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文档简介
BIO107IntroductiontoBiochemistryGuoxiaHan
Lct.l
Questions
Chemicalstructure,interaction,extractenergy,storeandtransmittheinformation,chemical
changes,controlled
3principleareas
StructuralChemistry,
Metabolism,
Storage,transmission,andexpressionofgeneticinformation
Lct2,ChO3
AminoAcids,Peptides,andProteins
AminoAcids
COO-Isomers
Structuralisomers构造异构
体
H3N—C—HCis-transisomers顺反异构
体
REn-antionmers光学异构
山HM口4-/.3
Stereoisomers空间异构体(Glycer-aldehyde甘油醛、Ala丙氨酸)
,CHOCHO
i
-H一OH
CHQH
L-Glyceraldehydeo-Glyceraldehyde
COO-COO-
♦1
H3N-£-HH-C-
CH3CH,
L-Alanineo-Alanine
蛋白质中出现的氨基酸都是Lisomers
>AminoAcidsClassifiedbyRGroups
Nonpolar,aliphaticRgroups
COO"COO-coo-coo-非极性脂肪基
♦1♦1l/H♦1R
HN—C—HHN—C-HHN—C—H
333Glycine甘氨酸Gly,G
11HNCH1
HCH22CH
3AlanineAla,A
HCCH/\丙氨酸
22CHCH
33Proline脯氨酸Pro.P
GlycineAlanineProlineValine
Valine缴氨酸Val,V
COO'COO-coo-
♦♦♦Leucine亮氨酸Leu,L
n3nvriH3N—C—HH3N—C—H
w3Isoleucine异亮氨酸
3He,I
/火CH2
AA…L'TccRATH
CH3CH3CH3s
1
CH3
LeucineIsoleucineMethionine
Polar,unchargedRgroups
coo-coo-coo-
♦I.1
H3N—C-HH3N—C-HH3N—C—H
CH20HH—C—OH
I胪
CHSH
3极性不带电R基
SerineThreonineCysteine
Serine丝氨酸Sens
coo-coo-
♦IThreonine苏氨酸Thr,T
HN—C—HHN—c—H
33Cysleine半胱氨酸
段Cys,C
心Asparagine天冬酰胺
/%Asn.N
H2NO
AsparagineGlutamine
PositivelychargedRgroups
coo-coo
正电R基
Lysine赖氨酸Lys,K
Arginine精氨酸Arg,R
Histidine组氨酸His,H
Guanidino服基
Imidazole咪嘤
C=NH,
NH2
LysineArginineHistidine
AromaticRgroups
芳香族R基
Phenylalainine苯丙氨酸Phe,F,
非极性
Tyrosine络氨酸Tyr,Y,极性无电
Tryptophan色氨酸Trp,W,非极性
Rotate
ring
r1.I-:nainn-rr
PhenylalanineTyrosineTryptophan
1、非极性氨基酸(疏水氨基酸)8种
丙氨酸(Ala)缀氨酸(Vai)亮氨酸(Leu)异亮氨酸(He)脯氨酸(Pro)苯丙氨酸
(Phe)
色氨酸(Trp)蛋氨酸(Met)
2、极性氨基酸(亲水氨基酸):
1)极性不带电荷:7种
甘氨酸(Gly)丝氨酸(Ser)苏氨酸(Thr)半胱氨酸(Cys)
酪氨酸(Tyr)天冬酰胺(Asn)谷氨酰胺(Gin)
2)极性带正电荷的氨基酸(碱性氨基酸)3种赖氨酸(Lys)精氨酸(Arg)组氨酸
(His)
3)极性带负电荷的氨基酸(酸性氨基酸)2种天冬氨酸(Asp)谷氨酸(Glu)
AlanineAlaAnonpolarNeutral1.8
GlycineGlyGnonpolarNeutral-0.4
IsoleucineHeInonpolarNeutral4.5
LeucineLeuLnonpolarNeutral3.8
MethionineMetMnonpolarNeutral1.9
PhenylalaninePheFnonpolarNeutral2.8257.206,1880.2,9.3,60.0
ProlineProPnonpolarNeutral-1.6
TryptophanTrpWnonpolarNeutral-0.9280,2195.6,47.0
ValineVaiVnonpolarNeutral4.2
positive(10%)
HistidineHisHPolar-3.22115.9
