生物化学课件-第19章糖蛋白、蛋白聚糖和细胞外基质
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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
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
细胞生物学胞外基质
织及培养的细胞
XI [1(XI)]2[2(XI)] 300nm的细小原纤维 软骨，周期性结合于II
[3(XI)]
型胶原表面
A
B
胶原的电镜照片 A: I型胶原，具有横纹；B：IV胶原，无横纹
3. 胶原的结构(structure)
➢ 胶原分子的基本结构是由三条多肽链紧绕而成的
三股超螺旋结构，这3条肽链可以形成三股螺旋 (triple-helix)结构；一般长300nm，直径1.5nm。
➢ 胶原的降解速率比一般蛋白质慢
骨胶原分子可维持10年不发生降解，肌腱胶原的转换 最慢
但在某些特殊生理、病理情况下，胶原的转换加快。
➢ 参与胶原分解的酶类主要有：
胶原酶，主要作用于I、Ⅱ、Ⅲ型胶原； 明胶酶，作用于Ⅳ、V、Ⅶ、Ⅺ型胶原；肿瘤细胞能
产生明胶酶，特异性地作用于Ⅳ型胶原，破坏基膜， 为侵袭、转移开辟道路。 基质裂解素，作用于Ⅲ、IV、Ⅸ、X型胶原。
• 例如Ⅳ型胶原
➢具有间断三股螺旋并与原纤维相关的胶原 (FACIT)：只结合在原纤维表面上，包括IX、 XII和XIV型胶原。
• 参与调节和控制原纤维的形状，使之适应各种 不同组织的功能需要。
4. 胶原的生物合成过程(Biosynthesis)
➢ 迄今为止，已发现20多种不同的多肽链，不 同的多肽链由不同的结构基因编码；它们均 具有相似的结构；
原纤维
原纤维在电镜下可见相隔67nm的横纹。
➢胶原原纤维共价交联后成为具有很强抗张强
度的不溶性的巨大胶原纤维
胶原纤维
❖随年龄的增长交联键日益增多，胶原纤维亦越
紧密，从而导致皮肤、血管及各种组织变得僵硬， 成为老化的一个重要方面。胚胎及新生儿的胶原 因缺乏分子间的交联而易从组织中抽提 。
19生物化学习题与解析糖蛋白、蛋白聚糖和细胞外基质
糖蛋白、蛋白聚糖和细胞外基质一、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行能是A ． Asn-GLY-Ser/ThrB ． Asn-Ala-Ser/ThrC ． Asn-Val-Ser/ThrD ． Asn-Leu-Ser/ThrE ． 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 ．透亮质酸5 ．胶原中最多的氨基酸是A ． SerB ． ThrC ． TyrD ． GlyE ． Val6 ．细胞外基质中不含以下哪种蛋白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 ．以下关于糖蛋白表达错误的选项是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 ．合成糖蛋白糖链必需有长萜醇参与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 ．以下关于蛋白聚糖的表达，错误的选项是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．胶原分子构造的表达错误的选项是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 ／ 3D ．三股螺旋的形成与脯氨酸和羟脯氨酸有关E ．胶原中重复消灭的模序有 Gly-Pro- X11．以下有关纤连蛋白〔 Fn 〕的表达，错误的选项是A ．血浆中 Fn 主要来自肝细胞B ． Fn 为二聚体C ． Fn 的一级构造由三种不同内在序列同源构造重复消灭而构成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．以下关于层粘连蛋白〔 Ln 〕的表达错误的选项是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 ．含有能与细胞外表受体结合的 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 ．糖醛酸C ．三股螺旋D ．核心蛋白E ．甘露糖1 ．糖胺聚糖含有2 ．蛋白聚糖含有3 ．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 ．胶原分子构造特点有A ．含有三股右手螺旋B ．甘氨酸占 1/3 、脯氨酸占 1/ 4C ．无色氨酸D ．半衰期短E ．胶原中重复消灭的模序有 Gly-Pro- X2 ．以下属于糖蛋白的有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 ．表达糖胺聚糖正确的选项是A ．包括透亮质酸、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。
糖蛋白
目录
一、胶原
? 胶原(collagen) 是结缔组织的主要蛋白质成分。 主要由结缔组织成纤维细胞所分泌，某些上皮 细胞也能分泌的某些类型的胶原蛋白。
? 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。
目录
（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。
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
目录
