蛋白质的降解
第六章蛋白质的降解及其生物学意义 ?第一节蛋白质降解的概述 ?第二节参与蛋白质降解的酶类 ?第三节蛋白酶体-泛素系统及其功能 ?第四节蛋白质降解的生物学意义 蛋白质降解是生命的重要过程 ?维持细胞的稳态。 ?清除因突变、热或氧化胁迫造成的错误折叠的蛋白质，防止形成细胞内凝集。 ?及时终止不同生命时期调节蛋白的生物活性。 ?蛋白质的过度降解也是有害的，蛋白质的降解必须受到空间和时间上 蛋白质降解的体系 ?蛋白质消化分解为被机体吸收的营养物质。 ?研究蛋白质结构时，用蛋白酶降解肽链。 ?蛋白质新生肽链生物合成以及新生肽链折叠的过程中，质量的控制都与“次品”的降解有关。 ?蛋白质在行使功能时，很多调节控制都与肽键的断裂有关，如前肽的切除、无活性的前体蛋白质的激活等。 第一节蛋白质降解的概述 蛋白质的寿命 ?细胞内绝大多数蛋白质的降解是服从一级反应动力学。半衰期介于几十秒到百余天，大多数是70～80d。 ?哺乳动物细胞内各种蛋白质的平均周转率为1 ～ 2d。代谢过程中的关键酶以及处于分支点的酶寿命仅几分钟，有利于体内稳态在情况改变后快速建立。 –大鼠肝脏的鸟氨酸脱羧酶半衰期仅11min，是大鼠肝脏中降解最快的蛋白质。 –肌肉肌动蛋白和肌球蛋白的寿命约l～2w。 –血红蛋白的寿命超过一个月。 ?蛋白质的半衰期并不恒定，与细胞的生理状态密切相关。 蛋白质寿命的N端规则 ?N端规则：细胞质中蛋白质的寿命与肽链的N端氨基酸残基的性质有一定的关系。 ?N端的氨基酸残基为D、R、L、K和F的蛋白质，其半衰期只有2~3min。 ?N端的氨基酸残基为A、G、M和V的蛋白质，它们在原核细胞中的半衰期可超过10h，而在真核细胞中甚至可超过20h。 酿酒酵母蛋白质代谢特点 ?酿酒酵母中不稳定蛋白的N端氨基酸残基有12个： Asn（B）、Asp（D）、Glu（E）、Phe （F）、His（H）、Ile（I）、Leu（L）、Lys（K）、Arg（R）、Trp（W）、Tyr（Y）和Gln （Z）。 ?酵母中存在切除N端甲硫氨酸的氨肽酶，它作用的蛋白质底物的N端第二个氨基酸一定是N端规则中的氨基酸残基。 PEST假设 ?PEST（Pro-Glu-Ser-Thr）假设：认为含有序列为PEST肽段的蛋白质，在细胞质中很快被降解，在这个亲水的区域附近常有碱性残基。 ?PEST肽段的缺失，可以延长此突变蛋白质的寿命。 ?在22个快速降解的蛋白质中有20个是含有PEST序列。
《生命活动的主要承担者—蛋白质》教案 教学目标： ⒈知识与技能 ⑴说明氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程。 ⑵蛋白质的结构和功能。 ⒉过程与方法 ⑴培养学生跨学科分析综合能力。 ⑵收集资料、分析资料的能力。 ⒊情感态度与价值观 ⑴认同蛋白质是生命活动的主要承担者。 ⑵关注蛋白质研究的新进展。 教学重点： ⒈氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程。 ⒉蛋白质的结构和功能。 教学难点： ⒈氨基酸形成蛋白质的过程。 ⒉蛋白质的结构多样性的原因。 课前准备： 教师准备两三块海绵，肽键形成的动画课件，血红蛋白、胰岛素的空间结构示意图。课时安排： １课时。 教学过程： 一. 情境创设 蛋白质是构成细胞的重要物质之一，它在组成细胞的化合物中的含量仅次于水，占细胞干重的50％以上。食品包装上常常附有食品成分说明，如果你留心观察的话，你会发现蛋白质是许多食品的重要成分，有时你还会看到添加某些氨基酸的食品。 二. 师生互动 ㈠教师提问：你能过说出多少种富含蛋白质的食品呢？ 学生：根据生活经验回答。 教师：我们平时所吃的食物中，一般都含有蛋白质，瘦肉、蛋、奶和大豆制品中的蛋白质含量尤其丰富。蛋白质必需经过消化成为各种氨基酸，才能被人体吸收和利用。 氨基酸是组成蛋白质的基本单位。在生物体中组成当白质的氨基酸约有20种。氨基酸的结构有什么特点呢？请大家观察课本第20页的《思考与讨论》中的几种氨基酸的结构，思考讨论，这些氨基酸的结构具有什么共同特点？ 教师引导：教师在黑板上写出甲烷分子（CH4）的结构式。比较课本上氨基酸的分子结构式与甲烷分子的不同，再思考氨基酸的结构具有什么共同特点。 学生回答：每种氨基酸分子中都含有一个氢原子，一个氨基和一个羧基。 教师总结：用一个氨基，一个羧基，一个侧链基团R基分别取代甲烷中的三个H，就组成蛋白质分子的基本单位氨基酸的结构通式： Ｒ │ NH2─Ｃ─COOH │ Ｈ
《生命活动的主要承担者蛋白质》习题 A级基础练 1.如果一个氨基酸分子中含有两个氨基,其中一个氨基与羧基连在同一个碳原子上,那么,另一个氨基的位置是( D ) A.与氨基端相连 B.与羧基端相连 C.和氢相连 D.在R基上 解析:连在氨基酸中心碳原子上的有一个氨基、一个羧基、一个氢原子和一个侧链基团即R基,显然另一个氨基只能在R基上。 2.关于生物体内组成蛋白质的氨基酸的叙述,错误的是( A ) A.相对分子质量最大的氨基酸是甘氨酸 B.有些氨基酸不能在人体细胞中合成 C.氨基酸分子之间通过脱水缩合形成肽键 D.不同氨基酸之间的差异是由R基引起的 解析:甘氨酸是相对分子质量最小的氨基酸;氨基酸分为必需氨基酸和非必需氨基酸,必需氨基酸只能从食物中获取,人体内不能合成;氨基酸分子通过脱水缩合形成肽键; R基的不同决定了氨基酸之间的 差异。 —OH,在这种氨基酸分子中,含有3.已知一种构成蛋白质的氨基酸的R基是—CH 2 C、H、O的原子数分别是( B ) A.3、4、7 B.3、7、3 C.7、1、4 D.4、3、7 解析:每种构成蛋白质的氨基酸都至少含有一个氨基和一个羧基,并且连接在同一个碳原子上。R基也连在该碳原子上,它决定了氨基酸的种类,这种氨基酸结构 式为。 4.能正确表示蛋白质分子由简到繁的结构层次的一组是( D ) ①氨基酸②C、H、O、N等元素③氨基酸分子相互结合④多肽⑤形成一定的空间结构 A.①③④②⑤ B.②①④③⑤
