糖复合物的结构与功能
生物化学 第四篇 糖与脂的结构与功能
第四篇糖与脂的结构与功能（第十四～十五章小结）第十四章糖类糖即碳水化合物，是指多羟基醛或多羟基酮以及它们的缩合物和某些衍生物。
含有醛基或酮基的糖分别称为醛糖或酮糖。
根据聚合度的不同，糖又分为单糖、寡糖和多糖。
单糖不能再水解成更简单的糖单位。
根据碳原子的数目，它们可分为丙糖、丁糖、戊糖、己糖和庚糖等。
可以使用三字母缩写表示一个单糖单位。
最简单的单糖是丙糖，包括甘油醛和二羟丙酮。
除了二羟丙酮以外，其他单糖至少含有一个手性C原子，因此具有旋光异构体。
甘油醛含有1个手性C原子，具有对映异构体。
在甘油醛的Fischer投影结构式之中，醛基画在最上方，羟基位于左侧的甘油醛L-型，羟基位于右侧的甘油醛为D-型。
其他各单糖的Fischer投影结构式之中，将编号最高的手性C-原子与甘油醛上的手性C原子进行比较，与D-型甘油醛一致的单糖就是D-型单糖，反之就是L-单糖。
自然界中存在的单糖绝大多数为D-型单糖。
在各种旋光异构体之中，互为镜像的一对异构体称为对映异构体；一个或一个以上的手性C原子构型相反，但并不呈镜像关系的一对异构体称为非对映异构体；只有一个手性C原子的构型不同的一对异构体称为差向异构体。
直链的单糖在分子内也能够发生缩醛或缩酮反应形成环状结构。
葡萄糖环化主要形成六元环吡喃糖，果糖、核糖和脱氧核糖环化主要形成五元环的呋喃糖。
通常使用Haworth式表示单糖的环状结构。
在单糖变成环状结构以后，原来的羰基C成为异头物C，产生α和β异头物。
半缩醛羟基与编号最高的手性C原子上的羟基具有相同取向的异头物成为α异头物，反之就称为β异头物。
在葡萄糖溶液之中，β-D-葡萄糖要比α-D-葡萄糖多。
单糖可进行各种修饰反应而形成一系列衍生物，例如，氨基糖、氧化糖、脱氧糖、糖醇和糖苷等。
单糖具有酮基和多个羟基，能与多种化学试剂反应，单糖能发生的主要反应有异构、氧化、还原、成脎、醛缩、酯化、缩合。
某些颜色反应可以用来鉴别和定量糖。
糖复合物生化研究技术
糖复合物生化研究技术
糖复合物是指由糖分子和其他生物分子(如蛋白质、核酸、脂类等)组成的复合物。
它们在生物体内发挥着多种重要功能,如支持细胞生长、调节代谢、参与免疫反应等。
糖复合物的生化研究对于理解其生物学功能和机制具有重要意义。
以下是糖复合物生化研究技术的主要内容和拓展:
1. 质谱分析:质谱分析是一种用于检测和分离混合物的技术,可用于研究糖复合物的组成和结构。
通过质谱分析,可以确定糖复合物中各成分的比例和位置,从而了解糖复合物的生物学功能。
2. 荧光分析:荧光分析是一种利用荧光剂表达和检测生物分子的方法,可用于研究糖复合物的生物学功能。
通过荧光分析,可以观察糖复合物的荧光信号强度和颜色变化,了解糖复合物的生物学活性和稳定性。
3. 基因编辑技术:基因编辑技术可用于研究糖复合物的基因功能。
例
如,CRISPR/Cas9技术可以针对特定基因序列进行精准的基因编辑,从而观察该
基因在糖复合物中的功能。
4. 电泳技术:电泳技术可用于研究糖复合物的组成和结构。
例如,凝胶电泳可以分离和检测糖复合物中的不同成分,从而了解糖复合物的组成和结构。
5. 生物成像技术:生物成像技术可用于研究糖复合物的生物学功能。
例如,PET/CT技术可以观察糖复合物在生物体内的位置和功能,从而了解糖复合物的生物学作用。
糖复合物是一个重要的生物复合物,其功能和机制的研究对于理解生物体内的生物学过程和疾病机制具有重要意义。
糖复合物生化研究技术包括质谱分析、荧光分析、基因编辑技术、电泳技术和生物成像技术等,可以提供丰富的数据和
信息,用于研究糖复合物的组成、结构、功能以及相互作用。
