导图社区 生物化学-蛋白质的结构与功能
这是一篇关于蛋白质的结构与功能的思维导图,包括蛋白质的分子组成、分子结构、理化性质、蛋白质功能依耐特定空间结构等知识点。
编辑于2022-04-27 18:04:40这是一篇关于医学遗传学-免疫缺陷的思维导图,详细解释了ABO血型系统的遗传基础,包括“IAB”、“IB”、“H”等基因和它们编码的“N-乙酰半乳糖胺转移酶”、“D-半乳糖转移酶”等蛋白质的功能。讨论了人类白细胞抗原(HLA)系统,这是一组位于人体有核细胞表面的抗原,与免疫应答、器官移植等多个方面密切相关。HLA系统包括多个基因群,如I类、Ⅱ类和Ⅲ类基因,它们在人体中发挥着不同的作用。
这是一篇关于医学遗传学-线粒体疾病的思维导图,介绍了线粒体疾病的多种类型,按照生化分类分为底物转运缺陷、底物利用缺陷、Krebs循环缺陷和电子传递缺陷。详细描述了几个具体的线粒体疾病案例。首先是Leber视神经菱缩(LHON),这是一个由于mtDNA中的复合体IND4亚基基因在第11778位点的碱基从G变为A导致的遗传性疾病。讨论了mtDNA点突变或缺失如何选择性地破坏胰岛β细胞,从而与糖尿病相关。
这是一篇关于医学遗传学-多基因疾病的思维导图,列出了精神分裂症的一些主要症状,包括联想障碍、情感淡漠情感不协调、意志活动减弱或缺乏、幻觉妄想和紧张症等。这些症状构成了精神分裂症的核心症候群,并且病人常常缺乏自知力。还提到了与这些基因相关的其他疾病,如青少年型糖尿病(I型DM)和哮喘。列出了与神经系统疾病相关的其他基因和疾病,如帕金森病(与PARK2、SNCA等基因相关)和阿尔兹海默症(与APP、PSEN1等基因相关)。
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这是一篇关于医学遗传学-免疫缺陷的思维导图,详细解释了ABO血型系统的遗传基础,包括“IAB”、“IB”、“H”等基因和它们编码的“N-乙酰半乳糖胺转移酶”、“D-半乳糖转移酶”等蛋白质的功能。讨论了人类白细胞抗原(HLA)系统,这是一组位于人体有核细胞表面的抗原,与免疫应答、器官移植等多个方面密切相关。HLA系统包括多个基因群,如I类、Ⅱ类和Ⅲ类基因,它们在人体中发挥着不同的作用。
这是一篇关于医学遗传学-线粒体疾病的思维导图,介绍了线粒体疾病的多种类型,按照生化分类分为底物转运缺陷、底物利用缺陷、Krebs循环缺陷和电子传递缺陷。详细描述了几个具体的线粒体疾病案例。首先是Leber视神经菱缩(LHON),这是一个由于mtDNA中的复合体IND4亚基基因在第11778位点的碱基从G变为A导致的遗传性疾病。讨论了mtDNA点突变或缺失如何选择性地破坏胰岛β细胞,从而与糖尿病相关。
这是一篇关于医学遗传学-多基因疾病的思维导图,列出了精神分裂症的一些主要症状,包括联想障碍、情感淡漠情感不协调、意志活动减弱或缺乏、幻觉妄想和紧张症等。这些症状构成了精神分裂症的核心症候群,并且病人常常缺乏自知力。还提到了与这些基因相关的其他疾病,如青少年型糖尿病(I型DM)和哮喘。列出了与神经系统疾病相关的其他基因和疾病,如帕金森病(与PARK2、SNCA等基因相关)和阿尔兹海默症(与APP、PSEN1等基因相关)。
蛋白质的结构与功能
氨基酸
蛋白质平均含氮量16%
凯式定氮法:含氮克数×6.25×100=100g样品中蛋白质含量(g%)
人体内20种氨基酸
均为α氨基酸
除甘氨酸无手性外,其他均为L氨基酸
甘丙缬亮异亮脯,极性中性丝半甲,天冬谷氨酰胺苏,苯丙酪色280,天冬氨酸谷氨酸,精碱赖碱组咪唑
理化性质
等电点
酸性氨基酸等电点<7,碱性>7
苯丙酪色共轭双键-280nm紫外吸收性质
多肽
aa<10叫寡肽,>10叫多肽
谷胱甘肽GSH
谷氨酸+半胱氨酸+甘氨酸
谷氨酸用非α氨基酸来构成肽键
GSSG还原成GSH需要NADPH
体内许多激素属于寡肽或多肽
促甲状腺激素释放激素TRH-三肽-N末端谷氨酸环化成焦谷氨酸
肽键键长0.132nm
键长:单键>肽键>双键
不能自由旋转
蛋白质
分子结构
一级结构
aa的排列顺序,包括二硫键的位置
化学键:肽键
二级结构
