组成细胞的化合物蛋白质

组成细胞的化合物蛋白质7/26/20231第1页，课件共23页，创作于2023年2月蛋白质知识网络蛋白质结构（氨基酸→Ⅰ﹑Ⅱ﹑Ⅲ或Ⅳ级结构）工程：利用基因工程手段创造出人类所需的蛋白质功能代谢结构蛋白功能蛋白催化作用调节作用运输作用免疫作用鉴定：用双缩脲试剂物质代谢能量代谢合成分解（先脱氨基作用再氧化分解）转录（DNA→RNA）翻译（RNA→蛋白质）细胞呼吸贮存于ATP中的能量机体的糖类脂质耗完才由蛋白质供能供转录供翻译起源在还原性大气中形成氨基酸氨基酸随降水到地表后形成蛋白质汇入原始海洋7/26/20232第2页，课件共23页，创作于2023年2月氨基酸怎样

构成蛋白质

a-氨基酸按一定顺序结合形成一条多肽链，再由一条或一条以上的多肽链按照其特定方式结合成蛋白质。a-氨基酸在核糖体上通过脱水缩合形成具有一氨定基酸序列多肽链；多肽链通过本身卷曲盘旋成a螺旋，或折叠成β回折（片层状有发夹回折﹑U形转折）等二级结构；二级结构进一步卷曲盘绕折叠成三级结构，二﹑三级结构的肽链间一般都通过氢键相互作用，一般都在内质网中进行。具有三级结构的肽链通过非共价键结合，一般需借助氢键或金属离子缔结作用，形成四级结构。

7/26/20233第3页，课件共23页，创作于2023年2月

蛋白质一至四级结构7/26/20234第4页，课件共23页，创作于2023年2月

蛋白质的主要功能

蛋白质的主要功能

结构蛋白

功能蛋白是构成细胞和生物体的重要物质催化作用运输作用调节作用免疫作用常见种类举例构成肌肉组织的肌球蛋白各种消化酶红蛋白、细胞膜的载体蛋白生长激素、胰岛素、促肾上腺皮质激素动物和人体内的抗体蛋白7/26/20235第5页，课件共23页，创作于2023年2月生物组织中蛋白质的鉴定

蛋白质的氨基酸分子是通过肽键互相连接起来的，其中的肽键结构与双缩脲（尿素加热至180℃左右，生成双缩脲并放出一分子氨）相似，双缩脲（H2NOC—NH—CONH2）在碱性环境中能与Cu2+作用，形成紫色或紫红色的络合物，这个反应叫做双缩脲反应。但双缩脲反应不仅为含有两个以上肽键的物质所有。含有一个肽键和一个－CS－NH2，－CH2—NH2，－CRH－NH2或－CHOH－CHNH2等基因的物质以及乙二酰二氨（O＝C－C＝O）等物质也有此反应。因此，一切蛋白质或二肽以上的多肽都有双缩脲反应，但有双缩脲反应的物质不一定都是蛋白质或多肽。双缩脲试剂常常用于组织蛋白质的定性测定（如图）问：实验组、对照组1、对照组2三支试管的颜色变化分别是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿对照组17/26/20236第6页，课件共23页，创作于2023年2月基因控制蛋白质合成过程

（一）转录：图示P63图4-4以DNA为模板转录RNA的图解。利用视频：显示转录过程。

1.定义：转录是在细胞核内进行的，是以DNA双链中的一条为模板，合成mRNA的过程。

2.过程：细胞中游离的核糖核苷酸与供转录用的DNA的一条链上的碱基互补配对，在RNA聚合酶的作用下，依次连接，形成一个mRNA分子。

3.小结：

场所：细胞核；

模板：DNA解旋，以其中一条有意义链为模板；

原料：4种核糖核苷酸（A、U、C、G）；

合成产物：单链的mRNA（信使RNA）；所需酶：RNA聚合酶。

设问：DNA的碱基与RNA的碱基如何互补配对？

（二）翻译：图示P64图4-6蛋白质合成示意图。

1.密码子和反密码子的区分：

密码子：mRNA上三个相邻的碱基称为一个密码子。

反密码子：每个tRNA上的三个碱基，可以与mRNA上的密码子互补配对。

tRNA（转运RNA）的特点：象三叶草的叶形，一端是3个碱基，另一端是携带氨基酸的部位（如图）。

思考：mRNA的4种碱基如何决定20种氨基酸？

推理：1种碱基决定1种氨基酸？（不可能）

2个碱基决定1种氨基酸？（16种组合方式也不能决定20种氨基酸，不行。）

提出：mRNA上每3个相邻的碱基决定1个氨基酸。

小结：64种密码：61个编码控制20种氨基酸合成，另外3个（UAG、UAA、UGA）不编码任何氨基酸，而是合成蛋白质的终止信号又称终止密码。反密码子：61种tRNA。

