分子生物学复习【PPT】
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第一篇 分子生物学基本原理(共57张PPT)
3. 窄宿主型质粒和广宿主型质粒
第二节 真核生物基因组
一、真核生物染色质DNA的高级结构 • DNA高级结构中的蛋白质
组蛋白与非组蛋白
• DNA与蛋白质的结 合与染色体的组装
二、真核生物核基因组结构和功能特点
• 基因组大，编码蛋白质多，一般编码蛋白都 超过1万个以上。在DNA复制时，有多个复制 起始点。 • 真核生物的结构基因都是单顺反子。 • 真核生物的基因组中含有大量的重复序列 (45%)。 • 真核生物的基因组中存在大量的非编码区。
⒑含有多种功能的识别区域，如复制起始区、复制终止区、 转录起动区和终止区等。
大肠杆菌染色体基因组的结构和功能
大肠杆菌染色体基因组是研究最清楚的基因组。估计
大肠杆菌基因组含有3500个基因，已被定位的有900个左
右。在这900个基因中，有260个基因已查明具有操纵子结
构，定位于75个操纵子中。在已知的基因中8％的序列具
• 真核基因为断裂基因，在它的结构基 因中含有外显子和内含子。
• 真核生物的基因组中存在着各种基因 家族。
• 真核生物基因组中也存在移动基因。
•基因组中结构基因所占区域远小于非 编码区。
三、真核生物基因组的结构
㈠结构基因
• 断裂基因(split gene)：真核生物的结构基 因是不连续的编码氨基酸的序列被非编码 序列所打断，因此被称为断裂基因。
是指一组由多基因家族及单基因组成的更大基因 家族。其代表为免疫球蛋白基因超家族
㈣重复序列(repeat sequence):
在真核生物基因组存在着的大量的碱基序列重复出 现的情况。
重复序列中，除了编码RNA、RNA和组蛋白的结构基 因外，大部分是非编码序列。但对它们的功能还不十分清楚。
第二节 真核生物基因组
一、真核生物染色质DNA的高级结构 • DNA高级结构中的蛋白质
组蛋白与非组蛋白
• DNA与蛋白质的结 合与染色体的组装
二、真核生物核基因组结构和功能特点
• 基因组大，编码蛋白质多，一般编码蛋白都 超过1万个以上。在DNA复制时，有多个复制 起始点。 • 真核生物的结构基因都是单顺反子。 • 真核生物的基因组中含有大量的重复序列 (45%)。 • 真核生物的基因组中存在大量的非编码区。
⒑含有多种功能的识别区域，如复制起始区、复制终止区、 转录起动区和终止区等。
大肠杆菌染色体基因组的结构和功能
大肠杆菌染色体基因组是研究最清楚的基因组。估计
大肠杆菌基因组含有3500个基因，已被定位的有900个左
右。在这900个基因中，有260个基因已查明具有操纵子结
构，定位于75个操纵子中。在已知的基因中8％的序列具
• 真核基因为断裂基因，在它的结构基 因中含有外显子和内含子。
• 真核生物的基因组中存在着各种基因 家族。
• 真核生物基因组中也存在移动基因。
•基因组中结构基因所占区域远小于非 编码区。
三、真核生物基因组的结构
㈠结构基因
• 断裂基因(split gene)：真核生物的结构基 因是不连续的编码氨基酸的序列被非编码 序列所打断，因此被称为断裂基因。
是指一组由多基因家族及单基因组成的更大基因 家族。其代表为免疫球蛋白基因超家族
㈣重复序列(repeat sequence):
在真核生物基因组存在着的大量的碱基序列重复出 现的情况。
重复序列中，除了编码RNA、RNA和组蛋白的结构基 因外，大部分是非编码序列。但对它们的功能还不十分清楚。
医学分子生物学ppt完整版
2024/1/30
切除修复
对于较复杂的DNA损伤 ，如嘧啶二聚体或DNA 链断裂，通过切除损伤 部位并合成新的DNA片 段进行修复。
重组修复
在DNA双链断裂等严重 损伤情况下，通过DNA 重组机制进行修复，涉 及同源序列的搜索和交 换。
13
DNA重组的方式与意义
同源重组
发生在同源序列之间的重组，通过交 换DNA片段实现遗传信息的重新组合
6
02
基因与基因组
2024/1/30
7
基因的概念与结构
01 基因的定义
基因是遗传信息的基本单位，控制生物性状的遗 传。
02 基因的结构