蛋白质局部主链的空间结构,也就是肽键平面相对位置,也是肽链主链骨架原子的相对空间位置,不涉及氨基酸残基侧链的构象
化学键:氢键
肽键的羰基O和氨基H形成的氢键
α-螺旋
肽单元
参与肽键的6个原子Cα1、C、O、N、H、Cα2位于同一平面上
Cα1、Cα2在平面上所处位置构成反式结构
Cα1、Cα2相连的两个单键可以自由旋转
氢键维持:上面肽键的羰基O与下面肽键的氨基H形成氢键
3.6个aa螺旋上升一圈,对应螺距为0.54nm
β-折叠
锯齿组合,每层锯齿含5~8个aa,
相邻锯齿走向相同为平行,相邻锯齿走向相反为反平行
β-转角
常发生于肽链进行180°回折的转角上
通常由4个aa组成
第一个aa的羰基O与第四个aa的氨基N形成氢键
第二个aa常为pro
无规则卷曲
没有确定规律的肽链结构,但不代表无序折叠
模体motif
多个二级结构在三维空间的组合,是蛋白质分子中具有特定空间构象和特定功能的结构成分
亮氨酸拉链结构等属于模体
结构域domain
分子量较大的蛋白质折叠成多个结构较为紧密且稳定的区域并各自行使功能
有较为独立的三维空间结构
motif比二级结构高一点,domain比三级结构低一点
三级结构
整条肽链所有aa的相对空间位置,即所有原子在三维空间的排布
化学键:氢键、疏水键、离子键、范德华力
多肽链的折叠需要分子伴侣
分子伴侣并非加快折叠速度,而是通过消除不正确折叠,增加功能性蛋白折叠产生率
四级结构
多条具有三级结构的多肽链在三维空间中的相对位置
每一条多肽链都具有完整的三级结构,多肽链叫亚基
化学键:氢键、离子键
理化性质
胶体性质
胶体稳定因素
1||| 颗粒表面电荷
2||| 颗粒表面亲水基团吸引水分子形成一层水化膜
想要蛋白质沉淀,要么中和电荷,要么破坏水化膜
两性电解质,有等电点,同氨基酸
变构
flexible条件下的结构改变
破坏非共价键,不破坏二硫键
变性
蛋白质空间结构破坏,即有序的空间结构变成了无序的空间结构,导致理化活性改变和生物学功能丧失
破坏非共价键和二硫键
变构是变性的前奏
沉淀
一定条件下,蛋白质疏水侧链暴露在外,肽链相互缠绕继而聚集,从溶液中析出
胶体性质沉淀
变性沉淀
变性易于沉淀,但沉淀不一定变性
分离纯化方法
浓缩蛋白质方法
透析、超滤、丙酮沉淀、盐析、免疫沉淀
重要的蛋白电泳-用于分离
1||| SDS-PAGE
分子量
2||| 等电聚焦电泳
等电点
3||| 双向凝胶电泳
分子量+等电点
层析分离,凝胶过滤
超速离心法可以用于分离纯化蛋白质,也能用作测量蛋白质分子量
蛋白质显色反应
1||| 茚三酮反应
茚三酮弱酸条件下氧化氨基酸脱羧脱氨,还原茚三酮和茚三酮和氨气反应生成蓝紫色化合物
蓝紫色
脯氨酸例外,呈黄色
2||| 双缩脲反应
肽键与铜离子的反应
紫色紫红色
氨基酸不出现该反应
可用于测定蛋白质的水解程度
3||| 福林酚法
蛋白质与磷钼酸、磷钨酸反应
蓝色
重要蛋白质
血红蛋白
四亚基蛋白,有四级结构,含四个血红素,可结合四个氧
氧分压-氧饱和度曲线呈S型
正协同效应
1||| Hb紧张态(T态)
α1/α2与β1/β2呈对角排列
T态Hb与氧亲和力小,结构紧密
2||| 随着氧气的结合,四个亚基之间的羧基末端之间的盐键断裂
3||| Hb松弛态(R态)
α1/α2与β1/β2的长轴形成15°夹角
脱氧Hb的亚Fe离子半径比卟啉环半径小,高出卟啉环平面0.4A^°,靠近F8位组氨酸残基,氧气结合后亚铁离子半径变小进入卟啉环小孔中,引起微小位移,结构改变
协同效应
一个寡聚体蛋白质的一个亚基与其配体结合后,能影响该寡聚体中其他亚基与配体结合能力的现象
正协同作用
负协同作用
2,3-BPG(2,3-二磷酸甘油酸)
2,3-BPG↑→降低Hb与O2的亲和力
肌红蛋白
单链蛋白质,没有四级结构
仅两种空间结构,按照与O2结合与否区分
朊病毒蛋白PrP
正常动物或人:PrP^C
三个α-螺旋为主
疯牛病:PrP^Sc
三个β-折叠为主
254个aa,一级结构完全相同
可能机理
1||| β折叠向α螺旋转变的分子伴侣发生变化,不能正常转变
2||| 某些化学修饰使得α螺旋不能正常进行
PrP^Sc
对蛋白酶不敏感,水溶性差,而且对热稳定,可以相互聚集,最终形成淀粉样纤维沉淀而致病