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1、第一章 绪论,生物化学：生物化学是研究生物体的物质组成、化学结构以及各种化学变化的科学，是从分子水平上解释一切生命现象的科学，是生命科学及医学的重要组成部分。 研究对象：研究生物体的物质组成新陈代谢生物大分子的结构与功能。,一、生物化学的内容,（一）研究生物体的物质组成 生物体是由无机物和有机物两大类物质组成的。无机物有水和无机盐，有机物包括蛋白质、核酸、糖类、脂类和维生素 蛋白质和核酸分别由氨基酸和核苷酸组成，因此氨基酸和核苷酸分别称为蛋白质和核酸的基本组成单位或构件分子。,（二）研究新陈代谢（物质代谢） 新陈代谢:生命的存在有赖于所在环境的物质交换。 新陈代谢包括分解代谢和合成代谢。（三）
2、研究生物大分子的结构和功能,二、生物化学的发展过程,我国的生物化学家在生物化学的发展过程中作出了一定的贡献。吴宪先生首创了无蛋白血滤液的制备方法和血糖测定方法，并提出了蛋白质变性理论。 1956年中国科学院上海生化探究所科学家们首次用人工方法合成了具有生物活性的牛胰岛素。 1981年，我国科学家又成功的合成了酵母苯丙酰胺tRNA。此外我国科学家还在酶学、蛋白质结构、新基因的克隆和功能方面取得了重要成就。,三、生物化学与医学,（一）生物化学与疾病的发生 DNA的结构改变可导致细胞变异癌变。 血红蛋白结构异常会发生镰刀型红细胞贫血。 胰岛素分泌不足可发生糖尿病。 酪氨酸酶缺陷和苯丙氨酸羟化酶缺陷分
3、别导致白化病和苯丙酮酸尿。 糖酵解速度过快可造成乳酸酸中毒。 食物中缺乏叶酸或维生素B12会发生巨幼红细胞贫血。,（二）生物化学与疾病的诊断,临床上测定血清丙氨酸氨基转移酶，确定功能是否正常。 检测血清中甲胎蛋白，可协助诊断是否有肝癌的发生。 测定红细胞膜上的酸碱酯酶活性，可了解有机磷的中毒程度及评估治疗效果。,（三）生物化学与疾病的治疗,通过介入技术将链激酶或尿激酶注入冠状动脉血栓形成处，可将血栓溶解，血管再通。 使用基因敲除技术可将与癌发生有关的基因剔除，可防止癌的发生、控制癌的发展。 多晒太阳可促进佝偻病患者维生素D的合成，从而预防和治疗佝偻病或软骨病。,习题,1.蛋白质的构件分子是（）
4、 A.氨基酸 B.葡萄糖 C.核苷酸 D.脂肪酸 2.核酸的构件分子是（） A.氨基酸 B.核苷 C.脂肪酸 D.淀粉 E.核苷酸 3.构成生命物质基础的是（） A.蛋白质、核酸和维生素 B.蛋白质和核酸 C.糖和脂类 D. 水、无机盐 E.维生素,4.我国在1965年首先合成的具有生物活性的蛋白质是（） A.RNA聚合酶 B.牛胰岛素 C.胰岛素基因 D.酵母丙胺酰tRNA E.酶 5.生物体是由和两大类组成。无机物有、。有机物包括、。 6.生物化学的主要内容为、。 7.生物化学的定义。,第二章 蛋白质与核酸化学,一、蛋白质的分子组成 元素组成 氨基酸结构 氨基酸分类 基本结构 二、蛋白质的
5、结构与功能 空间结构 结构与功能的关系 三、蛋白质的理化性质和分类 四、核酸的化学,蛋白质与 核酸化学,什么是蛋白质?,蛋白质(protein)是由许多氨基酸通过肽键相连形成的高分子含氮化合物。,蛋白质的生物学重要性,1. 蛋白质是生物体重要组成成分 分布广：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。 含量高：蛋白质是细胞内最丰富的有机分子，占人体干重的45，某些组织含量更高，例如脾、肺及横纹肌等高达80。,1）构成组织细胞 2）维持组织的更新和修复 3）参与肌肉收缩 4）调节物质代谢 5）运输化学成分 6）作为酶催化代谢反应 7）防御保护,2. 蛋白质具有重要的生物学功能,碳（
