蛋白质结构解析
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第五章 蛋白质结构解析
精品课件
测定蛋白质结构的意义
• 人体基因数目仅比低等生物线虫多两倍。 如此少的基因是如何创造出人体如此复杂 的生命活动？
• 人体基因的主要功能是通过蛋白质来实现 的，蛋白质扮演着构筑生命大厦的主要角 色。人体中大约有10万种蛋白质。
精品课件
蛋白质三维结构解析方法
❖X-射线晶体衍射法：85.3% ❖核磁共振波谱：14.7% ❖电镜三维重构、各种光谱技术、显微
精品课件
A
一般由高速电子撞击金属产生。如图所示，是一种产生X 射线的真空管，K是发射电子的热阴极，A是由钼、钨或铜
等金属制成的阳极。两极之间加有数万伏特的高电压，使
电子流加速，向阳极A撞击而产生X射线。
精品课件
X射线衍射
1912年Max von Laue发现X射线具有衍射 的现象。（1914年的诺贝尔物理学奖）
精品课件
X射线通过红宝石晶体(a)和硅单晶体(b)所拍摄的劳厄斑
图片出处:http://center.tjuci精.品ed课u.件cn/wuli/optics/ch2/page/ch51.htm
因在用X射线研究晶体结构方面所作出的杰 出贡献 ,亨利·布拉格（William Henry Bragg）和 劳伦斯·布拉格（William Lawrence Bragg）父子 分享了1915年的诺贝尔物理学奖。
图片出处:
精品课件
http://www.cpst.net.cn/nobel/netshow/nobelscience/phys
ics/physics03.htm
劳厄的实验装置
图片出处:http://center.tjuci.edu精.品cn课/w件uli/optics/ch2/page/ch51.htm
图片出处: http://www.medtm.net/Article/Uploa dFiles/200411121548876.jpg
1959年 佩鲁茨(Perute) 完成血红蛋白 0.55分辨率的晶 体结构
精品课件
图片出处:http://www.hsgq.pudong-
edu.sh.cn/webinfo/jiaoyanzujianshe/ huaxue/zhuye/minrentang/1962.htm (1962)
X-射线晶体结构分析基本原理
X射线衍射分析所依赖的基本原理是X射线衍射现象
X射线衍射现象利用X射线的波长和晶体中原子的大小及 原子间距同数量级的特性来分析晶体结构。
当X射线入射到样品晶体分子上时，分子上的每个原子使 X射线发生散射，这些散射波之间相互叠加形成衍射图形 。
衍射图形能给出样品内部结构的许多资料，如原子间的 距离、键角，分子的立体结构、绝对构型、原子和分子 的堆积、有序或无序的排列等。
蛋白质结构解析的发展
20世纪60年代解析一个蛋白质结构可以获 得诺贝尔奖；
20世纪70年代解析一个蛋白质结构则可成 为轰动世界的新闻；
饶子和院士
HIV基质蛋白 SARS
20世纪80年代解析一个蛋白质结构则可申请到教授的职位；
20世纪90年代解析一个蛋Biblioteka Baidu质结构通常可以获得博士学位；
今天，一个博士研究生也许就可解析多个蛋白质结构，但如 果没有深入研究其结构与功能的关系，往往不能毕业。
技术和计算机模拟
精品课件
蛋白质三维结构解析过程
精品课件
精品课件
精品课件
第一节 X-射线衍射测定蛋白质结构
1895年11月8日 ,德国
物理学家，50岁的伦琴
在自己的实验室中偶然
发现 一种从阴极射线
管中辐射出的新型射线
，由于对管子发出的“
东西”性质不确定，伦
琴就把这种射线命名为 “X射线” 。
精品课件
Ｘ射线衍射用于蛋白质结构的测定
1954年伯纳尔(Bernal)获得第一张胃蛋白 酶晶体Ｘ衍射图片。
精品课件
1957年肯特罗(Kendrew)完成肌红蛋白的 0.6 nm分辨率的蛋白质晶体结构
图片出处: http://www.drg.de/data/wuer digungen/Nobelpreise/RoenNo bel.htm
琴将这一重大发现在维
尔兹堡物理医学会上报
告。Kolliker教授提议
