第一章：糖的結(jié)構(gòu)和功能

1、主講：董發(fā)才主講：董發(fā)才聯(lián)系電話：聯(lián)系電話：mail： l生物化學(xué)生物化學(xué) 王鏡巖等王鏡巖等 高等教育出版社（第三版）高等教育出版社（第三版）l生物化學(xué)教程生物化學(xué)教程 王鏡巖等王鏡巖等 高等教育出版社高等教育出版社lPrinciples of Biochemistry Lehninger l普通生物化學(xué)普通生物化學(xué) 鄭鄭 集等集等 南京大學(xué)出版社出版南京大學(xué)出版社出版l生物化學(xué)生物化學(xué) 王希成等王希成等 清華大學(xué)出版社（第三版）清華大學(xué)出版社（第三版）l第一章第一章 糖的結(jié)構(gòu)和功能糖的結(jié)構(gòu)和功能l第二章第二章 脂與生物膜脂與生物膜l第三章第三章 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能蛋白

2、質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能l第四章第四章 酶學(xué)酶學(xué)l第五章第五章 激素與細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)激素與細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)l第六章第六章 糖代謝糖代謝l第七章第七章 生物氧化生物氧化l第八章第八章 脂代謝脂代謝l第九章第九章 蛋白質(zhì)分解及氨基酸代謝蛋白質(zhì)分解及氨基酸代謝l第十章第十章 代謝調(diào)控代謝調(diào)控糖與蛋白質(zhì)、脂類和核酸一樣，是組成細(xì)胞的重要成分。糖與蛋白質(zhì)、脂類和核酸一樣，是組成細(xì)胞的重要成分。從分子生物學(xué)的研究知道，糖不但是細(xì)胞能量的主要來(lái)源，在從分子生物學(xué)的研究知道，糖不但是細(xì)胞能量的主要來(lái)源，在細(xì)胞的構(gòu)建、細(xì)胞的生物合成和細(xì)胞生命活動(dòng)的調(diào)控中，細(xì)胞的構(gòu)建、細(xì)胞的生物合成和細(xì)胞生命活動(dòng)的調(diào)控中，均扮演著重要的角色。均扮

3、演著重要的角色。 科學(xué)家對(duì)糖的研究早在科學(xué)家對(duì)糖的研究早在19世紀(jì)就已開(kāi)始，但由于糖鏈結(jié)構(gòu)的世紀(jì)就已開(kāi)始，但由于糖鏈結(jié)構(gòu)的復(fù)雜多變，物理和化學(xué)分析手段的滯后，百余年來(lái)科學(xué)界復(fù)雜多變，物理和化學(xué)分析手段的滯后，百余年來(lái)科學(xué)界對(duì)糖的認(rèn)識(shí)幾乎沒(méi)有多大進(jìn)展。對(duì)糖的認(rèn)識(shí)幾乎沒(méi)有多大進(jìn)展。 從從20世紀(jì)世紀(jì)60年代開(kāi)始，隨著分子生物學(xué)的興起，以及物理和年代開(kāi)始，隨著分子生物學(xué)的興起，以及物理和化學(xué)技術(shù)的發(fā)展，有關(guān)糖的研究終于進(jìn)入了新階段?；瘜W(xué)技術(shù)的發(fā)展，有關(guān)糖的研究終于進(jìn)入了新階段。 一、糖的定義一、糖的定義 糖類物質(zhì)是一類多羥基醛或多羥基酮類化合物或聚合物；糖類物質(zhì)是一類多羥基醛或多羥基酮類化合物或聚合

4、物； 在最初研究糖的結(jié)構(gòu)時(shí)，糖類物質(zhì)的分子通式為在最初研究糖的結(jié)構(gòu)時(shí)，糖類物質(zhì)的分子通式為Cn(H2O)n，所以長(zhǎng)期以來(lái)人們都把它們稱為所以長(zhǎng)期以來(lái)人們都把它們稱為碳水化合物。碳水化合物。二、糖的分類二、糖的分類 糖類物質(zhì)可以根據(jù)其水解情況分為：?jiǎn)翁?、寡糖和多糖；糖類物質(zhì)可以根據(jù)其水解情況分為：?jiǎn)翁?、寡糖和多糖?在生物體內(nèi)，糖類物質(zhì)主要以均一多糖、雜多糖、糖蛋白和在生物體內(nèi)，糖類物質(zhì)主要以均一多糖、雜多糖、糖蛋白和蛋白聚糖形式存在。蛋白聚糖形式存在。1. 能源物質(zhì)：能源物質(zhì)：通過(guò)生物氧化而釋放出大量的能量，以滿足通過(guò)生物氧化而釋放出大量的能量，以滿足生命活動(dòng)的需要。如淀粉和糖原是重要的生物能

5、源。生命活動(dòng)的需要。如淀粉和糖原是重要的生物能源。2. 生物物質(zhì)合成的碳源：生物物質(zhì)合成的碳源：糖類物質(zhì)在生物體內(nèi)經(jīng)轉(zhuǎn)換可合糖類物質(zhì)在生物體內(nèi)經(jīng)轉(zhuǎn)換可合成蛋白質(zhì)、脂類、核酸及其他物質(zhì)。成蛋白質(zhì)、脂類、核酸及其他物質(zhì)。 3. 生物結(jié)構(gòu)物質(zhì)：生物結(jié)構(gòu)物質(zhì)：如纖維素是植物的結(jié)構(gòu)糖，蛋白聚糖是如纖維素是植物的結(jié)構(gòu)糖，蛋白聚糖是動(dòng)物結(jié)締組織和潤(rùn)滑物質(zhì)的主要成分，肽聚糖是原核生動(dòng)物結(jié)締組織和潤(rùn)滑物質(zhì)的主要成分，肽聚糖是原核生物細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)物質(zhì)。物細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)物質(zhì)。4. 信息識(shí)別與傳遞：信息識(shí)別與傳遞：糖蛋白和糖脂等物質(zhì)參與了生物的信糖蛋白和糖脂等物質(zhì)參與了生物的信息識(shí)別和傳遞。如某些激素的受體、抗體和血型

6、物質(zhì)。息識(shí)別和傳遞。如某些激素的受體、抗體和血型物質(zhì)。一、一、 單糖的種類單糖的種類l1.1.根據(jù)糖分子的碳原子數(shù)可分為：三碳糖、四根據(jù)糖分子的碳原子數(shù)可分為：三碳糖、四碳糖、五碳糖（戊糖）和六碳糖（己糖）。碳糖、五碳糖（戊糖）和六碳糖（己糖）。l2.2.根據(jù)糖的功能團(tuán)的不同可分為根據(jù)糖的功能團(tuán)的不同可分為醛糖醛糖和和酮糖酮糖。開(kāi)鏈結(jié)構(gòu) 平面環(huán)狀結(jié)構(gòu) 構(gòu)象式果糖的開(kāi)鏈結(jié)構(gòu)果糖的開(kāi)鏈結(jié)構(gòu) 果糖的果糖的 平面環(huán)狀結(jié)構(gòu)平面環(huán)狀結(jié)構(gòu) A Haworth projection is a conventional planar representation of a cyclized monosaccha

7、ride molecule. The hydroxyls that are represented to the right of the chain in a Fischer projection are shown below the plane in a Haworth projection. Plane of the ring is perpendicular to that of the paper and the heavy line projects towards the reader1.單糖中的異構(gòu)種類：?jiǎn)翁侵械漠悩?gòu)種類：異構(gòu)現(xiàn)象結(jié)構(gòu)異構(gòu)：立體異構(gòu)旋光異構(gòu)差向異構(gòu)異頭異構(gòu)2.