C.②①③⑤④ D.②①③④⑤ 解析:蛋白质分子由简到繁的结构层次是元素→小分子化合物→大分子化合物→空间结构,也就是②①③④⑤。 5.下列有关蛋白质多样性的叙述中,不正确的是( D ) A.氨基酸的数目成百上千 B.氨基酸的排列顺序千变万化 C.多肽链的空间结构千差万别 D.多肽链的弯曲、折叠方式相同 解析:组成蛋白质的氨基酸数目成百上千,不同种类氨基酸的排列顺序千变万化,肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。 6.某蛋白质分子含有a条肽链,共有b个氨基酸。如果氨基酸的平均相对分子质量是c,则该蛋白质的相对分子质量以及水解时需要的水的相对分子质量分别是( A ) A.b(c-18)+18a和18(b-a) B.b(c+18)+18a和18(a+b) C.b(c-18)-18a和18(a-b) D.b(c+18)-18a和18(b-a) 解析:该蛋白质的相对分子质量应为bc-18(b-a)=b(c-18)+18a;蛋白质水解时需要的水分子数应等于形成过程中脱去的水分子数,故该蛋白质水解时需要的水分子的相对分子质量应为18(b-a)。 7.如图是某蛋白质分子的结构示意图,图中“”等表示不同种类的氨基酸,图中甲链由21个氨基酸、乙链由19个氨基酸组成,图中“—S—S—”是在蛋白质加工过程中由两个“—SH”脱下2个H形成的。下列有关叙述中,错误的是( D ) A.该蛋白质分子形成过程中脱去了38个水分子 B.该蛋白质分子至少含有两个氨基 C.图中氨基酸之间的化学键是肽键 D.形成该蛋白质分子时相对分子质量减少了684
泛素化蛋白检测方法 蛋白质泛素化简介蛋白质泛素化修饰过程在人体免疫系统调节过程中起到了关键性的作用。与磷酸化修饰过程一样，泛素化修饰过程也是一种可逆的共价修饰过程，它能够调节被修饰蛋白的稳定性、功能活性状态以及细胞内定位等情况。 泛素蛋白是一个由76 个氨基酸残基组成的非常保守的多肽，它能在E1、E2、E3 酶等一系列酶促反应催化下与细胞内靶蛋白上的一个或多个赖氨酸残基发生共价连接。泛素蛋白本身也含有7 个赖氨酸残基，因此它们之间也可以通过这些位点互相连接，形成多泛素蛋白链（polyubiquitin chain）。目前研究显示，如果多泛素蛋白链与被修饰蛋白上的第48 位赖氨酸残基相连，会介导靶蛋白进入蛋白酶体而被降解；如果与被修饰蛋白上其它位点，比如第63 位赖氨酸残基相连，则靶蛋白可以发挥信号通路功能而不会被降解。 与磷酸化修饰途径一样，泛素化修饰途径也是可逆的，即可以通过去泛素化酶（DUB ）将泛素蛋白修饰物去除掉。靶蛋白经泛素化途径修饰之后，连接在靶蛋白上的泛素蛋白单体或多聚体可以被各种泛素蛋白结合结构域（UBD ）所 识别和结合。人类蛋白质组中含有两种E1酶、50种E2酶、600种E3酶、90 种DUB 酶和20 种UBD ，这说明泛素修饰途径在细胞调控中起到了多么重要的作用。E3 酶是泛素修饰途径中决定底物特异性的关键酶，它可以分为两大类，即含有HECT 结构域的E3 酶和其它含有RING 结构域或RING 样结构域（比如U-box 或PHD 结构域）的E3 酶。这两种E3 酶都在免疫调控过程中起到了关键性的作用。 蛋白质泛素化的检测方法研究蛋白质的泛素化首先需要明确的三个基本点：哪些蛋白发生了泛素化；发生了泛素化的蛋白质，具体是哪个位点的赖氨酸残基发生了泛素化；进行定量。 明确了上述几点后，进一步需要弄清楚的是，我们感兴趣的泛素化蛋白，是 如何发生泛素化的，影响这一泛素化过程的关键分子是什么？或者说这一过程中的E3 酶是什么？ 然后需要研究的是，这一蛋白质发生泛素化之后可以产生那些分子效应？对下游
生命活动的主要承担者——蛋白质的教学设计 一、教材分析 “生命活动的主要承担者——蛋白质”是高中生物课程标准人教版必修模块1《分子与细胞》第二章“组成细胞的分子”中第二节内容。本节是在学生已经掌握了细胞中化合物的种类和如何检测生物组织中的蛋白质之后,进行进一步的学习。通过对氨基酸形成蛋白质过程的学习,分析蛋白质多样性的直接原因和根本原因,从而体会生物多样性的原因。结合教材及生活实际分析蛋白质的功能,认同蛋白质是生命活动的主要承担者,为本书其他章的学习及高中生物课程其他模块的学习做铺垫。 二、教学目标 知识与技能目标 （1）说明氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程。（2）阐述蛋白质的结构和功能。 过程与方法目标 （1）培养学生跨学科分析综合能力。 （2）收集资料、分析资料的能力。 情感态度价值观目标 （1）认同蛋白质是生命活动的主要承担者。 （2）关注蛋白质研究的新进展。
（3）讨论蛋白质的重要作用。 三、重点和难点 重点：氨基酸的结构特点及氨基酸形成蛋白质的过程；蛋白质的结构和功能。 难点：氨基酸形成蛋白质的过程及涉及的相关计算问题。四、 教学设计思路 教学过程是在“学生为主体，教师为主导”的教学理念的指导下进行的，在教学过程中以学生自主学习、小组合作探究学习为主，提高学生的自主学习能力和合作探究能力。以自学、合学、展学、评学的教学思路进行。让学生能够真正明确脱水缩合的过程中，物质变化的来龙去脉，以便从整体上认识、理解和掌握脱水缩合过程。 五、教学过程的实施 （一）课前内容的检查，查漏补缺 由一位同学带领学生复习关于氨基酸和脱水缩合以及蛋白质结构和 功能的有关内容，为本节课内容的学习打下基础。 （二）情景导入、展示目标。 【教师】根据本节课的学习目标。（多媒体展示，强调重难点）