neutral(90%)
ArginineArgRPolarPositive-4.5
LysineLysKPolarPositive-3.9
AsparagineAsnNPolarNeutral-3.5
CysteineCysCPolarNeutral2.52500.3
GlutamineGinQPolarNeutral-3.5
SerineSerSPolarNeutral-0.8
ThreonineTb.rTPolarNeutral-0.7
TyrosineTyrYPolarNeutral-1.3274.222,1931.4,8.0,48.0
AsparticacidAspDPolarNegative-3.5
Glutamicacid(;h:EPolarNegative-3.5
Reversibleformationofdisulfidebond
两个半胱氨酸的端基形成二硫键
H3N
Cysteine
Cysteine
Absorptionofultravioletlightbyaromaticaminoacids
色氨酸、络氨酸的紫外线吸取图
f,0lW
•rXZW'»1*.h”
Lambert-BeerLaw
log(iyi)=8CL
Uncommonaminoacidsalsohaveimportantfunctions
aPo*d'fp
•NH
ptonlcalval.3
y<arboxygluUmirte
■■*anHE/OO
4*Hydroxyprolin€CH
片“刈
-CH>-CH3〉CHTCH、KM》,
OH
SHydroxytysine
2网2
整~2
6-N-MethyllysineDesmosine
ResiduescoatedbyModificatioitofCOMMonresiduesalreadyincotpora^dintoapolypeptide
HSe-CH,—CH—COO*
rare,dufingpeQ力〜300additionalaminoadds
*NHsyniNsisratherthanceaied
thavebeenfoundincells
S«leno<yst«inethmughapostsy泄论如modification
植物细胞壁胶原质collagen,胶原质co壁gen,肌浆球蛋白myosin,prothrobim,elastin弹性蛋白
细胞中坏发现了其他〜300种氨基酸
这些残基residue通过调整已经组合成多肽的氨基酸的常见残基而形成
Reversibleaminoacidmodificationsinvolvedinregulationofproteinactivity
氨基酸的可逆修饰控制蛋白质的活动
-o-r—0—CMi-^w-coo
产一!—・
-0p-o-CHTH-COQ-
)E.GluUmat#riMfhyl<st«r
H>o9pH<Mhrvonene
1-fM-COO-
PhMfriMtyrOMn«
-NH<CH)>CHa-O«1-CH-COO*
-CH,-O«i-CM,-CH;-,"TOO-
Aminoacidscanactasacidsandbases
氨基酸的酸碱两性
HH
I
R-C-COO*—COO-+H+R-C-C二0F・。
HNOHH,N+O-
*NH.NH22
ZwitterionNonk)nkformZwitterionicform
Macid
HHR-C—COO-+H*—,*
♦NH,
*NHj♦NH,Zwittarion
Zwitterion«sbase
asbase
Non-ionicform非离子态;Zwitter-ionicform两性离子态;Amphoteric两性的
对Gly的titration滴定
Isoelectricpoint(orisoelectricpH)
pl=%(p/+pfc2)=%(2.34♦9,60)=5.97
对比Gly滴定与乙酸、甲按滴定成果
P*a24681012
Methyl-substituted
carboxyland
aminogroupsCH,-COOH
H*
AceticacidMethylamine
Th«normalpKaforaThenormalpK.foran
carboxylgroupisabout4.8.aminogroupisabout10.6.
Carboxyland
aminogroupsH-i-COOH&
inglycine
HH*
<t*Aminoacid(glycine)u-Aminoocid(glycine)
叱・234叫片9g
RepulsionbetweentheaminoElect/onefatlveoxygenatoms
groupandthtdefxartingprotoninthecarboxylgrouppullelectrons
lowerstheforthecarboxylawayfroentheaminogroup,
group,andoppositelychargedloweringHspK.,
groupslowerthepKabystabi"
lizicg1h<zwitterion.