基因由编码区和非编码区组成，编码区包括外显 子和内含子。
03 基因的遗传效应
基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状。
2024/1/30
8
基因组的组成与特点
01 基因组的定义
基因表达的调控方式
基因表达受到多种因素的调控，包括 转录因子、表观遗传学修饰、 microRNA等。
2024/1/30
10
03
DNA复制、修复与重组
2024/1/30
11
DNA复制的过程与特点
1
DNA复制的过程
起始、延伸和终止三个阶段，涉及多种酶和蛋白 质的参与，确保DNA的准确复制。
2 3
DNA复制的特点
结合分子生物学指标，对 药物疗效进行评估，为新 药研发和临床应用提供依 据。
29
分子生物学技术在个体化医疗中的应用
基因检测
通过基因检测分析个体基 因组信息，为个体化医疗 提供基础数据。
2024/1/30
个体化用药指导
根据基因检测结果和药物 代谢特点，为患者提供个 体化用药建议，提高药物 治疗效果。
切除修复
对于较复杂的DNA损伤 ，如嘧啶二聚体或DNA 链断裂，通过切除损伤 部位并合成新的DNA片 段进行修复。
重组修复
在DNA双链断裂等严重 损伤情况下，通过DNA 重组机制进行修复，涉 及同源序列的搜索和交 换。
13
DNA重组的方式与意义
同源重组
发生在同源序列之间的重组，通过交 换DNA片段实现遗传信息的重新组合
6
02
基因与基因组
2024/1/30
7
基因的概念与结构
01 基因的定义
基因是遗传信息的基本单位，控制生物性状的遗 传。
02 基因的结构
基因由编码区和非编码区组成，编码区包括外显 子和内含子。
03 基因的遗传效应
基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状。
2024/1/30
8
基因组的组成与特点
01 基因组的定义
基因表达的调控方式
基因表达受到多种因素的调控，包括 转录因子、表观遗传学修饰、 microRNA等。
2024/1/30
10
03
DNA复制、修复与重组
2024/1/30
11
DNA复制的过程与特点
1
DNA复制的过程
起始、延伸和终止三个阶段，涉及多种酶和蛋白 质的参与，确保DNA的准确复制。
2 3
DNA复制的特点
结合分子生物学指标，对 药物疗效进行评估，为新 药研发和临床应用提供依 据。
29
分子生物学技术在个体化医疗中的应用
基因检测
通过基因检测分析个体基 因组信息，为个体化医疗 提供基础数据。
2024/1/30
个体化用药指导
根据基因检测结果和药物 代谢特点，为患者提供个 体化用药建议，提高药物 治疗效果。
分子生物学 PPT课件
• 使细胞生物学、遗传学、发育生物学、神经 生物学和生态学由原来的经典学科变成了生命科 学的真正前沿科学，形成了一系列交叉学科，如 分子遗传学、分子生态学、分子免疫学、分子病 毒学、分子病理学、分子肿瘤学和分子药理学等。 分子生物学是生命科学的核心前沿。
• 不同种属生物的表现形式多种多样和千姿百 态，但是，生命活动的本质却是高度一致的。例 如绝大多数生物遗传取决于DNA；除少数例外， 遗传密码在整个生命世界中都是一致的。又如核 酸一级结构和蛋白质一级结构的对应关系以及蛋 白质的有序合成，也表现出高度一致性。
• （五）小分子RNA研究进展
• 1993年，Lee RC等发现线虫(C.elegans) lin-4基 因编码的小分子RNA，其长度为22～61个核苷 酸——反义RNA。
• 反义RNA能与lin-14 mRNA的3ˊ非翻译区 （untranslated region，UTR）反义互补结合，阻 断lin-14的翻译，降低线虫早期发育阶段lin-14 蛋白的水平。
• 因此，分子生物学技术已成为推动生物 科学的各个领域向分子水平发展的重要 工具或手段，也是服务于人类和社会， 推动医药和工、农业发展的强大动力。
二、分子生物学的研究内容
• 分子生物学的研究内容主要包括以下三个方面。 • 1、核酸分子生物学： • 主要研究核酸的结构及其功能。 • 2、蛋白质分子生物学：
