分子生物学复习.ppt

1一、蛋白质化学一、蛋白质化学（一）氨基酸（一）氨基酸（一）氨基酸（一）氨基酸蛋白蛋白蛋白蛋白质质的氨基酸的氨基酸的氨基酸的氨基酸组组成成成成编码编码氨基酸：氨基酸：氨基酸：氨基酸：20202020种种种种/受受受受遗传遗传密密密密码码控制控制控制控制非非非非编码编码氨基酸：翻氨基酸：翻氨基酸：翻氨基酸：翻译译后加工后加工后加工后加工编码编码氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸结结构特点构特点构特点构特点构件分子：构件分子：构件分子：构件分子：L,L,L,L,-氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸除除除除GlyGlyGlyGly外，其余都是外，其余都是外，其余都是外，其余都是L,L,L,L,-氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸ProProProPro为亚为亚氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸R R R R基基基基团团的不同是分的不同是分的不同是分的不同是分类类的基的基的基的基础础编码编码氨基酸分氨基酸分氨基酸分氨基酸分类类酸性氨基酸酸性氨基酸酸性氨基酸酸性氨基酸碱性氨基酸碱性氨基酸碱性氨基酸碱性氨基酸中性氨基酸中性氨基酸中性氨基酸中性氨基酸2咪唑基胍基吡咯环吡咯环结构特点：结构特点：1.1.含苯环含苯环:phe:phe2.2.含酚羟基含酚羟基:Tyr:Tyr3.3.含吲哚环含吲哚环:Trp:Trp4.4.含羟基含羟基:Ser Thr:Ser Thr5.5.含硫含硫:Cys Met:Cys Met6.6.含胍基含胍基:Arg:Arg7.7.含咪唑基含咪唑基:His:His 3(二二二二)氨基酸的理化性质氨基酸的理化性质氨基酸的理化性质氨基酸的理化性质两性两性两性两性电电离离离离等等等等电电点点点点(pI(pI(pI(pI）在水溶液中能两性在水溶液中能两性在水溶液中能两性在水溶液中能两性电电离而成兼性离子离而成兼性离子离而成兼性离子离而成兼性离子分子呈分子呈分子呈分子呈电电中性中性中性中性时时的溶液的的溶液的的溶液的的溶液的pHpHpHpH值值紫外吸收紫外吸收紫外吸收紫外吸收 芳香族氨基酸特有芳香族氨基酸特有芳香族氨基酸特有芳香族氨基酸特有(phe(phe(phe(phe，Tyr,Trp)Tyr,Trp)Tyr,Trp)Tyr,Trp)吸收峰：波吸收峰：波吸收峰：波吸收峰：波长长280nm280nm280nm280nm茚茚三三三三酮酮反反反反应应 加加加加热热氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸 +茚茚三三三三酮酮 蓝蓝紫色化合物紫色化合物紫色化合物紫色化合物 (570nm)(570nm)(570nm)(570nm)ProProProPro +茚茚三三三三酮酮 黄色化合物黄色化合物黄色化合物黄色化合物氨基酸的定量方法氨基酸的定量方法氨基酸的定量方法氨基酸的定量方法4（三）蛋白质的结构层次（三）蛋白质的结构层次（三）蛋白质的结构层次（三）蛋白质的结构层次一一一一级结级结构构构构从从从从N-N-N-N-端到端到端到端到C-C-C-C-端氨基酸（残基）排列端氨基酸（残基）排列端氨基酸（残基）排列端氨基酸（残基）排列顺顺序序序序是蛋白是蛋白是蛋白是蛋白质质的基本的基本的基本的基本结结构构构构是空是空是空是空间结间结构、生理功能的基构、生理功能的基构、生理功能的基构、生理功能的基础础维维系系系系键键肽键肽键/二硫二硫二硫二硫键键二二二二级结级结构构构构肽链肽链主主主主链链骨架原子局部空骨架原子局部空骨架原子局部空骨架原子局部空间结间结构构构构螺旋螺旋螺旋螺旋/折叠折叠折叠折叠/转转角角角角/无无无无规规卷曲卷曲卷曲卷曲/模体模体模体模体维维系系系系键键氢键氢键三三三三级结级结构构构构肽链肽链主主主主链链、侧链侧链骨架原子局部空骨架原子局部空骨架原子局部空骨架原子局部空间结间结构构构构（结结构域构域构域构域/分子伴分子伴分子伴分子伴侣侣）球状或球状或球状或球状或椭圆椭圆状蛋白状蛋白状蛋白状蛋白质质 亲亲水表面和疏水内核水表面和疏水内核水表面和疏水内核水表面和疏水内核大部分蛋白大部分蛋白大部分蛋白大部分蛋白质质到三到三到三到三级结级结构已有生物活性构已有生物活性构已有生物活性构已有生物活性例如：肌例如：肌例如：肌例如：肌红红蛋白蛋白蛋白蛋白 