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文檔簡介
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構(gòu)造異構(gòu)
體
H3N—C—HCis-transisomers順反異構(gòu)
體
REn-antionmers光學異構(gòu)
山HM口4-/.3
Stereoisomers空間異構(gòu)體(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
蛋白質(zhì)中出現(xiàn)的氨基酸都是Lisomers
>AminoAcidsClassifiedbyRGroups
Nonpolar,aliphaticRgroups
COO"COO-coo-coo-非極性脂肪基
?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繳氨酸Val,V
COO'COO-coo-
???Leucine亮氨酸Leu,L
n3nvriH3N—C—HH3N—C—H
w3Isoleucine異亮氨酸
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臚
CHSH
3極性不帶電R基
SerineThreonineCysteine
Serine絲氨酸Sens
coo-coo-
?IThreonine蘇氨酸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
正電R基
Lysine賴氨酸Lys,K
Arginine精氨酸Arg,R
Histidine組氨酸His,H
Guanidino服基
Imidazole咪嚶
C=NH,
NH2
LysineArginineHistidine
AromaticRgroups
芳香族R基
Phenylalainine苯丙氨酸Phe,F,
非極性
Tyrosine絡氨酸Tyr,Y,極性無電
Tryptophan色氨酸Trp,W,非極性
Rotate
ring
r1.I-:nainn-rr
PhenylalanineTyrosineTryptophan
1、非極性氨基酸(疏水氨基酸)8種
丙氨酸(Ala)綴氨酸(Vai)亮氨酸(Leu)異亮氨酸(He)脯氨酸(Pro)苯丙氨酸
(Phe)
色氨酸(Trp)蛋氨酸(Met)
2、極性氨基酸(親水氨基酸):
1)極性不帶電荷:7種
甘氨酸(Gly)絲氨酸(Ser)蘇氨酸(Thr)半胱氨酸(Cys)
酪氨酸(Tyr)天冬酰胺(Asn)谷氨酰胺(Gin)
2)極性帶正電荷的氨基酸(堿性氨基酸)3種賴氨酸(Lys)精氨酸(Arg)組氨酸
(His)
3)極性帶負電荷的氨基酸(酸性氨基酸)2種天冬氨酸(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
兩個半胱氨酸的端基形成二硫鍵
H3N
Cysteine
Cysteine
Absorptionofultravioletlightbyaromaticaminoacids
色氨酸、絡氨酸的紫外線吸取圖
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網(wǎng)2
整~2
6-N-MethyllysineDesmosine
ResiduescoatedbyModificatioitofCOMMonresiduesalreadyincotpora^dintoapolypeptide
HSe-CH,—CH—COO*
rare,dufingpeQ力?300additionalaminoadds
*NHsyniNsisratherthanceaied
thavebeenfoundincells
S?leno<yst?inethmughapostsy泄論如modification
植物細胞壁膠原質(zhì)collagen,膠原質(zhì)co壁gen,肌漿球蛋白myosin,prothrobim,elastin彈性蛋白
細胞中壞發(fā)現(xiàn)了其他?300種氨基酸
這些殘基residue通過調(diào)整已經(jīng)組合成多肽的氨基酸的常見殘基而形成
Reversibleaminoacidmodificationsinvolvedinregulationofproteinactivity
氨基酸的可逆修飾控制蛋白質(zhì)的活動
-o-r—0—CMi-^w-coo
產(chǎn)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
氨基酸的酸堿兩性
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非離子態(tài);Zwitter-ionicform兩性離子態(tài);Amphoteric兩性的
對Gly的titration滴定
Isoelectricpoint(orisoelectricpH)
pl=%(p/+pfc2)=%(2.34?9,60)=5.97
對比Gly滴定與乙酸、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
三個ionization電離階段f3個p口值
Peptidesarechainsofaminoacids
RHR2
H3N—CH—C—OH+H-N-CH-COO'F
IICNjOMHHHCM2HCKtH
OHJM-C--^-H-^-COOT
型檢附sHq]卜電。condensationHOH0M0HON
AminoCarboxyl-
terminal<ndterminalend
R1HR2Serylglycityros\1alanylleudne
?IIIor
H3N—CH-C—N-CH-COO'Ser-GIy-Tyr-ZMa-Leu
Hor
°SGYAL
Hydrolysis&CondensationPeptidebond肽鍵Di-peptide二肽Penta-peptide三肽
寡肽、低聚肽oligo-peptidepolypeptide多肽
Multi-subunitproteins有兩個或更多的多肽鏈(noncovalently)結(jié)合
假如至少有兩條鏈是iden:ical完全,致的-則這個蛋白質(zhì)是oligomeric低聚物的,
而這些同樣的units(包括一種多種鏈)被稱為protomers原聚體
自然產(chǎn)生的蛋白質(zhì)的residues殘基一般少「2,000
Polypeptides有獨特的氨基酸構(gòu)成
某些蛋白質(zhì)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
這些非氨基酸的部分一般被稱為prostheticgroup輔基
>ProteinSeparationandPurification
ColumnChromatography色層分離法
Crudeextract粗提取今今今Fractionation分播
Ion-ExchangeChromatography
離子互換色層分離
?Largenetpositivecharge
。Netpositivecharge
cNetnegativecharge
?Largenetnegativecharge
包括負電官能團的聚合物球珠
蛋白質(zhì)混合物與陽離子互換劑加入試管
蛋白質(zhì)下滲的速度由他們在目前ph下的凈電量決定。
陽離子互換劑使得負凈電量高的蛋白質(zhì)移動更快被更
早洗提elute出來。
Proteinmixtureisadded
tocolumncontaining
cationexchangers.
