第章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能ppt課件

1、第二章蛋白質(zhì)的構(gòu)造與功能第二章蛋白質(zhì)的構(gòu)造與功能第一節(jié)蛋白質(zhì)的三維構(gòu)造第一節(jié)蛋白質(zhì)的三維構(gòu)造1.概述概述一級構(gòu)造決議高級構(gòu)造高級構(gòu)造決議其一級構(gòu)造決議高級構(gòu)造高級構(gòu)造決議其功能功能三維構(gòu)造的多樣性只需幾種在生物條件三維構(gòu)造的多樣性只需幾種在生物條件下占優(yōu)勢下占優(yōu)勢弱鍵是穩(wěn)定蛋白質(zhì)構(gòu)象的主要作用力弱鍵是穩(wěn)定蛋白質(zhì)構(gòu)象的主要作用力肽鍵是剛性的平面肽鍵是剛性的平面2、蛋白質(zhì)的二級構(gòu)造、蛋白質(zhì)的二級構(gòu)造a-螺旋是一種常見的蛋白質(zhì)二級構(gòu)造為什么螺旋是一種常見的蛋白質(zhì)二級構(gòu)造為什么a-螺螺旋比其他的多種能夠構(gòu)象更容易構(gòu)成呢？為什么旋比其他的多種能夠構(gòu)象更容易構(gòu)成呢？為什么組成蛋白質(zhì)的氨基酸都是組成蛋白質(zhì)的

2、氨基酸都是L型構(gòu)造？型構(gòu)造？氨基酸序列影響氨基酸序列影響a-螺旋的穩(wěn)定性螺旋的穩(wěn)定性 Glu,Lys,Aln,Ser,Thr,Pro,Ala是如何影響到是如何影響到a-螺旋的穩(wěn)定性？螺旋的穩(wěn)定性？ 為什么說為什么說N-端是一個帶正電荷端是一個帶正電荷的氨基酸的話的氨基酸的話a-螺旋就沒那么穩(wěn)定了？螺旋就沒那么穩(wěn)定了？C-端呢？端呢？蛋白質(zhì)的二級構(gòu)造蛋白質(zhì)的二級構(gòu)造-螺旋螺旋蛋白質(zhì)的二級構(gòu)造蛋白質(zhì)的二級構(gòu)造-折疊折疊使多肽鏈折疊構(gòu)成片層構(gòu)造使多肽鏈折疊構(gòu)成片層構(gòu)造為什么蠶絲和蜘蛛網(wǎng)的絲心蛋白中為什么蠶絲和蜘蛛網(wǎng)的絲心蛋白中Gly，Ala較多？較多？蛋白質(zhì)的二級構(gòu)造蛋白質(zhì)的二級構(gòu)造-轉(zhuǎn)角在蛋白質(zhì)中

3、普轉(zhuǎn)角在蛋白質(zhì)中普遍存在幾乎占球蛋白的遍存在幾乎占球蛋白的1/3，位于球蛋，位于球蛋白的外表，白的外表，Gly,Pro常出現(xiàn)常出現(xiàn)常見的二級構(gòu)造都有典型的鍵角和氨基酸常見的二級構(gòu)造都有典型的鍵角和氨基酸成分只需成分只需Gly常被發(fā)現(xiàn)常被發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)三級構(gòu)造：蛋白質(zhì)三級構(gòu)造：1絕大部分球蛋白既含絕大部分球蛋白既含-螺旋，也含螺旋，也含-折疊構(gòu)折疊構(gòu)造。造。2殘基側(cè)鏈所處位置由其極性決議：殘基側(cè)鏈所處位置由其極性決議： 非極性殘基非極性殘基Val、Leu、Ile、Met、Phe常位常位于蛋白質(zhì)內(nèi)部，構(gòu)成疏水性內(nèi)核；于蛋白質(zhì)內(nèi)部，構(gòu)成疏水性內(nèi)核； 帶電荷極性殘基帶電荷極性殘基Arg、His、Lys、A

4、sp、Glu常位于蛋白質(zhì)分子外表；常位于蛋白質(zhì)分子外表； 不帶電荷的極性基團不帶電荷的極性基團Ser、Thr、Asn、Gly、Tyr、Trp常位于蛋白質(zhì)分子外表位于分子常位于蛋白質(zhì)分子外表位于分子內(nèi)部時與其他基團構(gòu)成氫鍵。內(nèi)部時與其他基團構(gòu)成氫鍵。3球蛋白中心的組裝效率高球蛋白中心的組裝效率高 為了避開水，蛋白質(zhì)分子內(nèi)部的非極性基團為了避開水，蛋白質(zhì)分子內(nèi)部的非極性基團嚴密陳列，密度與某些有機分子的晶體相當(dāng)，因嚴密陳列，密度與某些有機分子的晶體相當(dāng)，因此蛋白質(zhì)分子內(nèi)部更象晶體構(gòu)造而不象油滴。此蛋白質(zhì)分子內(nèi)部更象晶體構(gòu)造而不象油滴。4長的多肽鏈構(gòu)成構(gòu)造域長的多肽鏈構(gòu)成構(gòu)造域 200個以上殘基的多

