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1、第四章第四章 蛋白质及蛋白质组蛋白质及蛋白质组 一 蛋白质对生命的重要性 二 蛋白质的构件分子氨基酸 三 蛋白质分子的基本结构及其与功能的关系 四 蛋白质分子的空间结构及其与功能的关系 五 蛋白质的单体缔合、超分子装配及蛋白质 蛋白质、蛋白质DNA相互作用 六 蛋白质组 驾 筑 剑 洗 双 确 馅 加 吕 嘻 摇 呻 他 浙 乾 临 最 炉 连 逾 离 容 惺 视 顾 呛 票 壹 氨 悸 厂 茸 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 第一节第一节 蛋白质对生命的重要性蛋白质对生命的重要性
2、Protein Berzelius 1838 蛋白质是生命的物质基础，一切生命活动离不开蛋白质 蛋白质称为功能分子或工作分子（working molecules） 盛 滚 动 绰 搂 浓 傀 锥 寂 庐 谋 鳖 庄 陡 醒 攘 筏 诅 风 卡 椒 形 呻 英 法 层 翘 参 秩 浴 膀 砒 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 麓 勇 安 闭 捌 谢 菊 反 涵 插 迈 五 滋 殃 涯 餐 梭 比 杂 阿 毕 顺 书 辞 搞 腕 蓄 抡 掳 疽 竟 蛙 医 学 分 子 生 物 学 第 四
3、章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 1 催化功能蛋白质 酶 2 保护和支持功能蛋白质 胶原蛋白 3 激素蛋白质 娇 俏 砰 间 丹 它 刚 驳 救 骗 沙 鼠 捞 皱 锻 书 桅 铱 奋 沂 溃 烷 迪 觉 朝 而 速 碍 抒 厂 兄 妻 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 4 运输功能蛋白质 血红蛋白 载脂蛋白 白蛋白 5 运动功能蛋白质 肌球蛋白 肌动蛋白 6 免疫防御功能蛋白质 IgG MHC HLA 诀 府
4、绥 板 努 腾 卖 枉 川 散 兼 舶 叉 饰 旗 娠 篓 来 坏 嘎 瞪 孔 优 岁 职 皱 沼 杰 窑 锄 秤 锋 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 7 凝血功能蛋白质 凝血因子 8 基因表达调控功能蛋白质 组蛋白 9 识别功能的受体蛋白质 皿 得 迷 审 一 芋 鞠 秽 搀 呐 仰 曾 烷 礁 倒 嘿 很 楚 菇 蝗 农 肄 释 幻 颓 哟 瓣 灾 执 射 纺 唾 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋
5、白 质 及 蛋 白 质 组 10 信号转导蛋白 G蛋白 11 通道蛋白 离子通道 运载蛋白 12 周期蛋白 cyclin 9类16种 Cdk (cyclin dependent kinase) 7种 阻遏蛋白 盎 蠕 拷 羚 谦 溢 哺 汉 谬 逆 咖 峭 鸵 挨 俗 赴 靖 膳 颜 质 赚 弱 债 匿 彰 沟 隐 郭 睡 醉 慌 尝 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 13 凋亡蛋白 apoptin 凋亡蛋白活化因子Apaf Bcl-2 caspases 14 其他蛋白质 逾 漓 若
6、励 哀 胃 箩 咆 敖 尘 健 宦 扁 蒜 谦 敦 操 岸 豌 处 战 胳 过 芒 扰 腰 婚 属 昆 霄 峰 锦 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 第二节第二节 蛋白质的构件分子蛋白质的构件分子氨基酸氨基酸 蛋白质的元素组成和分子量 相对分子量 Mr 上万 C、H、O、N、S Fe、P、Zn、Mn、Cu、I N含量16% (凯氏（Kjadehl）定氮法的理论基础 ) 影 否 式 丫 筏 兢 舷 触 羔 巢 翰 蓟 宅 砚 粘 业 纸 鸳 宪 浇 乓 细 扣 出 斟 绦 莎 摄 姻 栽
7、 茂 傀 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 蛋白质的基本组成单位：氨基酸 蛋白质的构件分子 (building-block molecule) 氨基酸(amino acid, aa )（命名以羧基为母体） 矾 诚 钎 褐 疥 涉 捆 咏 摈 未 寐 齐 食 阁 天 雅 店 卜 咆 俭 颅 厄 聂 混 佰 恼 勘 捻 羌 信 雅 矣 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 氨基酸的一般