在蛋白纯化的过程中，防止蛋白降解的方法蛋白酶抑制剂破碎细胞提取蛋白质的同时可释放出蛋白酶，这些蛋白酶需要迅速的被抑制以保持蛋白质不被降解。在蛋白质提取过程中，需要加入蛋白酶抑制剂以防止蛋白水解。以下列举了5种常用的蛋白酶抑制剂和他们各自的作用特点，因为各种蛋白酶对不同蛋白质的敏感性各不相同，因此需要调整各种蛋白酶的浓度。由于蛋白酶抑制剂在液体中的溶解度极低，尤其应注意在缓冲液中加人蛋白酶抑制剂时应充分混匀以减少蛋白酶抑制剂的沉淀。 常用抑制剂 PMSF 1)抑制丝氨酸蛋白酶(如胰凝乳蛋白酶，胰蛋白酶，凝血酶)和巯基蛋白酶(如木瓜蛋白酶); 2)10mg/ml溶于异丙醇中; 3)在室温下可保存一年; 4)工作浓度:17~174ug/ml(0.1~1.0mmol/L); 5)在水液体溶液中不稳定，必须在每一分离和纯化步骤中加入新鲜的PMSF。 EDTA 1)抑制金属蛋白水解酶; 2)0.5mol/L水溶液，pH8~9; 3)溶液在4℃稳定六个月以上; 4)工作浓度:0.5~1.5mmol/L. (0.2~0.5mg/ml); 5)加入NaOH调节溶液的pH值，否则EDTA不溶解。 胃蛋白酶抑制剂(pepstantin) l)抑制酸性蛋白酶如胃蛋白酶，血管紧张肽原酶，组织蛋白酶D和凝乳酶; 2)1mg/ml溶于甲醇中; 3}储存液在4℃一周内稳定，-20℃稳定6个月; 4)1作浓度:0.7ug/ml(1umol/L) 5)在水中不溶解。 亮抑蛋白酶肽(leupeptin) 1)抑制丝氨酸和巯基蛋白酶，如木瓜蛋白酶，血浆酶和组织蛋白酶B; 2)lOmg/ml溶于水; 3)储存液4℃稳定一周，-20℃稳定6个月; 4)工作浓度0.5mg/ml。
Vero 细胞HCP（宿主细胞蛋白） Vero细胞宿主蛋白酶联免疫检测 目录#F500 预期用途 该试剂盒用于检测用Vero 细胞.生产的制品中是否有宿主蛋白残留。仅供研究和工业生产，不能用于人和动物的诊断。 总结与说明 病毒疫苗或其他治疗用蛋白在Vero细胞中表达使商业用大量生产药物原料产品的经济简便方法。生产和纯化这些产品的过程中会残留Vero细胞中的一些蛋白质（称为宿主细胞蛋白，HCPs）而造成污染。这种污染可以减少药物的疗效，引发毒副反应和免疫学反应，因此最好在实际生产制品过程中将HCPs降低到最低水平。 一些利用抗体来除HCPs的免疫学方法，如Western Blot 和ELISA被广泛使用。虽然Western blot是一种检测HCPs的有效方法，但它受到了一些限制。因为它过程复杂且技术依赖性强，需要操作者对结果进行分析解释。而且，它在本质上是一种定性检测，不能定量分析。Western blot的敏感性易受被检测样品量的影响，也受目的产品浓度的干扰。因此Western blot可用来检测纯化上游的蛋白质，而对纯化下游或终产品的检测灵敏度与特异性较低。本试剂盒中用到的ELISA方法克服了Western Blot的缺点，将敏感度提高了100倍。 ELISA操作简单、客观、可获得半定量的结果，是纯化工艺，过程控制，常规质量检测的最佳选择。这个试剂盒可与纯化过程中残留的可独立污染产品的所有HCPs反应，就这个意义上来说，这个试剂盒是通用的。用Vero细胞轻度裂解物获得抗体并经亲和纯化，得到的最终抗体可以与用于生产各种病毒疫苗和蛋白质产品的四种商用细胞系反应。这一分析表明，绝大多数HCP存在于各种Vero细胞系和纯化过程中。如果你需要一个更为敏感和特异性的方法去检测样品中的HCP量，Cygnus Technologies公司为你推荐一个优于2D Western blot的方法，我们将这个方法称为2D HPLC-ELISA。2D HPLC-ELISA相较于2D Western blot 来说敏感性强，特异性高。要想更多了解此方法，请联系我们公司服务部门。
第六章蛋白质的降解及其生物学意义 ?第一节蛋白质降解的概述 ?第二节参与蛋白质降解的酶类 ?第三节蛋白酶体-泛素系统及其功能 ?第四节蛋白质降解的生物学意义 蛋白质降解是生命的重要过程 ?维持细胞的稳态。 ?清除因突变、热或氧化胁迫造成的错误折叠的蛋白质，防止形成细胞内凝集。 ?及时终止不同生命时期调节蛋白的生物活性。 ?蛋白质的过度降解也是有害的，蛋白质的降解必须受到空间和时间上 蛋白质降解的体系 ?蛋白质消化分解为被机体吸收的营养物质。 ?研究蛋白质结构时，用蛋白酶降解肽链。 ?蛋白质新生肽链生物合成以及新生肽链折叠的过程中，质量的控制都与“次品”的降解有关。 ?蛋白质在行使功能时，很多调节控制都与肽键的断裂有关，如前肽的切除、无活性的前体蛋白质的激活等。 第一节蛋白质降解的概述 蛋白质的寿命 ?细胞内绝大多数蛋白质的降解是服从一级反应动力学。半衰期介于几十秒到百余天，大多数是70～80d。 ?哺乳动物细胞内各种蛋白质的平均周转率为1 ～2d。代谢过程中的关键酶以及处于分支点的酶寿命仅几分钟，有利于体内稳态在情况改变后快速建立。 –大鼠肝脏的鸟氨酸脱羧酶半衰期仅11min，是大鼠肝脏中降解最快的蛋白质。 –肌肉肌动蛋白和肌球蛋白的寿命约l～2w。 –血红蛋白的寿命超过一个月。 ?蛋白质的半衰期并不恒定，与细胞的生理状态密切相关。 