第二章蛋白质-3

第二章生命的执行者－蛋白质

蛋白质是细胞含量最高的组分之一。蛋白质结构上的多样性决定了其功能上的多样性。2023/10/242三、蛋白质结构测定和预测（一）蛋白质一级结构测定（二）蛋白质二、三级结构测定（三）蛋白质空间结构预测蛋白质的空间结构（三维结构）

蛋白质空间结构的研究方法

(1)X-射线衍射法（X-raydiffractionmethod）

(2)核磁共振（NMR）(3)光谱法（红外光谱、紫外差光谱、荧光光谱）

(4)旋光色散法（opticalrotatorydispersion,ORD）

(5)园二色性（circulardichroism,CD）

(6)氢同位素交换法（二）蛋白质二、三级结构测定蛋白质空间结构的研究方法

（1）X-射线衍射法（X-raydiffractionmethod）

到目前为止，研究蛋白质高级结构的方法仍然是以X-射线衍射法为主

X-射线衍射法的原理当X-射线(λ=0.154nm)投射到蛋白质晶体样品时，蛋白质分子内部结构受到激动，入射线反射波互相叠加产生衍射波，衍射波含有被测蛋白质构造的全部信息，通过摄影即可得一张衍射图案(diffractionpattern)，再用电脑进行重组，即可绘出一张电子密度图(electrodensitymap)。从电子密度图可以得到样品的三维分子图象，即分子结构的模型。

2023/10/245蛋白質晶體由成千上萬的相同蛋白質所組成蛋白質晶體間會形成許多間隙

溶剂SomecrystalsfromSuLab,PekingUniversityX-射线衍射法

简单原理

溶菌酶蛋白质晶体衍射图

MainCDfeaturesofprotein2ndarystructures

-band(nm)+band(nm)α-helix222208192β-sheet216195β-turn220-230(weak)180-190(strong)205polyproIIhelix190210-230weakRandomcoil200212(5)园二色性（circulardichroism,CD）CDsignalofaproteindependsonits2ndarystructure——

chymotrypsin(allb)——lysozyme(a+b)——triosephosphateisomerase(a/b)——myoglobin(alla)从待测蛋白质序列出发，搜索蛋白质结构数据库（如PDB,SWISS-PROT等），得到许多相似序列（同源序列），选定其中一个（或几个）作为待测蛋白质序列的模板；待测蛋白质序列与选定的模板进行再次比对，插入各种可能的空位使两者的保守位置尽量对齐；建模：调整待测蛋白序列中主链各个原子的位置，产生与模板相同或相似的空间结构，待测蛋白质空间结构模型；利用能量最小化原理，使待测蛋白质侧链基团处于能量最小的位置。（三）蛋白质空间结构预测－－同源建模法预测蛋白质三级结构蛋白质三维结构预测SWISS-MODEL工具http://www.expasy.ch/swissmod/SWISS-MODEL.html同源建模方法与PDB数据库已知结构的蛋白质序列比对进行预测主要参数/选项粘贴protein.txt中一条蛋白质序列输入用户Email（选填）

比对e值参照模板序列数目输出结果下载pdb格式文件与模板序列比对结果，并显示二级结构区域2023/10/24142.4蛋白质的性质和功能蛋白质的性质:蛋白质的两性离解、等电点和电泳现象；蛋白质的胶体性质（透析法）；蛋白质的沉淀作用（分子量大小、所带电荷、水化作用）；蛋白质的变性（不可逆沉淀）；蛋白质的紫外吸收（定性鉴定）蛋白质的功能：如前所述“酪蛋白亚胶粒”模型

“苯丙氨酸105－甲硫氨酸106”肽键

凝乳酶

2023/10/24162.5蛋白质的分离与纯化根据蛋白质的溶解度差异分离—沉淀技术

根据蛋白质分子大小的差异分离

根据蛋白质的荷电差异分离

根据蛋白质与某些物质的吸附差异—吸附分离

利用生物分子专一性结合的特性—亲和层析

请观看教学视频2023/10/24172.5蛋白质的分离与纯化根据蛋白质的溶解度差异分离—沉淀技术

根据蛋白质分子大小的差异分离

根据蛋白质的荷电差异分离

根据蛋白质与某些物质的吸附差异—吸附分离

利用生物分子专一性结合的特性—亲和层析

请观看教学视频2.6蛋白质含量和纯度的测定1、凯氏定氮法：灵敏度较低2、双缩脲法：样品量0.2-1.7mg/L（540nm

）3、Folin-Lowry法：4、考马斯亮蓝法（Bradford法）（595nm）5、紫外吸收法由于核酸在260nm具有光吸收，对测定干扰较大，可采用280nm、260nm同测法蛋白质浓度mg/ml＝1.45A280-0.74A260蛋白质纯度的测定采用电泳（如聚丙烯酰胺凝胶电泳，梯度凝胶电泳等）、高效液相色谱等技术测定。一、多肽与蛋白质类药物在诊断、治疗和疫苗预防等方面发挥着重要的作用。二、多肽及蛋白质类药物的生产方法。三、解决多肽及蛋白质类药物的研究。2.7蛋白质药物的研究奇妙的生物水蛭（俗称蚂蝗）水蛭素：抗凝血

苍蝇抗菌肽生产海洋保健食品和抗癌、防癌、免疫及防辐射的海洋生物药品的主要原料

奇妙的生物水蛭（俗称蚂蝗）水蛭素：抗凝血

苍蝇抗菌肽主要多肽类药物1．多肽激素①垂体多肽激素：促皮质素（ACTH），促黑激素（MSH）②下丘脑激素：促甲状腺激素释放激素（TRH），生长素抑制激素（GRIF）③甲状腺激素：甲状旁腺激素（PTH），降钙素（CT）。④胰岛激素：胰高血糖素，胰解痉多肽。⑤胃肠胃道激素：胃泌素，胆囊收缩素一促胰激素（CCK-PZ）⑥胸腺激素：胸腺素、胸腺肽主要多肽类药物2．多肽类细胞生长调节因子

表皮生长因子（EGF）、转移因子（TF）、心钠素（ANP）等。3．含有多肽成分的其他生化药物骨宁、血活素等。内分泌：是指内分泌细胞将所产生的激素直接分泌到体液中，并以体液为媒介对靶细胞产生效应的一种分泌形式。生长激素（hGH）191AA个体差异——儿童>成年脉冲式分泌夜间比白天多种属差异下丘脑-腺垂体系统腺垂体激素巨人症侏儒症肢端肥大症(acromegaly)促进生长

促进骨骼和肌肉的生长发育；但对脑的发育无影响。幼年时期缺乏→侏儒症；幼年时期过多→巨人症；成年以后过多→肢端肥大症生长激素（GH）生长激素的生理作用觉醒GH分泌的睡眠周期慢波睡眠快波睡眠生长激素分泌的调节一、多肽与蛋白质类药物在诊断、治疗和疫苗预防等方面发挥着重要的作用。二、多肽及蛋白质类药物的生产方法。三、解决多肽及蛋白质类药物的研究。2.7蛋白质药物的研究蛋白质药物已成为全球医药市场上最重要的药物种类之一P54-55聚乙二醇是线性分子，具有良好的生物相容性和水溶性，在体内无毒性、无残留、无免疫原性，并可消除酶的抗原性，使其末端活化后可以与酶产生交联，因而，它被广泛用于蛋白质/酶的修饰。酶半衰期相对稳定性天然SOD

6min

1右旋糖酐-SOD

7h

70