《分子生物学复习》PPT课件.ppt

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1、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）氨基酸蛋白质的氨基酸组成蛋白质的氨基酸组成蛋白质的氨基酸组成蛋白质的氨基酸组成编码氨基酸：编码氨基酸：编码氨基酸：编码氨基酸：20202020种种种种/受遗传密码控制受遗传密码控制受遗传密码控制受遗传密码控制非编码氨基酸：翻译后加工非编码氨基酸：翻译后加工非编码氨基酸：翻译后加工非编码氨基酸：翻译后加工编码氨基酸结构特点编码氨基酸结构特点编码氨基酸结构特点编码氨基酸结构特点构件分子：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

2、，其余都是L,L,L,L,-氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸ProProProPro为亚氨基酸为亚氨基酸为亚氨基酸为亚氨基酸R R R R基团的不同是分类的基础基团的不同是分类的基础基团的不同是分类的基础基团的不同是分类的基础编码氨基酸分类编码氨基酸分类编码氨基酸分类编码氨基酸分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

3、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电离两性电离两性电离两性电离等电点等电点等电点等电点(pI(pI(pI(pI）在水溶液中能两性电离而成兼性离子在水溶液中能两性电离而成兼性离子在水溶液中能两性电离而成兼性离子在水溶液中能两性电离而成兼性离子分子呈电中性时的溶液的分子呈电中性时的溶液的分子呈电中性时的溶液的分子呈电中性时的溶液的pHpHpHpH值值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

4、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：波长吸收峰：波长吸收峰：波长吸收峰：波长280nm280nm280nm280nm茚三酮反应茚三酮反应茚三酮反应茚三酮反应 加热加热加热加热氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸 +茚三酮茚三酮茚三酮茚三酮 蓝紫色化合物蓝紫色化合物蓝紫色化合物蓝紫色化合物 (570nm)(570nm)(570nm)(570nm)ProProProPro +茚三酮茚三酮茚三酮茚三酮 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）

5、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级结构一级结构一级结构一级结构从从从从N-N-N-N-端到端到端到端到C-C-C-C-端氨基酸（残基）排列顺序端氨基酸（残基）排列顺序端氨基酸（残基）排列顺序端氨基酸（残基）排列顺序是蛋白质的基本结构是蛋白质的基本结构是蛋白质的基本结构是蛋白质的基本结构是空间结构、生理功能的基础是空间结构、生理功能的基础是空间结构、生理功能的基础是空间结构、生理功能的基础维系键维系键维系键维系键肽键肽键肽键肽键/二硫键二硫键二硫键二硫键二级结构二级结构二级结构二级结构肽链主链骨架原子局部空间结构肽链主链骨架原子局部空间结构肽链

6、主链骨架原子局部空间结构肽链主链骨架原子局部空间结构螺旋螺旋螺旋螺旋/折叠折叠折叠折叠/转角转角转角转角/无规卷曲无规卷曲无规卷曲无规卷曲/模体模体模体模体维系键维系键维系键维系键氢键氢键氢键氢键三级结构三级结构三级结构三级结构肽链主链、侧链骨架原子局部空间结构肽链主链、侧链骨架原子局部空间结构肽链主链、侧链骨架原子局部空间结构肽链主链、侧链骨架原子局部空间结构（结构域（结构域（结构域（结构域/分子伴侣）分子伴侣）分子伴侣）分子伴侣）球状或椭圆状蛋白质球状或椭圆状蛋白质球状或椭圆状蛋白质球状或椭圆状蛋白质 亲水表面和疏水内核亲水表面和疏水内核亲水表面和疏水内核亲水表面和疏水内核大部分蛋白质到三

7、级结构已有生物活性大部分蛋白质到三级结构已有生物活性大部分蛋白质到三级结构已有生物活性大部分蛋白质到三级结构已有生物活性例如：肌红蛋白例如：肌红蛋白例如：肌红蛋白例如：肌红蛋白 、免疫球蛋白、免疫球蛋白、免疫球蛋白、免疫球蛋白维系键维系键维系键维系键疏水键疏水键疏水键疏水键 四级结构四级结构四级结构四级结构蛋白质分子中各个蛋白质分子中各个蛋白质分子中各个蛋白质分子中各个亚基亚基亚基亚基的空间排布的空间排布的空间排布的空间排布举例：血红蛋白（举例：血红蛋白（举例：血红蛋白（举例：血红蛋白（2 2 2 22 2 2 2）维系键维系键维系键维系键离子键离子键离子键离子键5模体模体模体模体（motif

