚糖分类： 按核心蛋白和糖链成分的差别，蛋白聚糖分类： 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 3. 跨膜胞内蛋白聚糖
目录
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 糖蛋白亚基 核心蛋白
骨骺软骨蛋白聚糖聚合物
参与新生肽链的折叠并维持蛋白质的正确 的空间构象； 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 。
目录
（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， 具有功能的糖蛋白的二聚体，往往依靠 蛋白或糖糖-蛋白或糖-糖相互作用维系亚基的聚合和 构象。 构象。
（四）聚糖对蛋白质在细胞内的分拣、投送 聚糖对蛋白质在细胞内的分拣、 和分泌中的作用
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 诸如糖蛋白的胞内定向转运、 息 ， 诸如糖蛋白的胞内定向转运 、 细胞与细 胞的相互作用、 胞的相互作用 、 组织与器官发育以及细胞外 信号转导等。 信号转导等。 每一聚糖都有一个独特的能被蛋白质阅读， 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 并与蛋白质相结合的三维空间构象 ， 码(sugar code)。 。

糖蛋白、蛋白聚糖

糖蛋白、蛋白聚糖

对糖链来说，
假设A为甘露糖，B为半乳糖，Man可以和
Gal的C2，C3，C4和C6的四个位置中的任 一个碳相连，因此Man→Gal可以形成4个 异构体。 由于Man和Gal连接时可以采取两种异头构 型。α和β，此二糖可以有8个可能的异构体。 甘露糖残基可以以呋喃糖或吡喃糖形式存 在，这样二糖链可以有16个异构体。 而且这里尚未考虑二糖链与蛋白质结合时， 半乳糖残基的异头构型。
1．作为生物体的主要能源物质
植物的淀粉和动物的糖原都是能量的 储存形式。人体摄入的碳水化合物在体内 经消化变成葡萄糖或其它单糖参加机体代 谢。
2．在生物体转变为其他物质
有些糖是重要的中间代谢物，这些中 间物为合成其他生物分子如氨基酸、核苷 酸、脂肪酸等提供碳骨架。
3．作为生物体的结构成分
纤维素、半纤维素、木质素是植物细 胞壁的主要成分。肽聚糖是细菌细胞壁的 主要成分。
核糖核酸酶B 胎球蛋白
<4%
8% 20%
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
38%
50% 60% 70% 82%
糖蛋白中所含的单糖残基的种类：
葡萄糖(Glu) 半乳糖(Gal) 甘露糖(Man)
N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)
岩藻糖(Fuc) N-乙酰葡糖胺(GlcNAc) N-乙酰神经氨酸(NeuNAc)，即唾液酸（Sia）

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。
CHO HO C H H

糖蛋白、蛋白聚糖和细胞外基质总结

糖蛋白、蛋白聚糖和细胞外基质总结

第十九章糖蛋白、蛋白聚糖和细胞外基质教材精要与重点解析一、了解糖蛋白的结构与聚糖功能糖蛋白的结构✧构成糖蛋白分子中聚糖的单糖分子有7种：葡萄糖、半乳糖、甘露糖。

N-乙酰半乳糖胺、N-乙酰葡糖胺、岩藻糖、N-乙酰神经氨酸构成糖蛋白分子中聚糖的单糖与蛋白部分连接的方式✧N-连接糖蛋白✧O-连接糖蛋白糖蛋白分子中聚糖的功能✧保护蛋白质肽链，延长半衰期✧参与新生肽链的折叠并维持蛋白正确的空间构象✧因为聚糖中单糖间的连接方式各异，直到分子识别作用二、了解蛋白聚糖的结构与特点蛋白聚糖的组成：主要由糖胺聚糖共价连接于核心蛋白所组成✧重要的糖胺聚糖：硫酸软骨素类、硫酸皮肤素、硫酸角质素、透明质酸、肝素和硫酸类肝素✧核心蛋白：在蛋白聚糖中，与糖胺聚糖链共价结合的蛋白蛋白聚糖的功能：主要是构成细胞外基质，并与细胞的粘附、迁移增殖和分化行为相关三、了解细胞外基质的概念与特点细胞外基质由三类成分组成✧①结构蛋白：如胶原、弹性蛋白✧②专一蛋白：纤连蛋白、层粘连蛋白和纤维蛋白✧③蛋白聚糖胶原是细胞外基质的重要组成成分✧已发现的胶原有18型✧原胶原由三条α多肽链以右手螺旋的方式形成三股螺旋✧原胶原→胶原微纤维→胶原纤维纤连蛋白Fn✧是多功能蛋白，来源于体内多种细胞，分布广泛✧血浆中纤连蛋白主要来自于肝细胞✧纤连蛋白是由分子量为25万左右的单体组成的二聚体✧在血小板聚焦、组织损伤、修复、细胞增殖、分化等方面都起作用层粘连蛋白Ln✧多结构域构成的糖蛋白，分子量高达90万✧三链形式，由一条A链和两条B链通过二硫链连接而成✧主要介导上皮细胞及内皮细胞粘着于基底膜，影响细胞的生长、分化和运动等。

