《第四章 蛋白質(zhì)化學(xué)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《第四章 蛋白質(zhì)化學(xué)（196頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、生物化學(xué)（第三版）生物化學(xué)（第三版）主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清參編參編 劉文彬劉文彬 李永紅李永紅 姚舜姚舜生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清第三章第三章 蛋白質(zhì)化學(xué)蛋白質(zhì)化學(xué)生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清一、什么是蛋白質(zhì)一、什么是蛋白質(zhì)?蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)(protein)是由許多氨基酸是由許多氨基酸(amino acids)通過肽鍵通過肽鍵(peptide bond)相連形成的高相連形成的高分子含氮化合物。分子含氮化合物。概述概述生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清二、蛋白質(zhì)的生物學(xué)重要性二、蛋白質(zhì)的生物學(xué)重要性(一一) 特點特點

2、分布廣：分布廣：所有器官、組織都含有蛋白質(zhì)；所有器官、組織都含有蛋白質(zhì)；細(xì)胞的各個部分都含有蛋白質(zhì)。細(xì)胞的各個部分都含有蛋白質(zhì)。含量高：含量高：蛋白質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)最豐富的有機(jī)蛋白質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)最豐富的有機(jī)分子，占人體干重的分子，占人體干重的45，某些組織含量更，某些組織含量更高，例如脾、肺及橫紋肌等高達(dá)高，例如脾、肺及橫紋肌等高達(dá)80。生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清(二二)、蛋白質(zhì)的生物學(xué)重要性、蛋白質(zhì)的生物學(xué)重要性1. 蛋白質(zhì)是生物體重要組成成分2. 蛋白質(zhì)具有重要的生物學(xué)功能 1）催化生物化學(xué)反應(yīng)（酶） 2）結(jié)構(gòu)成分(結(jié)締組織的膠原蛋白、皮膚的彈性蛋白、膜蛋白) 3）貯藏（卵

3、清蛋白、種子蛋白） 4）物質(zhì)運輸（血紅蛋白、脂蛋白、電子傳遞體） 5）細(xì)胞運動（肌肉收縮的肌球蛋白、肌動蛋白） 6）激素功能（胰島素） 7）防御功能（抗體、血凝蛋白） 8）接受傳遞信息（受體蛋白、味覺蛋白） 9）調(diào)節(jié)細(xì)胞生長、分化和遺傳信息的表達(dá)（組蛋白、阻遏蛋白）3. 氧化供能生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清1. 1. 按組成分類按組成分類 單純蛋白質(zhì)單純蛋白質(zhì) 這類蛋白質(zhì)這類蛋白質(zhì)只含有只含有 - -氨基酸組成氨基酸組成，不含其它成分。，不含其它成分。例如：例如：RNARNA酶、血清清蛋白、肌球蛋白、肌動蛋白、角蛋酶、血清清蛋白、肌球蛋白、肌動蛋白、角蛋 白等。白等。

4、結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白 由由簡單蛋白與其它非蛋白簡單蛋白與其它非蛋白成分結(jié)合而成，這些非蛋成分結(jié)合而成，這些非蛋 白成分包括糖、脂、核酸、色素等，又稱為輔基或配體。白成分包括糖、脂、核酸、色素等，又稱為輔基或配體。 糖蛋白：如細(xì)胞膜中的糖蛋白等。糖蛋白：如細(xì)胞膜中的糖蛋白等。 脂蛋白：如血清脂蛋白：如血清 - -， - -脂蛋白等。脂蛋白等。 核蛋白：如細(xì)胞核中的核糖核蛋白等。核蛋白：如細(xì)胞核中的核糖核蛋白等。 色蛋白：如血紅蛋白、葉綠蛋白和細(xì)胞色素等。色蛋白：如血紅蛋白、葉綠蛋白和細(xì)胞色素等。（三）、（三）、蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)的分類分類生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清2.2.按按蛋

5、白質(zhì)的外形分類蛋白質(zhì)的外形分類 球狀蛋白質(zhì)球狀蛋白質(zhì) 外形接近球形或橢圓形，外形接近球形或橢圓形，溶解性較好，能形成結(jié)晶溶解性較好，能形成結(jié)晶，大多，大多數(shù)蛋白質(zhì)屬于這一類。但肌動蛋白屬于球狀蛋白卻不溶于水。數(shù)蛋白質(zhì)屬于這一類。但肌動蛋白屬于球狀蛋白卻不溶于水。 纖維狀蛋白質(zhì)纖維狀蛋白質(zhì) 分子類似纖維或細(xì)棒。它又可分為可溶性纖維狀蛋白質(zhì)和分子類似纖維或細(xì)棒。它又可分為可溶性纖維狀蛋白質(zhì)和 不溶性纖維狀蛋白質(zhì)。不溶性纖維狀蛋白質(zhì)。 不溶性纖維狀蛋白質(zhì)：大多數(shù)纖維狀蛋白質(zhì)屬此類，如不溶性纖維狀蛋白質(zhì)：大多數(shù)纖維狀蛋白質(zhì)屬此類，如 膠原蛋白、彈性蛋白、角蛋白、絲蛋白等。膠原蛋白、彈性蛋白、角蛋白、絲

6、蛋白等。 可溶性纖維狀蛋白質(zhì)：肌球蛋白和血纖蛋白原可溶于水?？扇苄岳w維狀蛋白質(zhì)：肌球蛋白和血纖蛋白原可溶于水。生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清3.3.按按多肽鏈條數(shù)分類多肽鏈條數(shù)分類 單體蛋白質(zhì)單體蛋白質(zhì): 僅含一條多肽鏈。僅含一條多肽鏈。 多聚蛋白質(zhì)多聚蛋白質(zhì): 含兩條或多條多肽鏈。含兩條或多條多肽鏈。 牛核糖核酸酶牛核糖核酸酶 ：一條多肽鏈：一條多肽鏈 胰島素胰島素 ：兩條（兩種）多肽鏈：兩條（兩種）多肽鏈 血紅蛋白：四條（兩種）多肽鏈血紅蛋白：四條（兩種）多肽鏈 牛核糖核酸酶牛核糖核酸酶血紅蛋白血紅蛋白胰島素胰島素生物化學(xué)（第三版）生物化學(xué)（第三版）主編主編 張洪淵張

7、洪淵 萬海清萬海清參編參編 劉文彬劉文彬 李永紅李永紅 姚舜姚舜第第 一一 節(jié)節(jié)生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清一、一、 組成蛋白質(zhì)的元素組成蛋白質(zhì)的元素主要有主要有C、H、O、N和和S。 有些蛋白質(zhì)含有少量磷或金屬元有些蛋白質(zhì)含有少量磷或金屬元素鐵、銅、鋅、錳、鈷、鉬，個別蛋白素鐵、銅、鋅、錳、鈷、鉬，個別蛋白質(zhì)還含有碘質(zhì)還含有碘 。生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清 各種蛋白質(zhì)的含氮量很接近，平均為各種蛋白質(zhì)的含氮量很接近，平均為16。 由于體內(nèi)的含氮物質(zhì)以蛋白質(zhì)為主，因此，由于體內(nèi)的含氮物質(zhì)以蛋白質(zhì)為主，因此，只要測定生物樣品中的含氮量，就可以根據(jù)以

