南京大学-杨荣武生物化学-英文版-第一篇-ProteinIII
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南京大学-杨荣武生物化学-英文版-第二篇-EnymeVII
Both the sequential and concerted models account for allosteric regulation of cooperative enzymes
Active Site Activator Binding Site
T state
Activator Binding Site
These are great examples, but there are many others.
Types of Regulation
Homotrophic responses: This refers to allosteric modulation of enzyme activity by substrate molecules. This necessarily must occur in multisubunit enzymes. Heterotrophic responses: This refers to regulation by non-substrate molecules or combinations of non-substrate and substrate molecules. Allosteric regulation can be positive or negative.
Sequential Model
The binding of substrate switches conformation of only the subunit to which it is bound. Conformational change in one subunit may ↑ or ↓ the affinity of other subunits have for the substrate. Allows for + or - cooperativity.
杨荣武生物化学原理-南京大学-蛋白质降解及氨基酸代谢
尿素循环
1. 氨甲酰磷酸的合成 2. 瓜氨酸的合成 3. 由瓜氨酸合成精氨基琥珀酸 4. 生成Arg 5. Arg的水解
尿素循环总结
总方程式
NH2 2NH3+CO2+3ATP+H2O C O +2ADP+AMP+4Pi NH2
尿素循环的调节
别构调节
N-乙酰谷氨酸对CPS-1的别构激活，控制了尿素产生的总速率 。
微生物通过体内固氮酶的作用将游离态氮转变
为氨的过程称为生物固氮。
N2
+
3H2
固氮酶
2NH3
12ADP+12Pi
12ATP+12H2O
生物固N的化学本质
6e-
N2
+
3H2
固氮酶
2NH3
12ADP+12Pi
12ATP+12H2O
生物固氮的作用机理
还原剂
e-
NADPH
e-
铁蛋白
e-
钼铁蛋白
e-
N2
（厌氧环境）
硝酸还原作用
硝酸还原作用的化学本质
NO-3 2e-
硝酸还原酶
NO-2
6e-
亚硝酸还原酶
NH+4
含氮有机物分解产生氨
三 碳循环与氮循环
GS受到严格的调控
Gln的酰胺N被用于氨基酸、核苷酸和氨基糖的合成。
大肠杆菌谷氨酰胺合成酶的活性调节
大肠杆菌GS的调节
9种物质的反馈抑制。 反馈抑制剂：Gln代谢的终产物或氨基酸代谢一般状态的指 示剂。 任何一种抑制剂与酶的结合至少能够部分抑制酶的活性，
结合的抑制剂越多，抑制效果就越强。
杨荣武生物化学原理-南京大学-三羧酸循环
乙醛酸循环与三羧酸循环的比较
内乙醛酸循环的生理意义：利用乙酸合成糖（碳骨架） 苹果酸 进入细胞质 糖异生
草酰乙酸的再生： 琥珀酸 进入线粒体（三羧酸循环） 草酰乙酸 天冬氨酸 回到乙醛酸循环体 草酰乙酸重新生成
细胞能量状态决定异柠檬酸裂解酶和异柠檬酸脱氢酶的活性
反应 5：底物水平的磷酸化
TCA循环唯一的一步底物水平磷酸化反应 ATP或GTP被合成 它的催化过程牵涉到一系列高能分子的形成，因此能量的
损失微乎其微 反应机制涉及一个磷酸组氨酸
琥珀酰-CoA合成酶的反应机理
反应 6：琥珀酸的脱氢
富马酸又称延胡索酸
第三次脱氢反应 产生FADH2 此酶实际上是呼吸链复合体II的主要成分 丙二酸（琥珀酸的类似物）是该酶的竞争性抑制剂
催化机制
分四步进行
①
Py+TPP
E1
羟乙基-TPP+CO2
OX
② 羟乙基-TPP
乙酰基-硫辛酰胺
E2
③
乙酰基-硫辛酰胺＋CoA
E2 乙酰CoA+硫辛酰胺
④ 还原型硫辛酰胺
E3
氧化型硫辛酰胺
丙酮酸转变成乙酰-CoA的四步反应
丙酮酸脱氢酶的催化机理
亚砷酸（砒霜的主要成分）和有机砷的作用对象