8、motifmotifmotif）蛋白质分子中蛋白质分子中蛋白质分子中蛋白质分子中2 2 2 23 3 3 3个二级结构肽段，在空间上个二级结构肽段，在空间上个二级结构肽段，在空间上个二级结构肽段，在空间上有规律地聚集起来，形成相对稳定、特殊的空间有规律地聚集起来，形成相对稳定、特殊的空间有规律地聚集起来，形成相对稳定、特殊的空间有规律地聚集起来，形成相对稳定、特殊的空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：-环环环环-钙结合蛋白钙结合蛋白钙结合蛋白钙结合蛋白 锌指锌指锌指锌指结构域结构域结构域结构域分子量大的蛋白质三级结

9、构可分割成分子量大的蛋白质三级结构可分割成分子量大的蛋白质三级结构可分割成分子量大的蛋白质三级结构可分割成1 1 1 1个和数个个和数个个和数个个和数个 球状或纤维状的区域球状或纤维状的区域球状或纤维状的区域球状或纤维状的区域具有功能具有功能具有功能具有功能例如：酶的活性中心例如：酶的活性中心例如：酶的活性中心例如：酶的活性中心6分子伴侣分子伴侣分子伴侣分子伴侣空间构象的决定因素之一空间构象的决定因素之一空间构象的决定因素之一空间构象的决定因素之一(一级结构一级结构一级结构一级结构/分子伴侣分子伴侣分子伴侣分子伴侣)本质是蛋白质本质是蛋白质本质是蛋白质本质是蛋白质(热休克蛋白热休克蛋白热休克蛋

10、白热休克蛋白Hsp70/Hsp70/Hsp70/Hsp70/异构酶异构酶异构酶异构酶)提供一个保护环境提供一个保护环境提供一个保护环境提供一个保护环境加速蛋白质折叠成天然构象或四级结构加速蛋白质折叠成天然构象或四级结构加速蛋白质折叠成天然构象或四级结构加速蛋白质折叠成天然构象或四级结构亚基亚基亚基亚基在蛋白质的在蛋白质的在蛋白质的在蛋白质的四级结构四级结构四级结构四级结构中，每个各中，每个各中，每个各中，每个各具独立三级结具独立三级结具独立三级结具独立三级结 构构构构的多肽链称为亚基的多肽链称为亚基的多肽链称为亚基的多肽链称为亚基亚基单独存在不具有生物活性亚基单独存在不具有生物活性亚基单独存在

11、不具有生物活性亚基单独存在不具有生物活性7一级结构是决定三维结构一级结构是决定三维结构一级结构是决定三维结构一级结构是决定三维结构 和生物学活性的基础和生物学活性的基础和生物学活性的基础和生物学活性的基础牛核糖核酸酶牛核糖核酸酶牛核糖核酸酶牛核糖核酸酶的变性和复性实验的变性和复性实验的变性和复性实验的变性和复性实验比较几种氨基酸顺序相似的比较几种氨基酸顺序相似的比较几种氨基酸顺序相似的比较几种氨基酸顺序相似的 蛋白质空间结构和生物学活性蛋白质空间结构和生物学活性蛋白质空间结构和生物学活性蛋白质空间结构和生物学活性蛋白质结构与功能的范例蛋白质结构与功能的范例蛋白质结构与功能的范例蛋白质结构与功能

12、的范例肌红蛋白肌红蛋白肌红蛋白肌红蛋白:三级结构三级结构三级结构三级结构血红蛋白血红蛋白血红蛋白血红蛋白:四级结构四级结构四级结构四级结构 (别构效应别构效应别构效应别构效应/氧解离曲线呈氧解离曲线呈氧解离曲线呈氧解离曲线呈S S S S形形形形)蛋白质折叠蛋白质折叠蛋白质折叠蛋白质折叠 需要分子伴侣需要分子伴侣需要分子伴侣需要分子伴侣/伴侣蛋白伴侣蛋白伴侣蛋白伴侣蛋白天然非折叠蛋白质天然非折叠蛋白质天然非折叠蛋白质天然非折叠蛋白质(内在非结构蛋白质内在非结构蛋白质内在非结构蛋白质内在非结构蛋白质)天然蛋白质天然蛋白质天然蛋白质天然蛋白质,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