蛋白质多糖复合物的作用
蛋白质多糖复合物的作用蛋白质多糖复合物是由蛋白质和多糖两种生物大分子组成的复合物。
它在生物体内起着重要的生理作用，对于维持生物体的正常功能具有至关重要的作用。
本文将从多个角度来探讨蛋白质多糖复合物的作用。
蛋白质多糖复合物在细胞外基质中起着结构支持和细胞粘附的作用。
细胞外基质是细胞外的一种复杂环境，由多种蛋白质和多糖组成。
蛋白质多糖复合物通过与细胞外基质中的蛋白质相互作用，形成细胞外基质的支架结构，为细胞提供支持和保护。
此外，蛋白质多糖复合物与细胞膜上的受体结合，促进细胞与基质之间的黏附，维持细胞的形态和结构。
蛋白质多糖复合物在免疫系统中具有重要的作用。
免疫系统是生物体内的一套防御机制，能够识别和排除外来物质，保护生物体免受病原体的侵害。
蛋白质多糖复合物在免疫反应中起到信号传递和调节的作用。
当病原体侵入机体时，免疫细胞会识别并结合病原体表面的蛋白质多糖复合物，从而激活免疫反应，并引发炎症反应。
此外，蛋白质多糖复合物还能够调节免疫细胞的活化和增殖，对于维持免疫系统的正常功能至关重要。
蛋白质多糖复合物在细胞间信号传递中发挥着重要的作用。
细胞间的信号传递是细胞之间相互作用的重要方式，对于细胞的生长、分化和功能发挥起着至关重要的作用。
蛋白质多糖复合物通过与细胞膜上的受体结合，诱导细胞内信号通路的激活。
这些信号通路可以调控细胞的基因表达和蛋白质合成，从而影响细胞的生理功能。
蛋白质多糖复合物还在细胞外调节因子的储存和释放中起着重要作用。
细胞外调节因子是一类能够通过细胞外基质与细胞相互作用的信号分子，能够调控细胞的生长、分化和功能。
蛋白质多糖复合物能够与细胞外调节因子结合，并将其储存起来。
当需要时，蛋白质多糖复合物能够释放储存的调节因子，从而调控细胞的生理功能。
总结起来，蛋白质多糖复合物在生物体内的作用非常广泛。
它在细胞外基质中起着结构支持和细胞粘附的作用，对于维持细胞的形态和结构至关重要。
在免疫系统中，蛋白质多糖复合物能够调节免疫反应，保护生物体免受病原体的侵害。
糖生物学基础
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。
糖缀合物名词解释
糖缀合物名词解释糖缀合物，又称糖聚合物，是由有机物质通过键连接结合形成的高分子复合物。
它主要包括糖类、蛋白质、核酸、脂质等多种物质，它们经过键结合后形成复合物，在生物系统中发挥重要作用。
《糖缀合物名词解释》一、糖类糖类是一种组成糖缀合物的重要物质，它能够与另外的物质结合，形成糖缀合物。
一般来说，糖类主要指五种糖，即葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖和麦芽糖。
它们的分子形态不同，但可以形成多种糖缀合物，具有高度的可控性。
二、蛋白质蛋白质是组成糖缀合物的另一种重要物质，它通常由一系列肽段组成，每一个肽段由20种氨基酸组成，每一种氨基酸可以有多种不同变种。
不同的蛋白质可以形成不同类型的糖缀合物，具有丰富的可控性和多样性。
三、核酸核酸是另外一种组成糖缀合物的重要物质，它由甲基化的脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）组成，可以与其他糖类物质构成特定的糖缀合物，在生物体中具有重要的控制作用。
四、脂质脂质是一种碳水化合物，是组成糖缀合物的另外一种重要物质。
它可以与糖类和蛋白质结合，形成不同类型的糖缀合物，在生物体内发挥重要作用。
五、多糖多糖是一种特殊的糖缀合物，它由多种不同类型的糖类结合而成，具有多样性和特殊的结构。
多糖可以与蛋白质、核酸和脂质结合，形成不同类型的复合物，在生物体内发挥重要作用。
