1、临床生化临床生化第一章第一章 自由基与自由基与NONO生物学生物学第一节第一节 自由基自由基第二节第二节 NONO的生物化学的生物化学第一章第一章 自由基与自由基与NO生物学生物学一、一、概念概念 1、定义：自由基是指带有未配对电子的、定义：自由基是指带有未配对电子的 原子、基团、分子等，原子、基团、分子等，可以独立存在。可以独立存在。(O2+eO2 小圆点代表未成对电子小圆点代表未成对电子)特点特点：化学性质特别活泼，容易和别的化学物质化学性质特别活泼，容易和别的化学物质 发生化学反应发生化学反应.第一节第一节 自由基自由基(free radical)(free radical)O2 HO
2、每个人的身体内都免不了会产生自由基，因每个人的身体内都免不了会产生自由基，因为人体要为人体要新陈代谢，就需要由氧化反应新陈代谢，就需要由氧化反应产生的能产生的能量，这些氧化反应就是自由基的重要来源。量，这些氧化反应就是自由基的重要来源。人类在人类在极端不良情绪极端不良情绪下，如愤怒、紧张、恐下，如愤怒、紧张、恐惧等，也会产生自由基。另外，一些惧等，也会产生自由基。另外，一些外来因素外来因素，如紫外线、如紫外线、X X射线、电磁波、致癌物质、酒精、一射线、电磁波、致癌物质、酒精、一些药物和污染些药物和污染物质等，也会导致自由基的产生。物质等，也会导致自由基的产生。自由基的客观存在自由基的客观存在
3、许多疾病可称之为许多疾病可称之为“自由基自由基”疾病疾病,其其中包括我们常见的中包括我们常见的动脉硬化、中风、心动脉硬化、中风、心脏病、白内障、糖尿病、癌症脏病、白内障、糖尿病、癌症等。等。“自由基自由基”疾病疾病:自由基导致自由基导致衰老衰老的加速，衰老又使得人体的加速，衰老又使得人体在在“消灭消灭”自由基方面的功能减弱，自由基自由基方面的功能减弱，自由基和衰老使得人体的健康陷入了一个恶性循环。和衰老使得人体的健康陷入了一个恶性循环。自由基导致衰老的加速自由基导致衰老的加速 2、产生、产生:(A:B A:+B+)均裂法均裂法：A:B A +B H2O H +OH电子俘获法：电子俘获法：异异裂
4、裂均均裂裂均均裂裂电磁辐射电磁辐射,热能热能如如:线粒体呼吸链传递的氧化还原反应中可产线粒体呼吸链传递的氧化还原反应中可产生生 例：例：Q QHQ QH QHQH2 2 H+eH+eO2 O2O2 O2e 而氧是最容易得到电子的元素。科学家们发现而氧是最容易得到电子的元素。科学家们发现损害人体健康的损害人体健康的自由基自由基几乎都与那些几乎都与那些活性较强的活性较强的含氧物质含氧物质有关有关-如如活性氧活性氧。二、活性氧的概念二、活性氧的概念活性氧活性氧 指氧的某些代谢物以及一些反应产生含氧产物，指氧的某些代谢物以及一些反应产生含氧产物，其特点是含氧，而且化学性质其特点是含氧，而且化学性质比基
5、态氧活泼比基态氧活泼。超氧阴离子超氧阴离子 O2 氢氢 过过 氧氧 基基 HO2 过过 氧氧 化化 氢氢 H2O2 羟羟 自自 由由 基基 HO 脂脂 过过 氧氧 基基 ROO 活性氧活性氧的产生的产生抗氧化系统抗氧化系统线粒体中线粒体中嘌呤分解代谢嘌呤分解代谢Cyt P450自自氧化氧化中性粒细胞和巨噬细胞中性粒细胞和巨噬细胞辐射作用辐射作用一级抗氧化防御系统一级抗氧化防御系统-过氧化氢酶过氧化氢酶-超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶(SOD)-谷胱甘肽系统谷胱甘肽系统(GSH)-抗氧化剂抗氧化剂(Vc)二级氧化防御系统二级氧化防御系统-DNA修复修复-蛋白修复和降解蛋白修复和降解-解毒系统解毒系
6、统-膜修复膜修复-再生系统再生系统活性氧活性氧-脂质过氧化脂质过氧化-DNA损伤损伤-蛋白质氧化蛋白质氧化细胞损伤和死亡细胞损伤和死亡细胞的细胞的活性氧活性氧的产生的产生和抗氧化系统和抗氧化系统O2 HO 三、活性氧在机体内的生成及化学反应三、活性氧在机体内的生成及化学反应（一）（一）O O2 2 (超氧阴离子超氧阴离子)生成与化学反应生成与化学反应 1、生成、生成 两条主要的呼吸链两条主要的呼吸链NADH氧化呼吸链氧化呼吸链琥珀酸氧化呼吸链琥珀酸氧化呼吸链1/2O2CoQCytbCytaa3CytcCytc1(FeS)FAD(FeS)FMN(FeS)NADH琥珀酸琥珀酸Cu1)线粒体呼吸链传