、免疫球蛋白、免疫球蛋白、免疫球蛋白、免疫球蛋白维维系系系系键键疏水疏水疏水疏水键键 四四四四级结级结构构构构蛋白蛋白蛋白蛋白质质分子中各个分子中各个分子中各个分子中各个亚亚基基基基的空的空的空的空间间排布排布排布排布举举例：血例：血例：血例：血红红蛋白（蛋白（蛋白（蛋白（2 2 2 22 2 2 2）维维系系系系键键离子离子离子离子键键5模体模体模体模体（motifmotifmotifmotif）蛋白蛋白蛋白蛋白质质分子中分子中分子中分子中2 2 2 23 3 3 3个二个二个二个二级结级结构构构构肽肽段，在空段，在空段，在空段，在空间间上上上上有有有有规规律地聚集起来，形成相律地聚集起来，形成相律地聚集起来，形成相律地聚集起来，形成相对稳对稳定、特殊的空定、特殊的空定、特殊的空定、特殊的空间间构象构象构象构象具有特殊的生理功能具有特殊的生理功能具有特殊的生理功能具有特殊的生理功能例如：例如：例如：例如：-环环-钙结钙结合蛋白合蛋白合蛋白合蛋白 锌锌指指指指结结构域构域构域构域分子量大的蛋白分子量大的蛋白分子量大的蛋白分子量大的蛋白质质三三三三级结级结构可分割成构可分割成构可分割成构可分割成1 1 1 1个和数个个和数个个和数个个和数个 球状或球状或球状或球状或纤维纤维状的区域状的区域状的区域状的区域具有功能具有功能具有功能具有功能例如：例如：例如：例如：酶酶的活性中心的活性中心的活性中心的活性中心6分子伴分子伴分子伴分子伴侣侣空空空空间间构象的决定因素之一构象的决定因素之一构象的决定因素之一构象的决定因素之一(一一一一级结级结构构构构/分子伴分子伴分子伴分子伴侣侣)本本本本质质是蛋白是蛋白是蛋白是蛋白质质(热热休克蛋白休克蛋白休克蛋白休克蛋白Hsp70/Hsp70/Hsp70/Hsp70/异构异构异构异构酶酶)提供一个保提供一个保提供一个保提供一个保护环护环境境境境加速蛋白加速蛋白加速蛋白加速蛋白质质折叠成天然构象或四折叠成天然构象或四折叠成天然构象或四折叠成天然构象或四级结级结构构构构亚亚基基基基在蛋白在蛋白在蛋白在蛋白质质的的的的四四四四级结级结构构构构中，每个各中，每个各中，每个各中，每个各具独立三具独立三具独立三具独立三级结级结 构构构构的多的多的多的多肽链肽链称称称称为亚为亚基基基基亚亚基基基基单单独存在不具有生物活性独存在不具有生物活性独存在不具有生物活性独存在不具有生物活性7一一一一级结级结构是决定三构是决定三构是决定三构是决定三维结维结构构构构 和生物学活性的基和生物学活性的基和生物学活性的基和生物学活性的基础础牛核糖核酸牛核糖核酸牛核糖核酸牛核糖核酸酶酶的的的的变变性和复性性和复性性和复性性和复性实验实验比比比比较较几种氨基酸几种氨基酸几种氨基酸几种氨基酸顺顺序相似的序相似的序相似的序相似的 蛋白蛋白蛋白蛋白质质空空空空间结间结构和生物学活性构和生物学活性构和生物学活性构和生物学活性蛋白蛋白蛋白蛋白质结质结构与功能的范例构与功能的范例构与功能的范例构与功能的范例肌肌肌肌红红蛋白蛋白蛋白蛋白:三三三三级结级结构构构构血血血血红红蛋白蛋白蛋白蛋白:四四四四级结级结构构构构 (别别构效构效构效构效应应/氧解离曲氧解离曲氧解离曲氧解离曲线线呈呈呈呈S S S S形形形形)蛋白蛋白蛋白蛋白质质折叠折叠折叠折叠 需要分子伴需要分子伴需要分子伴需要分子伴侣侣/伴伴伴伴侣侣蛋白蛋白蛋白蛋白天然非折叠蛋白天然非折叠蛋白天然非折叠蛋白天然非折叠蛋白质质(内在非内在非内在非内在非结结构蛋白构蛋白构蛋白构蛋白质质)天然蛋白天然蛋白天然蛋白天然蛋白质质,没有完全折叠成特定没有完全折叠成特定没有完全折叠成特定没有完全折叠成特定 三三三三级结级结构构构构,但具但具但具但具备备功能功能功能功能与其他蛋白与其他蛋白与其他蛋白与其他蛋白质质相互作用相互作用相互作用相互作用,具有功能具有功能具有功能具有功能 多多多多样样性性性性8（四）蛋白质的理化性质（四）蛋白质的理化性质（四）蛋白质的理化性质（四）蛋白质的理化性质蛋白蛋白蛋白蛋白质质的两性的两性的两性的两性电电离离离离 大多数人体蛋白大多数人体蛋白大多数人体蛋白大多数人体蛋白质质pI=5.0pI=5.0pI=5.0pI=5.0在在在在pH7.4pH7.4pH7.4pH7.4环环境下成境下成境下成境下成阴离子阴离子阴离子阴离子蛋白蛋白蛋白蛋白质质的胶体性的胶体性的胶体性的胶体性质质水化水化水化水化层层电电荷荷荷荷层层蛋白蛋白蛋白蛋白质变质变性和复性性和复性性和复性性和复性变变性性性性:空空空空间结间结构破坏构破坏构破坏构破坏,一一一一级结级结构不构不构不构不变变,生物学活性生物学活性生物学活性生物学活性丧丧失失失失蛋白蛋白蛋白蛋白质质紫外吸收紫外吸收紫外吸收紫外吸收 =280 nm=280 nm=280 nm=280 nm 有特征性吸收峰有特征性吸收峰有特征性吸收峰有特征性吸收峰蛋白蛋白蛋白蛋白质质定性、定量方法定性、定量方法定性、定量方法定性、定量方法9蛋白质的变性蛋白质的变性蛋白质的变性蛋白质的变性vv变变性因素性因素性因素性因素vv物理或化学因素物理或化学因素物理或化学因素物理或化学因素vv机制机制机制机制 vv蛋白蛋白蛋白蛋白质质空空空空间结间结构破坏构破坏构破坏构破坏vv一一一一级结级结构未破坏构未破坏构未破坏构未破坏vv性性性性质质的的的的变变化化化化vv溶解度降低溶解度降低溶解度降低溶解度降低/黏度增加黏度增加黏度增加黏度增加vv结结晶能力消失晶能力消失晶能力消失晶能力消失/生物活性生物活性生物活性生物活性丧丧失失失失vv易被蛋白易被蛋白易被蛋白易被蛋白酶酶水解水解水解水解vv实际应实际应用用用用vv防止蛋白制防止蛋白制防止蛋白制防止蛋白制剂剂/蛋白蛋白蛋白蛋白质药质药物的物的物的物的变变性失活性失活性失活性失活vv使使使使细细菌蛋白菌蛋白菌蛋白菌蛋白质变质变性失活，消毒性失活，消毒性失活，消毒性失活，消毒杀杀菌菌菌菌10（五）蛋白质的分离和纯化（五）蛋白质的分离和纯化（五）蛋白质的分离和纯化（五）蛋白质的分离和纯化根据分子大小根据分子大小根据分子大小根据分子大小 的的的的纯纯化方法化方法化方法化方法透析和超透析和超透析和超透析和超滤滤超速离心超速离心超速离心超速离心凝胶凝胶凝胶凝胶层层析析析析利用大分子蛋白利用大分子蛋白利用大分子蛋白利用大分子蛋白质质性性性性质质密度、形密度、形密度、形密度、形态态、沉降系数不同、沉降系数不同、沉降系数不同、沉降系数不同利用溶解度利用溶解度利用溶解度利用溶解度 差差差差别别的的的的纯纯化化化化 方法方法方法方法等等等等电电点沉淀点沉淀点沉淀点沉淀盐盐析析析析丙丙丙丙酮酮沉淀沉淀沉淀沉淀利用蛋白利用蛋白利用蛋白利用蛋白质质等等等等电电点不同点不同点不同点不同破坏水化破坏水化破坏水化破坏水化层层/电电荷荷荷荷层层11根据根据根据根据电电荷不同荷不同荷不同荷不同 的的的的纯纯化方法化方法化方法化方法电电泳泳泳泳l lSDS-PAGESDS-PAGESDS-PAGESDS-PAGEl lIEFIEFIEFIEFl l双向双向双向双向电电泳泳泳泳l l（SDS-SDS-SDS-SDS-PAGE/IEFPAGE/IEFPAGE/IEFPAGE/IEF）l l毛毛毛毛细细管管管管电电泳泳泳泳蛋白蛋白蛋白蛋白质质两性两性两性两性电电离性离性离性离性质质离子交离子交离子交离子交换层换层析析析析利用利用利用利用对对配体的配体的配体的配体的生物生物生物生物亲亲和力的和力的和力的和力的纯纯化方法化方法化方法化方法亲亲和和和和层层析析析析配体配体配体配体抗体抗体抗体抗体/酶酶的底物的底物的底物的底物HPLCHPLCHPLCHPLC（离子交（离子交（离子交（离子交换换/亲亲和和和和层层析析析析/凝胶凝胶凝胶凝胶层层析）析）析）析）高高高高压压液液液液泵泵作用于流作用于流作用于流作用于流动动相相相相12（六）蛋白质组和蛋白质组学（六）蛋白质组和蛋白质组学（六）蛋白质组和蛋白质组学（六）蛋白质组和蛋白质组学蛋白蛋白蛋白蛋白质组质组 指某种指某种指某种指某种细细胞或胞或胞或胞或组织组织中基因中基因中基因中基因组组所表达的所表达的所表达的所表达的全部蛋白全部蛋白全部蛋白全部蛋白质质不同不同不同不同环环境境境境/状状状状态态/发发育育育育阶阶段段段段细细胞胞胞胞蛋白水平蛋白水平蛋白水平蛋白水平的的的的变变化化化化蛋白蛋白蛋白蛋白质组质组学学学学研究各种生物基因研究各种生物基因研究各种生物基因研究各种生物基因组组在在在在细细胞中表达的胞中表达的胞中表达的胞中表达的全部蛋白全部蛋白全部蛋白全部蛋白质质的分子的分子的分子的分子结结构、功能及其相互作用构、功能及其相互作用构、功能及其相互作用构、功能及其相互作用的的的的新学科新学科新学科新学科研究不同研究不同研究不同研究不同环环境境境境/状状状状态态/发发育育育育阶阶段段段段/不同不同不同不同组织组织的的的的细细胞中胞中胞中胞中蛋白蛋白蛋白蛋白质质分子的种分子的种分子的种分子的种类类、结结构和功能，蛋白构和功能，蛋白构和功能，蛋白构和功能，蛋白质质相互作用相互作用相互作用相互作用发现发现新新新新药药13二、酶学二、酶学二、酶学二、酶学（一）酶的一般特性（一）酶的一般特性（一）酶的一般特性（一）酶的一般特性1 