分子生物學(xué)第三章蛋白質(zhì)大分子結(jié)構(gòu)與功能

本章內(nèi)容第一節(jié)蛋白質(zhì)大分子結(jié)構(gòu)與功能第二節(jié)蛋白質(zhì)生物合成1目前一頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點第一節(jié)蛋白質(zhì)大分子結(jié)構(gòu)與功能2目前二頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點一、蛋白質(zhì)的生物學(xué)意義（功能）蛋白質(zhì)的生物學(xué)意義（功能）結(jié)構(gòu)功能例如：膜蛋白、糖蛋白、核蛋白催化功能例如：酶運輸功能例如：載體，某些跨膜蛋白運動功能例如：肌球蛋白和肌動蛋白防御功能例如：抗體調(diào)控功能例如：阻遏蛋白,再激活因子恩格斯認為：蛋白質(zhì)是生命的表現(xiàn)形式3目前三頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點膜蛋白4目前四頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點HA鏈球菌透明質(zhì)酸的代謝網(wǎng)絡(luò)透明質(zhì)酸生物合成過程5目前五頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點糖蛋白生物膜是磷脂雙分子層嵌有蛋白質(zhì)的二維流體6目前六頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點物質(zhì)的跨膜運輸

轉(zhuǎn)運蛋白介導(dǎo)的主動運輸（載體蛋白）與被動運輸（載體蛋白和通道蛋白）7目前七頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點TheProtonPump8目前八頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點問題先有蛋白質(zhì)，還是先有核酸？先有DNA,還是先有RNA?9目前九頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點二、蛋白質(zhì)的元素組成四大生命元素：C、H、O、N有的蛋白質(zhì)還有：磷、鐵、鋅、銅、鉬等氮在各種蛋白質(zhì)中平均含量為16%。例題:通過凱氏定氮法測得某細菌培養(yǎng)物的N含量為1.25g,問該細菌中蛋白質(zhì)含量為多少?

10目前十頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點三、蛋白質(zhì)的氨基酸組成組成蛋白質(zhì)的基本單位是氨基酸。如將天然蛋白質(zhì)完全水解，最后都可得到約二十種不同的氨基酸。除脯氨酸外，其余均屬于α-氨基酸11目前十一頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點12目前十二頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點(一)氨基酸結(jié)構(gòu)通式羧基寫在α-碳原子上端，氨基在左邊為L-型，氨基在右邊為D-型13目前十三頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點(二)氨基酸的分類根據(jù)組成蛋白質(zhì)的20種氨基酸的側(cè)鏈R基的化學(xué)結(jié)構(gòu)，分為：脂肪族氨基酸：甘氨酸、絲氨酸、蘇氨酸芳香族氨基酸：苯丙氨酸雜環(huán)氨基酸：組氨酸、色氨酸雜環(huán)亞氨基酸：脯氨酸

14目前十四頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點根據(jù)R側(cè)鏈基團解離性質(zhì)的不同，可將氨基酸進行分類：

1.極性氨基酸：(1)酸性氨基酸——Glu，Asp；側(cè)鏈基團在中性溶液中解離后帶負電荷的氨基酸。

(2)堿性氨基酸——His，Arg，Lys；側(cè)鏈基團在中性溶液中解離后帶正電荷的氨基酸。

(3)中性氨基酸——側(cè)鏈基團在中性溶液中不發(fā)生解離，因而不帶電荷的氨基酸：Ser,Thr,Asn,Gln,Tyr,Cys

2.非極性氨基酸：Gly，Ala，Val，Leu，Ile，Pro，Phe。

15目前十五頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點（三）氨基酸的理化性質(zhì)1．兩性解離及等電點氨基酸分子是一種兩性電解質(zhì)。通過改變?nèi)芤旱膒H可使氨基酸分子的解離狀態(tài)發(fā)生改變。