7、递的氧化还原反应中可产生线粒体呼吸链传递的氧化还原反应中可产生 例：例：Q QHQ QH QHQH2 2 FMNFMN（FADFAD）FMNFMN（FADFAD）H+eH+eO2 O2+eO2O2 O2O2(当电子传递体数量不足或受抑制时易产生当电子传递体数量不足或受抑制时易产生O O2 2 )e 2)组织炎症区组织炎症区 中性粒细胞、巨噬细胞的磷酸戊糖通路中性粒细胞、巨噬细胞的磷酸戊糖通路 旺盛产生旺盛产生NADPH+H+增加增加 NADPH+H+O2 NADP+2H+2O2 NADPH氧化酶氧化酶 3)缺血缺氧时，黄嘌呤氧化酶催化反应中产生缺血缺氧时，黄嘌呤氧化酶催化反应中产生 次黄嘌呤次
8、黄嘌呤+2O2+H2O 黄嘌呤黄嘌呤+2O2 +2H+黄嘌呤黄嘌呤氧化酶氧化酶 +2O2 +H2O 尿尿 酸酸+2O2 +2H+黄嘌呤黄嘌呤氧化酶氧化酶 4)药物、毒物在生物转化过程中产生，如阿霉素等药物、毒物在生物转化过程中产生，如阿霉素等 岐化反应岐化反应 O2 +O2 +2H+H2O2+O2Haber-weiss反应反应 H2O2 O2+HO +OH-质子化反应质子化反应O2 +H+HO2 (氢过氧基氢过氧基)O2 (过度金过度金 属属)Fe2+2、O2 参与的化学反应参与的化学反应(水溶液中水溶液中)1、生成、生成 通过通过Haber-weiss反应产生反应产生 OH H2O的电离辐射
9、的电离辐射:均均 裂裂 H2O H2O+H +OH H2O H +OH（二）（二）OHOH生成与化学反应生成与化学反应x、射线射线2、参与化学反应类型、参与化学反应类型:氢抽提反应、加成反应、氢抽提反应、加成反应、电子转移反应电子转移反应 OH对生物大分子损伤最明显，例如可使核酸分子中对生物大分子损伤最明显，例如可使核酸分子中 相邻两个相邻两个TT,失去模板作用，失去模板作用，OH可引发膜脂质过氧化。可引发膜脂质过氧化。LH L +H2 OL LOO 脂过氧基脂过氧基 LOO +LH LOOH+L LO +LOO +H2O 脂质过氧化物生成脂质过氧化物生成:膜磷脂的多不饱和脂肪酸中的膜磷脂的多
10、不饱和脂肪酸中的链式反应链式反应脂质过氧化作用是链式反应。脂质过氧化作用是链式反应。氧自由基反应呈链式爆发。氧自由基反应呈链式爆发。OH O2 OH是脂质过氧化作是脂质过氧化作 用的主要引发剂用的主要引发剂脂自由基脂自由基脂质过氧化链式反应。脂质过氧化链式反应。（脂质过氧化（脂质过氧化物物）膜膜:多不饱和脂肪酸中的多不饱和脂肪酸中的链式反应链式反应四四.活性氧对机体的伤害活性氧对机体的伤害蛋白蛋白(功能降低功能降低:H2O2使使 CuZnSOD中的中的Cu2+-Cu1+,肽键断肽键断,蛋白交链蛋白交链,羟化羟化,降解等降解等)DNA 损伤损伤:环的破裂环的破裂,核苷酸链的断裂核苷酸链的断裂脂类
11、脂类(脂质过氧化作用脂质过氧化作用):老年色素的形成老年色素的形成自由基自由基人类一些疾病与衰老的根源人类一些疾病与衰老的根源 攻击正在复制中的攻击正在复制中的基因基因，诱发，诱发癌症癌症发生发生 激活人体激活人体，使人体表现出，使人体表现出过敏反应过敏反应 作用于酶系统，使皮肤失去弹性脆性增加导致作用于酶系统，使皮肤失去弹性脆性增加导致静脉曲张水肿静脉曲张水肿 侵蚀侵蚀脑细胞脑细胞，使人得，使人得早老性痴呆早老性痴呆的疾病的疾病 氧化血液中的氧化血液中的脂蛋白脂蛋白,造成胆固醇向血管壁的沉积，引造成胆固醇向血管壁的沉积，引 起起心脏病和中风心脏病和中风 引起关节膜及关节滑液的降解，从而导致引
12、起关节膜及关节滑液的降解，从而导致关节炎关节炎 侵蚀眼睛侵蚀眼睛晶状体晶状体组织引起组织引起白内障；白内障；侵蚀侵蚀胰脏细胞胰脏细胞引起引起糖尿病糖尿病.大量研究已经证实，人体内本身就具有清大量研究已经证实，人体内本身就具有清除多余自由基的能力，这主要是靠内源性自由除多余自由基的能力，这主要是靠内源性自由基清除系统，它包括基清除系统，它包括超氧化物歧化酶（超氧化物歧化酶（SODSOD）.过氧化氢酶过氧化氢酶(CAT).).谷胱甘肽过氧化物酶谷胱甘肽过氧化物酶.维生素维生素C C、维生素、维生素E E、还原型谷胱甘肽、还原型谷胱甘肽(GSHGSH)-胡萝卜素和硒胡萝卜素和硒.酶酶抗氧化剂抗氧化剂
13、 在自然界中，可以作用于自由基的抗氧在自然界中，可以作用于自由基的抗氧化剂范围很广，种类极多。我国一化剂范围很广，种类极多。我国一些特有的些特有的食物食物(绿茶等绿茶等)和药用植物和药用植物(丹参酮丹参酮)中中，含有大，含有大量的量的酚类物质酚类物质.如何降低自由基对人体的危害如何降低自由基对人体的危害 利用内源性自由基清除系统利用内源性自由基清除系统 发掘外源性抗氧化剂发掘外源性抗氧化剂自由基清除剂自由基清除剂 非酶抗氧化剂非酶抗氧化剂抗氧化酶抗氧化酶(食物食物,药用植物药用植物)活性氧的产生活性氧的产生抗氧化系统抗氧化系统线粒体中线粒体中嘌呤分解代谢嘌呤分解代谢Cyt P450自自氧化氧化
