《生物化學(xué)：第四章 蛋白質(zhì)》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《生物化學(xué)：第四章 蛋白質(zhì)（135頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、生物化學(xué)華東理工大學(xué)生物化學(xué)精品課程組上海市精品課程系列學(xué)習(xí)要求概述氨基酸肽蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系蛋白質(zhì)的性質(zhì)及分離純化學(xué)習(xí)要求1. 了解蛋白質(zhì)生物功能、分類(lèi)。2. 了解氨基酸分類(lèi)、結(jié)構(gòu)、重要化學(xué)反應(yīng)和分離、分析方法，重點(diǎn)弄清楚它的兩性性質(zhì), pI和pK。3. 弄清楚蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)及其序列分析方法。了解二、三和四級(jí)結(jié)構(gòu)基本概念。4. 了解蛋白質(zhì)的重要理化性質(zhì)。5. 了解蛋白質(zhì)分離、純化方法及其理論依據(jù)。6. 有那些結(jié)合蛋白？它們的分布、特性和生物功能。返回4.1 概述p蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能p蛋白質(zhì)的分類(lèi)返回p蛋白質(zhì)的概念蛋白質(zhì)的概念1、蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ) 是構(gòu)成一切細(xì)

2、胞和組織結(jié)構(gòu)的最重要的組成成分，參與生物體內(nèi)許多方面的重要功能。2、蛋白質(zhì)的基本組成單位 主要組成元素為碳、氫、氧、氮 有的還含有硫、磷、碘或金屬元素（如鐵、銅、鋅等） 平均含氮量16氨基酸氨基酸返回蛋白質(zhì)的分類(lèi) 蛋白質(zhì)常見(jiàn)分類(lèi)方法 返回1根據(jù)蛋白質(zhì)的化學(xué)組成簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)和結(jié)合蛋白質(zhì)2根據(jù)蛋白質(zhì)的溶解性和組成分類(lèi)表3根據(jù)蛋白質(zhì)分子形狀球狀蛋白質(zhì)和纖維狀蛋白質(zhì)4根據(jù)蛋白質(zhì)生物功能活性蛋白質(zhì)和非活性蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能蛋白質(zhì)作為生命現(xiàn)象的物質(zhì)基礎(chǔ)之一，構(gòu)成一切細(xì)胞和組織結(jié)構(gòu)的最重要的組成成分，具有重要的生物學(xué)功能。（一）酶的催化功能（二）調(diào)節(jié)功能：調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)包括激素、受體、毒蛋白等（三）結(jié)構(gòu)功能

3、（四）運(yùn)輸功能（五）免疫作用（六）運(yùn)動(dòng)功能（七）儲(chǔ)藏功能：酪蛋白、卵清蛋白（八）生物膜功能返回類(lèi) 別特點(diǎn)及分布舉例簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)清蛋白溶于水，需飽和硫酸銨才能沉淀。廣泛分布于一切生物體中。血清清蛋白、乳清蛋白球蛋白微溶于水，溶于稀鹽溶液，需半飽和硫酸銨沉淀。分布普遍。血清球蛋白、肌球蛋白、大豆球蛋白等谷蛋白不溶于水、醇及中性鹽溶液，易溶于稀酸或稀堿。各種谷物中。米谷蛋白、麥谷蛋白醇溶谷蛋白不溶于水及無(wú)水乙醇，溶于7080乙醇中。玉米蛋白精蛋白溶于水及稀酸，不溶于氨水，是堿性蛋白，含His、Arg多。蛙精蛋白組蛋白溶于水及稀酸，能溶于氨水，堿性蛋白，含His、Lys多。小牛胸腺組蛋白硬蛋白不溶于水、

4、鹽、稀酸或稀堿溶液。分布于動(dòng)物體內(nèi)結(jié)締組織，毛、發(fā)、蹄、角、甲殼、蠶絲、腱等。角蛋白、膠原、彈性蛋白、絲心蛋白等結(jié)合蛋白質(zhì)核蛋白與核酸結(jié)合，存在于一切細(xì)胞中。核糖體、脫氧核糖核蛋白體脂蛋白與脂類(lèi)結(jié)合而成，廣泛分布于一切細(xì)胞中。卵黃蛋白、血清-脂蛋白、細(xì)胞中的許多膜蛋白糖蛋白與糖類(lèi)結(jié)合而成。粘蛋白、-球蛋白、細(xì)胞表面的許多膜蛋白等磷蛋白以絲、蘇氨酸殘基的-OH與磷酸成酯鍵結(jié)合而成，廣泛存在于乳、蛋等中。酪蛋白、卵黃蛋白血紅素蛋白輔基為血紅素。血紅蛋白、細(xì)胞色素、葉綠蛋白等黃蛋白輔基為FAD或FMN。琥珀酸脫氫酶、D-氨基酸氧化酶等金屬蛋白與金屬元素直接結(jié)合。鐵蛋白、乙醇脫氫酶(含鋅)、黃嘌呤氧化