柠檬酸合酶的两种构象
两次构象变化：
➢ 防止乙酰-CoA的提前释放 ➢ 降低乙酰-CoA在活性中心被Asp残基水解成乙酸的可能性。
氟代乙酸：乙酸类似物，TCA循环强烈抑制剂 氟代柠檬酸
反应 2：形成异柠檬酸
顺乌头酸酶是铁硫蛋白 产物具有立体专一性 柠檬酸不是氧化的好底物，异柠檬酸却不一样，经过
30或31或32
结构生物化学杨荣武讲义-蛋白质部分
结构生物化学杨荣武讲义-蛋白质部分结构生物化学（杨荣武）第一章．蛋白质结构与功能1.1氨基酸：氨基酸是一类同时含有氨基和羧基的有机小分子物质。
既有氨基又有羧基的特性，使得它们能够彼此缩合成肽，从而作为寡肽、多肽和蛋白质的组成单位。
尽管自然界的氨基酸有300多种，既有D-型和L-型，又有α-型和β-型，但是组成蛋白质的氨基酸如果有旋光异构体的话，只能是L-型的α-氨基酸。
氨基酸除了作为肽的组成单位以外，还是生物体内许多重要活性物质的前体，甚至某些氨基酸本身就具有特殊的生理活性。
1.2蛋白质氨基酸与非蛋白质氨基酸：出现在蛋白质分子中的氨基酸称为蛋白质氨基酸（proteinogenic amino acids），又名标准氨基酸（standard amino acids）。
蛋白质氨基酸由遗传密码直接决定，在细胞内有专门的tRNA跟它们结合。
目前已发现有22种，其中最早发现的20种较为常见。
非蛋白质氨基酸也称为非标准氨基酸，在蛋白质生物合成的时候，它们并不能直接参入到肽链之中，要么是蛋白质氨基酸在翻译以后经化学修饰的后加工产物，例如4-羟脯氨酸（4-hydroxyproline）、5-羟赖氨酸（5-hydroxylysine）和甲酰甲硫氨酸，要么在体内以游离的形式存在，具有特殊的生理功能或者作为代谢的中间物和某些物质的前体，但从来不会参入到蛋白质分子之中，例如在动物体内充当神经递质的g-氨基丁酸（gamma-aminobutyric acid，GABA）、作为维生素泛酸组分的β-丙氨酸和参与尿素循环的鸟氨酸（ornithine）及瓜氨酸（citrulline）。
1.3、疏水氨基酸与亲水氨基酸：根据一种氨基酸侧链基团的水溶性，氨基酸可分为疏水氨基酸和亲水氨基酸。
疏水氨基酸的R基团呈非极性，对水分子的亲和性不高或者很低，但对脂溶性物质的亲和性较高。
属于疏水氨基酸的有Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Pro、Met、Phe和Trp。
2019生物竞赛-生物化学-03蛋白质的功能及其与结构之间的关系-杨荣武《生物化学原理(一)》
肌红蛋白和血红蛋白的氧合曲线
生物竞赛-生物化学原理（结构生物化学）-南京大学杨荣武
Hb的正协同效应
Hb的正协同效应是指Hb分子有一个亚基结合O2后， 其构象会发生变化，使得其他亚基对O2的亲和力突 然增强。 协同效应可使用齐变或序变模型来解释。两种模型 都假定Hb存在两种构象，即紧张态（T态）和松弛 态（R态）。在没有结合氧气时，Hb的四条链之间 结合紧密，这种构象称为T态，这种紧密结合是由 盐键以及结合在2条β链之间缝隙中的甘油酸-2,3-二 磷酸（2,3-BPG）造成的，它们屏蔽了分子表面疏 水的空穴，使得Hb结合O2的能力降低。
生物竞赛-生物化学原理（结构生物化学）-南京大学杨荣武
根据细胞色素c一级结构绘制出来的进化树
生物竞赛-生物化学原理（结构生物化学）-南京大学杨荣武
蛋白质进化的四种情形
① 类似物（analog）。专指具有相同的功能，但起源于 不同的祖先基因的蛋白质，它们是基因趋同进化的产 物（convergent evolution）。 ② 同源物（homolog）。专指存在于不同生物或者同种 生物，来源于某一共同祖先基因的蛋白质。 ③ 种间同源物（ortholog），也称为直向同源物或直系 同源物，属于同源物中的一种，专指来自于不同物种 的由垂直家系（物种形成）进化而来的蛋白质，它们 通常保留与原始蛋白相同的功能，但也不尽然。 ④ 种内同源物或旁系同源物（paralog）。属于同源物中 的另外一种，专指同一物种内由于基因复制、分离产 生的同源物。
生物竞赛-生物化学原理（结构生物化学）-南京大学杨荣武
细胞色素c
相似的序列-相似的结构-相同的功能
生物竞赛-生物化学原理（结构生物化学）-南京大学杨荣武
不同物种的细胞色素c一级结构的比较
南京大学-杨荣武生物化学-英文版-第二篇-EnzymeIII
glycopeptide H transpeptidase H N
HC
Ser
OH
Ser
O
Summary of Classes of Inhibitors