1 1 1、酶的化学本质和结构、酶的化学本质和结构、酶的化学本质和结构、酶的化学本质和结构酶酶的基本概念的基本概念的基本概念的基本概念酶酶vv生物催化生物催化生物催化生物催化剂剂vv本本本本质质：蛋白：蛋白：蛋白：蛋白质质vv底物：各底物：各底物：各底物：各类类代代代代谢谢物物物物vv活活活活细细胞胞胞胞产产生、具有催化功能生、具有催化功能生、具有催化功能生、具有催化功能核核核核酶酶vv生物催化生物催化生物催化生物催化剂剂vv本本本本质质：RNARNARNARNAvv底物：核酸底物：核酸底物：核酸底物：核酸14全全全全酶酶、辅酶辅酶和和和和辅辅基基基基vv全全全全酶酶vv酶酶蛋白蛋白蛋白蛋白-催化作用催化作用催化作用催化作用（特异性）（特异性）（特异性）（特异性）vv辅辅助因子助因子助因子助因子-金属离子金属离子金属离子金属离子 小分子有机物小分子有机物小分子有机物小分子有机物(维维生素生素生素生素)vv辅辅基基基基vv非蛋白非蛋白非蛋白非蛋白质质部分部分部分部分-酶酶蛋白蛋白蛋白蛋白 共价共价共价共价键键vv透析、超透析、超透析、超透析、超滤滤不能分离不能分离不能分离不能分离vv辅酶辅酶vv非蛋白非蛋白非蛋白非蛋白质质部分部分部分部分-酶酶蛋白蛋白蛋白蛋白 非非非非共价共价共价共价键键vv透析、超透析、超透析、超透析、超滤滤能能能能分离分离分离分离15酶酶的活性中的活性中的活性中的活性中心心心心酶酶分子上分子上分子上分子上必需基必需基必需基必需基团团集中的特定空集中的特定空集中的特定空集中的特定空间结间结构区域构区域构区域构区域功能功能功能功能单单位位位位1:1:1:1:与底物与底物与底物与底物结结合合合合功能功能功能功能单单位位位位2:2:2:2:催化化学催化化学催化化学催化化学键键的断裂和形成的断裂和形成的断裂和形成的断裂和形成 (催化底物催化底物催化底物催化底物转变为产转变为产物物物物)vv特点特点特点特点vv辅酶辅酶的部分的部分的部分的部分结结构参与构参与构参与构参与组组成成成成酶酶的活性中心的活性中心的活性中心的活性中心vv酶酶蛋白蛋白蛋白蛋白=调节亚调节亚基基基基+催化催化催化催化亚亚基基基基vv酶酶蛋白的三蛋白的三蛋白的三蛋白的三维结维结构是正常功能必需的构是正常功能必需的构是正常功能必需的构是正常功能必需的16 酶酶-生物催化生物催化生物催化生物催化剂剂的特点的特点的特点的特点vv容易失活（容易失活（容易失活（容易失活（变变性）性）性）性）vv具有极高效率具有极高效率具有极高效率具有极高效率vv对对底物底物底物底物专专一性一性一性一性强强vv酶酶活性可活性可活性可活性可调节调节vv基因表达基因表达基因表达基因表达vv激素激素激素激素vv反反反反馈馈抑制抑制抑制抑制vv抑制抑制抑制抑制剂剂和激活和激活和激活和激活剂剂vv蛋白蛋白蛋白蛋白酶酶解激活解激活解激活解激活vv可逆共价修可逆共价修可逆共价修可逆共价修饰饰vv别别构构构构调节调节17转换数（转换数（转换数（转换数（KcatKcat）w w酶酶的催化常数的催化常数的催化常数的催化常数w wKcatKcat定定定定义义w w一定条件下一定条件下一定条件下一定条件下 转换转换w w每个每个每个每个酶酶分子分子分子分子 底物的分子数底物的分子数底物的分子数底物的分子数/每秒每秒每秒每秒w w一定条件下一定条件下一定条件下一定条件下 转换转换w w每每每每molmolmolmol酶酶分子分子分子分子 底物的底物的底物的底物的mol/mol/mol/mol/每秒每秒每秒每秒2 2、转换数（、转换数（、转换数（、转换数（KcatKcat）和米氏常数（）和米氏常数（）和米氏常数（）和米氏常数（KmKm）18米氏常数（米氏常数（米氏常数（米氏常数（KmKm）w wKmKmKmKm定定定定义义w w当当当当v=1/2 Vv=1/2 Vv=1/2 Vv=1/2 V时时，底物的，底物的，底物的，底物的浓浓度。度。度。度。