六、其他物质除了糖类、蛋白质、核酸和脂质外，糖缀合物还可以通过其他物质，如氨基酸、脂肪酸、细胞壁组分、酶等物质，结合而成。
这些物质形成的糖缀合物，可以在细胞内发挥多种功能，对于细胞的正常生长发育起到关键作用。
糖缀合物是一种重要的复合物，它由糖类、蛋白质、核酸、脂质和其他物质的有机结合而成，在生物体内发挥重要的功能。
糖缀合物的结构组成是复杂的，但它可以根据具体的功能要求进行精确的控制，以满足生物系统的特定需求。
5第四章聚糖的结构和功能详解
第四章聚糖的结构与功能细胞中存在着种类各异的含糖的复合生物大分子，如糖蛋白，蛋白聚糖、糖脂，统称为复合糖类（complex carbohydrate)，又称为糖复合体（glycoconjugate )。
组成复合糖类中的糖组分（除｛单个糖基外，称为聚糖（glycan )。
就结构而论，糖蛋白和蛋白聚糖均由共价连接的蛋白质和聚糖两部分组成，而糖脂由聚糖与脂类物质组成。
体内也存在着蛋白质、糖与脂类三位一体的复合物，主要利用糖基磷脂酰肌醇（glycosylphosphatidyl inositol, GPI）将蛋白质锚定于细胞膜中。
大多数真核细胞都能合成一定数量和类型的糖蛋白和蛋白聚糖，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。
糖蛋白分子中蛋白质重量百分比大于聚糖，而蛋白聚糖中聚糖所占重量在一半以上，甚至高达95%，以致大多数蛋白聚糖中聚糖分子质量高达10万以上。
由于组成糖蛋白和蛋白聚糖的聚糖结构迥然不同，因此两者在合成途径和功能上在存在显著差异。
第一节糖蛋白分子中聚糖及其合成过程糖蛋白（glycoprotein )分子中的含糖量因蛋白质不同而异，有的可达20%，有的仅为5%以下。
此外，糖蛋白分子中单糖种类、组成比和聚糖的结构也存在显著差异。
组成糖蛋白分子中聚糖的单糖有7种：葡萄糖（glucose，Glc）、半乳糖（galactose，Gal）、甘露糖（mannose，Man）,N-乙酰半乳糖胺（N-acetylgalactosamine，GalNAC）、N-乙酰葡糖胺（N-acetylglucosamine，G1cNAc）、岩藻糖（fucose，Fuc）和N-乙酰神经氨酸（N-acetylneuraminic acid，NeuAc）。
由上述单糖构成结构各异的聚糖可经两种方式与糖蛋白的蛋白质部分连接，因此，根据连接方式不同可将糖蛋白聚糖分为N-连接型聚糖(N-linked glycan )和0-连接型聚糖（0-linked gly-can）。
糖复合物的结构与功能
糖链的N-乙酰葡糖胺与多肽链的天冬酰 胺的酰胺氮连接，形成N-糖苷键，此种糖 链为N-连接糖链，也称N-连接聚糖。
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
高甘露糖型 复杂型 杂合型 Man Man
第二节 糖蛋白的结构与功能
定义 糖蛋白由糖与蛋白质通过共价键连接形成。 特点 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、细胞浆、溶酶体及细胞外液
一、糖蛋白的分类与结构
GlcNAc Asn
N-连接 ：
GalNAc Ser
连接方式 O-连接：
GPl-连接：
（一）N-连接糖蛋白
都有一个五糖核心结构
Man
GlcNAc
GlcNAc
Asn
核心结构
高甘露糖型
复杂型
杂合型
N-连接糖链结构
（二）O-连接糖蛋白 定义 糖链的N-乙酰半乳糖胺与多肽链的丝氨酸 或苏氨酸的羟基连接，形成O-糖苷键，糖链 为O-连接糖链，也称O-连接聚糖。 连接点的结构 GalNAcα-O-Ser／Thr
