糖基转移酶和糖苷酶

糖及糖组学考试复习题及答案解析1、糖⽣物学：通过运⽤分析化学、合成有机化学、⽣物化学与分⼦⽣物学、遗传学和细胞⽣物学等多学科⼿段研究糖及其衍⽣物的结构、合成代谢、⽣物学功能，以及与疾病的关系的⼀门交叉科学，包括糖化学、糖链合成、糖链在⽣物系统中功能及糖链操作技术等。

2、糖组学：是从分析和破解⼀个⽣物或⼀个细胞全部糖链所含信息这⼀⾓度⼊⼿，研究糖链的分⼦结构、表达调控、功能多样性以及疾病的关系的科学。

3、糖缀合物：⼜叫糖偶联复合物，糖与蛋⽩或脂类形成的共价结合物，如糖蛋⽩、糖脂、糖胺聚糖、蛋⽩聚糖及⼩分⼦糖苷。

4、糖基化反应：核苷糖供体和受体（如单糖、寡糖、蛋⽩质、脂和DNA）在特定的糖基转移酶的催化下⽣成糖基化受体同时释放出核苷酸的过程。

5、糖基转移酶：负责催化糖苷键的合成，是膜结合蛋⽩，有跨膜区，茎区和催化域组成。

糖基转移酶对受体结构有⾼度的特异性，并且酶的底物专⼀性相互重叠。

糖基转移酶的表达是基本⽔平组成型表达，还有发育阶段依赖及组织专⼀性，有105家族。

6、核苷糖转运⼦：在真核细胞中，能够将在细胞质中合成的核苷糖转运到亚细胞器（如内质⽹/⾼尔基体）的腔内，并从亚细胞器中送出核苷⼆磷酸转化⽣成的核苷⼀磷酸的蛋⽩载体，位于膜上。

7、N-糖链：糖链连接到蛋⽩质的天冬酰胺上，核⼼结构是Asn-GlcNAc2Man3，糖链较长，结构较复杂。

8、O-糖链：糖链连接到蛋⽩质的丝氨酸或苏氨酸上，糖链短，结构简单。

9、糖苷酶：是⼀类催化糖苷键⽔解的酶。

在酸性条件下，能催化由半缩醛羟基与醇羟基反应形成的糖苷键的断裂，有内切糖苷酶和外切糖苷酶。

根据结构差异分为135个家族（GH1-GH135）。

10、凝集素：⼀类⾮免疫来源的糖结合蛋⽩，没有酶活性，蛋⽩上有糖识别域，特异识别糖链末端特定的糖结构，能引起细胞凝集。

11、植物疫苗：病原体侵染植物，细胞表⾯半纤维素类多糖降解为寡糖，寡糖作为信号分⼦诱导植物基因表达，使植物表现出多种防卫功能，这些寡糖类物质具有类似疫苗的功能，植物疫苗有壳寡糖和⼏丁寡糖、葡寡糖、寡聚半乳糖醛酸。

糖基转移酶与糖基转移酶抑制剂摘要：糖基转移酶在生物体内催化活化的糖连接到不同的受体分子，如蛋白、核酸、寡糖、脂和小分子上，糖基化的产物具有很多生物学功能。

其是糖蛋白、糖脂中糖链生物合成的关键酶之一。

与此同时，对糖基化抑制剂的研究也是必要的。

两者在治疗一些因为糖基转移酶非正常表达引起的疾病有很大作用。

关键词：糖基转移酶；糖基化；糖基化抑制剂前言：糖基转移酶是广泛存在于内质网和高尔基体内的一大类酶，参与体内重要生物活性物质如糖蛋白和糖脂中糖链的合成，其作用是把相应的活性供体(通常是二磷酸核苷NDP-糖)的单糖部分转移至糖、蛋白质、脂类和核酸等，完成后者的糖基化加工，实现其生物学功能。