• 例如DNA及RNA的印迹转移、核酸分子杂 交、DNA克隆或重组DNA、基因体外扩增、 DNA 测序等等，以及研究蛋白质一级结构、 二级结构和三维结构与功能的分析技术。
• 其中重组DNA(recombinant DNA)技术是现代分 子生物学技术的核心。
• 重组DNA技术又称为基因操作(gene manipulation )、分子克隆(molecular cloning)、基 因克隆(gene cloning) 或基因工程（gene engineering）等。
分子生物学课件ppt
转基因技术
转基因技术是将外源基因导入生物体，实现基因的过 表达或补充。转基因技术的关键在于选择合适的载体 和导入方法。
THANKS
感谢观看
基因编辑技术的应用
基因编辑技术在许多领域都有广泛的应用，如罕见病治疗、癌症免疫治疗、农业育种等。 通过基因编辑技术，可以实现对特定基因的敲除、敲入或修饰，以达到治疗或改良的目的 。
基因编辑技术的伦理问题
虽然基因编辑技术具有巨大的潜力，但也引发了伦理和法律等方面的争议。在应用基因编 辑技术时，需要充分考虑伦理和法律问题，确保技术的合理应用和规范发展。
发展趋势
基因组学、蛋白质组学、代谢组学等 多组学研究，跨学科交叉融合，生物 信息学和计算生物学的发展等。
02
分生物学基本概念
基因与DNA
基因
基因是生物体内携带遗传信息的最小 单位，负责编码蛋白质或RNA分子 。
DNA
DNA是生物体的主要遗传物质，由四 种不同的脱氧核苷酸组成，通过特定 的序列排列储存遗传信息。
高通量测序
高通量测序是指一次可以对大量DNA或RNA分子进行序列测定的技术。高通量测序技术极大地提高了 基因组学和转录组学研究的效率，为生物医学研究提供了强大的工具。
04
分子生物学应用
生物医药研究
01
02
03
药物设计与开发
利用分子生物学技术，研 究药物与靶点的相互作用 ，提高药物的疗效和降低 副作用。
分子生物学前沿研究
表观遗传学研究
01
表观遗传学研究
表观遗传学是研究基因表达的调控机制，通过研究DNA甲基化、组蛋
白修饰等机制，揭示基因表达的调控规律，以及环境因素对基因表达的
影响。
02
分子生物学(共19张PPT)
04
蛋白质的结构与功能
蛋白质的分子组成与结构
氨基酸通过肽键连 接形成多肽链，即 蛋白质的一级结构 。
多条多肽链组合在 一起，形成蛋白质 的三级结构。
蛋白质的基本组成 单位是氨基酸，共 有20种常见氨基酸 。
多肽链经过盘绕、 折叠形成二级结构 ，主要形式包括α螺旋和β-折叠等。
在特定条件下，蛋 白质可形成四级结 构，由多个亚基组 成。
发展历程
从20世纪50年代DNA双螺旋结构 的发现开始，分子生物学经历了 飞速的发展，成为现代生命科学 中最为活跃和前沿的领域之一。
分子生物学的研究对象与任务
研究对象
主要包括DNA、RNA、蛋白质Байду номын сангаас生 物大分子，以及它们之间的相互作用 和调控机制。
研究任务
揭示生物大分子的结构、功能及其相 互作用机制；阐明基因表达调控的分 子机制；探索生物大分子在生命过程 中的作用和意义。
转录因子
01
真核生物中存在大量转录因子，它们与DNA特定序列结合，激
活或抑制基因转录。
表观遗传学调控
02
通过DNA甲基化、组蛋白修饰等方式，改变染色质结构，影响
基因表达。
microRNA调控
03
microRNA是一类小分子RNA，通过与mRNA结合，抑制其翻
译或促进其降解，从而调节基因表达。
基因表达调控的分子机制
发育生物学研究生物体的发育过程，而分子 生物学则揭示了发育过程中基因表达和调控 的分子机制。
02
DNA的结构与功能
DNA的分子组成与结构
DNA的基本组成单位
脱氧核糖核苷酸，由磷酸、脱氧核糖 和碱基组成。
DNA的碱基
DNA的双螺旋结构
分子生物学ppt课件完整版
肿瘤标志物
寻找和验证肿瘤特异性标志物，用于肿瘤的早期诊断、预后评估和 个性化治疗。
肿瘤免疫治疗
利用分子生物学技术，研究和开发肿瘤免疫治疗策略，如CAR-T细胞 疗法等。
免疫学中的分子生物学应用
免疫相关基因
研究免疫相关基因的突变、表达和调控，揭示免疫应答和免疫疾 病的分子机制。
疫苗研发
利用分子生物学技术，研究和开发新型疫苗，如mRNA疫苗、 DNA疫苗等。