13、没有完全折叠成特定 三级结构三级结构三级结构三级结构,但具备功能但具备功能但具备功能但具备功能与其他蛋白质相互作用与其他蛋白质相互作用与其他蛋白质相互作用与其他蛋白质相互作用,具有功能具有功能具有功能具有功能 多样性多样性多样性多样性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质的两性电离蛋白质的两性电离蛋白质的两性电离蛋白质的两性电离 大多数人体蛋白质大多数人体蛋白质大多数人体蛋白质大多数人体蛋白质pI=5.0pI=5.0pI=5.0pI=5.0在在在在pH7.4pH7.4pH7.4pH7.4环境下成环境下成环境下成环境下成阴离子阴离子阴离子

14、阴离子蛋白质的胶体性质蛋白质的胶体性质蛋白质的胶体性质蛋白质的胶体性质水化层水化层水化层水化层电荷层电荷层电荷层电荷层蛋白质变性和复性蛋白质变性和复性蛋白质变性和复性蛋白质变性和复性变性变性变性变性:空间结构破坏空间结构破坏空间结构破坏空间结构破坏,一级结构不变一级结构不变一级结构不变一级结构不变,生物学活性丧失生物学活性丧失生物学活性丧失生物学活性丧失蛋白质紫外吸收蛋白质紫外吸收蛋白质紫外吸收蛋白质紫外吸收 =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质定性、定量方法蛋白质定性、定量方法蛋白质定性、定量方法蛋白质定性、

15、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变性因素变性因素变性因素变性因素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蛋白质空间结构破坏蛋白质空间结构破坏蛋白质空间结构破坏蛋白质空间结构破坏vv一级结构未破坏一级结构未破坏一级结构未破坏一级结构未破坏vv性质的变化性质的变化性质的变化性质的变化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结晶能力消失结晶能力消失结晶能力消失结晶能力消失/生物活性丧失生物活性丧失生物活性丧失生物活性丧失vv易被蛋白酶水解易被蛋白酶水解易被蛋白酶水解易被蛋白酶水解vv

16、实际应用实际应用实际应用实际应用vv防止蛋白制剂防止蛋白制剂防止蛋白制剂防止蛋白制剂/蛋白质药物的变性失活蛋白质药物的变性失活蛋白质药物的变性失活蛋白质药物的变性失活vv使细菌蛋白质变性失活，消毒杀菌使细菌蛋白质变性失活，消毒杀菌使细菌蛋白质变性失活，消毒杀菌使细菌蛋白质变性失活，消毒杀菌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 的纯化方法的纯化方法的纯化方法的纯化方法透析和超滤透析和超滤透析和超滤透析和超滤超速离心超速离心超速离心超速离心凝胶层析凝胶层析凝胶层析凝胶层析利用大分子蛋白质

17、性质利用大分子蛋白质性质利用大分子蛋白质性质利用大分子蛋白质性质密度、形态、沉降系数不同密度、形态、沉降系数不同密度、形态、沉降系数不同密度、形态、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 差别的纯化差别的纯化差别的纯化差别的纯化 方法方法方法方法等电点沉淀等电点沉淀等电点沉淀等电点沉淀盐析盐析盐析盐析丙酮沉淀丙酮沉淀丙酮沉淀丙酮沉淀利用蛋白质等电点不同利用蛋白质等电点不同利用蛋白质等电点不同利用蛋白质等电点不同破坏水化层破坏水化层破坏水化层破坏水化层/电荷层电荷层电荷层电荷层11根据电荷不同根据电荷不同根据电荷不同根据电荷不同 的纯化方法的纯化方法的纯化方法的纯化方法电泳电泳电泳

18、电泳l lSDS-PAGESDS-PAGESDS-PAGESDS-PAGEl lIEFIEFIEFIEFl l双向电泳双向电泳双向电泳双向电泳l l（SDS-SDS-SDS-SDS-PAGE/IEFPAGE/IEFPAGE/IEFPAGE/IEF）l l毛细管电泳毛细管电泳毛细管电泳毛细管电泳蛋白质两性电离性质蛋白质两性电离性质蛋白质两性电离性质蛋白质两性电离性质离子交换层析离子交换层析离子交换层析离子交换层析利用对配体的利用对配体的利用对配体的利用对配体的生物亲和力的生物亲和力的生物亲和力的生物亲和力的纯化方法纯化方法纯化方法纯化方法亲和层析亲和层析亲和层析亲和层析配体配体配体配体抗体抗体抗