第一节
聚糖的结构
一、聚糖的分子结构 （一） 单糖的种类及结构 单糖的种类 葡萄糖(Glc) 甘露糖(Man) 岩藻糖(Fuc) 木糖(Xyl)
半乳糖(Gal) N-乙酰葡糖胺(GlcNAc) N-乙酰半乳糖胺(GalNAc) 唾液酸(SA)
单糖结构
-D-葡萄糖 （Glc，▢）
-D-半乳糖 (Gal，●)
（* 由3个不同的氨基酸、核苷酸和已糖分别通过肽键、磷酸二酯键所组成的寡聚体数目）
糖蛋白结构及作用
糖蛋白结构及作用糖蛋白是一种由糖基和蛋白质组成的复合物，广泛存在于细胞膜上和细胞外基质中。
它在细胞识别、信号转导、细胞黏附等生物学过程中起着重要作用。
糖蛋白的结构非常复杂多样，其糖基可以分为两类：O-糖和N-糖。
O-糖是通过O-糖基转移酶将糖基转移至蛋白质上形成的；而N-糖则是通过N-糖基转移酶将糖基转移至蛋白质上形成的。
这些糖基可以单独连接在蛋白质上，也可以以复杂的方式连接在一起形成多糖链。
糖蛋白的作用主要体现在以下几个方面：1. 细胞识别和黏附：糖蛋白通过其独特的糖基结构，与其他细胞或分子进行特异性的识别和黏附。
细胞表面的糖蛋白可以通过与配体结合，介导细胞间的相互作用和黏附，从而参与细胞迁移、细胞信号传递等重要生物学过程。
2. 细胞信号转导：糖蛋白可以作为细胞信号转导的重要分子参与进程。
例如，一些膜上糖蛋白可以通过其糖基结构与信号分子结合，激活特定的信号转导通路，进而调控细胞的生理和病理过程。
3. 免疫应答：糖蛋白在免疫应答中起着重要作用。
在免疫细胞表面，糖蛋白可以作为抗原的标志物，通过与免疫细胞表面的糖蛋白相互作用，激活免疫细胞，进而介导免疫应答。
4. 细胞外基质组织：糖蛋白是细胞外基质中的重要组成部分，参与形成和维持细胞外基质的结构和功能。
糖蛋白通过其独特的糖基结构，与其他细胞外基质分子相互作用，调控细胞外基质的合成、降解和重塑。
5. 药物靶点：由于糖蛋白在多种生物学过程中的重要作用，它们成为了药物研发的重要靶点。
通过针对糖蛋白的研究，可以开发出针对糖蛋白的抑制剂或激动剂，用于治疗与糖蛋白相关的疾病，如癌症、炎症和免疫系统疾病等。
总结起来，糖蛋白是一类重要的生物分子，其复杂的结构和多样的糖基使其具有丰富的功能。
糖蛋白通过参与细胞识别、信号转导、细胞黏附等生物学过程，调控细胞的生理和病理过程。
对糖蛋白的研究不仅有助于深入理解生命的基本过程，还为药物研发提供了新的思路和靶点。
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糖的生物学功用
组织细胞构成 植物 动物
细菌
干重的90%, 细胞壁纤维素 动物细胞膜外的糖被 (glycocalyx) ECM、消化道黏液及骨、软骨及关节滑膜液 细胞壁中的肽聚糖
能量燃料 1 Glucose
产生30/32 ATP
转变成其他物质 三羧酸循环 (TCA), 中间产物（intermediate）
18-Oct Natasha Zachara Glycobiology of infectious disease
18
第一节 糖的化学组成 What are carbohydrates?
1. 糖的种类与结构
Sweet? 元素组成： C， H， O， N， P，S Hydrate of carbon (CmH2O)n------
多羟基醛、多羟基酮及其衍生物，或水解后能 产生这类化合物的物质。
英语中常以前缀 glyco- 或后缀 -glycan和 – saccharide (sakcharon) 表示分子中含有糖组 分或与糖有关；或sugar，glycan。
Why should not we know sth about sugar?