5、肽鏈常環(huán)繞、折疊成兩個個以上殘基的多肽鏈常環(huán)繞、折疊成兩個或更多的球狀聚集體，稱或更多的球狀聚集體，稱domain。常與功能相聯(lián)。常與功能相聯(lián)絡(luò)。絡(luò)。蛋白質(zhì)的四級構(gòu)造纖維蛋白適宜于構(gòu)造性功能：纖維蛋白適宜于構(gòu)造性功能：a-角蛋白：角蛋白：a-螺旋以二硫鍵交聯(lián)，頭發(fā)螺旋以二硫鍵交聯(lián)，頭發(fā)/羽毛羽毛/指甲指甲/角角/蹄蹄絲心蛋白：絲心蛋白： -折疊構(gòu)造，嚴密陳列，富含折疊構(gòu)造，嚴密陳列，富含Gly，Ala膠原蛋白：三股螺旋，拉伸強度高與鋼絲但不能伸長，膠原蛋白：三股螺旋，拉伸強度高與鋼絲但不能伸長，肌腱肌腱/骨膠原骨膠原/ 結(jié)締組織每條鏈構(gòu)成左手螺旋，在構(gòu)結(jié)締組織每條鏈構(gòu)成左手螺旋，在構(gòu)成右手超螺

6、旋，含成右手超螺旋，含35%Gly11%Ala21%Pro球蛋白構(gòu)造的多樣性決議了其功能的多樣性酶，球蛋白構(gòu)造的多樣性決議了其功能的多樣性酶，運輸?shù)鞍?，調(diào)理蛋白，免疫蛋白等運輸?shù)鞍?，調(diào)理蛋白，免疫蛋白等多種球蛋白的分析提示其共同的構(gòu)造方式超二級多種球蛋白的分析提示其共同的構(gòu)造方式超二級構(gòu)造，構(gòu)造域，構(gòu)造，構(gòu)造域，a-a轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)角， - a- 環(huán)，環(huán)， - 桶桶蛋白質(zhì)四級構(gòu)造有簡單的二聚體，也有大的復(fù)合體蛋白質(zhì)四級構(gòu)造有簡單的二聚體，也有大的復(fù)合體寡聚體，多聚體，寡聚體，多聚體，TMV- 蛋白質(zhì)構(gòu)造改動導(dǎo)致功能喪失蛋白質(zhì)構(gòu)造改動導(dǎo)致功能喪失 氨基酸序列決議蛋白質(zhì)空間構(gòu)造氨基酸序列決議蛋白質(zhì)空間構(gòu)

7、造 多肽鏈的折疊是一個漸進的過程多肽鏈的折疊是一個漸進的過程 某些蛋白質(zhì)的折疊需求協(xié)助分子伴侶，熱激蛋某些蛋白質(zhì)的折疊需求協(xié)助分子伴侶，熱激蛋白家族白家族Hsp70蛋白量變性與折疊蛋白量變性與折疊蛋白質(zhì)的功能蛋白質(zhì)的功能 與配體可逆性結(jié)合與配體可逆性結(jié)合-氧合蛋白肌紅蛋白，血紅蛋氧合蛋白肌紅蛋白，血紅蛋白，協(xié)同作用白，協(xié)同作用 鐮刀形貧血癥鐮刀形貧血癥分子病分子病 蛋白質(zhì)與配體間的互補作用蛋白質(zhì)與配體間的互補作用免疫系統(tǒng)和免疫球免疫系統(tǒng)和免疫球蛋白巨蛋白巨shu細胞，細胞，B-細胞，細胞，T-細胞，免疫應(yīng)對，細胞，免疫應(yīng)對，細胞識別，抗原抗體的結(jié)合嚴密而特異細胞識別，抗原抗體的結(jié)合嚴密而特異

8、肌球蛋白與肌動蛋白肌球蛋白沿著肌動蛋白細肌球蛋白與肌動蛋白肌球蛋白沿著肌動蛋白細絲滑動絲滑動蛋白質(zhì)尋靶蛋白質(zhì)尋靶 新生蛋白質(zhì)含有它們最終目的地的信號新生蛋白質(zhì)含有它們最終目的地的信號 附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的核糖體構(gòu)成分泌蛋白和膜蛋白附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的核糖體構(gòu)成分泌蛋白和膜蛋白 信號序列是蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜轉(zhuǎn)運的標志信號序列是蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜轉(zhuǎn)運的標志-信號肽信號肽 信號識別顆粒信號識別顆粒SRP檢測信號序列并使核糖體附著檢測信號序列并使核糖體附著在在ER膜上膜上蛋白質(zhì)分子的變構(gòu)作用是學(xué)習(xí)過程蛋白質(zhì)分子的變構(gòu)作用是學(xué)習(xí)過程的根本機制的根本機制 學(xué)習(xí)行為的神經(jīng)機制，不斷是腦科學(xué)的搶手研討學(xué)習(xí)行為的神經(jīng)機制，不斷