19、体抗体/酶的底物酶的底物酶的底物酶的底物HPLCHPLCHPLCHPLC（离子交换（离子交换（离子交换（离子交换/亲和亲和亲和亲和层析层析层析层析/凝胶层析）凝胶层析）凝胶层析）凝胶层析）高压液泵作用于流动相高压液泵作用于流动相高压液泵作用于流动相高压液泵作用于流动相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质组蛋白质组蛋白质组蛋白质组 指某种细胞或组织中基因组所表达的指某种细胞或组织中基因组所表达的指某种细胞或组织中基因组所表达的指某种细胞或组织中基因组所表达的全部蛋白质全部蛋白质全部蛋白质全部蛋白质不同环境不同环境不同环

20、境不同环境/状态状态状态状态/发育阶段细胞发育阶段细胞发育阶段细胞发育阶段细胞蛋白水平蛋白水平蛋白水平蛋白水平的变化的变化的变化的变化蛋白质组学蛋白质组学蛋白质组学蛋白质组学研究各种生物基因组在细胞中表达的研究各种生物基因组在细胞中表达的研究各种生物基因组在细胞中表达的研究各种生物基因组在细胞中表达的全部蛋白质全部蛋白质全部蛋白质全部蛋白质的分子结构、功能及其相互作用的分子结构、功能及其相互作用的分子结构、功能及其相互作用的分子结构、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环境研究不同环境研究不同环境研究不同环境/状态状态状态状态/发育阶段发育阶段发育阶段发育阶段/不同组织的细

21、胞中不同组织的细胞中不同组织的细胞中不同组织的细胞中蛋白质分子的种类、结构和功能，蛋白质相互作用蛋白质分子的种类、结构和功能，蛋白质相互作用蛋白质分子的种类、结构和功能，蛋白质相互作用蛋白质分子的种类、结构和功能，蛋白质相互作用发现新药发现新药发现新药发现新药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的基本概念酶的基本概念酶的基本概念酶的基本概念酶酶酶酶vv生物催化剂生物催化剂生物催化剂生物催化剂vv本质：蛋白质本质：蛋白质本质：蛋白

22、质本质：蛋白质vv底物：各类代谢物底物：各类代谢物底物：各类代谢物底物：各类代谢物vv活细胞产生、具有催化功能活细胞产生、具有催化功能活细胞产生、具有催化功能活细胞产生、具有催化功能核酶核酶核酶核酶vv生物催化剂生物催化剂生物催化剂生物催化剂vv本质：本质：本质：本质：RNARNARNARNAvv底物：核酸底物：核酸底物：核酸底物：核酸14全酶、辅酶和辅基全酶、辅酶和辅基全酶、辅酶和辅基全酶、辅酶和辅基vv全酶全酶全酶全酶vv酶蛋白酶蛋白酶蛋白酶蛋白-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辅助因子辅助因子辅助因子辅助因子-金属离子金属离子金属离子金属离子

23、小分子有机物小分子有机物小分子有机物小分子有机物(维生素维生素维生素维生素)vv辅基辅基辅基辅基vv非蛋白质部分非蛋白质部分非蛋白质部分非蛋白质部分-酶蛋白酶蛋白酶蛋白酶蛋白 共价键共价键共价键共价键vv透析、超滤透析、超滤透析、超滤透析、超滤不能分离不能分离不能分离不能分离vv辅酶辅酶辅酶辅酶vv非蛋白质部分非蛋白质部分非蛋白质部分非蛋白质部分-酶蛋白酶蛋白酶蛋白酶蛋白 非非非非共价键共价键共价键共价键vv透析、超滤透析、超滤透析、超滤透析、超滤能能能能分离分离分离分离15酶的活性中酶的活性中酶的活性中酶的活性中心心心心酶分子上酶分子上酶分子上酶分子上必需基团必需基团必需基团必需基团集中的特

24、定空间结构区域集中的特定空间结构区域集中的特定空间结构区域集中的特定空间结构区域功能单位功能单位功能单位功能单位1:1:1:1:与底物结合与底物结合与底物结合与底物结合功能单位功能单位功能单位功能单位2:2:2:2:催化化学键的断裂和形成催化化学键的断裂和形成催化化学键的断裂和形成催化化学键的断裂和形成 (催化底物转变为产物催化底物转变为产物催化底物转变为产物催化底物转变为产物)vv特点特点特点特点vv辅酶的部分结构参与组成酶的活性中心辅酶的部分结构参与组成酶的活性中心辅酶的部分结构参与组成酶的活性中心辅酶的部分结构参与组成酶的活性中心vv酶蛋白酶蛋白酶蛋白酶蛋白=调节亚基调节亚基调节亚基调节

