生物化学蛋白质的结构与功能临床年制

1、目录目录 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能 第一章第一章 Structure and Function of Protein 目录目录 分布广：分布广：所有器官、组织都含有蛋白质；所有器官、组织都含有蛋白质； 细胞的各个部分都含有蛋白质。细胞的各个部分都含有蛋白质。 含量高：含量高：占人体干重的占人体干重的45， 某些组织，例如脾、肺及横纹肌等高达某些组织，例如脾、肺及横纹肌等高达80。 蛋白质的生物学重要性蛋白质的生物学重要性 1. 蛋白质是生物体重要组成成分蛋白质是生物体重要组成成分(结构蛋白结构蛋白) Protein derives from Greek protos， meanin

2、g “first” or “foremost”. 目录目录 1 1）作为生物催化剂（酶）作为生物催化剂（酶） 2 2）代谢调节作用）代谢调节作用 3 3）免疫保护作用）免疫保护作用 4 4）物质的转运和存储）物质的转运和存储 5 5）运动与支持作用）运动与支持作用 6 6）参与细胞间信息传递）参与细胞间信息传递 2. 蛋白质具有重要的生物学功能蛋白质具有重要的生物学功能(功能蛋白功能蛋白) 3. 氧化供能氧化供能 目录目录 病例：老年痴呆症病例：老年痴呆症 蛋白质结构变化引起疾病蛋白质结构变化引起疾病 记忆力明显减退记忆力明显减退，经常忘，经常忘 记刚刚说过的话或做过的记刚刚说过的话或做过的

3、事，对于熟悉的人或物品，事，对于熟悉的人或物品， 不能回忆其名称。不能回忆其名称。 语言不流畅语言不流畅，经常间断，经常间断， 与人交流困难。与人交流困难。 睡眠欠佳睡眠欠佳，表情淡漠表情淡漠，反反 应迟钝。应迟钝。 里根里根撒切尔撒切尔 目录目录 目录目录 什么是蛋白质什么是蛋白质? ? 蛋白质（蛋白质（protein）是由许多是由许多氨基酸氨基酸通通 过过肽键肽键相连形成的高分子含氮化合物。相连形成的高分子含氮化合物。 目录目录 蛋白质的分子组成蛋白质的分子组成 The Molecular Component of Protein 第一节第一节 目录目录 组成蛋白质的元素：组成蛋白质的元素

4、： 主要有主要有C、H、O、N和和S。 有些蛋白质含有少量有些蛋白质含有少量磷磷或金属元素或金属元素铁、铜、锌、铁、铜、锌、 锰、钴、钼锰、钴、钼，个别蛋白质还含有，个别蛋白质还含有碘碘 。 蛋白质分子组成蛋白质分子组成： 目录目录 蛋白质的含氮量平均为蛋白质的含氮量平均为1616。 体内含氮物质以蛋白质为主，测定生物样品体内含氮物质以蛋白质为主，测定生物样品 含氮量，可根据以下公式推算蛋白质大致含量：含氮量，可根据以下公式推算蛋白质大致含量： 100克样品中蛋白质的含量克样品中蛋白质的含量 ( g % ) = 每克样品含氮克数每克样品含氮克数 6.25100 1/16% 蛋白质元素组成的特点

5、：蛋白质元素组成的特点： 三氯氢胺事件三氯氢胺事件 目录目录 一、组成人体蛋白质的一、组成人体蛋白质的2020种氨基酸均属于种氨基酸均属于 L-L-氨基酸氨基酸 自然界中氨基酸自然界中氨基酸300余种，余种， 人体蛋白质氨基酸人体蛋白质氨基酸20种，均属种，均属 L-氨基酸氨基酸（甘氨（甘氨 酸除外）。酸除外）。 COOH COOH H2NCH HCNH2 R R L- L- - -氨基酸氨基酸 D-D- - -氨基酸氨基酸 目录目录 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 R C +NH3 COO- H 目录目录 非极性脂肪族氨基酸非极性脂肪族氨基酸 极性中