三、核心蛋白逐一加上糖基而形成 蛋白聚糖
? 在内质网上合成核心蛋白多肽链，同时在高 尔基体内进行糖链延长或加工。
? 多糖链的形成是由单糖逐个加上去的，糖醛 酸由 UDPGA 提供；单糖要由 UDP 活化；硫 酸由PAPS 提供；糖胺氨基来自于 Gln 。
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
第一节
糖蛋白
Glycoprotein
目录
? 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
一、胶原
? 胶原(collagen) 是结缔组织的主要蛋白质成分。 主要由结缔组织成纤维细胞所分泌，某些上皮 细胞也能分泌的某些类型的胶原蛋白。
? 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。
目录
（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。
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
目录
三、核心蛋白逐一加上糖基而形成 蛋白聚糖
? 在内质网上合成核心蛋白多肽链，同时在高 尔基体内进行糖链延长或加工。
? 多糖链的形成是由单糖逐个加上去的，糖醛 酸由 UDPGA 提供；单糖要由 UDP 活化；硫 酸由PAPS 提供；糖胺氨基来自于 Gln 。
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
第一节
糖蛋白
Glycoprotein
目录
? 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
糖蛋白演示教学
TOOLS FOR GLYCOBIOLOGY
糖蛋白的组成和结构
TOOLS FOR GLYCOBIOLOGY
TOOLS FOR GLYCOBIOLOGY
糖蛋白的组成和结构
TOOLS FOR GLYCOBIOLOGY
一、N-连接糖蛋白
定义：糖链的N-乙酰葡糖胺(GlcNAc) 或 N-乙酰半乳糖胺(GlaNAc)与多肽链的天冬 酰胺(Asn)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-聚糖(NGlycan)。
肽链、多聚核苷酸的生物合成基本 上都是有模板的，而糖链的合成是 没有模板的，糖涟的生物合成是由 糖基的受体、糖基的供体和糖基转 移酶这三类分子协调完成的。
TOOLS FOR GLYCOBIOLOGY
2、糖基的受体
糖蛋白的肽链在糖基化过程中，第一糖基 的受体通常是肽链中特定位置的氨基酸残 基。此后糖链延伸时，糖基的受体则是新 接上的糖基。
糖蛋白的基本概念
红细胞生成素，白细胞介素等； 生长因子和细胞因子等粘蛋白； 多种酶类： 如真菌分泌的高峰淀粉酶、转化酶等。 牛、羊、猪的胰核糖核酸酶都是糖蛋白，
糖的含量分别为9.4%，9.8%和38%，而鹿 和大鼠的此种酶却不含糖。
TOOLS FOR GLYCOBIOLOGY
糖蛋白的基本概念
TOOLS FOR GLYCOBIOLOGY
长萜醇是聚异戊二烯的衍生物作为糖基的载体
TOOLS FOR GLYCOBIOLOGY
4、糖基转移酶
糖基转移酶是糖类生物合成的中非常重要 的酶类，它们对糖基的供体和糖基的受体 都有高度的专一性。
糖复合物中糖链结构的复杂性，致使糖链 的生物合成需要多个糖基转移酶的协同作 用，前一个糖基转移酶的产物，是后一个 糖基转移酶的底物。
糖蛋白的组成和结构
TOOLS FOR GLYCOBIOLOGY
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糖蛋白的组成和结构
TOOLS FOR GLYCOBIOLOGY
一、N-连接糖蛋白
定义：糖链的N-乙酰葡糖胺(GlcNAc) 或 N-乙酰半乳糖胺(GlaNAc)与多肽链的天冬 酰胺(Asn)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-聚糖(NGlycan)。
肽链、多聚核苷酸的生物合成基本 上都是有模板的，而糖链的合成是 没有模板的，糖涟的生物合成是由 糖基的受体、糖基的供体和糖基转 移酶这三类分子协调完成的。
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2、糖基的受体
糖蛋白的肽链在糖基化过程中，第一糖基 的受体通常是肽链中特定位置的氨基酸残 基。此后糖链延伸时，糖基的受体则是新 接上的糖基。
糖蛋白的基本概念
红细胞生成素，白细胞介素等； 生长因子和细胞因子等粘蛋白； 多种酶类： 如真菌分泌的高峰淀粉酶、转化酶等。 牛、羊、猪的胰核糖核酸酶都是糖蛋白，
糖的含量分别为9.4%，9.8%和38%，而鹿 和大鼠的此种酶却不含糖。
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糖蛋白的基本概念
TOOLS FOR GLYCOBIOLOGY
长萜醇是聚异戊二烯的衍生物作为糖基的载体
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4、糖基转移酶
糖基转移酶是糖类生物合成的中非常重要 的酶类，它们对糖基的供体和糖基的受体 都有高度的专一性。
糖复合物中糖链结构的复杂性，致使糖链 的生物合成需要多个糖基转移酶的协同作 用，前一个糖基转移酶的产物，是后一个 糖基转移酶的底物。
糖蛋白与蛋白聚糖课件共27页
目录
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xiexie!