14、中性粒细胞和巨噬细胞中性粒细胞和巨噬细胞辐射作用辐射作用一级抗氧化防御系统一级抗氧化防御系统-过氧化氢酶过氧化氢酶-超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶(SOD)-谷胱甘肽系统谷胱甘肽系统(GSH)-抗氧化剂抗氧化剂(Vc)二级氧化防御系统二级氧化防御系统-DNA修复修复-蛋白修复和降解蛋白修复和降解-解毒系统解毒系统-膜修复膜修复-再生系统再生系统活性氧活性氧-脂质过氧化脂质过氧化-DNA损伤损伤-蛋白质氧化蛋白质氧化细胞损伤和死亡细胞损伤和死亡O2 HO 六、六、机体抗氧化防卫系统机体抗氧化防卫系统（一）（一）抗氧化酶抗氧化酶1、超氧化物岐化酶（、超氧化物岐化酶（SOD）O2 +O2 +2H+O2
15、+H2 O2 Cu-ZnSOD 胞浆胞浆 MnSOD 线粒体线粒体 SODSOD2、过氧化氢酶（、过氧化氢酶（CAT）2H2O2 O2+H2O CATFeSOD ROOH 2GSH NADP+（H2O2）ROH GSSG NADPH+H+磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 （H2O）3、过氧化物酶过氧化物酶 （主要是含（主要是含Se的谷胱甘肽过氧化酶的谷胱甘肽过氧化酶 GSH-PX）GSH-PX（二）非酶抗氧化剂（二）非酶抗氧化剂VE、VC、GSH,雌激素雌激素,中草药中某些成分如中草药中某些成分如 丹参酮、黄酮丹参酮、黄酮、人参皂甙、人参皂甙等等过氧化物过氧化物自由基产生自由基产生抗氧化系统抗氧化系统
16、一级抗氧化防御系统一级抗氧化防御系统-过氧化氢酶过氧化氢酶-超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶(SOD)-谷胱甘肽系统谷胱甘肽系统(GSH)-抗氧化剂抗氧化剂(Vc)Free radicals-脂质过氧化脂质过氧化-DNA损伤损伤-蛋白质氧化蛋白质氧化细胞损伤和死亡细胞损伤和死亡生理作用生理作用自由基的稳衡性自由基的稳衡性:七七.自由基的有益作用自由基的有益作用 凝血酶原的合成与氧自由基的关系凝血酶原的合成与氧自由基的关系 O2CO2 “活性碳活性碳”羧化酶羧化酶 “活性碳活性碳”在羧化作用中起羧化剂的作用在羧化作用中起羧化剂的作用1 1、自由基与重要生物活性物质合成的关系、自由基与重要生物活性物质
17、合成的关系 返回节返回节凝血酶原前体羧化凝血酶原前体羧化2 2、自由基的解毒作用、自由基的解毒作用 返回节返回节 外来物质：药物、毒物，如各种麻醉外来物质：药物、毒物，如各种麻醉 剂、杀虫剂、烷烃系列石油产品、致癌剂、杀虫剂、烷烃系列石油产品、致癌 物质、各种药品、脂肪酸等物质、各种药品、脂肪酸等返回节返回节 吞噬细胞杀死侵入机体的有害微生物的最重要机理吞噬细胞杀死侵入机体的有害微生物的最重要机理是能产生有毒的各种活性氧是能产生有毒的各种活性氧 呼吸爆发：呼吸爆发：当吞噬白细胞进行吞噬作用时，常与氧化代谢突然当吞噬白细胞进行吞噬作用时，常与氧化代谢突然增长联系在一起增长联系在一起 羟自由基的作
18、用羟自由基的作用:白细胞中白细胞中超氧阴离子与超氧阴离子与H2O2 产生产生 HO导致丙二醛产生导致丙二醛产生(强力杀菌强力杀菌)3 3、自由基与机体免疫系统的关系、自由基与机体免疫系统的关系 返回节返回节第二节第二节 NONO的生物化学的生物化学 1980 纽约州立大学纽约州立大学 Furchgott 发现在生物体中的作用发现在生物体中的作用,90年代发现在多种生理年代发现在多种生理,病理中起作用病理中起作用.一、一、NO的生物合成的生物合成 1、反应、反应 NOS（NO Synthase）一氧化氮合酶一氧化氮合酶（不需要不需要ATP）一氧化氮合成酶一氧化氮合成酶（需利用需利用ATP）NH2
19、C=NH2+NH（CH2）3HCNH2COOHL-Arg+O2+NADPH+H+NH2C=ONH（CH2）3HCNH2COOH 瓜氨酸瓜氨酸+NO+NADP+2H2ONOSCa2+、BH4等等NOS结构结构含血红素含血红素I型型神经元型神经元型(neuronalNOS,nNOS）:神经系统神经系统中有广泛的分布中有广泛的分布III型型内皮型内皮型(endothelialNOS,eNOS）:首次在首次在血管内皮细胞血管内皮细胞中发现中发现II型型诱导型诱导型(inducibleNOS,iNOS）:血管内皮细胞、神经元等血管内皮细胞、神经元等I、III型合称原生型型合称原生型NOS或或结构型结构型