6、性氨基酸极性中性氨基酸 芳香族氨基酸芳香族氨基酸 酸性氨基酸酸性氨基酸 碱性氨基酸碱性氨基酸 二、氨基酸二、氨基酸根据根据 侧链结构侧链结构和和理化性质理化性质进行分类进行分类 目录目录 ( (一一) )侧链含侧链含烃链烃链的氨基酸属于的氨基酸属于 非极性脂肪族氨基酸非极性脂肪族氨基酸 目录目录 n几种特殊氨基酸几种特殊氨基酸 脯氨酸脯氨酸 （亚氨基酸）（亚氨基酸） CH2 CHCOO- NH2+ CH2 CH2 CH2 CHCOO- NH2+ CH2 CH2 目录目录 ( (二二) )侧链有侧链有极性但不带电荷极性但不带电荷的氨基酸是的氨基酸是 极性中性氨基酸极性中性氨基酸 (-OH(-OH

7、、-SH-SH、N N2 2H H） 目录目录 半胱氨酸半胱氨酸 + 胱氨酸胱氨酸 二硫键二硫键 -HH -OOC-CH-CH2-S +NH3 S-CH2-CH-COO- +NH3 -OOC-CH-CH2-S +NH3 S-CH2-CH-COO- +NH3 -OOC-CH-CH2-SH +NH3 -OOC-CH-CH2-SH +NH3 HS-CH2-CH-COO- +NH3 HS-CH2-CH-COO- +NH3 目录目录 ( (三三) )侧链含侧链含芳香基团芳香基团的氨基酸是的氨基酸是 芳香族氨基酸芳香族氨基酸 Tyr Trp 目录目录 ( (四四) )侧链含侧链含负性解离基团负性解离基团的

8、氨基酸是的氨基酸是 酸性氨基酸酸性氨基酸 目录目录 ( (五五) )侧链含侧链含正性解离基团正性解离基团的氨基酸属于的氨基酸属于 碱性氨基酸碱性氨基酸 ( (五五) )侧链含侧链含正性解离基团正性解离基团的氨基酸是的氨基酸是 碱性氨基酸碱性氨基酸 目录目录 三、三、20种氨基酸具有共同或特异的理化性质种氨基酸具有共同或特异的理化性质 两性解离及等电点两性解离及等电点 氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于所氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于所 处溶液的酸碱度。处溶液的酸碱度。 等电点等电点(isoelectric point, pI) 在某一在某一pH的溶液中，氨基酸解离成阳离子和的溶液中，氨

9、基酸解离成阳离子和 阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电 中性。此时溶液的中性。此时溶液的pH值值称为该氨基酸的称为该氨基酸的等电点等电点。 （一）氨基酸具有两性解离的性质（一）氨基酸具有两性解离的性质 目录目录 pH=pI pHpI pHpI -H+ +H+ -H+ +H+ pH25%25%。 分类分类序列相似程度序列相似程度 相同蛋白相同蛋白95 % 亚家族亚家族8095 % 家族家族5080% 超家族超家族2550% 蛋白质的分类蛋白质的分类 目录目录 n根据蛋白质组成成分根据蛋白质组成成分: 单纯蛋白质单纯蛋白质 结合蛋白质结合蛋白质 =

10、 = 蛋白质部分蛋白质部分 + + 非蛋白质部分非蛋白质部分 n根据蛋白质形状根据蛋白质形状: 纤维状蛋白质纤维状蛋白质 球状蛋白质球状蛋白质 目录目录 （三）（三）氨基酸序列提供重要的生物化学信息氨基酸序列提供重要的生物化学信息 细胞色素细胞色素 (cytochrome C)， 比较一级结构，比较一级结构， 可以帮助了解物种可以帮助了解物种 进化间的关系。进化间的关系。 目录目录 （四）重要蛋白质的氨基酸序列改变可引起疾病（四）重要蛋白质的氨基酸序列改变可引起疾病 n例：镰刀形红细胞贫血例：镰刀形红细胞贫血 glu: GTA val:GAA N-val his leu thr pro glu

11、 glu C(146) HbS 肽链肽链 HbA 肽肽 链链 N-val his leu thr pro val glu C(146) 这种由蛋白质分子发生变异所导致的疾病，这种由蛋白质分子发生变异所导致的疾病， 称为称为“分子病分子病”。 目录目录 目录目录 二、蛋白质空间结构与功能的关系二、蛋白质空间结构与功能的关系 1 1、蛋白质蛋白质功能需要功能需要完整的空间结构。完整的空间结构。 单亚基单亚基蛋白质蛋白质( (单聚体单聚体): ): 结构域没有完整的功能。结构域没有完整的功能。 多亚基蛋白质多亚基蛋白质( (寡聚体寡聚体): ): 三级结构三级结构没有完整没有完整功能。功能。 2、空