8、下只要測定生物樣品中的含氮量，就可以根據(jù)以下公式推算出蛋白質(zhì)的大致含量：公式推算出蛋白質(zhì)的大致含量：100克樣品中蛋白質(zhì)的含量克樣品中蛋白質(zhì)的含量 ( g % )= 每克樣品含氮克數(shù)每克樣品含氮克數(shù) 6.251001/16% 蛋白質(zhì)元素組成的特點蛋白質(zhì)元素組成的特點生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清二、二、蛋白質(zhì)的基本單位蛋白質(zhì)的基本單位- -氨基酸氨基酸存在自然界中的氨基酸有存在自然界中的氨基酸有300余種，但組成人體余種，但組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸僅有蛋白質(zhì)的氨基酸僅有20種，且均屬種，且均屬 L-氨基酸氨基酸（甘氨酸（甘氨酸除外）。除外）。生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵

9、張洪淵 萬海清萬海清一、氨基酸的結(jié)構(gòu)一、氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu)通式氨基酸的結(jié)構(gòu)通式 H3NCHCOOR-+H2NCHCOOHR或或氨基酸是含有氨基的羧酸，不同氨基酸的氨基酸是含有氨基的羧酸，不同氨基酸的R基不同，基不同，（除脯氨酸外）都為（除脯氨酸外）都為L-氨基酸。氨基酸。生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清H甘氨酸甘氨酸CH3丙氨酸丙氨酸L-L-氨基酸的通式氨基酸的通式RC+NH3COO-H生物化學(xué)（第三版）生物化學(xué)（第三版）主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清參編參編 劉文彬劉文彬 李永紅李永紅 姚舜姚舜據(jù)據(jù)R基團(tuán)基團(tuán)化學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)結(jié)構(gòu)分類分類 脂肪族脂肪族A（16種）種

10、）芳香族芳香族A (Phe、Tyr、Trp) )雜環(huán)雜環(huán) (His、Pro) )據(jù)據(jù)R基團(tuán)基團(tuán)極性極性分類分類極性極性R基團(tuán)基團(tuán)AA非極性非極性R基團(tuán)基團(tuán)AA不帶電荷不帶電荷帶電荷帶電荷帶正電荷（種）帶正電荷（種）帶負(fù)電荷（種）帶負(fù)電荷（種）據(jù)據(jù)酸堿性質(zhì)酸堿性質(zhì)分類分類中性（一氨基一羧基）中性（一氨基一羧基）酸性酸性 ( (一氨基二羧基一氨基二羧基 ) ) GluGlu、AspAsp堿性（二氨基一羧基）堿性（二氨基一羧基） LysLys、HisHis、ArgArg據(jù)據(jù)營養(yǎng)營養(yǎng)學(xué)分類學(xué)分類 必需必需非必需非必需人的必需氨基酸人的必需氨基酸Met Trp Lys Val Ile Leu Phe T

11、hrMet Trp Lys Val Ile Leu Phe Thr假假 設(shè)設(shè) 來來 借借 一一 兩兩 本本 書書 ArgArg、His TrpHis Trp、CysCys二、基本氨基酸二、基本氨基酸的分類的分類生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清甘氨酸甘氨酸 glycine Gly G 5.97丙氨酸丙氨酸 alanine Ala A 6.00纈氨酸纈氨酸 valine Val V 5.96亮氨酸亮氨酸 leucine Leu L 5.98 異亮氨酸異亮氨酸 isoleucine Ile I 6.02 苯丙氨酸苯丙氨酸 phenylalanine Phe F 5.48脯氨酸脯氨

12、酸 proline Pro P 6.301. 非極性側(cè)鏈氨基酸非極性側(cè)鏈氨基酸目目 錄錄生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清色氨酸色氨酸 tryptophan Try W 5.89絲氨酸絲氨酸 serine Ser S 5.68酪氨酸酪氨酸 tyrosine Try Y 5.66 半胱氨酸半胱氨酸 cysteine Cys C 5.07 蛋氨酸蛋氨酸 methionine Met M 5.74天冬酰胺天冬酰胺 asparagine Asn N 5.41 谷氨酰胺谷氨酰胺 glutamine Gln Q 5.65 蘇氨酸蘇氨酸 threonine Thr T 5.602. 非電離

13、極性側(cè)鏈氨基酸非電離極性側(cè)鏈氨基酸目目 錄錄生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清天冬氨酸天冬氨酸 aspartic acid Asp D 2.97谷氨酸谷氨酸 glutamic acid Glu E 3.22賴氨酸賴氨酸 lysine Lys K 9.74精氨酸精氨酸 arginine Arg R 10.76組氨酸組氨酸 histidine His H 7.593. 酸性氨基酸酸性氨基酸4. 堿性氨基酸堿性氨基酸目目 錄錄生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清幾種特殊氨基酸幾種特殊氨基酸 脯氨酸脯氨酸（亞氨基酸）（亞氨基酸）CH2CHCOO-NH2+CH2CH2C

14、H2CHCOO-NH2+CH2CH2 羥脯氨酸羥脯氨酸H HO O生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3 半胱氨酸半胱氨酸 +胱氨酸胱氨酸二硫鍵二硫鍵-HH-OOC-CH-CH2-SH+NH3-OOC-CH-CH2-SH+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清含羥基氨基酸生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清含硫氨基酸生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編

15、 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清非編碼的蛋白質(zhì)氨基酸非編碼的蛋白質(zhì)氨基酸也稱修飾氨基酸，是在蛋白質(zhì)合成后，由基本氨基酸修飾而來。 （1）4-羥脯氨酸 （2）5-羥賴氨酸 這兩種氨基酸主要存在于結(jié)締組織的纖維狀蛋白中。 （3）6-N-甲基賴氨酸（存在于肌球蛋白中） (4)-羧基谷氨酸 存在于凝血酶原及某些具有結(jié)合Ca2+離子功能的蛋白質(zhì)中。 （5）Tyr的衍生物： 3.5 -二碘酪氨酸、甲狀腺素 （甲狀腺蛋白中）（6）鎖鏈素由4個Lys組成（彈性蛋白中）。 生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清非蛋白質(zhì)氨基酸非蛋白質(zhì)氨基酸不組成蛋白質(zhì)，但有生理功能（1）L-型 氨基酸的衍生物L(fēng)-瓜氨酸