w w单单位：位：位：位：mol/Lmol/Lmol/Lmol/Lw wKmKmKmKm意意意意义义w w酶酶的特征性常数的特征性常数的特征性常数的特征性常数w wKmKmKmKm大小大小大小大小与与与与该酶对该酶对底物底物底物底物亲亲和力大小成反比和力大小成反比和力大小成反比和力大小成反比KmKmKmKm大大大大，亲亲和力和力和力和力小小小小，反，反，反，反应应速度慢速度慢速度慢速度慢 KmKmKmKm小小小小，亲亲和力和力和力和力大大大大，反，反，反，反应应速度快速度快速度快速度快uu酶对酶对最适底物的最适底物的最适底物的最适底物的KmKmKmKm值值最小（最小（最小（最小（亲亲和力最大）和力最大）和力最大）和力最大）19Kcat/KmKcat/Kmw wKcat/KmKcat/Kmw w酶酶的催化效率的参数的催化效率的参数的催化效率的参数的催化效率的参数w w意意意意义义w wKcat/KmKcat/Km比比比比值值越大，越大，越大，越大，酶酶催化效率越高催化效率越高催化效率越高催化效率越高w wKcat/KmKcat/Km比比比比值值上限上限上限上限=扩扩散速度常数散速度常数散速度常数散速度常数（101010108 8 8 8-10-10-10-109 9 9 9molmolmolmol-1.-1.-1.-1.L L L L.s s s s-1-1-1-1)uu乙乙乙乙酰酰胆碱胆碱胆碱胆碱酶酶203 3、酶的活力、酶的活力、酶的活力、酶的活力w w酶酶的活力的活力的活力的活力w w酶酶催化某一化学反催化某一化学反催化某一化学反催化某一化学反应应的能力的能力的能力的能力w w催化的化学反催化的化学反催化的化学反催化的化学反应应速率表示速率表示速率表示速率表示酶酶活力的大小活力的大小活力的大小活力的大小w w反反反反应应速率大速率大速率大速率大,酶酶活力越高活力越高活力越高活力越高w w酶单酶单位位位位(U)(U)(U)(U)(酶酶活力活力活力活力单单位位位位)w w一定条件下和一定一定条件下和一定一定条件下和一定一定条件下和一定时间时间内内内内,将一定量的底物将一定量的底物将一定量的底物将一定量的底物转转化成化成化成化成产产物所需要的物所需要的物所需要的物所需要的酶酶量量量量uuU/g,U/mLU/g,U/mLU/g,U/mLU/g,U/mLw w酶酶活力活力活力活力国国国国际单际单位位位位（IUIUIUIU）uu在最适反在最适反在最适反在最适反应应条件（条件（条件（条件（25252525）uu每分每分每分每分钟钟内催化内催化内催化内催化1umol1umol1umol1umol底物底物底物底物转转化化化化为产为产物所需物所需物所需物所需 要的要的要的要的酶酶量量量量uu1 IU=1 umol/min1 IU=1 umol/min1 IU=1 umol/min1 IU=1 umol/min21（二）酶的催化机制（二）酶的催化机制（二）酶的催化机制（二）酶的催化机制vv诱导诱导契合假契合假契合假契合假说说（过过渡渡渡渡态态、活化、活化、活化、活化能和能和能和能和结结合能）合能）合能）合能）vv酶酶-底物复合物的形成与底物复合物的形成与底物复合物的形成与底物复合物的形成与诱导诱导契合假契合假契合假契合假说说vvE+S ES E+PE+S ES E+PE+S ES E+PE+S ES E+P （过过渡渡渡渡态态）vv邻邻近效近效近效近效应应w w酶酶蛋白蛋白蛋白蛋白+酶酶活性中心活性中心活性中心活性中心 反反反反应应基基基基团团在在在在 空空空空间间相互靠近相互靠近相互靠近相互靠近vv一般酸碱催化一般酸碱催化一般酸碱催化一般酸碱催化w w同一种同一种同一种同一种酶酶兼有酸、碱双重催化作用兼有酸、碱双重催化作用兼有酸、碱双重催化作用兼有酸、碱双重催化作用w w在任何生理条件下在任何生理条件下在任何生理条件下在任何生理条件下顺顺利利利利进进行行行行22vv亲亲核催化核催化核催化核催化（共价催化）（共价催化）（共价催化）（共价催化）和和和和亲电亲电催化催化催化催化vv亲亲核催化核催化核催化核催化酶酶的的的的亲亲核基核基核基核基团团与底物与底物与底物与底物亲电亲电中心中心中心中心 共价共价共价共价结结合合合合uu 稳稳定定定定过过渡渡渡渡态态 uu 例：例：例：例：酶酶活性中心的活性中心的活性中心的活性中心的SerSerSerServv亲电亲电催化催化催化催化酶酶的的的的亲电亲电体与底物体与底物体与底物体与底物亲亲核中心核中心核中心核中心结结合合合合uu 酶酶活性中心更敏感活性中心更敏感活性中心更敏感活性中心更敏感uu 例：金属离子与底物例：金属离子与底物例：金属离子与底物例：金属离子与底物结结合合合合vv静静静静电电效效效效应应vv酶酶活性中心中的活性中心中的活性中心中的活性中心中的带电带电荷的氨基酸荷的氨基酸荷的氨基酸荷的氨基酸侧链侧链/金属离子金属离子金属离子金属离子uu 