因此糖基转移酶的表达和活性的变化与许多疾病联系在一起，并可作为某些疾病的诊断标志，如α-1,3-半乳糖基转移酶活性在体内的再现会引发自身免疫反应，导致类风湿，并在器官异体移植中引起排斥反应；N-乙酰氨基葡萄糖基转移酶、岩藻糖基转移酶等在成熟细胞中活性的明显升高被视为肿瘤发生的重要标志，并且被认为是肿瘤迁移恶化的重要原因。

因此设计合成糖基转移酶抑制剂，对于寻找抗肿瘤、抗免疫系统等新药研究有重要意义。

1 糖基转移酶的存在糖蛋白是通过蛋白质的糖基化组装实现的，而糖基化过程则通过多种糖基转移酶完成——在肽链合成的同时或合成后，在糖基转移酶的催化下，糖链被连接到肽链的特定糖基化位点上。

糖基转移酶具有高度的底物专一性，即同时对糖基的供体和受体具有专一性。

对糖基转移酶进行研究，是糖基化研究的第1步。

目前已对多种糖基转移酶的结构以及编码它们的基因研究清楚,并认为糖链的合成没有特定的模板，而是通过糖基转移酶将糖基由其供体转移到受体上。

糖链可以认为是基因的次级产物,一个基因编码一个糖基转移酶,一个糖基转移酶专一地催化一个糖苷键的合成；这样一条糖链的合成就需要一个多酶系统,也就对应了一个基因组。

下文简要介绍几类重要的糖基转移酶。

1.1 N-乙酰氨基葡萄糖转移酶(N-acetylglucosa-minyl-transferase,Gnt)糖蛋白中糖链通过还原端的N-乙酰氨基葡萄糖以β-1,4糖苷键与蛋白质肽链上Asn-XXX-Ser/Thr序列(XXX为除脯氨酸以外的氨基酸)中Asn残基上的氨基(-NH2)相连，被称为N-糖链。

糖生物学基础举出5个糖复合物例子，说明其合成途径及重要生物功能。

现以N-连接糖蛋白中免疫球蛋白G、卵清蛋白；0-连接糖蛋白中黏蛋白、运铁蛋白；蛋白聚糖中肝素共5种糖复合物为例。

一．N-连接糖蛋白定义：糖蛋白的糖链与蛋白部分的Asn-X-Ser序列的Asn氮以共价键连接称N-连接糖蛋白。

连接点的结构：GlcNAcβ-N-Asn糖基化位点：N-连接聚糖中Asn-X-Ser／Thr三个氨基酸残基序列子(其中X 是除脯氨酸外的任一氨基酸)称为糖基化位点。

结构：（三型）结构特点：A.每种类型都具有一个五糖核心B.它们具有不同的分支，这些寡糖链分支常常被称为天线C.血液循环中和膜上的糖蛋白常常是N-糖苷连接N-连接寡糖的合成：N-连接寡糖是在内质网上以长萜醇(dolichol)作为糖链载体，先合成含14糖基的寡糖链，然后转移至肽链的糖基化位点上，进一步在内质网和高尔基体进行加工而成。

每一步加工都由特异的糖基转移酶或糖苷酶催化完成，糖基必须活化为UDP或UDP的衍生物。

免疫球蛋白G属N-连接糖蛋白。

生物功能如下：I g分子具有结合抗原和刺激抗体生成的双重功能。

首先，它能与抗原结合，产生多种生物效应，包括:①与病原微生物或它分泌的毒素结合，产生抗感染免疫;②活化体液的一类正常组分，即补体分子，起到杀伤病原体或靶细胞的作用;③加强吞噬细胞等免疫细胞的吞噬或杀伤效应;④与组织中的肥大细胞或嗜碱性粒细胞结合，产生过敏反应;⑤封闭移植的脏器，增强对它的保护，减缓排斥;⑥封闭肿瘤细胞，降低免疫保护。

免疫球蛋白还能穿过胎盘输送给胎儿。

此外，由于Ig分子由糖蛋白组成，所以除了上述抗体活性，还有抗原性，可活化自身免疫细胞，使之产生针对抗体的抗体──抗独特型抗体(Id抗体)，从而形成自身调节的功能。

