糖生物學(xué)與糖衍生物

糖生物學(xué)與糖衍生物演示文稿當(dāng)前第1頁\共有32頁\編于星期四\21點(diǎn)（優(yōu)選）糖生物學(xué)與糖衍生物當(dāng)前第2頁\共有32頁\編于星期四\21點(diǎn)ABO血型的分子基礎(chǔ)————糖鏈結(jié)構(gòu)的多樣性。A型和B型的抗原決定簇之間的差異在于糖鏈非還原末端的糖基是N-乙酰氨基半乳糖還是半乳糖，或者說是一個(gè)末端糖基上第2位碳原子上的基團(tuán)是N-乙酰氨基還是羥基。而O型血的攜帶者，在相應(yīng)的糖鏈上缺少這個(gè)末端糖基。

當(dāng)前第3頁\共有32頁\編于星期四\21點(diǎn)當(dāng)前第4頁\共有32頁\編于星期四\21點(diǎn)2.短糖鏈結(jié)構(gòu)決定糖蛋白或相關(guān)細(xì)胞的命運(yùn)肝臟選擇性吸收帶有半乳糖-唾液酸糖鏈結(jié)構(gòu)的糖蛋白機(jī)制:例如血漿銅蘭蛋白----轉(zhuǎn)運(yùn)銅離子的蛋白,他依靠肝細(xì)胞膜上的特殊糖受體相互作用而決定是否被肝細(xì)胞吸收或消滅.用兩個(gè)酶-----首先是神經(jīng)氨酸酶，然后是半乳糖氧化酶與這個(gè)蛋白質(zhì)一同保溫，可以驅(qū)除銅蘭蛋白的糖識別鏈的關(guān)鍵成分。神經(jīng)氨酸酶去除糖鏈末端的唾液酸，暴露出半乳糖，此時(shí)肝細(xì)胞可以迅速地吸收掉此蛋白。但是暴露的半乳糖如被半乳糖氧化酶氧化，此蛋白則可以正常存在于血液之中。說明半乳糖是肝臟細(xì)胞識別此糖蛋白的標(biāo)志，而唾液酸只是起到暫時(shí)掩蓋或隱蔽半乳糖被識別的作用。據(jù)研究，老的紅細(xì)胞比幼稚紅細(xì)胞有較少的唾液酸殘基，而用神經(jīng)氨酸酶處理幼稚紅細(xì)胞，使其唾液酸殘基被人為消除，結(jié)果幼稚紅細(xì)胞的壽命由正常的120分鐘迅速地縮短為幾分鐘。當(dāng)用適當(dāng)?shù)姆椒ㄈ缣擒彰胳畛准?xì)胞表面的末端巖藻糖殘基時(shí)，白細(xì)胞就迅速地被脾臟而不是肝臟吸收。當(dāng)前第5頁\共有32頁\編于星期四\21點(diǎn)由細(xì)胞分泌到細(xì)胞外介質(zhì)中的溶菌酶帶有一個(gè)6-磷酸甘露糖結(jié)尾的糖識別鏈。此鏈起到指導(dǎo)被其他細(xì)胞再吸收，進(jìn)一步包裝成新的溶酶體的作用。當(dāng)前第6頁\共有32頁\編于星期四\21點(diǎn)3.免疫識別的作用現(xiàn)代研究結(jié)果表明,免疫系統(tǒng)的細(xì)胞是通過其表面的結(jié)合糖識別鏈與相關(guān)的受體特異性的結(jié)合來確定哪些是外來細(xì)胞或生物大分子,哪些是自身細(xì)胞或生物大分子.