Proteinsmovethroughthecolumnatratesdeterminedbytheir
netchargeatthepHbeingused.Withcationexchangers,proteins
withamorenegativenetchargemovefasterandeluteearlier.
ExclusionChromatography(gelfiltration)
排斥色層分離(膠體分離)
多孔滲水的聚合物球
蛋白質(zhì)混合物與cross-linked聚合物加入試管
蛋白質(zhì)分子根據(jù)大〃環(huán)一樣而被分離
更大的分子更輕易通過,出目前更早的(分)儲(部)分
fraction
Proteinmoleculesseparate
bysize;largermolecules
passmorefreely,appearingn
intheearlierfractions.123456
AffinityChromatography
同類色層分離
Proteinof
interest
ligand
蛋白質(zhì)混合物
惴/爆
MixtureSolution蛋白質(zhì)混合物與結(jié)合苕配體ligand的聚合物加入試
七
ofproteinsofligand管,
;配體可以與想要的蛋白質(zhì)結(jié)合
Proteinmixtureb
addedtocolumn雜質(zhì)雷白被沖出試管
containinga了
polymer-bound配體熱溶液
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,表達一份溶液中酶的總單彳立數(shù)量
Specificactivity(units/mg)表達每毫克總蛋白質(zhì)酹的單位置;酶的純度
1.0unitofenzymeactivity=在25℃和最佳測量條件下,每分鐘引起1.0nmol底物轉(zhuǎn)化的酶
的數(shù)展(amountofenzymecausingthetransformationof1.0pmolofsubstrateperminuteat
25℃underoptimalconditionsofmeasurement)
Electrophoresis電泳
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氨基酸殘基的線性序列
(氨基酸殘基residues,包括二硫鍵)
2局部穩(wěn)定的氨基酸殘基序列所形成反復出現(xiàn)的構(gòu)造模型,包括a-螺旋,B?折疊,B?轉(zhuǎn)
角,無規(guī)卷曲四種構(gòu)造
3在二級構(gòu)造基礎上深入折疊成緊密的三維形式
(多肽鏈,多種3d折疊后的多肽)
4由兩個或多種多肽鏈(亞基)互相作用形成的空間構(gòu)造。
(由蛋白質(zhì)亞基構(gòu)造形成為多于一條多肽鏈的蛋白質(zhì)分子的空間排列)
(組合在一起的subunit,形成Multi-subunitProtein,Arrangementisspaceofpolypeptide
subunits。)
Determinationofaminoaddsequence
Theaminoacidsequencesofmillionsofproteinshavebeendetermined.
數(shù)百萬種蛋白質(zhì)的氨基酸序列已經(jīng)被確定
Shortpolypeptidesaresequencedusingautomatedprocedures
Sanger'smethod
測定amino-terminal殘基
TheEdmandegradationprocedure
降級過程
由一種測序儀進行
Largeproteinsmustbesequencedinsmallerfragment
打斷disulfidebond
Osulfidebond
C-o
Acetylated
cysteine
扯破Cleaving多肽鏈
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統(tǒng)or
0m:pwodetmSoccirsonrthetthecabonyl(C)orttie
aniro?N)MedZgc“edsmnoaodmMLn.
某些proteases蛋白酶只把破臨近特殊氨基酸殘基的肽鍵
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”%同鵬UypMvHSD:由蹙
Aminoacidsequencescanalsobededucedbyothermethods
Aminoacid
sequence(protein)Gin-Tyr-Pro-Thr-lle-Trp
I11111111Ii]
DNAsequence(gene)CAGTATCCTACGATTTGG
■?w.
8d。"
Investigatingproteinswithmassspectrometry
光譜測定法
uilMS3Xecw
-V-*"jL^J
100
I
E75
U5O
W2CS
A
A
e
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