12、间结构改变（变构）、空间结构改变（变构）, 功能改变。功能改变。 3、空间结构破坏（变性）、空间结构破坏（变性）, 功能丧失。功能丧失。 目录目录 n肌红蛋白（肌红蛋白（MbMb） / /血红蛋白（血红蛋白（HbHb） 血红素结构血红素结构: : 铁卟啉化合物铁卟啉化合物 4个吡咯环、个吡咯环、 4个甲炔基、个甲炔基、 2个丙酸基与个丙酸基与aa连接连接 Fe2+ 6个配位键：个配位键： 4N、组、组aa、O2 （一）（一）血红蛋白亚基与肌红蛋白结构相似血红蛋白亚基与肌红蛋白结构相似 目录目录 肌红蛋白（肌红蛋白（Mb） 一条肽链，含一条肽链，含1个血红素，个血红素， 可结合可结合1个个O2

13、血红蛋白（血红蛋白（Hb） 4个亚基，亚基结构与个亚基，亚基结构与Mb相相 似似 含含4个血红素，各结合个血红素，各结合4个个O2 亚基之间亚基之间8对盐键对盐键。 目录目录 氧合氧合Hb（Mb）：）：与与O2结结 合后的合后的Hb （Mb） 百分饱和度：百分饱和度：氧合氧合Hb(Mb) 占总占总Hb(Mb)的百分数。的百分数。 氧解离曲线：氧解离曲线：氧分压与氧氧分压与氧 百分饱和度的关系曲线。百分饱和度的关系曲线。 血红蛋白的构象变化与结合氧的功能血红蛋白的构象变化与结合氧的功能 目录目录 肌红蛋白肌红蛋白(Mb)和血红蛋白和血红蛋白(Hb)的氧解离曲线的氧解离曲线 Mb: 呈直角双曲线呈

14、直角双曲线 MB易与易与O2结合结合 Hb: 呈呈S状曲线状曲线 O2分压低时：分压低时：Hb 不易与不易与O2结合；结合； O2分压升高：逐渐分压升高：逐渐 增强结合力。增强结合力。 目录目录 紧密型（紧密型（T态）态）： 盐键连接，亚基紧密结合，盐键连接，亚基紧密结合，O2亲合力低。亲合力低。 松弛型（松弛型（R态）：态）： 盐键断裂，亚基松弛结合，盐键断裂，亚基松弛结合，O2亲合力高。亲合力高。 （二）血红蛋白亚基构象变化影响亚基与氧结合（二）血红蛋白亚基构象变化影响亚基与氧结合 亚基之间亚基之间8对盐键对盐键，使，使Hb形成形成2种空间结构。种空间结构。 目录目录 缺缺O2 时，时，H

15、b呈呈T态；态； O2升高与升高与亚基结合，盐键断裂；亚基结合，盐键断裂； Hb由由T态转变为态转变为R态；态； R态态Hb与与O2亲合力提高。亲合力提高。 目录目录 O2 血红素与血红素与O2结合结合； 铁原子半径变小，进铁原子半径变小，进 入卟啉环小孔中；入卟啉环小孔中； 肽链位置变动肽链位置变动,影响亚影响亚 基的构象；基的构象； 盐键断裂，盐键断裂，T态转变态转变 为为R态；态； 亚基结合亚基结合O2能力增强。能力增强。 目录目录 协同效应协同效应(cooperativity)(cooperativity) 一个多聚体蛋白质的一个亚基与配体结合，一个多聚体蛋白质的一个亚基与配体结合，

16、能影响此多聚体的另一个亚基与配体结合，这种能影响此多聚体的另一个亚基与配体结合，这种 现象称为现象称为协同效应协同效应。 如果是促进作用则称为如果是促进作用则称为正协同效应正协同效应 (positive cooperativity) 如果是抑制作用则称为如果是抑制作用则称为负协同效应负协同效应 (negative cooperativity) Hb的第一个亚基与的第一个亚基与O2结合结合，促进第二个亚基与促进第二个亚基与O2结合。结合。 目录目录 别构效应别构效应(allosteric effect) 蛋白质空间结构（构象）的改变伴随其蛋白质空间结构（构象）的改变伴随其 功能的变化，称为功能的