燕秋,朱正美.免疫球蛋白的糖鏈與自身免疫疾病.生命的化學(xué),1999,19(3)

Ig是體液免疫的主力軍，體內(nèi)的抗體也屬此類，它們可特異識別并結(jié)合抗原異物，對機(jī)體起防御和保護(hù)作用。Ig包括IgG、IgM、IgA、IgD和IgE五類。各類Ig均是糖蛋白。其中以IgG含糖最少，為2%～3%，IgA為8%，其它各型為7%～15%。寡糖鏈可連接在Ig的Fab、Fc及絞鏈區(qū)。

IgG的糖鏈高度不均一，但其糖化仍有一定規(guī)律，即具有位點(diǎn)特異性和高度可重復(fù)性。Fab區(qū)糖基的結(jié)合數(shù)和位置變化多端，具體取決于肽鏈與糖基相連的局部特性。在Fc區(qū)的CH2段上各有一個(gè)保守的糖基化位點(diǎn)。寡糖鏈有以下幾個(gè)作用：(1)保持CH2區(qū)穩(wěn)定性，免受蛋白酶水解。(2)維持IgG與Clq正常結(jié)合。(3)維持絞鏈區(qū)單核細(xì)胞結(jié)合部位(234～237位氨基酸)的穩(wěn)定性

當(dāng)前第7頁\共有32頁\編于星期四\21點(diǎn)4.細(xì)胞與細(xì)胞間的粘連如果一個(gè)細(xì)胞表面上所帶的糖分子，與另一個(gè)細(xì)胞表面的特殊受體相互作用，細(xì)胞就被彼此粘連在一起,或通過粘連因子和凝集素將兩個(gè)細(xì)胞連接在一起,進(jìn)而形成組織器官.當(dāng)前第8頁\共有32頁\編于星期四\21點(diǎn)5.寡糖的改善腸道功能的作用李軍生,閻柳娟.豆類低聚糖的開發(fā)應(yīng)用.廣西工學(xué)院學(xué)報(bào),1997,8(3):68-73.

許多低聚糖,如:乳糖、甘露聚糖、蔗果低聚糖等，不能被人體利用，但是卻是人體腸道微生物-----雙歧桿菌的營養(yǎng)成分。因此低聚糖具有改善人體腸道功能的作用。當(dāng)前第9頁\共有32頁\編于星期四\21點(diǎn)6.多糖的醫(yī)藥功能近二十年來，由于分子生物學(xué)的發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識到糖及其復(fù)合物分子具有極其重要的生物功能，多糖與免疫功能的調(diào)節(jié)、細(xì)胞與細(xì)胞的識別、細(xì)胞間物質(zhì)的運(yùn)輸、癌癥的診斷與治療等，都有著密切的關(guān)系。此外它還能控制細(xì)胞的分裂和分化、調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長和衰老。當(dāng)前第10頁\共有32頁\編于星期四\21點(diǎn)1984年，蘇聯(lián)人在荷蘭召開的第十二次國際碳水化合物討論會(huì)上報(bào)道了用全合成特定結(jié)構(gòu)的莢膜多糖作疫苗，受到與會(huì)者的極大興趣。爾后，有關(guān)真菌多糖的研究更為深入和廣泛，如酵母菌多糖、食用菌多糖，特別是食用菌多糖的研究，報(bào)道數(shù)量較高，其中以香菇多糖研究得較清楚。日本將香菇多糖、云芝多糖:PS—K投入市場之后，并取得了顯著的效益。1995年3月，亞洲分子生物學(xué)組織（AMBO）還在日本舉辦了“糖生物學(xué)和糖工程”培訓(xùn)班，也就是說，“糖生物學(xué)的時(shí)代正在加速來臨”。多糖具有儲(chǔ)藏能量、結(jié)構(gòu)支持和抗原決定性等多種生物功能.