蛋白质的合成和功能培训课件

蛋白质的合成和功能6.1蛋白质结构和功能蛋白质结构和功能6.2 核糖体与蛋白质核糖体与蛋白质 的生物合成的生物合成6.3物质跨膜运输与信物质跨膜运输与信 号传递号传递2蛋白质的合成和功能 蛋白质蛋白质 6.13蛋白质的合成和功能A.A.氨基酸氨基酸l除除甘甘氨氨酸酸和和脯脯氨氨酸酸外外，其其他他均均具具有有如如下下结结构构通通式。式。-蛋白质的结构单元蛋白质的结构单元蛋白质的结构单元蛋白质的结构单元各种氨基酸的区别在于侧链各种氨基酸的区别在于侧链R R基的不同。基的不同。2020种基种基本氨基酸按本氨基酸按R R的极性可分为非极性氨基酸、极性的极性可分为非极性氨基酸、极性性氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸。性氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸。-氨基酸氨基酸可变部可变部分分不变部不变部分分4蛋白质的合成和功能l2020种基本氨基酸种基本氨基酸5蛋白质的合成和功能疏水性氨基酸疏水性氨基酸6蛋白质的合成和功能特殊氨基酸特殊氨基酸7蛋白质的合成和功能极极性性氨氨基基酸酸8蛋白质的合成和功能B.蛋白质的结构和功能蛋白质的结构和功能l蛋白质是由一条或多条多肽蛋白质是由一条或多条多肽(polypeptide)链以特殊方式结合而成的链以特殊方式结合而成的生物大分子。生物大分子。l蛋白质与多肽并无严格的界线，通常是蛋白质与多肽并无严格的界线，通常是将分子量在将分子量在60006000道尔顿以上的多肽称为道尔顿以上的多肽称为蛋白质。蛋白质。l蛋白质分子量变化范围很大蛋白质分子量变化范围很大,从大约从大约60006000到到10000001000000道尔顿甚至更大。道尔顿甚至更大。9蛋白质的合成和功能B 1 B 1 多肽与肽键多肽与肽键l一个氨基酸的氨基与一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基另一个氨基酸的羧基之间失水形成的酰胺之间失水形成的酰胺键称为肽键，所形成键称为肽键，所形成的化合物称为肽。的化合物称为肽。肽肽l由由两两个个氨氨基基酸酸组组成成的的肽肽称称为为二二肽肽，由由多多个个氨氨基基酸酸组组成成的的肽则称为多肽。组成多肽的氨基酸单元称为氨基酸残基。肽则称为多肽。组成多肽的氨基酸单元称为氨基酸残基。10蛋白质的合成和功能l在多肽链中，氨基酸残基按一定的顺序排列，这种排氨基酸残基按一定的顺序排列，这种排列顺序称为氨基酸顺序列顺序称为氨基酸顺序l通常在多肽链的一端含有一个游离的-氨基，称为氨氨基，称为氨基端或基端或N-N-端；端；在另一端含有一个游离的-羧基，称为羧基，称为羧基端或羧基端或C-C-端。端。l氨基酸的顺序是从N-N-端的氨基酸残基开始，以端的氨基酸残基开始，以C-C-端氨端氨基酸残基为终点基酸残基为终点的排列顺序。如上述五肽可表示为：l Ser-Val-Tyr-Asp-Gln11蛋白质的合成和功能肽键肽键l肽键的特点是氮原子上的孤对电子与羰基具有明显的共轭作用。l组成肽键的原子处于同一平面。组成肽键的原子处于同一平面。12蛋白质的合成和功能l肽肽键键中中的的C-NC-N键键具具有有部部分分双键性质，不能自由旋转。双键性质，不能自由旋转。l在大多数情况下，以反式在大多数情况下，以反式结构存在。结构存在。13蛋白质的合成和功能B2 B2 蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构l蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构(Primary structure)包包括组成蛋白质的多肽链括组成蛋白质的多肽链数目数目.l多肽链的氨基酸顺序，多肽链的氨基酸顺序，l以及多肽链内或链间二以及多肽链内或链间二硫键的数目和位置。硫键的数目和位置。l其中最重要的是多肽链其中最重要的是多肽链的氨基酸顺序，它是蛋的氨基酸顺序，它是蛋白质生物功能的基础。白质生物功能的基础。14蛋白质的合成和功能B3 B3 蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构l蛋白质的二级蛋白质的二级(Secondary)Secondary)结结构是指肽链的主链在空间的排构是指肽链的主链在空间的排列列,或规则的几何走向、旋转或规则的几何走向、旋转及折叠。它只涉及肽链主链的及折叠。它只涉及肽链主链的构象及链内或链间形成的氢键。构象及链内或链间形成的氢键。l主要有主要有-螺旋、螺旋、-折叠、折叠、-转转角。角。