• Competitive inhibition - inhibitor (I) binds only to E, not to ES • Noncompetitive inhibition - inhibitor (I) binds either to E and/or to ES • Uncompetitive inhibition - inhibitor (I) binds only to ES, not to E. This is a hypothetical case that has never been documented for a real enzyme, but which makes a useful contrast to competitive inhibition. • Mixed inhibition-when the dissociation constants of (I) to E and ES are different. The inhibition is mixed.
– Group Specific Reagent:
• - inhibitor does not resemble substrate
– Substrate Analogue:
• - inhibitor resembles substrate
– Suicide Inhibitors:
• - inhibitor resembles substrate, turns "dangerous" after processed by enzyme
杨荣武生物化学原理南京大学糖酵解PPT课件
2-脱氧葡萄糖-6-磷酸也能够与此酶的活性中心结合， 但由于不能形成烯二醇中间物，所以无法完成反应， 反而因为它占据活性中心而抑制酶的活性。
现已发现磷酸己糖异构酶是一种兼职蛋白，除了参与 糖酵解以外，它还是一种神经生长因子。
22
第三步反应: 磷酸果糖的激活
FDP
糖酵解途径的限速步骤!！
23
糖酵解第二次引发反应 ΔG 是一个大的负值，不可逆反应 受到高度的调控
7
• 糖的吸收和转运
细胞膜
转运蛋白 （Transport protein）
+
Na G
+
Na
－葡萄糖转运系统
8
糖的主要分解代谢途径
葡萄糖
6-磷酸葡萄糖 （有氧或无氧）
（无氧） 丙酮酸
糖酵解
（有氧）
乳酸 乙醇
乙酰 CoA
磷酸戊糖 途径
三羧酸 循环
9
糖酵解——EMP途径
10
一、糖酵解的全部反应
糖酵解是将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随着ATP 生成的一系列反应，是生物体内普遍存在的葡萄 糖降解的途径。该途径也称作EmbdenMeyethof-Parnas途径，简称ＥＭＰ途径。
28
第六步反应:甘油醛-3-磷酸的氧化和磷酸化
醛 1,3-BPG
29
☻ 整个糖酵解途径唯一的一步氧化还原反应 ☻ 产生1,3-BPG和NADH ☻ 为巯基酶，使用共价催化，碘代乙酸和有机汞（破坏巯基）能够
抑制此酶活性。 ☻ 砷酸在化学结构和化学性质与无机磷酸极为相似，因此可以代替
无机磷酸参加反应，形成甘油酸-1-砷酸-3-磷酸，但这样的产物 很不稳定，很快就自发地水解成为甘油酸-3-磷酸并产生热，无法 进入下一步底物水平磷酸化反应。由于甘油酸-1-砷酸-3-磷酸的 自发水解，将导致ATP合成受阻，影响细胞的正常代谢，这就是砷 酸有毒性的原因。
现已发现磷酸己糖异构酶是一种兼职蛋白，除了参与 糖酵解以外，它还是一种神经生长因子。
22
第三步反应: 磷酸果糖的激活
FDP
糖酵解途径的限速步骤!！
23
糖酵解第二次引发反应 ΔG 是一个大的负值，不可逆反应 受到高度的调控
7
• 糖的吸收和转运
细胞膜
转运蛋白 （Transport protein）
+
Na G
+
Na
－葡萄糖转运系统
8
糖的主要分解代谢途径
葡萄糖
6-磷酸葡萄糖 （有氧或无氧）
（无氧） 丙酮酸
糖酵解
（有氧）
乳酸 乙醇
乙酰 CoA
磷酸戊糖 途径
三羧酸 循环
9
糖酵解——EMP途径
10
一、糖酵解的全部反应
糖酵解是将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随着ATP 生成的一系列反应，是生物体内普遍存在的葡萄 糖降解的途径。该途径也称作EmbdenMeyethof-Parnas途径，简称ＥＭＰ途径。
28
第六步反应:甘油醛-3-磷酸的氧化和磷酸化
醛 1,3-BPG
29
☻ 整个糖酵解途径唯一的一步氧化还原反应 ☻ 产生1,3-BPG和NADH ☻ 为巯基酶，使用共价催化，碘代乙酸和有机汞（破坏巯基）能够
抑制此酶活性。 ☻ 砷酸在化学结构和化学性质与无机磷酸极为相似，因此可以代替
无机磷酸参加反应，形成甘油酸-1-砷酸-3-磷酸，但这样的产物 很不稳定，很快就自发地水解成为甘油酸-3-磷酸并产生热，无法 进入下一步底物水平磷酸化反应。由于甘油酸-1-砷酸-3-磷酸的 自发水解，将导致ATP合成受阻，影响细胞的正常代谢，这就是砷 酸有毒性的原因。