16、、L-鳥氨酸是尿素循環(huán)的中間物（2）D-型氨基酸D-Glu、D-Ala（肽聚糖中）、D-Phe（短桿菌肽S）（3）-、-、-氨基酸-Ala（泛素的前體）、-氨基丁酸（神經(jīng)遞質(zhì)）。 生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清氨基酸的功能：氨基酸的功能：（1）、組成蛋白質(zhì)）、組成蛋白質(zhì)（2）、一些）、一些aa及其衍生物充當(dāng)化學(xué)信號分子及其衍生物充當(dāng)化學(xué)信號分子-氨基丁酸，色氨酸衍生物：5-羥色胺、褪黑激素，都是神經(jīng)遞質(zhì)，甲狀腺素（Tyr衍生物） ，吲哚乙酸（Trp衍生物）都是激素（3）、氨基酸是許多含）、氨基酸是許多含N分子的前體物分子的前體物核酸的含氮堿基、血紅素、葉綠素的合成都需要a

17、a（4）、）、一些基本氨基酸和非基本一些基本氨基酸和非基本aa是代謝中是代謝中間物間物精氨酸、瓜氨酸、鳥氨酸)尿素循環(huán)的中間物， 生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清成年人：成年人：Thr、 Val、 Leu、Ile、 Phe 、Trp、Lys、 Met 嬰兒期：嬰兒期：Arg和和His供給不足，屬半供給不足，屬半必須氨基酸必須氨基酸必需氨基酸必需氨基酸生物化學(xué)（第三版）生物化學(xué)（第三版）主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清參編參編 劉文彬劉文彬 李永紅李永紅 姚舜姚舜第二節(jié)第二節(jié) 氨氨基酸的性基酸的性質(zhì)質(zhì)一一、氨基酸的構(gòu)型、旋光性和光吸收氨基酸的構(gòu)型、旋光性和光吸收 構(gòu)型構(gòu)型

18、：組成蛋白質(zhì)的氨基酸除：組成蛋白質(zhì)的氨基酸除GlyGly以外都有手性碳原子，以外都有手性碳原子，在三維空間上就有兩種不同的排列方式，它們互為鏡影，在三維空間上就有兩種不同的排列方式，它們互為鏡影，這兩種不同的構(gòu)型分別稱為這兩種不同的構(gòu)型分別稱為D-D-型和型和L-L-型。型。 生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清以丙氨酸為例以丙氨酸為例：生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清 如含兩個手性碳原子，則有種立體異構(gòu)體，分別稱為如含兩個手性碳原子，則有種立體異構(gòu)體，分別稱為-,-,- -，別，別- -和別和別- -氨基酸。氨基酸。 H2NCHCOOHCCH3OHHHCN

19、H2COOHCCH3OHHHCNH2COOHCCH3HHOH2NCHCOOHCCH3HHO L-蘇氨酸蘇氨酸 (L-threonine) D-蘇氨酸蘇氨酸 (D-threonine) L-別別-蘇氨酸蘇氨酸 (L-allo-threonine) D-別別-蘇氨酸蘇氨酸 (D-allo-threonine) 如含兩個手性碳原子，則有種立體異構(gòu)體，分別稱為如含兩個手性碳原子，則有種立體異構(gòu)體，分別稱為-,-,- -，別，別- -和別和別- -氨基酸。氨基酸。 L-蘇氨酸蘇氨酸 (L-threonine) D-蘇氨酸蘇氨酸 (D-threonine) L-別別-蘇氨酸蘇氨酸 (L-allo-thre

20、onine) D-別別-蘇氨酸蘇氨酸 (D-allo-threonine) 如含兩個手性碳原子，則有種立體異構(gòu)體，分別稱為如含兩個手性碳原子，則有種立體異構(gòu)體，分別稱為-,-,- -，別，別- -和別和別- -氨基酸。氨基酸。 2L,3D2D,3L2L,3L2D,3D生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清自然界中組成蛋白質(zhì)的氨基酸都是自然界中組成蛋白質(zhì)的氨基酸都是L-L-型。型。 (Gly(Gly除外除外) )生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清旋光性：旋光性： 組成蛋白質(zhì)的氨基酸除組成蛋白質(zhì)的氨基酸除GlyGly以外，都有手性碳原子，以外，都有手性碳原子， 所以

21、都有旋光性，能使偏振光的偏振面的向左或向右旋所以都有旋光性，能使偏振光的偏振面的向左或向右旋轉(zhuǎn)，向左旋轉(zhuǎn)的稱左旋，用轉(zhuǎn)，向左旋轉(zhuǎn)的稱左旋，用“一一”號表示，向右旋轉(zhuǎn)的號表示，向右旋轉(zhuǎn)的稱右旋，用稱右旋，用“”號表示。是號表示。是AAAA的物理常數(shù)，與結(jié)構(gòu)、的物理常數(shù)，與結(jié)構(gòu)、PHPH值有關(guān)。值有關(guān)。 消旋消旋外消旋外消旋內(nèi)消旋內(nèi)消旋生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清光吸收：光吸收：組成蛋白質(zhì)的氨基酸中，組成蛋白質(zhì)的氨基酸中，TrpTrp、TyrTyr和和 PhePhe對對紫外光紫外光有一定的吸收，這是因為有一定的吸收，這是因為它們分子中含有苯環(huán)，是它們分子中含有苯環(huán)，是苯環(huán)的

22、共軛雙鍵造成的，苯環(huán)的共軛雙鍵造成的，這三個氨基酸的光吸收都這三個氨基酸的光吸收都在在280nm280nm附近。附近。 生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清pH=pI+OH-pHpI+H+OH-+H+pH pI時，氨基酸帶負(fù)電荷，時，氨基酸帶負(fù)電荷，-COOH解解離成離成-COO-，向正極移動。向正極移動。pH = pI時，氨基酸凈電荷為零時，氨基酸凈電荷為零pH 中性中性AA酸性酸性AA逐步提高洗逐步提高洗脫液脫液pH和離和離子強(qiáng)度子強(qiáng)度生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清高效液相層析（高效液相層析（high performance liquid chroma

23、tography)生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清電泳法（電泳法（electrophoresis)生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清第四節(jié)第四節(jié) 肽肽一一 、肽肽(peptide)(peptide)和肽鍵和肽鍵(peptide bend)(peptide bend)的概念的概念二、肽的重要性質(zhì)二、肽的重要性質(zhì) 酸堿性質(zhì)、重要化學(xué)反應(yīng)類似于氨基酸性質(zhì)酸堿性質(zhì)、重要化學(xué)反應(yīng)類似于氨基酸性質(zhì)三、天然存在的活性肽三、天然存在的活性肽 生理活性肽的功能類別：激素、抗菌素、輔助因子生理活性肽的功能類別：激素、抗菌素、

