糖生物学考研复习资料.pdf
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1、糖生物学考研复习资料第 一 章 序 言糖 生 物 学 : 广 义 来 说 , 糖 生 物 学 可 定 义 为 研 究 自 然 界 广 泛 分 布 的 糖 类 ( 糖 链 和 聚 糖 ) 其结 构 、 生 物 合 成 及 生 物 学 的 一 门 学 科 。糖 缀 合 物 : 单 糖 、 寡 糖 或 多 糖 与 蛋 白 质 和 脂 质 连 接 形 成 糖 缀 合 物 。一 种 酶 , 一 连 键 规 则 : 由 于 糖 基 转 移 酶 对 供 体 和 接 纳 体 有 严 格 的 专 一 性 要 求 , 在 特 异 的连 键 上 一 种 酶 只 能 添 加 一 种 形 式 的 糖 。微 不 均 一
2、性 : 在 一 种 特 殊 型 细 胞 中 的 一 种 给 定 蛋 白 质 的 任 何 给 定 糖 基 化 位 点 上 合 成 的聚 糖 的 精 确 结 构 中 发 现 有 一 定 范 围 的 变 化 。聚 糖 功 能 的 研 究 方 法 : 1.应 用 凝 集 素 或 抗 体 对 特 异 聚 糖 的 定 域 或 干 扰 ; 2.利 用 糖 基 化 的代 谢 抑 制 或 变 更 ; 3.发 现 特 异 性 受 体 的 天 然 聚 糖 配 体 ; 4.发 现 识 别 特 异 聚 糖 的 受 体 ; 5.可 溶性 聚 糖 或 结 构 模 拟 物 的 干 扰 ; 6.应 用 糖 苷 酶 去 除 特
3、异 的 聚 糖 结 构 ; 7.对 天 然 或 遗 传 工 程 的 聚糖 突 变 株 进 行 研 究 ; 8.对 天 然 或 遗 传 工 程 的 聚 糖 受 体 突 变 株 的 研 究 。第 二 章 糖 的 结 构 和 性 质-D-吡 喃 葡 萄 糖 -D-吡 喃 半 乳 糖 -D-吡 喃 甘 露 糖常 用 单 糖 的 字 母 缩 写 :单 糖 的 物 理 、 化 学 性 质 :糖 链 结 构 的 测 定 :主 要 解 决 的 问 题 单 糖 的 组 成 、 糖 之 间 的 连 接 位 置 和 顺 序 、 苷 键 构 型 .1 单 糖 的 组 成2 单 糖 之 间 连 接 位 置 的 决 定3
4、 糖 链 连 接 顺 序 的 决 定4 苷 键 构 型 的 决 定5 13C-NMR在 糖 链 结 构 测 定 中 的 应 用O OHOH OHOHOH OOHOH OH OHOH O OHOHOH OHOH糖 苷 分 类 :糖 匀 体 :均 由 糖 组 成 的 物 质 。 如 单 糖 、 低 聚 糖 、 多 糖 等 。糖 杂 体 :糖 与 非 糖 组 成 的 化 合 物 苷苷 的 分 类 : 1 按 苷 原 子 不 同 分 类 : 氧 苷 : 如 红 景 天 苷 ; 氮 苷 : 如 腺 苷 ; 硫 苷 :如 萝 卜 苷 ; 碳 苷 : 如 牡 荆 素 。 2.按 苷 元 不 同 分 类 :
5、如 : 黄 酮 苷 、 蒽 醌 、 香 豆 素 、 强 心 苷 、皂 苷 等 。 3.按 苷 键 不 同 分 类 : 醇 苷 : 是 通 过 醇 羟 基 与 糖 端 基 羟 基 脱 水 而 成 的 苷 , 如 红 景 天苷 ; 酚 苷 : 是 通 过 酚 羟 基 而 成 的 苷 , 如 天 麻 苷 ; 酯 苷 : 苷 元 以 -COOH 和 糖 的 端 基 碳 相 连接 的 是 酯 苷 , 如 山 慈 菇 苷 A; 氰 苷 : 是 指 一 类 羟 腈 的 苷 。第 三 章 单 糖 代 谢转 运 子 的 分 类 :易 扩 散 转 运 子 ( GLUT) 特 点 : 不 需 能 量 , Km=2-