氨基酸分子帶有相等正、負電荷時，溶液的pH值稱為該氨基酸的等電點（pI）。

16目前十六頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點17目前十七頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點2．紫外吸收性質(zhì)組成天然蛋白質(zhì)分子的20種氨基酸中，只有色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸對紫外光有光吸收。其吸收峰280nm左右，以色氨酸吸收最強?？衫么诵再|(zhì)采用紫外分分光度法測定蛋白質(zhì)的含量。18目前十八頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點3.氨基酸的化學(xué)性質(zhì)與茚三酮反應(yīng)生成蘭紫色物質(zhì)，但脯氨酸和羥脯氨酸與茚三酮生成黃色物質(zhì)。與DNFB反應(yīng)生成穩(wěn)定的黃色2，4-二硝基苯氨酸（DNP-氨基酸）。DNP-氨基酸在有機溶劑中與其它氨基酸溶解度不同，用乙醚抽提，根據(jù)紙層析上的黃色斑點可鑒定N-端氨基酸的種類和數(shù)目（Sanger等用此法測定了胰島素的一級結(jié)構(gòu)）19目前十九頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點氨基酸與異硫氰酸苯酯的反應(yīng)AA的氨基可與異硫氰酸苯酯(PITC)反應(yīng),生成苯氨基硫甲酰氨基酸(PTC-AA)。所得PTC-AA經(jīng)乙酸乙酯抽提→層析鑒定→確定N端氨基酸的種類?！岸嚯捻樞蜃詣臃治鰞x”據(jù)此原理。生物公司已經(jīng)進行蛋白質(zhì)測序20目前二十頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點英國生化學(xué)家弗雷德·桑格爾（FrederickSanger，1918年8月13日—）,分別獲得1958年和1980年諾貝爾化學(xué)獎。他是同一領(lǐng)域內(nèi)兩次獲獎，兩次獲獎理由都可歸結(jié)為：測序。1958：弗雷德·桑格爾發(fā)明酶法測定人胰島素序列，從而確定胰島素的分子結(jié)構(gòu)，開創(chuàng)了蛋白質(zhì)測序領(lǐng)域。1980：弗雷德·桑格爾、沃爾特·吉爾伯特共同榮獲諾貝爾化學(xué)獎。他們貢獻在于：分別使用不同的方法測定DNA序列。Sanger法后來成為主流，并用于人類基因組計劃（HGP）的測序。21目前二十一頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)22目前二十二頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點四、肽肽：一個AA的α-羧基和另一個AA的α-氨基脫水縮合而成的化合物。肽建：氨基酸之間脫水后形成的鍵，又稱酰胺鍵23目前二十三頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點肽鏈中的氨基酸因脫水形成肽鍵而稱為氨基酸殘基肽的命名：例如谷胱甘肽肽與蛋白質(zhì)的界定信號肽24目前二十四頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點25目前二十五頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點肽平面26目前二十六頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點肽的實例谷胱甘肽作為輔酶，在體內(nèi)氧化還原過程中起作用催產(chǎn)素和加壓素促腎上腺皮質(zhì)激素腦肽27目前二十七頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點28目前二十八頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點四、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分為：一級結(jié)構(gòu)、二級結(jié)構(gòu)、超二級結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)域、三級結(jié)構(gòu)、四級結(jié)構(gòu)（一）蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)分子中氨基酸殘基的排列順序。一級結(jié)構(gòu)在很大程度上決定其高級結(jié)構(gòu)。29目前二十九頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點二硫鍵30目前三十頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點一級結(jié)構(gòu)確定的原則測定蛋白質(zhì)中氨基酸組成蛋白質(zhì)N端和C端的測定2種以上方法水解蛋白質(zhì)，得到一系列肽段分離提純所得肽，測其序列從有重疊結(jié)構(gòu)的肽序列中推斷蛋白質(zhì)的全部氨基酸的排列順序31目前三十一頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點（二）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)肽平面：肽腱中的4個原子以及相鄰的2個α-碳原子處在同一平面，使肽鏈具有一定的穩(wěn)定性32目前三十二頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點1.蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)：α-螺旋、β-折疊、β-轉(zhuǎn)角、自由回轉(zhuǎn)等α-螺旋結(jié)構(gòu)特點:每隔3.6個氨基酸殘基上升1圈。向上平移0.54nm,即每個氨基酸殘基沿軸上升0.15nm。α-螺旋體中氨基酸殘基側(cè)鏈伸向外側(cè)，相鄰螺旋之間形成氫鍵，氫鍵方向與中心軸平行。分左手螺旋和右手螺旋。33目前三十三頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點34目前三十四頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點α-螺旋35目前三十五頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點β-折疊

肽鏈按層排列，依靠相鄰肽鏈＞C＝O和＞N－H形成的氫鍵維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。平行排列：所有肽鏈的N端處于同一側(cè)，是同方向的。反向平行：肽鏈的N端一順一倒排列。反向平行結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。36目前三十六頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點紅球代表O原子;白球代表N原子紫色球代表R側(cè)鏈；37目前三十七頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點紅球代表O原子;白球代表N原子；紫色球代表R側(cè)鏈38目前三十八頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點39目前三十九頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點β-轉(zhuǎn)角多肽鏈中180度回折，第一個AA殘基的＞C＝O和第四個AA殘基的＞N－H形成的氫鍵40目前四十頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點自由回轉(zhuǎn)無規(guī)則卷曲,沒有一定規(guī)律的松散結(jié)構(gòu),酶的功能部位常常處于這種構(gòu)象區(qū)域里。41目前四十一頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點2.超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域超二級結(jié)構(gòu)：若干相鄰的二級結(jié)構(gòu)中的構(gòu)象單元,形成二級結(jié)構(gòu)組合體。例如，βαβ，βββ，αα，ββ等。42目前四十二頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點43目前四十三頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點44目前四十四頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點45目前四十五頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點結(jié)構(gòu)域多肽鏈在超二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進一步卷曲折疊成緊密的近似球狀的結(jié)構(gòu)。對較小蛋白質(zhì)分子，結(jié)構(gòu)域往往就是三級結(jié)構(gòu)，即這些蛋白質(zhì)是單結(jié)構(gòu)域。許多蛋白質(zhì)是多結(jié)構(gòu)域。46目前四十六頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點結(jié)構(gòu)域47目前四十七頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點3.蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)多肽鏈的某些區(qū)域氨基酸形成二級結(jié)構(gòu):α-螺旋、β-折疊、β-轉(zhuǎn)角、無規(guī)則卷曲等構(gòu)象單元,然后相鄰二級結(jié)構(gòu)集裝成超二級結(jié)構(gòu),進而折疊繞曲成結(jié)構(gòu)域,由2個或2個以上的結(jié)構(gòu)域組裝成三級結(jié)構(gòu)。如肌紅蛋白。48目前四十八頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點4.蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)一個蛋白質(zhì)由幾條多肽鏈組成1個活性單位。亞基的相互關(guān)系，空間排布，亞基間通過非共價鍵聚合成的特定構(gòu)象。單一亞基無活性，只有聚合后才有生物活性。如血紅蛋白。49目前四十九頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點50目前五十頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點蛋白質(zhì)預(yù)測網(wǎng)站

ComputepI/WMPredictproteinSOPMAUnpredict51目前五十一頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點蛋白質(zhì)信息資源（蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫（PDB)

北大生物信息學(xué)中心

52目前五十二頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點MKRSKRFAVLAQRPVNQDGLIGEWPEEGLIAMDSPFDPVSSVKVDNGLIVELDGKRRDQF