24、輔助因子 實例：實例：谷胱甘肽谷胱甘肽( (glutathione,glutathione,GSHGSH) ) 短桿菌肽短桿菌肽促甲狀腺素釋放因子促甲狀腺素釋放因子（TRH） - -天冬氨酸天冬氨酸- -苯丙氨酸甲酯苯丙氨酸甲酯（甜味劑）（甜味劑）生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清NH2-CH-CHOOH甘甘氨氨酸酸NH2-CH-CHOOH甘甘氨氨酸酸NH-CH-CHOHO OH甘甘氨氨酸酸+-HOH甘氨酰甘氨酸甘氨酰甘氨酸肽鍵NH2-CH-C-N-CH-COOHHHHONH2-CH-C-N-CH-COOHHHHO肽和肽鍵的形成肽和肽鍵的形成生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張

25、洪淵 萬海清萬海清肽單位肽單位肽鍵肽鍵肽平面肽平面生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清* * 肽肽是由氨基酸通過肽鍵縮合而形成的化是由氨基酸通過肽鍵縮合而形成的化合物。合物。* * 兩分子氨基酸縮合形成兩分子氨基酸縮合形成二肽二肽，三分子氨，三分子氨基酸縮合則形成基酸縮合則形成三肽三肽* * 肽鏈中的氨基酸分子因為脫水縮合而基團(tuán)肽鏈中的氨基酸分子因為脫水縮合而基團(tuán)不全，被稱為不全，被稱為氨基酸殘基氨基酸殘基(residue)。* * 由十個以內(nèi)由十個以內(nèi)氨基酸氨基酸相連而相連而成成的的肽肽稱為稱為寡寡肽肽(oligopeptide)，由更多的氨基酸相連由更多的氨基酸相連形成的肽

26、稱形成的肽稱多肽多肽(polypeptide)。生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清N 末端：多肽鏈中有末端：多肽鏈中有自由氨基自由氨基的一端的一端C 末端：多肽鏈中有末端：多肽鏈中有自由羧基自由羧基的一端的一端多肽鏈有兩端多肽鏈有兩端* 多肽鏈多肽鏈(polypeptide chain)是指許多氨基是指許多氨基酸之間以肽鍵連接而成的一種結(jié)構(gòu)。酸之間以肽鍵連接而成的一種結(jié)構(gòu)。N末端末端C末端末端牛核糖核酸酶牛核糖核酸酶生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清幾種生物活性肽幾種生物活性肽 1. 谷胱甘肽谷胱甘肽(glutathione, GSH)GSH過氧過氧化物酶化

27、物酶H2O2 2GSH 2H2O GSSG GSH還原酶還原酶NADPH+H+ NADP+ 生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清 體內(nèi)許多激素屬寡肽或多肽體內(nèi)許多激素屬寡肽或多肽 神經(jīng)肽神經(jīng)肽(neuropeptide)2. 多肽類激素及活性肽多肽類激素及活性肽生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清抗利尿素與催產(chǎn)素抗利尿素與催產(chǎn)素(9肽肽)、胰高血糖素、胰高血糖素（29肽）、肽）、腦啡肽腦啡肽（5肽）、肽）、降鈣素降鈣素（32肽）、肽）、 ACTH（39肽）、肽）、胰島素胰島素（51肽）肽）肌肽肌肽（2肽）、肽）、P物質(zhì)（物質(zhì)（10肽、屬神經(jīng)肽類）、肽、屬神經(jīng)肽類

28、）、（31肽）肽）生物化學(xué)（第三版）生物化學(xué)（第三版）主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清參編參編 劉文彬劉文彬 李永紅李永紅 姚舜姚舜蛋蛋 白白 質(zhì)質(zhì) 的的 分分 子子 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)The Molecular Structure of Protein 第第 六、七六、七 節(jié)節(jié)生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)是由一條或多條多肽蛋白質(zhì)是由一條或多條多肽(polypeptide)鏈以特殊方鏈以特殊方式結(jié)合而成的生物大分子。式結(jié)合而成的生物大分子。蛋白質(zhì)與多肽并無嚴(yán)格的界線，通常是將分子量在蛋白質(zhì)與多肽并無嚴(yán)格的界線，通常是將分子量在6000道

29、爾頓以上的多肽稱為蛋白質(zhì)。道爾頓以上的多肽稱為蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)分子量變化范圍很大蛋白質(zhì)分子量變化范圍很大, 從大約從大約6000到到1000000道爾頓甚至更大道爾頓甚至更大生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括 一級結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)(primary structure)二級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)(secondary structure)三級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)(tertiary structure)四級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)(quaternary structure)高級高級結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清一級結(jié)構(gòu)： 肽鏈中氨基酸的排列順序。

30、維系一級結(jié)構(gòu)的主要化學(xué)鍵：肽鍵。二級結(jié)構(gòu)： 肽鏈有規(guī)則地旋轉(zhuǎn)或折疊形成的空間結(jié)構(gòu)。 維系一級結(jié)構(gòu)的主要化學(xué)鍵：氫鍵。三級結(jié)構(gòu)： 螺旋形的肽鏈非幾何狀地進(jìn)一步折疊或卷曲而形成的更復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)。維系力：鹽鍵、疏水作用、范德華力等次級鍵。四級結(jié)構(gòu)： 兩條及兩條以上肽鏈形成的蛋白質(zhì)分子，結(jié)構(gòu)共價單位為亞基或亞單位。亞基和亞基的結(jié)合方式為四級結(jié)構(gòu)。維系力：鹽鍵、疏水作用、范德華力等次級鍵。生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清價鍵理論基本要點與共價鍵的特點價鍵理論基本要點：能量最低原理：能量最低原理：自旋相反的未成對電子配對成鍵后放出能量，使體系量降低。放出自旋相反的未成對電子配對成鍵后

31、放出能量，使體系量降低。放出能量越多，鍵越穩(wěn)定。能量越多，鍵越穩(wěn)定。電子配對原理：電子配對原理：兩原子接近時，自旋相反的未成對電子可以配對形成共價鍵（形兩原子接近時，自旋相反的未成對電子可以配對形成共價鍵（形成條件）成條件）原子軌道最大重疊原理：原子軌道最大重疊原理：原子軌道盡可能按最大程度重疊，軌道重疊越多，電子在核間原子軌道盡可能按最大程度重疊，軌道重疊越多，電子在核間的幾率密度越大，健越牢，分子越穩(wěn)定。的幾率密度越大，健越牢，分子越穩(wěn)定。生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清極性鍵和非極性鍵極性鍵和非極性鍵1 1、非極性鍵：、非極性鍵： 兩個成鍵原子吸引電子的能兩個成鍵原子

