蛋白聚糖和細胞外基質(zhì)

糖蛋白、蛋白聚糖

和細胞外基質(zhì)

Glycoprotein,Proteoglycanand

ExtracellularMatrix

第十九章

糖生物學（glycobiology）

糖生物學是研究糖的分子結構、合成及生物功能的新興學科。核酸和蛋白質(zhì)的研究成就,極大地推動了糖生物學的快速發(fā)展。

概念糖蛋白蛋白聚糖糖脂細胞外基質(zhì)：由膠原蛋白、透明質(zhì)酸、蛋白聚糖和糖蛋白組成。均由蛋白質(zhì)和糖共價組成，但結構和功能存在顯著差異

第一節(jié)糖蛋白組成糖蛋白分子中糖鏈的單糖有7種：葡萄糖、半乳糖、甘露糖、N-乙酰半乳糖胺、N-乙酰葡糖胺、巖藻糖和N-乙酰神經(jīng)氨酸。連接方式：N-連接方式N-連接聚糖O-連接方式O-連接聚糖

（一）N-連接糖蛋白寡糖中的N-乙酰葡萄糖胺與多肽鏈中天冬酰胺殘基的酰胺氮連接，形成N-連接糖蛋白1.糖基化位點只有特定的氨基酸序列，即Asn-X-Ser/Thr3個氨基酸殘基組成的序列子才有可能連接寡糖，這一序列子稱為糖基化位點。

2.N-連接聚糖結構

高甘露糖型復雜型雜合型都有一個五糖核心結構ManMan

Man

GlcNAc

GlcNAcAsn

核心結構高甘露糖型復雜型雜合型

N-連接糖鏈結構3.N－連接寡糖的合成

合成場所在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體中，與蛋白質(zhì)合成同時進行。以長萜醇為糖鏈載體，先將UDPGlcNAc分子中的GlcNAc轉(zhuǎn)移至長萜醇，后再逐個加上糖基，至形成14個糖基的長萜醇焦磷酸寡糖結構，作為一個整體轉(zhuǎn)移至天冬氨酸的酰胺氮上。寡糖鏈依次在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體中進行加工，形成成熟的各種N－連接寡糖。長萜醇-P-P寡糖的合成（二）O-連接糖蛋白定義糖鏈的N-乙酰半乳糖胺與多肽鏈的絲氨酸或蘇氨酸的羥基連接，形成O-糖苷鍵，糖鏈為O-連接糖鏈，也稱O-連接聚糖。連接點的結構

GalNAcα-O-Ser／ThrIgA分子的O-連接糖鏈有6種

O－連接聚糖的合成合成在多肽鏈合成后進行的，且沒有糖鏈載體。在GalNAc轉(zhuǎn)移酶作用下，將UDPGalNAc中的GalNAc基轉(zhuǎn)移至多肽鏈的絲氨酸（或蘇氨酸）的羥基上，形成O－連接，然后逐個加上糖基，每一種糖基都有其相應的專一性轉(zhuǎn)移酶。整個過程在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)開始，高爾基體內(nèi)完成。

二、糖蛋白的功能（一）糖鏈對糖蛋白理化性質(zhì)、空間結構和生物活性的影響

1.對糖蛋白新生肽鏈的影響:參與新生肽鏈的折疊并維持蛋白質(zhì)的正確的空間構象;

影響亞基聚合;糖蛋白在細胞內(nèi)的分棟和投送。

2.對糖蛋白的生物活性的影響:保護糖蛋白不受蛋白酶的水解,延長其半衰期。

3.參與分子的識別作用（二）糖蛋白在分子識別和黏附中的作用

1.糖蛋白在細胞-細胞分子識別和黏附中的作用

2.糖蛋白在細胞-細胞外基質(zhì)分子識別和黏附中的作用

第二節(jié)蛋白聚糖是一類非常復雜的大分子糖復合物，主要由糖胺聚糖共價連接于核心蛋白所組成糖胺聚糖必含有糖胺，由二糖單位重復連接而成，不分支二糖單位中一個是糖胺，另一個是糖醛酸除糖胺聚糖外，蛋白聚糖還含有N－連接寡糖鏈或O－連接寡糖鏈定義一條或多條糖胺聚糖以共價鍵與核心蛋白形成的化合物。特點糖占比例大，約一半以上，具有多糖性質(zhì)。分布分布于軟骨、結締組織、角膜基質(zhì)、關節(jié)滑液、粘液、眼玻璃體等組織。概述