游戏：请学生看图，想象一下核糖体这个生产车间是如何工作的？能否做一个模型显示出来？

2、翻译：

利用视频：显示翻译过程。

（1）定义：游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。

（2）过程：核糖体与mRNA的结合部位会形成2个tRNA的结合位点。第一个携带氨基酸的tRNA的碱基与mRNA的碱基互补配对，进入位点1。第二个携带氨基酸的tRNA的碱基与mRNA的碱基互补配对，进入位点2。两个氨基酸脱水缩合，第一个氨基酸通过肽键转移到位点2的tRNA上。核糖体沿着mRNA移动，位点1的tRNA离开核糖体，位点2的tRNA进入位点1，第三个携带氨基酸的tRNA的碱基与mRNA的碱基互补配对，进入位点2，继续肽链的合成，直到读取到mRNA的终止密码为止。一个mRNA分子可以与多个核糖体结合，同时进行多条肽链的合成。

肽链合成后，从核糖体与mRNA的复合物上脱落离，经过盘曲和折叠等方式形成具有一定空间结构和功能的蛋白质分子。

（3）小结：

场所：细胞质的核糖体；

模板：以mRNA为模板；

原料：20种氨基酸（由tRNA搬运）；

合成：有一定氨基酸顺序的肽链。

设问：已知mRNA的碱基序列是AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG，这mRNA上有多少个密码子？写出相应的反密码子，并根据密码子表，列出相应的氨基酸序列。7/26/20237第7页，课件共23页，创作于2023年2月遗传信息从DNA到蛋白质图解

7/26/20238第8页，课件共23页，创作于2023年2月蛋白质合成示意图

7/26/20239第9页，课件共23页，创作于2023年2月DNA→RNA→蛋白质右图是真核生物的基因表达中的转录示意图以DNA的转录链为模板，在RNA聚合酶作用下，以四种核糖核苷酸为原料，按U-A、G-C的碱基配对原则，合成RNARNA有三种：rRNA,与蛋白质结合构成核糖体;mRNA是翻译的模板；tRNA是转运氨基酸的工具7/26/202310第10页，课件共23页，创作于2023年2月哪条是转录的模板链？

7/26/202311第11页，课件共23页，创作于2023年2月

真核细胞原核细胞转录翻译场所比较

7/26/202312第12页，课件共23页，创作于2023年2月转录产生三种RNA

7/26/202313第13页，课件共23页，创作于2023年2月原核细胞转录尚未结束翻译已开始

7/26/202314第14页，课件共23页，创作于2023年2月真核细胞中mRNA的加工

7/26/202315第15页，课件共23页，创作于2023年2月

mRNA与核糖体结合

7/26/202316第16页，课件共23页，创作于2023年2月DNA→RNA→蛋白质左下图是真核生物的基因表达中的翻译示意图mRNA与核糖体结合tRNA将氨基酸转运到核糖体上，其反密码子与密码子配对，其携带的氨基酸通过脱水缩合形成肽键连接到肽链上tRNA在完成氨基酸连接后，离开核糖体去运输下一个氨基酸，同时核糖体在mRNA上也移动了3个碱基的位置7/26/202317第17页，课件共23页，创作于2023年2月遗传密码概念遗传密码，又称密码子、遗传密码子、三联体密码。指信使RNA(mRNA)分子上从5'端到3'端方向，由起始密码子AUG开始，每三个核苷酸组成的三联体。它决定肽链上某一个氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信号。特点

1．连续性。mRNA的读码方向从5'端至3'端方向，两个密码子之间无任何核苷酸隔开。mRNA链上碱基的插入、缺失和重叠，均造成框移突变。

2．简并性。指一个氨基酸具有两个或两个以上的密码子。密码子的第三位碱基改变往往不影响氨基酸翻译。

3．摆动性。mRNA上的密码子与转移RNA(tRNA)J上的反密码子配对辨认时，大多数情况遵守碱基互补配对原则，但也可出现不严格配对，尤其是密码子的第三位碱基与反密码子的第一位碱基配对时常出现不严格碱基互补，这种现象称为摆动配对。

4．通用性。蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。但已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。发现历程遗传密码的发现是20世纪50年代的一项奇妙想象和严密论证的伟大结晶。mRNA由四种含有不同碱基腺嘌呤[简称A]、尿嘧啶（简称U）、胞嘧啶（简称C）、鸟嘌呤（简称G）的核苷酸组成。最初科学家猜想，一个碱基决定一种氨基酸，那就只能决定四种氨基酸，显然不够决定生物体内的二十种氨基酸。那么二个碱基结合在一起，决定一个氨基酸，就可决定十六种氨基酸，显然还是不够。如果三个碱基组合在一起决定一个氨基酸，则有六十四种组合方式，看来三个碱基的三联体就可以满足二十种氨基酸的表示了，而且还有富余。猜想毕竟是猜想，还要严密论证才行。