17、变化，称为别构效应（变构效应）别构效应（变构效应）。 Hb的第一个亚基与的第一个亚基与O2结合结合，引起，引起HbHb的空间结的空间结 构改变构改变，从，从T态变构为态变构为R态，态，O2结合力改变。结合力改变。 目录目录 （三）蛋白质构象改变（三）蛋白质构象改变可引起疾病可引起疾病 蛋白质构象疾病：蛋白质构象疾病： 蛋白质构象发生改变，影响蛋白质功能，蛋白质构象发生改变，影响蛋白质功能， 所导致的疾病，称之。所导致的疾病，称之。 蛋白质的折叠发生错误，一级结构不变。蛋白质的折叠发生错误，一级结构不变。 人纹状体脊髓变性病、老年痴呆症、人纹状体脊髓变性病、老年痴呆症、 亨停顿舞蹈病、疯牛病等。

18、亨停顿舞蹈病、疯牛病等。 目录目录 蛋白质构象改变导致疾病的机制：蛋白质构象改变导致疾病的机制： 蛋白质错误折叠后相互聚集，蛋白质错误折叠后相互聚集， 聚集蛋白抵抗蛋白水解酶，聚集蛋白抵抗蛋白水解酶， 产生淀粉样纤维沉淀，而致病。产生淀粉样纤维沉淀，而致病。 病理改变病理改变：蛋白质淀粉样纤维沉淀蛋白质淀粉样纤维沉淀 目录目录 疯牛病：疯牛病：由朊病毒蛋白由朊病毒蛋白(prion protein, PrP) 引起的一组人和动物神经退行性病变。引起的一组人和动物神经退行性病变。 朊病毒蛋白的分型：朊病毒蛋白的分型： 正常细胞型正常细胞型PrP：PrPc 异常致病型异常致病型PrP：PrPsc 朊

19、病毒蛋白的特点：朊病毒蛋白的特点： 同一同一基因编码，氨基酸顺序和共价修饰相同。基因编码，氨基酸顺序和共价修饰相同。 PrPc：螺旋构成、螺旋构成、 蛋白酶敏感型蛋白酶敏感型 PrPsc：折叠构成、折叠构成、抗抗蛋白酶消化型。蛋白酶消化型。 疯牛病中的蛋白质构象改变疯牛病中的蛋白质构象改变 目录目录 在某种未知蛋白质的作用下，在某种未知蛋白质的作用下， PrPc转变成为转变成为-折叠的折叠的PrPsc，从而致病。，从而致病。 PrPc -螺旋螺旋 PrPsc -折叠折叠 正常正常 疯牛病疯牛病 以外源或新生的以外源或新生的PrPsc为模板，使为模板，使PrPc转变为转变为PrPsc。 PrPs

20、c经蛋白酶消化后剩下的核心部分分子量约经蛋白酶消化后剩下的核心部分分子量约27 30KD(PrP2730)仍具感染性。仍具感染性。 目录目录 目录目录 第四节第四节 蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质 The Physical and Chemical Characters of Protein 目录目录 一、一、蛋白质两性电离的性质蛋白质两性电离的性质 n蛋白质的等电点蛋白质的等电点( isoelectric point, pI) 蛋白质分子除两端的氨基和羧基可解离外，蛋白质分子除两端的氨基和羧基可解离外， 氨基酸残基侧链中某些基团，在一定的溶液氨基酸残基侧链中某些基团，在一定的溶液pHpH条

21、条 件下都可解离成带负电荷或正电荷的基团。件下都可解离成带负电荷或正电荷的基团。 当蛋白质溶液处于某一当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质解离成时，蛋白质解离成 正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电 荷为零，此时溶液的荷为零，此时溶液的pH称为称为蛋白质的等电点蛋白质的等电点。 目录目录 PHPI 目录目录 利用电荷性质差异进行蛋白质分离利用电荷性质差异进行蛋白质分离 蛋白质在高于或低于其蛋白质在高于或低于其pI的溶液中为带电的溶液中为带电 的颗粒，在电场中能向正极或负极移动。这的颗粒，在电场中能向正极或负极移动。这 种通过蛋白质在电场中泳动而达到