8、單糖的旋光異構(gòu)體數(shù)目：?jiǎn)翁堑男猱悩?gòu)體數(shù)目：2n n為手性碳原子數(shù)目。為手性碳原子數(shù)目。3.旋光異構(gòu)的表示法：旋光異構(gòu)的表示法： DL構(gòu)型命名系統(tǒng)在反映旋光構(gòu)型命名系統(tǒng)在反映旋光化合物之間的構(gòu)型聯(lián)系方面有它化合物之間的構(gòu)型聯(lián)系方面有它的優(yōu)點(diǎn)，但有很大的局限性，不的優(yōu)點(diǎn)，但有很大的局限性，不夠準(zhǔn)確。夠準(zhǔn)確。 RS構(gòu)型命名系統(tǒng)在表示手性構(gòu)型命名系統(tǒng)在表示手性碳原子構(gòu)型方面十分準(zhǔn)確，但比碳原子構(gòu)型方面十分準(zhǔn)確，但比較繁瑣，如較繁瑣，如D-葡萄糖在葡萄糖在RS系統(tǒng)中系統(tǒng)中命名為：命名為：2R, 3S, 4R, 5R-己醛糖。己醛糖。 由于習(xí)慣的原因，現(xiàn)在仍然沿由于習(xí)慣的原因，現(xiàn)在仍然沿用用DL系統(tǒng)名稱

9、。系統(tǒng)名稱。4.差向異構(gòu)：在碳原子數(shù)相同差向異構(gòu)：在碳原子數(shù)相同的同類單糖中，只有一個(gè)的同類單糖中，只有一個(gè)手性碳原子的構(gòu)型不同的手性碳原子的構(gòu)型不同的單糖，互為差向異構(gòu)。單糖，互為差向異構(gòu)。5.：在單糖的環(huán)狀結(jié)：在單糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)中，羰基碳原子成為新構(gòu)中，羰基碳原子成為新的手性中心，導(dǎo)致的手性中心，導(dǎo)致C1差向差向異構(gòu)，產(chǎn)生兩個(gè)非對(duì)映異異構(gòu)，產(chǎn)生兩個(gè)非對(duì)映異構(gòu)體，這種羰基碳上形成構(gòu)體，這種羰基碳上形成的差向異構(gòu)稱為異頭物。的差向異構(gòu)稱為異頭物。1.旋光性與變旋現(xiàn)象：當(dāng)平面偏振光通過(guò)旋光物質(zhì)的溶液時(shí)，旋光性與變旋現(xiàn)象：當(dāng)平面偏振光通過(guò)旋光物質(zhì)的溶液時(shí)，則光的偏振平面會(huì)向右（順時(shí)針?lè)较蚧蛘?，用則

10、光的偏振平面會(huì)向右（順時(shí)針?lè)较蚧蛘颍谩啊?表示）表示）旋轉(zhuǎn)或向左（逆時(shí)針?lè)较蚧蚍聪?，用旋轉(zhuǎn)或向左（逆時(shí)針?lè)较蚧蚍聪?，用“?表示）旋轉(zhuǎn)，使表示）旋轉(zhuǎn)，使偏振面向右旋的稱右旋光物質(zhì)，左旋的稱左旋光物質(zhì)。偏振面向右旋的稱右旋光物質(zhì)，左旋的稱左旋光物質(zhì)。 幾乎所有的單糖及其衍生物都有旋光性，許多單糖在水溶幾乎所有的單糖及其衍生物都有旋光性，許多單糖在水溶液中發(fā)生變旋現(xiàn)象。液中發(fā)生變旋現(xiàn)象。OHHHOHHOHHOHOHCH2OHCHOHHOHHOHHOHCH2OHOHOOHHHOHHOHHOHHCH2OH-D-半乳糖（52.8 ）-D-半乳糖（150）平衡時(shí)，混合物的比平衡時(shí)，混合物的比旋光度為旋

11、光度為80.2 2.單糖的還原性：醛糖含有游離的醛基，具有很好的還原性。在單糖的還原性：醛糖含有游離的醛基，具有很好的還原性。在堿性溶液中，能被多種重金屬離子氧化成醛糖酸，亦可被較強(qiáng)堿性溶液中，能被多種重金屬離子氧化成醛糖酸，亦可被較強(qiáng)的氧化劑如稀硝酸氧化成二羧酸或醛糖二酸。的氧化劑如稀硝酸氧化成二羧酸或醛糖二酸。 銀鏡反應(yīng)、銀鏡反應(yīng)、Fehling反應(yīng)、反應(yīng)、 Benedict反應(yīng)等。反應(yīng)等。 Fehling試劑：酒石酸鉀鈉、氫氧化鈉和硫酸銅。試劑：酒石酸鉀鈉、氫氧化鈉和硫酸銅。 Benedict試劑：檸檬酸、碳酸鈉和硫酸銅。試劑：檸檬酸、碳酸鈉和硫酸銅。3.單糖的氧化性：?jiǎn)翁堑娜┗谶m當(dāng)?shù)?/p>

12、條件下，可被較強(qiáng)的還原單糖的氧化性：?jiǎn)翁堑娜┗谶m當(dāng)?shù)臈l件下，可被較強(qiáng)的還原劑如硼氫化鈉還原為糖醇。劑如硼氫化鈉還原為糖醇。4.單糖的成苷作用：環(huán)狀單糖的半縮醛（或半縮酮）羥基與另一單糖的成苷作用：環(huán)狀單糖的半縮醛（或半縮酮）羥基與另一化合物發(fā)生縮合形成的縮醛（縮酮）稱為糖苷或苷化合物發(fā)生縮合形成的縮醛（縮酮）稱為糖苷或苷（glycoside）。在有機(jī)化學(xué)中常稱為糖甙或甙。）。在有機(jī)化學(xué)中常稱為糖甙或甙。1.單糖的磷酸酯：存在于各種細(xì)胞中，是許多代謝途徑的主要參與者。單糖的磷酸酯：存在于各種細(xì)胞中，是許多代謝途徑的主要參與者。2.糖醇：糖醇是單糖羰基的還原產(chǎn)物，自然界廣泛存在的有：山梨醇、甘露

13、糖醇：糖醇是單糖羰基的還原產(chǎn)物，自然界廣泛存在的有：山梨醇、甘露醇、半乳糖醇、木糖醇、核糖醇等。糖醇是生物體的代謝產(chǎn)物也是工業(yè)醇、半乳糖醇、木糖醇、核糖醇等。糖醇是生物體的代謝產(chǎn)物也是工業(yè)產(chǎn)品，主要用于制藥和食品工業(yè)。產(chǎn)品，主要用于制藥和食品工業(yè)。3.糖酸：主要是醛糖的氧化產(chǎn)物，主要有：醛糖酸、糖二酸和糖醛酸。糖酸：主要是醛糖的氧化產(chǎn)物，主要有：醛糖酸、糖二酸和糖醛酸。4.脫氧糖：?jiǎn)翁欠肿又幸粋€(gè)或多個(gè)羥基被氫原子取代的單糖。常見(jiàn)的有：脫氧糖：?jiǎn)翁欠肿又幸粋€(gè)或多個(gè)羥基被氫原子取代的單糖。常見(jiàn)的有：D2脫氧核糖、脫氧核糖、L鼠李糖、鼠李糖、L-巖藻糖等。巖藻糖等。5.氨基糖氨基糖：分子中一個(gè)羥基被

14、氨基取代的單糖。常見(jiàn)的有：葡糖胺和乳糖胺。：分子中一個(gè)羥基被氨基取代的單糖。常見(jiàn)的有：葡糖胺和乳糖胺。二者又可衍生成多種物質(zhì)，如胞壁酸、神經(jīng)氨酸和唾液酸等。二者又可衍生成多種物質(zhì)，如胞壁酸、神經(jīng)氨酸和唾液酸等。6.糖苷：糖苷配基為酚類、甾醇或含氮堿等的單糖或寡糖衍生物。糖苷：糖苷配基為酚類、甾醇或含氮堿等的單糖或寡糖衍生物。一、寡糖的結(jié)構(gòu)：一、寡糖的結(jié)構(gòu)：由多個(gè)單糖通過(guò)糖苷鍵連接而成的復(fù)雜糖類物質(zhì)。由多個(gè)單糖通過(guò)糖苷鍵連接而成的復(fù)雜糖類物質(zhì)。1.糖單位的多少：一般指由糖單位的多少：一般指由220個(gè)糖單位（單糖殘基）組成，個(gè)糖單位（單糖殘基）組成，但其上限并不絕對(duì)固定，所以寡糖和多糖并沒(méi)有嚴(yán)格的