DMIDRFIADYAINVERTEQAMRLEAVEIARMLVDIHVSREEIIAITTAITPAKAVEVMAQ

MNVVEMMMALQKMRARRTPSNQCHVTNLKDNPVQIAADAAEAGIRGFSEQETTVGIARYA

PFNALALLVGSQCGRPGVLTQCSVEEATELELGMRGLTSYAETVSVYGTEAVFTDGDDTP

WSKAFLASAYASRGLKMRYTSGTGSEALMGYSESKSMLYLESRCIFITKGAGVQGLQNGA

VSCIGMTGAVPSGIRAVLAENLIASMLDLEVASANDQTFSHSDIRRTARTLMQMLPGTDF

IFSGYSAVPNYDNMFAGSNFDAEDFDDYNILQRDLMVDGGLRPVTEAETIAIRQKAARAI

QAVFRELGLPPIADEEVEAATYAHGSNEMPPRNVVEDLSAVEEMMKRNITGLDIVGALSR

SGFEDIASNILNMLRQRVTGDYLQTSAILDRQFEVVSAVNDINDYQGPGTGYRISAERWA

EIKNIPGVVQPDTIEMPHGAILKELIAGVEEEGLHARVVRILRTSDVSFMAWDAANLSGS

GIGIGIQSKGTTVIHQRDLLPLSNLELFSQAPLLTLETYRQIGKNAARYARKESPSPVPV

VNDQMVRPKFMAKAALFHIKETKHVVQDAEPVTLHIDLVREMSEKTMRVQDYPLATRCPE

HILTPTGKPLTDITLEKVLSGEVGPQDVRISRQTLEYQAQIAEQMQRHAVARNFRRAAEL

IAIPDERILAIYNALRPFRSSQAELLAIADELEHTWHATVNAAFVRESAEVYQQRHKLRK

GS

等電點/分子量理論值:5.26/92840.80

舉例--甘油脫水酶的3個亞基序列53目前五十三頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點DeducedsecondarystructureoffusionproteindhaB123Alphahelix(Hh):399is47.39%310helix(Gg):0is0.00%Pihelix(Ii):0is0.00%Betabridge(Bb):0is0.00%Extendedstrand(Ee):125is14.85%Betaturn(Tt):76is9.03%Bendregion(Ss):0is0.00%Randomcoil(Cc):242is28.74%Ambigousstates(?):0is0.00%Otherstates:0is0.00

54目前五十四頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點Green:αsubunitYellow:theactivesiteCyan:βsubunitGray:γsubunitMagenta:B12molecule

甘油脫水酶空間結(jié)構(gòu)55目前五十五頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點（三）蛋白質(zhì)分子中的共價鍵與次級鍵共價鍵：肽鍵、二硫鍵次級鍵：氫鍵、鹽鍵、疏水鍵、范德華力。56目前五十六頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點五、蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（一）蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系種屬差異分子?。ǘ┑鞍踪|(zhì)構(gòu)象與功能的關(guān)系別構(gòu)現(xiàn)象（變構(gòu)效應(yīng)）：蛋白質(zhì)表現(xiàn)其功能時構(gòu)象發(fā)生變化。57目前五十七頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點58目前五十八頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點六、蛋白質(zhì)的性質(zhì)（一）蛋白質(zhì)的相對分子量（二）蛋白質(zhì)的兩性解離及等電點蛋白質(zhì)等電點：溶液在某一pH值時，蛋白質(zhì)所帶正電荷與負電荷相等，在電場中，蛋白質(zhì)分子既不向正極也不向負極移動。此時溶液的pH值稱為蛋白質(zhì)等電點。59目前五十九頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點蛋白質(zhì)電泳蛋白質(zhì)電泳的方向取決于所帶電荷的正負性、所帶電荷的多少、及分子顆粒大小。聚丙烯酰胺凝膠電泳60目前六十頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點掩蓋了其他因素，電泳時只與分子量有關(guān)61目前六十一頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點SDS62目前六十二頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點SDS63目前六十三頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點2DE儀器系統(tǒng)恒溫水浴垂直板電泳儀（第二向）電源等電聚焦儀（第一向）64目前六十四頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點Comparisonoffluorescentlabelled2-DgelwithsilverstainingCyTM5labelledgelSilverstainedgelE.colilysate,50gloading,pH4-765目前六十五頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點（三）蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)透析法：小分子可以通過半透膜，而蛋白質(zhì)不能，從而達到分離純化的目的。蛋白質(zhì)分子表面分布著許多極性和非極性基團，非極性基團與脂溶性物質(zhì)結(jié)合。而極性基團與水溶性物質(zhì)結(jié)合形成水化層，水化層使蛋白質(zhì)顆粒相互排斥，不會凝結(jié)沉淀。66目前六十六頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點（四）蛋白質(zhì)的沉淀反應(yīng)加高濃度鹽類：破壞水膜加有機溶劑：破壞水膜加重金屬鹽：蛋白質(zhì)與重金屬離子生成不易溶解的鹽而沉淀。67目前六十七頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點（五）蛋白質(zhì)的變性因受物理或化學(xué)因素的影響，蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，致使蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)和生物學(xué)性質(zhì)都有所改變，但一級結(jié)構(gòu)不變。68目前六十八頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點（六）蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)雙縮脲反應(yīng)：米倫氏反應(yīng)：乙醛酸反應(yīng)：坂口反應(yīng)：酚試劑反應(yīng)：69目前六十九頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點七、蛋白質(zhì)的分類簡單蛋白質(zhì)：只由α-氨基酸組成結(jié)合蛋白質(zhì)：簡單蛋白質(zhì)+非蛋白質(zhì)部分（輔基）核蛋白：核酸+蛋白質(zhì)糖蛋白與蛋白聚糖脂蛋白：脂類+蛋白質(zhì)色蛋白：色素+蛋白質(zhì)磷蛋白：磷酸+蛋白質(zhì)70目前七十頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點名人傳記王應(yīng)睞71目前七十一頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點王應(yīng)睞研究員,曾任中國科學(xué)院上海