5、酶(含鉬、鐵)返回4.2 氨基酸p氨基酸的結(jié)構(gòu)p氨基酸的理化性質(zhì)p氨基酸的分離分析p氨基酸的制備與應(yīng)用p氨基酸的分類(lèi)返回p蛋白質(zhì)水解是產(chǎn)生氨基酸的手段蛋白質(zhì)水解是產(chǎn)生氨基酸的手段1、酸水解：5至10倍20%HCl回流16至24小時(shí)，破壞全部色氨酸以及部分含羥基氨基酸。2、堿水解：所有氨基酸產(chǎn)生外消旋。3、酶水解：反應(yīng)條件溫和，不破壞色氨酸也不產(chǎn)生外消旋，但副產(chǎn)物多。返回氨基酸的結(jié)構(gòu) 氨基酸是氨基取代的羧酸。 蛋白質(zhì)是由廿種基本氨基酸組成的。 氨基酸結(jié)構(gòu)通式:氨基酸的結(jié)構(gòu) -氨基酸有兩種構(gòu)型：D構(gòu)型和L構(gòu)型 氨基酸的構(gòu)型是與甘油醛或乳酸相比較而決定的。 凡是與L-甘油醛(或L-乳酸) 構(gòu)型相同的

6、，就定義為L(zhǎng)-氨基酸 反之為D-氨基酸氨基酸的結(jié)構(gòu)返回甘油醛丙氨酸氨基酸的分類(lèi)根據(jù)氨基酸R基團(tuán)極性分類(lèi)根據(jù)側(cè)鏈基團(tuán)的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類(lèi)根據(jù)生物體的需要分類(lèi)非編碼氨基酸非蛋白氨基酸氨基酸的分類(lèi)根據(jù)氨基酸R基側(cè)鏈的極性，可將氨基酸分為疏水性氨基酸（非極性氨基酸）親水性氨基酸（極性氨基酸）不帶電荷的極性氨基酸帶正電荷的堿性氨基酸帶負(fù)電荷的酸性氨基酸Ala Val IleLeu Pro Met phe TrpSer Thr Tyr Asn Gln CysGlyLys Arg HisAsp Glu氨基酸的分類(lèi)根據(jù)氨基酸R基側(cè)鏈的極性 非極性、疏水非極性、疏水R基團(tuán)氨基酸基團(tuán)氨基酸 甘氨酸甘氨酸 丙氨酸丙氨酸

7、脯氨酸脯氨酸 纈氨酸纈氨酸 亮氨酸亮氨酸 異亮氨酸異亮氨酸 甲硫氨酸甲硫氨酸氨基酸的分類(lèi)根據(jù)氨基酸R基側(cè)鏈的極性 極性、極性、 R基團(tuán)不帶電荷的氨基酸基團(tuán)不帶電荷的氨基酸 絲氨酸絲氨酸 蘇氨酸蘇氨酸 半胱氨酸半胱氨酸 天冬酰胺天冬酰胺 谷氨酰胺谷氨酰胺氨基酸的分類(lèi)根據(jù)氨基酸R基側(cè)鏈的極性 芳香族芳香族R基團(tuán)氨基酸基團(tuán)氨基酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 酪氨酸酪氨酸 色氨酸色氨酸氨基酸的分類(lèi)根據(jù)氨基酸R基側(cè)鏈的極性 賴(lài)氨酸賴(lài)氨酸 精氨酸精氨酸 組氨酸組氨酸 R基團(tuán)帶正電荷的氨基酸基團(tuán)帶正電荷的氨基酸氨基酸的分類(lèi)根據(jù)氨基酸R基側(cè)鏈的極性 R基團(tuán)帶負(fù)電荷的氨基酸基團(tuán)帶負(fù)電荷的氨基酸 天冬氨酸天冬氨酸 谷氨酸谷

8、氨酸氨基酸的分類(lèi)根據(jù)生物體的需要，可將氨基酸分為必需氨基酸半必需氨基酸非必需氨基酸Lys Val Ile Leu phe Met Trp Thr Arg His其余氨基其余氨基酸酸氨基酸的分類(lèi) 非編碼氨基酸屬于氨基酸的衍生物，也稱(chēng)為修飾氨基酸。 如：胱氨酸、羥賴(lài)氨酸、羥脯氨酸、L-甲狀腺素等非編碼氨基酸氨基酸的分類(lèi)n不是蛋白質(zhì)的組成成分n以游離或結(jié)合的形式存在于生物界n大都是常見(jiàn)氨基酸的衍生物n還有些是-,-,-, 和D-型氨基酸n一些是代謝中間產(chǎn)物，如瓜氨酸、鳥(niǎo)氨酸；-氨基丁酸等返回非蛋白質(zhì)氨基酸胱氨酸返回羥脯氨酸與羥賴(lài)氨酸返回氨基酸的理化性質(zhì)氨基酸的一般物理性質(zhì)氨基酸的酸堿性質(zhì)氨基酸的光吸

9、收性氨基酸的化學(xué)反應(yīng)返回氨基酸的一般物理性質(zhì)u氨基酸為無(wú)色晶體，不同氨基酸其晶體形狀不相同。u氨基酸熔點(diǎn)一般在200300。u氨基酸溶于水，但溶解度各不相同。能溶解于稀酸或稀堿中，但不能溶解于有機(jī)溶劑中。u各種氨基酸有不同的味感，如甘氨酸具有甜味，谷氨酸呈酸味，其單鈉鹽呈鮮味。u除甘氨酸外，每種氨基酸都有旋光性和一定的比旋光度。返回氨基酸的酸堿性質(zhì) 氨基酸在水溶液中或在晶體狀態(tài)時(shí)主要時(shí)以?xún)尚噪x子的形式存在。pI與pK關(guān)系式的推導(dǎo)2K1K2K1=K2=當(dāng)?shù)入婞c(diǎn)時(shí)，當(dāng)?shù)入婞c(diǎn)時(shí)，氨基酸的酸堿性質(zhì) 2個(gè)概念：氨基酸的等電點(diǎn) pI 氨基酸的可解離基團(tuán)的pK值 以谷氨酸為例：pI= (pK1+pKR) =