6、C） 5055% 氢（H） 67% 氧（O） 1924% 氮（N） 1319% 硫（S） 04 其他（磷、铁、铜、锰、碘、锌、钴等）,含量较固定,第一节 蛋白质的分子组成,一、蛋白质的元素组成,蛋白质的基本组成单位氨基酸 （一）氨基酸的结构,1、结构通式,2、结构特点：, 每种氨基酸分子中至少都含有一个氨基和一个羧基，并且连接在同一个碳原子上，故称-氨基酸（脯氨酸除外）。 R基的不同，决定氨基酸的不同种类。,（二）氨基酸的分类,根据氨基酸的R侧链的酸碱性不同可将构成人体的20种氨基酸分成三类,甘氨酸 glycine Gly G 5.97,丙氨酸 alanine Ala A 6.00,缬氨酸 v
7、aline Val V 5.96,亮氨酸 leucine Leu L 5.98,异亮氨酸 isoleucine Ile I 6.02,苯丙氨酸 phenylalanine Phe F 5.48,脯氨酸 proline Pro P 6.30,中性氨基酸,色氨酸 tryptophan Try W 5.89,丝氨酸 serine Ser S 5.68,酪氨酸 tyrosine Try Y 5.66,半胱氨酸 cysteine Cys C 5.07,蛋氨酸 methionine Met M 5.74,天冬酰胺 asparagine Asn N 5.41,谷氨酰胺 glutamine Gln Q 5.6
8、5,苏氨酸 threonine Thr T 5.60,天冬氨酸 aspartic acid Asp D 2.97,谷氨酸 glutamic acid Glu E 3.22,赖氨酸 lysine Lys K 9.74,精氨酸 arginine Arg R 10.76,组氨酸 histidine His H 7.59,2. 酸性氨基酸,3. 碱性氨基酸,（三）氨基酸的理化性质,（1）氨基酸的旋光性（除Gly外）L型 （2）高熔点 一般在200以上 （3）除胱氨酸和酪氨酸外，一般均溶于水，脯氨酸还能溶于乙醇或乙醚中 （4）每种氨基酸都有特殊的结晶形状，利用这点可以鉴别各种氨基酸 （5）氨基酸一般有味
9、,（6）紫外吸收,色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在 280 nm 附近。,大多数蛋白质含有这两种氨基酸残基，所以测定蛋白质溶液280nm的光吸收值是分析溶液中蛋白质含量的快速简便的方法。,芳香族氨基酸的紫外吸收,（7）氨基酸的两性性质和等电点,氨基酸的兼性离子形式 氨基酸在中性pH时，羧基以-COO-，氨基以-NH3+形式存在，这样的氨基酸分子含有一个正电荷和一个负电荷，称为兼性离子。 氨基酸的等电点（isoeletric point） 当外液pH为某一pH值时，氨基酸分子中所含的-NH3+和-COO-数目正好相等，净电荷为0，这一pH值即为氨基酸的等电点，简称pI。在等电点时，氨基酸既不向正极也
10、不向负极移动，即氨基酸处于两性离子状态。,pH=pI,pHpI,pHpI,氨基酸的兼性离子,阳离子,阴离子,CH,NH,2,COO,-,R,CH,NH,2,COO,-,R,CH,NH,2,COOH,R,CH,NH,2,COOH,R,CH,NH,3,+,COO,-,R,CH,NH,3,+,COO,-,R,CH,COOH,R,NH,3,+,CH,COOH,R,NH,3,+,（四）氨基酸的化学反应,用途：常用于氨基酸的定性或定量分析；用来鉴定多肽或蛋白质NH2末端氨基酸；用于修饰蛋白质。,亚硝酸盐反应 烃基化反应 酰化反应 脱氨基反应 西佛碱反应,成盐成酯反应 成酰氯反应 脱羧基反应 叠氮反应,侧链