分院院長，中科院上海生化所所長，比利時、匈牙利、捷克等國科學(xué)院名譽院士，1955年被選為中國科學(xué)院學(xué)部委員(院士)。王應(yīng)睞院士是我國著名的生物化學(xué)家、近代生物化學(xué)科研事業(yè)的主要奠基人。首次證明豆科植物中含血紅蛋白。成功地組織了人工合成結(jié)晶牛胰島素與酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸兩項重大基礎(chǔ)性研究工作。1996年獲香港何梁何利基金科學(xué)技術(shù)成就獎。72目前七十二頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點名人傳記鄒承魯鄒承魯,1923年生,江蘇無錫人。1951年獲劍橋大學(xué)博士。中國科學(xué)院院士，第三世界科學(xué)院院士,生物物理所研究員。曾任中科院生物學(xué)部主任,全國政協(xié)委員、常委,中國生物化學(xué)與分子生物學(xué)會理事長。在國內(nèi)外發(fā)表科學(xué)論文二百余篇。由于在胰島素人工合成，蛋白質(zhì)和酶學(xué)方面的貢獻，曾獲第三世界科學(xué)院獎、陳嘉庚生命科學(xué)獎、國家自然科學(xué)及中科院自然科學(xué)獎多次。自傳在國外出版的綜合生物化學(xué)叢書·生物化學(xué)史卷發(fā)表,對當代生物化學(xué)發(fā)展的貢獻已載入史冊。73目前七十三頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點鄒承魯照片74目前七十四頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點鄒承魯簡歷：由王應(yīng)睞教授介紹去劍橋大學(xué)師從Keilin教授第一篇論文1949年在英國Nature雜志上發(fā)表，導(dǎo)師Keilin教授不署名1951年回國，在中國科學(xué)院上海生物化學(xué)研究所建立了研究組參與結(jié)晶牛胰島素的人工全合成1970年由上海調(diào)到北京生物物理所工作75目前七十五頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點科學(xué)家的境界追求心無旁騖，割席斷交

管寧、華歆共園中鋤菜，見地有片金，管揮鋤與瓦石不異，華捉而擲之去。

又嘗同席讀書，有乘軒冕過門者，寧讀如故，歆廢書出看。寧割席分坐曰：子非吾友也。

76目前七十六頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點小結(jié)重要概念：等電點肽健肽平面α-螺旋β-折疊β-轉(zhuǎn)角超二級結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)域別構(gòu)現(xiàn)象結(jié)合蛋白鹽析蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)：一級結(jié)構(gòu)→二級結(jié)構(gòu)→超二級結(jié)構(gòu)→結(jié)構(gòu)域→三級結(jié)構(gòu)→四級結(jié)構(gòu)有關(guān)蛋白質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)蛋白質(zhì)的分離提純77目前七十七頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點第二節(jié)蛋白質(zhì)生物合成78目前七十八頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點遺傳密碼79目前七十九頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點蛋白質(zhì)合成概述DNA:ATGCATGCATGCRNA:AUGCAUGCAUGCProtein:aa1aa2aa3aa4堿基序列決定氨基酸序列如何實現(xiàn)堿基序列到氨基酸序列的轉(zhuǎn)變？80目前八十頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點TACTTTAAAGTATranscription-TheProductionofmRNARNAPolymerasebeginstowork!!StartHere!!AUUGGAAAAAAAStopHere!!81目前八十一頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點TACTTTAAAGTA82目前八十二頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點mRNAmovesoutofthenucleustoRoughEndoplasmicReticulumRoughERNuclearMembraneRibosomesmRNA83目前八十三頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點AAAGUATranslation-ProteinSynthesisCodonCodonUUUtRNAAntiCodonUACtRNAMethionineUUUtRNAPhenylalanine84目前八十四頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點Polypeptideformationviapeptidebonds.Translation-ProteinSynthesisRibosome(s)movealongmRNA.tRNAcarriersaminoacidsforbuildingpolypeptide.tRNAdropsawayfromribosome/mRNAonceamino-aciditcarriesisjoinedontothegrowingpolypeptideviapeptidebonds.85目前八十五頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點Primary,Secondary,TertiaryandQuaternaryStructure-ProteinSynthesisPrimarySecondaryTertiaryUnfoldedsinglepolypeptidestrandFoldedsinglepolypeptidestrand-Secondary&TertiarySeveralpolypeptidestrandsQuaternary86目前八十六頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點Translation-bigpictureInitiation:RecruitfMet-tRNAMet,mRNA,largeparticleElongation:SynthesizeproteinTermination:Stopsynthesis,releaseprotein87目前八十七頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點一、mRNAmRNA概念最初由F.Jacob和J.Monod1965年提出．當時推測，有一種信使在細胞核中合成后攜帶上遺傳信息進入細胞質(zhì)，指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成，后來發(fā)現(xiàn)，除rRNA和tRNA之外的第三種RNA，稱為信使RNA(mRNA)。mRNA半衰期很短,一旦完成使命就被水解。原核生物和真核生物mRNA的結(jié)構(gòu)差異較大，尤其是在5’端。88目前八十八頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點

（一）原核生物mRNA的結(jié)構(gòu)

1、

5’端SD序列在起始密碼子AUG上游9-13個核苷酸處，有一段可與核糖體16SrRNA配對結(jié)合的、富含嘌呤的3-9個核苷酸序列，一般為AGGA，此序列稱SD序列。它與核糖體小亞基內(nèi)16SrRNA的3’端一段富含嘧啶的序列GAUCACCUCCUUA-OH（暫稱反SD序列）互補，形成氫鍵。使得結(jié)合于30S亞基上的起始tRNA能正確地定位于mRNA的起始密碼子AUG。89目前八十九頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點Ribosomebindingsite(RBS)orSD-sequenceinprokaryoticmRNA,complementarywiththesequenceatthe3’endof16SrRNA.structureofmRNA90目前九十頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點2、原核mRNA轉(zhuǎn)譯時，各個基因都有自己的SD序列、起始密碼子、終止密碼子，分別控制其合成的起始與終止，換言之，每個基因的翻譯都是相對獨立的。如E.coli，一個7000b的mRNA編碼5種與Trp合成有關(guān)的酶多基因共表達載體構(gòu)建時，可利用SD序列，將幾個基因串聯(lián)91目前九十一頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點（二）