15蛋白质的合成和功能（1 1）-螺旋螺旋 -helixhelixl在在-螺旋中肽平面的键长和键角一定；螺旋中肽平面的键长和键角一定；l肽键的原子排列呈反式构型；肽键的原子排列呈反式构型；l相邻的肽平面构成两面角；相邻的肽平面构成两面角；16蛋白质的合成和功能l多肽链中的各个肽平面围绕多肽链中的各个肽平面围绕同一轴旋转，形成螺旋结构，同一轴旋转，形成螺旋结构，螺旋一周，沿轴上升的距离螺旋一周，沿轴上升的距离即螺距为即螺距为0.540.54nm,nm,含含3.63.6个氨个氨基酸残基；两个氨基酸之间基酸残基；两个氨基酸之间的距离为的距离为0.150.15nm;nm;l肽链内形成氢键，氢键的取肽链内形成氢键，氢键的取向几乎与轴平行，第一个氨向几乎与轴平行，第一个氨基酸残基的酰胺基团的基酸残基的酰胺基团的-COCO基与第四个氨基酸残基酰胺基与第四个氨基酸残基酰胺基团的基团的-NHNH基形成氢键。基形成氢键。l蛋白质分子为右手蛋白质分子为右手-螺旋。螺旋。（1 1）-螺螺旋旋17蛋白质的合成和功能-螺旋螺旋18蛋白质的合成和功能l-折叠结构的氢键主要是由两条肽链之间形成的；折叠结构的氢键主要是由两条肽链之间形成的；也可以在同一肽链的不同部分之间形成。几乎所也可以在同一肽链的不同部分之间形成。几乎所有肽键都参与链内氢键的交联，氢键与链的长轴有肽键都参与链内氢键的交联，氢键与链的长轴接近垂直。接近垂直。l-折叠有两种类型。一种为平行式，即所有肽链的折叠有两种类型。一种为平行式，即所有肽链的N-N-端都在同一边。另一种为反平行式，即相邻两端都在同一边。另一种为反平行式，即相邻两条肽链的方向相反。条肽链的方向相反。（2 2）-折折叠叠20蛋白质的合成和功能（3 3）-转转角角 -turnturnl在在-转角部分，由四个转角部分，由四个氨基酸残基组成氨基酸残基组成;l弯曲处的第一个氨基酸弯曲处的第一个氨基酸残基的残基的-C=O C=O 和第四个和第四个残基的残基的 N-H N-H 之间形成之间形成氢键，形成一个不很稳氢键，形成一个不很稳定的环状结构。定的环状结构。l这类结构主要存在于球这类结构主要存在于球状蛋白分子中。状蛋白分子中。21蛋白质的合成和功能B4B4蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构l蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构(Tertiary Structure)是指在二级结构基础上，肽链的不同区是指在二级结构基础上，肽链的不同区段的侧链基团相互作用在空间进一步盘段的侧链基团相互作用在空间进一步盘绕、折叠形成的包括主链和侧链构象在绕、折叠形成的包括主链和侧链构象在内的特征三维结构。内的特征三维结构。l维系这种特定结构的力主要有氢键、疏维系这种特定结构的力主要有氢键、疏水键、离子键和范德华力等。尤其是疏水键、离子键和范德华力等。尤其是疏水键，在蛋白质三级结构中起着重要作水键，在蛋白质三级结构中起着重要作用。用。22蛋白质的合成和功能23蛋白质的合成和功能B5B5蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构l蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构(Quaternary Structure)是指是指由多条各自具有一、二、三级结构的肽链通过由多条各自具有一、二、三级结构的肽链通过非共价键连接起来的结构形式；各个亚基在这非共价键连接起来的结构形式；各个亚基在这些蛋白质中的空间排列方式及亚基之间的相互些蛋白质中的空间排列方式及亚基之间的相互作用关系。作用关系。l这种蛋白质分子中，最小的单位通常称为亚基这种蛋白质分子中，最小的单位通常称为亚基或亚单位或亚单位Subunit，它一般由一条肽链构成，它一般由一条肽链构成，无生理活性；无生理活性；l维持亚基之间的化学键主要是疏水力。维持亚基之间的化学键主要是疏水力。l由多个亚基聚集而成的蛋白质常常称为寡聚蛋由多个亚基聚集而成的蛋白质常常称为寡聚蛋白；白；24蛋白质的合成和功能四四级级结结构构的的结结构构模模型型25蛋白质的合成和功能两个亚基的结构两个亚基的结构26蛋白质的合成和功能C.蛋白质分析蛋白质分析27蛋白质的合成和功能B3 蛋白质分析法蛋白质纯化蛋白质纯化 28蛋白质的合成和功能.蛋白质测序 29蛋白质的合成和功能分子质量的确定1.凝胶过滤层析法2.SDS凝胶电泳法3质谱法法 30蛋白质的合成和功能三维结构测定 X射线晶体学与核磁共振法 如HIV的3D X 图谱 31蛋白质的合成和功能功能分析1.分离和纯化2.基因诱变3.突变体表现型研究4.蛋白质序列比较 32蛋白质的合成和功能蛋白质组学l1.在给定条件下对任何特定类型的所有表达蛋白进行分析与鉴定即蛋白质组学l2.方法：l 二维凝胶电泳l 多肽分子质量指纹图谱等33蛋白质的合成和功能