22、分离各种种通过蛋白质在电场中泳动而达到分离各种 蛋白质的技术蛋白质的技术, 称为称为电泳电泳(elctrophoresis)(elctrophoresis) 。 目录目录 二、蛋白质胶体性质二、蛋白质胶体性质 蛋白质分子量蛋白质分子量1 1万至万至100100万之间，分子万之间，分子 的直径的直径1 1100nm100nm，为胶粒范围之内。，为胶粒范围之内。 蛋白质胶体稳定的因素蛋白质胶体稳定的因素: : 水化膜：水化膜：表面极性基团吸附表面极性基团吸附H2O分子。分子。 颗粒表面电荷：颗粒表面电荷：静电斥力，静电斥力，使蛋白质颗粒使蛋白质颗粒 不易聚集。不易聚集。 目录目录 + + + +

23、+ + + 带正电荷的蛋白质带正电荷的蛋白质 带负电荷的蛋白质带负电荷的蛋白质在等电点的蛋白质在等电点的蛋白质 水化膜水化膜 + + + + + + + 带正电荷的蛋白质带正电荷的蛋白质 带负电荷的蛋白质带负电荷的蛋白质不稳定的蛋白质颗粒不稳定的蛋白质颗粒 酸酸碱碱 酸酸碱碱 酸酸碱碱 脱水作用脱水作用脱水作用脱水作用脱水作用脱水作用 溶液中蛋白质的聚沉溶液中蛋白质的聚沉 目录目录 蛋白质沉淀：蛋白质沉淀：蛋白质胶体性质破坏，或疏水基蛋白质胶体性质破坏，或疏水基 团暴露，使蛋白质分子聚集，而从溶液中析团暴露，使蛋白质分子聚集，而从溶液中析 出的现象。出的现象。 使蛋白质沉淀的因素：使蛋白质沉淀

24、的因素： 中和电荷：中和电荷：pH=pI 破坏水化膜：破坏水化膜：脱水剂脱水剂 破坏空间结构：破坏空间结构：蛋白质变性蛋白质变性 结构改变，疏水基团暴露。结构改变，疏水基团暴露。 目录目录 在物理和化学因素作用下，在物理和化学因素作用下，蛋白质蛋白质 特定特定空间构象被破坏空间构象被破坏，即有序的空间结即有序的空间结 构变成无序的空间结构，从而导致其构变成无序的空间结构，从而导致其理理 化性质改变和生物学活性的丧失化性质改变和生物学活性的丧失。 蛋白质变性蛋白质变性(denaturation) 三、蛋白质空间结构破坏而引起变性三、蛋白质空间结构破坏而引起变性 目录目录 引起变性的因素：引起变性

25、的因素：加热、乙醇等有机溶剂、强加热、乙醇等有机溶剂、强 酸、强碱、重金属离子及生物碱试剂等酸、强碱、重金属离子及生物碱试剂等 变性的本质：变性的本质：破坏非共价键和二硫键，破坏非共价键和二硫键， 不改变蛋白质的一级结构。不改变蛋白质的一级结构。 变性的结果：变性的结果： 理化性质改变：理化性质改变：溶解度降低，粘度提高。溶解度降低，粘度提高。 生物学功能丧失，生物学功能丧失，称为失活。称为失活。 目录目录 应用举例应用举例: : 使蛋白质变性：使蛋白质变性：临床医学上，变性因临床医学上，变性因 素常被应用来消毒及灭菌。素常被应用来消毒及灭菌。 防止蛋白质变性：防止蛋白质变性：有效保存蛋白质制