真核生物mRNA的結(jié)構(gòu)1、真核生物mRNA5’端均具有m7GpppN帽子結(jié)構(gòu)，無SD序列。帽子結(jié)構(gòu)具有增強翻譯的作用。若起始AUG與帽子結(jié)構(gòu)間的距離太近（小于12個核苷酸），就不能有效利用這個AUG，會從下游適當?shù)腁UG起始翻譯。當距離在17-80個核苷酸之間時，離體翻譯效率與距離成正比。92目前九十二頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點2、真核生物mRNA通常是單順反子。

真核mRNA具有“第一AUG規(guī)律”，即當5’端具有數(shù)個AUG時，只有1個AUG為主要開放閱讀框架的翻譯起點。起始AUG具有2個特點：（i）AUG上游的-3經(jīng)常是嘌呤，尤其是A。（ii）緊跟AUG的+4常常是G。起始AUG鄰近序列中，以ANNAUGGN的頻率最高。若-3不是A，則+4必須是G。無此規(guī)律的AUG，則無起始功能。93目前九十三頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點OnceKozaksequenceEukaryoticmRNAusesamethylatedcaptorecruittheribosome.Oncebound,theribosomescansthemRNAina5’-3’directiontofindtheAUGstartcodon.Kozaksequenceincreasesthetranslationefficiency.Poly-Ainthe3’endpromotestheefficientrecyclingofribosomes9494目前九十四頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點KOZAK是一個女科學(xué)家

她研究過起始密碼子ATG周邊堿基定點突變后對轉(zhuǎn)錄和翻譯所造成的影響，并總結(jié)出在真核生物中，起始密碼子兩端序列為：——G/N-C/N-C/N-ANNATGG——，如GCCACCATGG、GCCATGATGG時，轉(zhuǎn)錄和翻譯效率最高，特別是-3位的A對翻譯效率非常重要。關(guān)于kozak序列的這篇文章發(fā)表在NucleicAcidsRes.1984上，該序列被后人稱為Kozak序列，并被應(yīng)用于表達載體構(gòu)建

95目前九十五頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點二、遺傳密碼氨基酸排列順序由mRNA的核苷酸順序決定。如果每2個核苷酸編碼1個氨基酸,那么4種核苷酸只有16種編碼方式。如果每3個核苷酸編碼1個氨基酸,則有64種編碼方式,。如果4對1則有256種,顯然沒必要。科學(xué)家們已用生物化學(xué)實驗證實3個堿基編碼1個氨基酸,稱為三聯(lián)體密碼或密碼子。96目前九十六頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點（一）遺傳密碼的破譯美國科學(xué)家等人破譯了遺傳密碼,于1968年獲得諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎.早在1961年，等人在大腸桿菌的無細胞體系中外加poly(U)模板、20種標記的氨基酸，經(jīng)保溫后得到了多聚phe-phe-phe，于是推測UUU編碼phe。利用同樣的方法得到CCC編碼pro，GGG編碼gly，AAA編碼lys。如果利用poly（UC），則得到多聚Ser-Leu-Ser-Leu，推測UCU編碼Ser，CUC編碼Leu，因為poly（UC）有兩種讀碼方式：UCU——CUC和CUC——UCU采用該方式，到1965年就全部破譯了64組密碼子。97目前九十七頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點（二）遺傳密碼的特點在64個密碼子中有61個編碼氨基酸，3個不編碼任何氨基酸而起肽鏈合成的終止作用，稱為終止密碼子，它們是UAG、UAA、UGA，密碼子AUG（編碼Met）又稱起始密碼子。（編碼鏈上則為TAG、TAA、TGA、ATG）密碼子：mRNA上由三個相鄰的核苷酸組成一個密碼子，代表肽鏈合成中的某種氨基酸或合成的起始與終止信號。（1）方向性：從mRNA的5’到3’98目前九十八頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點（2）連讀性從起始密碼子到終止密碼子構(gòu)成一個連續(xù)的閱讀框架（ORF）（不包括終止密碼子）。如果在閱讀框中插入或刪除一個堿基就會使其后的讀碼發(fā)生移碼。兩個基因之間或兩個ORF之間可能會互相部分重疊（共用部分序列）。（3）簡并性幾種密碼子編碼同一種氨基酸稱為密碼子簡并性。如GGN（GGA、GGU、GGG、GGC）都編碼Gly，這4種密碼子稱為Gly的簡并密碼。只有Met和Trp沒有簡并密碼。一般情況下密碼子簡并性只涉及第三位堿基。99目前九十九頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點問題：簡并性的生物學(xué)意義？可以降低由于遺傳密碼突變造成的物種災(zāi)難試想，如果每種氨基酸只有1個密碼子，如果一旦哪個氨基酸的密碼子發(fā)生了單堿基的點突變，那么極有可能造成肽鏈合成的過早終止。例如，由于簡并性的存在，不論第三位的U變成什么，都仍然編碼Ala100目前一百頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點（4）搖擺性密碼子中第3位堿基與反密碼子第1位堿基配對不一定完全遵循A-U、G-C的原則，即密碼子的第1、2位是嚴謹配對的，第3位嚴謹度低。密碼子第3位和反密碼子的第1位是搖擺位點，Crick稱之為搖擺性。反密碼子第1位的G可以與密碼子第3位的C、U配對，U可以與A、G配對，另外反密碼子中還經(jīng)常出現(xiàn)罕見的I，可以和密碼子的U、C、A配對，這使得該類反密碼子的閱讀能力更強。101目前一百零一頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點102目前一百零二頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點

問題：細胞內(nèi)有幾種tRNA？遺傳密碼破譯后，由于有61個密碼子編碼氨基酸，于是預(yù)測細胞內(nèi)有61種tRNA，但事實上絕大多數(shù)細胞內(nèi)只有50種左右，Crick提出的搖擺假說合理解釋了這種情況。根據(jù)搖擺性和61個密碼子，經(jīng)過仔細計算，要翻譯61個密碼子至少需要31種tRNA，外加1個起始tRNA，共需32種。但在葉綠體和線粒體內(nèi)，由于基因組很小，密碼子少，葉綠體內(nèi)就有30種左右tRNAs，線粒體只有24種。（5）通用性：密碼子在不同物種間幾乎是完全通用的。目前只發(fā)現(xiàn)線粒體和葉綠體內(nèi)有例外情況。但是不同生物往往偏愛某一種密碼子。103目前一百零三頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點三、