15、界限。但其上限并不絕對(duì)固定，所以寡糖和多糖并沒(méi)有嚴(yán)格的界限。2.糖苷鍵的類型：從異頭碳原子的構(gòu)型分為糖苷鍵的類型：從異頭碳原子的構(gòu)型分為和和型，從成型，從成鍵的位置位置分為鍵的位置位置分為11，1 2，1 3，1 4，1 5，1 6。其中。其中1 3 ，1 5糖苷鍵較少見(jiàn)。糖苷鍵較少見(jiàn)。3.寡糖的命名：許多寡糖都有俗名，如麥芽糖、蔗糖、棉籽糖寡糖的命名：許多寡糖都有俗名，如麥芽糖、蔗糖、棉籽糖等，系統(tǒng)命名見(jiàn)課本等，系統(tǒng)命名見(jiàn)課本39頁(yè)。頁(yè)。二、常見(jiàn)的寡糖二、常見(jiàn)的寡糖1. 麥芽糖（麥芽糖（Maltose）：）：2. 纖維二糖（纖維二糖（Cellobiose）:3. 蔗糖（蔗糖（Sucrose）

16、:4. 乳糖（乳糖（Lactose） : 在生物體內(nèi)，糖類物質(zhì)主要以均一多糖、雜多糖、糖蛋白和蛋白聚糖形式存在。 多糖是高分子化合物，相對(duì)分子量極大，從30,000 400,000,000。 多糖在水溶液中不形成真溶液，只能形成膠體，沒(méi)有甜味，也無(wú)還原性，有旋光性，但無(wú)變旋現(xiàn)象。 多糖可以由一種單糖縮合而成，如戊糖膠(pentosan)，木糖膠(xylan), 阿拉伯糖膠(arabinan)、己糖膠(淀粉、糖原、纖維素等)，稱為均一多糖(homopolysacchaide)。l-淀粉酶可將淀粉水解為麥芽糖。乙酰溴化物與淀粉作用也生成乙酰麥芽糖，由此可見(jiàn)淀粉的組成單位是麥芽糖。l用熱水處理淀粉或

17、用極性溶劑處理淀粉都可以將淀粉分為兩種成分；一種為可溶部分，稱為直鏈淀粉；另一種為不溶部分，稱為支鏈淀粉。l直鏈淀粉中葡萄糖單位以直鏈淀粉中葡萄糖單位以 （1 14 4）糖苷鍵）糖苷鍵聚合聚合而成。有一個(gè)還原端和一個(gè)非還原端。而成。有一個(gè)還原端和一個(gè)非還原端。l整個(gè)分子稱呈螺旋結(jié)構(gòu)，遇碘顯紫藍(lán)色。整個(gè)分子稱呈螺旋結(jié)構(gòu)，遇碘顯紫藍(lán)色。l一般由一般由600600到到12001200個(gè)葡萄糖單位組成，相對(duì)分子量個(gè)葡萄糖單位組成，相對(duì)分子量在在1105 到到2106 D。l在天然淀粉中約有在天然淀粉中約有20-30%20-30%的淀粉為直鏈淀粉。的淀粉為直鏈淀粉。l支鏈淀粉中的絕大部分支鏈淀粉中的絕大

18、部分D-D-葡萄糖通過(guò)葡萄糖通過(guò) （1 14 4）糖苷鍵構(gòu)成糖）糖苷鍵構(gòu)成糖鏈。鏈。l在分枝點(diǎn)處存在在分枝點(diǎn)處存在 （1 16 6）糖苷鍵。）糖苷鍵。形成分枝的側(cè)鏈。支鏈淀形成分枝的側(cè)鏈。支鏈淀粉分子是高度分支的，約每粉分子是高度分支的，約每2525到到3030個(gè)糖單位就有一個(gè)分枝點(diǎn)。個(gè)糖單位就有一個(gè)分枝點(diǎn)。l支鏈淀粉的分子較直鏈淀粉大得多，一般平均由支鏈淀粉的分子較直鏈淀粉大得多，一般平均由60006000到到3700037000個(gè)個(gè)D-D-葡萄糖殘基組成。其分子量約為葡萄糖殘基組成。其分子量約為1106 到到6106 D。l支鏈淀粉分子呈現(xiàn)復(fù)雜的樹(shù)狀分枝結(jié)構(gòu)，整個(gè)分子有很多的支鏈淀粉分子呈

19、現(xiàn)復(fù)雜的樹(shù)狀分枝結(jié)構(gòu)，整個(gè)分子有很多的非還原端，而只有一個(gè)還原端，非還原端，而只有一個(gè)還原端，遇碘顯紫紅色遇碘顯紫紅色。l在天然淀粉中約有在天然淀粉中約有70-80%70-80%的淀粉為支鏈淀粉。的淀粉為支鏈淀粉。l糖原為動(dòng)物體內(nèi)貯存的主要多糖，此多糖相當(dāng)于植物體內(nèi)糖原為動(dòng)物體內(nèi)貯存的主要多糖，此多糖相當(dāng)于植物體內(nèi)貯存的淀粉，所以糖原也稱為動(dòng)物淀粉。貯存的淀粉，所以糖原也稱為動(dòng)物淀粉。l高等動(dòng)物的肝臟和肌肉組織中含有較多的糖原。糖原在肝高等動(dòng)物的肝臟和肌肉組織中含有較多的糖原。糖原在肝臟和肌肉中的含量分別約占濕重的臟和肌肉中的含量分別約占濕重的5%和和1.5%。軟體動(dòng)物軟體動(dòng)物也含有糖原，甚至

20、于在玉米和一些細(xì)菌中也曾發(fā)現(xiàn)能合成也含有糖原，甚至于在玉米和一些細(xì)菌中也曾發(fā)現(xiàn)能合成類似糖原的多糖成分。類似糖原的多糖成分。l糖原的結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉的結(jié)構(gòu)類似，但其分支程度更高，糖原的結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉的結(jié)構(gòu)類似，但其分支程度更高，支鏈更短，平均每支鏈更短，平均每1212個(gè)糖單位發(fā)生一次分支。糖原的分子個(gè)糖單位發(fā)生一次分支。糖原的分子量為量為3106到到15106D。l纖維素是自然界中分布最廣、含量最多的一種多糖。無(wú)論一年生或多年生纖維素是自然界中分布最廣、含量最多的一種多糖。無(wú)論一年生或多年生植物，尤其是各種木材都含有大量的纖維素，如木材中植物，尤其是各種木材都含有大量的纖維素，如木材中5050以

21、上，麻纖維以上，麻纖維中中70708080，棉花纖維中，棉花纖維中90909898。植物體內(nèi)約有。植物體內(nèi)約有5050的碳存在于纖維素的碳存在于纖維素的形式。估計(jì)地球上綠色植物每年大約凈產(chǎn)有機(jī)物的形式。估計(jì)地球上綠色植物每年大約凈產(chǎn)有機(jī)物15-2015-2010101010噸，其中纖噸，其中纖維素占三分之一至二分之一。維素占三分之一至二分之一。l纖維素是由葡萄糖以纖維素是由葡萄糖以 （1 14 4）糖苷鍵連接而成）糖苷鍵連接而成 的直鏈，每個(gè)單糖單位相的直鏈，每個(gè)單糖單位相對(duì)于前一個(gè)單糖單位翻轉(zhuǎn)對(duì)于前一個(gè)單糖單位翻轉(zhuǎn)180180，使得整個(gè)糖鏈采取完全伸展的構(gòu)象。，使得整個(gè)糖鏈采取完全伸展的構(gòu)象

