生物化学与分子生物学-第一章蛋白质的结构与功能重点.ppt

研究内容 一、生物分子的结构与功能：探讨生物体的物质组成以及分子结构、性质和功能 二、物质代谢及其调节：物质代谢的规律、能量转化及其调节控制 ……属静态生化 三、基因信息传递规律及其调控：DNA复制、RNA转录、蛋白质翻译、基因表达调控等 通常将生物大分子结构、功能及其代谢调控的研究称为分子生物学（生物大分子的来龙去脉） …… 属动态生化 生物化学的发展简史 起始阶段（18世纪--20世纪初）：研究了脂类、糖类及氨基酸；发现了核酸；酵母发酵中的“可溶性催化剂”酶的概念等 快速发展阶段（20世纪初--下叶）：必需氨基酸、维生素的发现；酶的蛋白质本质揭示；多种激素的发现；主要物质代谢途径的确定等 分子生物学的崛起阶段（20世纪下叶--）： 分子生物学的重要事件 50年代：蛋白质α-螺旋结构的发现； 53年Watson和Crick提出了DNA双螺旋结构模型分子生物学的里程碑；中心法则的提出；遗传密码的破译…… 70年代：DNA重组技术(基因工程)、基因诊断、基因治疗的发展 80年代：核酶（ribozyme）、PCR技术等 90年代：人类基因组计划（约3.0×109碱基、2-3万个基因）、后基因组时代（蛋白质组学、生物信息学……） 第一篇生物大分子的结构与功能 一、蛋白质 （protein） 二、核酸（nuclear acids） 三、酶 （enzyme） 一、什么是蛋白质? 蛋白质(protein)是由许多氨基酸(amino acids)通过肽键相连形成的高分子含氮化合物。 二、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％。 氨基酸的种类 1809年发现Asp，1938年发Thr，目前已发现300多种 构成蛋白质的20种氨基酸的结构特点： 1.均为L-α氨基酸，各种aa的R侧链各不相同 2.α-碳原子上均连有一个氨基(脯氨酸除外) 3.α-碳原子为手性碳原子(甘氨酸除外） 丙氨酸的两种立体异构体 （一）氨基酸的分类 蛋白质共价修饰 蛋白质磷酸化 Phosphorylation is a highly effective means of regulating the activity of target proteins. ~ 30% eukaryotic proteins are phosphorylated. Protein kinases: The enzymes that catalyze phosphorylation reactions. one of the largest protein families ~ 100 in yeast ~ 500 in human beings Kinases: specificity Ser/Thr kinases: acceptor is -OH of Ser or Thr Tyr kinases: acceptor is -OH of Tyr Tyr kinases are unique to multicellular organisms, important in growth regulation. Tyr kinase mutations often occur in cancer cells Protein Glycosylation Common in Eukaryotic Proteins 肽peptide 氨基酸在形成肽链时失去了一分子水，肽链中的氨基酸分子不再完整，称为氨基酸残基(amino acid residue) 由下丘脑分泌，其功能是促进腺垂体释放促甲状腺素(调节糖代谢) 一、蛋白质的一级结构 蛋白质一级结构的概念： 蛋白质分子中所有氨基酸的排列顺序， 主要化学键：肽键，二硫键 氨基酸序列书写： 以氨基端开始,羧基末端结束 依次编1、2、3……… 二、蛋白质二级结构 概念： 是指蛋白质分子中一段多肽链的局部空间结构，即该段肽链主链骨架原子的相对空间位置，并不涉及到aa侧链R基团的构象 肽单元（肽平面）： 肽键的6个原子Cα1 、C、N、O、H、 C α2位于同一平面，构成所谓的肽单元 肽键的特点： （二）?-折叠 (?-pleated sheet) 2. ?-折叠结构特点 （三）?-转角(?-turn) 肌红蛋白 Mb是一个只有三级结构的单链蛋白质，有8段?-螺旋结构。 易与氧气结合，氧解离曲线呈直角双曲线。 整条多肽链折叠成紧密球形分子，氨基酸侧链上的疏水侧链大都在