6、20mmol/l能 量 依 赖 型 转 运 子 特 点 : 需 能 , 转 运 效 率 高 ( 1) 离 子 偶 联 型 : 钠 -葡 萄 糖 转 运 子SGLT,Km=1mmol/l ( 2) ATP依 赖 的 磷 酸 化 偶 联 型 : Km微 摩 尔 数 量 级 ( 细 菌 )胞 内 单 糖 的 来 源 : ( 1) 胞 外 糖 源 ( 2) 胞 内 糖 源 ( 补 救 途 径 )单 糖 在 细 胞 的 代 谢 过 程 ( 以 Man为 例 )细 胞 外 的 Man被 细 胞 膜 上 的 甘 露 糖 转 运 子 转 移 到 细 胞 内 , 在 细 胞 质 中 在 甘 露 糖 激 酶 的
7、作用 下 形 成 Man-6-P。 在 磷 酸 变 位 酶 的 作 用 下 Man-6-P转 变 为 Man-1-P, Man-1-P 与 GTP反 应 ,脱 去 一 个 焦 磷 酸 , 生 成 GDP-Man。 GDP-Man被 糖 核 苷 酸 转 运 子 转 移 到 内 质 网 和 高 尔 基 体 中 ,进 行 糖 缀 合 物 的 合 成 , 最 后 为 分 泌 到 细 胞 膜 或 分 泌 到 细 胞 外 这 是 胞 外 糖 源 途 径 , 单 糖 在 细 胞内 的 代 谢 还 有 另 一 种 途 径 , 即 补 救 途 径 溶 酶 体 中 的 糖 缀 合 物 被 水 解 酶 水 解 ,
8、产 生 的 甘 露 糖 被转 运 到 细 胞 之 内 , 按 照 胞 外 糖 源 途 径 参 与 代 谢 。蜜 蜂 综 合 症 : 尽 管 甘 露 糖 是 必 须 的 , 但 在 蜜 蜂 综 合 症 中 , 它 却 是 致 死 的 。 当 蜜 蜂 被 喂 食甘 露 糖 而 非 蔗 糖 和 葡 萄 糖 时 , 在 喂 食 后 的 最 初 几 分 钟 , 蜜 蜂 的 行 为 表 现 正 常 , 但 随 后 它 们 突然 衰 竭 、 死 亡 。原 因 : 甘 露 糖 进 入 细 胞 后 , 在 大 量 己 糖 激 酶 的 作 用 下 发 生 磷 酸 化 并 消 耗 ATP。 这 时Man-6-P成
9、为 蜜 蜂 唯 一 的 能 量 来 源 , 它 必 须 被 转 化 为 Fru-6-P才 能 进 入 糖 酵 解 。 但 在 蜜 蜂 体内 的 磷 酸 甘 露 糖 异 构 酶 活 性 相 当 低 , 这 就 产 生 了 瓶 颈 而 使 Man-6-P 堆 积 。 堆 积 的 Man-6-P迅 速 被 磷 酸 酶 分 解 成 游 离 的 甘 露 糖 , 而 甘 露 糖 又 再 次 发 生 磷 酸 化 , 这 样 使 ATP供 给 减 少 。 如此 几 次 无 用 的 循 环 耗 尽 ATP, 导 致 死 亡 。核 苷 酸 转 运 子 : 在 真 核 细 胞 中 , 能 够 将 在 胞 液 中 合