22、。l在植物細(xì)胞壁中，微纖維包埋在果膠物質(zhì)、半纖維素、木質(zhì)素、伸展蛋白在植物細(xì)胞壁中，微纖維包埋在果膠物質(zhì)、半纖維素、木質(zhì)素、伸展蛋白等組成的基質(zhì)中。在木材中，纖維素則常與半纖維素和木質(zhì)素共同存在。等組成的基質(zhì)中。在木材中，纖維素則常與半纖維素和木質(zhì)素共同存在。l天然纖維素為無(wú)臭、無(wú)味的白色絲狀物。纖維素不溶于水、稀酸、稀堿和天然纖維素為無(wú)臭、無(wú)味的白色絲狀物。纖維素不溶于水、稀酸、稀堿和有機(jī)溶劑。有機(jī)溶劑。l幾丁質(zhì)幾丁質(zhì)(chitin)(chitin)存在于昆蟲(chóng)和甲殼類動(dòng)物的甲殼之中存在于昆蟲(chóng)和甲殼類動(dòng)物的甲殼之中, ,又稱甲殼質(zhì)或殼多糖。據(jù)研究資料估計(jì)自然界中每年生又稱甲殼質(zhì)或殼多糖。據(jù)研究

23、資料估計(jì)自然界中每年生成的幾丁質(zhì)約有一百億噸。成的幾丁質(zhì)約有一百億噸。l在天然聚合物中幾丁質(zhì)的貯存量占第二位，僅次于纖維在天然聚合物中幾丁質(zhì)的貯存量占第二位，僅次于纖維素。素。也可視為纖維素的類似物。相當(dāng)于纖維素的也可視為纖維素的類似物。相當(dāng)于纖維素的C-2C-2位置上的羥基由乙酰氨基團(tuán)置換。位置上的羥基由乙酰氨基團(tuán)置換。 幾丁質(zhì)難得單獨(dú)存幾丁質(zhì)難得單獨(dú)存在于自然界，一般都與蛋白質(zhì)絡(luò)合或呈現(xiàn)共價(jià)的結(jié)合。在于自然界，一般都與蛋白質(zhì)絡(luò)合或呈現(xiàn)共價(jià)的結(jié)合。l由幾丁質(zhì)的提純和部分水解作用可鑒出幾丁質(zhì)中的由幾丁質(zhì)的提純和部分水解作用可鑒出幾丁質(zhì)中的寡糖成分，從而證明幾丁質(zhì)分子為寡糖成分，從而證明幾丁質(zhì)分

24、子為2-2-乙酰氨基乙酰氨基-2-2-脫脫氧氧- - -D-D-吡喃葡糖的同聚物；各個(gè)殘基都是通過(guò)吡喃葡糖的同聚物；各個(gè)殘基都是通過(guò) -l-l，4-4-糖苷鍵的形式聯(lián)接成不分支的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)。糖苷鍵的形式聯(lián)接成不分支的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)。l主要包括：果膠物質(zhì)、半纖維素、木葡主要包括：果膠物質(zhì)、半纖維素、木葡聚糖、瓊脂、角叉聚糖等聚糖、瓊脂、角叉聚糖等1. 1. 肽聚糖（肽聚糖（peptidoglycanpeptidoglycan）也稱黏肽或胞壁質(zhì)，）也稱黏肽或胞壁質(zhì)，是細(xì)菌細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)成分。由多糖和短肽共價(jià)交是細(xì)菌細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)成分。由多糖和短肽共價(jià)交聯(lián)而成。聯(lián)而成。l肽聚糖的多糖屬糖胺聚糖，其單糖單位為：肽

25、聚糖的多糖屬糖胺聚糖，其單糖單位為：N-N-乙乙酰葡萄糖胺（酰葡萄糖胺（NAGNAG）和）和N-N-乙酰胞壁酸（乙酰胞壁酸（NAMNAM）。糖）。糖單位之間的連接是單位之間的連接是 -l-l，4-4-糖苷鍵。糖苷鍵。l短肽部分包括一個(gè)四肽和一個(gè)五聚甘氨酸。短肽部分包括一個(gè)四肽和一個(gè)五聚甘氨酸。l肽聚糖是一個(gè)由共價(jià)鍵連接，包圍著整個(gè)細(xì)菌細(xì)肽聚糖是一個(gè)由共價(jià)鍵連接，包圍著整個(gè)細(xì)菌細(xì)胞的囊狀大分子。胞的囊狀大分子。2. 磷壁酸（磷壁酸（teichoic-acid）磷壁酸是革蘭氏陽(yáng)性（磷壁酸是革蘭氏陽(yáng)性（G+）菌細(xì)胞壁特殊組）菌細(xì)胞壁特殊組份，由核糖醇份，由核糖醇(Ribitol)或甘油或甘油(Gly

26、ocerol)殘基殘基經(jīng)由磷酸二酯鍵互相連接而成的酸性多糖。經(jīng)由磷酸二酯鍵互相連接而成的酸性多糖。核糖醇磷壁酸分子的基本結(jié)構(gòu)單位是核糖醇磷酸。在基核糖醇磷壁酸分子的基本結(jié)構(gòu)單位是核糖醇磷酸。在基本結(jié)構(gòu)單位外還含有本結(jié)構(gòu)單位外還含有D-D-丙氨酸糖或氨基糖。其通式可丙氨酸糖或氨基糖。其通式可表示如下：表示如下： l磷壁酸抗原性很強(qiáng)，是磷壁酸抗原性很強(qiáng)，是革蘭氏陽(yáng)性革蘭氏陽(yáng)性菌的重要表面抗原；在菌的重要表面抗原；在調(diào)節(jié)離子通過(guò)粘肽層中起作用；也可能與某些酶的活性有調(diào)節(jié)離子通過(guò)粘肽層中起作用；也可能與某些酶的活性有關(guān)；某些細(xì)菌的磷壁酸，能粘附在人類細(xì)胞表面，其作用關(guān)；某些細(xì)菌的磷壁酸，能粘附在人類細(xì)

27、胞表面，其作用類似菌毛，可能與致病性有關(guān)。類似菌毛，可能與致病性有關(guān)。l磷壁酸分壁磷壁酸磷壁酸分壁磷壁酸(Wall teichoic acid)和膜磷壁酸和膜磷壁酸(Membrane teichoic acid)兩種，前者和細(xì)胞壁兩種，前者和細(xì)胞壁中肽聚糖的中肽聚糖的N-乙酰胞壁酸連結(jié)；乙酰胞壁酸連結(jié)；膜磷壁酸又稱脂磷壁酸膜磷壁酸又稱脂磷壁酸(Lipteichoic acid)和細(xì)胞膜連結(jié)，和細(xì)胞膜連結(jié)，另一端均游離于細(xì)胞壁外。另一端均游離于細(xì)胞壁外。概概 述述1. 糖生物學(xué)的定義：研究糖復(fù)合物中糖鏈的結(jié)構(gòu)、生物合成糖生物學(xué)的定義：研究糖復(fù)合物中糖鏈的結(jié)構(gòu)、生物合成和生物學(xué)功能的一門科學(xué)。和生

28、物學(xué)功能的一門科學(xué)。2. 糖生物學(xué)形成中的一些標(biāo)志性研究成果：糖生物學(xué)形成中的一些標(biāo)志性研究成果：（1）20世紀(jì)世紀(jì)60年代發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞表面上密布有糖綴合物年代發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞表面上密布有糖綴合物,推測(cè)推測(cè)這些糖綴合物糖鏈在生命過(guò)程中擔(dān)負(fù)分子識(shí)別的功能。這些糖綴合物糖鏈在生命過(guò)程中擔(dān)負(fù)分子識(shí)別的功能。（3）80年代末負(fù)責(zé)糖鏈合成的糖基轉(zhuǎn)移酶的克隆年代末負(fù)責(zé)糖鏈合成的糖基轉(zhuǎn)移酶的克隆,揭揭示糖鏈多樣性是在基因水平和蛋白質(zhì)水平進(jìn)行調(diào)控的。示糖鏈多樣性是在基因水平和蛋白質(zhì)水平進(jìn)行調(diào)控的。這些進(jìn)展為糖鏈的結(jié)構(gòu)功能研究的突破奠定了堅(jiān)實(shí)的這些進(jìn)展為糖鏈的結(jié)構(gòu)功能研究的突破奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?；A(chǔ)。1988年牛津大學(xué)