Scientific Topics-领域和前沿
Structure, Function and Synthesis of Bio-active Oligosaccharides Glycobiology, Cell Signaling and Glycoimmunology Stem Cell Glycobiology and Glycomedicine Developmental Glycobiology Glycobiology of protein folding, targeting and membrane trafficking Glycan Biomarkers and Glycotherapeutics for Cancer Glycomics, Glycoproteomics and Glyconanotechnology Cellular Microenvironment and Regulation of Glycoconjugates
多功能的糖复合物 糖蛋白、糖脂、蛋白聚糖
中心法则扩展
DNA → RNA → 蛋白质 → 细胞 → 生物功能
（酶）
糖
糖复合物
生物大分子-核酸、蛋白质、聚糖
生命的链
(遗传信息链) (生物功能链)
(生物功能调节链)
后基因组
蛋白组
糖组
合作才可达成功
糖生物学和糖组学
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。
Conference： /
8 basic symposium themes
1. Biosynthesis & Metabolism of Glycoconjugates, 2. Carbohydrates & Disease, 3. Cell Biology, 4. Development & Differentiation, 5. Glyco(bio)technology, 6. Infection & Immunity, 7. Physiology & Signalling, 8. Structural & Chemical Glycobiology and Glycomics
Biosynthesis
Scientific Topics-领域和前沿
Glycans in Microbial, Viral and Parasitic Infections Glycobiology of Angiogenesis and Apoptosis Glycobiology of Cell Stress, and Diseases Glycobiology and Industry Plant Glycobiology Glycobiology of carbohydrate-carbohydrate and protein-carbohydrate
interaction
Carbohydrates and Glycobiology
23 March 2001 Volume 291 Number 5512
TOPICS
Searching for medicine’s sweet spot Saving lives with sugar Sugar separates humans from apes Glycosylation and the immune system Toward automated synthesis of oligosaccharides and glycoproteins Glycoprotein structure determination by mass spectrometry Chemical glycobiology Intracellular functions of N-link glycan
国际糖复合物组织现任主席奥地利Iain B. H. Wilson教授和大连医科大学客座教授、 美国科学院院士Sen-itiroh Hakomori教授 来到我校，副校长黄敏会见了来宾并向 其介绍了学校的发展情况。
Society for Glycobiology (SFG) & Japanese Society of Carbohydrate Research (JSCR)
5th Baltic Meeting on Microbial Carbohydrates, Suzdal', Russia, September 2-6
Joint Meeting of the American Society for Matrix Biology and the Society for Glycobiology, San Diego (CA), USA, November 11-14 Asian Communications of Glycobiologyand Glycotechnology （AGCC） 亚洲糖会 中国糖生物学会议 2013 10th Carbohydrate Bioengineering Meeting (CBM 2013), Prague, Czech Republic, April 21-24
2014
Sessions I. Systems Glycobiology from Chemistry to Biology II. Virus / Inflammation Glycobiology III. Glycan Binding Proteins / Immunology IV. Regulation and Signaling V. Prokaryotic Glycan Assembly VI. Stem Cells VII. Glycans, Metabolism and Functions VIII. Disease: Mechanism, Biomarker and Therapeutics IX. Bioinformatics for Glycoscience
TIBS 10, 392-395 (1985)
16
Glycans Permeate Cellular Functions
Cell 143, 672-676
17
Protein-Bound Glycans Are Targets For Many Pathogens and Toxins:
Mucins are at the “Front Lines”
XVII European Carbohydrate Symposium (Eurocarb 17), Tel-Aviv, Israel, July 7-11
XXII International Symposium on Glycoconjugates (GLYCO 22), Dalian, China, June 23-28 2014 XXVII International Carbohydrate Symposium (ICS 2014), Bangalore, India, January 12-17 2015 XVIII European Carbohydrate Symposium (Eurocarb 18), Moscow, Russia
糖复合物的结构与功能
介绍
研究进展和背景 糖结构的基础知识 糖复合物的生物学功能 糖研究的应用前景
研究进展-20Байду номын сангаас2年糖相关会议
10th Jenner Glycobiology & Medicine Symposium, The Hague, The Netherlands, March 31-April 3 8th National Carbohydrate Symposium, Banff (AB), Canada, May 9-11 8th International Symposium on Glycosyltransferases (GlycoT 2012), Hannover, Germany, June 5 Carbohydrates Gordon Research Conference, Waterville (ME), USA, June 19-24 Conference Fundamental Glycobiology, Kazan', Russia, June 20-24 The Plant and Seaweed Polysaccharides Workshop (PSP 2012), Nantes, France, July 17-20 XXVI International Carbohydrate Symposium (ICS 2012), Madrid, Spain, July 22-27