9、是腦科學(xué)的搶手研討課題，近年腦分子生物學(xué)的研討有了新的突破：課題，近年腦分子生物學(xué)的研討有了新的突破：神經(jīng)細胞膜上的一些特殊蛋白質(zhì)大分子，經(jīng)過其神經(jīng)細胞膜上的一些特殊蛋白質(zhì)大分子，經(jīng)過其本身的變構(gòu)作用就能完成學(xué)習(xí)的根本過程。細胞本身的變構(gòu)作用就能完成學(xué)習(xí)的根本過程。細胞膜上的酶蛋白、受體蛋白、離子通道蛋白都具有膜上的酶蛋白、受體蛋白、離子通道蛋白都具有變構(gòu)特性，都能夠成為學(xué)習(xí)過程的物質(zhì)根底如變構(gòu)特性，都能夠成為學(xué)習(xí)過程的物質(zhì)根底如 腺苷酸環(huán)化酶、腺苷酸環(huán)化酶、S-100酸性蛋白質(zhì)。酸性蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程 從從DNA入手，改動基因，定做新的蛋白質(zhì)的技術(shù)。入手，改動基因，定做新的蛋白質(zhì)的

10、技術(shù)。這一新技術(shù)綜合運用蛋白質(zhì)的三維構(gòu)造、構(gòu)造與這一新技術(shù)綜合運用蛋白質(zhì)的三維構(gòu)造、構(gòu)造與功能的詳細信息，重組功能的詳細信息，重組DNA 技術(shù)，用定位突變基技術(shù)，用定位突變基因的方法直接修飾或人工合成基因，有目的地按因的方法直接修飾或人工合成基因，有目的地按照設(shè)計來改動蛋白質(zhì)分子中任何一個氨基酸殘基照設(shè)計來改動蛋白質(zhì)分子中任何一個氨基酸殘基或構(gòu)造區(qū)域，從而定向地改造蛋白質(zhì)的性質(zhì)，使或構(gòu)造區(qū)域，從而定向地改造蛋白質(zhì)的性質(zhì)，使其具有人們所希望的性能的新型蛋白質(zhì)，或者發(fā)其具有人們所希望的性能的新型蛋白質(zhì)，或者發(fā)明自然界不存在的性質(zhì)獨特的蛋白質(zhì)。見以下明自然界不存在的性質(zhì)獨特的蛋白質(zhì)。見以下圖圖蛋白質(zhì)

11、工程的研討方法與戰(zhàn)略 將某些蛋白質(zhì)的部分功能進展分解和重組，獲得將某些蛋白質(zhì)的部分功能進展分解和重組，獲得單一或符合功能的新的蛋白質(zhì)。如人鼠嵌合抗體。單一或符合功能的新的蛋白質(zhì)。如人鼠嵌合抗體。在目的條件中，對隨機誘變基因庫進展定向的挑在目的條件中，對隨機誘變基因庫進展定向的挑選和選擇。如在高溫暖高選和選擇。如在高溫暖高pH下，挑選出耐熱和下，挑選出耐熱和耐堿地枯草桿菌蛋白酶。耐堿地枯草桿菌蛋白酶。用蛋白質(zhì)工程方法研討和闡明蛋白質(zhì)用蛋白質(zhì)工程方法研討和闡明蛋白質(zhì)“構(gòu)造與功構(gòu)造與功能的關(guān)系。能的關(guān)系。在對一個蛋白質(zhì)的在對一個蛋白質(zhì)的“構(gòu)造與功能關(guān)系深化了解構(gòu)造與功能關(guān)系深化了解的根底上，經(jīng)過嚴厲

12、的分子設(shè)計，把它定向改呵的根底上，經(jīng)過嚴厲的分子設(shè)計，把它定向改呵斥一個具有預(yù)期的新的特性的蛋白質(zhì)。斥一個具有預(yù)期的新的特性的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)工程的運用蛋白質(zhì)工程的運用改動蛋白質(zhì)的生物活性：枯草桿菌蛋白酶的改動蛋白質(zhì)的生物活性：枯草桿菌蛋白酶的His64或或Ser221用用Ala取代時酶的催化效率只需取代時酶的催化效率只需1/2105，而酪氨酸，而酪氨酸t(yī)RNA合成酶的合成酶的Thr51改為改為Pro51后，催化活性提高了后，催化活性提高了25倍。倍。改動蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性：枯草桿菌蛋白酶易氧化失改動蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性：枯草桿菌蛋白酶易氧化失活，當(dāng)以活，當(dāng)以Ala或或Ser替代替代Met222后，可耐受后，可耐受1M 的的