蛋白质与酶工程 第二章蛋白质工程与酶工程的物质基础第一节 蛋白质的功能及其应用 第二节 蛋白质氨基酸与多肽链贾洪涛 2014级生物技术 2015级生物科学专升本

《蛋白质与酶工程 第二章蛋白质工程与酶工程的物质基础第一节 蛋白质的功能及其应用 第二节 蛋白质氨基酸与多肽链贾洪涛 2014级生物技术 2015级生物科学专升本》由会员分享，可在线阅读，更多相关《蛋白质与酶工程 第二章蛋白质工程与酶工程的物质基础第一节 蛋白质的功能及其应用 第二节 蛋白质氨基酸与多肽链贾洪涛 2014级生物技术 2015级生物科学专升本（54页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、20162016年年临沂大学生命科学学院 贾洪涛适用于2014级生物技术本科、2015级生物科学专升本蛋白质工程与酶工程 Protein Engineering andProtein Engineering and Enzyme EngineeringEnzyme Engineering贾洪涛贾洪涛临沂大学 生命科学学院E_mail: ht_20162016年年20162016年年临沂大学生命科学学院 贾洪涛适用于2014级生物技术本科、2015级生物科学专升本第二章第二章 蛋白质工程与酶工程的蛋白质工程与酶工程的物质基础物质基础第一节蛋白质的功能及其应用第一节蛋白质的功能及其应用第二节蛋白质

2、氨基酸与多肽链第二节蛋白质氨基酸与多肽链第三节蛋白质的空间结构第三节蛋白质的空间结构第四节蛋白质结构与功能的关系第四节蛋白质结构与功能的关系第五节多肽链的折叠第五节多肽链的折叠第六节热力学函数与蛋白质构象第六节热力学函数与蛋白质构象第七节蛋白质折叠热力学与动理学（略）第七节蛋白质折叠热力学与动理学（略）20162016年年临沂大学生命科学学院 贾洪涛适用于2014级生物技术本科、2015级生物科学专升本第一节第一节 蛋白质的功能及其应用蛋白质的功能及其应用一、一、蛋白质的蛋白质的生物学功能生物学功能二、二、蛋白质类蛋白质类大分子的应用大分子的应用20162016年年临沂大学生命科学学院 贾洪涛

3、适用于2014级生物技术本科、2015级生物科学专升本一、蛋白质的蛋白质的生物学功能生物学功能成分：成分：简单蛋白和复合蛋白。简单蛋白和复合蛋白。形状和结构：形状和结构：纤维状、球状和膜蛋白。纤维状、球状和膜蛋白。功能：功能：（1 1）催化功能：）催化功能：酶或辅酶如淀粉酶、蛋白酶。酶或辅酶如淀粉酶、蛋白酶。（2 2）调节功能：）调节功能：激素蛋白调节体内新陈代谢如胰岛素。激素蛋白调节体内新陈代谢如胰岛素。（3 3）结构成分或支持功能：）结构成分或支持功能：结构蛋白如胶原蛋白、结构蛋白如胶原蛋白、 - -角蛋白角蛋白、丝纤蛋白等。、丝纤蛋白等。（4 4）运输（转运）功能：）运输（转运）功能：运

4、输小分子和离子如血红蛋白、色素运输小分子和离子如血红蛋白、色素蛋白、血清蛋白等。蛋白、血清蛋白等。（5 5）保护和支持功能：）保护和支持功能： （6 6）免疫防御功能：）免疫防御功能：保护自身生命活动如免疫球蛋白、血纤维保护自身生命活动如免疫球蛋白、血纤维蛋白原及干扰素。蛋白原及干扰素。20162016年年临沂大学生命科学学院 贾洪涛适用于2014级生物技术本科、2015级生物科学专升本蛋白质的生物学功能蛋白质的生物学功能（7 7）收缩或运动功能：）收缩或运动功能：鞭毛运动和肌肉收缩如肌动蛋白和肌球鞭毛运动和肌肉收缩如肌动蛋白和肌球蛋白。蛋白。（8 8）营养和贮存功能：）营养和贮存功能：为机体

5、提供养料如醇溶蛋白、卵清蛋白为机体提供养料如醇溶蛋白、卵清蛋白、酪蛋白。、酪蛋白。（9 9）信息接受与传递功能）信息接受与传递功能( (生物膜受体、信号分子、新号识别与生物膜受体、信号分子、新号识别与传递传递) )：接受和传递调节信息如激素受体蛋白接受和传递调节信息如激素受体蛋白 和感觉蛋白（味觉和感觉蛋白（味觉蛋白）。蛋白）。（1010）基因表达调控（生长、分化、遗传的等）功能：）基因表达调控（生长、分化、遗传的等）功能：如组蛋如组蛋白、阻遏蛋白、白、阻遏蛋白、 表皮生长因子、表皮生长因子、DNADNA蛋白等。蛋白等。（1111）蛋白质的其他众多生理功能：）蛋白质的其他众多生理功能：如毒素蛋