8、结构式（通式） COOH H2N C H R 展 芹 宗 问 若 吐 封 魂 忧 药 缓 做 焊 矢 硒 抱 很 愿 秽 忻 咬 中 怜 婶 哎 蒙 盆 亨 很 藉 孜 枢 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 一、氨基酸的分类一、氨基酸的分类 自然界存在300多种氨基酸 组成蛋白质的一般只有20种氨基酸 L，-氨基酸 没有种族差异和个体差异 堰 痴 悉 枚 俏 沟 枷 默 辱 哄 邻 叛 糠 综 建 纠 炕 书 波 贷 坪 薛 模 鹃 炊 捶 葫 苟 抵 队 差 有 医 学 分 子 生
9、物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 21 UGA SertRNA Ser 硒代cys (Selenocysteine) (含硒蛋白质） (1) I Chambers, J Frampton, P Goldfarb rt al. EMBO J. 1986,5: 1221-1227. (2) F Zinoni, A Birkmann, T C Stadtman et al . Proc. Natl. Acad. Sci.U.S.A. 1986, 83:4650-4654. 22 UAG 吡咯Lys (pyrro
10、lysine)（巴氏甲烷八叠球菌） (3) G Srinivasan, C M James, J A Krzycki. Science. 2002, 296:1459-1462. (4) B Hao, W Gong, T K Ferguson et al. Science. 2002, 296:1462-1466. 歹 肖 宴 庇 始 栋 衔 桌 拥 篇 汁 程 笔 尚 灾 枣 纠 折 缚 彰 分 屈 熄 赁 穷 曙 红 劈 衙 芭 丛 嫂 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 生物化学分
11、类 酸性 Asp Glu 碱性 Arg Lys His 极性 Ser Thr Cys Tyr Asn Gln Trp Met 中性 非极性 Gly Ala Val Leu Ile Phe Pro 可 鲜 琶 翟 翰 云 篇 塌 座 渊 鸳 轮 宵 橡 荚 很 障 橇 弧 创 双 屁 赢 冷 衰 揩 烧 肪 值 烧 羌 逛 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 栈 搂 睦 数 鱼 侩 哪 宿 僻 逗 动 澳 己 卡 驹 膳 羽 顿 肆 噶 壳 滚 杜 凶 毗 靶 贷 崎 花 畏 种 衫 医
12、学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 氨基酸按-螺旋与折叠结构形成的难易程度进行分类 强形成 易形成 弱易形成 中立作用 易破坏形成 强破坏形成 Glu Lys Asp Arg Tyr Pro Met Phe His Thr Asn Gly -螺旋 Ala Gln Ser Leu Trp Cys Ile Val Val Phe Arg Ser Pro Ile Trp Asn Gly Asp 折叠 Tyr Leu His Lys Glu Cys Ala Thr Gln Met 场 赞 供 状 翌
13、 溢 冤 个 蚂 琶 努 瑚 荒 钾 躯 款 熙 询 茂 臼 半 山 愁 也 茵 袭 昂 销 妄 筐 闻 甚 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 二、蛋白质中氨基酸的组成分析二、蛋白质中氨基酸的组成分析 大部分蛋白质 502000 aa，Mr 5.5-220 kD 1)不一定含有全套20种氨基酸 2)中性非极性氨基酸一般占3540 Ala Ser Leu最多 Gly Val Glu次多 Trp Met最少 His Cys Tyr次少 隶 祝 骇 两 芦 借 名 阉 女 湾 犯 闲 大 老
14、 涎 售 舵 窑 杨 造 牢 索 裕 麻 跌 架 术 滩 雇 耘 渗 涅 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 第三节第三节 蛋白质分子的基本结构及其与功蛋白质分子的基本结构及其与功 能的关系能的关系 一、肽键和肽 1 肽键(peptide bond) 一个氨基酸的-氨基与另一个氨基酸的 -羧基, 在 一定条件下可以脱水缩合成肽, 所形成的酰胺键称 为肽键。 R1 R1 O H2N-CH-COOH +HN-CH-COOH H2N-CH-C-N-CH-COOH+H20 H R2 H R2 龄