南京大学-杨荣武分子生物学课件1
• Transcription will stop when the first G is required resulting in an aborted transcript of predictable size
1. Crosslink Protein-DNA complexes in situ
2. Isolate nuclei and fragment DNA (sonication or digestion)
3. Immunoprecipitate with antibody
against target nuclear protein and reverse crosslinks
Antibodies as probes
secondary antibody (detects primary antibody)
Required in westerns, but not chromatin immunoprecipitation
Primary antibody
Back to the Chromatin Immunoprecipitation Assay (ChIP)
• RNase mapping uses an RNA probe and RNase
Primer Extension
• Primer extension works to determine exactly the 5’-end of a transcript to one-nucleotide accuracy
Primer Extension Schematic
• Start with in vivo transcription, harvest cellular RNA containing desired transcript
1. Crosslink Protein-DNA complexes in situ
2. Isolate nuclei and fragment DNA (sonication or digestion)
3. Immunoprecipitate with antibody
against target nuclear protein and reverse crosslinks
Antibodies as probes
secondary antibody (detects primary antibody)
Required in westerns, but not chromatin immunoprecipitation
Primary antibody
Back to the Chromatin Immunoprecipitation Assay (ChIP)
• RNase mapping uses an RNA probe and RNase
Primer Extension
• Primer extension works to determine exactly the 5’-end of a transcript to one-nucleotide accuracy
Primer Extension Schematic
• Start with in vivo transcription, harvest cellular RNA containing desired transcript
生物竞赛-生物化学-39蛋白质的生物合成及其在细胞内的降解-杨荣武《生物化学原理(第二版)(三)》
ห้องสมุดไป่ตู้
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
氨酰-tRNA合成酶的双筛机制
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
辅助蛋白因子
蛋白质合成的每一步都需要一些特殊的 可溶性的蛋白质因子的参与，包括起始 因子（IF）、延伸因子（EF）、释放因 子（RF）和核糖体循环因子（RRF）， 它们分别参与肽链合成的起始、延伸、 肽链释放和核糖体循环。其中的某些蛋 白质因子为小G蛋白。
即：nNDPs → (NMP)n + nPi
在1961年，Matthaei发现，当将Poly U加到大肠杆 菌无细胞翻译系统中以后，一种仅由苯丙氨酸组 成的多肽即多聚苯丙氨酸被合成了，这就意味着 他们成功破译出第一个密码子即UUU的密码子。
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
破译其余的遗传密码
1. 2. 3. 4.