10、 (2.19+4.25) = 3.22氨基酸的酸堿性質(zhì) 氨基酸的每一功能基團(tuán)可被酸堿所滴定，可根據(jù)氨基酸的滴定曲線(xiàn)來(lái)推算pK值。氨基酸的酸堿性質(zhì)結(jié)論：高于等電點(diǎn)的任何pH值，氨基酸帶有凈負(fù)電荷，在電場(chǎng)中將向正極移動(dòng)。低于等電點(diǎn)的任何pH值，氨基酸帶有凈正電荷，在電場(chǎng)中將向負(fù)極移動(dòng)。在一定pH值范圍內(nèi)，氨基酸溶液的pH值離等電點(diǎn)愈遠(yuǎn)，氨基酸攜帶的凈電荷數(shù)愈大。返回氨基酸的光吸收性 芳香族氨基酸在pH8時(shí)紫外吸收光譜色氨酸色氨酸酪氨酸酪氨酸氨基酸的光吸收性 芳香族側(cè)鏈有紫外吸收，所以280nm處光吸收值的測(cè)定，是定量蛋白質(zhì)濃度最常用的方法。紫外吸收性受溶液pH的影響返回氨基酸的化學(xué)反應(yīng)(1)與茚三

11、酮反應(yīng) -氨基酸與水合茚三酮試劑共熱，可發(fā)生反應(yīng)，生成藍(lán)紫化合物。氨基酸的化學(xué)反應(yīng) 茚三酮與脯氨酸和羥脯氨酸反應(yīng)則生成黃色化合物，其結(jié)構(gòu)如下所示：反應(yīng)生成的化合物的顏色深淺程度以及CO2生成量，均可作為氨基酸定量分析依據(jù)。氨基酸的化學(xué)反應(yīng)(2)與亞硝酸反應(yīng)含游離-氨基的氨基酸能與亞硝酸起反應(yīng)，定量放出氮?dú)?，氨基酸被氧化成羥酸。含亞氨基的脯氨酸則不能與亞硝酸反應(yīng)。Van Slyke(文斯萊克)氨基氮測(cè)定法測(cè)定N2的體積，即可算出氨基酸的含量。 氨基酸的化學(xué)反應(yīng)(3)與甲醛反應(yīng)氨基酸在溶液中有如下平衡：甲醛滴定法，不僅用于測(cè)定氨基酸含量，也常用來(lái)測(cè)定蛋白質(zhì)水解程度。氨基酸的化學(xué)反應(yīng)(4)與熒光胺反

12、應(yīng) 氨基酸可與熒光胺反應(yīng)，產(chǎn)生熒光產(chǎn)物，可用熒光分光光度計(jì)測(cè)定氨基酸含量。返回氨基酸的分離分析1紙層析法：根據(jù)溶解度不同分離2薄層層析法：根據(jù)吸附性不同分離3離子交換柱層析法4高效液相層析法5紙電泳返回氨基酸的制備與應(yīng)用(一)氨基酸的制備 制備氨基酸有4種途徑：從蛋白質(zhì)水解液中分離提取，適宜于中小規(guī)模的生產(chǎn)應(yīng)用發(fā)酵法大規(guī)模生產(chǎn)氨基酸利用酶反應(yīng)直接制取各種氨基酸有機(jī)合成法氨基酸的制備與應(yīng)用(二)氨基酸的應(yīng)用氨基酸不僅是蛋白質(zhì)的基本組成，而且對(duì)生物體還具有其他特殊的生理作用，參與許多代謝作用，不少已用來(lái)治療疾病。氨基酸可用于食品強(qiáng)化劑、調(diào)味劑、著色劑、甜味劑和增味劑。如谷氨酸鈉鹽、賴(lài)氨酸。氨基酸用

13、于飼料添加劑，主要是甲硫氨酸、賴(lài)氨酸。氨基酸及其衍生物與皮膚成分相似，有調(diào)節(jié)皮膚pH值和保護(hù)皮膚的功能，現(xiàn)已廣泛用以配制各種化妝品。聚谷氨酸因性質(zhì)上接近角蛋白，被開(kāi)發(fā)作為人造革的涂料，使人造革具備天然皮革的特點(diǎn)。返回4.3 肽返回p肽的基本概念p生物活性肽肽的基本概念 一分子氨基酸的-羧基與另一分子氨基酸-氨基脫水縮合的化合物叫做肽。 氨基酸之間通過(guò)酰胺鍵（蛋白質(zhì)化學(xué)中將這類(lèi)酰胺鍵專(zhuān)稱(chēng)為肽鍵）連接而成。N端端C端端寡肽10個(gè)以下氨基酸組成的肽以二肽為例 肽鍵-CO-NH-寡肽10個(gè)以下氨基酸組成的肽 二肽：由兩個(gè)氨基酸組成的肽二肽舉例肌肉中存在的鵝肌肽和肌肽都是二肽，前者是-丙氨酰-1-甲基組