11、反应,C,O,O,H,C,H,H,2,N,R,复习回顾,1.写出氨基酸的结构通式。 2.肽键的结构式。 3. 4个氨基酸脱水缩合形成的肽称为，脱去分子水，形成了个肽键。,蛋白质的结构,2014年4月，中央电视台经济半小时曝光安徽阜阳假奶粉事件，全国各地惊现大头婴儿惨案。,蛋白质的结构,一级结构 基本结构 二级结构 三级结构 空间结构 四级结构,蛋白质的结构,一、蛋白质的一级结构 定义：氨基酸在蛋白质多肽链中的排列顺序。,主要的作用力： 肽键（-CO-NH-） 二硫键（-S-S-）：是由两个半胱氨酸残基上的巯基（-SH）脱氢形成的。,胰岛素的一级结构,二、蛋白质二级结构,二级结构：多肽链的主链原
12、子沿长轴方向折叠或者盘曲所形成的有规律的、重复出现的局部空间结构。 作用力：氢键,重复结构：N（氨基氮）、C（-碳原子）和C（羧基碳）,蛋白质二级结构的表现形式,-螺旋 -折叠 -转角 无规则卷曲,a-螺旋,多个肽键平面通过-碳原子旋转，相互之间紧密盘曲成稳固的右手螺旋。a-螺旋的主要作用力是氢键。螺旋上升一圈包含3.6个氨基酸残基，约为0.54nm，氨基酸的侧链伸向螺旋外侧。蛋白质的螺旋,b-折叠,b-折叠又叫b-片层，是多肽链中的一种有规律的、充分伸展的锯齿状结构。蛋白质的折叠,练习题,1.下列有关蛋白质一级结构的叙述，错误的是（） A.是多肽链中分子中氨基酸的排列顺序 B.氨基酸与氨基酸
13、之间脱水缩合形成的肽键 C.从N-末端到C-末端氨基酸残基的排列顺序 D.蛋白质一级结构不包括各原子的空间位置 2.蛋白质分子中无规则卷曲结构属于（） A.一级结构 B.二级结构 C.三级结构 D.四级结构,B,B,3.有关蛋白质a-螺旋的描述，正确的是（） A.多为左手螺旋 B.螺旋方向与长轴方向垂直 C.肽键平面充分伸展 D.氨基酸侧链伸向螺旋外侧 4.关于蛋白质的二级结构的描述，错误的是（） A.具有活性的蛋白质都有二级结构 B.a-螺旋和b-折叠结构是蛋白质二级结构的主要形式。 C.a-螺旋和b-折叠结构一般不会同时出现。 D.双螺旋结构不是蛋白质二级结构形式。 E.二级结构是蛋白质的
14、空间结构。,D,C,5. 维持蛋白质二级结构的主要化学键是（） A、盐键 B、疏水键 C、二硫键 D、氢键；E、范德华力 6.蛋白质二级结构中四种存在形式是、。,D,-螺旋 -折叠 -转角 无规则卷曲,本节小结,重点： 1.蛋白质一级结构以及其作用力。 2.蛋白质二级结构以及维持二级结构的作用力。 难点： 3.二级结构的主要表现形式。,三、三级结构,定义：蛋白质的三级结构是指蛋白质分子或亚基内所有原子的空间排布，既包括主链原子也包括侧链原子的三维空间排布。 作用力：疏水键（最重要）、氢键、离子键、范德华力、二硫键。,四、四级结构,蛋白质的四级结构是指由两条或者两条以上的具有三级结构的多肽链借非
15、共价键连接所形成的空间构象。 作用力：氢键、盐键、疏水键和范德华力。,血红蛋白的四级结构,习题,1.有关蛋白质的三级结构的描述，错误的是（） A.具有三级结构的多肽链可能具有生物活性。 B.亲水基团多位于三级结构的表面 C.三级结构的稳定性主要由次级键维持 D.三级结构是单体蛋白质或者亚基的空间结构。 E.三级结构是由一条多肽链构成的。,2.正确的蛋白质四级结构的叙述应该为（） A.蛋白质四级结构的稳定性由二硫键维系 B.蛋白质亚基间由次级键聚合 C.蛋白质变性时其四级结构不一定受到破坏。 D.四级结构是蛋白质保持生物活性的必要条件 E.四级结构是蛋白质发挥功能的先决条件。 3.每种完整具有活