25、亚基+催化亚基催化亚基催化亚基催化亚基vv酶蛋白的三维结构是正常功能必需的酶蛋白的三维结构是正常功能必需的酶蛋白的三维结构是正常功能必需的酶蛋白的三维结构是正常功能必需的16 酶酶酶酶-生物催化剂的特点生物催化剂的特点生物催化剂的特点生物催化剂的特点vv容易失活（变性）容易失活（变性）容易失活（变性）容易失活（变性）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对底物专一性强对底物专一性强对底物专一性强对底物专一性强vv酶活性可调节酶活性可调节酶活性可调节酶活性可调节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反馈抑制反馈抑制反馈抑制反馈抑制vv抑制剂和激活剂抑制剂和

26、激活剂抑制剂和激活剂抑制剂和激活剂vv蛋白酶解激活蛋白酶解激活蛋白酶解激活蛋白酶解激活vv可逆共价修饰可逆共价修饰可逆共价修饰可逆共价修饰vv别构调节别构调节别构调节别构调节17转换数（转换数（转换数（转换数（KcatKcat）w w酶的催化常数酶的催化常数酶的催化常数酶的催化常数w wKcatKcat定义定义定义定义w w一定条件下一定条件下一定条件下一定条件下 转换转换转换转换w w每个酶分子每个酶分子每个酶分子每个酶分子 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 转换转换转换转换w w每每每每molmolmolmol

27、酶分子酶分子酶分子酶分子 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定义定义定义定义w w当当当当v=1/2 Vv=1/2 Vv=1/2 Vv=1/2 V时，底物的浓度。时，底物的浓度。时，底物的浓度。时，底物的浓度。w w单位：单位：单位：单位：mol/Lmol/Lmol/Lmol/Lw wKmKmKmKm意义意义意义意义w w酶的特征性常数酶的特征性常数酶的特

28、征性常数酶的特征性常数w wKmKmKmKm大小大小大小大小与与与与该酶对底物亲和力大小成反比该酶对底物亲和力大小成反比该酶对底物亲和力大小成反比该酶对底物亲和力大小成反比KmKmKmKm大大大大，亲和力，亲和力，亲和力，亲和力小小小小，反应速度慢，反应速度慢，反应速度慢，反应速度慢 KmKmKmKm小小小小，亲和力，亲和力，亲和力，亲和力大大大大，反应速度快，反应速度快，反应速度快，反应速度快uu酶对最适底物的酶对最适底物的酶对最适底物的酶对最适底物的KmKmKmKm值最小（亲和力最大）值最小（亲和力最大）值最小（亲和力最大）值最小（亲和力最大）19Kcat/KmKcat/Kmw wKcat

29、/KmKcat/Kmw w酶的催化效率的参数酶的催化效率的参数酶的催化效率的参数酶的催化效率的参数w w意义意义意义意义w wKcat/KmKcat/Km比值越大，酶催化效率越高比值越大，酶催化效率越高比值越大，酶催化效率越高比值越大，酶催化效率越高w wKcat/KmKcat/Km比值上限比值上限比值上限比值上限=扩散速度常数扩散速度常数扩散速度常数扩散速度常数（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乙酰胆碱酶乙酰胆碱酶乙酰胆碱酶乙酰胆碱酶203 3、酶的活力、酶

30、的活力、酶的活力、酶的活力w w酶的活力酶的活力酶的活力酶的活力w w酶催化某一化学反应的能力酶催化某一化学反应的能力酶催化某一化学反应的能力酶催化某一化学反应的能力w w催化的化学反应速率表示酶活力的大小催化的化学反应速率表示酶活力的大小催化的化学反应速率表示酶活力的大小催化的化学反应速率表示酶活力的大小w w反应速率大反应速率大反应速率大反应速率大,酶活力越高酶活力越高酶活力越高酶活力越高w w酶单位酶单位酶单位酶单位(U)(U)(U)(U)(酶活力单位酶活力单位酶活力单位酶活力单位)w w一定条件下和一定时间内一定条件下和一定时间内一定条件下和一定时间内一定条件下和一定时间内,将一定量的