14、氨酸，后者是-丙氨酰組氨酸，它們?cè)诠趋兰≈泻亢芨?。多?050個(gè)氨基酸組成的肽 肽鏈中的氨基酸由于參加肽鍵的形成，已經(jīng)不是原來(lái)完整的分子，因此多肽鏈中的氨基酸單位稱(chēng)為氨基酸殘基。肽鍵鏈狀結(jié)構(gòu)多肽1050個(gè)氨基酸組成的肽 在開(kāi)鏈肽的N端和C端可以有游離的氨基和羧基，而有的開(kāi)鏈肽的N端或C端的游離的氨基或羧基被別的基團(tuán)結(jié)合(如烷基化、?；?或N端殘基自身環(huán)化。 例如：促甲狀腺素釋放激素的N端殘基是谷氨酸，此殘基易于自身環(huán)化成焦谷氨?；?氨基與谷氨酸的羧基脫水縮和而成)。肽的命名 多肽化合物的名稱(chēng)，通常按照肽內(nèi)氨基酸殘基的排列順序，以殘基名稱(chēng)（如某某氨酰）從N端依次閱讀到C端，并以C端殘基全名結(jié)

15、束肽的名稱(chēng)。 例如：下列五肽命名為丙氨酰谷氨酰亮氨酰纈氨酰組氨酸氨基末端羧基末端返回生物活性肽谷胱甘肽激素抗菌肽神經(jīng)肽 生物的生長(zhǎng)、發(fā)育、細(xì)胞分化、大腦活動(dòng)、腫瘤病變、免疫防御、生殖控制、抗衰老、生物鐘規(guī)律及分子進(jìn)化等均涉及到活性肽。生物活性肽是機(jī)體內(nèi)傳遞信息、調(diào)節(jié)代謝和協(xié)調(diào)器官活動(dòng)的重要化學(xué)信使。返回谷胱甘肽 它的分子中有一個(gè)特殊的肽鍵，是由谷氨酸的羧基與半胱氨酸的氨基縮合而成。由于GSH中含有一個(gè)活潑的巰基很容易氧化，二分子GSH脫氫以二硫鍵相連成氧化型的谷胱甘肽(GSSG)。返回還原型谷胱甘肽（還原型谷胱甘肽（GSH）氧化型谷胱甘肽（氧化型谷胱甘肽（GSSG） 谷胱甘肽的重要生理功能：維

16、護(hù)蛋白質(zhì)活性中心的巰基參與二硫化合物相互轉(zhuǎn)化某些酶的輔酶，在體內(nèi)氧化還原過(guò)程中起重要的作用神經(jīng)肽 腦啡肽Tyr-Gly-Gly-Phe-Met 甲硫氨酸腦啡肽Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu 亮氨酸腦啡肽 內(nèi)啡肽 強(qiáng)啡肽A：17肽 P-物質(zhì)：11肽返回激素GlyGly返回抗菌肽NH2返回4.4 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)p蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)p蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)p蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)p蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)共價(jià)結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)返回p維持蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的化學(xué)鍵p蛋白質(zhì)構(gòu)象的研究方法蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)： 組成多肽鏈的氨基酸殘基的連接方式(包括肽鍵和二硫鍵)和排列順序。二硫鍵：蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定氨基酸組成分析氨基酸

17、末端分析蛋白質(zhì)中肽鏈的拆離肽鏈的部分降解及肽片斷的分離肽段氨基酸順序測(cè)定及肽段重疊返回二硫鍵與酰胺基的定位氨基酸組成分析返回氨基酸末端分析N-末端分析二硝基氟苯（FDNB法）二甲基氨基萘磺酰氯法（DNS-Cl法）異硫氰酸苯酯法（Edman法）肼解法羧肽酶法C-末端分析返回異硫氰酸苯酯法(Edman法)返回肼解法返回羧肽酶法 根據(jù)氨基酸釋放的動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)，可確定該肽鏈的C端氨基酸順序。主要方法返回蛋白質(zhì)中肽鏈的拆離肽鏈間的結(jié)合非共價(jià)鍵連接的多肽鏈通過(guò)二硫鍵連接的多肽鏈溫和條件下可以解離需要較強(qiáng)的條件將二硫鍵切斷還原法氧化法血紅蛋白(四聚體)烯醇化酶(二聚體)胰島素免疫球蛋白等還原法 將二硫鍵還原成

18、巰基蛋白質(zhì)中肽鏈的拆離還原法 為防止巰基重新氧化，可用碘乙酸、碘乙酰胺等使其烷化蛋白質(zhì)中肽鏈的拆離蛋白質(zhì)中肽鏈的拆離氧化法 二硫鍵用過(guò)甲酸氧化為磺酸基而拆開(kāi)返回肽鏈的部分降解及肽片斷的分離化學(xué)裂解法酶水解法溴化氰法羥胺法肽鏈的部分降解及肽片斷的分離溴化氰法 溴化氰對(duì)甲硫氨酸羧基形成的肽鍵特異肽鏈的部分降解及肽片斷的分離羥胺法羥胺能專(zhuān)一地裂解Asn-Gly的肽鍵，酸性條件下裂解Asn-Pro肽鍵。肽鏈的部分降解及肽片斷的分離酶水解法常用的酶：胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶胃蛋白酶嗜熱菌蛋白酶等優(yōu)越性：專(zhuān)一性較高水解效率較高返回肽段氨基酸順序測(cè)定及肽段重疊Edman降解法DNS-Edman方法DABITC/