03
DNA修复机制
当DNA受到损伤时，细胞会启动修复机制对损伤进行修复。常见的修
复方式包括直接修复、切除修复和重组修复等。这些修复机制能够确保
遗传信息的稳定性和准确性。
03
RNA的结构与功能
RNA的分子组成
核糖核苷酸
RNA的基本组成单位是核 糖核苷酸，由磷酸、核糖 和碱基组成。
碱基
RNA中的碱基主要有腺嘌 呤（A）、鸟嘌呤（G）、 胞嘧啶（C）和尿嘧啶（U ）。
基因诊断与治疗
基因诊断
通过检测特定基因或基因突变来 预测或诊断疾病，如遗传性疾病
、癌症等。
基因治疗
通过修改或替换病变基因来治疗 疾病，如基因编辑技术CRISPR-
Cas9等。
个性化医疗
基于患者的基因组信息，制定个 性化的治疗方案，提高治疗效果
和减少副作用。
肿瘤分子生物学研究
肿瘤基因
研究肿瘤相关基因的突变、表达和调控，揭示肿瘤发生和发展的分 子机制。
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目 录
• 分子生物学概述 • DNA的结构与功能 • RNA的结构与功能 • 基因的表达与调控 • 分子生物学技术与方法 • 分子生物学在医学领域的应用
01
分子生物学概述
寻找和验证肿瘤特异性标志物，用于肿瘤的早期诊断、预后评估和 个性化治疗。
肿瘤免疫治疗
利用分子生物学技术，研究和开发肿瘤免疫治疗策略，如CAR-T细胞 疗法等。
免疫学中的分子生物学应用
免疫相关基因
研究免疫相关基因的突变、表达和调控，揭示免疫应答和免疫疾 病的分子机制。
疫苗研发
利用分子生物学技术，研究和开发新型疫苗，如mRNA疫苗、 DNA疫苗等。
03
DNA修复机制
当DNA受到损伤时，细胞会启动修复机制对损伤进行修复。常见的修
复方式包括直接修复、切除修复和重组修复等。这些修复机制能够确保
遗传信息的稳定性和准确性。
03
RNA的结构与功能
RNA的分子组成
核糖核苷酸
RNA的基本组成单位是核 糖核苷酸，由磷酸、核糖 和碱基组成。
碱基
RNA中的碱基主要有腺嘌 呤（A）、鸟嘌呤（G）、 胞嘧啶（C）和尿嘧啶（U ）。
基因诊断与治疗
基因诊断
通过检测特定基因或基因突变来 预测或诊断疾病，如遗传性疾病
、癌症等。
基因治疗
通过修改或替换病变基因来治疗 疾病，如基因编辑技术CRISPR-
Cas9等。
个性化医疗
基于患者的基因组信息，制定个 性化的治疗方案，提高治疗效果
和减少副作用。
肿瘤分子生物学研究
肿瘤基因
研究肿瘤相关基因的突变、表达和调控，揭示肿瘤发生和发展的分 子机制。
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目 录
• 分子生物学概述 • DNA的结构与功能 • RNA的结构与功能 • 基因的表达与调控 • 分子生物学技术与方法 • 分子生物学在医学领域的应用
01
分子生物学概述
完整版《分子生物学》 ppt课件
底物
模板 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ
识别 起始 延伸 终止
启动子（－10区、－35区） 转录单位相关概念 CAP位点 识别过程
不依赖ρ因子的终止子: 内在终止子（intrinsic terminator ） 依赖ρ因子的终止子（ ρ-dependent terminator ）有发夹结构，但GC含量少， 无U串
核mRNA内含子的剪接 Ⅰ内含子的剪接 Ⅱ类内含子的剪接 反式剪接
核mRNA的 拼接体的拼接
类型ⅰ 自我拼接
类型ⅱ自我 拼接
剪接、3’末端CCA结构、碱基修饰 内含子切除（核酸酶的作用，不是
转酯反应） 连接外显子
蛋 白 参与蛋白质生物合成的物质 质 的 蛋白质生物合成过程 生 物 蛋白质合成的干扰与抑制 合 成 蛋白质的降解
一般模式 复制型转座模式 非复制型转座模式 保守型转座模式 TnA转座模式
通过反义RNA的翻译水平控制 甲基化作用控制转座酶合成及
其与DNA的结合
转座引起插入突变 造成插入位点靶DNA的少量碱基
对重复 插入位点出现新基因 引起染色体畸变 转座引起的生物进化 切除效应 外显子改组