29、的生物化學(xué)家年牛津大學(xué)的生物化學(xué)家Dwek在一個(gè)早間電視節(jié)在一個(gè)早間電視節(jié)目中首次提出糖生物學(xué)目中首次提出糖生物學(xué)(Glycobiology) 這個(gè)名稱這個(gè)名稱,并于當(dāng)并于當(dāng)年在年在 AnnualReviewofBiochemistry 上發(fā)表上發(fā)表了題為了題為“糖生物學(xué)糖生物學(xué)”的綜述，預(yù)示糖生物學(xué)的誕生。的綜述，預(yù)示糖生物學(xué)的誕生。 （2）70年代由于物理化學(xué)測(cè)定方法的建立以及特異年代由于物理化學(xué)測(cè)定方法的建立以及特異的內(nèi)切和外切糖苷酶在結(jié)構(gòu)測(cè)定中的應(yīng)用的內(nèi)切和外切糖苷酶在結(jié)構(gòu)測(cè)定中的應(yīng)用,使結(jié)構(gòu)測(cè)使結(jié)構(gòu)測(cè)定成為可能定成為可能,揭示出糖鏈驚人的復(fù)雜性和多樣性。揭示出糖鏈驚人的復(fù)雜性和多樣性

30、。l糖生物學(xué)研究的對(duì)象及內(nèi)容：糖生物學(xué)研究的對(duì)象及內(nèi)容：-研究對(duì)象：糖以共價(jià)鍵與蛋白質(zhì)或脂類結(jié)合，形成研究對(duì)象：糖以共價(jià)鍵與蛋白質(zhì)或脂類結(jié)合，形成糖復(fù)合物，包括糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂。糖復(fù)合物，包括糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂。-研究?jī)?nèi)容：糖鏈的化學(xué)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)，糖鏈在細(xì)胞中的研究?jī)?nèi)容：糖鏈的化學(xué)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)，糖鏈在細(xì)胞中的生物合成，糖鏈在生命系統(tǒng)中的功能，糖鏈的基因程序生物合成，糖鏈在生命系統(tǒng)中的功能，糖鏈的基因程序和分子操作。和分子操作。l糖蛋白是一類復(fù)合糖或一類綴合蛋白質(zhì)，糖鏈作為綴糖蛋白是一類復(fù)合糖或一類綴合蛋白質(zhì)，糖鏈作為綴合蛋白質(zhì)的輔基行使多種生物學(xué)功能。合蛋白質(zhì)的輔基行使多種生物學(xué)功能。l

31、許多膜蛋白和分泌蛋白都是糖蛋白。如血型抗原、組許多膜蛋白和分泌蛋白都是糖蛋白。如血型抗原、組織相容性抗原、移植抗原、免疫球蛋白、血清清蛋白、織相容性抗原、移植抗原、免疫球蛋白、血清清蛋白、血清類粘蛋白、運(yùn)鐵蛋白、血漿銅藍(lán)蛋白等。血清類粘蛋白、運(yùn)鐵蛋白、血漿銅藍(lán)蛋白等。l不同的糖蛋白中含糖量變化很大，通常糖成分占糖蛋不同的糖蛋白中含糖量變化很大，通常糖成分占糖蛋白重量的白重量的1 1到到8080。l糖蛋白多肽鏈常攜帶許多短的雜糖鏈。它們通常包括糖蛋白多肽鏈常攜帶許多短的雜糖鏈。它們通常包括N-N-乙酰己糖胺和己糖乙酰己糖胺和己糖( (常是半乳糖和或甘露糖，而葡萄常是半乳糖和或甘露糖，而葡萄糖竟較

32、少糖竟較少) )。 l糖鏈末端成員常常是唾液酸糖鏈末端成員常常是唾液酸(sialic acid)(sialic acid)或或L-L-巖藻糖巖藻糖(L-fucose)(L-fucose)。l寡糖鏈常分支，很少含多于寡糖鏈常分支，很少含多于1515個(gè)單體的，一般含個(gè)單體的，一般含210210個(gè)單體，分子量相當(dāng)于個(gè)單體，分子量相當(dāng)于5403,2005403,200。l寡糖鏈序列多變，信息豐富，功能多樣。寡糖鏈序列多變，信息豐富，功能多樣。l糖鏈數(shù)目變化很大糖鏈數(shù)目變化很大l葡萄糖葡萄糖(Glc) 半乳糖半乳糖(Gal)l甘露糖甘露糖(Man) N-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺(GlcNAc)l巖藻糖巖藻糖

33、(Fuc) N-乙酰半乳糖胺乙酰半乳糖胺(GalNAc)l木糖木糖(Xyl) 唾液酸唾液酸(SA) -D-葡萄糖 -D-半乳糖 D-甘露糖 D-木糖 （Glc，） (Gal，) (Man，) (Xyl， )-D-N-乙酰葡糖胺 -D-葡糖醛酸 -L-艾杜糖醛酸 -D-葡糖胺 （GlcNAc ,） （GlcUA, ) (IdoUA， ) （GlcN）-D-N-乙酰半乳糖胺 -L-巖藻糖 唾液酸 -D-N-乙酰葡糖胺-尿苷二磷酸（GalNAc，) (Fuc，) (SA，) GlcNAc-UDP (單糖的英文縮寫及代表符號(hào)在括號(hào)標(biāo)明)lO-糖苷鍵糖苷鍵 l 形式有：形式有：l 12, 12l 13,

34、 13l 14, 14 l 16, 16 l寡糖鏈的一級(jí)結(jié)構(gòu)寡糖鏈的一級(jí)結(jié)構(gòu)單糖的排列順序及糖苷鍵的性質(zhì)單糖的排列順序及糖苷鍵的性質(zhì)。l寡糖鏈的二級(jí)結(jié)構(gòu)寡糖鏈的二級(jí)結(jié)構(gòu)寡糖鏈的二級(jí)結(jié)構(gòu)涉及糖環(huán)構(gòu)象、糖苷鍵旋轉(zhuǎn)角寡糖鏈的二級(jí)結(jié)構(gòu)涉及糖環(huán)構(gòu)象、糖苷鍵旋轉(zhuǎn)角度及各原子之間的相互作用等。度及各原子之間的相互作用等。l由由4個(gè)核苷酸組成的寡核苷酸，可能的序列僅個(gè)核苷酸組成的寡核苷酸，可能的序列僅有有24種；種；l而由而由4個(gè)己糖組成的寡糖鏈，可能的序列則多個(gè)己糖組成的寡糖鏈，可能的序列則多達(dá)達(dá)3萬(wàn)多種。萬(wàn)多種。l正是由于糖鏈結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，使其可能包含的正是由于糖鏈結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，使其可能包含的信息量比核酸

35、和蛋白質(zhì)大了幾個(gè)數(shù)量級(jí)。信息量比核酸和蛋白質(zhì)大了幾個(gè)數(shù)量級(jí)。 N-N-連接連接 ：O-O-連接連接：GPI-GPI-連接：連接： GlcNAc Asn GalNAc Ser or Thr l定義：定義： 糖鏈的糖鏈的N-乙酰葡糖胺與多肽鏈的天冬乙酰葡糖胺與多肽鏈的天冬酰胺的酰胺氮連接，形成酰胺的酰胺氮連接，形成N-糖苷鍵，此種糖鏈糖苷鍵，此種糖鏈為為N-連接糖鏈，也稱連接糖鏈，也稱N-連接聚糖連接聚糖。l連接點(diǎn)的結(jié)構(gòu)：連接點(diǎn)的結(jié)構(gòu)：GlcNAc-N-Asn l糖基化位點(diǎn)：糖基化位點(diǎn)：N-連接聚糖中連接聚糖中Asn-X-SerThr三個(gè)氨基三個(gè)氨基 酸殘基序列酸殘基序列(其中其中X是除脯氨酸外的