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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
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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
细胞外基质
胶原纤维形成异常：坏血病 遗传性胶原病：胶原的表达或装配异常， 如成骨发育不全综合症 病理性纤维化：胶原表达过度，分配 比例失调，如肝硬化 免疫性胶原病：类风湿性关节炎、肾炎
弹性蛋白（elastin）
两种不同类型短 肽交替排列而成 构象呈无规则卷 曲状态 通过Lys残基相 互交连成网状 结构。
弹性蛋白的特点
750830个氨基酸组成的疏水纤维蛋白
富含甘氨酸、脯氨酸，无Gly-X-Y重复序列 不发生糖基化，很少羟化 半衰期74年，生命初期合成
6岁
90 岁
交联与衰老
微原纤维（microfibrils）
马方综合症
海曼，195cm 1955-1986
武强，212cm 1986-2009
胶原纤维束 肽链
原胶原分子是由三条α肽
链盘绕成的三股螺旋结构
Gly-x-y重复序列 Gly：甘氨酸
x：脯氨酸 y：羟脯氨酸或羟赖氨酸
胶原的类型
类型 分子式 超微结构 化学特征 分 布 来 源
Ⅰ
67nm横纹 [1（Ⅰ）]2 2(Ⅰ) 纤维 [1(Ⅱ)]3 67nm横纹 纤维
低羟赖氨 皮肤、肌键、 酸 、低糖 骨、韧带、 成纤维细胞 类 眼角膜 高羟赖氨 酸 、高糖 类 高羟脯氨 酸、 低羟赖氨 酸、低糖 类 很高的羟 赖氨酸、 高糖类 软骨、椎间 成软骨细胞 盘 、 脊索、 成纤维细胞 眼玻璃体
细胞外基质及其与细胞的 相互作用
细胞外基质
细胞外基质的主要组分
基膜
细胞外基质与细胞的相互作用
第一节 细胞外基质的主要组分
细胞外基质分类
多糖和糖蛋白 氨基聚糖 蛋白聚糖 胶原 弹性蛋白 粘着糖蛋白 纤粘连蛋白
凝胶样基质
结构蛋白
弹性蛋白（elastin）
两种不同类型短 肽交替排列而成 构象呈无规则卷 曲状态 通过Lys残基相 互交连成网状 结构。
弹性蛋白的特点
750830个氨基酸组成的疏水纤维蛋白
富含甘氨酸、脯氨酸，无Gly-X-Y重复序列 不发生糖基化，很少羟化 半衰期74年，生命初期合成
6岁
90 岁
交联与衰老
微原纤维（microfibrils）
马方综合症
海曼，195cm 1955-1986
武强，212cm 1986-2009
胶原纤维束 肽链
原胶原分子是由三条α肽
链盘绕成的三股螺旋结构
Gly-x-y重复序列 Gly：甘氨酸
x：脯氨酸 y：羟脯氨酸或羟赖氨酸
胶原的类型
类型 分子式 超微结构 化学特征 分 布 来 源
Ⅰ
67nm横纹 [1（Ⅰ）]2 2(Ⅰ) 纤维 [1(Ⅱ)]3 67nm横纹 纤维
低羟赖氨 皮肤、肌键、 酸 、低糖 骨、韧带、 成纤维细胞 类 眼角膜 高羟赖氨 酸 、高糖 类 高羟脯氨 酸、 低羟赖氨 酸、低糖 类 很高的羟 赖氨酸、 高糖类 软骨、椎间 成软骨细胞 盘 、 脊索、 成纤维细胞 眼玻璃体
细胞外基质及其与细胞的 相互作用
细胞外基质
细胞外基质的主要组分
基膜
细胞外基质与细胞的相互作用
第一节 细胞外基质的主要组分
细胞外基质分类
多糖和糖蛋白 氨基聚糖 蛋白聚糖 胶原 弹性蛋白 粘着糖蛋白 纤粘连蛋白
凝胶样基质
结构蛋白
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)。 。
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目录
（七）糖组学
糖组(Glycome)是指一种细胞或一个生 物体中全部聚糖种类。
糖组学则包括聚糖种类、结构鉴定、糖 基化位点分析、蛋白质糖基化的机制和功能 等研究。
目录
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；
蛋白质的聚糖也可起屏障作用，影响糖蛋白 的作用；
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
目录
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：
目录
（二）N-连接糖蛋白的糖基化位点为Asn-XSer/Thr
定义： 糖蛋白的糖链与蛋白部分的Asn-X-
Ser序列的天氡酰胺氮以共价键连接称N连接糖蛋白。
目录
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。
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。
目录
长萜醇-P-P聚糖的合成
目录
3型N-聚糖的加工过程
目录
（五）O-连接糖蛋白
定义 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。
O-连接寡糖结构 O-连接寡糖有N-乙酰半乳糖与半乳糖构
目录
目录
二、核心蛋白均含有结合糖胺聚糖 的结构域
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。
目录
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
半乳糖胺 葡萄糖醛酸
糖醛酸 艾杜糖醛酸
目录
一、糖胺聚糖是含已糖醛酸和已糖胺 组成的重复二糖单位
糖胺聚糖（glycosaminoglycan, GAG）曾称为 粘多糖、氨基多糖和酸性多糖等。
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(蛋白
Glycoprotein
目录
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
目录
一、糖蛋白糖链的结构
（一）糖蛋白聚糖分为N-连接和O-连接型两种
聚糖中单糖的种类：
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-乙酰葡萄糖胺(GlcNAc) N-乙酰神经氨酸(NeuAc)
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。
O-GlcNAc糖基化修饰是通过O-GlcNAc糖基转 移酶(O-GlcNAc transferase, OGT)作用，将βN-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
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
糖蛋白分子中聚糖结构的不均一性称为 糖型(glycoform)。
目录
（三）N-连接聚糖可分为3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
Man
GlcNAc GlcNAc Asn
目录
目录
（四）N-连接寡糖的合成是以长萜醇作为 聚糖载体