19、PITC雙耦合法成功用于微量序列分析順序分析最主要的方法 使測(cè)定靈敏度，進(jìn)一步提高返回二硫鍵與酰胺基的定位二硫鍵的定位 將含二硫鍵的肽段進(jìn)行酶解，分離出含二硫鍵的肽，對(duì)該肽進(jìn)行氧化或還原，切斷二硫鍵，生成二個(gè)小肽段，將這兩個(gè)小肽段與原肽鏈氨基酸順序進(jìn)行比較，即可確定二硫鍵位置。酰胺基位置的確定 用酸處理含酰胺基的肽鏈，使其產(chǎn)生游離的NH3和-COOH。測(cè)出NH3的數(shù)量和可能形成的-COOH的數(shù)量(不包括C端)，如兩者相等，就可以確定酰胺基的位置。返回蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu) 是指蛋白質(zhì)分子中多肽鏈骨架的折疊方式，包括螺旋、折疊和轉(zhuǎn)角等。多肽主鏈的基本結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)象返回超二級(jí)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)域多肽主鏈的

20、基本結(jié)構(gòu)X射線(xiàn)衍射法肽鏈的鍵長(zhǎng)和鍵角圖肽鏈中的二面角和二面角決定肽鏈的構(gòu)象返回X射線(xiàn)衍射法天然的蛋白質(zhì)分子并不是一條走向隨機(jī)的松散肽鏈，每一種都具有自己特定的空間結(jié)構(gòu)。線(xiàn)性的多肽鏈在空間中折疊成特定的三維結(jié)構(gòu)，這種空間結(jié)構(gòu)通常稱(chēng)為蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)或分子構(gòu)象。肽鍵不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，具有部分雙鍵性質(zhì)。酰胺平面，也叫肽平面，多為反式。返回肽鏈的鍵長(zhǎng)和鍵角圖X射線(xiàn)衍射法可以測(cè)定蛋白質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)的鍵長(zhǎng)鍵角返回肽鏈中的二面角和二面角二面角可以在0o+180o范圍內(nèi)變動(dòng)。通過(guò)二面角的旋轉(zhuǎn)，多肽鏈可以形成各種各樣的折疊方式。角繞C -N鍵旋轉(zhuǎn)的角度角繞C-C鍵旋轉(zhuǎn)的角度返回二面角決定肽鏈的構(gòu)象肽鏈中和這一對(duì)二面角決

21、定了相鄰的兩個(gè)酰胺平面所有原子在空間上的相對(duì)位置，就決定了肽鏈的構(gòu)象。 二面角（、）所決定的構(gòu)象能否存在，主要取決于兩個(gè)相鄰肽單位中非鍵合原子之間的接近有無(wú)障礙。返回二級(jí)結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)象 螺旋 折疊轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu) 無(wú)規(guī)卷曲返回氨基酸與蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的關(guān)系螺旋螺旋結(jié)構(gòu)主要特點(diǎn)：1、多肽主鏈沿“中心軸”螺旋上升，每3.6個(gè)氨基酸上升一圈，螺距0.54nm；2、相鄰螺圈之間形成鏈內(nèi)氫鍵；3、R側(cè)鏈在螺旋的外側(cè)；4、天然蛋白質(zhì)的螺旋結(jié)構(gòu)多為右手螺旋。右手型螺旋結(jié)構(gòu)模型 螺旋俯 視 圖返回 折疊 折疊結(jié)構(gòu)主要特點(diǎn)：1、肽鏈幾乎是完全伸展的；2、肽鏈呈鋸齒狀，按層平行排列，肽平面呈片狀，稱(chēng)為折疊片；3、相鄰肽鏈上

22、的-CO-與-NH-形成氫鍵，氫鍵幾乎垂直于肽鏈；4、肽鏈的R基團(tuán)在肽平面的上下交替出現(xiàn)；5、折疊片有平行與反平行兩種。 折疊平行折疊 折疊反平行折疊 折疊折疊片返回轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)通常負(fù)責(zé)各種二級(jí)結(jié)構(gòu)單元之間的連接作用，它對(duì)于確定肽鏈的走向起著決定性的作用。 轉(zhuǎn)角無(wú)規(guī)卷曲無(wú)規(guī)卷曲：多肽鏈主鏈不規(guī)則隨機(jī)盤(pán)曲形成的構(gòu)象。球蛋白分子中，往往含有較多的無(wú)規(guī)卷曲，它使蛋白質(zhì)肽鏈從整體上形成球狀構(gòu)象。無(wú)規(guī)卷曲與生物活性有關(guān)，對(duì)外界理化因子極為敏感。返回各類(lèi)氨基酸與蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)關(guān)系返回超二級(jí)結(jié)構(gòu) 超二級(jí)結(jié)構(gòu)是指二級(jí)結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)單位（螺旋、折疊等）相互聚集，形成有規(guī)律的二級(jí)結(jié)構(gòu)的聚集體。（螺旋組合）X