核糖體核糖體又稱核蛋白體，是蛋白質(zhì)合成場所.標記各種氨基酸，注入大鼠體內(nèi)，在不同時間取出肝臟，勻漿，離心分離各種亞細胞器，分析放射性蛋白的分布，證實蛋白質(zhì)合成在核糖體上進行。就真核細胞而言，核糖體按其在細胞質(zhì)中的位置分為游離核糖體（合成細胞質(zhì)蛋白）和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)核糖體（合成分泌蛋白和細胞器蛋白）。104目前一百零四頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點105目前一百零五頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點

不論原核細胞還是真核細胞，一條mRNA可以同時被幾個核糖體閱讀，把同時結(jié)合并翻譯同一條mRNA的多個核糖體稱為多核糖體。106目前一百零六頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點107目前一百零七頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點（一）核糖體的結(jié)構(gòu)與組成（2009年諾貝爾化學(xué)獎）核糖體是由核糖核酸（rRNA）和幾十種蛋白質(zhì)（核糖體蛋白）組成的巨大復(fù)合體。不同生物中核糖體的結(jié)構(gòu)高度保守，盡管其rRNA和核糖體蛋白的一級結(jié)構(gòu)有所不同，但其三級結(jié)構(gòu)卻驚人相似。核糖體是核酸和蛋白密切合作的體現(xiàn)！108目前一百零八頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點每個核糖體是由大小兩個亞基組成，每個亞基都有各自不同的rRNA和蛋白質(zhì)分子核糖體的大亞基上有兩個重要的位點：P位點是結(jié)合肽酰tRNA的肽?；奈稽c，A位點是結(jié)合氨酰tRNA的氨酰基的位點。109目前一百零九頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點（二）rRNA與核糖體蛋白的結(jié)構(gòu)與功能1、rRNA的結(jié)構(gòu)與功能結(jié)構(gòu)：有大量莖環(huán)（發(fā)夾）結(jié)構(gòu)，可能是核糖體的鋼筋骨架。功能：（1）蛋白質(zhì)合成的施工平臺（2）參與tRNA與mRNA的結(jié)合

mRNA先識別rRNA的特定序列并結(jié)合固定,然后tRNA再識別并固定到rRNA特定部位，其反密碼子才與mRNA密碼子配對。已知16SrRNA上有一段序列與原核mRNA上的SD序列相結(jié)合。110目前一百一十頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點（3）在大小亞基的聚合中起作用（4）在翻譯的校正和調(diào)控方面有重要功能（如可結(jié)合調(diào)控因子）總的來說，RNA分子似乎是整個核糖體的活性中心。111目前一百一十一頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點2、

核糖體蛋白的結(jié)構(gòu)與功能結(jié)構(gòu)：大多數(shù)核糖體蛋白呈纖維狀（可能起骨架作用），少數(shù)呈球狀（可能起生物功能）。功能：(1)維持核糖體的結(jié)構(gòu)(2)一些核糖體蛋白具有DNA結(jié)構(gòu)（Heilix—turn—Heilix模塊）；還有些真核核糖體蛋白具有DNA修復(fù)功能112目前一百一十二頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點四、蛋白質(zhì)合成的機理真核和原核生物在蛋白質(zhì)合成方面有共同之處,以下為蛋白質(zhì)合成的一般過程。游離氨基酸在摻入肽鏈前須先活化以獲得能量，每一種游離氨基酸須在專一的氨酰tRNA合成酶作用下與專一的tRNA相連（稱為裝載），然后由tRNA將它帶至核糖體的特定位點（A位點）并添加到正在合成的肽鏈C端。這種從游離氨基酸到形成氨酰tRNA的過程是氨基酸活化過程。113目前一百一十三頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點（一）氨酰tRNA合成酶：氨基酸活化和氨酰tRNA合成是蛋白質(zhì)合成的第一步，由氨酰tRNA合成酶催化，該酶既能識別氨基酸，又能識別tRNA。1、活化在Mg2+存在下，氨酰tRNA合成酶首先識別并結(jié)合專一的配體氨基酸，然后氨基酸的羧基與ATP發(fā)生反應(yīng)形成一個酸酐型的高能復(fù)合物（氨酰AMP中間復(fù)合物），該中間復(fù)合物暫時結(jié)合在酶上。

酶/Mg2+氨基酸+ATP→氨酰AMP-酶+PPi114目前一百一十四頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點AMP115目前一百一十五頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點2、連接氨酰tRNA合成酶有專一的tRNA識別位點，因此游離tRNA就會識別并結(jié)合到氨酰AMP-酶復(fù)合物的活性部位，氨基酸被轉(zhuǎn)移到tRNA的3端，其羧基與tRNA3端的自由-OH形成氨酰酯鍵，從而形成氨酰tRNA，此為高能化合物，其能量足以形成肽鍵。由于氨酰tRNA能量低于氨酰AMP，所以這一過程是自發(fā)的。

tRNA

+氨酰AMP-酶→氨酰tRNA+AMP+酶

116116目前一百一十六頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點aa-tRNAsynthase117目前一百一十七頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點ComplexofClassITyr-tRNAsynthetasewithtRNAtyr