20、NOS(活性受活性受Ca2+/CaM调节，为调节，为Ca2+依赖性依赖性)。2、NOS分型与生化特性分型与生化特性iNOS:在病理状态下被诱导在病理状态下被诱导(非非Ca2+依赖性依赖性)二、二、NOS的分布的分布 1、nNOS在神经系统中有广泛的分布。在神经系统中有广泛的分布。用免疫组化技术发现用免疫组化技术发现：大鼠大鼠大脑皮质、海马、纹状体大脑皮质、海马、纹状体中中1%2%神经元含神经元含nNOS用原位杂交技术发现用原位杂交技术发现：nNOSmRNA在在小脑小脑中含量最高，其次是中含量最高，其次是嗅球、海马、嗅球、海马、大脑皮质大脑皮质等等 2、eNOS1991年首次在年首次在血管内皮细
21、胞血管内皮细胞发现，以后在其它种发现，以后在其它种类细胞发现如类细胞发现如肾小管上皮细胞、大鼠海马锥体细胞肾小管上皮细胞、大鼠海马锥体细胞 3、iNOS1991年首次在鼠巨噬细胞中分离到年首次在鼠巨噬细胞中分离到,现已发现多现已发现多种种细胞可表达细胞可表达iNOS,如如心肌细胞、血管内皮细胞、神经元等心肌细胞、血管内皮细胞、神经元等。(病理状态病理状态:细胞因子、细菌、创伤细胞因子、细菌、创伤等多种刺激诱导等多种刺激诱导iNOS表达表达)。nNOS具高度保守性，从大鼠和人脑中分离的具高度保守性，从大鼠和人脑中分离的nNOS的的氨基酸序列有氨基酸序列有93%相同相同iNOS在同一种类不同细胞中
22、序列基本相同（在同一种类不同细胞中序列基本相同（99.7%）但不同种属间保守性不及但不同种属间保守性不及nNOS、eNOS目前认为至少有目前认为至少有3种基因编码种基因编码NOS家族，三者之间有家族，三者之间有50%同源性。每种同源性。每种NOS种族之间同源性大约为种族之间同源性大约为8094%。三、三、NOS的基因表达的基因表达NOS基因表达受多种因子影响：基因表达受多种因子影响：nNOS和和eNOS:基态时有表达基态时有表达.多种神经损伤因素也可上多种神经损伤因素也可上调调nNOS表达表达.血液流动血液流动上调上调eNOS表达表达.iNOS:在静息细胞中无表达在静息细胞中无表达.病理状态病
23、理状态:细胞因子、细菌、细胞因子、细菌、创伤等多种刺激可诱导创伤等多种刺激可诱导iNOS表达表达。NO作用作用NO如何起作用如何起作用?四、四、NO的胞内信号转导的胞内信号转导 GTP cGMP+PPi cGPK平滑肌松弛平滑肌松弛(平滑肌细胞平滑肌细胞)NO （+）1、NO/cGMP途径途径:cGMP之后的信号之后的信号,不同细胞中不同不同细胞中不同.鸟苷酸环化酶鸟苷酸环化酶（sGC）控制离子通道控制离子通道,抑制平滑肌抑制平滑肌 Ca+内流内流(cGMP依赖蛋白激酶依赖蛋白激酶)2、激活环氧化酶、激活环氧化酶(COX)环氧化酶环氧化酶 前列腺素前列腺素 前列环素前列环素 花生四烯酸花生四烯
24、酸 血栓素血栓素NO直接结合直接结合 （+）3、激活、激活PKC 在肝细胞中有此反应，而巨噬在肝细胞中有此反应，而巨噬细胞中则相反，抑制细胞中则相反，抑制PKC.因细胞种类不同而异因细胞种类不同而异.PKC对代谢的调节作用对代谢的调节作用:使底物靶蛋白的使底物靶蛋白的丝氨酸和（或）丝氨酸和（或）苏氨苏氨酸酸残基磷酸残基磷酸化，改变蛋白质功能化，改变蛋白质功能PKC对基因表达的调节作用对基因表达的调节作用:转录因子和翻译转录因子和翻译因子因子 磷酸化磷酸化4、对转录因子影响、对转录因子影响 可刺激立早基因可刺激立早基因(转录因子转录因子)表达表达(NO/cGMP途径途径)IBNF-BNF-B无活
25、性复合物NF-BIBP活性NF-B移入细胞核移入细胞核激活基因转录激活基因转录:促炎症因子促炎症因子IL-6表达等表达等 抑制核因子抑制核因子BB激活（激活（NF-NF-BB）1、作用于、作用于-SH 使含使含-SH酶及蛋白质失活酶及蛋白质失活 2、作用于、作用于金属离子金属离子 抑制抑制FeS，干扰呼吸链，干扰呼吸链 抑制顺乌头酸酶抑制顺乌头酸酶(含含FeS).DNA结合蛋白中含结合蛋白中含“锌指锌指”结构，其中结构，其中Cys(含含SH)与与Zn结合，结合，NO可破坏此结构，影响可破坏此结构，影响DNA结合蛋白与结合蛋白与DNA结合。结合。3、使、使SOD的的酪氨酸酪氨酸硝基化硝基化 主要