稳稳定定定定过过渡渡渡渡态态23（三）酶活性的调控（三）酶活性的调控（三）酶活性的调控（三）酶活性的调控酶酶的活性的活性的活性的活性调节调节蛋白蛋白蛋白蛋白酶酶解激活解激活解激活解激活（酶酶原与原与原与原与酶酶原的激活）原的激活）原的激活）原的激活）酶酶的共价修的共价修的共价修的共价修饰调节饰调节别别构构构构酶酶代谢途径、代谢途径、代谢途径、代谢途径、限速酶限速酶限速酶限速酶 F G F G F G F G A B C D EA B C D EA B C D EA B C D E H L H L H L H LE E E E1 1 1 1E E E E2 2 2 2E E E E3 3 3 3E E E E4 4 4 4E E E E5 5 5 5E E E E6 6 6 6E E E E7 7 7 7E E E E8 8 8 824蛋白酶解激活（酶原的激活）蛋白酶解激活（酶原的激活）蛋白酶解激活（酶原的激活）蛋白酶解激活（酶原的激活）vv酶酶原原原原 vv在在在在细细胞内合成或胞内合成或胞内合成或胞内合成或刚刚分泌分泌分泌分泌时时vv无催化活性的无催化活性的无催化活性的无催化活性的酶酶的前体的前体的前体的前体vv例：消化例：消化例：消化例：消化酶酶/凝血因子凝血因子凝血因子凝血因子/补补体系体系体系体系统统/蛋白激素蛋白激素蛋白激素蛋白激素/胶原蛋白胶原蛋白胶原蛋白胶原蛋白vv酶酶原激原激原激原激活活活活vv过过程：程：程：程：酶酶原原原原 酶酶vv本本本本质质：酶酶的活性中心形成的活性中心形成的活性中心形成的活性中心形成vv特点特点特点特点vv不可逆共价修不可逆共价修不可逆共价修不可逆共价修饰饰vv一般不需要消耗能量（一般不需要消耗能量（一般不需要消耗能量（一般不需要消耗能量（ATPATPATPATP）25vv别别构构构构酶酶vv酶酶的共价修的共价修的共价修的共价修饰调节饰调节vv底物底物底物底物vv酶酶蛋白（四蛋白（四蛋白（四蛋白（四级结级结构）构）构）构）vv酶酶蛋白蛋白蛋白蛋白vv作用物作用物作用物作用物vv别别构构构构剂剂vv激活激活激活激活剂剂/抑制抑制抑制抑制剂剂vv催化：催化：催化：催化：另一个另一个另一个另一个酶酶vv修修修修饰饰基基基基团团：磷酸基磷酸基磷酸基磷酸基团团/乙乙乙乙酰酰基基基基vv结结合方式合方式合方式合方式vv部位：部位：部位：部位：调节亚调节亚基基基基vv非共价非共价非共价非共价结结合合合合vv可逆地共价修可逆地共价修可逆地共价修可逆地共价修饰饰vv构象构象构象构象变变化化化化vv构象构象构象构象变变化化化化(疏松疏松疏松疏松/紧紧密密密密)vv磷酸化或去磷酸化磷酸化或去磷酸化磷酸化或去磷酸化磷酸化或去磷酸化vv乙乙乙乙酰酰化，去乙化，去乙化，去乙化，去乙酰酰化化化化vv酶酶活性活性活性活性vv升高升高升高升高/降低降低降低降低vv升高升高升高升高/降低降低降低降低vv动动力学曲力学曲力学曲力学曲线线vv呈呈呈呈S S S S形形形形vv举举例例例例vv血血血血红红蛋白蛋白蛋白蛋白vvTyrTyrTyrTyr蛋白激蛋白激蛋白激蛋白激酶酶26信号分子和受体信号分子和受体信号分子和受体信号分子和受体vv信号分子信号分子信号分子信号分子|细细胞胞胞胞间间信息物信息物信息物信息物质质|第一信使第一信使第一信使第一信使|细细胞分泌的胞分泌的胞分泌的胞分泌的调节调节靶靶靶靶细细胞生命活胞生命活胞生命活胞生命活动动的化学物的化学物的化学物的化学物质质w w根据根据根据根据细细胞分泌信息物胞分泌信息物胞分泌信息物胞分泌信息物质质的方式分的方式分的方式分的方式分类类 神神神神经递质经递质 乙乙乙乙酰酰胆碱、去甲胆碱、去甲胆碱、去甲胆碱、去甲肾肾上腺素上腺素上腺素上腺素 内分泌激素内分泌激素内分泌激素内分泌激素 胞内受体激素胞内受体激素胞内受体激素胞内受体激素:甲状腺素、甲状腺素、甲状腺素、甲状腺素、类类固醇激素固醇激素固醇激素固醇激素 胞膜受体激素胞膜受体激素胞膜受体激素胞膜受体激素:肾肾上腺素、促甲状腺激素上腺素、促甲状腺激素上腺素、促甲状腺激素上腺素、促甲状腺激素 、胰高血糖素、胰高血糖素、胰高血糖素、胰高血糖素、胰胰胰胰岛岛素、生素、生素、生素、生长长激素激素激素激素 局部化学介局部化学介局部化学介局部化学介质质 生生生生长长因子因子因子因子、前列腺素、前列腺素、前列腺素、前列腺素 气体信号分子气体信号分子气体信号分子气体信号分子 