組成細(xì)胞的化合物蛋白質(zhì)

組成細(xì)胞的化合物蛋白質(zhì)7/26/20231第1頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月蛋白質(zhì)知識網(wǎng)絡(luò)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)（氨基酸→Ⅰ﹑Ⅱ﹑Ⅲ或Ⅳ級結(jié)構(gòu)）工程：利用基因工程手段創(chuàng)造出人類所需的蛋白質(zhì)功能代謝結(jié)構(gòu)蛋白功能蛋白催化作用調(diào)節(jié)作用運(yùn)輸作用免疫作用鑒定：用雙縮脲試劑物質(zhì)代謝能量代謝合成分解（先脫氨基作用再氧化分解）轉(zhuǎn)錄（DNA→RNA）翻譯（RNA→蛋白質(zhì)）細(xì)胞呼吸貯存于ATP中的能量機(jī)體的糖類脂質(zhì)耗完才由蛋白質(zhì)供能供轉(zhuǎn)錄供翻譯起源在還原性大氣中形成氨基酸氨基酸隨降水到地表后形成蛋白質(zhì)匯入原始海洋7/26/20232第2頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月氨基酸怎樣

構(gòu)成蛋白質(zhì)

a-氨基酸按一定順序結(jié)合形成一條多肽鏈，再由一條或一條以上的多肽鏈按照其特定方式結(jié)合成蛋白質(zhì)。a-氨基酸在核糖體上通過脫水縮合形成具有一氨定基酸序列多肽鏈；多肽鏈通過本身卷曲盤旋成a螺旋，或折疊成β回折（片層狀有發(fā)夾回折﹑U形轉(zhuǎn)折）等二級結(jié)構(gòu)；二級結(jié)構(gòu)進(jìn)一步卷曲盤繞折疊成三級結(jié)構(gòu)，二﹑三級結(jié)構(gòu)的肽鏈間一般都通過氫鍵相互作用，一般都在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中進(jìn)行。具有三級結(jié)構(gòu)的肽鏈通過非共價鍵結(jié)合，一般需借助氫鍵或金屬離子締結(jié)作用，形成四級結(jié)構(gòu)。

7/26/20233第3頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月

蛋白質(zhì)一至四級結(jié)構(gòu)7/26/20234第4頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月

蛋白質(zhì)的主要功能

蛋白質(zhì)的主要功能

結(jié)構(gòu)蛋白

功能蛋白是構(gòu)成細(xì)胞和生物體的重要物質(zhì)催化作用運(yùn)輸作用調(diào)節(jié)作用免疫作用常見種類舉例構(gòu)成肌肉組織的肌球蛋白各種消化酶紅蛋白、細(xì)胞膜的載體蛋白生長激素、胰島素、促腎上腺皮質(zhì)激素動物和人體內(nèi)的抗體蛋白7/26/20235第5頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月生物組織中蛋白質(zhì)的鑒定

蛋白質(zhì)的氨基酸分子是通過肽鍵互相連接起來的，其中的肽鍵結(jié)構(gòu)與雙縮脲（尿素加熱至180℃左右，生成雙縮脲并放出一分子氨）相似，雙縮脲（H2NOC—NH—CONH2）在堿性環(huán)境中能與Cu2+作用，形成紫色或紫紅色的絡(luò)合物，這個反應(yīng)叫做雙縮脲反應(yīng)。但雙縮脲反應(yīng)不僅為含有兩個以上肽鍵的物質(zhì)所有。含有一個肽鍵和一個－CS－NH2，－CH2—NH2，－CRH－NH2或－CHOH－CHNH2等基因的物質(zhì)以及乙二酰二氨（O＝C－C＝O）等物質(zhì)也有此反應(yīng)。因此，一切蛋白質(zhì)或二肽以上的多肽都有雙縮脲反應(yīng)，但有雙縮脲反應(yīng)的物質(zhì)不一定都是蛋白質(zhì)或多肽。雙縮脲試劑常常用于組織蛋白質(zhì)的定性測定（如圖）問：實驗組、對照組1、對照組2三支試管的顏色變化分別是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿對照組17/26/20236第6頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月基因控制蛋白質(zhì)合成過程

（一）轉(zhuǎn)錄：圖示P63圖4-4以DNA為模板轉(zhuǎn)錄RNA的圖解。利用視頻：顯示轉(zhuǎn)錄過程。

1.定義：轉(zhuǎn)錄是在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行的，是以DNA雙鏈中的一條為模板，合成mRNA的過程。