26、有效保存蛋白质制 剂（如疫苗等）的必要条件。剂（如疫苗等）的必要条件。 目录目录 若蛋白质变性程度较轻，去除变性若蛋白质变性程度较轻，去除变性 因素后，蛋白质仍可恢复或部分恢复其因素后，蛋白质仍可恢复或部分恢复其 原有的构象和功能，称为原有的构象和功能，称为复性复性 。 蛋白质的复性蛋白质的复性(renaturation) 目录目录 天然状态，天然状态， 有催化活性有催化活性 尿素、尿素、 -巯基乙醇巯基乙醇 去除尿素、去除尿素、 -巯基乙醇巯基乙醇 非折叠状态，无活性非折叠状态，无活性 目录目录 变性的蛋白质易于沉淀：变性的蛋白质易于沉淀： 疏水侧链暴露，水化膜破坏，疏水侧链暴露，水化膜破坏

27、， 调节调节pH，蛋白质容易从溶液中沉淀。，蛋白质容易从溶液中沉淀。 沉淀的蛋白质并不都变性。沉淀的蛋白质并不都变性。 蛋白质变性与沉淀蛋白质变性与沉淀 目录目录 四、蛋白质四、蛋白质在紫外光谱区有特征性吸收峰在紫外光谱区有特征性吸收峰 由于蛋白质分子中含有共轭双键的酪氨酸由于蛋白质分子中含有共轭双键的酪氨酸 和色氨酸，因此在和色氨酸，因此在280nm波长处有特征性吸收波长处有特征性吸收 峰。蛋白质的峰。蛋白质的OD280与其浓度呈正比关系，因与其浓度呈正比关系，因 此可作蛋白质定量测定。此可作蛋白质定量测定。 目录目录 蛋白质经水解后产生的氨基酸也可发生茚蛋白质经水解后产生的氨基酸也可发生茚

28、 三酮反应。三酮反应。 蛋白质和多肽分子中肽键在稀碱溶液中与蛋白质和多肽分子中肽键在稀碱溶液中与 硫酸铜共热，呈现紫色或红色，此反应称为硫酸铜共热，呈现紫色或红色，此反应称为双双 缩脲反应缩脲反应，双缩脲反应可用来检测蛋白质水解，双缩脲反应可用来检测蛋白质水解 程度。程度。 五、应用蛋白质呈色反应可测定蛋白质五、应用蛋白质呈色反应可测定蛋白质 溶液含量溶液含量 1. 茚三酮反应茚三酮反应(ninhydrin reaction) 2. 双缩脲反应双缩脲反应(biuret reaction) 目录目录 六、蛋白质组学六、蛋白质组学 （一）蛋白质组学基本概念（一）蛋白质组学基本概念 蛋白质组蛋白质组

29、（proteome):proteome): 是指一种细胞或一种生物所表达的全部蛋白是指一种细胞或一种生物所表达的全部蛋白 质，即质，即“一个基因组所表达的全套蛋白质一个基因组所表达的全套蛋白质”。 蛋白表达谱蛋白表达谱 蛋白质翻译后修饰谱蛋白质翻译后修饰谱 目录目录 （二）蛋白质组学研究技术平台（二）蛋白质组学研究技术平台 蛋白质组学是高通量，高效率的研究蛋白质组学是高通量，高效率的研究: : 双向电泳双向电泳分离样品蛋白质分离样品蛋白质 蛋白质点的定位、切取蛋白质点的定位、切取 蛋白质点的蛋白质点的质谱分析质谱分析 （三）蛋白质组学研究的科学意义（三）蛋白质组学研究的科学意义 反映蛋白质的表

30、达和功能全貌。反映蛋白质的表达和功能全貌。 比较蛋白质组学，寻找疾病特异性蛋白质分子。比较蛋白质组学，寻找疾病特异性蛋白质分子。 目录目录 第五节第五节 蛋白质的分离纯化与结构分析蛋白质的分离纯化与结构分析 The Separation and Purification and Structure Analysis of Protein 目录目录 一、一、透析及超滤法透析及超滤法: 清除蛋白质溶液中的小分子化合物。清除蛋白质溶液中的小分子化合物。 二、二、蛋白质沉淀：蛋白质沉淀：丙酮沉淀、盐析、免疫沉淀丙酮沉淀、盐析、免疫沉淀 三、三、电荷性质电荷性质: 电泳法电泳法 四、四、相分配或亲和结合