Fig.Interactionsbetweentyrosyl-tRNAsynthetaseandtRNAtyr.(A)TheC-terminaldomain(orange)bindsintheelbowbetweenthelongvariablearmandtheanti-codonstemofthetRNA(redbackbone,greenbases).Theanti-codonstemloopinteractswithboththeC-terminaldomainandthe-helicaldomain(pink).ThetRNAmakesnocontactwiththecatalyticdomainofthesamesubunit(cyan).(B)Theunusualconformationoftheanti-codontripletinwhichAde-36isstackedonGua-34,whilePsu-35bulgesout.(C)Base-specificinteractionsofAsp-259fromthe-helicaldomainwithGua-34andAsp-423fromtheC-terminaldomainwithPsu-35.118目前一百一十八頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點mRNA119目前一百一十九頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點氨酰tRNA的去向由tRNA來決定，tRNA憑借自身的反密碼子與mRNA上密碼子相識別。結(jié)論：（1）氨基酸的活化和氨酰tRNA的合成是蛋白質(zhì)生物合成的第一步，活化和連接都發(fā)生在氨基酸的羧基上。（2）載體tRNA憑借自身的反密碼子與mRNA上的密碼子識別而把所攜帶的氨基酸送到肽鏈的一定位置上（3）遺傳信息是通過mRNA上的密碼子與tRNA上的反密碼子間堿基配對作用而傳遞。120目前一百二十頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點氨酰tRNA合成酶：氨酰tRNA合成酶既能識別氨基酸，又能識別tRNA，從而使氨基酸與tRNA相對應(yīng)，故把氨酰tRNA合成酶的雙向識別功能稱為第二遺傳密碼。121目前一百二十一頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點

不同氨酰tRNA合成酶在分子量、氨基酸序列、亞基組成上差異較大。其識別氨基酸的機理尚不太清楚。一些氨基酸結(jié)構(gòu)極其相似，盡管Ile與Val僅差一個甲基,但tRNAIle合成酶也能正確識別。偶爾也錯誤形成Val–tRNAIle，但是氨酰-tRNA合成酶都有一個校正位點，由于大小原因，只有Val–tRNAIle才能結(jié)合到校正位點，然后合成酶將Val又從tRNAIle上將其水解下來。122目前一百二十二頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點氨酰tRNA合成酶能正確識別和結(jié)合tRNA，一些氨酰tRNA合成酶識別tRNA上的反密碼子，以及tRNA上的受體莖環(huán)（acceptorstem）。tRNA分子的突變與校正基因tRNA是一個萬能接頭：（1）有氨酰-tRNA合成酶的識別位點（接頭合成酶）（2）3端-CCA上的氨基酸運載位點（接頭氨基酸，裝載）（3）有核糖體的識別位點（將氨基酸運送到目的地）（4）反密碼子位點（接頭mRNA，驗貨并卸載）123目前一百二十三頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點回復(fù)突變：突變型生物有時通過遺傳物質(zhì)的變化重新獲得其原有表型，被回復(fù)的生物稱為回復(fù)子。回復(fù)突變的原因很多，有一種回復(fù)突變是其基因上發(fā)生一個突變而引起，稱為基因校正突變。大多數(shù)基因較正突變發(fā)生在tRNA基因上。124目前一百二十四頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點（二）蛋白質(zhì)合成的一般過程可以分為三個階段：起始、延伸、終止，分別由不同的起始因子、延伸因子和終止因子（釋放因子）參與。125目前一百二十五頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點Fig14-14Overviewoftheeventsoftranslation/ribosomecycle126目前一百二十六頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點Polysome/polyribosome:anmRNAbearingmultipleribosomesEachmRNAcanbetranslatedsimultaneouslybymultipleribosomesFig14-15Apolyribosome127目前一百二十七頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點1、

翻譯起始（1）小亞基與mRNA結(jié)合（2）起始氨酰tRNA進入P位點，其反密碼子與mRNA上的起始密碼子AUG堿基配對。（3）大亞基與小亞基結(jié)合形成起始復(fù)合物。128目前一百二十八頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點2、延伸方向：mRNA5/3/

新生肽：N/C/（1）就位：第二個氨酰tRNA通過密碼子—反密碼子的配對作用進入核糖體的A位點（氨基位點）。（2）轉(zhuǎn)肽：在大亞基上肽酰轉(zhuǎn)移酶作用下，A位點氨基酸的α-氨基親核攻擊P位點上氨基酸的羧基并形成肽鍵，結(jié)果兩個氨基酸均連到A位點的tRNA上，該過程稱為轉(zhuǎn)肽作用，此時，P位點上卸載的tRNA從核糖體上離開。（3）移位（translocation）：核糖體沿著mRNA移動1個密碼子位置，tRNA移位到P位點，A位點空出以便接納下一個氨基酸。129目前一百二十九頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點3、

終止由于終止密碼子不能結(jié)合任何氨酰tRNA，于是終止因子（又稱釋放因子）識別并結(jié)合到終止密碼子上，接著肽轉(zhuǎn)移酶的酯化酶功能轉(zhuǎn)變成水解功能，將肽鏈從P位點tRNA上水解掉，核糖體釋放掉mRNA并解體成大小亞基，翻譯結(jié)束。在翻譯過程中除了核糖體大小亞基、mRNA和氨酰tRNA外，還需要GTP和許多蛋白輔助因子。這些輔助因子有的起催化作用，有的起改變和穩(wěn)定構(gòu)象作用。130目前一百三十頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點4、翻譯后加工一些肽鏈翻譯完成后，能直接折疊成最終的活性形式，不需加工修飾。然而許多新生肽鏈需要翻譯后加工或修飾,包括：（1）切除部分肽段（蛋白酶），例如，酶原激活（2）在特定氨基酸殘基側(cè)鏈上添加基團（共價修飾），例如糖基化、羥基化（3）插入輔因子，還有些單肽要聚合折疊成多亞基蛋白。131目前一百三十一頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點分子伴侶（MolecularChaperones）

定義：與新生肽鏈形成復(fù)合物并協(xié)助它正確折疊成具有生物功能構(gòu)象的蛋白質(zhì)，協(xié)助多肽鏈跨膜轉(zhuǎn)運以及多亞基蛋白質(zhì)的組裝和解體，但它不屬于新生肽鏈的組成部分。在原核表達時使用分子伴侶，減少包涵體的形成132目前一百三十二頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點包涵體-蛋白表達時的雙刃劍包涵體是指細菌表達的重組蛋白在細胞內(nèi)凝集，形成無活性、不溶性的固體顆粒。包涵體的存在常使得細胞破碎后很渾濁。

包涵體中一般含有50%以上的重組蛋白，其余為核糖體元件、RNA聚合酶、外膜蛋白ompC、ompF和ompA等，環(huán)狀或缺口的質(zhì)粒DNA，以及脂體、脂多糖等，大小為0.5-1um，難溶與水，只溶于變性劑如尿素、鹽酸胍等.