将该射线命名为“伦琴
射线”,但伦琴却说：
“我还没有彻底解释这
种射线的发生现象，还
是称它为X射线最恰当
。”
精品课件
威廉·康拉德·伦琴 Wilhelm Conrad Röntgen
1901年第一届诺贝尔物理学奖评选时， 29封推荐信中就有17封集中推荐他。伦 琴最终获得了第一次诺贝尔物理学奖金
伦琴实验室
图片出处: http://www.cooyell.com/viewthread.php?tid=4758
精品课件
人类第一张X光照片
伦琴妻子之手
图片出处:http://physlab精.s品ci课.件bupt.cn/yxxt/jindai/xgjsy/xgjsy.htm
1896年1月23日伦
血红蛋白的四级结构 模型
图片出处
http://hpdb.hbu.edu.cn/structure/proteinstructure10.asp
亨利·布拉格(Henry Bragg)
劳伦斯·布拉格( Lawrence Bragg)
图片出处http://202.202.4.150/nobel/nobel1.htm
图片出处
精品课件 http://nobelprize.org/physics/laureates/1915/wl-
bragg-bio.html
诺贝尔物理奖奖章
图片出处http://www.xiayidai.com.cn/gxxyd/sjet/jingdian/nobel/medal01.htm
精品课件
X射线本质
X射线是一种短波长(0.005～ 10nm)、高能量(2.5×105 ～1.2×102eV) 的电磁波。它是原子内层电子在高速运 动电子流冲击下，产生跃迁而发射的电 磁辐射。
精品课件
图片出处: http://www2.mrcmb.cam.ac.uk/ar chive/gal/source/kendrew.html
肌红蛋白的三维结构模型
图片出处: http:// www2.mrc-lmb.cam.ac.uk/ archive/Kendrew62.html
精品课件
肌红蛋白的三维结构
精品课件
测定蛋白质结构的意义
• 人体基因数目仅比低等生物线虫多两倍。 如此少的基因是如何创造出人体如此复杂 的生命活动？
• 人体基因的主要功能是通过蛋白质来实现 的，蛋白质扮演着构筑生命大厦的主要角 色。人体中大约有10万种蛋白质。
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蛋白质三维结构解析方法
❖X-射线晶体衍射法：85.3% ❖核磁共振波谱：14.7% ❖电镜三维重构、各种光谱技术、显微
精品课件
A
一般由高速电子撞击金属产生。如图所示，是一种产生X 射线的真空管，K是发射电子的热阴极，A是由钼、钨或铜
等金属制成的阳极。两极之间加有数万伏特的高电压，使
电子流加速，向阳极A撞击而产生X射线。
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X射线衍射
1912年Max von Laue发现X射线具有衍射 的现象。（1914年的诺贝尔物理学奖）
精品课件
X射线通过红宝石晶体(a)和硅单晶体(b)所拍摄的劳厄斑
图片出处:http://center.tjuci精.品ed课u.件cn/wuli/optics/ch2/page/ch51.htm
因在用X射线研究晶体结构方面所作出的杰 出贡献 ,亨利·布拉格（William Henry Bragg）和 劳伦斯·布拉格（William Lawrence Bragg）父子 分享了1915年的诺贝尔物理学奖。
图片出处:
精品课件
http://www.cpst.net.cn/nobel/netshow/nobelscience/phys
ics/physics03.htm
劳厄的实验装置
图片出处:http://center.tjuci.edu精.品cn课/w件uli/optics/ch2/page/ch51.htm
图片出处: http://www.medtm.net/Article/Uploa dFiles/200411121548876.jpg
1959年 佩鲁茨(Perute) 完成血红蛋白 0.55分辨率的晶 体结构