31、底物转化成产物所需要的酶量将一定量的底物转化成产物所需要的酶量将一定量的底物转化成产物所需要的酶量将一定量的底物转化成产物所需要的酶量uuU/g,U/mLU/g,U/mLU/g,U/mLU/g,U/mLw w酶活力酶活力酶活力酶活力国际单位国际单位国际单位国际单位（IUIUIUIU）uu在最适反应条件（在最适反应条件（在最适反应条件（在最适反应条件（25252525）uu每分钟内催化每分钟内催化每分钟内催化每分钟内催化1umol1umol1umol1umol底物转化为产物所需底物转化为产物所需底物转化为产物所需底物转化为产物所需 要的酶量要的酶量要的酶量要的酶量uu1 IU=1 umol/mi

32、n1 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诱导契合假说诱导契合假说诱导契合假说诱导契合假说（过渡态、活化（过渡态、活化（过渡态、活化（过渡态、活化能和结合能）能和结合能）能和结合能）能和结合能）vv酶酶酶酶-底物复合物的形成与诱导契合假说底物复合物的形成与诱导契合假说底物复合物的形成与诱导契合假说底物复合物的形成与诱导契合假说vvE+S ES E+PE+S ES E+PE+S ES E+PE+S ES E+P （过渡态）（过渡态）（过渡态）（过渡态）vv邻近效应邻近

33、效应邻近效应邻近效应w w酶蛋白酶蛋白酶蛋白酶蛋白+酶活性中心酶活性中心酶活性中心酶活性中心 反应基团在反应基团在反应基团在反应基团在 空间相互靠近空间相互靠近空间相互靠近空间相互靠近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同一种酶兼有酸、碱双重催化作用同一种酶兼有酸、碱双重催化作用同一种酶兼有酸、碱双重催化作用同一种酶兼有酸、碱双重催化作用w w在任何生理条件下顺利进行在任何生理条件下顺利进行在任何生理条件下顺利进行在任何生理条件下顺利进行22vv亲核催化亲核催化亲核催化亲核催化（共价催化）（共价催化）（共价催化）（共价催化）和亲电催化和亲电催化和亲电催化和亲电催化vv亲核

34、催化亲核催化亲核催化亲核催化酶的亲核基团与底物亲电中心酶的亲核基团与底物亲电中心酶的亲核基团与底物亲电中心酶的亲核基团与底物亲电中心 共价结合共价结合共价结合共价结合uu 稳定过渡态稳定过渡态稳定过渡态稳定过渡态 uu 例：酶活性中心的例：酶活性中心的例：酶活性中心的例：酶活性中心的SerSerSerServv亲电催化亲电催化亲电催化亲电催化酶的亲电体与底物亲核中心结合酶的亲电体与底物亲核中心结合酶的亲电体与底物亲核中心结合酶的亲电体与底物亲核中心结合uu 酶活性中心更敏感酶活性中心更敏感酶活性中心更敏感酶活性中心更敏感uu 例：金属离子与底物结合例：金属离子与底物结合例：金属离子与底物结合例

35、：金属离子与底物结合vv静电效应静电效应静电效应静电效应vv酶活性中心中的带电荷的氨基酸侧链酶活性中心中的带电荷的氨基酸侧链酶活性中心中的带电荷的氨基酸侧链酶活性中心中的带电荷的氨基酸侧链/金属离子金属离子金属离子金属离子uu 稳定过渡态稳定过渡态稳定过渡态稳定过渡态23（三）酶活性的调控（三）酶活性的调控（三）酶活性的调控（三）酶活性的调控酶的活性调节酶的活性调节酶的活性调节酶的活性调节蛋白酶解激活蛋白酶解激活蛋白酶解激活蛋白酶解激活（酶原与酶原的激活）（酶原与酶原的激活）（酶原与酶原的激活）（酶原与酶原的激活）酶的共价修饰调节酶的共价修饰调节酶的共价修饰调节酶的共价修饰调节别构酶别构酶别构

36、酶别构酶代谢途径、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酶原酶原酶原酶原 vv在细胞内合成或刚分泌时在细胞内合