26、原因是主要原因是NO与与O2 反应生成反应生成ONOO-（过氧化亚硝基阴离子）过氧化亚硝基阴离子）,使使 SOD 酪氨酸硝基化酪氨酸硝基化.4、损伤、损伤DNA:且损伤且损伤DNA,导致细胞死亡导致细胞死亡.。五、五、NO的细胞毒性作用的细胞毒性作用(病理状态病理状态诱导的诱导的NOS（iNOS)合成的合成的NO主要发挥细胞毒作用主要发挥细胞毒作用)第二章第二章 糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂 第一节第一节 糖蛋白糖蛋白第二节第二节 蛋白聚糖蛋白聚糖第三节第三节 糖脂糖脂第四节第四节 细胞外基质细胞外基质 蛋白蛋白 脂脂糖糖糖蛋白糖蛋白蛋白聚糖蛋白聚糖糖脂糖脂 糖蛋白糖蛋白(糖糖
27、50%)糖糖 脂脂 第一节第一节 糖蛋白糖蛋白 一、结构一、结构 短链寡糖短链寡糖 糖蛋白糖蛋白 糖苷键糖苷键糖苷键糖苷键乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺乙酰半乳糖胺乙酰半乳糖胺天冬酰胺天冬酰胺丝丝/苏氨酸苏氨酸N-连接糖蛋白连接糖蛋白O-连接糖蛋白连接糖蛋白组成寡糖链的单糖及其衍生物主要有组成寡糖链的单糖及其衍生物主要有7种：种：葡萄糖（葡萄糖（Glc）半乳糖（半乳糖（Gal）甘露糖（甘露糖（Man）岩藻糖（岩藻糖（Fuc）N-乙酰葡萄糖胺（乙酰葡萄糖胺（GlcNAc）N-乙酰半乳糖胺（乙酰半乳糖胺（GalNAc）N-乙酰神经氨酸（乙酰神经氨酸（NeuAc，唾液酸的一种），唾液酸的一种）寡糖链有不同
28、糖苷键形式寡糖链有不同糖苷键形式,形成不同分支如形成不同分支如1-2，1-3 1-2，1-3，组成糖链的，组成糖链的糖基种类、糖基种类、数目、排列数目、排列顺序不同，组成多种多样的寡糖链。寡糖顺序不同，组成多种多样的寡糖链。寡糖链丰富的结构变化蕴藏着丰富的信息。链丰富的结构变化蕴藏着丰富的信息。寡糖链寡糖链:“糖肽键糖肽键”：即指糖基第：即指糖基第1个碳原子上的羟基与多肽链氨基酸个碳原子上的羟基与多肽链氨基酸残基上的酰胺基或羟基之间脱水形成的残基上的酰胺基或羟基之间脱水形成的糖苷键糖苷键。（。（见后图见后图）N-糖苷键糖苷键:由多肽链的由多肽链的天冬酰胺天冬酰胺的酰胺氮的酰胺氮 与与N-乙酰葡
29、萄糖胺乙酰葡萄糖胺羟基相连羟基相连糖肽键糖肽键O-糖苷键糖苷键:由多肽链的由多肽链的丝丝/苏氨酸苏氨酸的羟基的羟基 与与N-乙酰半乳糖胺乙酰半乳糖胺羟基相连羟基相连 糖苷键糖苷键天冬酰胺天冬酰胺丝氨酸丝氨酸N-乙酰葡萄糖乙酰葡萄糖胺（胺（GlcNAc）N-乙酰半乳糖乙酰半乳糖胺（胺（GalNAc）N-连接糖蛋白连接糖蛋白O-连接糖蛋白连接糖蛋白（一）（一）N-N-连接糖蛋白连接糖蛋白 1、糖基化位点、糖基化位点 AsnXSer/Thr （X为脯氨酸以外的任何氨基酸）为脯氨酸以外的任何氨基酸）2、N-连接寡糖链的结构连接寡糖链的结构 共性：五糖核心（共性：五糖核心（见后图见后图）高甘露型高甘露型
30、复杂型复杂型杂合型杂合型按与五糖核心连入糖基不同按与五糖核心连入糖基不同 高甘露型高甘露型复杂型复杂型杂合型杂合型2-9 Man兼两者兼两者 3、N-连接寡糖链的生物合成连接寡糖链的生物合成糖链与肽键合成同糖链与肽键合成同时进行时进行 第一阶段第一阶段 寡糖脂质中间体的合成与转移寡糖脂质中间体的合成与转移（见后图见后图）在内质网在内质网 以长萜醇（多聚以长萜醇（多聚-顺顺-异戊烯醇异戊烯醇dolichol,doldolichol,dol）作为糖链载体，以作为糖链载体，以UDPUDP或或GDPGDP糖衍生物为糖基供体，由特异性糖衍生物为糖基供体，由特异性糖基转移酶催化，直至形成糖基转移酶催化，直
31、至形成G G寡糖（一种寡糖（一种1414个糖基的个糖基的寡糖寡糖），），构成构成长萜醇焦磷酸寡糖长萜醇焦磷酸寡糖,即即:寡糖寡糖脂质中间体。脂质中间体。G G寡糖转移到内质网腔与新生多肽中寡糖转移到内质网腔与新生多肽中AsnAsn-X-Ser/Thr-X-Ser/Thr中的中的AsnAsn位点共价连接。位点共价连接。特异性糖基转移酶特异性糖基转移酶(G寡糖寡糖)G寡糖寡糖修剪与延长修剪与延长 在粗面内质网与高尔基体中，在相应在粗面内质网与高尔基体中，在相应糖苷水解酶和糖糖苷水解酶和糖基转移酶基转移酶作用下，糖键修剪、延长等改造，形成各型作用下，糖键修剪、延长等改造，形成各型N-N-连接寡糖。连