蛋白质寿命的N端规则 ?N端规则：细胞质中蛋白质的寿命与肽链的N端氨基酸残基的性质有一定的关系。 ?N端的氨基酸残基为D、R、L、K和F的蛋白质，其半衰期只有2~3min。 ?N端的氨基酸残基为A、G、M和V的蛋白质，它们在原核细胞中的半衰期可超过10h，而在真核细胞中甚至可超过20h。 酿酒酵母蛋白质代谢特点 ?酿酒酵母中不稳定蛋白的N端氨基酸残基有12个：Asn（B）、Asp（D）、Glu（E）、Phe（F）、His（H）、Ile（I）、Leu（L）、Lys（K）、Arg（R）、Trp（W）、Tyr（Y）和Gln（Z）。 ?酵母中存在切除N端甲硫氨酸的氨肽酶，它作用的蛋白质底物的N端第二个氨基酸一定是N端规则中的氨基酸残基。 PEST假设 ?PEST（Pro-Glu-Ser-Thr）假设：认为含有序列为PEST肽段的蛋白质，在细胞质中很快被降解，在这个亲水的区域附近常有碱性残基。 ?PEST肽段的缺失，可以延长此突变蛋白质的寿命。 ?在22个快速降解的蛋白质中有20个是含有PEST序列。 ?在35个慢速降解的蛋白质中有32个不含PEST序列。 分泌到细胞外蛋白质的寿命 ?分泌到细胞外的蛋白质，它们的寿命都比较长，如胶原蛋白、眼睛中的晶体蛋白。
蛋白质泛素化研究进展——探索蛋白修饰的秘密 泛素是一种含76个氨基酸的多肽，存在于除细菌外的许多不同组织和器官中，具有标记待降解蛋白质的功能。被泛素标记的蛋白质在蛋白酶体中被降解。由泛素控制的蛋白质降解具有重要的生理意义，它不仅能够清除错误的蛋白质，还对细胞周期调控、DNA修复、细胞生长、免疫功能等都有重要的调控作用。 2004年，以色列科学家Aaron Ciechanover、Avram Hershko和美国科学家Irwin Rose就因发现泛素调节的蛋白质降解而被授予2004年诺贝尔化学奖。正是因为泛素调节的蛋白质降解在生物体中如此重要，因而对它的开创性研究也就具有了特殊意义。目前，在世界各地的很多实验室中，科学家不断发现和研究与这一降解过程相关的细胞新功能。现在，研究人员已发现泛素具有多种非蛋白水解功能，包括参与囊泡转运通路、调控组蛋白修饰以及参与病毒的出芽过程等。 鉴于蛋白质降解异常与许多疾病，例如癌症、神经退行性病变以及免疫功能紊乱的发生密切相关，而基因的功能是通过蛋白质的表达实现的，因此，泛素在蛋白质降解中的作用机制如能被阐明将对解释多种疾病的发生机制和遗传信息的调控表达有重要意义。 《生命奥秘》本月专题将介绍泛素系统的来源、研究进展，并重点介绍以“泛素-蛋白酶”为靶位的抗癌疗法，希望能给相关领域的研究人员带来崭新的思路。 一、泛素样蛋白的来源及功能 1. 泛素样蛋白及其相关蛋白结构域 2. 泛素样蛋白连接后的结果 3. 泛素样蛋白修饰途径的起源 4. 前景展望 二、泛素化途径与人体免疫系统调节 1. 泛素修饰途径与NF-κB信号通路的关系 2. 泛素蛋白在天然免疫中的作用 3. 泛素化修饰途径在获得性免疫机制中的作用
考点04 细胞中的蛋白质 高考频度：★★★☆☆ 难易程度：★★★☆☆ 1．组成蛋白质的氨基酸及其种类 （1）组成元素：C 、H 、O 、N ，有的还含有P 、S 等。 （2）结构特点 ①氨基和羧基的数量：每个氨基酸至少有一个氨基和一个羧基。 ②氨基和羧基的连接位置：都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。 ③氨基酸不同的决定因素：R 基的不同。 （3）种类：约20种。 根据能否在人体内合成????? 必需氨基酸种，婴儿9种非必需氨基酸种 2．蛋白质的结构及其多样性 （1）二肽的形成过程 ①过程a 名称：脱水缩合，场所为核糖体。 ②物质b 名称：二肽。 ③结构c 名称：肽键，其结构简式为：—NH —CO —(或—CO —NH —)。 ④H 2O 中各元素的来源：H 来自—COOH 和—NH 2，O 来自—COOH 。 ⑤多个氨基酸发生脱水缩合，产物名称为多肽。 （2）蛋白质的结构层次 氨基酸―――→脱水缩合多肽―――――→盘曲、折叠蛋白质 （3）蛋白质分子多样性的原因 ①氨基酸????? a.种类不同b.数目成百上千c.排列顺序千变万化 ②多肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。 3．蛋白质的功能(连线)
考向一蛋白质的结构和形成过程 1．下列关于氨基酸和蛋白质的叙述，错误的是 A．甲硫氨酸的R基是—CH2—CH2—S—CH3，则它的分子式是C5H11O2NS B．分子式为C63H105O25N17S2的多肽化合物中，最多含有的肽键数目是16个C．10个氨基酸构成的多肽有9个—CO—NH—，称为九肽学&科网 D．两个氨基酸脱水缩合过程中失去的H2O中的氢来源于氨基和羧基中的氢【参考答案】C
精心整理 泛素化蛋白检测方法 ● 蛋白质泛素化简介 蛋白质泛素化修饰过程在人体免疫系统调节过程中起到了关键性的作用。与磷酸化修饰过程一样，泛素化修饰过程也是一种可逆的共价修饰过程，它能够调节被修饰蛋白的稳定性、功能活性状态以及细胞内定位等情况。 泛素蛋白是一个由76个氨基酸残基组成的非常保守的多肽，它能在E1、E2、E3酶等一系列酶7个赖氨蛋白链（位赖氨酸）将泛素E2酶、600种E3E3E3E3酶都● 影响这一泛素化过程的关键分子是什么？或者说这一过程中的E3酶是什么？ 然后需要研究的是，这一蛋白质发生泛素化之后可以产生那些分子效应？对下游的信号通路有什么影响？ 研究上述内容的实验方法和实验流程： 方法一：westernblotandstrip 通过WB 检测所有发生泛素化的蛋白条带，拍照后，将膜strip 。然后与特定蛋白的抗体和特定泛素化位点的抗体反应，显色拍照。通过阳性条带的对比来初步判断某一特定蛋白的特定
