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固相萃取儀為什么說蛋白質組比基因組復雜

時間:2020-04-18     瀏覽:36

組成蛋白質的氨基酸分幾類?分類的依據是什么?固相萃取儀 ! !$#何謂蛋白質的一級結構?一級結構與功能的關系如何? ! !%#蛋白質的空間結構分幾個層次?各有何結構特點? ! !&#結合肌紅蛋白和血紅蛋白的空間結構,說明蛋白質的空間結構與功能的關系。 "!第一篇 !生物分子的結構與功能 ! ! "#蛋白質的理化性質如何,如何利用這些理化性質進行蛋白質的分離與純化? ! ! $#為什么說蛋白質組比基因組復雜? (趙寶昌) 第三章 !糖復合物 ! !本章教學要求 ! ! "聚糖的基本結構單位 — ——單糖的結構及連接方式 ! ! "糖蛋白的種類、結構和主要功能 ! ! "蛋白聚糖的分子組成、種類和主要功能 ! ! "鞘糖脂的結構及主要功能 !!糖以共價鍵與蛋白質或脂質結合,形成糖復合物( "#$%&%&’()"*+,-),包括糖蛋白(


 "#$%&./&+,0’)、蛋白聚 糖(./&+,&"#$%*’)和糖脂("#$%?.01)。英語中常以前綴 "#$%&2或后綴 2"#$%*’和 2-*%%3*/01,表示分子中含 有糖組分或與糖有關。哺乳類動物體內含多種結構不同的糖,有些單獨參加糖的代謝(見第六章),有些 則構成糖復合物中的聚糖。像核酸和蛋白質一樣,聚糖及糖復合物是一類重要的生物大分子。由于糖的 結構和功能十分復雜并受到分析方法的限制,使得對糖的認識仍滯后于核酸和蛋白質。糖生物學( "#$%&2 40&#&"$)是研究糖的分子結構、合成及生物功能的新興學科。核酸和蛋白質的研究成就,極大地推動了糖 生物學的快速發展。糖組學("#$%&50%-)是人類后基因組計劃的重要組成部分,隨著糖結構和功能的闡明,聚 糖及糖復合物在正常生理和疾病中的作用及其機制將逐步被揭示出來,并促進糖在生物醫學中的應用。 第一節 !聚糖的結構 !!現已知生物體內有 677 8 977種單糖結構及功能不同的聚糖, :9;以上的聚糖存在于糖復合物中。聚 糖一般含 < 8=7個單糖,并通過特定的糖苷鍵連接成鏈式結構,因此,聚糖也稱為寡糖鏈或糖鏈。單糖是 聚糖的基本結構單位。 一、聚糖分子中單糖組分的種類及結構 !!除巖藻糖(>)%&-,,?)%)和艾杜糖醛酸( 01)/&’0% *%01,@1&AB)為 C構型外,哺乳類動物中的單糖都是 以 D構型存在,而絕大多數參與糖鏈合成和分解代謝的酶類具有對 D構型的糖的立體異構專一性。單 糖通過氧化、還原、乙?;?!乙?;?、硫酸化、磷酸化、甲基化及氨基取代反應等生成相應的糖衍生物。 例如,葡萄糖("#)%&-,,E#%)的衍生物有葡糖胺("#)%&-*50’,,E#%F)、!乙酰葡糖胺( ! *%,+$#"#)%&-*50’,, E#%FB%)、葡糖醛酸