6、白与细菌毒素、如毒素蛋白与细菌毒素、蛇毒等特殊功能；凝血因子与凝血功能关系等等。蛇毒等特殊功能；凝血因子与凝血功能关系等等。20162016年年临沂大学生命科学学院 贾洪涛适用于2014级生物技术本科、2015级生物科学专升本二、蛋白质类二、蛋白质类大分子的应用大分子的应用广泛应用：广泛应用：1. 纺织、食品、医药和农业等；2. 酶制剂的工业用途；3. 聚氨基酸的应用。20162016年年临沂大学生命科学学院 贾洪涛适用于2014级生物技术本科、2015级生物科学专升本第二节第二节 蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸与与多肽链多肽链一、常见蛋白质氨基酸的一、常见蛋白质氨基酸的结构特征结构特征二、蛋白质氨

7、基酸的二、蛋白质氨基酸的分类分类三、三、肽肽和和多肽链多肽链20162016年年临沂大学生命科学学院 贾洪涛适用于2014级生物技术本科、2015级生物科学专升本一、常见蛋白质氨基酸的结构特征常见蛋白质氨基酸的结构特征 蛋白质是生命的物质基础，蛋白质是一类极为复杂的蛋白质是生命的物质基础，蛋白质是一类极为复杂的含氮含氮高分子化合物高分子化合物，氨基酸氨基酸是蛋白质的是蛋白质的基本构成单位基本构成单位。 蛋白质蛋白质分子量分子量的变化范围很大，从大约的变化范围很大，从大约 600060001 000 000 1 000 000 道尔顿（道尔顿（DaltonDalton；DaDa）或更大。）或更大

8、。 某些蛋白质是由某些蛋白质是由两个或更多个蛋白质亚基两个或更多个蛋白质亚基( (多肽链多肽链) )通过非共通过非共价结合而成，称价结合而成，称寡聚蛋白质寡聚蛋白质。有些寡聚蛋白质的分子量可高有些寡聚蛋白质的分子量可高达达数百万甚至数千万道尔顿数百万甚至数千万道尔顿（DaDa） 。 分子量分子量 6000 6000时，有完整的生物学功能，至少时，有完整的生物学功能，至少4040个个aaaa。 分子量分子量 6000 6000时，不完全有生物学功能。时，不完全有生物学功能。20162016年年临沂大学生命科学学院 贾洪涛适用于2014级生物技术本科、2015级生物科学专升本关于蛋白质关于蛋白质什

9、么是氨基酸（什么是氨基酸（Amino acidAmino acid）？ 氨基酸是指含有氨基和羧基的一类有机化合物的通称。是氨基酸是指含有氨基和羧基的一类有机化合物的通称。是生物功能大分子生物功能大分子蛋白质的基本组成单位蛋白质的基本组成单位，是构成动物营养所需，是构成动物营养所需蛋白质的蛋白质的基本物质基本物质；是含有；是含有一个碱性氨基和一个酸性羧基一个碱性氨基和一个酸性羧基的有的有机化合物；氨基连在机化合物；氨基连在-碳上的为碳上的为-氨基酸氨基酸；天然氨基酸均为；天然氨基酸均为L-L- - -氨基酸氨基酸。 天然氨基酸有天然氨基酸有100100多种，多种，在所有蛋白质中常见的天然氨基在所

10、有蛋白质中常见的天然氨基酸共酸共2020种种。其中。其中1919种结构可用通式种结构可用通式表示。表示。 另一种氨基酸也有类似结构，但侧链与氮原子相接形成另一种氨基酸也有类似结构，但侧链与氮原子相接形成亚氨基酸亚氨基酸。 这种氨基酸的这种氨基酸的名称是什么名称是什么？三字母缩写三字母缩写是什么？是什么？英文名英文名称称是什么？是什么？20162016年年临沂大学生命科学学院 贾洪涛适用于2014级生物技术本科、2015级生物科学专升本关于关于蛋白质蛋白质 1986 1986 年年 英国的英国的 Chamber Chamber和德国的和德国的 ZinoniZinoni等发现了等发现了硒半胱氨酸硒