16、性的蛋白质分子必定具有（） A.四级结构 B.-折叠 C.三级结构 D.-转角 E.-螺旋,本节小结,重点： 蛋白质的三级结构以及主要作用力。 蛋白质的四级结构及主要作用力。,五、蛋白质结构与功能的关系,（一）蛋白质一级结构与功能的关系 相似结构表现相似功能。 例如抗利尿激素和催产素 不同结构具有不同的功能。,一级结构是空间构象的基础,(二)蛋白质空间结构与功能的关系,蛋白质多种多样的功能与各种蛋白质特定的空间构象密切相关，蛋白质的空间构象是其功能活性的基础，构象发生变化，其功能活性也随之改变。蛋白质变性时，由于其空间构象被破坏，故引起功能活性丧失，变性蛋白质在复性后，构象复原，活性即能恢复。
17、 在生物体内，当某种物质特异地与蛋白质分子的某个部位结合，触发该蛋白质的构象发生一定变化，从而导致其功能活性的变化，这种现象称为蛋白质的别构效应(allostery)。蛋白质(或酶)的别构效应，在生物体内普遍存在，这对物质代谢的调节和某些生理功能的变化都是十分重要的。,血红蛋白(hemoglobin,Hb)结构与功能,4个亚基组成，两两相同，每个亚基都有一个血红素基和一个氧结合部位。 Hb分子近似球形，4个亚基占据相当于四面体的四个顶角。,辅基血红素（heme）,氧与蛋白不能直接结合； 借助过渡金属的低氧态（Fe2）和有机分子原卟啉IX； 卟啉化合物着色力强，血红蛋白的铁卟啉使血液呈红色； 原
18、卟啉IX和Fe的络合物成为血红素（heme）。,血红素与氧结合后，铁原子半径变小，就能进入卟啉环的小孔中，继而引起肽链位置的变动。,卟啉平面,Hb与Mb一样能可逆地与O2结合，Hb与O2结合后称为氧合Hb。氧合Hb占总Hb的百分数（称百分饱和度）随O2浓度变化而改变。 血红蛋白存在两种主要构象态：T态（tense state）和R态（relaxed state），T态和R态之间能互换，而且均能结合氧，但R态的结合能力要强。 作为T态的去氧血红蛋白有专一性的氢键和盐桥起着稳定作用，4个亚基的C末端处于受束缚的状态。 血红蛋白除运输氧外，还运输H和CO2。,血红蛋白的构象变化与结合氧,肌红蛋白(M
19、b)和血红蛋白(Hb)的氧解离曲线,Hb T态和R态互变,Hb氧合与脱氧构象转换示意,协同效应(cooperativity),一个寡聚体蛋白质的一个亚基与其配体结合后，能影响此寡聚体中另一个亚基与配体结合能力的现象，称为协同效应。 如果是促进作用则称为正协同效应(positive cooperativity) 如果是抑制作用则称为负协同效应(negative cooperativity) 血红蛋白的氧合具有正协同性同促效应，也即一个O2的结合增加同一Hb分子中其余空的氧结合部位对O2的亲和力。,变构效应(allosteric effect),蛋白质空间结构的改变伴随其功能的变化，称为变构效应。
20、 Hb与O2结合后，Hb的构象发生变化，这类变化称为变构效应，即通过构象变化影响蛋白质的功能，Hb称为变构蛋白（allosteric protein）。 酶与变构剂、配体与受体,4、蛋白质构象改变与疾病,蛋白质构象疾病：若蛋白质的折叠发生错误，尽管其一级结构不变，但蛋白质的构象发生改变，仍可影响其功能，严重时可导致疾病发生。,蛋白质构象改变导致疾病的机理：有些蛋白质错误折叠后相互聚集，常形成抗蛋白水解酶的淀粉样纤维沉淀，产生毒性而致病，表现为蛋白质淀粉样纤维沉淀的病理改变。,这类疾病包括：人纹状体脊髓变性病、老年痴呆症、亨停顿舞蹈病、疯牛病等。,疯牛病中的蛋白质构象改变 疯牛病是由朊病毒蛋白(