("#)%)/&’0% *%01,E#%AB)等。 E#%AB在差向異構酶的作用下,可進一步轉化為 @1&AB。 半乳糖("*#*%+&-,,E*#)也可衍生成 !乙酰半乳糖胺(! *%,+$#"*#*%+&-*50’,,E*#FB%)和巖藻糖。糖核苷 二磷酸,如 ADG E#%FB%,是糖鏈合成時單糖供體的活性形式,它在特異的 E#%FB%糖基轉移酶的( "#$%&2 -$#+/*’->,/*-,)作用下,轉移到糖鏈的非還原端。各單糖組分的修飾性變化可增加聚糖結構的多樣性,并使 其具有更廣泛的生物功能。 !!構成不同糖復合物分子糖鏈的單糖種類不同。例如,構成糖蛋白分子糖鏈的單糖主要有 H種:葡萄 糖、半乳糖、甘露糖、 !乙酰葡糖胺、 !乙酰半乳糖胺、巖藻糖、木糖( I$#&-,,J$#)和唾液酸( -0*#0% *%01, KB)。參與蛋白聚糖分子糖胺聚糖構成的單糖主要為葡萄糖、半乳糖、 !乙酰葡糖胺、 !乙酰半乳糖胺、 葡糖醛酸及艾杜糖醛酸(見本章第三節)。參與糖復合物糖鏈構成的常見的單糖結構如下,單糖的代表符 "!第一篇 !生物分子的結構與功能 ! 號也在括號中標明。 二、單糖的連接方式 !!構成聚糖的基本結構單位— ——單糖之間的連接鍵為 "糖苷鍵。由于以環狀結構存在的單糖分子有 !和 "異頭物(#$%&’(),并在分子中含有多個游離的羥基,因此,單糖之間所形成的 "糖苷鍵可有 !或 " 及 )!*,)!+,)!,,)!-等多種連接方式。唾液酸一般位于糖鏈的末端,以 !*!+,!*!-或 !*!.與相 鄰的糖基成鍵。構成不同糖復合物糖鏈的單糖的種類、數目及連接方式不同,有些糖鏈還可以有分支,還 有一些則含有大量的重復單位。與多肽鏈和多核苷酸鏈相比,糖鏈的連接具有更大的可塑性及復雜性,但 仍是有序的,這也是糖鏈可以儲存大量信息的結構基礎(表 +))。 表 ! "#三種生物大分子一些結構特點的比較 生物大分子核酸蛋白質聚糖 結構單位核苷酸氨基酸單糖 連接鍵 游離末端 多聚體合成方向 寡聚體數 (! 5 +) +/,0/磷酸二酯鍵 0/磷酸, +/羥基 0/!+/ - 肽鍵 氨基端,羧基端 1!2- 糖苷鍵 還原端,非還原端 還原端 !非還原端 3 ) 40 - !!(由 +個不同氨基酸、核苷酸和己糖分別通過肽鍵、磷酸二酯鍵和糖苷鍵

所組成的寡聚體數目) 第三章 !糖復合物"! 三、聚糖的一級結構及空間結構 !!聚糖的一級結構是指單糖的排列順序及糖苷鍵的性質。糖苷鍵的性質包括單糖的連接位置, "或 #, !或 ",及吡喃糖和呋喃糖構型等?!?$%& ,’(&’%—, —)(* 等非糖基團及蛋白質和脂質的結合位置也 在聚糖的一級結構中給予描述。 !!聚糖的二級結構涉及糖環構象、糖苷鍵旋轉角度及各原子之間的相互作用等。由于糖樣品不易純化, 結構非常復雜,目前對于聚糖較高級的空間結構規律的認識尚不夠清楚。但認識糖一級結構和空間結構 對了解糖的生物功能是非常重要的。 !!聚糖一級結構的測定可選擇質譜(+$)、核磁共振( )+,)和 (-#’等多種儀器分析方法。特異水解 聚糖的糖苷酶(./012345637)是聚糖一級結構測定中常用的工具酶。糖苷酶包括內糖苷酶( 7852./012349 5637)和外糖苷酶(7:2./012345637)。兩種聚糖水解酶作用的位點不同,內糖苷酶將糖鏈從內部特異的切 開,而外糖苷酶則從糖鏈的非還原端特異的水解糖基。圖 &;是應用基質輔助激光離子解吸時間飛行 < 質譜(=6>?4: 63343>75 /637? 5732?@>428 4284A6>428 >4=7 2B B/4.C>,+D#"E F%G < +$)技術,對一個 )連接聚 糖經不同種外糖苷酶(唾液酸酶、 "半乳糖苷酶、 " !乙酰葡糖胺糖苷酶)逐步水解作用后的熒光標記 產物進行的測序分析。 圖 & ;!寡糖 +D#"E F%G < +$測序分析 !!還有一些其他的生物學方法可用于聚糖的結構分析,如根據對各種 &(或;H ’標記的單糖放射性前體 摻入糖鏈合成的放射性分析,可了解糖鏈結構及合成的特點?;瘜W合成的寡

糖、糖抑制劑及糖特異抗體的 應用也有助于特定聚糖結構的分析。凝集素(/71>48)是一類通過分子中的糖識別結構域( 16?I2C05?6>7 ?719 2.84A48. 52=648,’,"),專一識別和結合特定糖基及糖鏈結構的糖蛋白,以多種凝集素為探針的糖微陣列 技術,為同時鑒定糖鏈的多種結構特征提供了更便捷、更有效的方法。有關糖結構分析的網站是了解聚糖 結構信息的重要來源??傊?,隨著各種糖分析技術的提高及糖相關研究的深入,對聚糖結構的認識會更加 明確。 第二節 !糖蛋白的結構與功能 !!糖蛋白由糖與蛋白質通過共價鍵連接形成。糖蛋白分子中糖的含量變化很大(;J KLMJ)。糖蛋白 分布廣泛,許多膜蛋白、分泌蛋白及細胞外基質( 7:>?617//N/6? =6>?4:,O’+)中的一些結構蛋白等都是糖蛋 白。糖蛋白以多種方式,如酶、載體、激素、抗體、受體和血型抗原等發揮生物學功能。糖蛋白的糖鏈對整 個分子的性質、結構和功能起重要作用。聚糖不僅作為一種結構分子,而且作為一種信息分子,參與細胞

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