23、 （折疊組合）超二級(jí)結(jié)構(gòu)(1) (2) X 超二級(jí)結(jié)構(gòu)(3) A. 迂回 B.希臘鑰匙 C.雙希臘鑰匙結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域的定義多肽鏈上由相鄰二級(jí)結(jié)構(gòu)單元聯(lián)系而成的局部性區(qū)域。是多肽鏈的獨(dú)立折疊單位。結(jié)構(gòu)域的大小變化很大。常見(jiàn)的范圍在100-200個(gè)殘基之間。最突出的例子：免疫球蛋白結(jié)構(gòu)域木瓜蛋白酶內(nèi)的2個(gè)結(jié)構(gòu)域彼此很不相同結(jié)構(gòu)域彈性蛋白酶內(nèi)的2個(gè)結(jié)構(gòu)域彼此非常相似返回蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)指多肽鏈中所有氨基酸殘基的空間關(guān)系，其具有二級(jí)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)域。球狀蛋白質(zhì)分子的三級(jí)結(jié)構(gòu) 一條多肽鏈通過(guò)部分的螺旋、折疊、轉(zhuǎn)角、無(wú)規(guī)卷曲而形成緊密的球狀構(gòu)象。 大多數(shù)非極性側(cè)鏈（疏水基團(tuán)）總是埋藏在分子內(nèi)部，

24、形成疏水核 大多數(shù)極性側(cè)鏈（親水基團(tuán)），總是暴露在分子表面，形成一些親水區(qū)。 為什么有些極性氨基酸可以存在于球形蛋白質(zhì)的內(nèi)部？如為什么有些極性氨基酸可以存在于球形蛋白質(zhì)的內(nèi)部？如Ser, Arg等。等。球型蛋白質(zhì)的活性中心例：肌紅蛋白的三級(jí)結(jié)構(gòu)返回在球狀蛋白質(zhì)表面，往往有一內(nèi)陷的疏水的空穴（裂隙、在球狀蛋白質(zhì)表面，往往有一內(nèi)陷的疏水的空穴（裂隙、凹槽），能夠容納一或二個(gè)小分子配件或大分子配體的一凹槽），能夠容納一或二個(gè)小分子配件或大分子配體的一部分，它常常是蛋白質(zhì)活性中心。部分，它常常是蛋白質(zhì)活性中心。 蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)是由兩條或兩條以上各自獨(dú)立具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈（亞基）通過(guò)

25、次級(jí)鍵相互締合而成的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。返回維持蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的化學(xué)鍵維持蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的化學(xué)鍵有 氫鍵 疏水鍵 范德華力 鹽鍵 二硫鍵等返回三級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖。三級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖。在折疊蛋白質(zhì)中，二級(jí)結(jié)構(gòu)元件折疊成為一個(gè)緊密的、近乎堅(jiān)硬的物體，由極性和非極性基團(tuán)都參與的弱相互作用所穩(wěn)定。蛋白質(zhì)周?chē)乃肿訉拥鞍踪|(zhì)周?chē)乃肿訉拥鞍踪|(zhì)構(gòu)象的研究方法測(cè)定蛋白質(zhì)在溶液中的整體或部分構(gòu)象蛋白質(zhì)分子全部空間結(jié)構(gòu)的測(cè)定返回?zé)晒夤庾V紫外差吸收光譜近紫外圓二色性光譜分析X射線(xiàn)晶體衍射多維核磁共振方法(NMR)4.5 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系p分子構(gòu)象與功能的關(guān)系p蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)氨基酸殘基氨基酸殘基螺旋螺旋

26、 多肽鏈多肽鏈 亞基組合亞基組合一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)返回蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)核糖核酸酶的可逆變性非折疊態(tài)，無(wú)活性，非折疊態(tài)，無(wú)活性，二硫鍵被還原而生成二硫鍵被還原而生成半胱氨酸殘基半胱氨酸殘基除去尿素和巰基乙醇除去尿素和巰基乙醇天然有催化活性狀態(tài)天然有催化活性狀態(tài)，重新形成合適的二，重新形成合適的二硫鍵硫鍵蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)前體的激活1. 血液凝固的生化機(jī)理： 動(dòng)物體在受到創(chuàng)傷而流血時(shí)，凝血因子前體在其它因子的作用下被激活，進(jìn)而使纖維蛋白原F轉(zhuǎn)變?yōu)槔w維蛋白f（涉及一級(jí)結(jié)構(gòu)變化），最終成為不溶性的纖維蛋白，使血液凝固。2. 胰島

27、素原的激活： 在酶的催化下，胰島素原被切去一段C肽，轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘囊葝u素。胰蛋白酶原激活過(guò)程圖4-25 牛胰島素原的激活蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)同功蛋白質(zhì)氨基酸的種族差異胰島素來(lái)源氨基酸序列的部分差異A8A9A10B30人蘇絲異亮蘇豬蘇絲異亮丙狗蘇絲異亮丙兔蘇絲異亮蘇牛丙絲纈丙羊丙甘纈丙馬蘇甘異亮丙抹香鯨蘇絲異亮丙蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)不同生物細(xì)胞色素C的氨基酸差異生物名稱(chēng)與人不同的氨基酸數(shù)目生物名稱(chēng)與人不同的氨基酸數(shù)目黑猩猩0響尾蛇14恒河猴1海龜15兔9金槍魚(yú)21袋鼠10狗魚(yú)23鯨10果蠅25牛、豬、羊10小麥35狗、驢11粗糙鏈孢霉43馬12酵母44雞13蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高

