《蛋白質(zhì)英》PPT課件.ppt

1、chapter 15 biomolecules：Amino acids，peptides，and proteins.,Amino acids,Amino acids, as their name implies, are difunctional. They contain both a basic amino group and an acidic carboxyl group.,20種氨基酸都是-氨基酸。其中19種氨基酸含伯胺（-NH2），僅側(cè)鏈基團存在差異。,脯氨酸（Proline）含仲胺。,除甘氨酸（glycine）外，氨基酸是的碳都是手性中心，存在異構體。在Fischer 投影式中，

2、把羧基寫在上方，側(cè)鏈基團寫在下方，氨基在左為L型，在右為D型（表示方法與糖類似）。自然存在的氨基酸通常是L-氨基酸。,glycine（甘氨酸）,氨基酸的分類,根據(jù)人體能否合成： 必需氨基酸 非必需氨基酸 根據(jù)側(cè)鏈基團的酸堿性： 酸性氨基酸：側(cè)鏈基團為酸性 中性氨基酸：側(cè)鏈基團為中性 堿性氨基酸：側(cè)鏈基團為堿性,Isoelectric Points(等電點),氨基酸發(fā)生分子內(nèi)酸堿反應，主要以偶極離子（dipolar ion）的形式存在，偶極離子又叫做zwitterion，性質(zhì)（如溶于水，不溶于有機溶劑，屬于高熔點的晶體物質(zhì)）與鹽類似。此時溶液的pH被稱為氨基酸的等電點（isoelectric p

3、oint，pI）。,Isoelectric Points(等電點),Isoelectric Points (pI ):,Neutral amino acid:pI pH=5.06.5,Basic amino acid:pI at higher pH（大于7）,Acidic amino acid:pI at lower pH（小于4）,計算方法： 中性氨基酸，pI=（pKa1 +pKa2）/2 堿性氨基酸，pI=（pKa1 +pKaR）/2 酸性氨基酸，pI=（pKa2 +pKaR）/2,pKa1,pKa2,pKaR,氨基酸間的反應,Alanine(Ala or A)丙氨酸,Serine(Ser

4、 or S)絲氨酸,Alanylserine(Ala-Ser or A-S),氨基酸間的反應,Alanine(Ala or A),Serine(Ser or S),Serylalanine(Ser-Ala or S-A),鏈中氨基酸數(shù)目少于50時，改鏈被稱作肽，更長的鏈為蛋白質(zhì)。重復的-N-CH-CO-原子序列構成了蛋白質(zhì)的骨架，書寫時N終端總是在左端，C終端在右邊。而且常用簡稱表示。,covalent bonding in peptides,amide bond,The voerlap of the nitrogen p orbital with the p orbitals of the

5、carbonyl group impacts a certain amount of double-bond character to the C-N bond and the restricts around it. The amide bond is therefore planar, and the N-H is oriented 180 degrees to the C=O.,Disulfide bond,A second kind of covalent bonding in peptides occurs when a disulfide bond, RS-SR,is formed

6、 between two cysteine（半胱氨酸）residues.,Peptide structure determination,利用氨基酸分析儀（amino acid analyzer）可以確定肽鏈中氨基酸的組成和含量。利用Edman降解法（Edman degradation)，可以確定氨基酸在肽鏈中的連接順序。這給肽鏈的人工合成提供了可能。,肽的合成,肽中氨基酸的排列存在具體順序。要想讓氨基酸按順序排列，就要先把氨基酸保護起來。,1，氨基轉(zhuǎn)化為BOC衍生物保護 2，羧基轉(zhuǎn)化為酯保護 3，利用DDC將保護起來的氨基酸連接起來 4，用酸將衍生物BOC轉(zhuǎn)化成氨基 5，用堿將酯轉(zhuǎn)化成羧基,

7、具體連接步驟,重復該步驟，即可合成肽，甚至蛋白質(zhì)。,蛋白質(zhì)的分類：,簡單蛋白質(zhì)（Simple proteins）： 僅由L-氨基酸組成的蛋白質(zhì)，如血紅蛋白，肌紅蛋白。 復合蛋白質(zhì)（Conjugated proteins）： 水解的最終產(chǎn)物除L-氨基酸外還有非蛋白質(zhì)部分，該部分被稱為輔基。如核蛋白，輔基為核酸；色蛋白，輔基為色素。,按化學組成（composition）分類：,按分子形狀（three-dimensional shape）分類：,纖維狀蛋白質(zhì)（fibrous proteins）：分子形狀類似于細棒狀纖維的蛋白質(zhì)，如血纖維蛋白原，絲心蛋白等。 球狀蛋白質(zhì)（globular protei

8、ns）：分子形狀類似于球狀或橢球狀的蛋白質(zhì)，如血紅蛋白，肌紅蛋白等。,酶 調(diào)控蛋白 運輸?shù)鞍?防御蛋白 支撐蛋白等,按生物功能（function）分類：,酶（Enzymes）,酶是一種在生化反應中作為催化劑的物質(zhì)，通常是蛋白質(zhì)。大多數(shù)酶由蛋白質(zhì)部分和非蛋白質(zhì)部分組成，其中非蛋白質(zhì)部分被稱為輔助因子（cofactor），蛋白質(zhì)部分被稱為脫輔酶（apoenzyme）；而輔助因子（cofactor）和脫輔酶（apoenzyme）的組合體被稱作全酶（holoenzyme）。酶能夠把反應物分子聚在一起，并且使它們具有合適的取向，為每一步特定反應提供適量的酸或堿。因此酶的催化效果好。,蛋白質(zhì)的應用,The