四． 五．
六．
mRNA的质量控制 翻译的抑制剂 蛋白质在细胞内的降解
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
核糖体的主要功能定位
1. A部位—氨酰tRNA结合部位，也称为受体 部位； 2. P部位—肽酰tRNA结合部位； 3. E部位—空载tRNA临时结合的部位； 4. 肽酰转移酶活性部位——催化肽键形成的 部位； 5. mRNA结合部位； 6. 多肽链离开通道——正在延伸的多肽链离 开核糖体的通道； 7. 一些可溶性蛋白质因子（起始因子、延伸 因子和终止因子）的结合部位。
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
核糖体结合技术
19AAs + [14C]-Pro + aaRSs
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
氨酰-tRNA合成酶的双筛机制
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
辅助蛋白因子
蛋白质合成的每一步都需要一些特殊的 可溶性的蛋白质因子的参与，包括起始 因子（IF）、延伸因子（EF）、释放因 子（RF）和核糖体循环因子（RRF）， 它们分别参与肽链合成的起始、延伸、 肽链释放和核糖体循环。其中的某些蛋 白质因子为小G蛋白。
即：nNDPs → (NMP)n + nPi
在1961年，Matthaei发现，当将Poly U加到大肠杆 菌无细胞翻译系统中以后，一种仅由苯丙氨酸组 成的多肽即多聚苯丙氨酸被合成了，这就意味着 他们成功破译出第一个密码子即UUU的密码子。
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
破译其余的遗传密码
1. 2. 3. 4.
四． 五．
六．
mRNA的质量控制 翻译的抑制剂 蛋白质在细胞内的降解
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
核糖体的主要功能定位
1. A部位—氨酰tRNA结合部位，也称为受体 部位； 2. P部位—肽酰tRNA结合部位； 3. E部位—空载tRNA临时结合的部位； 4. 肽酰转移酶活性部位——催化肽键形成的 部位； 5. mRNA结合部位； 6. 多肽链离开通道——正在延伸的多肽链离 开核糖体的通道； 7. 一些可溶性蛋白质因子（起始因子、延伸 因子和终止因子）的结合部位。
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
核糖体结合技术
19AAs + [14C]-Pro + aaRSs
生物竞赛—生物化学原理（分子生物学）—南京大学杨荣武
杨荣武分子生物学
-- disulfide bridges conferring stability -- no requirement for divalent cations for activity
Common sourcethem
Contaminated solutions/buffers
1:1 phenol : chloroform or
25:24:1 phenol : chloroform : isoamyl alcohol
Phenol: denatures proteins, precipitates form at interface between aqueous and organic layer
III. DNA purification • Phenol extraction • Ethanol precipitation
IV. RNA work
What do we need DNA for?
•Detect, enumerate, clone genes •Detect, enumerate species •Detect/sequence specific DNA regions •Create new DNA “constructs” (recombinant DNA
steps
Making and using mRNA (1)
Top 10 sources of RNase contamination (Ambion Scientific website)
1) Ungloved hands 2) Tips and tubes 3) Water and buffers 4) Lab surfaces 5) Endogenous cellular RNases 6) RNA samples 7) Plasmid preps 8) RNA storage (slow action of small amounts of RNAse 9) Chemical nucleases (Mg2+, Ca2+at 80°C for 5’ +) 10) Enzyme preparations
Common sourcethem
Contaminated solutions/buffers
1:1 phenol : chloroform or
25:24:1 phenol : chloroform : isoamyl alcohol
Phenol: denatures proteins, precipitates form at interface between aqueous and organic layer
III. DNA purification • Phenol extraction • Ethanol precipitation
IV. RNA work
What do we need DNA for?