37、成或刚分泌时在细胞内合成或刚分泌时在细胞内合成或刚分泌时vv无催化活性的酶的前体无催化活性的酶的前体无催化活性的酶的前体无催化活性的酶的前体vv例：消化酶例：消化酶例：消化酶例：消化酶/凝血因子凝血因子凝血因子凝血因子/补体系统补体系统补体系统补体系统/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酶原激酶原激酶原激酶原激活活活活vv过程：酶原过程：酶原过程：酶原过程：酶原 酶酶酶酶vv本质：酶的活性中心形成本质：酶的活性中心形成本质：酶的活性中心形成本质：酶的活性中心形成vv特点特点特点特点vv不可逆共价修饰不可逆共价修饰不可逆共价修饰不可逆共价修饰vv一般不需要消耗

38、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别构酶别构酶别构酶别构酶vv酶的共价修饰调节酶的共价修饰调节酶的共价修饰调节酶的共价修饰调节vv底物底物底物底物vv酶蛋白（四级结构）酶蛋白（四级结构）酶蛋白（四级结构）酶蛋白（四级结构）vv酶蛋白酶蛋白酶蛋白酶蛋白vv作用物作用物作用物作用物vv别构剂别构剂别构剂别构剂vv激活剂激活剂激活剂激活剂/抑制剂抑制剂抑制剂抑制剂vv催化：催化：催化：催化：另一个酶另一个酶另一个酶另一个酶vv修饰基团：修饰基团：修饰基团：修饰基团：磷酸基团磷酸基团磷酸基团磷酸基团/乙酰基乙酰基乙酰基乙酰基vv结合方式

39、结合方式结合方式结合方式vv部位：部位：部位：部位：调节亚基调节亚基调节亚基调节亚基vv非共价结合非共价结合非共价结合非共价结合vv可逆地共价修饰可逆地共价修饰可逆地共价修饰可逆地共价修饰vv构象变化构象变化构象变化构象变化vv构象变化构象变化构象变化构象变化(疏松疏松疏松疏松/紧密紧密紧密紧密)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乙酰化，去乙酰化乙酰化，去乙酰化乙酰化，去乙酰化乙酰化，去乙酰化vv酶活性酶活性酶活性酶活性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动力学曲动力学曲动力学曲动力学曲线线线线vv呈呈呈呈S S

40、 S S形形形形vv举例举例举例举例vv血红蛋白血红蛋白血红蛋白血红蛋白vvTyrTyrTyrTyr蛋白激酶蛋白激酶蛋白激酶蛋白激酶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|细胞间信息物质细胞间信息物质细胞间信息物质细胞间信息物质|第一信使第一信使第一信使第一信使|细胞分泌的调节靶细胞生命活动的化学物质细胞分泌的调节靶细胞生命活动的化学物质细胞分泌的调节靶细胞生命活动的化学物质细胞分泌的调节靶细胞生命活动的化学物质w w根据细胞分泌信息物质的方式分类根据细胞分泌信息物质的方式分类根据细胞分泌信息物质的方式分类根据细胞分泌信息物质的方式分类

41、 神经递质神经递质神经递质神经递质 乙酰胆碱、去甲肾上腺素乙酰胆碱、去甲肾上腺素乙酰胆碱、去甲肾上腺素乙酰胆碱、去甲肾上腺素 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、类固醇激素甲状腺素、类固醇激素甲状腺素、类固醇激素甲状腺素、类固醇激素 胞膜受体激素胞膜受体激素胞膜受体激素胞膜受体激素:肾上腺素、促甲状腺激素肾上腺素、促甲状腺激素肾上腺素、促甲状腺激素肾上腺素、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、胰岛素、生长激素胰岛素、生长激素胰岛素、生长激素胰岛素、生长激素 局部化学介质局部化学介质局部化学介质局部化学

42、介质 生长因子生长因子生长因子生长因子、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蛋白偶联受体蛋白偶联受体蛋白偶联受体蛋白偶联受体 单跨膜受体单跨膜受体单跨膜受体单跨膜受体酪氨酸蛋白激酶受体型酪氨酸蛋白激酶受体型酪氨酸蛋白激酶受体型酪氨酸蛋白

43、激酶受体型非酪氨酸蛋白激酶受体型非酪氨酸蛋白激酶受体型非酪氨酸蛋白激酶受体型非酪氨酸蛋白激酶受体型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鸟嘌呤环化酶活性的受体具有鸟嘌呤环化酶活性的受体具有鸟嘌呤环化酶活性的受体具有鸟嘌呤环化酶活性的受体 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胞浆和细胞核细胞浆和细胞核细胞浆和细胞核细胞浆和细胞核中的受体中的受体中的受体中的受体 全部为全部为全部为全部为DNADNADNADNA结合蛋白结合蛋白结合蛋白结合蛋白28|细胞内信息物质细胞内信息物质细胞内信息物质细胞内信息物质|第一信使经转导刺激细胞内产生的第一信使经