32、吸引電子的能力力 （電負(fù)性（電負(fù)性 ），共），共用電子對用電子對 偏移的共價鍵偏移的共價鍵相相 同同 不發(fā)生不發(fā)生相相 同同2 2、極性鍵：、極性鍵： 兩個成鍵原子吸引電子的能兩個成鍵原子吸引電子的能力力 （電負(fù)性（電負(fù)性 ），共），共用電子對用電子對 偏移的共價鍵偏移的共價鍵不不 同同 發(fā)發(fā) 生生不不 同同生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清二硫鍵：又稱SS鍵。是2個SH基被氧化而形成的SS形式的硫原子間的鍵。 實質(zhì)上是一種共價鍵。牛核糖核酸酶牛核糖核酸酶生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清氫鍵的形成條件：氫鍵的形成條件：分子中有H和電負(fù)性大、半徑小且有孤對電

33、子的元素(F ，O，N)形成氫鍵。 鍵長特殊：FH F 270pm 鍵能小 E(FH F) 28kJmol1 具有飽和性和方向性。氫鍵的特點：氫鍵氫鍵：強(qiáng)極性鍵上的氫核與電負(fù)性大、半徑小含 孤電子對并帶有部分負(fù)電荷的原子間的靜電引力。生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清 除了HF、H2O、NH3 有分子間氫鍵外，在有機(jī)羧酸、醇、酚、胺、氨基酸和蛋白質(zhì)中也有氫鍵的存在。例如：甲酸靠氫鍵形成二聚體。HCOOHHOOHC 除了分子間氫鍵外，還有分子內(nèi)氫鍵。例如，硝酸的分子內(nèi)氫鍵使其熔、沸點較低。生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清離子鍵：離子鍵：成鍵微粒：成鍵微粒：陰

34、陽離子陰陽離子相互作用：相互作用：靜電作用（靜電引力和斥力）靜電作用（靜電引力和斥力）成鍵過程：成鍵過程：陰陽離子接近到某一定距離時，陰陽離子接近到某一定距離時，吸引和排斥達(dá)到平衡，就形成了離子鍵。吸引和排斥達(dá)到平衡，就形成了離子鍵。含有離子鍵的化合物就是離子化合物。含有離子鍵的化合物就是離子化合物。1）當(dāng)活潑金屬的原子與活潑的非金屬原子相互化合）當(dāng)活潑金屬的原子與活潑的非金屬原子相互化合 時，均有通過得失電子而達(dá)到穩(wěn)定電子構(gòu)型的傾向；時，均有通過得失電子而達(dá)到穩(wěn)定電子構(gòu)型的傾向；2）原子間發(fā)生電子轉(zhuǎn)移而形成具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的正負(fù)）原子間發(fā)生電子轉(zhuǎn)移而形成具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的正負(fù) 離子，離子，正負(fù)離子之

35、間依靠靜電作用相互吸引，形正負(fù)離子之間依靠靜電作用相互吸引，形 成離子鍵。成離子鍵。生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清Na+Cl電子轉(zhuǎn)移電子轉(zhuǎn)移不穩(wěn)定不穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定2 1+118Na2+118Na+17287+17288ClCl-生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清 分子間具有吸引作用的根本原因：任何分子都有正、負(fù)電中心；任何分子都有變形的性能。分子間作用（范德華力）分子間作用（范德華力）1.取向力（趨向力)： 兩個固有偶極間存在的同極相斥、異極相吸的定向作用稱為取向力。+_+_+_+_+_+_分子離得較遠(yuǎn)趨向誘導(dǎo)影響因素？誘導(dǎo)力分子的極性越大，則取向力越大；

36、溫度越高，則取向力越?。环肿娱g距離越大，則取向力越小。存在于極性分子與極性分子間生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清2.誘導(dǎo)作用(誘導(dǎo)力)：決定誘導(dǎo)作用強(qiáng)弱的因素： 極性分子的偶極矩： 愈大，誘導(dǎo)作用愈強(qiáng)。 非極性分子的變形性： 變形性愈大，誘導(dǎo)作用愈強(qiáng)。分子間距離，誘導(dǎo)力誘導(dǎo)偶極與極性分子永久偶極間的作用力。+_分子離得較遠(yuǎn)分子靠近時+_+_存在于：極性分子與非極性分子之間； 極性分子與極性分子之間；生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清非極性分子的瞬時偶極之間的相互作用由于瞬時偶極而產(chǎn)生的分子間相互作用。3.色散作用(色散力)：+_+_+_一大段時間內(nèi)的大體情

37、況色散力與分子變形性有關(guān)。變形性大,色散力大。分子間距離越小，色散力越大。每一瞬間+_+_思考存在于一切原子、離子、分子之間。生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清疏水作用：hydrophobic interaction 定義：定義：非極性分子間或分子的非極性基團(tuán)間的吸引力，導(dǎo)致這些非極性分子間或分子的非極性基團(tuán)間的吸引力，導(dǎo)致這些基團(tuán)在水性環(huán)境中的締合?；鶊F(tuán)在水性環(huán)境中的締合。生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清. .概念：概念：蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)指多肽鏈中氨基酸的排列蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)指多肽鏈中氨基酸的排列順序。順序。一、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)一、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu).主要

38、的化學(xué)鍵主要的化學(xué)鍵(主鍵主鍵)肽鍵肽鍵，有些蛋白質(zhì)還包括二硫鍵。，有些蛋白質(zhì)還包括二硫鍵。 生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清 1. 蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)(Primary structure)包括：包括： (1)組成蛋白質(zhì)的多肽鏈數(shù)目. (2)多肽鏈的氨基酸順序， (3)多肽鏈內(nèi)或鏈間二硫鍵的數(shù)目和位置。 其中最重要的是多肽鏈的氨基酸順序，它是蛋白質(zhì)生物功能的基礎(chǔ)。生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清線性結(jié)構(gòu)，沒有分枝：氨基酸之間由肽鍵連接線性結(jié)構(gòu)，沒有分枝：氨基酸之間由肽鍵連接生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清 方向性：一條肽

39、鏈的兩端有不同結(jié)構(gòu)和性質(zhì)方向性：一條肽鏈的兩端有不同結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 多肽鏈的一端含有一個游離的多肽鏈的一端含有一個游離的 - -氨基，稱為氨基端或氨基，稱為氨基端或N-N-端；端； 在另一端含有一個游離的在另一端含有一個游離的 - -羧基，稱為羧基端或羧基，稱為羧基端或C-C-端。端。 氨基酸的順序是從氨基酸的順序是從N-N-端的氨基酸殘基開始，以端的氨基酸殘基開始，以C-C-端氨基酸端氨基酸殘基為終點的排列順序。書寫時，殘基為終點的排列順序。書寫時，N N端在左側(cè)，端在左側(cè)，C C端在右側(cè)端在右側(cè)如上述五肽可表示為：如上述五肽可表示為： Ser-Val-Tyr-Asp-GlnSer-Val-Ty