28、級(jí)結(jié)構(gòu)同功蛋白中氨基酸序列差異與分子病 例：鐮刀型紅細(xì)胞貧血癥正常紅細(xì)胞與鐮刀形紅細(xì)胞蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)鐮刀型紅細(xì)胞貧血癥分子基礎(chǔ) HbA: Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-LysCOOH HbS: Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-LysCOOH 鏈 1 2 3 4 5 6 7 8結(jié)果：負(fù)電荷的Glu變?yōu)槭杷缘腣al，使HbS分子表面的負(fù)電荷減少，親水基團(tuán)變?yōu)槭杷鶊F(tuán)，使HbS分子聚合，溶解度降低，紅細(xì)胞變形，呈鐮刀狀，并易于破裂溶血。治療：體外，KCNO共價(jià)修飾鏈N端Val殘基，使親水性增加，可防止HbS分子間的締和。返回分子構(gòu)象與

29、功能的關(guān)系變構(gòu)現(xiàn)象肌紅蛋白與血紅蛋白分子構(gòu)象與功能的關(guān)系變構(gòu)現(xiàn)象肌紅蛋白與血紅蛋白返回肌紅蛋白和血紅蛋白的氧合曲線(xiàn) 變構(gòu)效應(yīng) 蛋白質(zhì)分子的一個(gè)亞基與其效應(yīng)物結(jié)合后發(fā)生構(gòu)象變化，引起相鄰亞基的構(gòu)象變化，使生物活性提高（或降低）的效應(yīng)，通稱(chēng)為變構(gòu)效應(yīng)（或別構(gòu)效應(yīng)）。 凡具有變構(gòu)效應(yīng)的蛋白質(zhì)稱(chēng)為變構(gòu)蛋白 4.6 蛋白質(zhì)的性質(zhì)及分離純化膠體性質(zhì) 1. 透析；2. 鹽析；3. 凝膠過(guò)濾酸堿性質(zhì) 1. 等電點(diǎn)沉淀；2. 離子交換層析；3. 電泳水化層雙電層-氨基 -羧基 蛋白質(zhì)的其他性質(zhì)紫外吸收性質(zhì)A280nm蛋白質(zhì)的變性 1、可逆變性 2、不可逆變性顏色反應(yīng)蛋白質(zhì)的定量 1、雙縮脲反應(yīng) 2、酚試劑反應(yīng)蛋

30、白質(zhì)溶液穩(wěn)定的因素 水化層：蛋白質(zhì)分子表面的親水基團(tuán)如NH2、COOH、OH、CONH2等，在水溶液中能與水分子起水化作用，使蛋白質(zhì)分子表面形成一個(gè)水化層。 雙電層：蛋白質(zhì)分子表面上的可解離基團(tuán)，在適當(dāng)?shù)膒H條件下，都帶有相同的凈電荷，與其周?chē)姆措x子構(gòu)成穩(wěn)定的雙電層。 蛋白質(zhì)的變性 某些物理或化學(xué)因素的作用可以破壞蛋白質(zhì)分子中的次級(jí)鍵，從而破壞蛋白質(zhì)的螺旋或折疊狀態(tài)，使其構(gòu)象發(fā)生變化，引起蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)改變和生物功能喪失，這種現(xiàn)象稱(chēng)蛋白質(zhì)變性。 蛋白質(zhì)變性后，二、三級(jí)以上的高級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變或破壞，蛋白質(zhì)變性后，二、三級(jí)以上的高級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變或破壞，但共價(jià)鍵不變，一級(jí)結(jié)構(gòu)沒(méi)有破壞。但共價(jià)鍵不

31、變，一級(jí)結(jié)構(gòu)沒(méi)有破壞。 蛋白質(zhì)的變性 變性蛋白質(zhì)與天然蛋白質(zhì)最明顯的區(qū)別是生物學(xué)活性喪失 各種理化性質(zhì)的改變，如結(jié)晶能力喪失、溶解度降低、分子不對(duì)稱(chēng)性及粘度增加、容易被蛋白水解酶水解等 幾個(gè)概念 蛋白質(zhì)經(jīng)某種因素作用后發(fā)生變性，一旦除去變性因素后可恢復(fù)原有的理化性質(zhì)和生物功能，這種現(xiàn)象稱(chēng)為可逆變性可逆變性。 變性的蛋白質(zhì)分子恢復(fù)其天然形式的現(xiàn)象，稱(chēng)之為復(fù)性復(fù)性。 許多蛋白質(zhì)變性時(shí)破壞嚴(yán)重，則不能再恢復(fù)原來(lái)的構(gòu)象和功能，被稱(chēng)為不可逆變性不可逆變性。 蛋白質(zhì)分子凝聚從溶液中析出的現(xiàn)象稱(chēng)為蛋白質(zhì)沉淀蛋白質(zhì)沉淀。 破壞水化層：高濃度的中性鹽與蛋白質(zhì)分子爭(zhēng)奪水分子，減弱了蛋白質(zhì)的水合程度（失去水化膜），