越來越多的多糖生物學(xué)功能被揭示.當(dāng)前第11頁\共有32頁\編于星期四\21點(diǎn)多糖主要通過以下途徑而發(fā)揮促進(jìn)免疫功能:1）提高巨噬細(xì)胞的吞噬能力，誘導(dǎo)白細(xì)胞介素1（IL-1）和腫瘤壞死因子（TNF）的生成，具有這種免疫促進(jìn)功能的多糖有香菇多糖、黑柄炭角多糖、裂裥菌多糖、細(xì)菌脂多糖、牛膝多糖、商陸多糖、樹舌多糖、海藻多糖等;2）促進(jìn)T細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)其分泌白細(xì)胞介素2（IL-2），具有這類免疫促進(jìn)功能的多糖有中華獼猴桃多糖、豬苓多糖、人參多糖、刺五加多糖、枸杞子多糖、蕓芝多糖肽、香菇多糖、靈芝多糖、銀耳多糖、商陸多糖I、黃芪多糖等;3）促進(jìn)淋巴因子激活的殺傷細(xì)胞（LAK）活性，這類多糖有枸杞子多糖、黃芪多糖、刺五加多糖、鼠傷寒菌內(nèi)毒素多糖等;4）提高B細(xì)胞活性，增加多種抗體的分泌，加強(qiáng)機(jī)體的體液免疫功能，這類多糖有銀耳多糖、香菇多糖、褐藻多糖、苜蓿多糖等;5）通過不同途徑激活補(bǔ)體系統(tǒng)，有些多糖是通過替代通路激活補(bǔ)體的，有些則是通過經(jīng)典途徑，這類多糖有酵母多糖、裂裥菌多糖、當(dāng)歸多糖、茯苓多糖、酸棗仁多糖、車前子多糖、細(xì)菌脂多糖、香菇多糖等。當(dāng)前第12頁\共有32頁\編于星期四\21點(diǎn)多糖能抑制病毒反轉(zhuǎn)錄酶的活性從而抑制病毒復(fù)制，具有抗病毒活性，可用于制備多糖疫苗。多糖結(jié)合物在細(xì)胞識別、細(xì)胞間物質(zhì)運(yùn)輸方面也有極其重要的作用，多糖可與細(xì)胞膜上特殊受體結(jié)合，通過cAMP將信息傳至線粒體提高糖代謝酶活性，刺激胰島素分泌，加強(qiáng)血糖分解，促進(jìn)血糖轉(zhuǎn)化為糖原，用于糖尿病的防治。多糖能誘導(dǎo)胃組織中表皮生長因子和堿性成纖維細(xì)胞生長因子合成水平，促進(jìn)潰瘍愈合和修復(fù)。當(dāng)前第13頁\共有32頁\編于星期四\21點(diǎn)多糖及其衍生物因其特殊的功能鍵具有抗炎癥、抗凝血、抗輻射、降血脂等作用。作為生物效應(yīng)調(diào)節(jié)劑而成為近年來天然藥物的研究熱點(diǎn)之一。近十幾年來，這方面的研究工作進(jìn)展迅速?，F(xiàn)已證明，許多食物或食物成分都具有抗腫瘤作用，如豆類食物、十字花科蔬菜、胡蘿卜素、番茄紅素、姜黃素多糖等。當(dāng)前第14頁\共有32頁\編于星期四\21點(diǎn)第二節(jié)糖蛋白一、概念糖蛋白是指通過共價(jià)鍵與蛋白質(zhì)相結(jié)合的復(fù)合糖都稱為蛋白糖，或糖蛋白。現(xiàn)已將蛋白聚糖從糖蛋白中劃分出來。因此目前“糖蛋白”的概念是專指由比較短、往往是分支的寡糖鏈與多肽鏈共價(jià)相連所構(gòu)成的復(fù)合糖。在大多數(shù)情況下糖的部分所占的比例比較小。當(dāng)前第15頁\共有32頁\編于星期四\21點(diǎn)二、分布糖蛋白在自然界中的分布十分廣泛，不僅存在于脊椎動(dòng)物和無脊椎動(dòng)物中，也存在于植物、單細(xì)胞有機(jī)體和病毒中。在高等動(dòng)物中大部分糖類聚合物往往都與蛋白質(zhì)共價(jià)連接，在低等動(dòng)物以及植物中情況也如此。