各类免疫球蛋白的特性五类Ig在理化及生物学特性上各有不同。

IgG。

IgG是生物体液内主要的Ig，约占血液中Ig总量的70~75%。

由于IgG能通过胎盘，所以新生儿从母体获得的IgG 在抵抗感染方面起重要作用。

糖代谢知识要点(一)糖酵解途径:糖酵解途径中,葡萄糖在一系列酶得催化下,经10 步反应降解为2 分子丙酮酸,同时产生2 分子NADH+H+与2 分子ATP。

主要步骤为:(1)葡萄糖磷酸化形成二磷酸果糖;(2)二磷酸果糖分解成为磷酸甘油醛与磷酸二羟丙酮,二者可以互变;(3)磷酸甘油醛脱去2H 及磷酸变成丙酮酸,脱去得2H 被NAD+所接受,形成NADH+H+。

(二)丙酮酸得去路:(1)有氧条件下,丙酮酸进入线粒体氧化脱羧转变为乙酰辅酶A,同时产生1 分子NADH+H+。

乙酰辅酶A 进入三羧酸循环,最后氧化为CO2 与H2O。

(2)在厌氧条件下,可生成乳酸与乙醇。

同时NAD+得到再生,使酵解过程持续进行。

(三)三羧酸循环:在线粒体基质中,丙酮酸氧化脱羧生成得乙酰辅酶A,再与草酰乙酸缩合成柠檬酸,进入三羧酸循环。

柠檬酸经脱水加水转变成异柠檬酸,异柠檬酸经连续两次脱羧与脱羧生成琥珀酰CoA;琥珀酰CoA 发生底物水平磷酸化产生1 分子GTP 与琥珀酸;琥珀酸再脱氢,加水及再脱氢作用依次变成延胡索酸,苹果酸及循环开始得草酰乙酸。

三羧酸循环每循环一次放出2 分子CO2,产生3 分子NADH+H+,与一分子FADH2。

(四)磷酸戊糖途径:在胞质中,在磷酸戊糖途径中磷酸葡萄糖经氧化阶段与非氧化阶段被氧化分解为CO2,同时产生NADPH + H+。

其主要过程就是G6P 脱氧生成6磷酸葡萄糖酸,再脱氢,脱羧生成核酮糖5磷酸。

6 分子核酮糖5磷酸经转酮反应与转醛反应生成5 分子6磷酸葡萄糖。

中间产物甘油醛3磷酸,果糖6磷酸与糖酵解相衔接;核糖5磷酸就是合成核酸得原料,4磷酸赤藓糖参与芳香族氨基酸得合成;NADPH+H+提供各种合成代谢所需要得还原力。