10、 成 的 糖 核 苷 酸 转 运 到 亚 细 胞 器 的 腔内 , 并 从 亚 细 胞 器 中 送 出 核 苷 二 磷 酸 转 化 而 生 成 的 核 苷 一 磷 酸 的 蛋 白 载 体存 在 部 位 : ( 1) 大 多 数 存 在 于 高 尔 基 体 ; ( 2) 部 分 存 在 于 内 质 网 。特 点 : a. 转 运 不 需 要 能 量 , 不 受 离 子 载 体 的 影 响 ; b. 受 到 核 苷 一 磷 酸 和 核 苷 二 磷 酸的 竞 争 性 抑 制 , 单 糖 无 抑 制 作 用 。 第 四 章 N-连 接 糖 基 化N-连 接 糖 基 化 的 概 念 : 糖 蛋 白 的
11、N 连 接 聚 糖 通 过 还 原 端 与 天 冬 酰 胺 的 酰 胺 氮 共 接 连接 , 形 成 了 N-连 接 糖 蛋 白 。位 点 : Asn-X-Ser/Thr分 类 : 高 甘 露 糖 型 、 复 杂 型 、 杂 合 型特 点 : 有 共 同 的 核 心 五 糖 结 构脂 连 接 寡 糖 的 合 成 : 启 动 N-连 接 聚 糖 合 成 的 供 体 似 一 种 Gla3Man9GlcNAc2 结 构 , 通 过焦 磷 酸 连 键 与 脂 质 多 萜 醇 结 合 。 多 萜 醇 一 螺 旋 或 折 叠 式 构 象 插 入 脂 双 分 子 层 中 。 多 萜 醇 头 部基 团 上 的
12、 聚 糖 的 组 装 分 两 阶 段 进 行 。 第 一 阶 段 发 生 在 内 质 网 膜 的 细 胞 质 侧 面 , 第 二 阶 段 发 生在 腔 内 。 催 化 两 个 GlcNAc残 基 和 五 个 甘 露 糖 残 基 结 合 所 需 的 酶 , 直 接 利 用 了 核 苷 酸 供 体 尿苷 二 磷 酸 UDP-GlcNAc 和 GDP-Man。 此 时 , 脂 连 接 的 聚 糖 进 行 跨 膜 易 位 。 增 长 的 聚 糖 链 暴 露在 内 质 网 膜 的 腔 内 侧 , 新 糖 继 续 添 加 , 作 为 添 加 最 后 4 个 甘 露 糖 残 基 和 3个 葡 萄 糖 残 基
13、 的 中间 供 体 是 连 接 多 萜 醇 的 糖 。 与 多 萜 醇 连 接 的 这 两 种 糖 , 是 由 多 萜 醇 磷 酸 与 UDP-Glc或 GDP-Man反 应 , 在 内 质 网 膜 的 细 胞 质 表 面 上 合 成 的 。 在 这 些 反 应 中 能 量 来 自 糖 -磷 酸 键N-糖 基 化 的 形 成 场 所 : 内 质 网 、 高 尔 基 体 -细 胞 病 : 糖 蛋 白 缺 少 Man-6-P信 号 , 形 成 的 溶 酶 体 酶 不 能 向 溶 酶 体 中 输 送 , 溶 酶 体中 水 解 酶 缺 失 , 引 起 蓄 积 症 。糖 缺 陷 糖 蛋 白 综 合 症
14、: N-聚 糖 生 物 合 成 的 最 初 几 步 进 行 不 完 全 或 完 全 不 能 进 行 , 结 果 蛋白 质 中 的 Asn-X-Thr/Ser只 有 很 少 带 有 糖 链 。糖 基 化 工 程 : 是 利 用 基 因 工 程 、 酶 工 程 及 其 他 生 物 学 和 生 化 技 术 , 使 得 糖 复 合 物 上 具 有人 们 所 需 要 的 糖 链 结 构 的 一 门 工 程 学 科 。第 五 章 O-聚 糖O-聚 糖 : GalNAc 残 基 以 糖 苷 键 对 蛋 白 质 上 的 丝 氨 酸 或 苏 氨 酸 残 基 、 进 行 的 修 饰 产 生了 O-连 接 寡 糖