21、prion protein, PrP)引起的一组人和动物神经退行性病变。正常的PrP富含-螺旋，称为PrPc。这种-螺旋在某种未知蛋白质的作用下可转变成-折叠，空间结构也由单个球状分子变成了纤维状的聚集态。,PrPc -螺旋,PrPsc -折叠,正常,疯牛病,单个球状分子,纤维状的聚集态,疯牛病的prion蛋白构象的改变,正常prion,异常prion,蛋白质构象改变与疾病,老年性痴呆（AD,Alzheimeis disease）,老年性痴呆:即阿尔茨海默病，是一种大脑细胞退化萎缩，细胞密度降低的器质性疾病。患者部分或者全部的丧失记忆能力和认识能力。 分子机理：2个和AD有关的蛋白质：淀粉样蛋
22、白和Tau蛋白，在病变时发生聚集。这些蛋白质在病变时的一个共同特点是，分子中折叠增加，进而导致分子聚集，对蛋白水解酶的抗性增大。,里根,（一）两性解离和等电点,六、蛋白质的理化性质,蛋白质同氨基酸一样也是两性电解质，即能和酸作用，也能和碱作用。蛋白质分子中可解离的基团除肽链末端的-氨基和-羧基外，主要还是多肽链中氨基酸残基上的侧链基团如-氨基、-羧基、-羧基、咪唑基，胍基、酚基、疏基等。在一定的pH条件下，这些基团能解离为带电基团从而使蛋白质带电。,在等电点时(Isoelectric point，pI)，蛋白质的溶解度最小，在电场中不移动。 在不同的pH环境下，蛋白质的电化学性质不同。在等电点
23、偏酸性溶液中，蛋白质粒子带负电荷，在电场中向正极移动；在等电点偏碱性溶液中，蛋白质粒子带正电荷，在电场中向负极移动。这种现象称为蛋白质电泳。 蛋白质在等电点pH条件下，不发生电泳现象。利用蛋白质的电泳现象，可以将蛋白质进行分离纯化，如SDS-PAGE。,（二）胶体性质,蛋白质的分子量1万-100万之间，其分子直径1-100nm之间，在胶体颗粒的范围。蛋白质的水溶液是一种比较稳定的亲水胶体，这是因为在蛋白质颗粒表面带有很多极性基团，如NH3、COO-、OH-、SH等，和水有高度亲和性，当蛋白质与水相遇时，就很容易在蛋白质颗粒外面形成一层水膜。,胶体性质,蛋白质具有胶体性质，如布朗运动、光散射、电
24、泳、不能透过半透膜及具有吸附能力等。利用蛋白质不能透过半透膜的性质，可用羊皮纸、火棉胶、玻璃纸等来分离纯化蛋白质，这个方法称透析（dialysis）。 蛋白质胶体溶液的稳定性与它的分子量大小、所带的电荷和水化作用有关。改变溶液的条件，将影响蛋白质的溶解性质在适当的条件下，蛋白质能够从溶液中沉淀出来。,（三）蛋白质的沉淀,加入适当的试剂使蛋白质分子处于等电点状态或失去水化层，蛋白质的胶体溶液就不在稳定并将产生沉淀。 可逆沉淀：在沉淀过程中，结构和性质都没有发生变化，在适当的条件下，可以重新溶解形成溶液，所以这种沉淀又称为非变性沉淀。一般是在温和条件下，通过改变溶液的pH或电荷状况，使蛋白质从胶体
25、溶液中沉淀分离。（可逆沉淀是分离和纯化蛋白质的基本方法，如等电点沉淀法、盐析法和有机溶剂沉淀法等）,不可逆沉淀：强烈沉淀条件下，不仅破坏了蛋白质胶体溶液的稳定性，而且也破坏了蛋白质的结构和性质，产生的蛋白质沉淀不可能再重新溶解于水，由于沉淀过程发生了蛋白质的结构和性质的变化，所以又称为变性沉淀。,如加热沉淀、强酸碱沉淀、重金属盐沉淀和生物碱沉淀等都属于不可逆沉淀。,能使蛋白质沉淀的试剂：,1.高浓度中性盐 （NH4)2SO4、Na2SO4、NaCl 中和蛋白质的电荷，这种加入盐使蛋白质沉淀析出的现象称为盐析，用于蛋白质分离制备。 2.有机溶剂 丙酮、乙醇 破坏蛋白质水膜 3.重金属盐 Hg2+
26、、Ag+、Pb+ 与蛋白质中带负电基团形成不易溶解的盐 4.生物碱试剂 苦味酸、三氯乙酸、目酸、钨酸等 与蛋白质中带正电荷的基团生成不溶性盐,（四）蛋白质的变性,蛋白质的性质与它们的结构密切相关。某些物理或化学因素，能够破坏蛋白质的结构状态，引起蛋白质理化性质改变并导致其生理活性丧失。这种现象称为蛋白质的变性(denaturation)。 变性产生因素： 物理：X-ray、热、紫外光、激烈的搅拌、高压等 化学：有机溶剂、强酸、强碱、脲、胍等 变性剂：尿素、盐酸胍、SDS（十二烷基硫酸钠） 变性实质：蛋白质中次级键的破坏，不涉及共价键（肽键和二硫键等），一级结构保持完好。,蛋白变性的特征：,生物
