《蛋白質(zhì)的定向催化作用》課件

蛋白質(zhì)的定向催化作用課程目標(biāo)了解蛋白質(zhì)催化反應(yīng)的本質(zhì)和基本原理掌握酶的結(jié)構(gòu)、功能和活性調(diào)控機(jī)制熟悉蛋白質(zhì)工程技術(shù)，并能夠運(yùn)用相關(guān)知識解決實(shí)際問題蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能1一級結(jié)構(gòu)氨基酸序列2二級結(jié)構(gòu)α螺旋和β折疊3三級結(jié)構(gòu)空間構(gòu)象4四級結(jié)構(gòu)亞基組合酶蛋白的特點(diǎn)1高度專一性每個(gè)酶催化特定反應(yīng)2高效催化加速反應(yīng)速率3可調(diào)節(jié)性活性受多種因素影響酶催化反應(yīng)的原理1降低活化能提供反應(yīng)路徑2形成中間產(chǎn)物穩(wěn)定過渡態(tài)3加速反應(yīng)速率提高催化效率酶的活性位點(diǎn)底物結(jié)合位點(diǎn)與底物特異性結(jié)合催化位點(diǎn)進(jìn)行催化反應(yīng)酶-底物復(fù)合物的形成1酶和底物碰撞2底物進(jìn)入活性位點(diǎn)3形成酶-底物復(fù)合物4催化反應(yīng)進(jìn)行5產(chǎn)物釋放酶的底物專一性空間結(jié)構(gòu)互補(bǔ)化學(xué)基團(tuán)相互作用酶的催化效率10^6-10^17催化常數(shù)衡量酶催化效率影響酶活性的因素溫度影響酶的構(gòu)象pH值影響酶的電荷底物濃度影響反應(yīng)速率抑制劑影響酶的活性溫度對酶活性的影響低溫活性降低最適溫度活性最高高溫活性喪失pH對酶活性的影響酸性活性降低最適pH活性最高堿性活性降低抑制劑對酶活性的影響競爭性抑制非競爭性抑制反競爭性抑制協(xié)酶在酶促反應(yīng)中的作用維生素作為輔酶金屬離子作為輔因子蛋白質(zhì)工程概述利用基因工程技術(shù)改造蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能，創(chuàng)造具有特定功能的新蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用領(lǐng)域1醫(yī)藥領(lǐng)域開發(fā)新藥和治療方法2工業(yè)領(lǐng)域改進(jìn)生產(chǎn)工藝和提高效率3農(nóng)業(yè)領(lǐng)域提高作物產(chǎn)量和抗病性4環(huán)境領(lǐng)域治理污染和保護(hù)環(huán)境定向進(jìn)化技術(shù)通過模擬自然選擇過程，對蛋白質(zhì)進(jìn)行隨機(jī)突變，篩選出具有優(yōu)良性質(zhì)的突變體理性設(shè)計(jì)技術(shù)基于蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能信息，對蛋白質(zhì)進(jìn)行有針對性的改造，設(shè)計(jì)出具有特定功能的新蛋白質(zhì)酶的定向改造實(shí)例利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)改造酶，使其具有更高的催化效率、更強(qiáng)的穩(wěn)定性、更廣的底物譜或更優(yōu)的催化性能異源表達(dá)技術(shù)將目標(biāo)基因?qū)氩煌乃拗骷?xì)胞中，利用宿主細(xì)胞的表達(dá)系統(tǒng)生產(chǎn)目標(biāo)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測利用生物信息學(xué)方法，根據(jù)蛋白質(zhì)的氨基酸序列預(yù)測其三維結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)模擬利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，模擬蛋白質(zhì)的構(gòu)象變化，研究蛋白質(zhì)的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)和相互作用蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定其功能，蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化會影響其功能蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)是由其氨基酸序列決定的，是蛋白質(zhì)發(fā)揮功能的基礎(chǔ)蛋白質(zhì)折疊問題蛋白質(zhì)從線性鏈狀結(jié)構(gòu)折疊成三維結(jié)構(gòu)的過程，是一個(gè)復(fù)雜且重要的生物學(xué)問題蛋白質(zhì)質(zhì)量控制機(jī)制細(xì)胞內(nèi)存在一套完整的質(zhì)量控制機(jī)制，確保蛋白質(zhì)的正確折疊和功能蛋白質(zhì)修飾與信號傳導(dǎo)蛋白質(zhì)可以通過多種修飾方式調(diào)節(jié)其活性，參與信號傳導(dǎo)和細(xì)胞功能調(diào)控蛋白質(zhì)發(fā)揮功能的動(dòng)力學(xué)過程蛋白質(zhì)的功能發(fā)揮是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，涉及構(gòu)象變化、相互作用和動(dòng)力學(xué)調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的動(dòng)態(tài)平衡調(diào)控細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的合成、降解和修飾處于動(dòng)態(tài)平衡，維持細(xì)胞的正常功能生物大分子相互作用蛋白質(zhì)與其他生物大分子（如DNA、RNA）之間存在