32、使蛋白質(zhì)的溶解度降低； 破壞雙電層：鹽離子所帶電荷部分地中和蛋白質(zhì)分子上的電荷，使其凈電荷為零，也促使蛋白質(zhì)沉淀；根據(jù)蛋白質(zhì)溶解度不同的分離方法根據(jù)蛋白質(zhì)溶解度不同的分離方法 鹽析法鹽析法 有機(jī)溶劑沉淀法是向水溶液中加入一定量親水性的有機(jī)溶劑，降低溶質(zhì)的溶解度，使其沉淀析出的分離純化方法。 引起水溶液極性減小，使兩性電解質(zhì)在溶液中的溶解度降低； 使蛋白質(zhì)膠體因其水化層受到破壞而變得非常不穩(wěn)定，致使蛋白質(zhì)產(chǎn)生沉淀。 根據(jù)蛋白質(zhì)溶解度不同的分離方法根據(jù)蛋白質(zhì)溶解度不同的分離方法 有機(jī)溶劑沉淀法有機(jī)溶劑沉淀法 調(diào)節(jié)溶液的pH值至溶質(zhì)的等電點(diǎn)，就可能把該溶質(zhì)從溶液中沉淀出來(lái)，這就是等電點(diǎn)沉淀。 等電點(diǎn)

33、沉淀適合于那些溶解度在等電點(diǎn)時(shí)較低的兩性電解質(zhì)。 根據(jù)蛋白質(zhì)溶解度不同的分離方法根據(jù)蛋白質(zhì)溶解度不同的分離方法 等電點(diǎn)沉淀等電點(diǎn)沉淀 根據(jù)蛋白質(zhì)分子大小的差別進(jìn)行分離純化根據(jù)蛋白質(zhì)分子大小的差別進(jìn)行分離純化 透析透析利用膠體對(duì)半透膜（如火棉膠、玻璃紙、腸衣等薄膜）的不可利用膠體對(duì)半透膜（如火棉膠、玻璃紙、腸衣等薄膜）的不可滲透性，可將蛋白溶液內(nèi)低分子的雜質(zhì)與蛋白質(zhì)分離開(kāi)，以達(dá)滲透性，可將蛋白溶液內(nèi)低分子的雜質(zhì)與蛋白質(zhì)分離開(kāi)，以達(dá)到純化蛋白質(zhì)的目的。根據(jù)這一原理采用的方法稱(chēng)為透析法。到純化蛋白質(zhì)的目的。根據(jù)這一原理采用的方法稱(chēng)為透析法。 根據(jù)蛋白質(zhì)分子大小的差別進(jìn)行分離純化根據(jù)蛋白質(zhì)分子大小的差

34、別進(jìn)行分離純化 凝膠過(guò)濾 超濾法是利用膜的篩分性質(zhì)，以壓差為傳質(zhì)推動(dòng)力，使原料液中大于膜孔的大粒子溶質(zhì)被膜截留，小于膜孔的小分子溶質(zhì)通過(guò)半透膜，從而實(shí)現(xiàn)分離的方法。 根據(jù)蛋白質(zhì)分子大小的差別進(jìn)行分離純化根據(jù)蛋白質(zhì)分子大小的差別進(jìn)行分離純化 超濾根據(jù)蛋白質(zhì)帶電性質(zhì)的分離方法根據(jù)蛋白質(zhì)帶電性質(zhì)的分離方法 離子交換層析根據(jù)蛋白質(zhì)帶電性質(zhì)的分離方法根據(jù)蛋白質(zhì)帶電性質(zhì)的分離方法 電泳根據(jù)蛋白質(zhì)帶電性質(zhì)的分離方法根據(jù)蛋白質(zhì)帶電性質(zhì)的分離方法 電泳利用分子專(zhuān)一性不同的分離方法利用分子專(zhuān)一性不同的分離方法親和層析返回蛋白質(zhì)含量測(cè)定及純度測(cè)定 1定氮法：？ 2紫外吸收法：？ 3雙縮脲法：肽鍵 4Folin-酚試劑：肽鍵 5考馬斯亮藍(lán)法：蛋白質(zhì)含量測(cè)定及純度測(cè)定 純度測(cè)定方法有哪幾種？思考題 1 蛋白質(zhì)準(zhǔn)備方案要求將透析過(guò)的蛋白質(zhì)溶液通入凝膠過(guò)濾層析柱，然后收集最先洗脫的蛋白質(zhì)碎片和洗脫液，剩余物棄去。這些步驟說(shuō)明了哪些關(guān)于該蛋白質(zhì)的事實(shí)？ 思考題 2 溶液中含有氨基酸Asp和Lys，通入強(qiáng)酸性離子交換層析柱，若原溶液的PH為7，則哪一種氨基酸先被洗脫？思考題 肌肉中氧攜帶者是肌球蛋白，下列哪些氨基酸最可能位于該分子內(nèi)部？ Leu, Asp, Phe, Met, Val, Ala 極性氨基酸通常位于分子表面，但一些氨基酸如Ser和Asn通常位于分子內(nèi)部，為什么？