动子：（上游控制元件），－165～ －40，影响转录的频率。
♠ -25bp:TATA盒（Hogness box）,识别起 始位点
♠ -75bp:CAAT盒(CAATCT) ，决定启动子
♠ -110bp:GC盒的(G转G录GC频G率G)，R调N控A起始聚和合酶I的启动子
转录频率
RNA聚合酶Ⅱ的启动子
分子生物学 Molecular Biology
总结复习 Review and Summarize
2020/12/22
1
绪论
引言 分子生物学简史 分子生物学的研究内容 分子生物学进展 分子生物学展望
《分子生物学》课件
介绍CRISPR-Cas9系统的原理 及在基因编辑中的应用。
基因编辑实验室
展示现代基因编辑实验室的设 备和技术。
基因治疗
探讨基因编辑技术在治疗遗传 病和癌症中的潜力。
生物信息学与计算生物学
大数据分析
使用生物信息学和计算生物学的工具来分析 海量生物数据。
蛋白质结构预测
通过模拟和计算来预测和研究蛋白质的结构 和功能。
3 基因修复与修复机
制
探讨基因损伤修复和细 胞保护机制在环境暴露 中的作用。
生物多样性与保护
生物多样性
解释生物多样性的重要性和全球生物多样性状 况。
保护生物多样性
讨论保护生物多样性的 分子标记物
液体活检
通过PCR和测序技术检测基因突变和遗传病。
《分子生物学》PPT课件
《分子生物学》PPT课件大纲： 1. 介绍分子生物学概念 2. DNA和RNA结构与功能 3. 蛋白质的合成与结构 4. DNA复制和细胞分裂 5. 基因表达与转录 6. RNA加工修饰 7. 蛋白质翻译和折叠 8. 基因调控及表观遗传学
基因编辑与CRISPR技术
CRISPR Cas9
介绍分子标记物在疾病诊断和治疗中的应用， 如肿瘤标志物。
探讨液体活检在肿瘤诊断和监测中的潜力。
分子生物学的社会影响
1 伦理和法律问题
讨论基因编辑和遗传修 复等技术引发的伦理和 法律问题。
2 公众教育和意识
强调公众了解分子生物 学的重要性和科学素养 的培养。
3 医疗与健康
探讨分子生物学在医疗 和健康领域的革命性发 展。
基因组学研究
利用计算方法研究基因组结构、功能和进化。
网络生物学
通过构建和分析生物网络来揭示生物体内的 复杂关系。
基因编辑实验室
展示现代基因编辑实验室的设 备和技术。
基因治疗
探讨基因编辑技术在治疗遗传 病和癌症中的潜力。
生物信息学与计算生物学
大数据分析
使用生物信息学和计算生物学的工具来分析 海量生物数据。
蛋白质结构预测
通过模拟和计算来预测和研究蛋白质的结构 和功能。
3 基因修复与修复机
制
探讨基因损伤修复和细 胞保护机制在环境暴露 中的作用。
生物多样性与保护
生物多样性
解释生物多样性的重要性和全球生物多样性状 况。
保护生物多样性
讨论保护生物多样性的 分子标记物
液体活检
通过PCR和测序技术检测基因突变和遗传病。
《分子生物学》PPT课件
《分子生物学》PPT课件大纲： 1. 介绍分子生物学概念 2. DNA和RNA结构与功能 3. 蛋白质的合成与结构 4. DNA复制和细胞分裂 5. 基因表达与转录 6. RNA加工修饰 7. 蛋白质翻译和折叠 8. 基因调控及表观遗传学
基因编辑与CRISPR技术
CRISPR Cas9
介绍分子标记物在疾病诊断和治疗中的应用， 如肿瘤标志物。
探讨液体活检在肿瘤诊断和监测中的潜力。
分子生物学的社会影响
1 伦理和法律问题
讨论基因编辑和遗传修 复等技术引发的伦理和 法律问题。
2 公众教育和意识
强调公众了解分子生物 学的重要性和科学素养 的培养。
3 医疗与健康
探讨分子生物学在医疗 和健康领域的革命性发 展。
基因组学研究
利用计算方法研究基因组结构、功能和进化。
网络生物学
通过构建和分析生物网络来揭示生物体内的 复杂关系。
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酶蛋白=调节亚基+催化亚基 酶蛋白的三维结构是正常功能必需的
14
酶--生物催化剂的特点
容易失活（变性） 具有极高效率 对底物专一性强
酶活性可调节
基因表达
激素 反馈抑制
抑制剂和激活剂
蛋白酶解激活 可逆共价修饰
别构调节
15
2、转换数（Kcat）和米氏常数（Km）