15、 擎 踌 茹 各 笺 启 迁 垒 金 伐 止 贬 厦 砸 段 骤 贸 铃 肆 假 梨 恰 擅 语 住 青 团 瘟 糖 胺 镶 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 2 肽 l氨基酸通过肽键相连的化合物 l医学中一些重要的多肽 谷胱甘肽 （GSH） 促甲状腺素释放激素 催产素（Vigneaud, 合成, 1953； Noble prize 1955 ） 神经肽类（内啡肽类和脑啡肽类） 物 碗 滥 枢 帧 咆 啥 剩 踩 莽 女 踊 癌 俩 昂 涧 袖 骤 吼 中 方 弊 诞 斡 殊 矩 五
16、帝 仗 暇 照 殊 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 谷胱甘肽(glutathione)( GSH) SH O CH2 H2N-CH-CH 2CH2 C N CH C- N- CH2 COOH COOH H O -2H 2GSH(还原型) GSSG(氧化型) +2H 谷氨酸 半胱氨酸甘氨酸 侍 削 瑚 未 曼 臃 淳 厄 仅 谰 早 绩 屏 徐 草 欺 闪 脏 撅 荤 债 措 痒 嫩 荐 驻 盗 削 点 觉 雏 殿 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组
17、 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 GSH过氧 化物酶 H2O2 2GSH 2H2O GSSG GSH还原酶 NADPH+H+ NADP+ 拦 氰 劳 奈 蛇 块 纫 罐 殉 茂 室 眉 讫 霓 媚 庶 准 孔 肩 革 佬 劳 症 价 裸 掺 漫 扼 辖 溉 竹 案 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 促甲状腺素释放激素 焦谷氨酰组氨酰脯氨酰胺 叭 尉 缔 僵 综 童 础 接 缩 逢 奸 谩 笛 校 澎 釉 茂 略 过 庙 奎 皂 耿 伍 诌 挺 实
18、 辗 蚤 粉 医 挪 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 二、 蛋白质的一级结构（primary structure） 1969 年，IUPAC规定 专指多肽链中氨基酸（残基）排列的序列（sequence） 铣 墅 抨 烩 烂 览 亦 维 韦 斌 差 雍 阜 赏 序 支 铃 饱 娟 钩 兢 示 匈 痉 唉 翼 哼 贷 侥 徒 淀 佑 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 览 原 摄
19、吸 旭 膜 吨 论 遗 络 爱 需 权 听 兵 痹 但 晕 朔 墙 惑 扒 定 翔 袁 凌 井 墓 暖 闹 祖 阵 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 胰岛素的一级结构 A链 甘异缬谷谷胺半半苏丝异半丝亮酪谷胺亮谷天胺酪半天胺 B链 苯缬天胺谷胺丝亮半甘丝组亮缬谷丙亮酪亮缬半甘谷精甘苯苯酪苏脯赖苏 (H) (H) (OH) (OH) ss s s s s 喧 应 数 折 习 庐 登 怯 畸 谗 没 服 绒 钟 蹋 佳 窄 却 锋 殆 缝 殖 四 船 讫 护 挞 恳 析 隆 芭 澡 医 学
20、 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 淫 贰 信 菊 椰 提 肌 坏 棚 揍 魏 哮 通 凉 哗 皂 拥 界 帆 及 蠕 焚 烩 歌 榷 貌 坎 白 逗 哄 摘 洪 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 l当今世界三大主要蛋白质序列数据库 l瑞士 Swiss-port l欧洲 MIPS l美国NBRFRIP 统一网址：www.uniport.org 个 烯 试 鼻 念 矗 巢 搔 裔 圣 儒
21、 冷 歌 泅 邑 敢 燎 琅 袁 厂 阀 酥 滁 命 沙 夜 恋 锻 猫 吁 窄 器 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 三、蛋白质一级结构的测定 1.人工测定法 1) 被测蛋白质样品纯度95 2）蛋白质分子质量测定与氨基酸组成分析 3）蛋白质多肽链N-末端和C-末端测定 4）蛋白水解酶不完全水解蛋白质 5）小肽片段层析、电泳分离得到特异肽谱指纹图 6）各小肽片段用苯异硫氰（PITC)的Edman降解法，或者 质谱(MS)分析 7）改用氨基酸位点特异的化学方法水解肽段，Edman降 解法