一氧化氮、一氧化碳一氧化氮、一氧化碳一氧化氮、一氧化碳一氧化氮、一氧化碳三、细胞信息转导三、细胞信息转导三、细胞信息转导三、细胞信息转导27信号分子和受体信号分子和受体信号分子和受体信号分子和受体vv受受受受 体体体体|膜受体膜受体膜受体膜受体 离子通道受体离子通道受体离子通道受体离子通道受体 G G G G蛋白偶蛋白偶蛋白偶蛋白偶联联受体受体受体受体 单单跨膜受体跨膜受体跨膜受体跨膜受体酪氨酸蛋白激酪氨酸蛋白激酪氨酸蛋白激酪氨酸蛋白激酶酶受体型受体型受体型受体型非酪氨酸蛋白激非酪氨酸蛋白激非酪氨酸蛋白激非酪氨酸蛋白激酶酶受体型受体型受体型受体型TGFTGFTGFTGF的的的的型和型和型和型和型受体型受体型受体型受体具有具有具有具有鸟嘌鸟嘌呤呤呤呤环环化化化化酶酶活性的受体活性的受体活性的受体活性的受体 胞内受体胞内受体胞内受体胞内受体 位于位于位于位于细细胞胞胞胞浆浆和和和和细细胞核胞核胞核胞核中的受体中的受体中的受体中的受体 全部全部全部全部为为DNADNADNADNA结结合蛋白合蛋白合蛋白合蛋白28|细细胞内信息物胞内信息物胞内信息物胞内信息物质质|第一信使第一信使第一信使第一信使经转导经转导刺激刺激刺激刺激细细胞内胞内胞内胞内产产生的生的生的生的|传递细传递细胞胞胞胞调调控信号的化学物控信号的化学物控信号的化学物控信号的化学物质质无机离子无机离子无机离子无机离子CaCaCaCa2+2+2+2+脂脂脂脂类类衍生物衍生物衍生物衍生物DAGDAGDAGDAG、CerCerCerCer核苷酸核苷酸核苷酸核苷酸cAMPcAMPcAMPcAMP、cGMPcGMPcGMPcGMP糖糖糖糖类类衍生物衍生物衍生物衍生物IPIPIPIP3 3 3 3信号蛋白分子信号蛋白分子信号蛋白分子信号蛋白分子Ras/JAK/RafRas/JAK/RafRas/JAK/RafRas/JAK/Rafw w第二信使第二信使第二信使第二信使w w细细胞胞胞胞内内内内传递传递信息的小分子物信息的小分子物信息的小分子物信息的小分子物质质w wCaCaCaCa2+2+2+2+、DAGDAGDAGDAG、IPIPIPIP3 3 3 3、CerCerCerCer、cAMPcAMPcAMPcAMP、cGMPcGMPcGMPcGMP、花生四花生四花生四花生四烯烯酸及其代酸及其代酸及其代酸及其代谢产谢产物物物物w w第三信使第三信使第三信使第三信使w wDNADNADNADNA结结合蛋白（合蛋白（合蛋白（合蛋白（转录转录因子）因子）因子）因子）负责细负责细胞胞胞胞核核核核内外信息内外信息内外信息内外信息传递传递与靶基因特异序列与靶基因特异序列与靶基因特异序列与靶基因特异序列结结合，合，合，合，调节调节基因基因基因基因转录转录29 膜受体介导的信息传递膜受体介导的信息传递膜受体介导的信息传递膜受体介导的信息传递uG G蛋白偶蛋白偶联受体介受体介导的信号的信号转导途径途径cAMPcAMPcAMPcAMP信号信号信号信号传导传导途径途径途径途径肾肾上腺素上腺素上腺素上腺素胰高血糖素胰高血糖素胰高血糖素胰高血糖素促甲状腺激素促甲状腺激素促甲状腺激素促甲状腺激素(TSH)TSH)TSH)TSH)CaCaCaCa2+2+2+2+信号信号信号信号传导传导途径途径途径途径促甲状腺激素促甲状腺激素促甲状腺激素促甲状腺激素释释放激素放激素放激素放激素(TRH)TRH)TRH)TRH)去甲去甲去甲去甲肾肾上腺素上腺素上腺素上腺素抗利尿激素抗利尿激素抗利尿激素抗利尿激素30u酶偶偶联受体介受体介导的信号的信号转导途径途径受体酪氨酸蛋白激受体酪氨酸蛋白激受体酪氨酸蛋白激受体酪氨酸蛋白激酶酶(RTK)(RTK)(RTK)(RTK)途径途径途径途径胰胰胰胰岛岛素素素素,生生生生长长因子因子因子因子受体受体受体受体鸟鸟苷酸苷酸苷酸苷酸环环化化化化酶酶途径途径途径途径心心心心钠钠素素素素(ANP),NO(ANP),NO(ANP),NO(ANP),NO受体受体受体受体TyrTyrTyrTyr磷酸磷酸磷酸磷酸酶酶CD45CD45CD45CD45受体受体受体受体Ser/ThrSer/ThrSer/ThrSer/Thr激激激激酶酶TGF-TGF-TGF-TGF-途径途径途径途径 结结合合合合TyrTyrTyrTyr激激激激酶酶的受体的受体的受体的受体EPO,IFNEPO,IFNEPO,IFNEPO,IFN31信信号号分分子子 受受体体G G蛋白蛋白腺腺苷苷酸酸环环化化酶酶A AT TP Pc cA AM MP PA