32、接寡糖。第二阶段第二阶段 与肽键结合的寡糖链的修剪与延长与肽键结合的寡糖链的修剪与延长高甘露型高甘露型复杂型复杂型杂合型杂合型（二）（二）O-O-连接糖蛋白连接糖蛋白 1、O-连接寡糖链结构连接寡糖链结构 糖基化位点的序列不清楚，但常在糖基化位点的序列不清楚，但常在SerSer、ThrThr密集区并有脯氨酸的序列中密集区并有脯氨酸的序列中，O-O-连接寡糖链无连接寡糖链无共同核心结构，糖链结构差异大。共同核心结构，糖链结构差异大。O-连接寡糖链结构连接寡糖链结构 GalNAC-O-Ser（Thr）N-乙酰半乳糖胺乙酰半乳糖胺2、O-连接寡糖键的生物合成连接寡糖键的生物合成 O-连接寡糖链连接寡
33、糖链的合成是在多肽链合成后进行的的合成是在多肽链合成后进行的 GalNACGalNAC-O-Ser-O-Ser（ThrThr）GalNACGalNAC转移酶转移酶UDP-UDP-GalNACGalNAC糖基转移酶糖基转移酶O-O-糖基化始于内质网，而加入末端糖基在高尔基体糖基化始于内质网，而加入末端糖基在高尔基体糖基糖基12 GalNACGalNAC-O-Ser-O-Ser（ThrThr）无需寡糖脂质中间体的合成无需寡糖脂质中间体的合成,即无载体即无载体.(N-乙酰半乳糖胺乙酰半乳糖胺)二、糖蛋白中寡糖链的功能二、糖蛋白中寡糖链的功能 糖蛋白糖蛋白 可溶性糖蛋白可溶性糖蛋白-血浆蛋白等血浆蛋白
34、等.膜糖蛋白膜糖蛋白 -受体蛋白、离子通道蛋白等受体蛋白、离子通道蛋白等 寡糖链结构可影响蛋白部分的寡糖链结构可影响蛋白部分的构象、聚合、降解、构象、聚合、降解、糖蛋白相互识别与结合糖蛋白相互识别与结合等过程。等过程。（一）（一）寡糖链对糖蛋白理化性质的影响寡糖链对糖蛋白理化性质的影响 1 1、粘蛋白具有润滑、保护作用、粘蛋白具有润滑、保护作用:胃肠道胃肠道,呼吸道中的黏液呼吸道中的黏液.2 2、一般寡糖成份有抵抗外界变性因素的作用，稳定糖蛋白、一般寡糖成份有抵抗外界变性因素的作用，稳定糖蛋白,抗蛋白酶水解抗蛋白酶水解.(体内蛋白大多数为体内蛋白大多数为糖蛋白糖蛋白)（二）（二）寡糖链对新生肽
35、链的影响寡糖链对新生肽链的影响 1、在肽链折叠并维持正常空间结构方面起作用在肽链折叠并维持正常空间结构方面起作用 一些一些N-连接寡糖链参与新肽链的折叠连接寡糖链参与新肽链的折叠,维持其正维持其正 常空间结构常空间结构 2、影响糖蛋白在细胞内的分拣和投送。影响糖蛋白在细胞内的分拣和投送。（在内质网合成）（在内质网合成）（高尔基体内磷酸化）（高尔基体内磷酸化）例：溶酶体酶例：溶酶体酶 -糖链糖链 -甘露糖甘露糖-6-P-6-P 溶酶体溶酶体膜上相应受体膜上相应受体(甘露糖甘露糖-6-P受体受体),酶进入酶进入溶酶体溶酶体若末端甘露糖不被磷酸化，溶酶体酶若末端甘露糖不被磷酸化，溶酶体酶血浆血浆疾病
36、疾病（三）（三）寡糖链对糖蛋白生物活性的影响寡糖链对糖蛋白生物活性的影响 (部分糖蛋部分糖蛋白白:部分激素部分激素,酶等酶等)HMGCoA还原酶无糖链还原酶无糖链:活性下降活性下降90%（四）（四）寡糖链的分子识别作用寡糖链的分子识别作用 精子与卵子识别、受体与配体识别、精子与卵子识别、受体与配体识别、ABO系统中系统中 血血型物质型物质 差异等均与糖链结构有关。差异等均与糖链结构有关。细胞细胞 之间传递信息之间传递信息,如接触抑制如接触抑制.参与细胞分化与器官的形成参与细胞分化与器官的形成（五）（五）寡糖链与细胞恶变有关寡糖链与细胞恶变有关:寡糖链结构在恶性细胞中改变寡糖链结构在恶性细胞中改
37、变.(含岩藻糖糖蛋白出现含岩藻糖糖蛋白出现).第二节第二节 蛋白聚糖蛋白聚糖(PG)(PG)一、分子组成一、分子组成(糖糖50%,ECM之一之一):蛋白质蛋白质 糖胺聚糖糖胺聚糖 （核心蛋白）（核心蛋白）共价键共价键细胞细胞核心蛋白核心蛋白包埋在糖胺聚糖中包埋在糖胺聚糖中（一）核心蛋白（一）核心蛋白（见后图见后图）与糖胺聚糖链与糖胺聚糖链共价结合共价结合的蛋白质称为核心蛋白。的蛋白质称为核心蛋白。蛋白聚糖蛋白聚糖通过通过特异结构域特异结构域可可锚定在细胞表面或细胞外基质锚定在细胞表面或细胞外基质的的大分子上。大分子上。N-糖苷键糖苷键:由多肽链的由多肽链的天冬酰胺天冬酰胺的酰胺氮的酰胺氮O-糖
