《蛋白质英》PPT课件.ppt

chapter 15 biomolecules：Amino acids，peptides，and proteins.,Amino acids,Amino acids, as their name implies, are difunctional. They contain both a basic amino group and an acidic carboxyl group.,20种氨基酸都是-氨基酸。其中19种氨基酸含伯胺（-NH2），仅侧链基团存在差异。,脯氨酸（Proline）含仲胺。,除甘氨酸（glycine）外，氨基酸是的碳都是手性中心，存在异构体。在Fischer 投影式中，把羧基写在上方，侧链基团写在下方，氨基在左为L型，在右为D型（表示方法与糖类似）。自然存在的氨基酸通常是L-氨基酸。,glycine（甘氨酸）,氨基酸的分类,根据人体能否合成： 必需氨基酸 非必需氨基酸 根据侧链基团的酸碱性： 酸性氨基酸：侧链基团为酸性 中性氨基酸：侧链基团为中性 碱性氨基酸：侧链基团为碱性,Isoelectric Points(等电点),氨基酸发生分子内酸碱反应，主要以偶极离子（dipolar ion）的形式存在，偶极离子又叫做zwitterion，性质（如溶于水，不溶于有机溶剂，属于高熔点的晶体物质）与盐类似。此时溶液的pH被称为氨基酸的等电点（isoelectric point，pI）。,Isoelectric Points(等电点),Isoelectric Points (pI ):,Neutral amino acid:pI pH=5.06.5,Basic amino acid:pI at higher pH（大于7）,Acidic amino acid:pI at lower pH（小于4）,计算方法： 中性氨基酸，pI=（pKa1 +pKa2）/2 碱性氨基酸，pI=（pKa1 +pKaR）/2 酸性氨基酸，pI=（pKa2 +pKaR）/2,pKa1,pKa2,pKaR,氨基酸间的反应,Alanine(Ala or A)丙氨酸,Serine(Ser or S)丝氨酸,Alanylserine(Ala-Ser or A-S),氨基酸间的反应,Alanine(Ala or A),Serine(Ser or S),Serylalanine(Ser-Ala or S-A),链中氨基酸数目少于50时，改链被称作肽，更长的链为蛋白质。重复的-N-CH-CO-原子序列构成了蛋白质的骨架，书写时N终端总是在左端，C终端在右边。而且常用简称表示。,covalent bonding in peptides,amide bond,The voerlap of the nitrogen p orbital with the p orbitals of the carbonyl group impacts a certain amount of double-bond character to the C-N bond and the restricts around it. The amide bond is therefore planar, and the N-H is oriented 180 degrees to the C=O.,Disulfide bond,A second kind of covalent bonding in peptides occurs when a disulfide bond, RS-SR,is formed between two cysteine（半胱氨酸）residues.,Peptide structure determination,利用氨基酸分析仪（amino acid analyzer）可以确定肽链中氨基酸的组成和含量。利用Edman降解法（Edman degradation)，可以确定氨基酸在肽链中的连接顺序。这给肽链的人工合成提供了可能。,肽的合成,肽中氨基酸的排列存在具体顺序。要想让氨基酸按顺序排列，就要先把氨基酸保护起来。,1，氨基转化为BOC衍生物保护 2，羧基转化为酯保护 3，利用DDC将保护起来的氨基酸连接起来 4，用酸将衍生物BOC转化成氨基 5，用碱将酯转化成羧基,具体连接步骤,重复该步骤，即可合成肽，甚至蛋白质。,蛋白质的分类：,简单蛋白质（Simple proteins）： 仅由L-氨基酸组成的蛋白质，如血红蛋白，肌红蛋白。 