40、r-Asp-GlnCCNCCNCCNCCNCCH2CHCH2CH2CH2COO-OHCO2HCH2CONH2OHCH3H3N+OOOOHHHHHHHHHSerValTyrAspGlnCH3N-端C-端肽鍵. .提示提示：一級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)：一級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異空間構(gòu)象和特異生物學(xué)功能的基礎(chǔ)生物學(xué)功能的基礎(chǔ)。它由遺傳密碼決定它由遺傳密碼決定, ,其上有其上有酶切位點酶切位點, ,一級結(jié)構(gòu)可測定一級結(jié)構(gòu)可測定, ,并不同種屬間有同并不同種屬間有同源性源性. .目目 錄錄生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清A.樣品必需純（97%以上）；B.知道蛋白質(zhì)的分子量；C.知道蛋白質(zhì)由

41、幾個亞基組成；D.測定蛋白質(zhì)的氨基酸組成；并根據(jù)分子量計算每種氨基酸的個數(shù)。E.測定水解液中的氨量，計算酰胺的含量。(2)多肽鏈的拆分：多肽鏈的拆分：由多條多肽鏈組成的蛋白質(zhì)分子，必須先進(jìn)行拆分。幾條多肽鏈借助非共價鍵連接在一起，稱為寡聚蛋白質(zhì)，如，血紅蛋白為四聚體，烯醇化酶為二聚體；可用8mol/L尿素或6mol/L鹽酸胍處理，即可分開多肽鏈(亞基).2.蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)的測定蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)的測定(1) 測定蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)的要求測定蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)的要求 生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清 測定蛋白質(zhì)分子測定蛋白質(zhì)分子中多肽鏈的數(shù)目：中多肽鏈的數(shù)目：通過測定末端氨基酸殘

42、基的摩爾數(shù)與蛋白質(zhì)分子量之間的關(guān)系，即可確定多肽鏈的數(shù)目。 生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清二硫鍵的斷裂二硫鍵的斷裂：幾條多肽鏈通過二硫鍵交聯(lián)在一起?？稍诳捎?mol/L尿素或6mol/L鹽酸胍存在下，用過量的-巰基乙醇處理，使二硫鍵還原為巰基，然后用烷基化試劑保護(hù)生成的巰基，以防止它重新被氧化?？梢酝ㄟ^加入鹽酸胍方法解離多肽鏈之間的非共價力；應(yīng)用過甲酸氧化法或巰基還原法拆分多肽鏈間的二硫鍵。-OOCCHCH2SHNH3+ICH2CNH2OCH2OCClOCH2Cl-OOCCHCH2SNH3+OCCH2OCH2-OOCCHCH2SNH3+CH2CNH2O-OOCCHCH2S

43、NH3+生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清測定每條多肽鏈的氨基酸組成，并計算出氨基測定每條多肽鏈的氨基酸組成，并計算出氨基酸成分的分子比；酸成分的分子比；分析多肽鏈的分析多肽鏈的N-N-末端和末端和C-C-末端末端 生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清 在堿性條件下，丹磺酰氯（二甲氨基萘磺酰氯）可以與N-端氨基酸的游離氨基作用，得到丹磺酰-氨基酸。此法的優(yōu)點是丹磺酰-氨基酸有很強(qiáng)的熒光性質(zhì)，檢測靈敏度可以達(dá)到110-9mol。N(CH3)2SO2ClH2NCHCROHNCHCROSO2N(CH3)2+水解N(CH3)2SO2HNCHCROOH+氨基酸丹磺酰氯多

44、肽N-端丹磺酰N-端氨基酸丹磺酰氨基酸多肽鏈端基氨基酸分為兩類，多肽鏈端基氨基酸分為兩類，N-端氨基酸和端氨基酸和C-端氨基酸。端氨基酸。在肽鏈氨基酸順序分析中，最重要的是在肽鏈氨基酸順序分析中，最重要的是N-端氨基酸分析法。端氨基酸分析法。末端氨基酸測定的主要方法有：末端氨基酸測定的主要方法有：末端氨基酸的測定末端氨基酸的測定生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清此法是多肽鏈C-端氨基酸分析法。多肽與肼在無水條件下加熱，C-端氨基酸即從肽鏈上解離出來，其余的氨基酸則變成肼化物。肼化物能夠與苯甲醛縮合成不溶于水的物質(zhì)而與C-端氨基酸分離。H2NCHCROHNCHCROORnCCH

45、HNOHn-1N-端氨基酸 C-端氨基酸ORnCCHH2NOHH2NCHCRONHNH2+H+NH2NH2氨基酸酰肼C-端氨基酸生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清 氨肽酶是一種肽鏈外切酶，它能從多肽鏈的N-端逐個的向里水解。根基不同的反應(yīng)時間測出酶水解所釋放出的氨基酸種類和數(shù)量，按反應(yīng)時間和氨基酸殘基釋放量作動力學(xué)曲線，從而知道蛋白質(zhì)的N-末端殘基順序。最常用的氨肽酶是亮氨酸氨肽酶，水解以亮氨酸殘基為N-末端的肽鍵速度最大。E.E.羧肽酶法羧肽酶法：羧肽酶是一種肽鏈外切酶，它能從多肽鏈的C-端逐個的水解。根據(jù)不同的反應(yīng)時間測出酶水解所釋放出的氨基酸種類和數(shù)量，從而知道蛋白質(zhì)的

46、C-末端殘基順序。目前常用的羧肽酶有四種：A,B,C和Y；A和B來自胰臟；C來自柑桔葉；Y來自面包酵母。羧肽酶A能水解除Pro,Arg和Lys以外的所有C-末端氨基酸殘基；B只能水解Arg和Lys為C-末端殘基的肽鍵。生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清酶解法酶解法: :胰蛋白酶，糜蛋白酶，胃蛋白酶，嗜熱菌蛋白酶，羧肽酶和氨肽酶化學(xué)法化學(xué)法：溴化氰水解法，它能選擇性地切割由甲硫氨酸的羧基所形成的肽鍵。CH3S：CH2CH2CHN HCN HCHCOOR+B rC+NB r-CH3S+CH2CH2CHN HCN HCHCOORCNCH3SCN CH2CHN HCN HCHCOOR

47、CH2+H2O+CH2CHN HCOCH2OH3N+CHCOR高絲氨酸內(nèi)酯多肽鏈斷裂成多個肽段多肽鏈斷裂成多個肽段，可采用兩種或多種不同的斷裂方法將多肽樣品斷裂成兩套或多套肽段或肽碎片，并將其分離開來。多肽的選擇性降解的方法多肽的選擇性降解的方法有：生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清測定每個肽段的氨基酸順序。測定每個肽段的氨基酸順序。確定肽段在多肽鏈中的次序：確定肽段在多肽鏈中的次序：利用兩套或多套肽段的氨基酸順序彼此間的交錯重疊，拼湊出整條多肽鏈的氨基酸順序。確定原多肽鏈重二硫鍵的位置：確定原多肽鏈重二硫鍵的位置：一般采用胃蛋白酶處理沒有斷開二硫鍵的多肽鏈，再利用雙向電泳技