38、苷键糖苷键:由多肽链的由多肽链的丝氨酸丝氨酸的羟基的羟基蛋白质与糖胺聚糖链蛋白质与糖胺聚糖链共价结合共价结合:（二）糖胺聚糖（二）糖胺聚糖:由由二糖单位重复组成二糖单位重复组成,具大量阴离子具大量阴离子,稳定和支持细胞稳定和支持细胞.氨基己糖氨基己糖 -O-O-己糖醛酸（己糖醛酸（oror半乳糖）半乳糖）nn（见后图见后图）六种六种:糖糖胺胺聚聚糖糖的的二二糖糖单单位位特点：特点：1 1、二糖单位重复二糖单位重复排列线性结构，不分支排列线性结构，不分支 2 2、具大量阴离子的具大量阴离子的杂多糖杂多糖 二、蛋白聚糖的生物合成二、蛋白聚糖的生物合成 1.1.在内质网合成核心蛋白的肽链，合成同时可
39、加上糖链在内质网合成核心蛋白的肽链，合成同时可加上糖链.2.2.在高尔基体在高尔基体,特异的糖基转移酶催化，进行糖链修饰特异的糖基转移酶催化，进行糖链修饰加工。以加工。以UDP-UDP-糖的形式加上单糖糖的形式加上单糖,而不是以二糖为单位而不是以二糖为单位.N-糖苷键糖苷键:由多肽链的由多肽链的天冬酰胺天冬酰胺的酰胺氮的酰胺氮O-糖苷键糖苷键:由多肽链的由多肽链的丝氨酸丝氨酸的羟基的羟基三、蛋白聚糖的功能三、蛋白聚糖的功能:构成细胞间的基质是其主要功能构成细胞间的基质是其主要功能 1.1.软骨、皮肤等结缔组织基质内，糖胺聚糖密集负电荷可软骨、皮肤等结缔组织基质内，糖胺聚糖密集负电荷可吸收大吸收
40、大量水分子量水分子形成凝胶状形成凝胶状,起机械保护作用，对维持组织形态及抗局起机械保护作用，对维持组织形态及抗局部压力起重要作用。同时参与维持体内水和电解质的平衡部压力起重要作用。同时参与维持体内水和电解质的平衡.500ml 500ml 水水 /1g/1g透明质酸透明质酸2.2.动脉壁含丰富动脉壁含丰富透明质酸、硫酸软骨素透明质酸、硫酸软骨素等成分，与维持等成分，与维持血管壁结构完整、通透性、弹性有关。血管壁结构完整、通透性、弹性有关。3.3.肾组织合成肾组织合成蛋白聚糖蛋白聚糖,增加渗透压增加渗透压,促尿浓缩促尿浓缩.4.透明质酸阻止细菌进入机体或细胞透明质酸阻止细菌进入机体或细胞.硫酸软骨
41、素硫酸软骨素促促伤口的愈合伤口的愈合 5.5.蛋白聚糖蛋白聚糖密集负电荷密集负电荷,因而因而易于胆汁酸盐易于胆汁酸盐,碳酸钙结合碳酸钙结合,阻止胆结石形成阻止胆结石形成.6.6.细胞间基质中含有大量细胞间基质中含有大量透明质酸透明质酸,可与细胞表面的透明质可与细胞表面的透明质酸受体结合酸受体结合,影响细胞间的影响细胞间的粘附粘附,细胞迁移细胞迁移,增殖增殖,分化分化.7 7、关节腔、胸腔、心包腔等含、关节腔、胸腔、心包腔等含透明质酸透明质酸有良好的润滑作用。有良好的润滑作用。8 8、肝素抗凝血作用、肝素抗凝血作用;还可促血管释放脂还可促血管释放脂蛋白蛋白脂酶脂酶,降解脂降解脂蛋白蛋白,促脂肪分
42、解促脂肪分解,调节调节血脂血脂.第三节第三节 糖脂糖脂糖糖糖苷键糖苷键脂类脂类FA鞘胺醇鞘胺醇甘油糖脂甘油糖脂:分布在植物、微生物中为主分布在植物、微生物中为主 鞘鞘 糖糖 脂脂:动物细胞膜动物细胞膜,特别是特别是神经组织中含量高神经组织中含量高糖糖脂脂 一、鞘糖脂的化学结构与分类一、鞘糖脂的化学结构与分类 1、结构、结构（见后图见后图）2、分类：、分类：中性鞘糖脂中性鞘糖脂 糖链中仅有中性糖基糖链中仅有中性糖基 酸性鞘糖脂（即神经节苷脂，含唾液酸）酸性鞘糖脂（即神经节苷脂，含唾液酸）神经酰胺和鞘糖酯神经酰胺和鞘糖酯FA三、鞘糖脂的功能三、鞘糖脂的功能 1 1、是生物膜的组分，髓鞘组分、是生物
43、膜的组分，髓鞘组分-保护、隔离保护、隔离神经纤维神经纤维.2 2、与、与免疫功能免疫功能有关有关:诱导抗体产生诱导抗体产生.3 3、细胞、细胞识别识别功能有关功能有关:糖链在胞外糖链在胞外,感知外界信息感知外界信息.eg:精卵结合精卵结合.4 4、与细胞、与细胞分化分化有关有关:细胞分化时细胞分化时,糖脂发生改变糖脂发生改变,因而有关因而有关.5 5、作为跨膜信号传导的调节剂，调节细胞分化和增殖、作为跨膜信号传导的调节剂，调节细胞分化和增殖 （见后图见后图）鞘糖脂的双重功能鞘糖脂的双重功能作为跨膜信号传导调节剂作为跨膜信号传导调节剂鞘糖脂鞘糖脂第四节第四节 细胞外基质细胞外基质 细胞外基质（细
44、胞外基质（extracellular matrix，ECM）胶原蛋白胶原蛋白 糖蛋白（纤连蛋白，层粘连蛋白）糖蛋白（纤连蛋白，层粘连蛋白）蛋白聚糖蛋白聚糖一、胶原（一、胶原（Collagen）:25%机体总蛋白机体总蛋白,来自来自成纤维细胞成纤维细胞（一）胶原的分子组成和分型（一）胶原的分子组成和分型（1 1、2 2、3 3、4 4）微温稀酸微温稀酸 超离超离为为的二聚体和三聚体的二聚体和三聚体目前已发现有目前已发现有1818种类型胶原，种类型胶原，其中其中-型为常见胶原分子。（型为常见胶原分子。（见后表见后表）胶原胶原各型胶原蛋白特点与分布各型胶原蛋白特点与分布（二）胶原分子结构特点（二）胶