9、 application of protein,酶,enzyme,在面包烘焙過程中加入淀粉酶，可加快淀粉的降解，從而加快發(fā)酵過程。同時，生面團中的麩質(zhì)與水結合形成的一種膠狀粘稠物被蛋白酶降解，可以提高生面團的延展性，并增強它保持氣泡的能力。,在紡織工業(yè)中，用淀粉酶處理斜紋布纖維，可以使纖維粘合在一起，從而增強它們在編織過程中的強韌性和彈性。,3,of,7,74班 第二組,淀粉酶,果膠酶,從曲霉菌和根霉菌中提取的果膠酶可以通過深層培養(yǎng)來生產(chǎn)。將蔬果切碎，然后加入果膠酶降解長鏈果膠，能使汁液的黏度降低，有助于過濾和提高產(chǎn)量。酶還可以將水果和蔬菜軟化，使它們更易于嬰兒食用。,以前在衣物的洗滌過程中，

10、清潔劑可以將脂肪類污漬從織物上分離下來，而蛋白質(zhì)類污漬仍然粘在衣物上。直到1960年，人們從地衣芽孢桿菌中提取出枯草桿菌蛋白酶，解決了這一問題，而且這種酶在堿性環(huán)境中也具有活性。,水解酶,4,of,7,74班 第二組,蛋白酶,protease,西班牙人占領了墨西哥后，他們發(fā)現(xiàn)當?shù)厝丝偸菍⑷夤诜竟蠘涞臉淙~里煮，或是用一片番木瓜的果實反復摩擦要食用的肉。原來，番木瓜中含有的高濃度蛋白酶和凝乳蛋白酶可以降解肉類中的結締組織，使肉變得易于咀嚼、更為可口。,5,of,7,74班 第二組,膠原蛋白,collagen,1,of,7,74班 第二組,膠原蛋白是脊柱動物體內(nèi)含量最多、分布較廣的蛋白質(zhì)，也是許

11、多組織，尤其是結締組織的主要構成部分。它可以單獨應用，如作止血敷料、充填材料以及支架；也可以復合使用，如與羥磷灰石復合作骨修補，與透明質(zhì)酸、殼聚糖或者海藻酸等復合作組織工程的支架和藥物控釋系統(tǒng)。,膠原蛋白與臨床止血：在口腔科的日常工作中，有大量患者需要拔除患牙。如果用小紗布或棉卷、棉球等進行壓迫止血，患者一般需要咬緊半小時左右才能吐掉。而膠原蛋白海綿在植入牙槽窩后，能迅速地被血液所溶解，而且與牙槽窩緊密地粘連在一起，達到了快速止血的效果。 由于膠原蛋白可以在體內(nèi)被降解和吸收，所以在患處滯留少量的膠原蛋白不會引起患者的任何不適。,膠原蛋白,collagen,2,of,7,74班 第二組,膠原蛋白

12、與軟組織修復： 向小瘢痕和皺紋下方注入一定劑量的膠原蛋白后，可以立即起到支撐凹陷的作用，并且隨著宿主體內(nèi)正常的結締組織的不斷形成，達到消除皺紋和瘢痕的效果。,膠原蛋白敷料比傳統(tǒng)的敷料和藥物能更有效、更迅速的促進潰瘍面的愈合。它能促進組織再生、清潔創(chuàng)面、刺激新生組織生長，還能緩解疼痛。 將正常形態(tài)的上皮細胞添加到能夠生產(chǎn)膠原蛋白的基質(zhì)中，形成完好的皮膚替代物，用于治療燒傷。移植后無感染、無炎癥反應、無移植后排斥反應，只存在輕微的創(chuàng)傷攣縮。,蛋白芯片,Protein chip,疾病的發(fā)生與某些蛋白質(zhì)的變化有關，如果以這些蛋白質(zhì)構筑芯片，對眾多候選化學藥物進行篩選，直接篩選出與靶蛋白作用的化學藥物，將大大推進藥物的開發(fā)進程。蛋白質(zhì)芯片有助于了解藥物與其效應蛋白的相互作用，并可以在對化學藥物作用機制不甚了解的情況下，直接研究蛋白質(zhì)譜。還可以將化學藥物與疾病聯(lián)系起來，判定藥物的治療效果，為臨床用藥提供實驗依據(jù)。另外，蛋白芯片技術還可以對中藥的真?zhèn)魏陀行С煞诌M行快速鑒定和分析。,藥物篩選,6,of,7,蛋白芯片,疾病診斷,蛋白質(zhì)芯片能夠檢測表型指紋（生物樣品中與某種疾病或者環(huán)境因素損傷可能相關的全部蛋白質(zhì)的含量情況）。表型指紋對監(jiān)測疾病的過程或預測，判斷治療的效果具有重要意義。Ci