36、是除脯氨酸外的任一氨基酸任一氨基酸)稱為稱為糖基化位點(diǎn)糖基化位點(diǎn)。核心結(jié)構(gòu) 高甘露糖型 復(fù)雜型 雜合型 N-連接糖鏈的結(jié)構(gòu)連接糖鏈的結(jié)構(gòu)Man Man Man GlcNAc GlcNAcAsn l定義：定義： 糖鏈的糖鏈的N-乙酰半乳糖胺與多肽鏈的絲乙酰半乳糖胺與多肽鏈的絲氨酸或蘇氨酸的羥基連接，形成氨酸或蘇氨酸的羥基連接，形成O-糖苷鍵，糖糖苷鍵，糖鏈為鏈為O-連接糖鏈，也稱連接糖鏈，也稱O-連接聚糖。連接聚糖。l 連接點(diǎn)的結(jié)構(gòu)：連接點(diǎn)的結(jié)構(gòu)： GalNAc-O-SerThrIgA分子的分子的O-連接糖鏈有連接糖鏈有6種種l定義：定義： 糖磷脂酰肌醇糖磷脂酰肌醇(GPl)與多肽鏈連接與多肽鏈

37、連接,此類蛋此類蛋白質(zhì)稱為白質(zhì)稱為GPl-連接糖蛋白或連接糖蛋白或GPl-錨定糖蛋白。錨定糖蛋白。l結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：磷酸乙醇胺磷酸乙醇胺-甘露糖甘露糖-甘露糖甘露糖-甘露糖甘露糖-葡糖胺葡糖胺-磷脂酰肌醇。磷脂酰肌醇。脂類與糖脂類與糖（或低聚糖）結(jié)合的一類復(fù)合糖。細(xì)胞膜（或低聚糖）結(jié)合的一類復(fù)合糖。細(xì)胞膜中含有糖脂，是細(xì)胞識(shí)別的分子基礎(chǔ)。中含有糖脂，是細(xì)胞識(shí)別的分子基礎(chǔ)。糖脂的種類：糖脂的種類：鞘糖脂、甘油糖脂、膽固醇衍生的糖鞘糖脂、甘油糖脂、膽固醇衍生的糖脂、脂、GPI1. Glycosaminoglycans（粘多糖） The most abundant heteropolysaccharid

38、es（雜多糖雜多糖） in the body are the glycosaminoglycans (GAGs). These molecules are long unbranched polysaccharides containing a repeating disaccharide unit. The disaccharide units contain either of two modified sugars- N-acetylgalactosamine (GalNAc) or N-acetylglucosamine (GlcNAc) and a uronic acid（糖醛酸糖醛

39、酸） such as glucuronate or iduronate（艾杜糖醛酸艾杜糖醛酸）. GAGs are highly negatively charged molecules, with extended conformation that imparts high viscosity to the solution. GAGs are located primarily on the surface of cells or in the extracellular matrix (ECM). Along with the high viscosity of GAGs comes

40、low compressibility, which makes these molecules ideal for a lubricating fluid in the joints. At the same time, their rigidity provides structural integrity to cells and provides passageways between cells, allowing for cell migration. 硫酸軟骨素硫酸角質(zhì)素肝素硫酸皮膚素透明質(zhì)酸lThe majority of GAGs in the body are linked

41、 to core proteins, forming proteoglycans (also called mucopolysaccharides). Proteoglycans are macromolecules containing glycosaminoglycan, whose structure components are simple and repetitive.lHighly negatively charged.lOn cell surface or Extracellular matrix.糖鏈影響糖蛋白新生肽鏈折疊和締合；糖鏈影響糖蛋白新生肽鏈折疊和締合；糖鏈影響糖蛋

42、白的分泌與穩(wěn)定性；糖鏈影響糖蛋白的分泌與穩(wěn)定性；糖鏈參與分子識(shí)別和細(xì)胞識(shí)別；糖鏈參與分子識(shí)別和細(xì)胞識(shí)別；糖鏈與血型物質(zhì)；糖鏈與血型物質(zhì)；lN-glycanN-glycan在糖蛋白折疊過(guò)程中的作用在糖蛋白折疊過(guò)程中的作用l乙肝病毒乙肝病毒M被膜被膜蛋白的折疊：乙蛋白的折疊：乙肝病毒肝病毒M被膜蛋被膜蛋白在肝細(xì)胞內(nèi)的白在肝細(xì)胞內(nèi)的合成也是通過(guò)合成也是通過(guò)N-糖基化的加工、糖基化的加工、識(shí)別并折疊的識(shí)別并折疊的DNAlDwek和和Block發(fā)現(xiàn)將發(fā)現(xiàn)將N-nonyl deoxynojirimycin (NN-DNJ)加到肝細(xì)胞中時(shí)，可抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)葡萄糖苷酶加到肝細(xì)胞中時(shí)，可抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)葡萄糖苷酶II的活

43、性，的活性，從而阻斷乙肝病毒從而阻斷乙肝病毒M被膜蛋白的折疊，使之不能從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)被膜蛋白的折疊，使之不能從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中分泌出來(lái)組裝成有感染能力的病毒中分泌出來(lái)組裝成有感染能力的病毒l只要抑制只要抑制6%的細(xì)胞糖鏈加工就可使乙肝病毒的分泌降低的細(xì)胞糖鏈加工就可使乙肝病毒的分泌降低99%。這種抑制對(duì)宿主細(xì)胞幾乎無(wú)影響，而對(duì)病毒卻是致。這種抑制對(duì)宿主細(xì)胞幾乎無(wú)影響，而對(duì)病毒卻是致命的命的 l他們與馬里蘭州聯(lián)合制藥公司合作以土撥鼠為動(dòng)物模型，他們與馬里蘭州聯(lián)合制藥公司合作以土撥鼠為動(dòng)物模型，證明證明NN-DNJ可阻斷病毒的復(fù)制而不危及動(dòng)物的健康。迄今可阻斷病毒的復(fù)制而不危及動(dòng)物的健康。迄今為止尚未發(fā)現(xiàn)任何病

44、毒突變株可以逃避該抑制效應(yīng)，有望為止尚未發(fā)現(xiàn)任何病毒突變株可以逃避該抑制效應(yīng)，有望成為乙肝患者的福音成為乙肝患者的福音 選擇素選擇素(selectin)與與SLeSLex x糖鏈識(shí)別的生理功能糖鏈識(shí)別的生理功能l8080年代后期由幾個(gè)研究組獨(dú)立地克隆了三種人類糖鏈結(jié)合蛋年代后期由幾個(gè)研究組獨(dú)立地克隆了三種人類糖鏈結(jié)合蛋白基因，稱為選擇素白基因，稱為選擇素(selectin)(selectin)，包括，包括L-、E-和和P-選擇素選擇素l19901990年年1111月同時(shí)由三個(gè)不同的研究組發(fā)現(xiàn)月同時(shí)由三個(gè)不同的研究組發(fā)現(xiàn)唾液酸路易斯唾液酸路易斯X X(SLe(SLex x) )糖鏈糖鏈的功能：的

45、功能： Lowe, J.B. et al. ELAM-1-dependent cell adhesion to vascular endothelium determined by a transfected human fucosyltransferase cDNA. Cell, 63:475, 1990.Phillips, M.L. et al. ELAM-1 mediates cell adhesion by recognition of a carbohydrate ligand, sialyl-Lex. Science, 250:1130, 1990.1. Walz, G. et a