转换数（Kcat）
的纯化方法
பைடு நூலகம்
差别的纯化 方法
9
根据电荷不同
电泳
SDS-PAGE IEF
蛋白质两性电离性质
的纯化方法
双向电泳
（SDS-PAGE/IEF） 毛细管电泳
离子交换层析
利用对配体的 亲和层析 配体—抗体/酶的底物
生物亲和力的 纯化方法
※HPLC ※高压液泵作用于流动相
（离子交换/亲和 层析/凝胶层析）
11
二、酶学 （一）酶的一般特性 1、酶的化学本质和结构
酶的基本概念 酶 生物催化剂 本质：蛋白质 底物：各类代谢物 活细胞产生、具有催化功能 核酶 生物催化剂 本质：RNA 底物：核酸
12
全酶、辅酶和辅基
全酶 酶蛋白-----催化作用（特异性） 辅助因子---金属离子
Km意义
Km小，亲和力大，反应速度快
酶对最适底物的Km值最小（亲和力最大）
17
Kcat
/Km
酶的催化效率的参数
Kcat
/Km
意义
/Km比值越大，酶催化效率越高 Kcat /Km比值上限=扩散速度常数
Kcat
（108-109mol-1 .L .s-1)
乙酰胆碱酶
18
3、酶的活力
肽键/ 二硫键
维系键
氢键
维系键
三级结构 肽链主链、侧链骨架原子局部空间结构
（结构域/分子伴侣） 球状或椭圆状蛋白质 亲水表面和疏水内核 大部分蛋白质到三级结构已有生物活性 例如：肌红蛋白 、免疫球蛋白
四级结构 蛋白质分子中各个亚基的空间排布
举例：血红蛋白（α2β2）
疏水键
维系键
10
（六）蛋白质组和蛋白质组学
蛋白质组 指某种细胞或组织中基因组所表达的全部蛋白质
不同环境/状态/发育阶段细胞蛋白水平的变化 蛋白质组学 研究各种生物基因组在细胞中表达的全部蛋白质
的分子结构、功能及其相互作用的新学科 研究不同环境/状态/发育阶段/不同组织的细胞中 蛋白质分子的种类、结构和功能，蛋白质相互作用 发现新药
6
（四）蛋白质的理化性质
蛋白质的两性电离 大多数人体蛋白质pI=5.0 在pH7.4环境下成阴离子
蛋白质的胶体性质
水化层
电荷层
蛋白质变性和复性
变性:空间结构破坏,一级结构不变,
生物学活性丧失
蛋白质紫外吸收 λ=280
nm 有特征性吸收峰 蛋白质定性、定量方法
7
蛋白质的变性
结构特点：
胍基 咪唑基
1.含苯环: phe 2.含酚羟基: Tyr 3.含吲哚环: Trp 4.含羟基:Ser Thr 5.含硫: Cys Met 6.含胍基:Arg 7.含咪唑基: His
1
吡咯环
(二) 氨基酸的理化性质
两性电离 在水溶液中能两性电离而成兼性离子
等电点(pI） 分子呈电中性时的溶液的pH值 紫外吸收 芳香族氨基酸特有(phe，Tyr,Trp) 吸收峰：波长280nm 茚三酮反应 氨基酸 Pro
变性因素
机制
物理或化学因素
蛋白质空间结构破坏 一级结构未破坏
性质的变化
溶解度降低/黏度增加 结晶能力消失/生物活性丧失 易被蛋白酶水解
实际应用
防止蛋白制剂/蛋白质药物的变性失活 使细菌蛋白质变性失活，消毒杀菌
8
（五）蛋白质的分离和纯化
根据分子大小 透析和超滤 超速离心 凝胶层析 利用溶解度 等电点沉淀 盐析 丙酮沉淀 利用蛋白质等电点不同 破坏水化层/电荷层 利用大分子蛋白质性质 密度、形态、沉降系数不同
加热
+ 茚三酮
+ 茚三酮 氨基酸的定量方法
蓝紫色化合物 (570nm) 黄色化合物
2
（三）蛋白质的结构层次
一级结构 从N-端到C-端氨基酸（残基）排列顺序 是蛋白质的基本结构 是空间结构、生理功能的基础 二级结构 肽链主链骨架原子局部空间结构 α螺旋/β折叠/β转角/无规卷曲/模体 维系键
小分子有机物(维生素
)
辅基 非蛋白质部分-----酶蛋白
共价键 透析、超滤不能分离
辅酶 非蛋白质部分-----酶蛋白
非共价键 透析、超滤能分离
13
酶的活性中心 酶分子上必需基团集中的特定空间结构区域 功能单位1:与底物结合 功能单位2:催化化学键的断裂和形成 特点
(催化底物转变为产物) 辅酶的部分结构参与组成酶的活性中心
离子键 3
模体
蛋白质分子中2～3个二级结构肽段，在空间上
（motif） 有规律地聚集起来，形成相对稳定、特殊的空间 构象 具有特殊的生理功能 例如：α-环-α—— 钙结合蛋白 βαβ —— 锌指
