蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能ppt課件

1、生物化學(xué)生物化學(xué)本科研討生命化學(xué)的科學(xué)研討生命化學(xué)的科學(xué) 分子生物學(xué)在分子程度討論生命的本質(zhì)在分子程度討論生命的本質(zhì) 研討生物體的分子構(gòu)造與功能、物質(zhì)代謝與研討生物體的分子構(gòu)造與功能、物質(zhì)代謝與調(diào)理及其在生命活動中的作用。調(diào)理及其在生命活動中的作用。n三、分子生物化學(xué)階段三、分子生物化學(xué)階段2020世紀(jì)末世紀(jì)末n DNA DNA雙螺旋構(gòu)造發(fā)現(xiàn)、雙螺旋構(gòu)造發(fā)現(xiàn)、DNADNA克隆、基因克隆、基因組學(xué)及其他組學(xué)的研討組學(xué)及其他組學(xué)的研討n第二節(jié)生物化學(xué)研討的主要內(nèi)容生物分子的構(gòu)造與功能生物分子的構(gòu)造與功能2物質(zhì)代謝及其調(diào)物質(zhì)代謝及其調(diào)理理3. 基因信息傳送及其調(diào)控基因信息傳送及其調(diào)控授授 課課 教教

2、 師：盛師：盛 健健一、什么是蛋白質(zhì)一、什么是蛋白質(zhì)?蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)(protein)(protein)是由許多氨基酸經(jīng)過肽是由許多氨基酸經(jīng)過肽鍵相連構(gòu)成的高分子含氮化合物。鍵相連構(gòu)成的高分子含氮化合物。二、蛋白質(zhì)的生物學(xué)重要性二、蛋白質(zhì)的生物學(xué)重要性1. 1. 是生物體重要組成成分是生物體重要組成成分分布廣分布廣含量高含量高2. 2. 具有重要的生物學(xué)功能具有重要的生物學(xué)功能 1 1作為生物催化劑酶作為生物催化劑酶 2 2代謝調(diào)理作用代謝調(diào)理作用 3 3免疫維護(hù)作用免疫維護(hù)作用 4 4物質(zhì)的轉(zhuǎn)運和存儲物質(zhì)的轉(zhuǎn)運和存儲 5 5運動與支持作用運動與支持作用 6 6參與細(xì)胞間信息傳送參與細(xì)胞間信息傳

3、送3. 3. 氧化供能氧化供能組成元素組成元素主要有主要有C C、H H、O O、N N和和S S 少量磷、硒、鐵、銅、鋅、錳、鈷、鉬，少量磷、硒、鐵、銅、鋅、錳、鈷、鉬，個別蛋白質(zhì)還含有碘。個別蛋白質(zhì)還含有碘。元素組成的特點元素組成的特點一、氨基酸一、氨基酸(amino (amino acid)acid)一氨基酸的構(gòu)造特點一氨基酸的構(gòu)造特點20種種 L-氨基酸甘氨酸除外氨基酸甘氨酸除外H甘氨酸甘氨酸CH3丙氨酸丙氨酸L-L-氨基酸的通式氨基酸的通式RC+NH3COO-H二、氨基酸的分類二、氨基酸的分類( (一一) ) 非極性脂肪族氨基酸非極性脂肪族氨基酸( (二二) ) 極性中性氨基酸極性中

4、性氨基酸( (三三) ) 芳香族氨基酸芳香族氨基酸( (四四) )酸性氨基酸酸性氨基酸( (五五) )堿性氨基酸堿性氨基酸目目 錄錄CH2CHCOO-NH2+CH2CH2CH2CHCOO-NH2+CH2CH2-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3 半胱氨酸半胱氨酸 +胱氨酸胱氨酸二硫鍵二硫鍵-HH-OOC-CH-CH2-SH+NH3-OOC-CH-CH2-SH+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3三、氨基酸的理化性質(zhì)三、氨基酸的理化性質(zhì)1. 兩性解離及等電