复合蛋白质（Conjugated proteins）： 水解的最终产物除L-氨基酸外还有非蛋白质部分，该部分被称为辅基。如核蛋白，辅基为核酸；色蛋白，辅基为色素。,按化学组成（composition）分类：,按分子形状（three-dimensional shape）分类：,纤维状蛋白质（fibrous proteins）：分子形状类似于细棒状纤维的蛋白质，如血纤维蛋白原，丝心蛋白等。 球状蛋白质（globular proteins）：分子形状类似于球状或椭球状的蛋白质，如血红蛋白，肌红蛋白等。,酶 调控蛋白 运输蛋白 防御蛋白 支撑蛋白等,按生物功能（function）分类：,酶（Enzymes）,酶是一种在生化反应中作为催化剂的物质，通常是蛋白质。大多数酶由蛋白质部分和非蛋白质部分组成，其中非蛋白质部分被称为辅助因子（cofactor），蛋白质部分被称为脱辅酶（apoenzyme）；而辅助因子（cofactor）和脱辅酶（apoenzyme）的组合体被称作全酶（holoenzyme）。酶能够把反应物分子聚在一起，并且使它们具有合适的取向，为每一步特定反应提供适量的酸或碱。因此酶的催化效果好。,蛋白质的应用,The application of protein,酶,enzyme,在面包烘焙过程中加入淀粉酶，可加快淀粉的降解，从而加快发酵过程。同时，生面团中的麸质与水结合形成的一种胶状粘稠物被蛋白酶降解，可以提高生面团的延展性，并增强它保持气泡的能力。,在纺织工业中，用淀粉酶处理斜纹布纤维，可以使纤维粘合在一起，从而增强它们在编织过程中的强韧性和弹性。,3,of,7,74班 第二组,淀粉酶,果胶酶,从曲霉菌和根霉菌中提取的果胶酶可以通过深层培养来生产。将蔬果切碎，然后加入果胶酶降解长链果胶，能使汁液的黏度降低，有助于过滤和提高产量。酶还可以将水果和蔬菜软化，使它们更易于婴儿食用。,以前在衣物的洗涤过程中，清洁剂可以将脂肪类污渍从织物上分离下来，而蛋白质类污渍仍然粘在衣物上。直到1960年，人们从地衣芽孢杆菌中提取出枯草杆菌蛋白酶，解决了这一问题，而且这种酶在碱性环境中也具有活性。,水解酶,4,of,7,74班 第二组,蛋白酶,protease,西班牙人占领了墨西哥后，他们发现当地人总是将肉裹在番木瓜树的树叶里煮，或是用一片番木瓜的果实反复摩擦要食用的肉。原来，番木瓜中含有的高浓度蛋白酶和凝乳蛋白酶可以降解肉类中的结缔组织，使肉变得易于咀嚼、更为可口。,5,of,7,74班 第二组,胶原蛋白,collagen,1,of,7,74班 第二组,胶原蛋白是脊柱动物体内含量最多、分布较广的蛋白质，也是许多组织，尤其是结缔组织的主要构成部分。它可以单独应用，如作止血敷料、充填材料以及支架；也可以复合使用，如与羟磷灰石复合作骨修补，与透明质酸、壳聚糖或者海藻酸等复合作组织工程的支架和药物控释系统。,胶原蛋白与临床止血：在口腔科的日常工作中，有大量患者需要拔除患牙。如果用小纱布或棉卷、棉球等进行压迫止血，患者一般需要咬紧半小时左右才能吐掉。而胶原蛋白海绵在植入牙槽窝后，能迅速地被血液所溶解，而且与牙槽窝紧密地粘连在一起，达到了快速止血的效果。 由于胶原蛋白可以在体内被降解和吸收，所以在患处滞留少量的胶原蛋白不会引起患者的任何不适。,胶原蛋白,collagen,2,of,7,74班 第二组,胶原蛋白与软组织修复： 向小瘢痕和皱纹下方注入一定剂量的胶原蛋白后，可以立即起到支撑凹陷的作用，并且随着宿主体内正常的结缔组织的不断形成，达到消除皱纹和瘢痕的效果。,胶原蛋白敷料比传统的敷料和药物能更有效、更迅速的促进溃疡面的愈合。它能促进组织再生、清洁创面、刺激新生组织生长，还能缓解疼痛。 将正常形态的上皮细胞添加到能够生产胶原蛋白的基质中，形成完好的皮肤替代物，用于治疗烧伤。移植后无感染、无炎症反应、无移植后排斥反应，只存在轻微的创伤挛缩。,蛋白芯片,Protein chip,疾病的发生与某些蛋白质的变化有关，如果以这些蛋白质构筑芯片，对众多候选化学药物进行筛选，直接筛选出与靶蛋白作用的化学药物，将大大推进药物的开发进程。蛋白质芯片有助于了解药物与其效应蛋白的相互作用，并可以在对化学药物作用机制不甚了解的情况下，直接研究蛋白质谱。还可以将化学药物与疾病联系起来，判定药物的治疗效果，为临床用药提供实验依据。另外，蛋白芯片技术还可以对中药的真伪和有效成分进行快速鉴定和分析。,药物筛选,6,of,7,蛋白芯片,疾病诊断,蛋白质芯片能够检测表型指纹（生物样品中与某种疾病或者环境因素损伤可能相关的全部蛋白质的含量情况）。表型指纹对监测疾病的过程或预测，判断治疗的效果具有重要意义。Ci