(五)糖异生作用:非糖物质如丙酮酸,草酰乙酸与乳酸等在一系列酶得作用下合成糖得过程,称为糖异生作用。

糖异生作用不就是糖酵解得逆反应,因为要克服糖酵解得三个不可逆反应,且反应过程就是在线粒体与细胞液中进行得。

糖基转移酶名词解释概述及解释说明1. 引言1.1 概述糖基转移酶是一类重要的生物催化剂，它在细胞中起着关键的调控和介导作用。

糖基转移酶能够将一种糖基从一个底物分子上转移到另一个底物分子上，从而改变底物分子的化学性质和功能。

这些底物可以是蛋白质、核酸或其他小分子，糖基转移酶对于细胞内的信号传导、代谢调节以及糖类结构修饰等方面都具有重要作用。

1.2 文章结构本文将围绕糖基转移酶展开详细的解释和说明。

首先，在引言部分我们将对糖基转移酶进行概述，包括定义与原理、功能与作用以及分类与种类等方面的内容。

然后，我们将关注糖基转移酶在生物学意义、医学应用以及工业应用中的重要性。

接下来，我们将介绍研究糖基转移酶所采用的常见方法和技术，并给出一些实例和案例分析。

最后，在结论部分，我们将总结糖基转移酶的重要性和应用价值，并对未来研究提出展望与建议。

1.3 目的本文的目的在于对糖基转移酶进行全面而深入的解释和说明，帮助读者理解糖基转移酶的定义、原理、功能等方面的知识。

同时，通过介绍糖基转移酶在生物学、医学和工业领域中的重要性和应用，以及相关的研究方法和技术，希望进一步引发读者对该领域的兴趣，并为未来研究提供参考和指导。

2. 糖基转移酶概述:2.1 定义与原理:糖基转移酶是一类存在于生物体内的酶，其主要功能是将糖基从一个化合物转移到另一个化合物上。

该过程涉及到底物分子上的糖基团与活性位点上的特定氨基酸残基之间的相互作用。

这样的转移反应可以改变底物分子的特性和功能。

2.2 功能与作用:糖基转移酶在细胞中扮演着关键角色。

它们参与了多种生物学过程，包括代谢调节、细胞信号传导、蛋白质修饰等。

糖基转移酶还参与了糖复合物、磷脂等重要生物分子的合成和修饰，从而影响其稳定性和活性。

此外，糖基转移酶还能够催化毒素代谢和药物代谢过程。

2.3 分类与种类:根据其底物和产物类型的不同，糖基转移酶可被分为多个家族。

常见的糖基转移酶家族包括葡萄糖苷转移酶(GLUT)家族、糖基转移酶1(GT-1)家族和核糖基转移酶(RMT)家族等。

1.2蛋白质糖基化类型与特点蛋白质的糖基化是一种最常见的蛋白翻译后修饰,是在糖基转移酶作用下将糖类转移至蛋白质,和蛋白质上特殊的氨基酸残基形成糖苷键的过程。

研究表明,70%人类蛋白包含一个或多个糖链,1%的人类基因组参与了糖链的合成和修饰。

哺乳动物中蛋白质的糖基化类型可分为三种:N-糖基化、0-糖基化和GPI糖基磷脂酰肌醇锚。

大多数糖蛋白质只含有一种糖基化类型,但是有些蛋白多肽同时连有N-糖链、O-糖链或糖氨聚糖。

(l) N-糖基化:糖链通过与蛋白质的天冬氨酸的自由NH基共价连接,将这种2糖基化称为N-糖基化。

N-连接的糖链合成起始于内质网(ER),完成于高尔基体。

N-糖链合成的第一步是将一个14糖的核心寡聚糖添加到新形成多肽链的特征序列为Asn-X-Ser/Thr(X代表任何一种氨基酸)的天冬酰胺上,天冬酰胺作为糖链受体。

核心寡聚糖是由两分子N-乙酰葡萄糖胺、九分子甘露糖和三分子葡萄糖依次组成,第一位N-乙酰葡萄糖胺与ER双脂层膜上的磷酸多萜醇的磷酸基结合,当ER膜上有新多肽合成时,整个糖链一起转移。

寡聚糖转移到新生肽以后,在ER 中进一步加工,依次切除三分子葡萄糖和一分子甘露糖。

在ER形成的糖蛋白具有相似的糖链,由Cis面进入高尔基体后,在各膜囊之间的转运过程中,原来糖链上的大部分甘露糖被切除,但又由多种糖基转移酶依次加上了不同类型的糖分子,形成了结构各异的寡糖链。

血浆等体液中蛋白质多发生N-糖基化,因此N-糖蛋白又称为血浆型糖蛋白。

(2) O-糖基化:糖链与蛋白质的丝氨酸或苏氨酸的自由OH基共价连接。

0-糖基化位点没有保守序列,糖链也没有固定的核心结构,组成既可是一个单糖,也可以是巨大的磺酸化多糖,因此与糖基化相比,0-糖基化分析会更加复杂。

0-连接的糖基化在高尔基体中进行,通常第一个连接上去的糖单元是N-乙酰半乳糖,连接的部位为Ser、Thr或Hyp的羟基,然后逐次将糖残基转移上去形成寡糖链,糖的供体同样为核苷糖,如UDP-半乳糖。