46、l. Recognition by ELAM-1 of the sialyl-Lex determintant on myeloid and tumor cells. Science, 250:1132, 1990. l轉(zhuǎn)移中的腫瘤細(xì)胞可與血小板細(xì)胞上的轉(zhuǎn)移中的腫瘤細(xì)胞可與血小板細(xì)胞上的P-選擇素結(jié)合，選擇素結(jié)合，并利用血小板細(xì)胞作為其保護(hù)傘逃避免疫系統(tǒng)的攻擊并利用血小板細(xì)胞作為其保護(hù)傘逃避免疫系統(tǒng)的攻擊l人惡性轉(zhuǎn)移癌黑色素瘤人惡性轉(zhuǎn)移癌黑色素瘤A375A375細(xì)胞株和舌鱗癌細(xì)胞株和舌鱗癌Tca8113Tca8113細(xì)細(xì)胞株胞膜上硫酸肝素樣蛋白聚糖可作為胞株胞膜上硫酸肝素樣蛋白聚糖可作為P-P

47、-選擇素選擇素分子分子的配體，特異地介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞與的配體，特異地介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞與P-P-選擇素選擇素分子黏附分子黏附l白介素白介素IL-1 、IL-1 、IL-4、IL-6和和IL-7均有特異的、不依賴均有特異的、不依賴鈣的糖識(shí)別活性，分別識(shí)別末端為鈣的糖識(shí)別活性，分別識(shí)別末端為 2,3Neu5Ac的二天線的二天線N-糖鏈、糖鏈、GM4 (Neu5Ac 2,3 Gal 1-Cer)、唾液酸內(nèi)酯、唾液酸內(nèi)酯、N-或或O-糖鏈的糖鏈的HNK-1樣抗原表位和唾液酸化樣抗原表位和唾液酸化Tn抗原。推測(cè)這些抗原。推測(cè)這些特異的糖識(shí)別活性與信號(hào)傳導(dǎo)有關(guān)。特異的糖識(shí)別活性與信號(hào)傳導(dǎo)有關(guān)。l糖鞘脂通過(guò)控制其組裝

48、和與膜蛋白或其它糖鞘脂糖鏈的相互糖鞘脂通過(guò)控制其組裝和與膜蛋白或其它糖鞘脂糖鏈的相互作用調(diào)控細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)：作用調(diào)控細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)：HakomoriHakomori等多年的研究發(fā)現(xiàn)，糖鞘等多年的研究發(fā)現(xiàn)，糖鞘脂在細(xì)胞膜上叢集并形成糖鞘脂富集微區(qū)脂在細(xì)胞膜上叢集并形成糖鞘脂富集微區(qū)(GSL-enriched (GSL-enriched microdomain)microdomain)，與信號(hào)傳導(dǎo)分子關(guān)聯(lián)的糖鞘脂富集微區(qū)還參，與信號(hào)傳導(dǎo)分子關(guān)聯(lián)的糖鞘脂富集微區(qū)還參與信號(hào)傳導(dǎo)。與信號(hào)傳導(dǎo)。糖蛋白代謝疾病糖蛋白代謝疾病l糖基化先天缺損糖基化先天缺損(congenital defects in glycos

49、ylation, CDG)所引起的臨床綜合癥最初于所引起的臨床綜合癥最初于1980年發(fā)現(xiàn)年發(fā)現(xiàn) l已發(fā)現(xiàn)至少已發(fā)現(xiàn)至少8種不同的種不同的CDG，被歸納為，被歸納為CDG-I和和CDG-II: CDG-I: : N-糖鏈合成缺陷糖鏈合成缺陷 CDG-II: N-糖鏈加工缺陷糖鏈加工缺陷 lCDG-Ic缺失缺失N-糖鏈前體末端葡萄糖的葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶。糖鏈前體末端葡萄糖的葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶。lGaucherGaucher病就是葡萄糖腦苷脂酶的遺傳缺陷病。病就是葡萄糖腦苷脂酶的遺傳缺陷病。高雪氏病（高雪氏?。℅auchers disease）又稱葡糖腦苷脂沉積病（）又稱葡糖腦苷脂沉積?。╣lucocerb

50、roside lipidcsis）是因）是因葡萄糖腦苷脂酶葡萄糖腦苷脂酶(glucocerehrosidase)減少或缺乏，使葡萄糖腦減少或缺乏，使葡萄糖腦苷脂（苷脂（glucocerbroside）不能分解成半乳糖腦苷脂或葡萄糖和）不能分解成半乳糖腦苷脂或葡萄糖和N-酰基?；拾贝?，因而葡萄糖腦苷脂在單核巨噬細(xì)胞系統(tǒng)各器官中大量沉積、引鞘氨醇，因而葡萄糖腦苷脂在單核巨噬細(xì)胞系統(tǒng)各器官中大量沉積、引起組織細(xì)胞大量增殖。起組織細(xì)胞大量增殖。重組葡萄糖腦苷脂酶重組葡萄糖腦苷脂酶(商品名為商品名為Cerezyme)治療，一年的費(fèi)用約為治療，一年的費(fèi)用約為二十萬(wàn)美元二十萬(wàn)美元 1982年年Radin最

51、先提出用抑制劑減最先提出用抑制劑減少糖鞘脂的合成治療少糖鞘脂的合成治療Gaucher病的病的觀點(diǎn)，最近，該治療策略在轉(zhuǎn)基因觀點(diǎn)，最近，該治療策略在轉(zhuǎn)基因小鼠模型中得到證實(shí)。小鼠模型中得到證實(shí)。l許多疾病的發(fā)生和發(fā)展，如炎癥及自身免疫疾病、老化、癌細(xì)胞異常增殖及轉(zhuǎn)移、病原體感染等都與糖蛋白寡糖鏈的變化密切相關(guān)。l因此，針對(duì)糖鏈的變化，利用小分子化合物抑制糖苷轉(zhuǎn)移酶和糖苷酶的催化活性，可以控制糖鏈的合成和水解，從而達(dá)到治療疾病的目的。 l寡糖鏈的合成和后加工過(guò)程包括了一系列糖苷寡糖鏈的合成和后加工過(guò)程包括了一系列糖苷水解酶的作用，如葡萄糖苷水解酶水解酶的作用，如葡萄糖苷水解酶I I（水解寡（水解寡

52、糖鏈前體最外側(cè)的葡萄糖基）、葡萄糖苷水解糖鏈前體最外側(cè)的葡萄糖基）、葡萄糖苷水解酶酶IIII（水解內(nèi)部的葡萄糖基）、甘露糖苷水解（水解內(nèi)部的葡萄糖基）、甘露糖苷水解酶酶RERRER、甘露糖苷水解酶、甘露糖苷水解酶I I、IIII等。等。 l第一個(gè)用于臨床抗病毒作用的第一個(gè)用于臨床抗病毒作用的-葡萄糖苷酶抑制劑是葡萄糖苷酶抑制劑是N-N-丁基丁基-1-1-脫氧野尻霉素脫氧野尻霉素(Bu-DNJ,SC-48334)(Bu-DNJ,SC-48334)，它對(duì)，它對(duì)-葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶I I的抑制常數(shù)的抑制常數(shù)KiKi為為0.220.22 mol/Lmol/L，具有明顯的抗，具有明顯的抗HIVHIV作

53、用。作用。l第二個(gè)用于臨床的抑制劑是一種從澳大利亞的植物中分離得第二個(gè)用于臨床的抑制劑是一種從澳大利亞的植物中分離得到的生物堿（到的生物堿（castanospermine, castcastanospermine, cast）的衍生物，即）的衍生物，即6-O-6-O-丁丁酰酰-cast-cast（BuCast, MDL28574BuCast, MDL28574），該化合物對(duì)），該化合物對(duì)HIVHIV的抑制作用的抑制作用比原始的生物堿強(qiáng)比原始的生物堿強(qiáng)3030倍，但抑制糖蛋白加工所需的倍，但抑制糖蛋白加工所需的ICIC5050卻比卻比castcast大大1010倍。倍。 l流感病毒表面有兩種糖蛋