位点发生了泛素化。【具体实验流程附后】 方法二：westernblotandimmunoprecipitations 通过免疫共沉淀方法将某一特定蛋白以及与其结合的蛋白分离出来。分离出来的蛋白再进行SDS电泳和westernblot分析。【具体实验流程附后】。这一方法可以明确具体哪个蛋白的哪个赖氨酸残基发生了泛素化修饰。 方法三：invitroubiquitinationassay 将要研究的目的基因转染293细胞，使其大量表达。24h后提取并分离目的蛋白。在体外反应buffer中将我们要研究的蛋白A（被泛素化的那个蛋白）与UBE1， A泛 。 SDS电
浙江专用版高中生物第一章细胞的分子组成第三节第3课时糖类油脂和蛋白质的鉴定核酸教案必修1 第3课时糖类、油脂和蛋白质的鉴定 核酸 知识内容学考要求选考要求 活动：检测生物组织中的油脂、糖类和蛋白质 b b 核酸的种类和功能 a a 学习导航 (1)阅读教材，明确检测生物组织中的油脂、糖类和蛋白质的原理。(2)分组活 动，学会检测生物组织中的油脂、糖类和蛋白质的方法步骤。(3)阅读教材，了 解核酸的种类和功能。 方式一假设每位同学都是一名营养师或食品检验员，如何检测出未知组织液含有的物质？你要选择哪些实验器材和试剂呢？ 方式二教师在实验台上摆上苹果、马铃薯、鸡蛋、牛奶等。大家看，讲台上放了一些我们常见的、常吃的食物，你知道它们含有哪些有机化合物吗？怎样用科学的实验方法进行检测呢？ 一、检测生物组织中的油脂、糖类和蛋白质 1．油脂的检测 (1)原理：苏丹Ⅲ染液能使细胞中的油脂呈橙黄色。 (2)方法步骤 取材：花生种子(浸泡3～4h)，将子叶切成1～2mm厚的薄片 ↓ 制片 ?? ? ??①取最薄的薄片置于载玻片上 ②在薄片上滴2～3滴苏丹Ⅲ染液 ③去多余的染液(1～2滴50%的乙醇溶液) ④制成临时装片 ↓
观察：在低倍物镜下寻找到已染色的圆形小颗粒，然后用高倍物镜观察 ↓ 结论：圆形小颗粒呈橙黄色(说明有油脂存在) 特别提醒 低倍物镜换成高倍物镜时，视野变暗，看到的细胞数目少；较厚的切片细胞重叠，不易观察脂肪小颗粒；乙醇可以洗去未与油脂结合的苏丹Ⅲ染液，也能溶解油脂，漂洗时速度要快，否则会将油脂溶解掉，观察不到实验现象。切片可能使细胞破裂，导致油脂流出细胞外。 2．糖类和蛋白质的检测 (1)检测淀粉 ①原理：淀粉遇碘—碘化钾溶液显蓝色。 ②方法步骤 取材：马铃薯匀浆液 ↓ 检测： ↓ 结论：样本中含有淀粉 (2)检测还原糖 ①原理：用本尼迪特试剂检测，热水浴生成红黄色沉淀。 ②方法步骤 选材：含还原糖量较高、白色或近于白色的植物组织(梨、白萝卜) ↓ 制备组织液????? 制浆 ↓ 过滤(用一层纱布) ↓取液 ↓ 显色反应： ↓
CHO细胞宿主蛋白（CHO-HCP）酶联免疫分析试剂盒使用说明书本试剂盒仅供研究使用。 96T 使用目的： 本试剂盒用于测定血清、血浆及相关液体样本中CHO细胞宿主蛋白（CHO-HCP）表达。 实验原理 本试剂盒应用双抗体夹心法测定标本中CHO细胞宿主蛋白（CHO-HCP）表达。用纯化的CHO细胞宿主蛋白（CHO-HCP）抗体包被微孔板，制成固相抗体，可与样品中CHO细胞宿主蛋白（CHO-HCP）相结合，经洗涤除去未结合的抗原和其他成分后再与HRP标记的CHO细胞宿主蛋白（CHO-HCP）抗体结合，形成抗体-抗原-酶标抗体复合物，经过彻底洗涤后加底物TMB显色。TMB在HRP酶的催化下转化成蓝色，并在酸的作用下转化成最终的黄色。用酶标仪在450nm波长下测定吸光度（OD值），与CUTOFF值相比较，从而判定标本中CHO细胞宿主蛋白（CHO-HCP）的存在与否。 试剂盒组成 1．标本采集后尽早进行提取，提取按相关文献进行，提取后应尽快进行实验。若不能马上进行试验，可将标本放于-20℃保存，但应避免反复冻融 2．不能检测含NaN3的样品，因NaN3抑制辣根过氧化物酶的（HRP）活性。 操作步骤 1.编号：将样品对应微孔按序编号，每板应设阴性对照2孔、阳性对照2孔、空白对照1 孔（空白对照孔不加样品及酶标试剂，其余各步操作相同） 2.加样：分别在阴、阳性对照孔中加入阴性对照、阳性对照50μl。然后在待测样品孔先 加样品稀释液40μl，然后再加待测样品10μl。加样将样品加于酶标板孔底部，尽量不触及孔壁，轻轻晃动混匀， 3.温育：用封板膜封板后置37℃温育30分钟。 4.配液：将30倍浓缩洗涤液用蒸馏水30倍稀释后备用 5.洗涤：小心揭掉封板膜，弃去液体，甩干，每孔加满洗涤液，静置30秒后弃去，如此 重复5次，拍干。 6.加酶：每孔加入酶标试剂50μl，空白孔除外。 7.温育：操作同3。 8.洗涤：操作同5。 9.显色：每孔先加入显色剂A50μl，再加入显色剂B50μl，轻轻震荡混匀，37℃避光显色 15分钟. 10.终止：每孔加终止液50μl，终止反应（此时蓝色立转黄色）。