133目前一百三十三頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點包涵體的形成原因主要因為在重組蛋白的表達過程中缺乏某些蛋白質(zhì)折疊的輔助因子，或環(huán)境不適，無法形成正確的次級鍵等原因形成的。

1、表達量過高，研究發(fā)現(xiàn)在低表達時很少形成包涵體，表達量越高越容易形成包涵體。原因可能是合成速度太快，以至于沒有足夠的時間進行折疊，二硫鍵不能正確的配對，過多的蛋白間的非特異性結(jié)合，蛋白質(zhì)無法達到足夠的溶解度等。

2、重組蛋白的氨基酸組成：一般說含硫氨基酸越多越易形成包涵體，而脯氨酸的含量明顯與包涵體的形成呈正相關(guān)。

3、重組蛋白所處的環(huán)境：發(fā)酵溫度高或胞內(nèi)pH接近蛋白的等電點時容易形成包涵體。

4、重組蛋白是大腸桿菌的異源蛋白，由于缺乏真核生物中翻譯后修飾所需酶類，致使中間體大量積累，容易形成包涵體沉淀。因此有人采用共表達分子伴侶的方法以增加可溶蛋白的比例。

134目前一百三十四頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點包涵體表達的有利因素1、可溶性蛋白在細胞內(nèi)容易受到蛋白酶的攻擊，包涵體表達可以避免蛋白酶對外源蛋白的降解。

2、降低了胞內(nèi)外源蛋白的濃度，有利于表達量的提高。

3、包涵體中雜蛋白含量較低，且只需要簡單的低速離心就可以與可溶性蛋白分離，有利于分離純化。

4、對機械攪拌和超聲破碎不敏感，易于破壁，并與細胞膜碎片分離。

135目前一百三十五頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點提高目的蛋白的可溶性的策略（1）在細胞中表達分子伴侶（天然或異源），輔助新生肽鏈折疊，避免

肽鏈相互聚合；

（2）共表達折疊酶，催化共價鍵形成；

（3）通過降低培養(yǎng)溫度和搖床速度來降低蛋白合成速度，以降低有聚

合傾向的中間體的濃度；

（4）選擇中等強度或低強度的啟動子代替強啟動子，降低重組蛋白的合

成速度；

（5）選擇適合的宿主菌株；

（6）表達含可溶性多肽或信號肽的重組蛋白，提高可溶性；

（7）蛋白質(zhì)的可溶性往往與自身的氨基酸序列有關(guān)，因此可利用誘突

技術(shù)改變其氨基酸序列，提高目的蛋白的可溶性；

（8）誘導(dǎo)過程中加入化學(xué)物質(zhì)，以增加滲透壓或改變培養(yǎng)基的pH值。

136目前一百三十六頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點★在蛋白質(zhì)折疊中有兩類分子伴侶：（1）Hsp70s。Hsp70s是在折疊早期階段起作用的分子伴侶家族。大量的Hsp70s。大量的Hsp70s單體結(jié)合在未折疊的疏水的正延伸肽段上。每一個Hsp70s有兩個結(jié)合位點：未折疊多肽結(jié)合位點和ATP結(jié)合位點。多肽從Hsp70s上釋放需要能量。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的Hsp70s還是多肽跨膜轉(zhuǎn)運所必須的。（2）Hsp60s。一旦未折疊的多肽從Hsp70s上被釋放，它就結(jié)合到一些Hsp60s上（也稱chaparonins,cpn60s）。Hsp60s形成一個巨大的桶狀結(jié)構(gòu)，它有兩個蓋，未折疊蛋白進入桶中，Hsp60s幫助它形成正確的結(jié)構(gòu)。分子伴侶還能幫助因各種脅迫而部分去折疊蛋白的重新折疊，如果不能重新折疊的話，分子伴侶就促進它的降解。137目前一百三十七頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點138目前一百三十八頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點伴侶素GroEL/GroES系統(tǒng)促進蛋白質(zhì)折疊過程

伴侶素的主要作用——為非自發(fā)性折疊蛋白質(zhì)提供能折疊形成天然空間構(gòu)象的微環(huán)境。139目前一百三十九頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點分子伴侶的應(yīng)用及基礎(chǔ)研究文獻作用：促進原核表達蛋白的可溶性LuciaBanci,etal.MolecularchaperonefunctionofMia40triggersconsecutiveinducedfoldingstepsofthesubstrateinmitochondrialproteinimport.PNAS,

2010,107:20190-20195StephanieMateriaetal.Clusterin(ApolipoproteinJ),aMolecularChaperoneThatFacilitatesDegradationoftheCopper-ATPasesATP7AandATP7B.J.Biol.Chem.,2011,286:10073-10083140目前一百四十頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點翻譯后加工的目的：（1）功能需要（2）定向轉(zhuǎn)運的需要（真核生物中尤為復(fù)雜，合成的蛋白要定向運輸?shù)郊毎|(zhì)、質(zhì)膜、各種細胞器如葉綠體、線粒體、溶酶體、過氧化物酶體等）。盡管原核生物與真核生物在蛋白質(zhì)合成方面有許多相似之處，但也存在差異，這些差異正是一些抗生素治療和研究應(yīng)用的基礎(chǔ)。

141目前一百四十一頁\總數(shù)一百四十七頁\編于三點非核糖體合成肽(NRP)MorganA.Wyatt,etal.

StaphylococcusaureusNonribosomalPeptideSecondaryMetabolitesRegulateVirulence.Science