糖蛋白与蛋白聚糖

糖蛋白与蛋白聚糖
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高（寡）甘露糖型( high-or oligo-mannose type ):五糖核心以外的糖基全部是 Man。
杂合型(hybrid type): 一半分子似复杂型，另一半分子似高甘露糖型。
而且缺乏由五糖核心生成复合型或杂合型糖链的能力，昆虫病毒
复合型(complex type)：天线(antenna)连接GlcNAc、Gal和 SA(NeuAc)或Fuc组成。
第十一章 糖蛋白与蛋白聚糖 第一节 糖蛋白 第二节 蛋白聚糖
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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). 游离形式：如植物杂多糖(heteropolysaccharide) 糖复合物：如糖蛋白(glycoprotein)、蛋白聚糖(proteoglycan）、 糖脂(glycolipids)。糖脂不属于蛋白质,了解不多。
糖蛋白或蛋白多糖中的单糖 生物界已发现200多种单糖，但只有11种出现在糖蛋白或蛋 白多糖中。 己糖: 半乳糖(Gal)、葡萄糖(Glc)、甘露糖(Man) 脱羟己糖：L－岩藻糖(Fuc) 己糖衍生物：乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc).乙酰氨基半乳糖(GalNAc 戊糖：木糖(Xyl)、L－阿拉伯糖(Ara) 己糖胺: 半乳糖胺(GalN)、葡萄糖胺(GlcN) 唾液酸(SA)：一类九碳单糖，所有神经氨酸或酮基-脱氧壬酮糖酸(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)

糖蛋白、蛋白聚糖和细胞外基质(1)

糖蛋白、蛋白聚糖和细胞外基质(1)

杂合型 ( hybrid type ): 一半分子类似复杂型， 另一半分子则似高甘露糖型，故称为杂合型
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4. N-聚糖的种属、组织和位点专一性
不同种属同一组织或同一种属不同组织中 相同糖蛋白的 N-聚糖并不相同，即 N-聚糖结 构具有种属和脏器专一性.
如 γ-谷氨酰转肽酶 ( GGT )，主要存在肾脏 和小肠等组织，肝中的含量较少。
例1: 衣霉素处理细胞或细菌后表达的溶酶体β葡 萄糖苷酶只有免疫原性而没有酶活力。 例2：带硫酸的LH与受体亲和力高于带SA 的LH， 但生物半寿期缩短，在血中清除加快。
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5. 聚糖与分子识别和细胞识别
受体－配体互相识别 凝集素对单糖和聚糖的识别 ( 亲和层析 ) 病原体对细胞膜上糖基的识别和侵袭 精卵识别， 细胞粘附。
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糖蛋白是蛋白质和糖类的共价复合物。 蛋白质肽链可在不同部位结合多个糖基或聚糖。 含糖量可低至 2%，高至 50%。 存在于各种组织和不同细胞中，特别在细胞表面 膜上含量丰富。绝大多数血浆蛋白质也是糖蛋白。
½ 生物体蛋白是糖蛋白或蛋白多糖，包括酶、激
素、膜蛋白、血浆蛋白、结构蛋白、毒素等。生
N-GlcNAc 转移酶
● ：Man, ▓ :GlcNAc, ★编:F辑upcp,t ▼:Glc , ◆: SA , ▲:Gal
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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
O-聚糖：具聚糖的密集度决定水解先
Fuc的水解, 靠近肽连的两个GlcNAc
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第一节 糖蛋白
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：
第十九章
糖蛋白、蛋白聚糖 和细胞外基质
Glycoprotein, Proteoglycan and Extracellular Matrix
南方医科大学基因工程研究所
生物化学与分子生物学教研室
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朱利娜
单糖
寡糖
糖类
多糖
糖蛋白(glycoprotein)
糖复合物
蛋白聚糖(proteoglycan)
➢ 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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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
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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（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
(glycoconjugates)
糖脂(glycolipids)
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糖生物学（glycobiology）
研究糖的分子结构、合成及生物功能的 新兴学科。
糖组和糖组学（Glycome and Gl糖yc组o：m为ic单s）一细胞或生物体中的整套聚糖
糖组学：研究包括聚糖种类、结构鉴定、糖基化 位点分析、蛋白质糖基化的机制和功能等的科学
蛋白部分的丝/苏氨酸残基的羟基相连， 称为O-连接糖蛋白。
O-连接聚糖结构 由N-乙酰半乳糖胺和半乳糖构成核心
二糖，核心二糖可重复延长及分支，再接上 岩藻糖、N-乙酰葡萄糖胺等单糖。
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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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（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， O-GlcNAc)糖基化修饰，主要发生于膜蛋白和分 泌蛋白;
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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长萜醇-P-P聚糖的合成
3型N-聚糖的加工过 程
复杂型
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（三）O-连接糖蛋白
定义 糖蛋白聚糖中的N-乙酰半乳糖胺与
•葡萄糖(Glc) •N-乙酰葡萄糖胺(GlcNAc) •半乳糖(Gal) •N-乙酰半乳糖胺(GalNAc) •甘露糖(Man) •N-乙酰神经氨酸(NeuAc) •岩藻糖(Fuc)
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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 （GlcNAc）
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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。
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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
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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
➢ 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。
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➢ 蛋白聚糖的结构
核心蛋白 糖胺聚糖
葡萄糖胺
糖胺 半乳糖胺
糖醛酸
葡萄糖醛酸 艾杜糖醛酸
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一、糖胺聚糖
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
➢ 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;
➢ 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 (OGlcNAcase)作用，O-GlcNAc糖基化noglycan, GAG） 是由己糖胺和己糖醛酸构成的重复二糖单位。
体内重要的糖胺聚糖（6种）：
•硫酸软骨素类(chordroitin sulfates)
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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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
-D-葡糖醛酸 （GlcUA）
-L-艾杜糖醛酸 ( IdoUA）
-D-葡糖胺 （GlcN）
-D-N-乙酰半乳糖胺 （GalNAc）
-L-岩藻糖 （Fuc）
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唾液酸 （SA）
-D-N-乙酰葡糖胺-尿苷二 （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：