5、點兩性解離及等電點等電點等電點(pI) (pI) 在某一在某一pHpH的溶液中，氨基酸解離成陽離子的溶液中，氨基酸解離成陽離子和陰離子的趨勢及程度相等，成為兼性離和陰離子的趨勢及程度相等，成為兼性離子，呈電中性。此時溶液的子，呈電中性。此時溶液的pHpH值稱為該氨值稱為該氨基酸的等電點?；岬牡入婞c。CHNH2COOHR CHNH2COOHRCHNH3+COO-R CHNH3+COO-RCHNH2COO-R CHNH2COO-RCH COOHRNH3+CH COOHRNH3+3.3.氨基酸與茚三酮反響生成藍(lán)紫色化合物氨基酸與茚三酮反響生成藍(lán)紫色化合物氨基酸與茚三酮水合物共熱，可生成藍(lán)氨基酸與茚

6、三酮水合物共熱，可生成藍(lán)紫色化合物，其最大吸收峰在紫色化合物，其最大吸收峰在570nm570nm處。處。四、肽四、肽NH2-CH-CHOOH甘甘氨氨酸酸NH2-CH-CHOOH甘甘氨氨酸酸NH-CH-CHOHO OH甘甘氨氨酸酸+-HOH甘氨酰甘氨酸甘氨酰甘氨酸肽鍵肽鍵NH2-CH-C-N-CH-COOHHHHONH2-CH-C-N-CH-COOHHHHON末端末端C末端末端牛核糖核酸酶牛核糖核酸酶二二 生物活性肽生物活性肽谷胱甘肽谷胱甘肽(-GSH)GSH過氧過氧化物酶化物酶H2O2 2GSH 2H2O GSSG GSH GSH復(fù)原酶復(fù)原酶NADPH+H+ NADP+ nGSH與與GSSG間

7、的轉(zhuǎn)換間的轉(zhuǎn)換 神經(jīng)肽神經(jīng)肽多肽類激素及神經(jīng)肽多肽類激素及神經(jīng)肽空間構(gòu)象空間構(gòu)象 - -螺旋特征是：螺旋特征是：為右手螺旋為右手螺旋( (氨基酸側(cè)鏈伸向螺旋外側(cè)氨基酸側(cè)鏈伸向螺旋外側(cè)) )；每螺旋圈包含每螺旋圈包含3.63.6個氨基酸殘基，螺距為個氨基酸殘基，螺距為0.54nm0.54nm；氫鍵穩(wěn)定氫鍵穩(wěn)定螺旋構(gòu)造，氫鍵的方向與螺旋長軸根螺旋構(gòu)造，氫鍵的方向與螺旋長軸根本平行。本平行。2 2、- -折疊折疊 - -折疊的特征：折疊的特征：較伸展，呈鋸齒狀構(gòu)造，氨基酸殘基側(cè)鏈交較伸展，呈鋸齒狀構(gòu)造，氨基酸殘基側(cè)鏈交替位置于鋸齒狀構(gòu)造的上下方；替位置于鋸齒狀構(gòu)造的上下方；兩條以上肽鏈構(gòu)造可平行陳列

8、，走向可一樣，兩條以上肽鏈構(gòu)造可平行陳列，走向可一樣，也可相反；也可相反；肽鏈間的氫鍵穩(wěn)定其構(gòu)造。肽鏈間的氫鍵穩(wěn)定其構(gòu)造。 3 3、轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角 常發(fā)生于肽鏈進(jìn)展常發(fā)生于肽鏈進(jìn)展180回折時的轉(zhuǎn)角上?；卣蹠r的轉(zhuǎn)角上。 4 4 、無規(guī)卷曲：沒有確定規(guī)律性的肽鏈、無規(guī)卷曲：沒有確定規(guī)律性的肽鏈構(gòu)造。構(gòu)造。 由由4個氨基酸殘基組成，個氨基酸殘基組成，氫鍵維系穩(wěn)定氫鍵維系穩(wěn)定三模體三模體(motif)(motif)在許多蛋白質(zhì)分子中，二個或三個具有二級構(gòu)造的肽段，在許多蛋白質(zhì)分子中，二個或三個具有二級構(gòu)造的肽段，在空間上相互接近，構(gòu)成一個具有特殊功能的空間構(gòu)象。在空間上相互接近，構(gòu)成一個具有特殊功能的空間