•Detect, enumerate, clone genes •Detect, enumerate species •Detect/sequence specific DNA regions •Create new DNA “constructs” (recombinant DNA
steps
Making and using mRNA (1)
Top 10 sources of RNase contamination (Ambion Scientific website)
1) Ungloved hands 2) Tips and tubes 3) Water and buffers 4) Lab surfaces 5) Endogenous cellular RNases 6) RNA samples 7) Plasmid preps 8) RNA storage (slow action of small amounts of RNAse 9) Chemical nucleases (Mg2+, Ca2+at 80°C for 5’ +) 10) Enzyme preparations
(完整版)生物化学--杨荣武教授
2014年暑期生物学奥林匹克 竞赛理论培训辅导
南京大学 杨荣武
一、氨基酸
氨基酸的结构通式
不同的侧链基团，不同的理化性质
蛋白质氨基酸和非蛋白质氨基酸
蛋白质氨基酸，即标准氨基酸——在蛋白质 生物合成中，由专门的tRNA携带，直接参入 到蛋白质分子之中 ˗ 共22种：20种常见+2种不常见
非蛋白质氨基酸——不能直接参入到蛋白质 分子之中，或者是蛋白质氨基酸翻译后修饰 产物
疏水氨基酸，即非极性氨基酸，其R基团呈非极性，对 水分子的亲和性不高或者极低，但对脂溶性物质的亲和 性较高。它们包括：Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Pro、 Met、Phe和Trp。
词记亲水氨基酸与疏水氨基酸
☺ 西湖景，紫竹为骨水潺潺 横笛相伴，闲听天簌静思禅 流苏落，心比双丝郁中缠 亲水氨基酸：西-硒代半胱氨酸；景-精氨酸；竹-组氨酸； 骨-谷氨酸 谷氨酰胺；伴-半胱氨酸；天-天冬氨酸 天冬酰胺；籁-赖氨酸；苏-苏氨酸；落-酪氨酸；比-吡咯 赖氨酸；丝-丝氨酸
3. 三级结构 (3º) :是指多肽链在二级结构的基础上，进一
步盘绕、卷曲和折叠，形成主要通过氨基酸侧链以次 级键以及二硫键维系的完整的三维结构。
4. 四级结构 (4º)具有两条和两条以上多肽链的寡聚蛋白
质或多聚蛋白质才会有四级结构。其内容包括亚基的 种类、数目、空间排布以及亚基之间的相互作用。
蛋白质的一级结构
氨基酸的缩合反应与肽的形成
氨基酸的手性：D型与L型氨基酸
➢22种蛋白质氨基酸分子中，除了甘氨酸，均至少含 有一个不对称碳原子，因此除甘氨酸以外的21种蛋 白质氨基酸都具有手性性质。如果以L型甘油醛为参 照物，具有不对称碳原子的氨基酸就有D型和L型两 种对映异构体。实验证明，蛋白质分子中的不对称 氨基酸都是L型。D型氨基酸仅存在于一些特殊的抗 菌肽和某些细菌的细胞壁成分之中，它们不能参入 到在核糖体上合成的多肽或蛋白质分子之中。
南京大学 杨荣武
一、氨基酸
氨基酸的结构通式
不同的侧链基团，不同的理化性质
蛋白质氨基酸和非蛋白质氨基酸
蛋白质氨基酸，即标准氨基酸——在蛋白质 生物合成中，由专门的tRNA携带，直接参入 到蛋白质分子之中 ˗ 共22种：20种常见+2种不常见
非蛋白质氨基酸——不能直接参入到蛋白质 分子之中，或者是蛋白质氨基酸翻译后修饰 产物
疏水氨基酸，即非极性氨基酸，其R基团呈非极性，对 水分子的亲和性不高或者极低，但对脂溶性物质的亲和 性较高。它们包括：Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Pro、 Met、Phe和Trp。
词记亲水氨基酸与疏水氨基酸
☺ 西湖景，紫竹为骨水潺潺 横笛相伴，闲听天簌静思禅 流苏落，心比双丝郁中缠 亲水氨基酸：西-硒代半胱氨酸；景-精氨酸；竹-组氨酸； 骨-谷氨酸 谷氨酰胺；伴-半胱氨酸；天-天冬氨酸 天冬酰胺；籁-赖氨酸；苏-苏氨酸；落-酪氨酸；比-吡咯 赖氨酸；丝-丝氨酸
3. 三级结构 (3º) :是指多肽链在二级结构的基础上，进一
步盘绕、卷曲和折叠，形成主要通过氨基酸侧链以次 级键以及二硫键维系的完整的三维结构。
4. 四级结构 (4º)具有两条和两条以上多肽链的寡聚蛋白
质或多聚蛋白质才会有四级结构。其内容包括亚基的 种类、数目、空间排布以及亚基之间的相互作用。
蛋白质的一级结构
氨基酸的缩合反应与肽的形成
氨基酸的手性：D型与L型氨基酸
➢22种蛋白质氨基酸分子中，除了甘氨酸，均至少含 有一个不对称碳原子，因此除甘氨酸以外的21种蛋 白质氨基酸都具有手性性质。如果以L型甘油醛为参 照物，具有不对称碳原子的氨基酸就有D型和L型两 种对映异构体。实验证明，蛋白质分子中的不对称 氨基酸都是L型。D型氨基酸仅存在于一些特殊的抗 菌肽和某些细菌的细胞壁成分之中，它们不能参入 到在核糖体上合成的多肽或蛋白质分子之中。
南京大学-杨荣武分子生物学课件5
Buffers are crucial for activity of enzymes!