A激激酶酶ProProPro-pPro-p生生理理功功能能调调节节cAMPcAMPcAMPcAMP信号转导途径信号转导途径信号转导途径信号转导途径32Pro Pro-pPro Pro-pl l调节蛋白的磷酸化（快调节）调节蛋白的磷酸化（快调节）e.g e.g 糖原磷酸化激酶、糖原磷酸化酶糖原磷酸化激酶、糖原磷酸化酶l l转录因子磷酸化（慢调节）转录因子磷酸化（慢调节）e.g CREBe.g CREB（CRECRE结合蛋白）磷酸化结合蛋白）磷酸化 CRECRE（cAMPcAMP反应元件）反应元件）促进有关基因转录促进有关基因转录33cAMPcAMPcAMPcAMP信号转导途径信号转导途径信号转导途径信号转导途径uu信号分子信号分子信号分子信号分子uu肾肾上腺素上腺素上腺素上腺素,胰高血糖素胰高血糖素胰高血糖素胰高血糖素uu促促促促肾肾上腺皮上腺皮上腺皮上腺皮质质激素激素激素激素,促甲状腺激素促甲状腺激素促甲状腺激素促甲状腺激素(TSH),TSH),TSH),TSH),促黄体素促黄体素促黄体素促黄体素uu甲状旁腺激素甲状旁腺激素甲状旁腺激素甲状旁腺激素,升升升升压压素素素素uuG G G G蛋白偶蛋白偶蛋白偶蛋白偶联联受体受体受体受体uu单单一多一多一多一多肽链组肽链组成成成成uu显显著的著的著的著的结结构特点构特点构特点构特点:7:7:7:7个跨膜个跨膜个跨膜个跨膜螺旋螺旋螺旋螺旋uu膜外膜外膜外膜外N N N N端端端端,配体配体配体配体结结合的区域合的区域合的区域合的区域 跨膜跨膜跨膜跨膜7 7段不段不段不段不连续连续的的的的肽肽段段段段组组成成成成 膜内膜内膜内膜内C C C C端端端端,与与与与GG蛋白蛋白蛋白蛋白结结合的区域合的区域合的区域合的区域34uuG G G G蛋白蛋白蛋白蛋白(GTP-(GTP-(GTP-(GTP-结结合蛋白合蛋白合蛋白合蛋白)uuGs:Gs:Gs:Gs:活化腺苷酸活化腺苷酸活化腺苷酸活化腺苷酸环环化化化化酶酶活化型活化型活化型活化型:G G G G蛋白蛋白蛋白蛋白-GTP-GTP-GTP-GTP非活化型非活化型非活化型非活化型:G G G G蛋白蛋白蛋白蛋白-GDP-GDP-GDP-GDP具具具具GTPGTPGTPGTP酶酶的活性的活性的活性的活性l lG G G G蛋白种蛋白种蛋白种蛋白种类类GsGsGsGs(+)(+)(+)(+)腺苷酸腺苷酸腺苷酸腺苷酸环环化化化化酶酶 cAMPcAMPcAMPcAMPGiGiGiGi(-)(-)(-)(-)腺苷酸腺苷酸腺苷酸腺苷酸环环化化化化酶酶 cAMPcAMPcAMPcAMPGqGqGqGq活化磷脂活化磷脂活化磷脂活化磷脂酶酶C-C-C-C-uu腺苷酸腺苷酸腺苷酸腺苷酸环环化化化化酶酶uuATP cAMPATP cAMPATP cAMPATP cAMPuucAMPcAMPcAMPcAMPuu第二信使第二信使第二信使第二信使35uucAMP cAMP cAMP cAMP 依依依依赖赖的的的的 蛋白激蛋白激蛋白激蛋白激酶酶 (A(A(A(A激激激激酶酶)uu结结构构构构:2:2:2:2个催化个催化个催化个催化亚亚基基基基,2,2,2,2个个个个调节亚调节亚基的蛋白基的蛋白基的蛋白基的蛋白质质uu激活激活激活激活:别别构激活构激活构激活构激活(别别构构构构剂剂cAMPcAMPcAMPcAMP）uu作用作用作用作用:Pro Pro-P Pro Pro-P Pro Pro-P Pro Pro-P uu靶蛋白靶蛋白靶蛋白靶蛋白1 1 1 1、调节调节蛋白的磷酸化（快蛋白的磷酸化（快蛋白的磷酸化（快蛋白的磷酸化（快调节调节）e.g e.g e.g e.g 糖原磷酸化激糖原磷酸化激糖原磷酸化激糖原磷酸化激酶酶、糖原磷酸化、糖原磷酸化、糖原磷酸化、糖原磷酸化酶酶2 2 2 2、转录转录因子磷酸化（慢因子磷酸化（慢因子磷酸化（慢因子磷酸化（慢调节调节）e.g CREBe.g CREBe.g CREBe.g CREB（CRECRECRECRE结结合蛋白）磷酸化合蛋白）磷酸化合蛋白）磷酸化合蛋白）磷酸化 CRECRECRECRE（cAMPcAMPcAMPcAMP反反反反应应元件）元件）元件）元件）促促促促进进有关基因有关基因有关基因有关基因转录转录36举例举例1 137举例举例2 2霍乱毒素霍乱毒素NADNAD+(-ADP(-ADP核糖基团核糖基团)Gs-GTPase(-)Gs-GTPase(-)肠上皮细胞肠上皮细胞cAMPcAMP增高增高NaNa+大量外流、水进入肠道大量外流、水进入肠道腹泻腹泻百