9、構(gòu)象。在許多蛋白質(zhì)分子中，二個或三個具有二級構(gòu)造的肽在許多蛋白質(zhì)分子中，二個或三個具有二級構(gòu)造的肽段，在空間上相互接近，構(gòu)成一個有規(guī)那么的二級構(gòu)造組合。段，在空間上相互接近，構(gòu)成一個有規(guī)那么的二級構(gòu)造組合。二級構(gòu)造組合方式有：二級構(gòu)造組合方式有：， 。超二級構(gòu)造超二級構(gòu)造模體模體-是具有特殊功能的超二級構(gòu)造是具有特殊功能的超二級構(gòu)造 鈣結(jié)合蛋白中結(jié)鈣結(jié)合蛋白中結(jié)合鈣離子的模體合鈣離子的模體 鋅指構(gòu)造鋅指構(gòu)造 肌紅蛋白肌紅蛋白 (Mb) N 端端 C端端纖連蛋白分子的構(gòu)造域纖連蛋白分子的構(gòu)造域 三分子伴侶三分子伴侶經(jīng)過提供一個維護(hù)環(huán)境從而協(xié)助新生多肽鏈經(jīng)過提供一個維護(hù)環(huán)境從而協(xié)助新生多肽鏈正確折

10、疊成天然構(gòu)象或構(gòu)成四級構(gòu)造的蛋白質(zhì)。正確折疊成天然構(gòu)象或構(gòu)成四級構(gòu)造的蛋白質(zhì)。 作用機制：與未折疊肽段的疏水部分結(jié)合隨后松開；作用機制：與未折疊肽段的疏水部分結(jié)合隨后松開；誘導(dǎo)錯誤聚集的肽段解聚；誘導(dǎo)二硫鍵的構(gòu)成。誘導(dǎo)錯誤聚集的肽段解聚；誘導(dǎo)二硫鍵的構(gòu)成。 伴侶蛋白在蛋白質(zhì)折疊中的作用伴侶蛋白在蛋白質(zhì)折疊中的作用血紅蛋白的四級構(gòu)造血紅蛋白的四級構(gòu)造 纖連蛋白分子纖連蛋白分子 五、蛋白質(zhì)的分類五、蛋白質(zhì)的分類n根據(jù)蛋白質(zhì)組成成分根據(jù)蛋白質(zhì)組成成分:單純蛋白質(zhì)單純蛋白質(zhì)結(jié)合蛋白質(zhì)結(jié)合蛋白質(zhì) = = 蛋白質(zhì)部分蛋白質(zhì)部分 + + 非蛋白質(zhì)部分非蛋白質(zhì)部分n根據(jù)蛋白質(zhì)外形根據(jù)蛋白質(zhì)外形:纖維狀蛋白質(zhì)纖

11、維狀蛋白質(zhì)-多為構(gòu)造蛋白質(zhì)多為構(gòu)造蛋白質(zhì)球狀蛋白質(zhì)球狀蛋白質(zhì)-多為具生理活性的蛋白質(zhì)多為具生理活性的蛋白質(zhì)一蛋白質(zhì)組學(xué)根本概念一蛋白質(zhì)組學(xué)根本概念蛋白質(zhì)組是指一種細(xì)胞或一種生物所表達(dá)的全部蛋白質(zhì)組是指一種細(xì)胞或一種生物所表達(dá)的全部蛋白質(zhì)，即蛋白質(zhì)，即“一種基因組所表達(dá)的全套蛋白質(zhì)。一種基因組所表達(dá)的全套蛋白質(zhì)。 二蛋白質(zhì)組學(xué)研討技術(shù)平臺二蛋白質(zhì)組學(xué)研討技術(shù)平臺 蛋白質(zhì)組學(xué)是高通量，高效率的研討蛋白質(zhì)組學(xué)是高通量，高效率的研討: :雙向電泳分別樣品蛋白質(zhì)雙向電泳分別樣品蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)點的定位、切取蛋白質(zhì)點的定位、切取 蛋白質(zhì)點的質(zhì)譜分析蛋白質(zhì)點的質(zhì)譜分析 三蛋白質(zhì)組學(xué)研討的科學(xué)意義三蛋白質(zhì)組學(xué)研