48、術(shù)分離出各個肽段，用過甲酸處理后，將每個肽段進(jìn)行組成及順序分析，然后同其它方法分析的肽段進(jìn)行比較，確定二硫鍵的位置。生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清二、蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)二、蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)指蛋白質(zhì)分子空間的結(jié)構(gòu)指蛋白質(zhì)分子空間的結(jié)構(gòu), ,即立體即立體, ,空間空間的構(gòu)象，在蛋白質(zhì)分子中各元素圍繞某些的構(gòu)象，在蛋白質(zhì)分子中各元素圍繞某些化學(xué)鍵進(jìn)行旋轉(zhuǎn)化學(xué)鍵進(jìn)行旋轉(zhuǎn), ,從而形成各種空間排布及從而形成各種空間排布及相互關(guān)系相互關(guān)系生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清構(gòu)型： 在一個具有不對稱的化合物不對稱中心上的幾個原子或基團(tuán)的排列方式。經(jīng)過旋轉(zhuǎn)不能重合。構(gòu)象：

49、分子上原子沿共價鍵旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的不同空間結(jié)構(gòu)。經(jīng)過旋轉(zhuǎn)可以重合。COHHCCH2OHOHCHOHCCH2OHOHD-甘油醛甘油醛L-甘油醛甘油醛生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清 肽鍵肽鍵 肽鍵的特點是氮原子上的孤對電子與羰基具有明顯的共軛作用。組成肽鍵的原子處于同一平面。肽鍵中的C-N鍵具有部分雙鍵性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)。在大多數(shù)情況下，以反式結(jié)構(gòu)存在。生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清參與肽鍵的參與肽鍵的6個原子個原子C 1、C、O、N、H、C 2位于同一平位于同一平面，此同一平面上的面，此同一平面上的6個原子個原子構(gòu)成了所謂的構(gòu)成了所謂的肽單元肽單元 (pe

50、ptide unit) 。肽平面的鍵長鍵角一定肽平面的鍵長鍵角一定肽鍵平面肽鍵平面(肽單元肽單元,肽平面肽平面,酰胺平面酰胺平面)是蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位是蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位.生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清肽單位C所連的兩個鍵可以旋轉(zhuǎn)。兩個肽平面形成二面角生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清 2.二級結(jié)構(gòu)的概念與基本形式A.概念:一條多肽鏈中局部原子的空間排布B.它只涉及肽鏈主鏈的構(gòu)象及鏈內(nèi)或鏈間形成的氫鍵C.二級結(jié)構(gòu)的基本形式（1 1） - -螺旋螺旋 ( -helix ) （2 2） - -折疊折疊 ( -pleated sheet )（3 3） -

51、-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角 ( -turn )（4 4）不規(guī)則卷曲不規(guī)則卷曲 ( random coil ) 生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清螺旋特點多肽鏈中的各個肽平面圍繞同一軸旋轉(zhuǎn)，形成螺旋結(jié)構(gòu)螺旋一圈沿軸上升的距離稱為螺距，固定為0.54nm，包含3.6的AA，每個AA之間的距離為0.15nm。 肽鏈內(nèi)形成氫鍵，氫鍵的取向幾乎與軸平行，第一個氨基酸殘基的酰胺基團(tuán)的-CO基與第四個氨基酸殘基酰胺基團(tuán)的-NH基形成氫鍵 螺旋為右手螺旋生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清 - -折疊折疊生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪

52、淵 萬海清萬海清 特點： -折疊的肽鏈幾乎是完全伸展的，成一種折疊的形式。所以強(qiáng)度更大，更具剛性，更硬。肽鏈的主鏈呈鋸齒樁折疊構(gòu)象。 C 處于折疊的角上，R鍵處于棱角上并與棱角垂直。兩個氨基酸之間的軸心距為0.35nm。 -折疊結(jié)構(gòu)的氫鍵主要是由兩條肽鏈之間形成的；也可以在同一肽鏈的不同部分之間形成。幾乎所有肽鍵都參與鏈內(nèi)氫鍵的交聯(lián)，氫鍵與鏈的長軸接近垂直。生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清平行式：N末端在一端反平行式：N末端在兩端生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清NCNN:生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清 -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角 - -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角生物

53、化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清-轉(zhuǎn)角 180的轉(zhuǎn)角部位由4個氨基酸殘基構(gòu)成由第一個殘基的羰基氧（O）與第四個殘基的氨基氫（H）形成氫鍵多含脯氨酸和甘氨酸生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清 環(huán)或卷曲結(jié)構(gòu) ：無規(guī)卷曲是用來闡述沒有確定規(guī)律性的那部分肽鏈結(jié)構(gòu)。 :生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清.氨基酸殘基的側(cè)鏈對二級結(jié)構(gòu)形成的影響氨基酸殘基的側(cè)鏈對二級結(jié)構(gòu)形成的影響蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)是以一級結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的。蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)是以一級結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的。一段肽鏈其氨基酸殘基的側(cè)鏈適合形成一段肽鏈其氨基酸殘基的側(cè)鏈適合形成 - -螺旋螺旋或或-折疊，它就會出現(xiàn)相

54、應(yīng)的二級結(jié)構(gòu)。折疊，它就會出現(xiàn)相應(yīng)的二級結(jié)構(gòu)。 生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清（）超二級結(jié)構(gòu)（）超二級結(jié)構(gòu)在蛋白質(zhì)分子中，由若干相鄰的二級結(jié)構(gòu)單元組合在一起，彼此相互作用，形成有規(guī)則的、在空間上能辨認(rèn)的二級結(jié)構(gòu)組合體。超二級結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)層次超二級結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)層次上高于二級結(jié)構(gòu)，但沒有上高于二級結(jié)構(gòu)，但沒有聚集成具有功能的結(jié)構(gòu)聚集成具有功能的結(jié)構(gòu)域域超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵

55、萬海清萬海清生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清. .模體模體在許多蛋白質(zhì)分子中，可發(fā)現(xiàn)二個或在許多蛋白質(zhì)分子中，可發(fā)現(xiàn)二個或三個具有二級結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上相互三個具有二級結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上相互接近，形成一個特殊的空間構(gòu)象，被稱為接近，形成一個特殊的空間構(gòu)象，被稱為模體模體(motif)。生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清鈣結(jié)合蛋白中結(jié)鈣結(jié)合蛋白中結(jié)合鈣離子的模體合鈣離子的模體 鋅指結(jié)構(gòu)鋅指結(jié)構(gòu) 生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清對于較大的蛋白質(zhì)分子或亞基，多肽鏈往往由兩個或兩個以上相對獨立的三維實體締合而成三級結(jié)構(gòu)。這種相對獨立的三維實