HEREDITAS (Beijing) 2012年1月, 34(1): 5―18 ISSN 0253-9772 https://www.doczj.com/doc/4b14272182.html, 综 述 收稿日期: 2011?06?03; 修回日期: 2011?08?19 基金项目:转基因生物新品种培育重大专项(编号：2009ZX08009-148B)资助 作者简介:陈科, 博士研究生, 研究方向：动物发育遗传学。E-mail: chenke@https://www.doczj.com/doc/4b14272182.html, 通讯作者:周荣家, 教授, 博士生导师, 研究方向：动物发育遗传学。E-mail: rjzhou@https://www.doczj.com/doc/4b14272182.html, 网络出版时间: 2011-8-24 11:11:40 URL: https://www.doczj.com/doc/4b14272182.html,/kcms/detail/11.1913.R.20110824.1111.004.html DOI: 10.3724/SP.J.1005.2012.00005 自噬与泛素化蛋白降解途径的分子机制及其功能 陈科, 程汉华, 周荣家 武汉大学生命科学学院, 武汉 430072 摘要: 细胞内所有的蛋白质和大多数的细胞外蛋白都在不断的进行更新, 即它们在不断地被降解, 并被新合成 的蛋白质取代。细胞内蛋白的降解主要通过两个途径, 即自噬和泛素蛋白酶体系统。自噬是一种由溶酶体介导的细胞内过多或异常蛋白质的降解机制。在细胞内主要有3种类型的自噬, 即分子伴侣介导的自噬、微自噬和巨自噬。泛素蛋白酶体系统是由泛素介导的一种高度复杂的蛋白降解机制, 它参与降解细胞内许多蛋白质并且这个过程具有高度特异性。细胞内蛋白质的降解参与调节许多细胞过程, 包括细胞周期、DNA 修复、细胞生长和分化、细胞质量的控制、病原生物的感染反应和细胞凋亡等。许多严重的人类疾病被认为是由于蛋白质降解系统的紊乱而引起的。文章综述了自噬和泛素化途径及其分子机制, 以及蛋白质降解系统紊乱的病理学意义。 关键词: 蛋白质降解; 自噬; 泛素蛋白酶体系统 Molecular mechanisms and functions of autophagy and the ubiq-uitin-proteasome pathway CHEN Ke, CHENG Han-Hua, ZHOU Rong-Jia Life Science College , Wuhan University , Wuhan 430072, China Abstract: All proteins in eukaryotic cells are continually being degraded and replaced. Autophagy and the ubiq-uitin-proteasome system are two mechanisms for intracellular protein degradation. Autophagy is mediated by lysosome, and is further divided into chaperone-mediated autophagy, microautophagy and macroautophagy. The ubiquitin-proteasome system is highly complex and mediated by ubiquitin, which participates in intracellular protein degradation in a specific manner. It is now known that degradation of intracellular proteins is involved in regulation of a series of cellular processes, including cell-cycle division, DNA repair, cell growth and differentiation, quality control, pathogen infection, and apoptosis. The aberrations in the protein degradation systems are involved in many serious human diseases. The present review sum-marizes the mechanisms of protein degradation and related human diseases. Keywords: protein degradation; autophagy; ubiquitin-proteasome system 细胞内所有的蛋白质和大多数的细胞外蛋白都在不断的进行更新, 即它们在不断地被降解和被新 合成的蛋白质取代。虽然不断降解细胞内的蛋白似乎很浪费, 但是这个过程在功能上却是非常重要
尝试总结氨基酸异同点? 尝试描述氨基酸脱水缩合 过程？ 尝试说出蛋白质结构不同 可能原因？ 尝试举例说出蛋白质的功 能？ 厂 蛋白质作用 — ▼ _______________ 总结氨基酸结构通式 师生共同总结脱水缩合过程 师生总结蛋白质结构多样性原因 思考讨论，代表回答 细胞中的生物大分子一蛋白质的结构和功能 概述蛋白质的结构与功能，说明生物大分子以碳链为骨架。 初步学会鉴定物质的科学实验方法， 说明、分析、总结实验材料的选取原则; 对氨基酸脱水缩合过程的分析、逻辑推理能力；经历知识的发生发展过程，积极思维， 尝试进行科学探究、收集信息、分析信息。 情感态度与价值观目标：通过边做边学实践活动及对氨基酸脱水缩合过程的分析，形成 严谨的科学态度、不 断创新的精神以及合作精神；逐步认同“结构决定功能”的生物学 基本观点。 【教学重点】 氨基酸的结构特点；蛋白质的结构与功能。 【教学难点】 氨基酸的脱水缩合。 【教学方法】 分组合作，问题引导。 【教学设计思路】 【教学目标】 知识目标： 能力目标： 1、 2 3、 展示大头娃娃图片，创设情境 几种氨基酸结构式 两种氨基酸结构式 蛋白质各级结构图 体现蛋白质功能图 ￥ 小组讨论，总结并交流 I 富含蛋白食品 认识作用并举例 阅读课本小组讨论 举例说出蛋白质功能 练习：学会判断氨基 酸方法。制作模型