27、活性的丧失主要特征 侧链基团的暴露 一些物理化学性质的改变：溶解度降低、粘度增加、扩散系数降低 生物化学性质的改变：易被蛋白酶水解,蛋白质复性：当变性因素除去以后，变性蛋白质又可重新回复到天然构象，这一现象称为renaturation。蛋白质变性是否都是可逆的，目前没有定论。有些蛋白质的变性是可逆的，变性如不超过一定限度，经适当处理后，可重新变为天然蛋白。,蛋白质变性和复性,核糖核酸酶A,（五）蛋白质的紫外吸收,大部分蛋白质均含有带苯环的酪氨酸（Tyr）和色氨酸（Trp）。这三种氨基酸在近紫外区280nm 附近有最大光吸收。因此，大多数蛋白质在280nm 附近显示强的吸收。利用这个性质，可以对
28、蛋白质进行定性鉴定或定量分析。,（六）蛋白质的颜色反应,1、蛋白质定量法：染料Coomassie Brilliant Blue与蛋白质侧链基团结合后，会由褐色变为蓝色；由反应前后蓝色吸光度的改变，与已知蛋白质的标准曲线比较，即可推知样本中蛋白质的浓度，一般称之为Bradford method。 2、分子量测定法：可利用胶体过滤法、超高速离心法(ultracentrifugation)、或胶体电泳法(gel electrophoresis) 来测定蛋白质的原态分子量；SDS胶体电泳则可测定次体分子量。电泳同时可以检定蛋白质的纯度如何，是极佳的分析工具。,（七）蛋白质理化性质测定,3、等电点(pI
29、)：等电聚焦法 (isoelectric focusing) 极类似胶体电泳，但可测得蛋白质的等电点。等电点是蛋白质带电性质的重要指针，当环境的pH等于其等电点时，此蛋白质的净电荷为零；大于其等电点时，净电荷为负，反之则为正电荷。 4、氨基酸组成：蛋白质以盐酸水解成游离氨基酸，再分析各种氨基酸的含量。,蛋白质理化性质测定,5、蛋白质立体结构：以X光衍射法分析蛋白质结晶，可计算出其分子的细微立体结构；近来应用核磁共振法(NMR)测定水溶液中蛋白质的立体结构。 6、质谱分析：目前的质谱仪分析技术，已经能够处理分子量较大的蛋白质，可以定出蛋白质的精确分子量；可以检查该蛋白质所产生的各个肽片段，推出其
30、氨基酸序列。,蛋白质理化性质测定,（八）蛋白质工程与分子设计:,蛋白质工程：是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系为基础，通过有控制的修饰和合成，对现有蛋白质加以定向改造，设计、构建并最终生产出性能比自然界中存在的蛋白质更加优良、更加符合人类社会需要的新型蛋白质。,蛋白质结构与功能关系的认识对蛋白质设计是至关重要的，蛋白质的结构涉及一级结构(序列)及三维结构。即使蛋白质的三维结构是已知的，选择一个合适的突变体仍很困难，这说明蛋白质设计工作的艰巨性，它涉及多种学科的配合，如计算机模拟、X射线晶体学、蛋白质化学、生物技术等。,蛋白质分子设计是一门新兴的研究领域，其本身在不断地发展，其内容也在
31、不断地更新。,设计目标及解决办法,蛋白质结构与功能的关系对于蛋白质工程及蛋白质分子设计都是至关重要的。如果我们想改变蛋白质的性质，必须改变蛋白质的序列。 Hartley等于1986年完成了一个我们所要的有关蛋白质重要性质设计目标及解决办法表，该表至今仍有参考价值。,蛋白质设计的目标及解决办法,定位突变种类,插入一个或多个氨基酸残基 删除一个或多个氨基酸残基 替换或取代一个或多个氨基酸残基 最大量的定位突变是在体外利用重组DNA技术或PCR方法 突变的加和性原则,根据化学结构分 简单蛋白质（simple protein） 清蛋白、球蛋白、谷蛋白、谷醇蛋白、组蛋白、鱼精蛋白、硬蛋白等 结合蛋白质（