12、討的科學(xué)意義蛋白質(zhì)構(gòu)造與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)構(gòu)造與功能的關(guān)系第第 三三 節(jié)節(jié)一一級構(gòu)造是空間構(gòu)象的根底一一級構(gòu)造是空間構(gòu)象的根底 一、蛋白質(zhì)一級構(gòu)造與功能的關(guān)系一、蛋白質(zhì)一級構(gòu)造與功能的關(guān)系 牛核糖核酸酶的牛核糖核酸酶的一級構(gòu)造一級構(gòu)造二二硫硫鍵鍵 天然形狀，天然形狀，有催化活性有催化活性 尿素、尿素、 -巰基乙醇巰基乙醇 去除尿素、去除尿素、-巰基乙醇巰基乙醇非折疊形狀，無活性非折疊形狀，無活性二一級構(gòu)造類似的蛋白質(zhì)具有類似的高級構(gòu)造與功能二一級構(gòu)造類似的蛋白質(zhì)具有類似的高級構(gòu)造與功能三氨基酸序列提供重要的生物化學(xué)信息三氨基酸序列提供重要的生物化學(xué)信息四重要蛋白質(zhì)的氨基酸序列改動可引起疾病四重要

13、蛋白質(zhì)的氨基酸序列改動可引起疾病n例：鐮刀形紅細(xì)胞貧血例：鐮刀形紅細(xì)胞貧血N-val his leu thr pro glu glu C(146)HbS 肽鏈肽鏈HbA 肽肽 鏈鏈N-val his leu thr pro val glu C(146) 由蛋白質(zhì)分子發(fā)生變異所導(dǎo)致的疾病，稱為由蛋白質(zhì)分子發(fā)生變異所導(dǎo)致的疾病，稱為“分子病。分子病。n肌紅蛋白肌紅蛋白/ /血紅蛋白血紅蛋白含有血紅素輔基含有血紅素輔基血紅素構(gòu)造血紅素構(gòu)造 二、蛋白質(zhì)的功能依賴于特定空間構(gòu)造二、蛋白質(zhì)的功能依賴于特定空間構(gòu)造一血紅蛋白亞基與肌紅蛋白構(gòu)造類似一血紅蛋白亞基與肌紅蛋白構(gòu)造類似n肌紅蛋白肌紅蛋白(Mb) (

14、Mb) n血紅蛋白血紅蛋白(Hb)(Hb)二血紅蛋白的構(gòu)象變化與結(jié)合氧二血紅蛋白的構(gòu)象變化與結(jié)合氧 一個寡聚體蛋白質(zhì)的一個亞基與其配體結(jié)合一個寡聚體蛋白質(zhì)的一個亞基與其配體結(jié)合后，能影響此寡聚體中另一個亞基與配體結(jié)合才后，能影響此寡聚體中另一個亞基與配體結(jié)合才干的景象，稱為協(xié)同效應(yīng)。干的景象，稱為協(xié)同效應(yīng)。 正協(xié)同效應(yīng)正協(xié)同效應(yīng) 負(fù)協(xié)同效應(yīng)負(fù)協(xié)同效應(yīng) 變構(gòu)效應(yīng)變構(gòu)效應(yīng)(allosteric effect)蛋白質(zhì)空間構(gòu)造的改動伴隨其功能蛋白質(zhì)空間構(gòu)造的改動伴隨其功能的變化，稱為變構(gòu)效應(yīng)。的變化，稱為變構(gòu)效應(yīng)。三蛋白質(zhì)構(gòu)象改動與疾病三蛋白質(zhì)構(gòu)象改動與疾病 蛋白質(zhì)的折疊發(fā)生錯誤，雖然其一級構(gòu)蛋白質(zhì)的

