文档介绍：第五章蛋白质组
蛋白质组(proteome)这一概念最初是用来表示一种生物体基因组所编码的全部蛋白质。而现在,蛋白质组学(proteomics)的研究范围不仅包括细胞的所有蛋白质,还涉及蛋白质的异构型(isoforms),蛋白质的修饰,蛋白质之间的相互作用,蛋白质及其复合物的结构等。蛋白质组学是建立在基因组测序基础上的,但比基因组学更复杂。研究蛋白质组必须面对的问题包括:难以获得均一的组织细胞样品,蛋白质比DNA容易降解,细胞内不同蛋白质浓度相差极大(可高达106倍),调节蛋白质活性的一系列的蛋白质修饰,蛋白质表达的组织和发育阶段特异性,疾病和药物的影响等。所以,蛋白质组学的研究很大程度上不仅依赖技术的突破,而且与人类对蛋白质和生物体的进一步认识有重要关系。
一、概念
蛋白质组学(Proteomics ):
传统: 表示一种生物体基因组所编码的全部蛋白质。
延伸: 不仅包括细胞的所有蛋白质还涉及蛋白质的异构型、蛋白质的修饰、蛋白之间的相互作用、蛋白质及其复合物的结构等。
二、面临问题:
⑴样品均一性
⑵降解
⑶ 浓度
⑷蛋白质调节作用
⑸阶段性、特异性
⑹疾病和药物的影响
第一节蛋白质的结构和功能
蛋白质是组成细胞的最主要材料之一,也是大多数细胞功能活性的执行者,蛋白质经过几十亿年的进化,获得多种多样的功能,如酶是细胞化学反应的催化剂;细胞膜蛋白质形成通道或者泵,控制小分子物质进出细胞;蛋白质还可在细胞之间传递信息,或者将外来信息整合并传递至细胞核或细胞内其他细胞器乃至细胞外;蛋白质控制细胞的运动,分裂, DNA的复制、转录等;抗体,***,很多激素等都是蛋白质。一般说来,蛋白质可分为结构蛋白和功能蛋白。在酵母基因组的6200多个蛋白质中, 30%参与细胞器或者细胞膜的生成和构建, 17%与代谢有关, 10%参与跨膜物质转运。所以,只有先了解蛋白质,才能进一步了解
细胞的各项生命活动过程。
社会
职能部门
人
机体
细胞
蛋白质
一、蛋白质的结构
蛋白质是由氨基酸通过共价键(肽键)形成的,也称为多肽。组成蛋白质的氨基酸共有20种,每种蛋白质都有特异的氨基酸序列。除共价键外,多肽链上其他原子之间也可发生较弱的非共价键相互作用,包括氢键、离子键、范得华力和疏水键等。这些相互作用对蛋白质折叠形成一定的空间结构有非常重要的意义,例如,非极性氨基酸(疏水氨基酸)一般被埋在蛋白质的里面,避免与水分子接触;而亲水的极性氨基酸则分布在蛋白质分子的表面,与水分子形成氢键。极性氨基酸也可在蛋白质分子内部与其他极性氨基酸形成氢键。
通过这些非共价键相互作用,蛋白质折叠成特定的空间结构,称为构象(conformation),一般是处于自由能最低的状态。某些溶剂可破坏非共价键相互作用,使蛋白质呈链状,称为蛋白质变性。大多数蛋白质在除去变性剂之后又可自动复性,恢复原来构象。所以,蛋白质的空间结构是由其氨基酸序列决定的。(适应还是选择?)
在细胞内,有一些特殊蛋白质分子帮助其他蛋白质折
叠形成稳定的空间结构,这些蛋白分子被称为分子伴侣(molecular chaperones)。每种蛋白质通常形成一种稳定的构象。但当一种蛋白质与其他蛋白质或者其他分子相互作用时,可发生构象改变。而且这种构象改变对蛋白质功能有重要意义。
每种蛋白质折叠的方式各不相同,但有两种折叠形式是最常见的,即α螺旋和β片层。α螺旋通常大量出现在膜蛋白的跨膜部分,多由非极性氨基酸组成;而β片层则多位于蛋白质内部核心。
通常将蛋白质的结构分为四个水平。
一级结构指蛋白质的氨基酸序列;
二级结构指多肽主链折叠形成诸如α螺旋和β片层;三级结构指多肽链折叠最后形成的三维空间结构;
四级结构指蛋白质由多个多肽链形成复合物,整个复合物的结构就称蛋白质四级结构。
蛋白质结构域(protein domain):指蛋白质中一段能独立折叠成稳定空间构象的多肽序列。一个结构域通常含有40-350个氨基酸。结构域是很多大的蛋白分子的组成模块,不同的结构域具有不同的功能。
蛋白质一级结构
、蛋白质的一级结构:即蛋白质分子中氨基酸的排列顺序