已研究過的六、七十種血漿蛋白質(zhì)，除清蛋白、溶菌酶．Β-微球蛋白等七、八種外，全都是糖蛋白。腦下垂體和胎盤性激素、促甲狀腺激素和甲狀腺球蛋白、包括水解酶、氧化酶和轉(zhuǎn)移酶在內(nèi)的許多酶類也都是含糖的蛋白質(zhì)。在植物中分出的糖蛋白數(shù)目日益增多，特別是外源凝集素，絕大部分都屬于糖蛋白。不同來源的糖蛋白具有種屬特異性。一種蛋白質(zhì)在某種動(dòng)物中是以糖蛋白形式存在，但在另一種動(dòng)物中就不一定。即使同是糖蛋白，但它們的糖組分、含量也可能不同，如牛、綿羊和豬的胰核糖核酸酶都是糖蛋白。但糖的含量卻分別為9.4％．9.8％和38％，而紅鹿和大鼠的此種酶卻不含有糖。綿羊和豬的頜下腺糖蛋白的情況也是如此，在前一糖蛋白中連接在蛋白質(zhì)上的是一種二糖，而連接在后一蛋白質(zhì)上的卻是五糖。因此在描述糖蛋白時(shí)很重要的一點(diǎn)是須注明它的種屬來源。當(dāng)前第16頁\共有32頁\編于星期四\21點(diǎn)三、功能真菌分泌許多具有糖蛋白結(jié)構(gòu)的酶類，如高峰淀粉酶、轉(zhuǎn)化酶等；被膜病毒所含有的表面糖蛋白與其對寄主的吸附作用有關(guān)；酵母和綠色植物細(xì)胞壁的糖蛋白則是一種結(jié)構(gòu)組分；在高等動(dòng)物中上皮細(xì)胞分泌物中的糖蛋白具有保護(hù)和潤滑作用；膠原物質(zhì)與其它可溶性糖蛋白及蛋白聚糖構(gòu)成大部分細(xì)胞間基質(zhì)，賦于有機(jī)體支持作用；糖蛋白結(jié)構(gòu)的酶類和激素(如促濾泡激素、黃體生成素、促甲狀腺激素等)物質(zhì)，分別具有生物催化和激素功能；血液中的許多糖蛋白擔(dān)負(fù)運(yùn)輸(包括Fe2+，Cu2+，Ca2+等）無機(jī)離子和激素等生物活性物質(zhì)的運(yùn)輸作用、血液凝固和抗體活性等各種生物學(xué)功能。當(dāng)前第17頁\共有32頁\編于星期四\21點(diǎn)當(dāng)前第18頁\共有32頁\編于星期四\21點(diǎn)當(dāng)前第19頁\共有32頁\編于星期四\21點(diǎn)當(dāng)前第20頁\共有32頁\編于星期四\21點(diǎn)四、結(jié)構(gòu)1.糖蛋白中的糖組分糖蛋白中糖的含量變化很大。含量較少者如豬腸二肽酶，僅含03％；多者如人卵巢囊腫糖蛋白約含有70％糖，而血型糖蛋白和人胃糖蛋白中糖的含量可多達(dá)80％以上!不過大多數(shù)糖蛋白則僅含有中等量的糖，糖蛋白中所含的氨基酸種類似與糖的量有一定關(guān)系：糖含量高的糖蛋白，如血型物質(zhì)，往往含有較多的脂肪族氨基酸；而芳香族氨基酸、堿性氨基酸和含硫氨基酸則較低。糖蛋白中寡糖鏈(亦稱糖單位)的結(jié)構(gòu)大小不一。在膠原中有時(shí)其糖的部分僅由一個(gè)半乳糖殘基構(gòu)成；復(fù)雜的寡糖鏈可含有12-15個(gè)糖殘基，高者甚至可達(dá)20-30個(gè)糖殘基。當(dāng)前第21頁\共有32頁\編于星期四\21點(diǎn)2.糖肽連接的類型糖或寡糖鏈與蛋白質(zhì)之間可以通過多種共價(jià)鍵的方式進(jìn)行連接,但是經(jīng)過大量的資料分析后得知,僅有少量的氨基酸,如絲氨酸、蘇氨酸、天冬酰胺、羥賴氨酸、羥脯氨酸或半胱氨酸可以作為寡糖鏈的連接點(diǎn)。另外有的糖蛋白中同時(shí)存在一種以上的糖肽鍵，如：小牛胎球蛋白既含有N-型糖肽鍵，也含有O-糖肽鍵。 