32、conjugated protein） =蛋白质部分 + 非蛋白质部分（辅基） 辅基与蛋白质一般共价相连，与蛋白质功能密切相关。 糖蛋白、脂蛋白、核蛋白、磷蛋白、金属蛋白、血红素蛋白等,（九）蛋白质分类,根据分子外形的对称程度分 球状蛋白（globular protein）：亲水基团位于分子表面，疏水基团位于分子内部，形状接近球形或椭球形，易溶于水，如血清球蛋白和肌球蛋白等。 纤维状蛋白（fibrous protein）：具有比较简单、有规则的线性结构，呈细棒或纤维状，难溶于水和稀盐溶液，如胶原蛋白、弹性蛋白、丝蛋白和角蛋白等。 根据蛋白质的生物学功能分 酶、运输蛋白质、营养和贮存蛋白质、收缩
33、蛋白质和结构蛋白质等。,通过载体（vector）系统，将目的基因cDNA导入细胞，观察其功能。该方法用的最多，技术最成熟。 重组表达载体导入哺乳动物细胞方法： 利用脂质体融合的DNA转染 DEAE葡聚糖介导的转染 磷酸钙和DNA共沉淀物的转染 电穿孔法DNA转染,（1）转基因技术,七、研究基因功能的方法,（细胞中蛋白质功能）,1998年，Fire发现于线虫研究中。RNA干涉(RNAi)是将双链RNA（dsRNA）导入细胞，引起特异基因mRNA降解的一种细胞反应过程。它是转录后基因沉默（PTGS）的一种，在生物界中广泛存在。RNAi在维持基因组稳定、保护基因组免受外源核酸侵入、基因表达调控等方面
34、发挥重要生物学作用。RNAi作为基因沉默的一个工具，已被广泛用于基因功能研究、基因治疗和新药研究与开发等方面。2006年诺贝尔医学与生理学奖。 A. 体外合成的dsRNA分子直接转染细胞 B. 构建RNAi载体，细胞内表达RNAi分子,秀丽新小杆线虫（C. elegans）,（2）RNA干扰技术（RNAi）,模式生物的基因敲除 （Knock out） 小鼠、酵母、果蝇等生物 的基因敲除,(3) 基因敲除(knock out)和基因敲入(knock in)技术,（4）生物信息学,生物信息学( bioinformatics) 是以生物大分子为研究对象，以计算机为工具，运用数学和信息科学的观点、理论
35、和方法去研究生命现象、组织和分析呈指数级增长的生物信息数据的一门科学。 蛋白质的生物信息学研究关注的是：蛋白质的序列分析和同源性比对，蛋白质的结构与功能预测，分子进化，数据库中知识发现(knowledge discovery in database，KDD) 。,（5）蛋白质组学,蛋白质组学是连接基因组学、遗传学和生理学的一门科学，已成为研究生命科学各个领域必不可少的方法。 蛋白质组学研究主要涉及两个步骤：即蛋白质的分离及对分离所得蛋白质的鉴定。分离蛋白质有双向凝胶电泳、免疫沉淀等。鉴定蛋白质的方法通常用生物质谱技术等。 同一机体的不同细胞中或者是同一细胞在不同时期、不同条件下，蛋白质的种类和数量是各不相同的;蛋白质组研究技术能研究蛋白质的动态修饰、加工、转运定位、结构形成、代谢等。,蛋白质芯片, 又称蛋白质阵列或蛋白质微阵列，是指以蛋白质分子作为配基,将其有序地固定在固相载体的表面形成微阵列；用标记了荧光的蛋白质或其他它分子与之作用，洗去未结合的成分，经荧光扫描等检测方式测定芯片上各点的荧光强度，来分析蛋白之间或蛋白与其它分子之间的相互作用关系。,（6）蛋白芯片(protein chip),其他一些方法:,反义寡核苷酸技术 肽核酸（PNA）技术 核酶技术（Ribozyme） 反基因技术（三链DNA技术） 一些研究蛋白-蛋白相互作用的方法等,谢 谢 ！,