Ideal biochemical buffers:
•pKa between 6 and 8 •Chemically inert •Polar (soluble and not membrane permeable) •Non-toxic •Inexpensive •Salt and temperature indifferent Tris: pKa is 8.0
DNA polymerases
• Klenow fragment --the C-terminal 70% of E. coli DNA polymerase I; originally prepared as a proteolytic fragment (discovered by Klenow); now cloned – Lacks the 5'->3' exonuclease activity – Uses include: • Labeling DNA termini by filling in the cohesive ends generated by certain restriction enzymes • generation of blunt ends • DNA sequencing
Enzymes for manipulating DNA
*** Buffers and solution conditions*** I. DNA polymerases III. Kinase and alkaline phosphatase IV. Nucleases V. Topoisomerase
Nucleases
南京大学生命科学学院试卷
南京大学生命科学学院试卷2008--2009学年第二学期课程名称生物化学（A）卷（闭卷）教师姓名杨荣武学号姓名专业年级考试日期6月24日成绩No notes or books of any sort may be used during the exam. All the cell phones must be powered off!I swear that I have neither given nor received aid on this exam.(Signature)一、是非题（每题1分，共10题，请用"+"和"-"分别表示"对"和"错"）1. 如果一种突变导致Hb不能形成四级结构，那么这种Hb的突变体的氧合曲线一定是双曲线。
+2. 过渡态是酶在催化过程中形成的一种特殊的中间物。
-3. 没有一个酶的活性中心完全由疏水氨基酸残基组成的。
+4. 在DNA双螺旋结构中没有AG碱基对，这是因为它们之间没有合适的氢键供体和受体。
--5. Hb既可以结合O2，还可以结合CO2和CO，但结合的位点都不一样。
+6. 富含GC的DNA双螺旋比富含AT的双螺旋稳定的主要原因是GC碱基对比AT碱基对多一个氢键。
-7. 细胞中的酶绝大多数是别构酶。
-8. 某氨基酸溶于pH 7的水中，所得氨基酸溶液的pH为6，那么此氨基酸的pI肯定是大于6。
-9. 假定一种别构酶具有正协同效应，那么此酶负别构效应物的存在将增强它的正协同效应。
+10. 所有的单糖都具有还原性，而所有的多糖都没有还原性。
+二、选择题（每题1.5分，共20题，）：1. 最不容易出现在蛋白质内部的一对氨基酸残基是：AA. Arg: Lys 同为亲水，电性相同B. Ser: Thr 氢键C: Arg: Asp 电性相反D: Leu:Val 疏水E: Pro: Gly 疏水2. 以下物质不具有pI的是：EA. 氨基酸B. 小肽C. 核苷酸D. 蛋白质E. 脂肪3. 决定葡萄糖是D型还是L型立体异构体的碳原子是：DA. C2B. C3C. C4D. C5E. C64. Hsp70具有的酶活性是：CA. 激酶B. 蛋白酶C. ATP酶D. 异构酶E. 没有酶活性5. 丝氨酸蛋白酶的过渡态的稳定受“氧负离子空穴”促进。
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Molecules with similar shapes can interact in similar ways.