2.過程：細(xì)胞中游離的核糖核苷酸與供轉(zhuǎn)錄用的DNA的一條鏈上的堿基互補(bǔ)配對，在RNA聚合酶的作用下，依次連接，形成一個mRNA分子。

3.小結(jié)：

場所：細(xì)胞核；

模板：DNA解旋，以其中一條有意義鏈為模板；

原料：4種核糖核苷酸（A、U、C、G）；

合成產(chǎn)物：單鏈的mRNA（信使RNA）；所需酶：RNA聚合酶。

設(shè)問：DNA的堿基與RNA的堿基如何互補(bǔ)配對？

（二）翻譯：圖示P64圖4-6蛋白質(zhì)合成示意圖。

1.密碼子和反密碼子的區(qū)分：

密碼子：mRNA上三個相鄰的堿基稱為一個密碼子。

反密碼子：每個tRNA上的三個堿基，可以與mRNA上的密碼子互補(bǔ)配對。

tRNA（轉(zhuǎn)運(yùn)RNA）的特點：象三葉草的葉形，一端是3個堿基，另一端是攜帶氨基酸的部位（如圖）。

思考：mRNA的4種堿基如何決定20種氨基酸？

推理：1種堿基決定1種氨基酸？（不可能）

2個堿基決定1種氨基酸？（16種組合方式也不能決定20種氨基酸，不行。）

提出：mRNA上每3個相鄰的堿基決定1個氨基酸。

小結(jié)：64種密碼：61個編碼控制20種氨基酸合成，另外3個（UAG、UAA、UGA）不編碼任何氨基酸，而是合成蛋白質(zhì)的終止信號又稱終止密碼。反密碼子：61種tRNA。

游戲：請學(xué)生看圖，想象一下核糖體這個生產(chǎn)車間是如何工作的？能否做一個模型顯示出來？

2、翻譯：

利用視頻：顯示翻譯過程。

（1）定義：游離在細(xì)胞質(zhì)中的各種氨基酸，以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。

（2）過程：核糖體與mRNA的結(jié)合部位會形成2個tRNA的結(jié)合位點。第一個攜帶氨基酸的tRNA的堿基與mRNA的堿基互補(bǔ)配對，進(jìn)入位點1。第二個攜帶氨基酸的tRNA的堿基與mRNA的堿基互補(bǔ)配對，進(jìn)入位點2。兩個氨基酸脫水縮合，第一個氨基酸通過肽鍵轉(zhuǎn)移到位點2的tRNA上。核糖體沿著mRNA移動，位點1的tRNA離開核糖體，位點2的tRNA進(jìn)入位點1，第三個攜帶氨基酸的tRNA的堿基與mRNA的堿基互補(bǔ)配對，進(jìn)入位點2，繼續(xù)肽鏈的合成，直到讀取到mRNA的終止密碼為止。一個mRNA分子可以與多個核糖體結(jié)合，同時進(jìn)行多條肽鏈的合成。

肽鏈合成后，從核糖體與mRNA的復(fù)合物上脫落離，經(jīng)過盤曲和折疊等方式形成具有一定空間結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)分子。

（3）小結(jié)：

場所：細(xì)胞質(zhì)的核糖體；

模板：以mRNA為模板；

原料：20種氨基酸（由tRNA搬運(yùn)）；

合成：有一定氨基酸順序的肽鏈。

設(shè)問：已知mRNA的堿基序列是AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG，這mRNA上有多少個密碼子？寫出相應(yīng)的反密碼子，并根據(jù)密碼子表，列出相應(yīng)的氨基酸序列。7/26/20237第7頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月遺傳信息從DNA到蛋白質(zhì)圖解

7/26/20238第8頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月蛋白質(zhì)合成示意圖

7/26/20239第9頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA→RNA→蛋白質(zhì)右圖是真核生物的基因表達(dá)中的轉(zhuǎn)錄示意圖以DNA的轉(zhuǎn)錄鏈為模板，在RNA聚合酶作用下，以四種核糖核苷酸為原料，按U-A、G-C的堿基配對原則，合成RNARNA有三種：rRNA,與蛋白質(zhì)結(jié)合構(gòu)成核糖體;mRNA是翻譯的模板；tRNA是轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的工具7/26/202310第10頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月哪條是轉(zhuǎn)錄的模板鏈？