54、白：神經(jīng)氨酸酶和血凝素。神流感病毒表面有兩種糖蛋白：神經(jīng)氨酸酶和血凝素。神經(jīng)氨酸酶（經(jīng)氨酸酶（NA)NA)可催化裂解宿主細(xì)胞和病毒粒血凝素上糖可催化裂解宿主細(xì)胞和病毒粒血凝素上糖側(cè)鏈末端的唾液酸殘基，從而促進(jìn)病毒粒子從感染的呼側(cè)鏈末端的唾液酸殘基，從而促進(jìn)病毒粒子從感染的呼吸道粘膜向周圍組織擴(kuò)散。吸道粘膜向周圍組織擴(kuò)散。l此外此外NANA還同樣具有病毒的致病性，通過(guò)改變表面糖蛋白還同樣具有病毒的致病性，通過(guò)改變表面糖蛋白血凝素的碳水化合物部分，增強(qiáng)病毒株的毒性，可引起血凝素的碳水化合物部分，增強(qiáng)病毒株的毒性，可引起流感癥狀和氣道炎癥的發(fā)生。流感癥狀和氣道炎癥的發(fā)生。l神經(jīng)氨酸酶（又稱為唾液酸酶

55、，神經(jīng)氨酸酶（又稱為唾液酸酶，NANA）抑制劑通過(guò)選擇性）抑制劑通過(guò)選擇性地抑制、型流感病毒的神經(jīng)氨酸酶，使病毒難以釋地抑制、型流感病毒的神經(jīng)氨酸酶，使病毒難以釋放，并促進(jìn)已釋放的病毒相互凝聚，繼而死亡。放，并促進(jìn)已釋放的病毒相互凝聚，繼而死亡。 l第一個(gè)可抑制流感病毒第一個(gè)可抑制流感病毒NANA的抑制劑是的抑制劑是2-2-脫氧脫氧-2,3-2,3-脫氫脫氫-N-N-乙酰神經(jīng)氨酸乙酰神經(jīng)氨酸(DANA(DANA，Neu5Ac2en)Neu5Ac2en)，但由于活性及其特異性，但由于活性及其特異性太低，無(wú)臨床使用價(jià)值。后來(lái)根據(jù)太低，無(wú)臨床使用價(jià)值。后來(lái)根據(jù)NANA與底物唾液酸復(fù)合物與底物唾液酸復(fù)

56、合物的晶體結(jié)構(gòu)合成了的晶體結(jié)構(gòu)合成了4-4-胍基胍基DANA(ZanamivirDANA(Zanamivir，扎那米韋，扎那米韋) )，對(duì)，對(duì)流感病毒流感病毒NANA抑制效果提高抑制效果提高500500倍。倍。l19971997年設(shè)計(jì)了一種新型神經(jīng)氨酸酶抑制劑年設(shè)計(jì)了一種新型神經(jīng)氨酸酶抑制劑Oseltamivir(Oseltamivir(奧奧司他韋司他韋) )，其與流感病毒，其與流感病毒NANA比對(duì)人的同類酶的親和力大比對(duì)人的同類酶的親和力大100100萬(wàn)倍，被認(rèn)為是目前發(fā)現(xiàn)的特異性最高的藥物，該藥物于萬(wàn)倍，被認(rèn)為是目前發(fā)現(xiàn)的特異性最高的藥物，該藥物于19991999年在北美、歐洲和日本等地上

57、市。年在北美、歐洲和日本等地上市。20012001年年1010月在我國(guó)月在我國(guó)上市。上市。l目前市場(chǎng)上銷售的達(dá)菲為羅氏制藥獨(dú)家目前市場(chǎng)上銷售的達(dá)菲為羅氏制藥獨(dú)家生產(chǎn)的抗流感藥物，其通用名稱為生產(chǎn)的抗流感藥物，其通用名稱為磷酸磷酸奧司他韋奧司他韋（Oseltamivir phosphateOseltamivir phosphate）。）。l達(dá)菲是一種非常有效的流感治療用藥，達(dá)菲是一種非常有效的流感治療用藥，并且可以大大減少并發(fā)癥（主要是氣管并且可以大大減少并發(fā)癥（主要是氣管與支氣管炎、肺炎、咽炎等）的發(fā)生和與支氣管炎、肺炎、咽炎等）的發(fā)生和抗生素的使用，因而是目前治療流感的抗生素的使用，因而是目

58、前治療流感的最常用藥物之一，也是公認(rèn)的抗最常用藥物之一，也是公認(rèn)的抗禽流感禽流感、甲型甲型H1N1H1N1病毒最有效的藥物之一。病毒最有效的藥物之一。 l世界衛(wèi)生組織的統(tǒng)計(jì)表明，全世界需要緊急器官移植手術(shù)的病人數(shù)世界衛(wèi)生組織的統(tǒng)計(jì)表明，全世界需要緊急器官移植手術(shù)的病人數(shù)量與所捐獻(xiàn)人體器官的數(shù)量比為量與所捐獻(xiàn)人體器官的數(shù)量比為20 1，這個(gè)數(shù)字還不包括那些靠，這個(gè)數(shù)字還不包括那些靠藥物維持可以等待但又必須做器官移植手術(shù)的病人。如果把這一數(shù)藥物維持可以等待但又必須做器官移植手術(shù)的病人。如果把這一數(shù)字加上，需要器官移植的病人數(shù)與器官捐獻(xiàn)數(shù)的比值將拉大到字加上，需要器官移植的病人數(shù)與器官捐獻(xiàn)數(shù)的比值將

59、拉大到30 1。在美國(guó)，每在美國(guó)，每16分鐘就有一個(gè)人加分鐘就有一個(gè)人加入到等待器官移植的行列，而全入到等待器官移植的行列，而全世界目前等待合適供體器官做移世界目前等待合適供體器官做移植手術(shù)的病人有植手術(shù)的病人有30萬(wàn)人。萬(wàn)人。為解決這一問(wèn)題，科學(xué)家們將目光投向了豬。為解決這一問(wèn)題，科學(xué)家們將目光投向了豬。豬器官的血管內(nèi)皮細(xì)胞表面的糖鏈豬器官的血管內(nèi)皮細(xì)胞表面的糖鏈抗原表位抗原表位Gal (1,3)Gal可被人抗可被人抗體體IgG和和IgM識(shí)別并引發(fā)補(bǔ)體反識(shí)別并引發(fā)補(bǔ)體反應(yīng)，在幾分鐘內(nèi)引起不可逆的超應(yīng)，在幾分鐘內(nèi)引起不可逆的超急性血管排斥急性血管排斥Gal (1,3)Gal糖鏈抗原存在于糖鞘脂糖鏈抗原存在于糖鞘脂中，人抗體只識(shí)別末端的三糖中，人抗體只識(shí)別末端的三糖Gal 1,3Gal 1,4GlcNAc人人 1,2巖藻糖基轉(zhuǎn)移酶基因轉(zhuǎn)入豬巖藻糖基轉(zhuǎn)移酶基因轉(zhuǎn)入豬腎細(xì)胞穩(wěn)定表達(dá)后，可使豬腎細(xì)胞腎細(xì)胞穩(wěn)定表達(dá)后，可使豬腎細(xì)胞表達(dá)人的表達(dá)人的H抗原，同時(shí)降低了抗原，同時(shí)降低了Gal (1,3)Gal的表達(dá)。的表達(dá)。l(1) 凝集素親和色譜“糖捕獲”方法 二維電泳結(jié)合特殊染色的分離方法 液相色譜分離多糖方法 雙消化并串聯(lián)柱法 l(2) 糖微陣列技術(shù) 化學(xué)選擇糖印跡技術(shù) 基質(zhì)輔助激光解吸離子化飛行質(zhì)譜 傅立葉變換離子回旋共振質(zhì)譜 12341234糖蛋白寡糖糖蛋白寡糖寡糖混合物寡糖混