☺For example, morphine, heroin, and other opiate drugs are similar enough in shape that they can bind to the same receptors as natural signal molecules, called endorphins. ☺Binding to the receptors produces euphoria and relieves pain.
☻ hmm… seems like different organisms share similar biochemical processes ☻ well, seems like proteins in charge of the similar biochemical processes in different organisms are similar in many ways e.g. size, pI … etc ☻ e.g. cytochrome C in respiration
mouse
yeast
plant
And many other different organisms…
They believed that different organisms carried out very different biochemical reactions
But slowly and slowly they realized…
Beta Keratin
Proteins that form extensive beta sheets Found in silk fibers Alternating sequence: Gly-Ala/Ser-Gly-Ala/Ser.... Since residues of a beta sheet extend alternately above and below the plane of the sheet, this places all glycines on one side and all alanines and serines on other side! This allows Glys on one sheet to mesh with Glys on an adjacent sheet (same for Ala/Sers)
– – – – 4-hydroxyproline 3-hydroxyproline 5-hydroxylysine Proe 30% of res.
The Collagen Triple Helix
A case of structure following composition The unusual amino acid composition of collagen is unsuited for alpha helices OR beta sheets But it is ideally suited for the collagen triple helix: three intertwined helical strands Much more extended than alpha helix, with a rise per residue of 2.9 Angstroms 3.3 residues per turn Long stretches of Gly-Pro-Pro/HyP
Structural basis of the collagen triple helix
Every third residue faces the crowded center of the helix - only Gly fits here Pro and HyP suit the constraints of phi and psi Interchain H-bonds involving HyP stabilize helix Fibrils are further strengthened by intrachain lysine-lysine and interchain hydroxypyridinium crosslinks
Polypeptide Chains
Triple-helix conformation
– Gly must occupy every third residue
• No side chains • Small enough to fit inside the helix
– Gly aligned with X residue of one chain and Y residue of third chain
Homologous proteins
Similar sequence Similar structure Similar function Evolved from common ancestor Belong to protein family
Fibrous Proteins
Much or most of the polypeptide chain is organized approximately parallel to a single axis Fibrous proteins are often mechanically strong Fibrous proteins are usually insoluble Usually play a structural role in nature
Comparison of cytochrome c sequences
Cytochrome c:
similar sequences- similar structures-same function
fish
bacteria
bacteria
50 amino acid difference Sequence is known in over 80 species
Phylogeny of Cytochrome c
The number of amino acid differences between two cytochrome c sequences is proportional to the phylogenetic difference between the species from which they are derived This observation can be used to build phylogenetic trees of proteins This is the basis for studies of molecular evolution
• Staggered arrangement in helix by one residue
– Mutation that causes replacement of Gly leads to defective molecules and disease
• Osteogenesis Imperfecta
Alpha Keratin
Found in hair, fingernails, claws, horns and beaks Sequence consists of 311-314 residue alpha helical rod segments capped with non-helical N- and Ctermini Primary structure of helical rods consists of 7-residue repeats: (a-b-c-d-e-f-g)n, where a and d are nonpolar. Promotes association of helices!
Collagen - A Triple Helix
Principal component of connective tissue (tendons, cartilage, bones, teeth) basic unit is tropocollagen:
– three intertwined polypeptide chains (1000 residues each – MW = 285,000 – 300 nm long, 1.4 nm diameter – unique amino acid composition
What can be learned from amino acid sequence of cytochrome c?
1. Found in all species that use oxygen: bacteria-humans 2. Most have 104 amino acids, 26/104 invariant 3. Evolved >1.5 billion years ago, before divergence of plants and animals 4. # amino acids differences between 2 species proportional to time of evolutionary divergence 5. Amino acid differences are not random 6. Amino acid differences survived natural selection
Collagen Structures
Triple Helix
Collagen fibers are stabilized and strengthened by Lys-lys cross-links.