45、原分子结构特点 1、氨基酸组成的特征：、氨基酸组成的特征：甘（占甘（占1/3）、脯（占）、脯（占1/4）.羟脯氨酸羟脯氨酸和和羟赖氨酸羟赖氨酸为胶原特有为胶原特有.缺少缺少色氨酸、半胱氨酸色氨酸、半胱氨酸。2、分子构象特点：、分子构象特点：（见后页见后页）由三条由三条-肽链组成，以右手旋转方式相互绕成三股螺旋。肽链组成，以右手旋转方式相互绕成三股螺旋。链之间为链之间为H键键GlyProX三股螺旋形成的三股螺旋形成的重要条件重要条件使不能形成使不能形成螺旋螺旋原原胶胶原原的的三三股股螺螺旋旋结结构构GlyProX两个原胶原分子两个原胶原分子赖氨酸残基赖氨酸残基侧链侧链 末端氨基之间末端氨基之间醛
46、醇交联醛醇交联反应形成反应形成共价键共价键侧向排列聚集成侧向排列聚集成 胶原微纤维胶原微纤维原原胶胶原原分分子子侧侧向向共共价价连连接接的的醛醛醇醇交交联联反反应应 （三）胶原的生物学功能（三）胶原的生物学功能 3.3.在结缔组织损伤修复过程中起重要作用。在结缔组织损伤修复过程中起重要作用。(如如 皮肤受损后，血管内皮细胞可合成皮肤受损后，血管内皮细胞可合成型胶原，以及型胶原，以及成纤维细胞增生，并出现大量成纤维细胞增生，并出现大量型胶原为主粗大纤维，有利伤口型胶原为主粗大纤维，有利伤口修复修复,伤痕上有一层上皮伤痕上有一层上皮:含大量含大量型胶原型胶原型胶原型胶原)。1、主要为、主要为结构蛋
47、白结构蛋白:皮肤、骨和软骨、肌键等组织支持物和填充物。皮肤、骨和软骨、肌键等组织支持物和填充物。2、参于细胞分化、参于细胞分化.加胶原加胶原,促悬浮细胞分化促悬浮细胞分化二、纤连蛋白（二、纤连蛋白（fibronectin，FN）(糖蛋白糖蛋白)细胞细胞细胞细胞基质基质血浆血浆FN细胞细胞FN(促血小板的凝集促血小板的凝集)分布分布:(不溶不溶)主要由成纤维细胞合成主要由成纤维细胞合成主要由肝细胞主要由肝细胞,内皮细胞合成内皮细胞合成（一）（一）FNFN的肽链结构的肽链结构 FN由两条不完全相同的多肽链（由两条不完全相同的多肽链（A、B链），通过近链），通过近C端的端的二硫键二硫键相连而形成二聚
48、体。每条多肽链均可区分为相连而形成二聚体。每条多肽链均可区分为7个功能性结构域个功能性结构域，分别执行与，分别执行与细胞、胶原和肝素细胞、胶原和肝素等结合等结合的功能。（见下图）的功能。（见下图）纤连蛋白的结构域纤连蛋白的结构域C端端C端端 FN肽链的结构由一系列肽链的结构由一系列“绊绊”状结构的同系物状结构的同系物(AA不完不完全相同全相同)重复单位重复单位组成，是组成，是FN最有意义的结构特征。最有意义的结构特征。纤连蛋白的三种同系物重复单位纤连蛋白的三种同系物重复单位由二硫键由二硫键由二硫键由二硫键无二硫键无二硫键同系物（亦称内在序列、同源结构同系物（亦称内在序列、同源结构 intern
49、al sequence homology）型同系物型同系物 有有12个重复，形同两个相连指圈，出现在片段个重复，形同两个相连指圈，出现在片段 1、2、6,结合结合纤维蛋白和胶原纤维蛋白和胶原区域。区域。型同系物型同系物 仅有仅有2个重复，在片段个重复，在片段2结合结合胶原胶原的区域。的区域。型同系物型同系物 有有16个重复单位，集中出现在肽链中央部分片段个重复单位，集中出现在肽链中央部分片段 （3、4、5片段），结合片段），结合肝素和细胞的区域肝素和细胞的区域。有有3种类型：种类型：（二）（二）FNFN的糖链结构的糖链结构 FN的含糖量视组织来源不同而异（的含糖量视组织来源不同而异（5%20%
50、），），主要为主要为 N糖链糖链,约约810条。不同条。不同FN的含糖量不同的含糖量不同.而且而且N糖链的结构也不同。糖链的结构也不同。FN的糖基化与其抵抗蛋白酶的作用有关，也影响的糖基化与其抵抗蛋白酶的作用有关，也影响 与胶原的亲和力。与胶原的亲和力。（三）（三）FNFN的功能的功能:细胞细胞FN：主要由成纤维细胞合成主要由成纤维细胞合成,存在于细胞外基质、基底膜、存在于细胞外基质、基底膜、细胞之间以及某些细胞表面的细胞之间以及某些细胞表面的不溶性形式存在的不溶性形式存在的FN。血浆血浆FN：由肝细胞、内皮细胞合成，存在于各种体液由肝细胞、内皮细胞合成，存在于各种体液 （血浆、淋巴液、组织间