3.基本组成单位: (1)结构通式: 生成1分子水被脱去，而羧基和氨基剩余的基团相连成为 ，其结构式为 形成的肽链称为 ⑶特点: ②一条多肽链(n 个氨基酸分子形成)中含有的肽键数 5.种类和功能的多样性 (1)问：蛋白质的结构具有多样性的原因哪些? ①组成蛋白质多肽链的氨基酸在 不同; 【自学引导】 (一)蛋白质的结构和功能 1.元素组成: ，大多数蛋白质还含有 2.含量及地位：是细胞中含量最多的 .化合物，是细胞的 物质，如生物体中绝大多数酶、 细胞中许多重要的 和某些激素等都是蛋白质。 (2)结构特点：都有一个 和一个 与同一个碳原子相连，而 且这个碳原子还分别与一个 、一个可变的 相连接。 ⑶种类：组成生物体内蛋白质的氨基酸大约有 种，不同氨基酸的区别在 的不同。 问：1.自然界中含有氨基和羧基的化合物均可称为氨基酸, 如何判断是否构成蛋白质 的氨基酸? 4 ?蛋白质的形成 蛋白质是由许多氨基酸分子通过 形成 相连而成的。 (1)过程：在酶的作用下，一个氨基酸的羧基提供的 与另一个氨基酸的氨 基提供的 ⑵结果：氨基酸分子脱水缩合后形成的有机化合物叫做 O 最简单的肽由 2个氨基酸分子脱水缩合而组成， 称为 ;由n 个氨基酸(n > 3)分子以肽键相连 ①一条多肽链至少含有一个游离的 和一个游离的 上的
第2章细胞的化学组成 第三节生物大分子三体现生命活动的大分子—蛋白质教案 六盘水市第一实验中学 一：教学目标： 知识目标：说明氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程；明确概念肽键及多肽；初步掌握蛋白质的重要性质和检验方法。 能力目标：通过学生动手实验培养操作技能与观察能力，使之正确进行实验分析，从而加深对概念的理解，并抽象形成规律性认识，再辅以习题训练培养学生的创新思维能力。 情感目标：通过学生实验，使学生的科学态度、思想情趣得到陶冶。 重点、难点： 重点：氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程；蛋白质的结构和功能。 难点：氨基酸形成蛋白质的过程；蛋白质的结构多样性的原因。
三：板书设计 体现生命活动的大分子—蛋白质 二、蛋白质元素组成： C、H、O、N 、P、S、Fe、I、Mn等等 三、相对分子量大： 四、氨基酸及其种类：
1、氨基酸是组成蛋白质的基本单位，约有20种，8种必须氨基酸，12种非必须氨基 酸。 2、氨基酸的结构特点及通式： 五、 蛋白质的结构及其多样性： 1、脱水缩合合概念及过程： 2、蛋白结构多样性的原因： 1、AA 的种类、数目、排列顺序以及蛋白质空间结构的不同。 2、与蛋白质结合的元素不同。 3、蛋白质由多条肽链经盘绕折叠形成一定空间结构。 六、 蛋白质的主要功能： 1、组成作用：作为生物体的结构成分（结构蛋白），如角蛋白，肌肉细胞中的肌动蛋 白和肌球蛋白。 2、催化作用：作为新陈代谢的催化剂──酶，绝大多数酶都是蛋白质，还有的酶是RNA 。 3、运输作用：具有运输的功能，如血红蛋白。 4、调节作用：对生命活动起调节作用，如胰岛素。 5、免疫作用：蛋白质参与机体防御机能，如抗体。 七、 蛋白质的变性 当遇高温强酸、强碱、重金属盐、醛、紫外线或加热等均会使蛋白质变性，此过程不可逆。 H O | ‖ NH 2—C —C | R 1 H | —C —COOH | R 2 H 2O + H NH 2—C COOH R 2
蛋白质教案设计 一，教学内容分析 蛋白质(protein)是生命的物质基础，是有机大分子，是构成细胞的基本有机物，是生命活动的主要承担者。没有蛋白质就没有生命。氨基酸是蛋白质的基本组成单位。它是与生命及与各种形式的生命活动紧密联系在一起的物质。机体中的每一个细胞和所有重要组成部分都有蛋白质参与。蛋白质占人体重量的16%~20%，即一个60kg重的成年人其体内约有蛋白质9.6~12kg。人体内蛋白质的种类很多，性质、功能各异，但都是由20多种氨基酸(Amino acid)按不同比例组合而成的，并在体内不断进行代谢与更新。 （查找自百度百科） 二，学情分析 学生学习认真，且本章节内容有趣，可延展性强，可以进行系统的讲解，并且进行一部分的课外延展，比如蛋白质的使用，蛋白质发现的历史，对此有突出贡献的人等。 三，教学目标 1，说明氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程。 2，蛋白质的化学结构和空间结构及其特性。 3，阐述蛋白质的结构和功能。 四，教学重，难点 （1）教学重点 1.氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程 2.蛋白质的化学结构和空间结构及其特性 （2）教学难点 1.蛋白质的结构多样性的原因 2、蛋白质的鉴定
