医学细胞生物学（中山大学）2细胞的概念与分子基础.pptVIP

(6) piRNA Piwi-interacting RNA，一种29~30个碱基的小型RNA分子，主要存在哺乳动物睾丸的生殖细胞中，与Piwi蛋白结合形成piRNA复合物，发挥RNA沉默效应。 (7) 核酶 1981年Thomas Cech 在原生动物四膜虫中发现具有酶活性的RNA，当去除所有蛋白质后，rRNA剪接仍可完成 核酶是RNA分子，底物也是RNA分子，通过与序列特异性的靶RNA分子配对，而发挥作用 目前发现多种类型具有催化活性的天然核酶 人工合成 锤头状 和 发夹状 核酶，功能很好 可根据锤头结构模式，设计破坏致病基因的转录产物，为基因治疗提供新的途径 细胞的分子基础 （二）蛋白质表达遗传信息 蛋白质占细胞干重 50%以上，决定细胞形态结构、执行重要生理功能 1. 蛋白质的组成 氨基酸(amino acid, aa)：由一个α羧基(COOH)，一个α氨基(NH2)和一个特异的侧链基团(-R)组成，仅20种参与蛋白形成 侧链的带电性和极性不同，分为四大类：酸性氨基酸、碱性氨基酸、中性极性氨基酸、中性非极性氨基酸 酸性氨基酸：谷氨酸、天冬氨酸 碱性氨基酸：精氨酸、赖氨酸、组氨酸 细胞的分子基础 一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基脱水缩合成 肽键，组成肽链 2. 蛋白质的结构 1958年John Kendrew 首次确定了153aa组成的肌红蛋白的三级结构 蛋白质共同结构特征：多肽链的折叠——与肽链合成同时进行 新生肽链经过折叠和构象调整，才具有功能 可溶性蛋白质——分子伴侣，参与辅助蛋白质折叠和构象形成 根据其折叠程度的不同，通常将蛋白质的分子结构分为四级： 细胞的分子基础 肌红蛋白的三维结构 一级结构：组成蛋白质的氨基酸的种类、数量和排列顺序——构象形成的基础。 二级结构：在蛋白质一级结构基础上形成的，是由于肽链主链内的氨基酸残基之间有规则形成氢键的结果，包括 α-螺旋和 β-折叠片。 α-螺旋： 3.6个aa盘旋一周，相邻螺旋之间，肽键的亚氨基（-NH）中的H与羰基（-CO）的O，形成 氢键，与螺旋长轴平行。 细胞内的多肽合成后，自发形成α-螺旋，这是多肽链最稳定的构象，主要存在于球状蛋白分子中。 β-折叠片： 多肽分子处于伸展状态，多肽链反复折叠，反向平行，相邻肽段之间形成 氢键 β-折叠片主要存在于纤维状蛋白分子中 大多数蛋白质中此两种结构同时存在 三级结构：指肽链不同区域的氨基酸侧链间相互作用而形成的肽链折叠。主要化学键：氢键、离子键、疏水作用和范德华力 三级结构蛋白质即表现出生物学活性，某些蛋白质结构复杂，需要一条以上的具有三级结构的肽链组成，形成四级结构 细胞的分子基础 四级结构：两条以上具有独立三级结构的多肽链，通过非共价键相互连接形成的多聚体。每条具有独立三级结构的多肽链则称为此蛋白质的亚基。 拥有四级结构的蛋白质，只有所有亚基结合一起，才具有生物学活性。 蛋白质的变性：蛋白质去折叠、松散 蛋白质的复性：破坏非共价键，通过还原剂回复原有构象 3. 蛋白质的结构与功能的关系 蛋白质的功能 取决于其构象——研究推测蛋白质功能的重要依据； 血红蛋白β链第6位的 谷氨酸被缬氨酸取代，形成异常血红蛋白(构象变化)，镰刀形红细胞贫血。 结构域(多肽链的独立折叠单位) 包含的aa在40～350 之间，每个蛋白质分子有1至多个结构域，不同结构域有不同功能；具有类似结构域的蛋白质往往有类似功能。 细胞的分子基础 构象改变影响蛋白质功能的发挥 最常见的方式：蛋白质的磷酸化与去磷酸化可引起构象改变 蛋白质的磷酸化：通过蛋白激酶将ATP末端的一个磷酸基团共价连接到蛋白质的丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸 侧链的羟基基团上；其逆反应由蛋白质磷酸酶催化蛋白质去磷酸化 细胞的分子基础 蛋白质磷酸化与去磷酸化 是真核细胞完成信息传递的分子基础 GTP结合蛋白形成分子开关 GTP结合蛋白 通过结合GTP或GDP改变构象，达到类似蛋白磷酸化和去磷酸化的效果 与GTP结合有活性，与GDP结合无活性 GTP结合蛋白的活化或去活化跟信息传递相关 细胞的分子基础 4. 酶是一类特殊类型的蛋白质 生物体细胞产生的具有催化活性的蛋白质 特点：催化效率极高、高度专一性，高度不稳定性 一些氨基酸残基因折叠而彼此接近，形成催化区域——酶的活性中心 一些酶有变构位点可结合 变构剂，影响构象，调节酶的活性 细胞的分子基础 第二章 细胞的概念与分子基础 姚成果（yaochengguo1982@163.com） 生物教研室 干细胞与组织工程研究中心 细胞生物学 一、细胞是生命活动的基本单位 构成有机体的基本单位 是代谢与功能的基本单位 是有机体生长与发育的基础 是遗传的基本单位 细胞的基本概念 没有细胞就 没有完整的生命！ 上世纪60年代，H.Ri