7/26/202311第11頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月

真核細(xì)胞原核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄翻譯場所比較

7/26/202312第12頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生三種RNA

7/26/202313第13頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月原核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄尚未結(jié)束翻譯已開始

7/26/202314第14頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月真核細(xì)胞中mRNA的加工

7/26/202315第15頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月

mRNA與核糖體結(jié)合

7/26/202316第16頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA→RNA→蛋白質(zhì)左下圖是真核生物的基因表達(dá)中的翻譯示意圖mRNA與核糖體結(jié)合tRNA將氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)到核糖體上，其反密碼子與密碼子配對，其攜帶的氨基酸通過脫水縮合形成肽鍵連接到肽鏈上tRNA在完成氨基酸連接后，離開核糖體去運(yùn)輸下一個氨基酸，同時核糖體在mRNA上也移動了3個堿基的位置7/26/202317第17頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月遺傳密碼概念遺傳密碼，又稱密碼子、遺傳密碼子、三聯(lián)體密碼。指信使RNA(mRNA)分子上從5'端到3'端方向，由起始密碼子AUG開始，每三個核苷酸組成的三聯(lián)體。它決定肽鏈上某一個氨基酸或蛋白質(zhì)合成的起始、終止信號。特點

1．連續(xù)性。mRNA的讀碼方向從5'端至3'端方向，兩個密碼子之間無任何核苷酸隔開。mRNA鏈上堿基的插入、缺失和重疊，均造成框移突變。

2．簡并性。指一個氨基酸具有兩個或兩個以上的密碼子。密碼子的第三位堿基改變往往不影響氨基酸翻譯。

3．?dāng)[動性。mRNA上的密碼子與轉(zhuǎn)移RNA(tRNA)J上的反密碼子配對辨認(rèn)時，大多數(shù)情況遵守堿基互補(bǔ)配對原則，但也可出現(xiàn)不嚴(yán)格配對，尤其是密碼子的第三位堿基與反密碼子的第一位堿基配對時常出現(xiàn)不嚴(yán)格堿基互補(bǔ)，這種現(xiàn)象稱為擺動配對。

4．通用性。蛋白質(zhì)生物合成的整套密碼，從原核生物到人類都通用。但已發(fā)現(xiàn)少數(shù)例外，如動物細(xì)胞的線粒體、植物細(xì)胞的葉綠體。發(fā)現(xiàn)歷程遺傳密碼的發(fā)現(xiàn)是20世紀(jì)50年代的一項奇妙想象和嚴(yán)密論證的偉大結(jié)晶。mRNA由四種含有不同堿基腺嘌呤[簡稱A]、尿嘧啶（簡稱U）、胞嘧啶（簡稱C）、鳥嘌呤（簡稱G）的核苷酸組成。最初科學(xué)家猜想，一個堿基決定一種氨基酸，那就只能決定四種氨基酸，顯然不夠決定生物體內(nèi)的二十種氨基酸。那么二個堿基結(jié)合在一起，決定一個氨基酸，就可決定十六種氨基酸，顯然還是不夠。如果三個堿基組合在一起決定一個氨基酸，則有六十四種組合方式，看來三個堿基的三聯(lián)體就可以滿足二十種氨基酸的表示了，而且還有富余。猜想畢竟是猜想，還要嚴(yán)密論證才行。

閱讀方式

破譯遺傳密碼，必須了解閱讀密碼的方式。遺傳密碼的閱讀，可能有兩種方式：一種是重疊閱讀，一種是非重疊閱讀。例如mRNA上的堿基排列是AUGCUACCG。若非重疊閱讀為AUG、CUA、CCG、；若重疊閱讀為AUG、UGC、GCU、CUA、UAC、ACC、CCG。兩種不同的閱讀方式，會產(chǎn)生不同的氨基酸排列。克里克用T噬菌體為實驗材料，研究基因的堿基增加或減少對其編碼的蛋白質(zhì)會有什么影響?？死锟税l(fā)現(xiàn)，在編碼區(qū)增加或刪除一個堿基，便無法產(chǎn)生正常功能的蛋白質(zhì)；增加或刪除兩個堿基，也無法產(chǎn)生正常功能的蛋白質(zhì)。但是當(dāng)增加或刪除三個堿基時，卻合成了具有正常功能的蛋白質(zhì)。這樣克里克通過實驗證明了遺傳密碼中三個堿基編碼一個氨基酸，閱讀密碼的方式是從一個固定的起點開始，以非重疊的方式進(jìn)行，編碼之間沒有分隔符。