當(dāng)前第22頁\共有32頁\編于星期四\21點(diǎn)I-型糖肽鍵，以天冬酰胺作為連接點(diǎn)，亦稱為N-糖肽鍵或N-糖苷鍵很多糖蛋白中都存在此連接鍵，特別是血漿糖蛋白（如血清類粘蛋白、免疫球蛋白、激素類糖蛋白、甲狀腺球蛋白等多屬于此類型當(dāng)前第23頁\共有32頁\編于星期四\21點(diǎn)II-型糖肽鍵，以絲氨酸或蘇氨酸作為連接點(diǎn)，亦稱為O-糖肽鍵或O-糖苷鍵此鍵是粘液糖蛋白的特征鍵，頜下腺、胃腸道表面上皮細(xì)胞、呼吸道和雌性動(dòng)物陰道產(chǎn)生的粘液中，及某些癌細(xì)胞中含有此類糖蛋白。當(dāng)前第24頁\共有32頁\編于星期四\21點(diǎn)III-型糖肽鍵，以羥賴氨酸作為連接點(diǎn)，亦稱為5-O-β-吡喃半乳糖基-5-羥基-L-賴氨酸。是膠原和一些膠原樣多聚物的特征結(jié)構(gòu)。當(dāng)前第25頁\共有32頁\編于星期四\21點(diǎn)IV-型糖肽鍵，以羥脯氨酸作為連接點(diǎn)，亦稱為4-O-β-D-呋喃阿拉伯糖基-4-羥基-反式-L-脯氨酸。主要存在于綠色植物和綠藻所含的細(xì)胞壁糖蛋白中。伸展蛋白的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)則是與羥脯氨酸相連接的糖鏈比較短，通常由一個(gè)至四個(gè)阿拉伯糖殘基組成，并含GaI-O-Ser型糖膚鍵。它也存在于馬鈴薯外源凝集素中。稻糖的粘蛋白也含此連接鍵。此外，還有：V-型糖肽鍵，以半胱氨酸作為連接點(diǎn)；VI-型糖肽鍵，以N-末端氨基酸殘基作為連接點(diǎn)的糖蛋白，種類比較少。當(dāng)前第26頁\共有32頁\編于星期四\21點(diǎn)當(dāng)前第27頁\共有32頁\編于星期四\21點(diǎn)第三節(jié)糖脂一、概念糖脂是指含有糖基的脂質(zhì)化合物。這里指的糖脂主要是指鞘糖脂和甘油糖脂，即指水解產(chǎn)物中只含糖、脂肪酸和神經(jīng)鞘氨醇(或其衍生物)或甘油的復(fù)合類脂化合物。當(dāng)前第28頁\共有32頁\編于星期四\21點(diǎn)鞘糖脂是一類復(fù)合糖，1884年，J．L.W．Thudichum首先從人腦中分出腦苷脂（半乳糖基神經(jīng)酰胺)，并證明含一種脂肪酸，一種糖及一種當(dāng)時(shí)尚不了解的有機(jī)堿，即鞘氨醇。1935年，Eklenk從Tay-Sachs氏病和Niemann-pick氏病的嬰孩腦中發(fā)現(xiàn)另一種鞘糖脂，推測此物質(zhì)存在于神經(jīng)節(jié)細(xì)胞中，故稱為神經(jīng)節(jié)苷脂。后來知道實(shí)際上也存在于神經(jīng)以外的組織和體液中。不同類型的鞘糖脂如紅細(xì)胞糖苷脂、巖藻糖脂及腦硫脂等都陸續(xù)漸被發(fā)現(xiàn)。至于含半乳糖的甘油糖脂則是于1956年首先從面粉中分離出來的，是二?；视偷奶擒疹愇镔|(zhì)。隨后在植物、微生物中又發(fā)現(xiàn)各種甘油糖脂。當(dāng)前第29頁\共有32頁\編于星期四\21點(diǎn)二、分布糖脂廣泛存在于生物界。哺乳動(dòng)物既含鞘糖脂，也含有甘油糖脂，但以前者為主。有很多的資料表明鞘糖脂存在于絕大多數(shù)(若不是全部的話)哺乳動(dòng)物組織中，其類型，與各種類脂的比例都具有器官和種屬的特異性。植物和微生物中的糖脂主要是甘油糖脂絕，此類化合物也是細(xì)菌(特別是革蘭氏