44、转导刺激细胞内产生的第一信使经转导刺激细胞内产生的第一信使经转导刺激细胞内产生的|传递细胞调控信号的化学物质传递细胞调控信号的化学物质传递细胞调控信号的化学物质传递细胞调控信号的化学物质无机离子无机离子无机离子无机离子CaCaCaCa2+2+2+2+脂类衍生物脂类衍生物脂类衍生物脂类衍生物DAGDAGDAGDAG、CerCerCerCer核苷酸核苷酸核苷酸核苷酸cAMPcAMPcAMPcAMP、cGMPcGMPcGMPcGMP糖类衍生物糖类衍生物糖类衍生物糖类衍生物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/

45、JAK/RafRas/JAK/Rafw w第二信使第二信使第二信使第二信使w w细胞细胞细胞细胞内内内内传递信息的小分子物质传递信息的小分子物质传递信息的小分子物质传递信息的小分子物质w wCaCaCaCa2+2+2+2+、DAGDAGDAGDAG、IPIPIPIP3 3 3 3、CerCerCerCer、cAMPcAMPcAMPcAMP、cGMPcGMPcGMPcGMP、花生四烯酸及其代谢产物花生四烯酸及其代谢产物花生四烯酸及其代谢产物花生四烯酸及其代谢产物w w第三信使第三信使第三信使第三信使w wDNADNADNADNA结合蛋白（结合蛋白（结合蛋白（结合蛋白（转录因子）转录因子）转录因子

46、）转录因子）负责细胞负责细胞负责细胞负责细胞核核核核内外信息传递内外信息传递内外信息传递内外信息传递与靶基因特异序列结合，调节基因转录与靶基因特异序列结合，调节基因转录与靶基因特异序列结合，调节基因转录与靶基因特异序列结合，调节基因转录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蛋白偶联受体介导的信号转导途径蛋白偶联受体介导的信号转导途径cAMPcAMPcAMPcAMP信号传导途径信号传导途径信号传导途径信号传导途径肾上腺素肾上腺素肾上腺素肾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)

47、TSH)TSH)TSH)CaCaCaCa2+2+2+2+信号传导途径信号传导途径信号传导途径信号传导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放激素释放激素释放激素释放激素(TRH)TRH)TRH)TRH)去甲去甲去甲去甲肾上腺素肾上腺素肾上腺素肾上腺素抗利尿激素抗利尿激素抗利尿激素抗利尿激素30u酶偶联受体介导的信号转导途径酶偶联受体介导的信号转导途径受体酪氨酸蛋白激酶受体酪氨酸蛋白激酶受体酪氨酸蛋白激酶受体酪氨酸蛋白激酶(RTK)(RTK)(RTK)(RTK)途径途径途径途径胰岛素胰岛素胰岛素胰岛素,生长因子生长因子生长因子生长因子受体鸟苷酸环化酶途径受体鸟苷酸环化酶途径受体鸟

48、苷酸环化酶途径受体鸟苷酸环化酶途径心钠素心钠素心钠素心钠素(ANP),NO(ANP),NO(ANP),NO(ANP),NO受体受体受体受体TyrTyrTyrTyr磷酸酶磷酸酶磷酸酶磷酸酶CD45CD45CD45CD45受体受体受体受体Ser/ThrSer/ThrSer/ThrSer/Thr激酶激酶激酶激酶TGF-TGF-TGF-TGF-途径途径途径途径 结合结合结合结合TyrTyrTyrTyr激酶的受体激酶的受体激酶的受体激酶的受体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

49、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

50、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肾上腺素肾上腺素肾上腺素肾上腺素,胰高血糖素胰高血糖素胰高血糖素胰高血糖素uu促促促促肾上腺皮质肾上腺皮质肾上腺皮质肾上腺皮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,升压素升压素升压素升压素uuG G G G蛋白偶联受体蛋白偶联受体蛋白偶联受体蛋白偶联受体uu单一多肽链组成单一多肽链组成单一多肽链组成单一多肽链组成uu显著的结构特点显著的结构特点显著的结构特点显著的结构特点:7:7