结构域 分子量大的蛋白质三级结构可分割成1个和数个
球状或纤维状的区域 具有功能 例如：酶的活性中心
和生物学活性的基础
蛋白质结构与功能的范例
蛋白质空间结构和生物学活性
肌红蛋白:三级结构
血红蛋白:四级结构
(别构效应/氧解离曲线呈S形)
蛋白质折叠
需要分子伴侣/伴侣蛋白
天然非折叠蛋白质 天然蛋白质,没有完全折叠成特定
(内在非结构蛋白质)
三级结构,但具备功能 与其他蛋白质相互作用,具有功能 多样性
4
分子伴侣 空间构象的决定因素之一(一级结构/分子伴侣)
本质是蛋白质(热休克蛋白Hsp70/异构酶) 提供一个保护环境 加速蛋白质折叠成天然构象或四级结构 亚基 在蛋白质的四级结构中，每个各具独立三级结
构的多肽链称为亚基 亚基单独存在不具有生物活性
5
一级结构是决定三维结构
牛核糖核酸酶的变性和复性实验 比较几种氨基酸顺序相似的
酶的活力 酶催化某一化学反应的能力 催化的化学反应速率表示酶活力的大小 反应速率大,酶活力越高 酶单位(U) 一定条件下和一定时间内,
酶的催化常数
Kcat定义
一定条件下
转换
每个酶分子 一定条件下
底物的分子数/每秒 转换
每μmol酶分子
底物的μmol/每秒
16
米氏常数（Km）
Km定义
当v=1/2
V时，底物的浓度。 单位：mol/L
酶的特征性常数 Km大小与该酶对底物亲和力大小成反比 Km大，亲和力小，反应速度慢
14
酶--生物催化剂的特点
容易失活（变性） 具有极高效率 对底物专一性强
酶活性可调节
基因表达
激素 反馈抑制
抑制剂和激活剂
蛋白酶解激活 可逆共价修饰
别构调节
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2、转换数（Kcat）和米氏常数（Km）
转换数（Kcat）
的纯化方法
பைடு நூலகம்
差别的纯化 方法
9
根据电荷不同
电泳
SDS-PAGE IEF
蛋白质两性电离性质
的纯化方法
双向电泳
（SDS-PAGE/IEF） 毛细管电泳
离子交换层析
利用对配体的 亲和层析 配体—抗体/酶的底物
生物亲和力的 纯化方法
※HPLC ※高压液泵作用于流动相
（离子交换/亲和 层析/凝胶层析）
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二、酶学 （一）酶的一般特性 1、酶的化学本质和结构
酶的基本概念 酶 生物催化剂 本质：蛋白质 底物：各类代谢物 活细胞产生、具有催化功能 核酶 生物催化剂 本质：RNA 底物：核酸
12
全酶、辅酶和辅基
全酶 酶蛋白-----催化作用（特异性） 辅助因子---金属离子
Km意义
Km小，亲和力大，反应速度快
酶对最适底物的Km值最小（亲和力最大）
17
Kcat
/Km
酶的催化效率的参数
Kcat
/Km
意义
/Km比值越大，酶催化效率越高 Kcat /Km比值上限=扩散速度常数
Kcat
（108-109mol-1 .L .s-1)
乙酰胆碱酶
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3、酶的活力
肽键/ 二硫键
维系键
氢键
维系键
三级结构 肽链主链、侧链骨架原子局部空间结构
（结构域/分子伴侣） 球状或椭圆状蛋白质 亲水表面和疏水内核 大部分蛋白质到三级结构已有生物活性 例如：肌红蛋白 、免疫球蛋白
四级结构 蛋白质分子中各个亚基的空间排布
举例：血红蛋白（α2β2）
疏水键
维系键
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（六）蛋白质组和蛋白质组学
蛋白质组 指某种细胞或组织中基因组所表达的全部蛋白质
不同环境/状态/发育阶段细胞蛋白水平的变化 蛋白质组学 研究各种生物基因组在细胞中表达的全部蛋白质
的分子结构、功能及其相互作用的新学科 研究不同环境/状态/发育阶段/不同组织的细胞中 蛋白质分子的种类、结构和功能，蛋白质相互作用 发现新药
6
（四）蛋白质的理化性质
蛋白质的两性电离 大多数人体蛋白质pI=5.0 在pH7.4环境下成阴离子
蛋白质的胶体性质
水化层
电荷层