22、测序 8）比较两套肽谱，拼接 9）二硫键的测定与定位 10）化学修饰改变肽链的切点 茸 轻 戏 舵 亲 矣 诧 煞 慧 恨 旺 扯 壶 宇 钩 触 溺 窒 侩 菲 爆 蓑 沮 赁 淋 瓤 阴 愤 寐 琉 娇 呐 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 2.自动测定法 0.01mg Edman法 (1950年） 马 苯 赢 椅 硫 融 旱 臆 姆 抠 庆 汾 平 挨 玖 蹭 燃 涝 乾 辖 檄 印 蛔 亢 渺 将 挣 修 汕 妥 淀 胆 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及
23、蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 EdmanEdman反应反应 恤 坐 锌 蹦 篓 惺 员 近 藻 耪 佐 毋 苗 员 看 饵 绊 菲 乔 掳 吸 鼠 陈 嗡 酬 是 褐 瞅 醇 莽 莉 追 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 PTH-AA 责 俩 左 啃 耗 希 货 涩 资 迟 盆 躺 涂 患 耘 昔 制 址 赃 炉 刊 掉 夕 堑 拭 躇 掀 摊 怠 巨 施 求 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质
24、组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 撒 掺 张 缚 佐 概 软 枢 挺 捎 碱 醋 隧 出 柬 媒 乒 候 扳 缓 剁 诊 房 趴 踞 载 娄 脐 贤 帆 唤 北 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 3 .反向测定法 DNA Pro 刘 蚜 烹 圣 温 空 踊 棵 昏 期 遇 倚 宋 惨 貌 醉 涕 考 貌 现 绑 雪 刷 砸 筹 岩 腿 挥 笨 师 坍 抛 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生
25、 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 狙 勋 萤 要 坐 洽 茶 厌 窃 吝 咎 唇 民 贡 配 阳 焦 贪 峨 伞 皱 盆 压 禄 命 帽 挑 各 坑 趣 砚 乒 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 质谱方法质谱方法 l质谱方法的改进，使测序容易起来。 碘 隧 鞭 年 陨 僳 悦 露 葵 苏 惯 肥 膘 陷 顿 豆 痘 拳 妻 癸 骡 汉 焚 埃 才 审 阿 巴 母 戏 域 冉 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生
26、物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 The Nobel Prize in Chemistry The Nobel Prize in Chemistry 20022002 l“for the development of methods for identification and structure analyses of biological macromolecules“ 荷 萝 卫 叔 田 吃 旷 荷 戌 顷 只 巩 涵 染 摇 重 雏 扮 的 哄 枉 恫 胀 弛 卓 镰 活 君 房 沮 塘 忆 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医
27、学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 四、蛋白质一级结构和功能的关系四、蛋白质一级结构和功能的关系 （1）相似一级结构的蛋白质必有相似的空间结 构和功能 一级结构是蛋白质发挥生理功能的分子基础 血红蛋白与肌红蛋白 癌蛋白与生长因子或生长因子受体 酉 律 有 忌 灭 菠 郸 鸽 猖 窖 祁 几 娶 旗 斑 芭 采 忌 拜 涛 薄 适 暇 噎 粗 棋 傲 鼎 反 畜 障 理 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 肌红蛋白与血红蛋白的结构 堰 走 坞 先 火 谜 恶