阅读方式

破译遗传密码，必须了解阅读密码的方式。遗传密码的阅读，可能有两种方式：一种是重叠阅读，一种是非重叠阅读。例如mRNA上的碱基排列是AUGCUACCG。若非重叠阅读为AUG、CUA、CCG、；若重叠阅读为AUG、UGC、GCU、CUA、UAC、ACC、CCG。两种不同的阅读方式，会产生不同的氨基酸排列。克里克用T噬菌体为实验材料，研究基因的碱基增加或减少对其编码的蛋白质会有什么影响。克里克发现，在编码区增加或删除一个碱基，便无法产生正常功能的蛋白质；增加或删除两个碱基，也无法产生正常功能的蛋白质。但是当增加或删除三个碱基时，却合成了具有正常功能的蛋白质。这样克里克通过实验证明了遗传密码中三个碱基编码一个氨基酸，阅读密码的方式是从一个固定的起点开始，以非重叠的方式进行，编码之间没有分隔符。

7/26/202318第18页，课件共23页，创作于2023年2月遗传密码表7/26/202319第19页，课件共23页，创作于2023年2月蛋白质分解和氨基酸代谢蛋白质分解proteolysis

蛋白质的肽键水解。将蛋白质分解至最基本单位氨基酸的，称为完全水解，将达不到上述程度的水解，称为限量水解。可以用化学方法在酸或碱中加热进行分解（如6N盐酸，110℃，24小时），也可以用蛋白酶在温和的条件下进行分解。用适当的蛋白酶进行限量分解是确定蛋白质的氨基酸排列顺序所必要的方法氨基酸代谢如图：7/26/202320第20页，课件共23页，创作于2023年2月氨基酸代谢简介

氨基酸在体内的代谢包括:合成机体自身所特有的蛋白质、多肽及其他含氮物质；通过脱氨作用，转氨作或脱羧基作用分解成α-酮酸、胺类及二氧化碳.氨基酸分解所生成的α-酮酸可以转变成糖、脂类或再合成某些非必需氨基酸，也可以经过三羧酸循环氧化成二氧化碳和水，并放出能量。分解代谢过程中生成的氨，在不同动物体内可以氨、尿素或尿酸等形式排出体外。某些氨基酸可以通过特殊代谢途径转变成其他含氮物质如嘌呤、嘧啶、卟啉、某些激素、色素、生物碱等。体内某些氨基酸在代谢过程中还可以相互转变。一、脱氨基作用

（一）氧化脱氨基

主要在肝脏中进行：第一步，脱氢，生成亚胺。第二步，水解。生成的H2O2有毒，在过氧化氢酶催化下，生成H2O+O2↑，解除对细胞的毒害。催化氧化脱氨基反应的酶（氨基酸氧化酶）有多种，如L-Glu脱氢酶、D-Asp氧化酶E-FAD等。（二）非氧化脱氨基作用（大多数在微生物的中进行）

1、脱氨基（有五种）

2、脱酰胺基谷胺酰胺酶：谷胺酰胺+H2O→谷氨酸+NH3；天冬酰胺酶：天冬酰胺+H2O→天冬氨酸+NH3。谷胺酰胺酶、天冬酰胺酶广泛存在于动植物和微生物中。

（三）转氨基作用

转氨作用是a.a脱氨的重要方式，除Gly、Lys、Thr、Pro外，a.a都能参与转氨基作用。

转氨基作用由转氨酶催化，辅酶是维生素B6（磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺）。转氨酶在真核细胞的胞质、线粒体中都存在。

转氨基作用：是α-氨基酸和α-酮酸之间氨基转移作用，结果是原来的a.a生成相应的酮酸，而原来的酮酸生成相应的氨基酸。不同的转氨酶催化不同的转氨反应。

（四）联合脱氨基

单靠转氨基作用不能最终脱掉氨基，单靠氧化脱氨基作用也不能满足机体脱氨基的需要，因为只有Glu脱氢酶活力高，其余L-氨基酸氧化酶的活力都低。如，以谷氨酸脱氢酶为中心的联合脱氨基作用：氨基酸的α-氨基先转到α-酮戊二酸上，生成相应的α-酮酸和Glu，然后在L-Glu脱氨酶催化下，脱氨基生成α-酮戊二酸，并释放出氨。二、脱羧作用生物体内大部分a.a可进行脱羧作用，生成相应的一级胺。

a.a脱羧酶专一性很强，每一种a.a都有一种脱羧酶，辅酶都是磷酸吡哆醛。

a.a脱羧反应