15、或 O-聚 糖 。O-聚 糖 与 N-聚 糖 的 比 较 :( 1) O-聚 糖 的 生 物 合 成 比 N-聚 糖 的 产 生 简 单 , 不 需 要 将 脂 连 接 前 体 转 移 到 蛋 白 质 上 ;( 2) O-聚 糖 合 成 的 初 始 步 骤 是 在 多 肽 GalNAc转 移 酶 的 催 化 下 , GalNAc 与 丝 氨 酸 和 苏 氨 酸残 基 联 接 ; ( 3) GalNAc 与 丝 氨 酸 和 苏 氨 酸 以 氧 糖 苷 键 相 连 ; ( 4) 分 枝 较 少 , 通 常 为 二 天线 。 T 抗 原 : 在 生 物 合 成 的 相 对 早 期 , O-聚 糖 能
16、 被 连 接 上 唾 液 酸 残 基 而 被 修 饰 和 终 止 , 这 些唾 液 酸 的 连 接 生 成 了 一 系 列 的 O-聚 糖 结 构 , 这 些 结 构 通 常 限 制 了 近 一 步 的 合 成 步 骤 , 被 共同 称 为 肿 瘤 相 关 抗 原 第 六 章 糖 鞘 脂糖 鞘 脂 : 糖 与 脑 酰 胺 通 过 共 价 键 连 接 成 的 分 子 。糖 鞘 脂 分 子 的 最 小 模 块 是 由 一 个 单 糖 与 脑 酰 胺 单 位 连 接 构 成 在 高 等 动 物 细 胞 中 , 单 糖 通常 是 葡 萄 糖 或 半 乳 糖 。糖 鞘 脂 的 生 物 合 成 : 糖 鞘
17、 脂 的 从 头 合 成 途 径 起 始 于 内 质 网 -高 尔 基 体 质 膜 双 层 内 叶 。 首先 , D-赤 糖 -二 氢 鞘 氨 醇 经 酰 基 化 和 去 饱 和 作 用 生 成 脑 酰 胺 。 然 后 在 脑 酰 胺 特 异 的 葡 萄 糖 基转 移 酶 或 脑 酰 胺 特 异 的 半 乳 糖 基 转 移 酶 催 化 下 糖 基 化 生 成 葡 萄 糖 脑 酰 胺 或 半 乳 糖 脑 酰 胺 。 半乳 糖 脑 酰 胺 合 成 的 主 要 部 位 在 内 质 网 内 。 葡 萄 糖 脑 酰 胺 的 合 成 位 于 内 质 网 和 高 尔 基 膜 泡 液侧 。 生 成 的 葡 萄
18、 糖 脑 酰 胺 通 过 某 种 翻 转 机 制 跨 膜 进 入 内 质 网 -高 尔 基 体 腔 途 径 , 近 一 步 添 加糖 基 延 长 糖 链 葡 萄 糖 脑 酰 胺 , 第 一 个 添 加 的 通 常 是 连 接 的 半 乳 糖 残 基 , 生 成 乳 糖 脑 酰 胺 , 然后 以 不 同 的 连 接 方 式 逐 个 添 加 糖 基 , 形 成 多 种 核 心 糖 链 结 构 。糖 鞘 脂 的 生 理 功 能 : ( 1) 糖 鞘 脂 在 细 胞 膜 中 起 组 织 功 能 ; ( 2) 保 护 上 皮 细 胞 免 受 不 利 环境 的 侵 害 ; ( 3) 为 肠 道 共 生 菌
19、 群 提 供 黏 附 位 点 ; ( 4) 作 为 高 度 特 异 性 的 受 体 靶 。高 歇 病 : 降 解 葡 萄 糖 脑 酰 胺 的 葡 萄 糖 苷 酶 的 基 因 突 变 , 使 溶 酶 体 中 的 葡 萄 糖 脑 酰 胺 不 能够 被 降 解 。 症 状 表 现 为 肝 、 脾 肿 大 和 骨 骼 畸 形 。格 林 -巴 利 综 合 症 和 米 勒 -费 希 尔 综 合 症 : 弯 曲 杆 菌 感 染 之 后 , 在 病 人 血 循 环 中 出 现 抗某 些 神 经 节 苷 脂 的 抗 体 。 第 七 章 GPI 锚GPI锚 的 结 构 : ( 1) 糖 链 ( 2) 肌 醇 磷
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