11、半胱氨酸(Selenocysteine)(Selenocysteine)并将它命名为第并将它命名为第 21 21 种种天然天然氨基酸氨基酸 。 2002 2002 年年 5 5 月月 美国的美国的 SrinivasanSrinivasan和和 Hao Hao等报道发现等报道发现了了第第 22 22 种天然氨基酸种天然氨基酸- -吡咯赖氨酸吡咯赖氨酸 ( Pyrrolysine ) ( Pyrrolysine ) 。 研究表明研究表明 硒半胱氨酸硒半胱氨酸是由原来称为是由原来称为终止密码子终止密码子的的(UGA)(UGA)编码的，编码的，吡咯赖氨酸吡咯赖氨酸则是由终止密码子则是由终止密码子(UA

12、G)(UAG)编编码的。码的。20162016年年临沂大学生命科学学院 贾洪涛适用于2014级生物技术本科、2015级生物科学专升本氨基酸的结构通式氨基酸的结构通式20162016年年临沂大学生命科学学院 贾洪涛适用于2014级生物技术本科、2015级生物科学专升本氨基酸的结构通式氨基酸的结构通式20162016年年临沂大学生命科学学院 贾洪涛适用于2014级生物技术本科、2015级生物科学专升本氨基酸的结构通式氨基酸的结构通式20162016年年临沂大学生命科学学院 贾洪涛适用于2014级生物技术本科、2015级生物科学专升本氨基酸单一氨基酸单一构型构型 除了那一种那一种氨基酸外，其余的-碳

13、原子都结合有4 4个不同的基团个不同的基团？这个碳原子具有什么性质具有什么性质？20162016年年临沂大学生命科学学院 贾洪涛适用于2014级生物技术本科、2015级生物科学专升本20162016年年临沂大学生命科学学院 贾洪涛适用于2014级生物技术本科、2015级生物科学专升本20162016年年临沂大学生命科学学院 贾洪涛适用于2014级生物技术本科、2015级生物科学专升本20162016年年临沂大学生命科学学院 贾洪涛适用于2014级生物技术本科、2015级生物科学专升本氨基酸的氨基酸的L-L-型与型与D-D-型构型型构型 除除甘氨酸甘氨酸外，蛋白质中的氨基酸都具有外，蛋白质中的氨

14、基酸都具有手性手性（不对称）碳原子（不对称）碳原子，都有，都有 L- L- 型与型与 D- D- 型之分，为型之分，为区别两种构型，通过与区别两种构型，通过与甘油醛的构型甘油醛的构型相比较，人相比较，人为地规定一种为为地规定一种为L-L-型型，另种为，另种为D-D-型型。 当书写时当书写时-NH-NH2 2写在左边为写在左边为L-L-型，型，-NH-NH2 2在右为在右为D-D-型。型。 已知天然蛋白质中的氨基酸都属已知天然蛋白质中的氨基酸都属L L型型。20162016年年临沂大学生命科学学院 贾洪涛适用于2014级生物技术本科、2015级生物科学专升本氨基酸的氨基酸的L-L-型与型与D-D

15、-型构型型构型20162016年年临沂大学生命科学学院 贾洪涛适用于2014级生物技术本科、2015级生物科学专升本氨基酸的氨基酸的L-L-型与型与D-D-型构型型构型20162016年年临沂大学生命科学学院 贾洪涛适用于2014级生物技术本科、2015级生物科学专升本氨基酸的氨基酸的优势构象优势构象和和旋转异构体旋转异构体 构型构型 ( configuration )( configuration )： 一个有机分子中一个有机分子中各个原子各个原子特有的特有的固定的固定的空间排列空间排列。 （1 1）这种排列不经过共价键的断裂和重）这种排列不经过共价键的断裂和重新形成是不会改变的。新形成是不

16、会改变的。 （2 2）构型的改变往往使分子的光学活性）构型的改变往往使分子的光学活性发生变化。发生变化。20162016年年临沂大学生命科学学院 贾洪涛适用于2014级生物技术本科、2015级生物科学专升本氨基酸的氨基酸的优势构象优势构象和和旋转异构体旋转异构体 构象构象( conformation ) ( conformation ) ：指组成一个分子中的原子指组成一个分子中的原子或基团或基团绕单键旋转绕单键旋转而形成的不同而形成的不同空间排布空间排布。 （1 1）不改变共价键结构，仅单键周围的原子放）不改变共价键结构，仅单键周围的原子放置所产生的空间排布。置所产生的空间排布。 （2 2）一种构象改变为另一种构象时，不要求共一种构象改变为另一种构象时，不要求共价键的断裂和重新形成。价键的断裂和重新形成。 （3 3）构象改变不会改变分子的光学活性构象改变不会改变分子的光学活性。 20162016年年临沂大学生命科学学院 贾洪涛适用于2014级生物技术本科、2015级生物科学专升本氨基酸的优势构象和旋转异构体 氨基酸的构象氨基酸的构象是指是指侧链中的组成基团侧链中的组成基团绕着内部的绕着