第章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能

蛋白質(zhì)是構(gòu)成細胞內(nèi)干物質(zhì)的主要成分。然而蛋白質(zhì)并不僅僅充當細胞的結(jié)構(gòu)成分，它們還參與幾乎所有的細胞功能。驅(qū)動蛋白可推動細胞器在胞質(zhì)中運動，拓撲異構(gòu)酶可解開扭結(jié)的DNA分子。另一些蛋白則形成抗體、毒素、激素、抗凍分子、彈性纖維、絲狀結(jié)構(gòu)及熒光源物質(zhì)等。第一頁，共五十頁。第二頁，共五十頁。第三頁，共五十頁。第四頁，共五十頁。第五頁，共五十頁。第六頁，共五十頁。蛋白的形狀與結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的形狀是由其氨基酸序列規(guī)定的蛋白質(zhì)有20種不同氨基酸，每種氨基酸皆有不同的化學性質(zhì)。第七頁，共五十頁。第八頁，共五十頁。蛋白質(zhì)由多肽主鏈及與之相連的側(cè)鏈構(gòu)成多肽鏈上重復(fù)序列：多態(tài)主鏈。與重復(fù)鏈相連的是不同氨基酸的側(cè)鏈。第九頁，共五十頁。幫助蛋白質(zhì)折疊的三類非共價鍵第十頁，共五十頁?？刂频鞍踪|(zhì)折疊的第4個因素是極性與非極性氨基酸的分布苯丙氨酸、亮氨酸、纈氨酸及色氨酸等的非極性疏水側(cè)鏈在蛋白質(zhì)中往往聚集在分子內(nèi)部。極性側(cè)鏈如精氨酸、谷氨酰胺和組氨酸等的側(cè)鏈，側(cè)傾向于排在分子的外側(cè)，以利于與水及其他極性分子形成氫鍵。當極性分子位于蛋白質(zhì)內(nèi)部時，通常與別的極性氨基酸或多肽主鏈形成氫鍵。第十一頁，共五十頁。蛋白質(zhì)如何折疊成緊密構(gòu)像蛋白質(zhì)分子內(nèi)的氫鍵第十二頁，共五十頁。第十三頁，共五十頁。第十四頁，共五十頁。第十五頁，共五十頁。第十六頁，共五十頁。蛋白質(zhì)折疊成能量最低的構(gòu)像蛋白質(zhì)的特殊的三維結(jié)構(gòu)是由鏈上氨基酸的排列順序決定。多肽鏈的最終卷曲結(jié)構(gòu)或構(gòu)像是由能量狀況決定的，通常是處于自由能最小的構(gòu)像。變性蛋白質(zhì)的重新折疊第十七頁，共五十頁。免疫組織化學抗原修復(fù)1.組織在用甲醛固定的過程中所形成的醛鍵可封閉抗原的決定族。2.甲醛在保存進程中會形成羥甲基，也可封閉抗原決定族。3.在組織固定過程中，甲醛與蛋白質(zhì)發(fā)生交聯(lián)，形成醛交聯(lián)蛋白，這種化合物封閉了抗原，使之無法表達出來。一、物理化學試劑抗原修復(fù)法1.真空負壓抗原修復(fù)法2.微波輻射抗原修復(fù)法3.高壓抗原修復(fù)法4.隔水熱抗原修復(fù)法5.電爐加熱抗原修復(fù)法二、化學試劑抗原修復(fù)法：1.胃蛋白酶消化法2.胰蛋白酶消化法第十八頁，共五十頁。蛋白質(zhì)可形成多種復(fù)雜的形狀1955年公布第一個測得全部氨基酸序列的蛋白質(zhì)—胰島素。胰島素由A(21aa)、B(30aa)兩個肽鏈組成

第十九頁，共五十頁。載磷蛋白HPr（88Aa）結(jié)構(gòu)的四種不同描述第二十頁，共五十頁。α螺旋和β折疊是普遍的折疊形式α螺旋：α角蛋白（皮膚及其衍生物如頭發(fā)、指甲及角中富含）中發(fā)現(xiàn)。β折疊：絲心蛋白中發(fā)現(xiàn)。第二十一頁，共五十頁。第二十二頁，共五十頁。第二十三頁，共五十頁。第二十四頁，共五十頁。蛋白質(zhì)有多個層次的組織形式一級結(jié)構(gòu)：氨基酸序列二級結(jié)構(gòu)：