蛋白质变性和复性
变性:空间结构破坏,一级结构不变,
生物学活性丧失
蛋白质紫外吸收 λ=280
nm 有特征性吸收峰 蛋白质定性、定量方法
7
蛋白质的变性
结构特点：
胍基 咪唑基
1.含苯环: phe 2.含酚羟基: Tyr 3.含吲哚环: Trp 4.含羟基:Ser Thr 5.含硫: Cys Met 6.含胍基:Arg 7.含咪唑基: His
1
吡咯环
(二) 氨基酸的理化性质
两性电离 在水溶液中能两性电离而成兼性离子
等电点(pI） 分子呈电中性时的溶液的pH值 紫外吸收 芳香族氨基酸特有(phe，Tyr,Trp) 吸收峰：波长280nm 茚三酮反应 氨基酸 Pro
变性因素
机制
物理或化学因素
蛋白质空间结构破坏 一级结构未破坏
性质的变化
溶解度降低/黏度增加 结晶能力消失/生物活性丧失 易被蛋白酶水解
实际应用
防止蛋白制剂/蛋白质药物的变性失活 使细菌蛋白质变性失活，消毒杀菌
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（五）蛋白质的分离和纯化
根据分子大小 透析和超滤 超速离心 凝胶层析 利用溶解度 等电点沉淀 盐析 丙酮沉淀 利用蛋白质等电点不同 破坏水化层/电荷层 利用大分子蛋白质性质 密度、形态、沉降系数不同
加热
+ 茚三酮
+ 茚三酮 氨基酸的定量方法
蓝紫色化合物 (570nm) 黄色化合物
2
（三）蛋白质的结构层次
一级结构 从N-端到C-端氨基酸（残基）排列顺序 是蛋白质的基本结构 是空间结构、生理功能的基础 二级结构 肽链主链骨架原子局部空间结构 α螺旋/β折叠/β转角/无规卷曲/模体 维系键
小分子有机物(维生素
)
辅基 非蛋白质部分-----酶蛋白
共价键 透析、超滤不能分离
辅酶 非蛋白质部分-----酶蛋白
非共价键 透析、超滤能分离
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酶的活性中心 酶分子上必需基团集中的特定空间结构区域 功能单位1:与底物结合 功能单位2:催化化学键的断裂和形成 特点
(催化底物转变为产物) 辅酶的部分结构参与组成酶的活性中心
离子键 3
模体
蛋白质分子中2～3个二级结构肽段，在空间上
（motif） 有规律地聚集起来，形成相对稳定、特殊的空间 构象 具有特殊的生理功能 例如：α-环-α—— 钙结合蛋白 βαβ —— 锌指
结构域 分子量大的蛋白质三级结构可分割成1个和数个
球状或纤维状的区域 具有功能 例如：酶的活性中心
和生物学活性的基础
蛋白质结构与功能的范例
蛋白质空间结构和生物学活性
肌红蛋白:三级结构
血红蛋白:四级结构
(别构效应/氧解离曲线呈S形)
蛋白质折叠
需要分子伴侣/伴侣蛋白
天然非折叠蛋白质 天然蛋白质,没有完全折叠成特定
(内在非结构蛋白质)
三级结构,但具备功能 与其他蛋白质相互作用,具有功能 多样性
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分子伴侣 空间构象的决定因素之一(一级结构/分子伴侣)
本质是蛋白质(热休克蛋白Hsp70/异构酶) 提供一个保护环境 加速蛋白质折叠成天然构象或四级结构 亚基 在蛋白质的四级结构中，每个各具独立三级结
构的多肽链称为亚基 亚基单独存在不具有生物活性
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一级结构是决定三维结构
牛核糖核酸酶的变性和复性实验 比较几种氨基酸顺序相似的
酶的活力 酶催化某一化学反应的能力 催化的化学反应速率表示酶活力的大小 反应速率大,酶活力越高 酶单位(U) 一定条件下和一定时间内,
酶的催化常数
Kcat定义
一定条件下
转换
每个酶分子 一定条件下
底物的分子数/每秒 转换
每μmol酶分子
底物的μmol/每秒
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米氏常数（Km）
Km定义
当v=1/2
V时，底物的浓度。 单位：mol/L
酶的特征性常数 Km大小与该酶对底物亲和力大小成反比 Km大，亲和力小，反应速度慢