化学生物学期末考试重点

前言：此资料专供华中农业大学化学生物学选修课程期末考试用

第3章 糖的化学生物学：

1、什么是糖生物学？在相当长的时间内，糖被认为仅是一种能量储存物质，原因是糖类分子的合成与结构研究非常困难。直到19世纪后叶，德国化学家Fischer才首次阐明多种单糖结构构型及其相互间关系，为糖学研究奠定了基础。英国化学家Haworth首先发现并确定糖的环状结构，提出了单糖的“构象”概念，强化了糖的研究基础。直到1950年，布宜诺斯艾利斯的LuisF.Leloir发现了糖核苷二磷酸的生物学作用，并证明生物体内糖缀合物的合成需要活化的糖苷酸作为供体，才奠定了糖的生物化学基础。 在生命过程中，糖不仅能够储能、充当细胞骨架，而且在细胞识别、信号转导等多方面也起到了重要的作用。糖化学和生物化学的交叉产生了生命科学领域中一个重大前沿学科，即糖生物学。糖生物学可定义为一门以寡糖或糖缀化合物为研究对象，以糖化学、免疫学及分子生物学为手段，研究寡糖链作为“生物信息分子”在多细胞、高层次生命中的功能的学科。 2、糖生物学的意义：糖生物学研究的主要内容是糖作为信息分子和调节分子在生物体的各项生命活动以及病理机制中的作用。第一，20世纪拯救了亿万人生命的两大发现均与糖有关，它们分别是：血型的发现和配型输血技术，以及青霉素的发现。人类血型这一科学领域涉及天然糖抗体、血型糖抗原的表达及糖基转移酶基因多态性等研究。青霉素的作用机制是通过阻断细菌多糖的合成，破坏细菌细胞壁的结构而杀菌。第二，很多疾病与细胞表面糖结构的改变密切相关，糖生物学的研究有利于疾病的诊断和治疗。例如：流感病毒通过与宿主表面的带有唾液酸的糖链结合感染生物体，另外，可以利用单克隆抗体技术确定糖蛋白和糖脂中糖链的组成来对抗癌症。 糖的结构和分类（二）单糖：不能水解。常见的己糖都可以由葡萄糖转变而来。

（三）二糖：一个环状单糖半缩醛（半缩酮）的羟基与另一个分子（醇、嘌呤、嘧啶、糖）的羟基，胺基或巯基之间缩合形成糖苷键。（四）寡糖：一般2~10个糖苷键聚合形成的化合物为寡糖，参与信号转导等生物过程的糖为寡糖。结构十分复杂，主要体现在连接方式多种多样，其构像是动态的。糖的缀合物与糖基化：1、N-连接糖基化：（1）、脂连接前体寡糖的形成（2）、寡糖整体转移到多肽（粗面内质网）（3）寡糖的加工和再加工（高尔基体）糖型：共同的多肽但携带不同的聚糖的糖蛋白分子。（glycoform）连接核心的糖基化只有一种寡糖转移酶2、O-连接糖基化：具有特殊功能，高尔基体丝氨酸，苏氨酸是O-连接聚糖的潜在结合位点。所有的糖是从与苏/丝氨酸结合的第一个N-乙酰半乳糖胺开始，按顺序逐个加上去的。不存在预先形成的核心或整体转移。（五）糖脂：糖和脂质结合所形成的物质的总称。在生物体分布甚广，但含量较少，仅占脂质总量的一小部分。糖脂亦分为两大类：糖基酰甘油和糖鞘脂。糖鞘脂又分为中性糖鞘脂和酸性糖鞘脂。细胞表面的糖脂在神经系统发育中有重要作用。 3、糖基化的类型（内质网）：第一，以羟基为连接点，形成O-糖基化，例如：纤维素由8000~10000个葡萄糖残基通过β-1，4-糖苷键连接而成。第二，以氨基为连接点，形成N-糖基化，一般经过三个主要的步骤：①脂连接前体寡糖的形成（粗面内质网）；②寡糖整体转移到多肽（粗面内质网）；③寡糖的加工（粗面内质网）和再加工（高尔基体）过程。例如：嘌呤环上的N-9或嘧啶环上的N-1是构成核苷酸时与核糖形