Aminoacidsdifferintheiracid-baseproperties
of-COOHgroup:1.8〜2.4
R基donotionize的氨基酸
of一NHjgroup:8.8〜11.0
IonizableR基的氨基酸e
三个ionization电离阶段f3个p口值
Peptidesarechainsofaminoacids
RHR2
H3N—CH—C—OH+H-N-CH-COO'F
IICNjOMHHHCM2HCKtH
OHJM-C--^-H-^-COOT
型检附sHq]卜电。condensationHOH0M0HON
AminoCarboxyl-
terminal<ndterminalend
R1HR2Serylglycityros\1alanylleudne
♦IIIor
H3N—CH-C—N-CH-COO'Ser-GIy-Tyr-ZMa-Leu
Hor
°SGYAL
Hydrolysis&CondensationPeptidebond肽键Di-peptide二肽Penta-peptide三肽
寡肽、低聚肽oligo-peptidepolypeptide多肽
Multi-subunitproteins有两个或更多的多肽链(noncovalently)结合
假如至少有两条链是iden:ical完全,致的-则这个蛋白质是oligomeric低聚物的,
而这些同样的units(包括一种多种链)被称为protomers原聚体
自然产生的蛋白质的residues残基一般少「2,000
Polypeptides有独特的氨基酸构成
某些蛋白质包括不是氨基酸的chemicalgroups(conjugatedproteins并合的蛋白)
TABLE3-4ConjugatedProteins
CfassProsthebcgroucExample
LipoproteinsLipids/3t-Lipoprotein
ofblood
GlycoproteinsCarbohydratesImmunoglobulinG
PhosphoprotensPfiosphate©oupsCaseinofmilk
HemoproteinsHeme(ironporfhynn)Hemoglobin
FlBvoprotemsRavinnucleotidesSuccinate
dehydrogenase
MetalloproteinsIronFemtin
ZincAlcohol
dehydrogenase
CalciumCalmodulin
MolybdenumDlnttrogenase
CopperPlastocyanin
这些非氨基酸的部分一般被称为prostheticgroup辅基
>ProteinSeparationandPurification
ColumnChromatography色层分离法
Crudeextract粗提取今今今Fractionation分播
Ion-ExchangeChromatography
离子互换色层分离
•Largenetpositivecharge
。Netpositivecharge
cNetnegativecharge
•Largenetnegativecharge
包括负电官能团的聚合物球珠
蛋白质混合物与阳离子互换剂加入试管
蛋白质下渗的速度由他们在目前ph下的净电量决定。
阳离子互换剂使得负净电量高的蛋白质移动更快被更
早洗提elute出来。
Proteinmixtureisadded
tocolumncontaining
cationexchangers.
Proteinsmovethroughthecolumnatratesdeterminedbytheir
netchargeatthepHbeingused.Withcationexchangers,proteins
withamorenegativenetchargemovefasterandeluteearlier.
ExclusionChromatography(gelfiltration)
排斥色层分离(胶体分离)
多孔渗水的聚合物球
蛋白质混合物与cross-linked聚合物加入试管
蛋白质分子根据大〃环一样而被分离
更大的分子更轻易通过,出目前更早的(分)储(部)分
fraction
Proteinmoleculesseparate
bysize;largermolecules
passmorefreely,appearingn
intheearlierfractions.123456
AffinityChromatography
同类色层分离
Proteinof
interest
ligand
蛋白质混合物
惴/爆
MixtureSolution蛋白质混合物与结合苕配体ligand的聚合物加入试
七
ofproteinsofligand管,
;配体可以与想要的蛋白质结合
Proteinmixtureb
addedtocolumn杂质雷白被冲出试管
containinga了
polymer-bound配体热溶液
ligandspecificfor
proteinofinterest.
4)
UnwantedproteinsProteinofinterest
arewashedthroughiselutedbyligand
column.solution.
TABLE3-5APurificationTableforaHypotheticalEnzymeI
FractionvolumeToialoroteinActMtySpecificactivity
Procedureorstep(ml)(mg)(units)(unlts/ngj
1.Crudecellularextract40010000100,00010
2.Precipitationwithammoniumsulfate2803.00096,00032
翼
3.Ion-exchangechromatography即40080,0002C0
4.Size-exclusionchromatography10060,0006CO
5.Affinitychromatography345,00015.0CO
Note:AlldatareoresentthestatusofttesampleaftermedesignatedprocedurehasbeenearnedoutActivityandspecificactivityarede
finedonpage94..
Activityfumts,表达一份溶液中酶的总单彳立数量
Specificactivity(units/mg)表达每毫克总蛋白质酹的单位置;酶的纯度
1.0unitofenzymeactivity=在25℃和最佳测量条件下,每分钟引起1.0nmol底物转化的酶
的数展(amountofenzymecausingthetransformationof1.0pmolofsubstrateperminuteat
25℃underoptimalconditionsofmeasurement)
Electrophoresis电泳
SDS-polyaeryIamidegel
Crosslinkedpolymer
polyacrylamide
letsasamolecularsie^e,sbwingthemigration
proteinsappradmateJ^inproportiontotheir
harge-to-massratio.