五，教学方法 自主学习，教师导读，PPT与传统板书结合 六，教学过程 安排学生课前阅读相关教材内容，完成自主的内容。 步骤1：导入新课，分析本课教学地位和重要性。 步骤2：强调二肽以及多肽的合成原理； 步骤3：强调蛋白质的检验方法及注意事项。。 步骤4：6至7分钟完成习题，教师明确答案并给予适当点评或纠错。 步骤5：回顾本课堂所讲，师生共同归纳总结出课堂小结。 七，小结及任务 小结： 蛋白质结构不同，在细胞中承担的功能就不同。蛋白质分子结构的多样性决定了其功能的多样性。 只有当蛋白质具有一定的空间结构时，才能表现出生物活性。 任务： 1，思考蛋白质失去其活性的方法有哪些？ 2，思考蛋白质失活后能否恢复？
真核细胞内蛋白质的降解途径 作者:valley 日期:2009-3-9 11:13:00 1 推荐 真核细胞内蛋白质的降解途径主要有三种，溶酶体途径、泛素化途径和胱天蛋白酶(caspase)途径。 1、溶酶体途径：蛋白质在同酶体的酸性环境中被相应的酶降解，然后通过溶酶体膜的载体蛋白运送至细胞液，补充胞液代谢库。胞内蛋白：胞液中有些蛋白质的N端含有KFERQ信号，可以被HSC70识别结合，HSC70帮助这些蛋白质进入溶酶体，被蛋白水解酶降解。胞外蛋白：通过胞吞作用或胞饮作用进入细胞，在溶酶体中降解。 2、泛素-蛋白水解酶途径：一种特异性降解蛋白的重要途径，参与机体多种代谢活动，主要降解细胞周期蛋白Cyclin、纺锤体相关蛋白、细胞表面受体如表皮生长因子受体、转录因子如NF-KB、肿瘤抑制因子如P5 3、癌基因产物等；应激条件下胞内变性蛋白及异常蛋白也是通过该途径降解。该通路依赖ATP，有两步构成，即靶蛋白的多聚泛素化?多聚泛素化的蛋白质被26S蛋白水解酶复合体水解。 (1)、物质基础： 泛素(ubiquitin)：一种76个氨基酸组成的蛋白质，广泛存在于真核生物中，又称遍在蛋白。在一系列酶的作用下被转移到靶蛋白上，介导靶蛋白的降解。 蛋白水解酶(proteasome)：识别、降解泛素化的蛋白质的复合物，由30多种蛋白质及酶组成，其沉降系数为26S，又称26S蛋白酶体，由20S的圆柱状催化颗粒和19S的盖状调节颗粒组成，是一个具有胰凝乳蛋白酶、胰蛋白酶、胱天蛋白酶等活性的多功能酶。所有蛋白酶体的活性中心都含有Thr残基。经泛素化的底物蛋白可以被26S蛋白酶体的盖状调节颗粒识别，并被运送到20S的圆柱状核心内，在多种酶的作用下水解为寡肽，最后从蛋白酶体中释放出来。泛素则在去泛素化酶的作用下与底物解离后回到胞质重新利用。 (2)、具体过程： ①靶蛋白的多聚泛素化：泛素激活酶E1利用ATP在泛素分子C端Gly残基与其自身的半胱氨酸的SH间形成高能硫脂键，活化的泛素再被转移到泛素结合酶E2上，在泛素连接酶E3的作用下，泛素分子从E2转移到靶蛋白，与靶蛋白的Lys的ε-NH2形成异肽键，接着下一个泛素分子的C-末端连接到前一个泛素的lys48上，完成多聚泛素化(一般多于4个) ②多聚泛素化的蛋白质被26S蛋白水解酶复合体水解：经泛素化的底物蛋白可以被26S蛋白酶体的盖状调节颗粒识别，并被运送到20S的圆柱状核心内，在多种酶的作用下水解为寡肽，最后从蛋白酶体中释放出来。泛素则在去泛素化酶的作用下与底物解离后回到胞质重新利用。 3、胱天蛋白酶(caspase)途径：细胞凋亡的蛋白质降解途径。 Caspase的含义指该类蛋白酶的活性部位为极为保守的半胱氨酸(cysteine)及特异性切割底物的天冬氨酸(aspase),简称caspase。根据其具体功能分为调控caspase(caspase1,2,4,5,8,9,10)和效应caspase(caspase3,6,7,11)。 Caspase以酶原形式存在于正常细胞中，细胞凋亡启动后被激活。一条途径是由死亡信号分子和受体结合后的
生命活动的主要承担者——蛋白质 一、学情分析 本教材一般是高一学生使用的。高一的学生在初中已经学习了有关食物中蛋白质消化吸收的内容，对蛋白质和氨基酸的关系有一定认识，还有学习了甲烷、乙酸、氨气等化合物。这对本节内容的教学来说，具备了相应的知识基础。 对于高一的学生来说，思维方式开始由形象思维能力为主向抽象思维能力为主转化。这为学生学习微观的生物学知识奠定了基础。 二、教材分析 《生命活动的主要承担者——蛋白质》是高中生物学(必修1)中第二章第2节的内容。这部分内容不仅是是第二章的重点内容，也是整本书重点内容之一。它是本章第1节《细胞中的元素和化合物》知识的继续和具体化。是学生学习必修1中第三、五章《细胞的基本结构》和《细胞能量供应和利用》、必修3第二章《动物和人生命活动的调节》等内容的重要基础。例如讲述细胞膜的结构和功能、细胞代谢、动物激素的调节作用等内容时，要用到与蛋白质有关的知识。 三、教学目标 ⒈知识目标 ⑴说明氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程。 ⑵蛋白质的结构和功能。 ⒉能力目标
⑴培养学生跨学科分析综合能力。 ⑵收集、分析的能力。 ⒊情感态度与价值观 ⑴认同蛋白质是生命活动的主要承担者。 ⑵关注蛋白质研究的新进展。 四、教学重点和难点 重点：（1）氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程。 （2）蛋白质的结构和功能。 难点:（1）基酸形成蛋白质的过程和这个过程中氨基酸、肽链和肽键的数量关系。 (2)蛋白质的结构多样性的原因。 五、教学方法 1、直观教学法：通过多媒体辅助教学课件，增强了教学内容的直观性和启发性，使学生更好地从感性认识上升为理性认识。 2、问题探究教学法：(1)联系生活，创设情境，提出探索问题。（2）引导学生进行探究、推理。（3）查阅课本，小组讨论进行验证。 六、教学准备 设计和制作多媒体辅助教学课件。 七、课时安排：1课时 八、教学过程