蛋白聚糖的結構組成核心蛋白糖胺聚糖糖胺糖醛酸葡萄糖胺半乳糖胺葡萄糖醛酸艾杜糖醛酸一、重要的糖胺聚糖糖胺聚糖由二糖單位重復連接而成，不分支。硫酸軟骨素類硫酸皮膚素硫酸角質(zhì)素透明質(zhì)酸肝素和硫酸類肝素體內(nèi)重要的糖胺聚糖（6種）：糖胺聚糖的結構和分布特點糖胺聚糖二糖單位硫酸化位置組織分布透明質(zhì)酸(HA)GlcUA,GlcNAc無關節(jié)滑液，玻璃體，結締組織硫酸軟骨素(CS)GlcUA,GalNAcC4,C6骨，軟骨，角膜硫酸皮膚素(DS)IdoUA,GalNAc,C2,C4，C6皮膚，血管硫酸角質(zhì)素(KS)I/IIGal,GlcNAcC6角膜，結締組織肝素(Hp)IdoUA，GlcNC2,C6,C2-N肥大細胞硫酸類肝素（HS）GlcUA，GlcNC2,C6,C2-N皮膚，成纖維細胞，血管二、核心蛋白定義與糖胺聚糖鏈共價結合的蛋白質(zhì)。核心蛋白均含有相應的糖胺聚糖取代結構域，一些蛋白聚糖通過這一結構錨定在細胞表面或細胞外基質(zhì)的大分子中。透明質(zhì)酸連接蛋白核心蛋白硫酸角質(zhì)素硫酸軟骨素糖蛋白亞基骨骺軟骨蛋白聚糖聚合物2.蛋白聚糖聚合物三、蛋白聚糖的生物合成在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成核心蛋白多肽鏈，同時在高爾基體內(nèi)進行糖鏈延長或加工。多糖鏈的形成是由單糖逐個加上去的，糖醛酸由UDPGA提供；單糖要由UDP活化；硫酸由PAPS提供；糖胺氨基來自于Gln。四、蛋白聚糖的功能1.構成細胞外基質(zhì)在基質(zhì)中蛋白聚糖和彈性蛋白、膠原蛋白以特殊方式連接，構成基質(zhì)的特殊結構。這與細胞的粘附、遷移、增殖和分化等有關。2.其它功能抗凝血（肝素）參與細胞識別與分化（細胞表面的硫酸素）維持軟骨機械性能（硫酸軟骨素）等

蛋白多糖與糖蛋白的區(qū)別

蛋白多糖糖蛋白

糖鏈含量：較蛋白質(zhì)部分多一般少于蛋白質(zhì)，少數(shù)可較多糖鏈組成：主要為糖醛酸、糖氨Glc、Gal、Man、Fuc、GalNAc、GlcNAc、

SA，末端常為SA、Fuc，糖基排列：二糖分子連成長鏈大多為分支寡糖鏈與肽鏈連一般為O-糖苷鍵連接O-糖苷鍵或N-糖苷鍵連接接方式：有時可游離存在分布：主要在細胞外，各種分布廣泛，細胞內(nèi)外皆有結締組織基質(zhì)中生理功能：以維持結締組織的作用廣泛，許多粘蛋白、血功能為主漿蛋白、膜蛋白等為糖蛋白

第三節(jié)細胞外基質(zhì)（ECM）構成細胞外基質(zhì)由膠原蛋白、纖連蛋白、層連蛋白等糖蛋白，及蛋白聚糖和透明質(zhì)酸等多種組分構成。分布各種組織的細胞間隙中。

一、膠原1.定義由結締組織細胞——成纖維細胞所分泌的結締組織膠原蛋白和某些上皮細胞分泌的某些類型的膠原蛋白。2.分布骨、皮膚、血管壁、肌腱、韌帶、肌肉、軟骨、角膜等。3.功能起著支架、維持組織構型、機體運動等多項作用。4.膠原的結構特點膠原蛋白由3條肽鏈以α右手螺旋形成棒狀結構。富含甘氨酸（占1/3）和脯氨酸（占1/4），特含有羥賴氨酸和羥脯氨酸，缺色氨酸和半胱氨酸，甚少酪氨酸。

二、纖連蛋白（Fn)定義是一種多功能糖蛋白。由兩個相似的亞基組成的二聚體。

分布

細胞外基質(zhì)、基底膜和各種體液。

功能

參與許多生理活動，例如：細胞的形態(tài)、增殖、分化及個體發(fā)育、生殖、信息傳遞、凝血、組織修復等。

結構

由兩個相似的亞基組成二聚體，以羧基末端的兩個二硫鍵連成“V”形結構，有7個球狀的結構域。纖連蛋白的結構域示意圖

4.結構由分子量為25萬的單體組成的二聚體。它的一級結構由3種不同類型的內(nèi)在序列同源結構重復出現(xiàn)而構成。纖連蛋白分子的結構域

三、層粘連蛋白（Ln）

定義

由三條多肽鏈組成的多結構域構成的糖蛋白。

分布

主要存在于基底膜中。

功能

主要介導上皮細胞及內(nèi)皮細胞糖粘附，而影響細胞的生長、分化和運動。

Ln可能與某些疾?。ㄌ悄虿　㈩愶L濕性關節(jié)炎等）和腫瘤細胞的浸潤、轉(zhuǎn)移有重要關系。結構

由3個不同的亞基（α,β,γ）通過二硫鍵連接形成長約70nm的十字型結構。

基底膜（細胞外基質(zhì)）的組成及成分注：Perlecan(串珠素)是細胞外基質(zhì)中主要的蛋白聚糖之一,由核心蛋白和硫酸肝素側(cè)鏈組成,可以通過調(diào)節(jié)生長因子的結合和活性影響血管壁

生物大分子核酸蛋白質(zhì)聚糖

結構單位核苷酸氨基酸單糖連接鍵3’,5’-磷酸二酯鍵肽鍵糖苷鍵游離末端5’磷酸，3’羥基氨基端，羧基端非還原端，還原端多聚體合成方向5’→3’N→C非還原端→還原端

三種生物大分子結構特點1、字體安裝與設置如果您對PPT模板中的字體風格不滿意，可進行批量替換，一次性更改各頁面字體。在“開始”選項卡中，點擊“替換”按鈕右側(cè)箭頭，選擇“替