Relativemigration
IsoelectricfocusingTwo-dimensionalelectrophoresis
TABLE3-6TheteoeloctrkPointe
ofSomeProteins
A-oewpl
<1.0
照altxiE力4.6
Seamalbunvn4.9
Urease5.0
/Racto^obuln5.2
Hemogjotxn68
MyogioDtn7.0
Chymotrypsinogen9.5
C»tocfiron>ec10.7
Lysaome11.0
Thereareseverallevelsofproteinstructure
PrimarySecondaryTertiaryQuaternary
structurestructurestructurestructure
AminoacidaHelixPolypeptidechainAssembledsubunits
residuesf.
1氨基酸残基的线性序列
(氨基酸残基residues,包括二硫键)
2局部稳定的氨基酸残基序列所形成反复出现的构造模型,包括a-螺旋,B•折叠,B•转
角,无规卷曲四种构造
3在二级构造基础上深入折叠成紧密的三维形式
(多肽链,多种3d折叠后的多肽)
4由两个或多种多肽链(亚基)互相作用形成的空间构造。
(由蛋白质亚基构造形成为多于一条多肽链的蛋白质分子的空间排列)
(组合在一起的subunit,形成Multi-subunitProtein,Arrangementisspaceofpolypeptide
subunits。)
Determinationofaminoaddsequence
Theaminoacidsequencesofmillionsofproteinshavebeendetermined.
数百万种蛋白质的氨基酸序列已经被确定
Shortpolypeptidesaresequencedusingautomatedprocedures
Sanger'smethod
测定amino-terminal残基
TheEdmandegradationprocedure
降级过程
由一种测序仪进行
Largeproteinsmustbesequencedinsmallerfragment
打断disulfidebond
Osulfidebond
C-o
Acetylated
cysteine
扯破Cleaving多肽链
TABLE3-7RieSpecificityofSomeCommon
MethodsforFragrncntingPolypeptideChains
Reagentfdio<a0cdisourcerOeavo^powits1
Trypsinlys.Arg(C)
(bovinepancreas)
SubmaxiHantsprotease〃(C)
(mousesuomanllary0and)
Clvnotr>psinPhe.gM(C)
(bovinepancreas)
StapftyJooocct/saureusV8proteaseAsp.Glu(C)
(bacte«iumS.aureus>
AspWproteaseAsp.Glu(N)
(bactenumPseudomonas^agi)
RopjmPh«,Trp.Tyr(N)
dxxeinestomach)
LndopcoteioaseLysClys(Cl
(bacteriumLysobacter
enzymogeres)
Cy<aix)eentxonudeM«(C)
•AJm即THflaacxcym9tobmrrw^am⑷AmMMiUbM
cawnercMsources.
咯5加埠gprtflMiy但W6OOHlortfwBON统or
0m:pwodetmSoccirsonrthetthecabonyl(C)orttie
aniro«N)MedZgc“edsmnoaodmMLn.
某些proteases蛋白酶只把破临近特殊氨基酸残基的肽键
Orderingthepeptidefragments
ProcedureResultConclusion
h心。lyt•:ASH2I*11Polypeptidehas38
IVHWIQMH9C2J_1$2dminoaddresidues.Tryp・
D4IK~T1JrwillckavethreUes
t2J4V1(atoo*R(ArgIandtwo
FiIMdv2
PolypeptideK(Ly$Htogivefour
G3PI
trnnts.Cy»no9«nbromide
willclMveattwo
M(M#t)togiveth,”
reectwHtiFDNfe;hydrolyM;fragments,
2(4-0inHroptwnylglut«matvE(Glu>杯imino-
rXuc«detectedtecminalresidue.
<Skuffid«
tendsIlfp/eseotl
©
deeve.0;®CASMALIK,力p&cdataminoterminus
5•URItb«9lnswithE(Glu).
©EGAAYHOFEPIDPR
()pU<Xatcarboxylterminus
DCVMSO
o-becauseitdoesnotendwith
YLIACGPM1KR(Aro)orK(Lys).
(Move“MM9M
bwnitff;tepervftfr”nwntxki)EGAAYHDFEPIOPRGASM4i)ov»rljipswith
¥6―0•g6dm.c
,C2\TKEXVHSD(;And^)Mawing
Mel|C)
XJ)ALNCYLIACGPMthemtob«ordertd.
@®0©
匕JsAYHXM”%同鹏UypMvHSD:由蹙
Aminoacidsequencescanalsobededucedbyothermethods
Aminoacid
sequence(protein)Gin-Tyr-Pro-Thr-lle-Trp
I11111111Ii]
DNAsequence(gene)CAGTATCCTACGATTTGG
■・w.
8d。"
Investigatingproteinswithmassspectrometry
光谱测定法
uilMS3Xecw
-V-*"jL^J
100
I
E75
U5O
W2CS
A
A
e
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