7/26/202318第18頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月遺傳密碼表7/26/202319第19頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月蛋白質(zhì)分解和氨基酸代謝蛋白質(zhì)分解proteolysis

蛋白質(zhì)的肽鍵水解。將蛋白質(zhì)分解至最基本單位氨基酸的，稱為完全水解，將達(dá)不到上述程度的水解，稱為限量水解?？梢杂没瘜W(xué)方法在酸或堿中加熱進(jìn)行分解（如6N鹽酸，110℃，24小時），也可以用蛋白酶在溫和的條件下進(jìn)行分解。用適當(dāng)?shù)牡鞍酌高M(jìn)行限量分解是確定蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序所必要的方法氨基酸代謝如圖：7/26/202320第20頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月氨基酸代謝簡介

氨基酸在體內(nèi)的代謝包括:合成機(jī)體自身所特有的蛋白質(zhì)、多肽及其他含氮物質(zhì)；通過脫氨作用，轉(zhuǎn)氨作或脫羧基作用分解成α-酮酸、胺類及二氧化碳.氨基酸分解所生成的α-酮酸可以轉(zhuǎn)變成糖、脂類或再合成某些非必需氨基酸，也可以經(jīng)過三羧酸循環(huán)氧化成二氧化碳和水，并放出能量。分解代謝過程中生成的氨，在不同動物體內(nèi)可以氨、尿素或尿酸等形式排出體外。某些氨基酸可以通過特殊代謝途徑轉(zhuǎn)變成其他含氮物質(zhì)如嘌呤、嘧啶、卟啉、某些激素、色素、生物堿等。體內(nèi)某些氨基酸在代謝過程中還可以相互轉(zhuǎn)變。一、脫氨基作用

（一）氧化脫氨基

主要在肝臟中進(jìn)行：第一步，脫氫，生成亞胺。第二步，水解。生成的H2O2有毒，在過氧化氫酶催化下，生成H2O+O2↑，解除對細(xì)胞的毒害。催化氧化脫氨基反應(yīng)的酶（氨基酸氧化酶）有多種，如L-Glu脫氫酶、D-Asp氧化酶E-FAD等。（二）非氧化脫氨基作用（大多數(shù)在微生物的中進(jìn)行）

1、脫氨基（有五種）

2、脫酰胺基谷胺酰胺酶：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、天冬酰胺酶廣泛存在于動植物和微生物中。

（三）轉(zhuǎn)氨基作用

轉(zhuǎn)氨作用是a.a脫氨的重要方式，除Gly、Lys、Thr、Pro外，a.a都能參與轉(zhuǎn)氨基作用。

轉(zhuǎn)氨基作用由轉(zhuǎn)氨酶催化，輔酶是維生素B6（磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺）。轉(zhuǎn)氨酶在真核細(xì)胞的胞質(zhì)、線粒體中都存在。

轉(zhuǎn)氨基作用：是α-氨基酸和α-酮酸之間氨基轉(zhuǎn)移作用，結(jié)果是原來的a.a生成相應(yīng)的酮酸，而原來的酮酸生成相應(yīng)的氨基酸。不同的轉(zhuǎn)氨酶催化不同的轉(zhuǎn)氨反應(yīng)。

（四）聯(lián)合脫氨基

單靠轉(zhuǎn)氨基作用不能最終脫掉氨基，單靠氧化脫氨基作用也不能滿足機(jī)體脫氨基的需要，因為只有Glu脫氫酶活力高，其余L-氨基酸氧化酶的活力都低。如，以谷氨酸脫氫酶為中心的聯(lián)合脫氨基作用：氨基酸的α-氨基先轉(zhuǎn)到α-酮戊二酸上，生成相應(yīng)的α-酮酸和Glu，然后在L-Glu脫氨酶催化下，脫氨基生成α-酮戊二酸，并釋放出氨。二、脫羧作用生物體內(nèi)大部分a.a可進(jìn)行脫羧作用，生成相應(yīng)的一級胺。

a.a脫羧酶專一性很強(qiáng)，每一種a.a都有一種脫羧酶，輔酶都是磷酸吡哆醛。

a.a脫羧反應(yīng)