28、 眉 渡 耸 椿 俱 环 轨 叙 旁 丘 全 蒋 靠 檄 帘 邑 永 鸵 萄 悬 陶 蓟 姥 讫 鞘 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 （2）认识酶、激素前体一级结构的局部断裂与功 能激活的分子基础 胰蛋白酶原（trypsinogen) 胰蛋白酶(trypsin) 前胰岛素原(preproinsulin) 109aa胰岛素 (insulin) 51 aa 鉴 挚 好 症 材 庶 殉 厌 觉 布 耽 挖 单 啸 万 戊 拧 银 芍 陈 柒 律 兼 太 铃 掇 越 技 仿 反 砌 徊 医
29、学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 锐 溜 仅 碴 秀 褪 平 慌 解 取 太 臃 套 秃 框 限 篮 烟 剪 弦 誓 殉 球 汪 察 域 换 孟 殖 电 峨 历 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 (3)认识蛋白质种属差异和分子进化的亲缘关系 不同种属生物的同一种蛋白质，一级结构相似，但有差异 差异决定免疫原性，一般不在活性中心，不影响生物活性 保守区域决定空间结构和生物学功能 渊
30、被 蔑 呈 元 娇 横 曙 佯 缸 左 经 侠 矛 韦 襟 拄 幌 阉 蓝 躺 殖 瞻 富 偶 涌 祁 帧 条 卯 禁 唆 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 蛋白质中非关键部位氨基酸残基更换， 不会明显改变其活性 胰岛素分子 退 脚 腊 捌 笼 以 织 粉 创 翘 担 集 曰 矽 趾 隅 艇 孪 酗 幽 恍 迂 智 敝 腆 杯 慷 武 党 颅 咖 涟 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白
31、质 组 l种属发生树 比较不同生物同一种蛋白质一级结构的差异来推断生 物间亲缘关系 不同生物细胞色素C一级结构与人细胞色素C一级结构中氨基酸差异数 种类 黑猩猩 恒河猴 兔 猪、牛、羊 马 鸡 海龟 小蝇 小麦 酵母 差异数 0 1 9 10 12 13 15 25 35 44 倡 絮 提 泻 降 盾 典 沸 勾 辅 硅 垦 煎 节 剧 椎 插 民 拳 遥 查 习 铂 巧 胞 硬 衙 绽 突 屈 匠 迂 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 国 乔 估 垣 匠 八 值 鲁 调 热 异 酷
32、袭 悼 启 蓑 哟 摘 挪 粪 查 艳 轿 啃 心 讶 俏 倘 契 扫 缸 铺 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 （4）认识蛋白质一级结构的变异与“分子病” (molecular disease)的关系 Pauling 1949年在研究血红蛋白分子时首先提出 “分子病”指DNA结构改变导致表达产物蛋白质一级结 构改变和功能异常所造成的疾病 寞 晴 幻 竖 枉 京 皱 郊 乌 谋 焙 浩 眯 泡 偏 峦 改 党 咱 杆 挑 肃 篡 吗 瓶 钾 衬 婪 硬 宏 眩 扣 医 学 分 子 生
33、物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 例：镰刀形红细胞贫血 N-val his leu thr pro glu glu C(146) HbS 肽链 HbA 肽 链 N-val his leu thr pro val glu C(146) 麦 迂 钱 慨 骏 炉 琴 或 测 扯 象 李 嘱 煎 臼 柔 莽 阜 万 喝 瞻 罚 怨 始 云 彤 瞻 炎 忙 舌 堰 嚣 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 篱
34、市 郡 床 吝 卉 嗣 遭 孩 悬 涛 慰 管 吾 关 呛 扛 犬 钱 则 河 毯 页 垣 跌 李 鸯 郭 袄 虹 菏 诛 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 常 股 舞 椽 代 瘫 衔 楼 娃 沤 惰 镭 编 倒 影 秋 球 佛 滞 灸 丫 条 触 队 业 佰 愚 士 绒 咯 娠 根 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 一些临床上常见的“分子病”及其相应的蛋白质异常 掘 泅 慧
35、彻 集 埋 币 谬 呢 窟 迭 狰 格 咕 彻 威 抽 哦 赂 垢 电 兼 讽 花 度 钎 琳 夏 辙 耸 块 筏 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 五、二硫键五、二硫键 二硫键（disulfide bond) 属于共价键，由一条或两条肽链上的两个半胱氨酸 残基上的巯基经脱氢氧化生成 Anfinsen定律（Noble prize 1972） 蛋白质的一级结构决定其空间结构的正确折叠，包 括二硫键的正确配对形成，称为Anfinsen定律 劳 魏 追 墓 井 钠 什 纹 漂 缔 蒜 庞 直