精品课件
图片出处:http://www.hsgq.pudong-
edu.sh.cn/webinfo/jiaoyanzujianshe/ huaxue/zhuye/minrentang/1962.htm (1962)
X-射线晶体结构分析基本原理
X射线衍射分析所依赖的基本原理是X射线衍射现象
X射线衍射现象利用X射线的波长和晶体中原子的大小及 原子间距同数量级的特性来分析晶体结构。
当X射线入射到样品晶体分子上时，分子上的每个原子使 X射线发生散射，这些散射波之间相互叠加形成衍射图形 。
衍射图形能给出样品内部结构的许多资料，如原子间的 距离、键角，分子的立体结构、绝对构型、原子和分子 的堆积、有序或无序的排列等。
蛋白质结构解析的发展
20世纪60年代解析一个蛋白质结构可以获 得诺贝尔奖；
20世纪70年代解析一个蛋白质结构则可成 为轰动世界的新闻；
饶子和院士
HIV基质蛋白 SARS
20世纪80年代解析一个蛋白质结构则可申请到教授的职位；
20世纪90年代解析一个蛋Biblioteka Baidu质结构通常可以获得博士学位；
今天，一个博士研究生也许就可解析多个蛋白质结构，但如 果没有深入研究其结构与功能的关系，往往不能毕业。
技术和计算机模拟
精品课件
蛋白质三维结构解析过程
精品课件
精品课件
精品课件
第一节 X-射线衍射测定蛋白质结构
1895年11月8日 ,德国
物理学家，50岁的伦琴
在自己的实验室中偶然
发现 一种从阴极射线
管中辐射出的新型射线
，由于对管子发出的“
东西”性质不确定，伦
琴就把这种射线命名为 “X射线” 。
精品课件
Ｘ射线衍射用于蛋白质结构的测定
1954年伯纳尔(Bernal)获得第一张胃蛋白 酶晶体Ｘ衍射图片。
精品课件
1957年肯特罗(Kendrew)完成肌红蛋白的 0.6 nm分辨率的蛋白质晶体结构
图片出处: http://www.drg.de/data/wuer digungen/Nobelpreise/RoenNo bel.htm
琴将这一重大发现在维
尔兹堡物理医学会上报
告。Kolliker教授提议
将该射线命名为“伦琴
射线”,但伦琴却说：
“我还没有彻底解释这
种射线的发生现象，还
是称它为X射线最恰当
。”
精品课件
威廉·康拉德·伦琴 Wilhelm Conrad Röntgen
1901年第一届诺贝尔物理学奖评选时， 29封推荐信中就有17封集中推荐他。伦 琴最终获得了第一次诺贝尔物理学奖金
伦琴实验室
图片出处: http://www.cooyell.com/viewthread.php?tid=4758
精品课件
人类第一张X光照片
伦琴妻子之手
图片出处:http://physlab精.s品ci课.件bupt.cn/yxxt/jindai/xgjsy/xgjsy.htm
1896年1月23日伦
血红蛋白的四级结构 模型
图片出处
http://hpdb.hbu.edu.cn/structure/proteinstructure10.asp
亨利·布拉格(Henry Bragg)
劳伦斯·布拉格( Lawrence Bragg)
图片出处http://202.202.4.150/nobel/nobel1.htm
图片出处
精品课件 http://nobelprize.org/physics/laureates/1915/wl-
bragg-bio.html
诺贝尔物理奖奖章
图片出处http://www.xiayidai.com.cn/gxxyd/sjet/jingdian/nobel/medal01.htm
精品课件
X射线本质
X射线是一种短波长(0.005～ 10nm)、高能量(2.5×105 ～1.2×102eV) 的电磁波。它是原子内层电子在高速运 动电子流冲击下，产生跃迁而发射的电 磁辐射。
精品课件
图片出处: http://www2.mrcmb.cam.ac.uk/ar chive/gal/source/kendrew.html
肌红蛋白的三维结构模型
图片出处: http:// www2.mrc-lmb.cam.ac.uk/ archive/Kendrew62.html
精品课件
肌红蛋白的三维结构