分子与细胞生物学基础.pptxVIP

分子与细胞生物学基础第1页/共62页第2页/共62页第3章 植物蛋白质组学蛋白质组(proteome)被定义为protein complement expressed by a genome,即由一个基因组所表达的所有蛋白质。蛋白质组学(proteomics)表示对整个蛋白质组的研究，是指系统研究在某一特定时间、特定条件下，某一特定组织中的所有蛋白质。第3页/共62页蛋白质组和基因组(genome)在概念上有相关性，代表某一个蛋白质组的蛋白质是由基因组所编码的，然而蛋白质组学和基因组学在研究对象和研究方法上有很大的区别，蛋白质组的复杂性远远高于基因组。蛋白质组学的目标是要回答关于蛋白质的四个方面的问题：细胞中蛋白质的含量、定位、活性、修饰。第4页/共62页植物蛋白质组的研究方法蛋白质双向电泳氨基酸序列测定质谱生物信息学第5页/共62页蛋白质双向电泳蛋白质双向电泳(two-dimentional electrophoresis,2-DE)是研究蛋白质组的两个核心技术之一，也是研究蛋白质组动态变化的常用手段之一。蛋白质双向电泳根据蛋白质的等电点和相对分子质量的不同，分别通过第一维等电聚焦(isoelectric focusing,IEF)和第二维SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳(polyacrylamide gel electrophoresis,PAGE)对蛋白质混合物进行分离。第6页/共62页第7页/共62页 利用双向电泳研究植物蛋白质组的基本流程：蛋白样品提取2-DE分离蛋白蛋白质染色2-DE图谱分析蛋白点切割蛋白酶解和鉴定第8页/共62页双向电泳的缺陷和解决办法双向电泳在蛋白组的研究中存在一些缺陷，如分辨率低，尤其对低丰度的蛋白质和膜蛋白的检测；蛋白质定量比较困难；重复性以及耗时、自动化程度低等。这些缺陷可以通过一些手段来克服：对样品进行前期分级；对不同的细胞器或组织进行分离；使用宽胶条，复合重叠窄IPG凝胶；荧光染料和双向荧光差异凝胶电泳；多块胶垂直二维SDS系统；2-DE工作站第9页/共62页第10页/共62页第11页/共62页质谱质谱(mass spectrometry,MS)技术是研究蛋白质组的有一个核心技术，具有较高灵敏度，理论上可以鉴定含量在fmol水平的蛋白质和多肽。质谱仪由离子源(ion sourse)、质量分析器(mass spectrometer)和离子检测器(ion detector)三部分组成。第12页/共62页分离技术与质谱结合以及在植物蛋白质组研究中的应用“鸟枪”法(shotgun method)ICAT(isotope-coded affinity tagging,同位素编码亲和标签)和ITRAQIMAC(immobilized metal affinity chromatography,固相化金属亲和色谱)硫醇亲和色谱(thiol affinity chromatography)和硫氧还蛋白亲和色谱(thioredoxin affinity chromatography)第13页/共62页第14页/共62页植物蛋白质组学的研究进展植物发育蛋白质组学的研究植物环境蛋白质组学的研究磷酸化蛋白质组学的研究(磷酸化蛋白的富集、以2-DE为基础的磷酸化蛋白分析、鉴定磷酸化位点、植物磷酸化蛋白质组的研究现状)第15页/共62页植物蛋白质组学研究的前景和挑战表达的整体分析以及蛋白质组编目大规模的蛋白质功能研究建立完整的蛋白质网络第16页/共62页第4章 叶绿体的分子生物学第17页/共62页叶绿体的形态及增殖调控人们利用光学显微镜和电子显微技术对质体分裂的形态特征进行了详细的研究，发现质体分裂时的缢缩过程是由一个称为质体分裂环(plastid divisionZ-ring,PD环)的结构介导的。细菌细胞正常分裂时，在其中部形成介导细胞分裂的环状复合物结构，该环状复合物由10多种蛋白质组成，其中，FtsZ(filamenting temprerature-sensitive)蛋白质最早在细胞中部装配成环状结构——Z环，其他蛋白质再先后与Z环相结合行使其分裂功能。第18页/共62页叶绿体分裂调控机制FtsZ蛋白在原核细胞分裂中的作用原核细胞分裂位点的选择叶绿体分裂质体分裂细胞学研究ftsZ基因在植物中的发现植物FtsZ蛋白及其功能叶绿体分裂装置植物叶绿体分裂位点决定基因AtMinD与AtMinE第19页/共62页第20页/共62页叶绿体的生物化学叶绿体中进行的一些生物化学过程包括：固定碳的贮藏(淀粉合成)和转运亚硝酸盐还原氨基酸合成蛋白质合成硫酸盐还原DNA和RNA合成脂质(糖脂、磷脂、硫脂)合成四吡咯(叶绿素类、细胞色素类)合成萜类(胡萝卜素类、叶醇、醌类侧链)合成酚类合成所有上述各类合成产物的降解第21页/共62