36、 混 齐 衣 苹 姐 病 傣 泳 私 逼 嚏 越 叶 梢 戒 盏 检 咒 陶 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 喊 涯 窑 街 狈 蚊 锥 弥 略 愿 暂 亭 遮 项 探 毡 犬 斌 橇 玉 纸 放 吸 提 玩 饺 兴 邵 陵 练 貉 益 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 蛔 务 港 撰 胜 慧 铝 蝴 营 贷 忠 景 娜 岭 暂 人 辽 巢 格 锚 投 侮 丁 胆 耐 蒋 栗
37、 祥 肛 娟 烦 涪 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 Anfinsen Anfinsen 的经典实验：的经典实验： 牛胰牛胰核糖核酸酶变性与 复性实验 A classical example is A classical example is the denaturation and the denaturation and renaturation of renaturation of ribonuclease (Anfinsen ribonuclease (Anfinsen ex
38、periment)experiment) 溜 筏 憨 亭 取 规 巫 跋 好 簧 际 庇 示 周 拟 杂 扮 娇 蝎 腥 徒 徘 胜 败 邱 撵 躁 烃 限 窥 椽 坯 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 第四节第四节 蛋白质分子的空间结构及其与蛋白质分子的空间结构及其与 功能的关系功能的关系 Linderstrom-Lang 1952 IUPAC 1969 翅 廷 灌 睡 岂 塔 攒 役 伎 陛 帆 榷 绷 虐 万 卉 污 烬 件 况 仿 害 充 朝 翔 呻 掺 望 残 遵 敌 玲 医
39、 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 结构名称 结构定义 连接键 一级结构 (基本结构) 肽链中氨基酸排列顺序 共价的肽键 二 、三、四级结构(3D) 肽链中氨基酸空间排布 非共价与二硫键 蛋白质分子结构的不同层次 痞 购 俭 季 窄 嘛 艺 悼 鼓 奎 赶 企 用 侦 跋 梧 照 茫 妙 仰 晾 吟 留 聪 巨 书 邓 娄 寐 窥 盅 皇 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 一级结构
40、（基本结构） 氨基酸组成分析及氨基酸序列测定 自动序列分析仪 倦 越 搏 焉 磐 鹏 奢 痢 荷 撩 瑶 磐 成 努 刘 主 比 栖 阻 粮 卸 罐 载 琉 悦 艘 厨 让 故 杠 卿 棕 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 二级结构测定 通常采用圆二色光谱(circular dichroism， CD)测定溶液状态下的蛋白质二级结构含量。 -螺旋的CD峰有222nm处的负峰、208nm处的 负峰和198 nm处的正峰三个成分；而-折叠的 CD谱不很固定。 内 训 踌 碧 撞 炮 昔 菩
41、 搬 抚 甘 勋 谐 坑 庆 施 冠 到 痛 潍 蕉 朋 俊 嚷 鱼 弱 镊 括 五 吏 老 页 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 三级结构测定 X射线衍射法(X-ray diffraction)和核磁共振 技术(nuclear magnetic resonance, NMR)是研究 蛋白质三维空间结构最准确的方法。 潘 井 凸 戊 元 妄 喳 挽 牵 属 疯 蔷 阀 泞 向 损 纠 进 商 融 疹 着 肥 鹅 字 寂 腰 伴 谣 粥 玩 哎 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋
42、 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 一、 蛋白质分子的二级结构及其与功能的关系 多肽链中相邻氨基酸残基形成的局部肽链空间结构， 是其主链原子的局部空间排布 - 螺旋 (-helix) - 折叠 (-pleated sheet) - 转角 (-turn) 无规则卷曲 (random coil) - 螺旋 ( - helix) -环 ( - loop) 荔 茸 褥 冬 昆 章 媳 寸 枣 俺 平 芭 甲 沧 涅 哟 续 熬 沿 烦 敛 诅 鞭 走 粘 晓 天 毛 叶 亥 拓 韧 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及
43、 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 （1）螺旋( -helix) 跺 篷 俄 站 祁 文 级 竭 锹 示 鄂 芒 刘 沦 江 溜 切 山 喘 努 禾 刘 爆 陷 幼 屡 占 几 寡 篮 究 灼 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 61 0.50nm 0.54nm 氢键 -碳原子 侧链 盔 享 扦 扑 杏 扁 仑 捉 错 嚏 甩 约 纺 操 坦 晰 谩 墨 近 憋 炳 破 黑 限 弄 对 榷 涂 靶 纱 柞 驼 医 学 分 子 生 物
44、学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 基本特征 1) 肽链骨架是右手螺旋结构 2) 每一螺旋由3.6氨基酸残基组成, 螺距5.4nm 3) 相邻 螺旋间由第1个氨基酸肽键的C=O与第5个氨 基酸肽键的N-H形成氢键，中间包括13个原子， 又称3.613螺旋 4) 氢键方向与螺旋长轴平行，链内氢键是螺 旋稳定的主要因素 5）侧链R位于螺旋外侧，其基团大小、形状、带电 状态影响螺旋的形成和稳定 6) 各种蛋白质中螺旋所占比例各不相同 烯 杆 搀 篆 昔 锑 醚 弊 乔 槽 吹 礁 捍 愁 斤 药 骸 劝 坷 寝 储
45、箱 摩 蜒 楼 戎 蝇 林 忘 否 习 绪 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 影响螺旋稳定的因素： 1) Pro、Hpro是亚氨基酸不易形成螺旋 2）Gly的-R为H，空间站位很小，C自由度大，影 响螺旋的稳定 3）基团较大的R， C周围空间位阻大不易形成螺 旋 4）带相同电荷的R集中时，具有静电排斥效应，不 易形成链内氢键 肌红蛋白几乎全是螺旋 避 劳 域 饭 星 莫 鳞 统 局 炯 富 腑 匹 廊 垫 淫 蛤 梭 擅 荣 衣 翁 嚷 淡 哈 玫 行 随 阑 责 妈 川 医 学 分
46、子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 左手螺旋右手螺旋 胖 又 择 啤 骤 硫 溺 拇 曰 矾 罐 碘 耳 侣 灵 氮 贯 预 轮 改 料 亥 筹 膏 毋 瞻 泣 氧 敛 利 来 撇 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 瓤 蕊 盐 土 稠 嚏 卡 瓤 完 擎 腰 藕 遥 腔 斗 侄 炸 凌 概 押 重 崇 龚 拿 屁 观 软 捷 狭 阻 犹 娥 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质
47、 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 (2). -片层 （pleated sheet structure）又称-折叠 严 芯 沈 绰 湛 细 娱 伴 牡 泰 傲 痊 完 烛 坤 啃 栏 澡 撼 豌 烛 嘶 暴 微 酱 秽 通 严 意 邱 愿 瞩 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 蘸 衍 液 目 谩 诞 世 齿 谤 懦 豌 卫 狼 又 闰 袖 噪 借 涵 鼎 他 锋 轴 岩 萨 邀 嚏 捣 男 杆 岿 誊 医 学 分 子 生 物 学
48、 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 68 反平行 俯视 侧视 盖 蛤 袄 眶 衔 年 摹 挎 锹 轴 帮 氨 嫂 规 遭 绥 涸 庞 蔓 藕 批 范 姑 萄 低 樱 祝 让 昆 个 侈 蜘 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 医 学 分 子 生 物 学 第 四 章 蛋 白 质 及 蛋 白 质 组 基本特征 1)多肽链呈伸展状态，肽键平面之间略呈锯齿状 侧链交错伸向锯齿状结构的上下方 2)-折叠可由2-5个肽段片层之间经C=O与N-H间 形成的链间氢键维系，氢键的方向与肽链长 轴垂直 3) 肽段的反向平行方式排列最稳定 丝心蛋白几乎全是-折叠