N-连接寡糖是在内质网上以长萜醇作为糖链 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。
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)
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。
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。
目录
O-连接寡糖合成 O-连接寡糖在N-乙酰半乳糖基转移酶的
作用下，在多肽链的丝/苏氨酸的羟基上连接 上N-乙酰半乳基，然后逐个加上糖基直至O连接寡糖链的形成。
目录
（六）蛋白质β-N-乙酰氨基葡萄糖基化是可 逆的单糖基修饰
（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。
目录
（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
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。
目录
（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 。
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，往往依靠 糖-蛋白或糖-糖相互作用维系亚基的聚合和 构象。
（七）糖组学
糖组(Glycome)是指一种细胞或一个生 物体中全部聚糖种类。
糖组学则包括聚糖种类、结构鉴定、糖 基化位点分析、蛋白质糖基化的机制和功能 等研究。
目录
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；
蛋白质的聚糖也可起屏障作用，影响糖蛋白 的作用；
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
目录
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：
目录
（二）N-连接糖蛋白的糖基化位点为Asn-XSer/Thr
定义： 糖蛋白的糖链与蛋白部分的Asn-X-
Ser序列的天氡酰胺氮以共价键连接称N连接糖蛋白。
目录
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。
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。
目录
长萜醇-P-P聚糖的合成
目录
3型N-聚糖的加工过程
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（五）O-连接糖蛋白
定义 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。
O-连接寡糖结构 O-连接寡糖有N-乙酰半乳糖与半乳糖构
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二、核心蛋白均含有结合糖胺聚糖 的结构域
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。
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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
半乳糖胺 葡萄糖醛酸
糖醛酸 艾杜糖醛酸
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一、糖胺聚糖是含已糖醛酸和已糖胺 组成的重复二糖单位
糖胺聚糖（glycosaminoglycan, GAG）曾称为 粘多糖、氨基多糖和酸性多糖等。
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(蛋白
Glycoprotein
目录
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
目录
一、糖蛋白糖链的结构
（一）糖蛋白聚糖分为N-连接和O-连接型两种
聚糖中单糖的种类：
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-乙酰葡萄糖胺(GlcNAc) N-乙酰神经氨酸(NeuAc)
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。
O-GlcNAc糖基化修饰是通过O-GlcNAc糖基转 移酶(O-GlcNAc transferase, OGT)作用，将βN-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。
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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 糖蛋白亚基 核心蛋白
糖蛋白分子中聚糖结构的不均一性称为 糖型(glycoform)。
目录
（三）N-连接聚糖可分为3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
Man
GlcNAc GlcNAc Asn
目录
目录
（四）N-连接寡糖的合成是以长萜醇作为 聚糖载体
N-连接寡糖是在内质网上以长萜醇作为糖链 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。
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)
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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。
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。
目录
O-连接寡糖合成 O-连接寡糖在N-乙酰半乳糖基转移酶的
作用下，在多肽链的丝/苏氨酸的羟基上连接 上N-乙酰半乳基，然后逐个加上糖基直至O连接寡糖链的形成。
目录
（六）蛋白质β-N-乙酰氨基葡萄糖基化是可 逆的单糖基修饰
（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。
目录
（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
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。
目录
（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 。
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，往往依靠 糖-蛋白或糖-糖相互作用维系亚基的聚合和 构象。