α螺旋與β折疊構(gòu)成二級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)：一條多肽鏈形成的三維構(gòu)象四級結(jié)構(gòu)：當?shù)鞍踪|(zhì)不只是由一條多肽鏈構(gòu)成時，整個結(jié)構(gòu)稱為四級結(jié)構(gòu)。對蛋白質(zhì)的構(gòu)象、功能和進化的研究揭示出了另一種組織層次-----蛋白域的重要性。第二十五頁，共五十頁。蛋白質(zhì)域是由一條多肽鏈上能獨立折疊成緊密而穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)的任一部分形成。通常含50-350個氨基酸，是構(gòu)成許多較大蛋白質(zhì)的模塊單元。代謝物激活蛋白（CAP）：小域：與DNA結(jié)合、大域：與cAMP結(jié)合第二十六頁，共五十頁。第二十七頁，共五十頁。蛋白質(zhì)可被歸納分類許多蛋白質(zhì)可被歸類為不同蛋白質(zhì)家族。在一個家族內(nèi)彼此間具有相似的氨基酸序列和三維構(gòu)象。第二十八頁，共五十頁。較大的蛋白質(zhì)分子往往含有一條以上的多態(tài)鏈蛋白質(zhì)表面通過非共價鍵與別的分子相互作用的區(qū)域稱為結(jié)合部位，一個蛋白質(zhì)可含多個結(jié)合部位，可形成一個大蛋白。在這個蛋白質(zhì)中，每條多態(tài)鏈稱為該蛋白質(zhì)的亞基。許多蛋白質(zhì)分子由多個相同的亞基所組成非共價鍵----蛋白質(zhì)折疊第二十九頁，共五十頁。由兩種不同亞基組成的對稱蛋白質(zhì)血紅蛋白：α與β珠蛋白構(gòu)成第三十頁，共五十頁。一組蛋白質(zhì)分子的大小及形狀第三十一頁，共五十頁。蛋白質(zhì)可組合成絲、片或球肌動蛋白絲蛋白質(zhì)的組裝第三十二頁，共五十頁。細胞外蛋白質(zhì)常因共價交聯(lián)而得以穩(wěn)定第三十三頁，共五十頁。蛋白怎樣發(fā)揮作用蛋白質(zhì)結(jié)合其他分子一個蛋白質(zhì)分子的生物學特性依賴于它和其他分子間的物理相互作用。如：作為機體的防御信號，抗體附著于病毒或者細菌；己糖激酶在催化葡萄糖和ATP反應(yīng)前與它們結(jié)合；肌動蛋白分子相互結(jié)合組裝成肌動蛋白絲。這些結(jié)合常呈現(xiàn)出很強的專一性，被蛋白質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)稱為該蛋白質(zhì)的配體（基）。第三十四頁，共五十頁。結(jié)合力包括：氫鍵、離子鍵、范德瓦耳斯力以及疏水性作用。由于單個鍵很微弱，故有效的相互作用要求許多弱堿同時形成。第三十五頁，共五十頁。

蛋白質(zhì)的結(jié)合部位（A）多肽鏈的折疊在蛋白質(zhì)表面產(chǎn)生裂隙或洞穴。該裂隙包含一組氨基酸側(cè)鏈，如此處理有利于它們僅能與特點配體形成非共價鍵。（B）顯示蛋白質(zhì)與配體之間以氫鍵和離子鍵相互作用第三十六頁，共五十頁。抗體結(jié)合部位極為多樣化第三十七頁，共五十頁。蛋白質(zhì)的磷酸化可引起構(gòu)象的變化第三十八頁，共五十頁。GTP結(jié)合蛋白可發(fā)生巨大的構(gòu)象變化第三十九頁，共五十頁。第四十頁，共五十頁。第四十一頁，共五十頁。骨髓瘤細胞：無替代途徑，但長壽。淋巴細胞：可分泌抗體，具有DNA合成的兩條途徑。在HAT選擇性培養(yǎng)基中（H：次黃嘌呤；A：氨基蝶呤;T:胸腺嘧啶核苷）骨髓瘤細胞：主要途徑被阻斷，迅速死亡。淋巴細胞：短壽細胞，存活數(shù)天后死亡。雜交瘤細胞：存活，可以分泌抗體。合成DNA一般有兩條途徑：一是生物合成的主要途徑，利用糖和氨基酸合成核苷酸進而合成DNA，葉酸拮抗物(甲氨蝶呤)可阻斷該途徑；另一為替代途徑，當葉酸代謝受阻斷時，細胞通過HGPRT和TK利用核苷酸的前體合成核苷酸，進而合成DNA。第四十二頁，共五十頁。第四十三頁，共五十頁。第四十四頁，共五十頁。第四十五頁，共五十頁。第四十六頁，共五十頁。差速離心主要是采取逐漸提高離心速度的方法分離不同大小的細胞器。起始的離心速度較低，讓較大的顆粒沉降到管底，小的顆粒仍然懸浮在上清液中。收集沉淀，改用較高的離心速度離心懸浮液，將較小的顆粒沉降，以此類推，達到分離不同大小顆粒的目的。此法適用于混合樣品中各沉降系數(shù)差別較大組分的分離。第四十七頁，共五十頁。生物顆粒（細胞或細器）在十分平緩的密度梯度介質(zhì)中按各自的沉降系數(shù)以不同的速度下沉而達到分離的方法。這種沉降方法所采用的介質(zhì)密度較低，介質(zhì)的最大密度應(yīng)小于被分離生物顆粒的最小密度。主要用于分離密度相近而大小不等的細胞或細胞