31、相分配或亲和结合: 层析方法层析方法 五、五、蛋白质颗粒沉降蛋白质颗粒沉降: 超速离心分离超速离心分离 目录目录 六、应用化学或反向遗传学方法六、应用化学或反向遗传学方法 分析多肽链氨基酸序列分析多肽链氨基酸序列 分析已纯化蛋白质的氨基酸残基组成分析已纯化蛋白质的氨基酸残基组成 测定多肽链的氨基末端与羧基末端为何种氨基酸残基测定多肽链的氨基末端与羧基末端为何种氨基酸残基 把肽链水解成片段，分别进行分析把肽链水解成片段，分别进行分析 测定各肽段的氨基酸排列顺序，一般采用测定各肽段的氨基酸排列顺序，一般采用Edman降解法降解法 一般需用数种水解法，并分析出各肽段中的氨基酸一般需用数种水解法，并分

32、析出各肽段中的氨基酸 顺序，然后经过组合排列对比，最终得出完整肽链中氨顺序，然后经过组合排列对比，最终得出完整肽链中氨 基酸顺序的结果。基酸顺序的结果。 目录目录 按照三联密码的原则推演出氨基酸的序列按照三联密码的原则推演出氨基酸的序列 通过核酸来推演蛋白质中的氨基酸序列通过核酸来推演蛋白质中的氨基酸序列 测定蛋白质末端氨基酸序列测定蛋白质末端氨基酸序列 测定测定cDNA序列序列 排列出排列出mRNA序列序列 根据末端氨基酸序列设计根据末端氨基酸序列设计RT-PCR引物引物 RT-PCR扩增扩增cDNA 目录目录 七、应用物理学、生物信息学原理可进七、应用物理学、生物信息学原理可进 行蛋白质空

33、间结构测定行蛋白质空间结构测定 二级结构测定：二级结构测定： 圆二色光谱圆二色光谱( (circular dichroism，CD) )： 测定溶液状态下的蛋白质二级结构含量。测定溶液状态下的蛋白质二级结构含量。 - -螺旋的螺旋的CDCD峰：峰：222nm222nm负峰、负峰、208nm208nm负峰、负峰、 198nm198nm正峰三个成分；正峰三个成分； 而而 - -折叠的折叠的CDCD谱不很固定。谱不很固定。 目录目录 三级结构测定：三级结构测定： X射线衍射法射线衍射法(X-ray diffraction) 核磁共振技术核磁共振技术(nuclear magnetic resonanc

34、e, NMR) 是研究蛋白质三维空间结构最准确的方法。是研究蛋白质三维空间结构最准确的方法。 根据蛋白质的氨基酸序列预测其三维空间结构：根据蛋白质的氨基酸序列预测其三维空间结构： 几十万蛋白质序列几十万蛋白质序列 70007000蛋白质空间结构：蛋白质空间结构：X射线衍射法、射线衍射法、NMR 目录目录 同源模建同源模建：待研究序列与已知结构的待研究序列与已知结构的同源蛋白同源蛋白进行进行 序列比对，通过模建和能量优化计算，产生序列比对，通过模建和能量优化计算，产生待研究待研究 序列三维结构。序列相似性越高，预测的模型也越序列三维结构。序列相似性越高，预测的模型也越 准确。准确。 折叠识别折叠

35、识别：通过预测二级结构、预测折叠方式和参通过预测二级结构、预测折叠方式和参 考其它蛋白的空间结构，从而产生考其它蛋白的空间结构，从而产生待研究待研究序列的三序列的三 维结构。维结构。 从无到有从无到有：根据单个氨基酸形成二级结构的倾向，根据单个氨基酸形成二级结构的倾向， 加上各种作用力力场信息，直接产生加上各种作用力力场信息，直接产生待研究待研究序列三序列三 维结构。维结构。 根据蛋白质的氨基酸序列预测其三维空间结构：根据蛋白质的氨基酸序列预测其三维空间结构： 目录目录 目的与要求目的与要求 掌握：掌握：氨基酸侧链的结构特点；蛋白质的分子氨基酸侧链的结构特点；蛋白质的分子 结构形式和特点、蛋白质的理化性质。结构形式和特点、蛋白质的理化性质。 熟悉：熟悉：蛋白质的一级结构、空间结构与功能的蛋白质的一级结构、空间结构与功能的 关系；关系； 了解：了解：蛋白质的分离、纯化与序列分析技术。蛋白质的分离、纯化与序列分析技术。 （结合实验课学习）（结合