糖复合物与神经节苷脂

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1、第三章糖复合物糖以共价键与蛋白质或脂类结合，形成糖复合物（glycoconjugates），包括糖蛋白（glycoprotein）、蛋白聚糖（proteoglycan）和糖脂（glycolipid）。英语中常以前缀glyco-或后缀-glycan和-saccharide表示分子中含有糖组分或与糖有关。哺乳类动物体内含多种结构不同的糖，有些单独参加糖的代谢（见第六章），有些则构成糖复合物中的聚糖。象核酸和蛋白质一样，聚糖及糖复合物是一类重要的生物大分子。由于糖的结构和功能十分复杂并受到分析方法的限制，使得对糖的认识仍滞后于核酸和蛋白质。糖生物学（glycobiology

2、）是研究糖的分子结构、合成及生物功能的新兴学科。核酸和蛋白质的研究成就，极大地推动了糖生物学的快速发展。糖组学（glycomics）是人类后基因组计划的重要组成部分，随着糖结构和功能的阐明，聚糖及糖复合物在正常生理和疾病中的作用及其机制将逐步被揭示出来，并促进糖在生物医学中的应用。第一节聚糖的结构现已知生物体内有400～500种单糖组成、结构及功能不同的聚糖，95%以上的聚糖存在于糖复合物中。聚糖一般含2～30个单糖，并通过特定的糖苷键连接成链式结构，因此，聚糖也称为寡糖链或糖链。单糖是聚糖的基本结构单位。一、聚糖的分子结构（一）单糖的种类及结构除岩藻糖(fucose

3、，Fuc)和艾杜糖醛酸（iduronicacid,IdoUA）为L-构型外，哺乳类动物中的单糖都是以D-构型存在，而绝大多数参与糖链合成和分解代谢的酶类具有对D-构型的糖的立体异构专一性。单糖通过氧化、还原、乙酰化和N-乙酰化、硫酸化、磷酸化、甲基化及氨基取代反应等生成相应的糖衍生物。例如，葡萄糖（glucose,Glc）的衍生物有葡糖胺(GlcN)、N-乙酰葡糖胺（N-acetylglucosamine，GlcNAc）、葡糖醛酸（glucuronicacid,GlcUA）等。GlcUA在差向异构酶的作用下，可进一步转化为IdoUA。半乳糖(galactose，Gal

4、)也可衍生成N-乙酰半乳糖胺（N-acetylgalactosamine,GalNAc）和岩藻糖。糖核苷二磷酸，如UDP-GlcNAc,是糖链合成时单糖供体的活性形式，它在特异的GlcNAc糖基转移酶的（glycosyltransferase）作用下，转移到糖链的非还原端。各单糖组分的修饰性变化可增加聚糖结构的多样性，并使其具有更广泛的生物功能。构成不同糖复合物分子糖链的单糖种类不同。例如，构成糖蛋白分子糖链的单糖主要有8种：葡萄糖、半乳糖、甘露糖、N-乙酰葡糖胺、N-乙酰半乳糖胺、岩藻糖、木糖(xylose，Xyl)和唾液酸(sialicacid，SA)。参与蛋白聚

5、糖分子糖胺聚糖构成的单糖主要为葡萄糖、半乳糖、N-乙酰葡糖胺、N-乙酰半乳糖胺、葡糖醛酸及艾杜糖醛酸（见本章第三节）。参与糖复合物糖链构成的常见的单糖结构如下，单糖的代表符号也在括号中标明。b-D-葡萄糖b-D-半乳糖D-甘露糖D-木糖（Glc，▲）(Gal，●)(Man，○)(Xyl，)b-D-N-乙酰葡糖胺a-D-葡糖醛酸a-L-艾杜糖醛酸b-D-葡糖胺（GlcNAc，■)（GlcUA，）(IdoUA，)（GlcN）b-D-N-乙酰半乳糖胺a-L-岩藻糖唾液酸b-D-N-乙酰葡糖胺-尿苷二磷酸（GalNAc，□)(Fuc，△)(SA，◆)GlcNAc-UDP（二）

6、单糖的连接方式构成聚糖的基本结构单位——单糖之间的连接键为O-糖苷键。由于以环状结构存在的单糖分子存在a和b异头体（anomer），并在分子中含有多个游离的羟基，因此，单糖之间所形成的O-糖苷键可有a或b及1→2，1→3，1→4，1→6等多种连接方式。唾液酸一般位于糖链的末端，以a2→3，a2→6或a2→8与相邻的糖基成键。构成不同糖复合物糖链的单糖的种类、数目及连接方式不同，有些糖链还可以有分支，还有一些则含有大量的重复单位。与多肽链和多核苷酸链相比，糖链的连接具有更大的可塑性及复杂性，但仍是有序的，这也是糖链可以储存大量信息的结构基础（表3-1）。表3-1三种生物

7、大分子一些结构特点的比较生物大分子核酸蛋白质聚糖结构单位核苷酸氨基酸单糖连接键3’，5’-磷酸二酯键肽键糖苷键游离末端5’磷酸，3’羟基氨基端，羧基端非还原端，还原端多聚体合成方向5’→3’N→C非还原端→还原端寡聚体数*66＞1056（n=3）（*由3个不同氨基酸、核苷酸和己糖分别通过肽键、磷酸二酯键和糖苷键所组成的寡聚体数目）（三）聚糖的一级结构及空间结构聚糖的一级结构是指单糖的排列顺序及糖苷键的性质。糖苷键的性质包括单糖的连接位置，D或L，α或β，及吡喃糖和呋喃糖构型等。SO3-,CH3CO-,NH2-等非糖基团及蛋白质和脂类的结合位置也在聚糖