15、折疊發(fā)生錯誤，雖然其一級構(gòu)造不變，但蛋白質(zhì)的構(gòu)象發(fā)生改動，影響其造不變，但蛋白質(zhì)的構(gòu)象發(fā)生改動，影響其功能，嚴(yán)重時導(dǎo)致疾病發(fā)生。功能，嚴(yán)重時導(dǎo)致疾病發(fā)生。包括：人紋狀體脊髓變性病、老年癡呆癥、包括：人紋狀體脊髓變性病、老年癡呆癥、亨停頓舞蹈病、瘋牛病等。亨停頓舞蹈病、瘋牛病等。瘋牛病是由朊病毒蛋白引起的一組人和動物瘋牛病是由朊病毒蛋白引起的一組人和動物神經(jīng)退行性病變。神經(jīng)退行性病變。正常的正常的PrPPrP富含富含-螺旋，稱為螺旋，稱為PrPcPrPc。PrPcPrPc在某種未知蛋白質(zhì)的作用下可轉(zhuǎn)變成全在某種未知蛋白質(zhì)的作用下可轉(zhuǎn)變成全為為-折疊的折疊的PrPscPrPsc，從而致病。，從而致

16、病。PrPc-螺旋螺旋PrPsc-折疊折疊正常正常瘋牛病瘋牛病n瘋牛病中的蛋白質(zhì)構(gòu)象改動瘋牛病中的蛋白質(zhì)構(gòu)象改動第四節(jié)第四節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)一、蛋白質(zhì)的兩性電離一、蛋白質(zhì)的兩性電離 當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一pHpH時，蛋白質(zhì)解離成時，蛋白質(zhì)解離成正、負(fù)離子的趨勢相等，即成為兼性離子，凈電正、負(fù)離子的趨勢相等，即成為兼性離子，凈電荷為零，此時溶液的荷為零，此時溶液的pHpH稱為蛋白質(zhì)的等電點。稱為蛋白質(zhì)的等電點。二、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)二、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì) 分子量自分子量自1 1萬至萬至100100萬，直徑可達(dá)萬，直徑可達(dá)1 1100nm100nm，為膠粒范圍之內(nèi)。為

17、膠粒范圍之內(nèi)。 * * 蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的要素蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的要素顆粒外表電荷顆粒外表電荷水化膜水化膜+帶正電荷的蛋白質(zhì)帶正電荷的蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)在等電點的蛋白質(zhì)在等電點的蛋白質(zhì)水化膜水化膜+帶正電荷的蛋白質(zhì)帶正電荷的蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)不穩(wěn)定的蛋白質(zhì)顆粒不穩(wěn)定的蛋白質(zhì)顆粒酸酸堿堿酸酸堿堿酸酸堿堿脫水作用脫水作用脫水作用脫水作用脫水作用脫水作用溶液中蛋白質(zhì)的聚沉溶液中蛋白質(zhì)的聚沉舉例舉例臨床醫(yī)學(xué)上，變性要素常被運用來消毒及滅菌。臨床醫(yī)學(xué)上，變性要素常被運用來消毒及滅菌。此外此外, , 防止蛋白量變性也是有效保管蛋白質(zhì)制防止蛋白量變性也是有效保管蛋白質(zhì)制劑如疫苗等的必要條件。劑如疫苗等的必要條件。 天然形狀，天然形狀，有催化活性有催化活性 尿素、尿素、 -巰基乙醇巰基乙醇 去除尿素、去除尿素、-巰基乙醇巰基乙醇非折疊形狀，無活性非折疊形狀，無活性在一定條件下，蛋白疏水側(cè)鏈暴露在外，肽在一定條件下，蛋白疏水側(cè)鏈暴露在外，肽鏈融會相互纏繞繼而聚集，因此從溶液中析出。鏈融會相互纏繞繼而聚集，因此從溶液中析出。變性的蛋白質(zhì)易于沉淀，有時蛋白質(zhì)發(fā)生沉變性的蛋白質(zhì)易于沉淀，有時蛋白質(zhì)發(fā)生沉淀，但并不變性。淀，但并不變性。 蛋白量變性后的