56、體就稱結(jié)構(gòu)域。結(jié)構(gòu)域通常是幾個超二級結(jié)構(gòu)的組合，對于較小的蛋白質(zhì)分子，結(jié)構(gòu)域與三級結(jié)構(gòu)等同，即這些蛋白為單結(jié)構(gòu)域。結(jié)構(gòu)域一般由100200 個氨基酸殘基組成，但大小范圍可達(dá) 40400 個殘基。氨基酸可以是連續(xù)的，也可以是不連續(xù)的結(jié)構(gòu)域之間常形成裂隙，比較松散，往往是蛋白質(zhì)優(yōu)先被水解的部位。酶的活性中心往往位于兩個結(jié)構(gòu)域的界面上結(jié)構(gòu)域之間由“鉸鏈區(qū)”相連，使分子構(gòu)象有一定的柔性，通過結(jié)構(gòu)域之間的相對運動，使蛋白質(zhì)分子實現(xiàn)一定的生物功能。在蛋白質(zhì)分子內(nèi)，結(jié)構(gòu)域可作為結(jié)構(gòu)單位進(jìn)行相對獨立的運動，水解出來后仍能維持穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，甚至保留某些生物活性結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬

57、海清萬海清結(jié)構(gòu)域與功能域的關(guān)系：結(jié)構(gòu)域與功能域的關(guān)系：有時一個結(jié)構(gòu)域就是蛋白質(zhì)的功能域，但不總是包含一個但通常是多個結(jié)構(gòu)域生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清(二二)、蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)氫鍵、氫鍵、離子鍵、疏水鍵、離子鍵、疏水鍵、Van der Waals力等。力等。 2.主要的化學(xué)鍵主要的化學(xué)鍵（維系力）（維系力）一條多肽鏈中全部氨基酸殘基一條多肽鏈中全部氨基酸殘基(全部元素全部元素)的的相對空間位置。即肽鏈中所有原子在三維空間的相對空間位置。即肽鏈中所有原子在三維空間的排布位置。包括排布位置。包括主鏈，側(cè)鏈主鏈，側(cè)鏈的全部內(nèi)容的全部內(nèi)容1. 概念概念 生物化

58、學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清 肌紅蛋白肌紅蛋白 (Mb) 肌紅蛋白為單肽鏈肌紅蛋白為單肽鏈蛋白質(zhì)，含蛋白質(zhì)，含153個個氨基酸殘基，它含氨基酸殘基，它含有有8個個螺旋區(qū)，依螺旋區(qū)，依次稱為次稱為A到到H螺旋，螺旋，并含有并含有轉(zhuǎn)角及環(huán)轉(zhuǎn)角及環(huán)-卷曲等二級結(jié)構(gòu)。卷曲等二級結(jié)構(gòu)。 生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清2. 2.維系力維系力 亞基之間的結(jié)合力有亞基之間的結(jié)合力有疏水作用，疏水作用， Van der Waals力力以及氫鍵和離子鍵以及氫鍵和離子鍵, ,還有二硫鍵。還有二硫鍵。（三）蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)（三）蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)( (或蛋白質(zhì)分子中各亞基的空間排

59、布及亞或蛋白質(zhì)分子中各亞基的空間排布及亞基接觸部位的布局和相互作用，稱為基接觸部位的布局和相互作用，稱為蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)。) )1. 1.概念概念 有些蛋白質(zhì)分子含有二條或多條多有些蛋白質(zhì)分子含有二條或多條多肽鏈，每一條多肽鏈都有完整的三級結(jié)構(gòu)，稱肽鏈，每一條多肽鏈都有完整的三級結(jié)構(gòu)，稱為蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)為蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu). .而每條多肽鏈被稱為而每條多肽鏈被稱為亞基亞基 (subunit)。生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清.蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu) 具有四級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)具有四級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清Summar

60、y生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清維系蛋白質(zhì)分子的一級結(jié)構(gòu)：肽鍵、二硫鍵維系蛋白質(zhì)分子的二級結(jié)構(gòu)：氫鍵維系蛋白質(zhì)分子的三級結(jié)構(gòu)：疏水相互作用力、氫鍵、范德華力、鹽鍵維系蛋白質(zhì)分子的四級結(jié)構(gòu)：范德華力、鹽鍵 a鹽鍵（離子鍵 ） b氫鍵 c疏水相互作用力 d 范德華力 e二硫鍵 f 酯鍵生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清第八節(jié) 幾種典型蛋白質(zhì)一、纖維類蛋白質(zhì)1 角蛋白：毛、發(fā)、蹄、爪、羽毛、甲殼、指甲等。富含胱氨酸。主要是螺旋結(jié)構(gòu)。 角蛋白：蜘蛛和蠶的絲纖維、爬行類的鱗片、爪、喙中。主要是折疊結(jié)構(gòu)。2 絲蛋白 蠶絲中。主要反平行折疊結(jié)構(gòu)。3 膠原蛋白生物化學(xué)生

61、物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清NCHNNCHNCHNCHNNOHOOOOOOOR1R2HHHHHHHglyproyglyxhyp 膠原蛋白膠原蛋白生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清 膠原纖維生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清二、球蛋白 結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、功能最多的一大類蛋白質(zhì)。如血紅蛋白。三、糖蛋白四、脂蛋白生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清第九節(jié)、第九節(jié)、 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系(一一)、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 (二二)、蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

62、生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清.一級結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ)一級結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ) (一)、蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 牛核糖核酸酶的牛核糖核酸酶的一級結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)二二硫硫鍵鍵生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清 血紅蛋白 珠蛋白：和，各二 血紅素：鉄卟啉（亞鐵）生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清正常人的紅細(xì)胞鐮刀狀紅細(xì)胞正常的血紅蛋白鐮刀狀紅細(xì)胞的血紅蛋白生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清鐮刀狀貧血病基因高頻地區(qū)惡性瘧疾流行地區(qū)生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬

63、海清萬海清同源蛋白同源蛋白 同源蛋白：是指在不同有機(jī)體中實現(xiàn)同一功能的蛋白質(zhì).同源蛋白中的一級結(jié)構(gòu)中有許多位置的氨基酸對所有種屬來說都是相同的，稱為不變殘基；其他位置的氨基酸稱可變殘基.不同種屬的可變殘基有很大變化.可用于判斷生物體間親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近.例：細(xì)胞色素Cl60 個物種中，有 27 個位置上的氨基酸殘基完全不變，是維持其構(gòu)象中發(fā)揮特有功能所必要的部位，屬于不變殘基.l可變殘基可能隨著進(jìn)化而變異，而且不同種屬的細(xì)胞色素 C氨基酸差異數(shù)與種屬之間的親緣關(guān)系相關(guān)。親緣關(guān)系相近者，氨基酸差異少，反之則多（進(jìn)化樹）.生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清黃色： 不變殘基（invar

64、iable residues）藍(lán)色 ： 保守氨基酸（conservative residues）未標(biāo)記：可變殘基（variable residues）生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清對比不同動物的血紅蛋白之氨基酸序列,可以表現(xiàn)不同動物間的親緣關(guān)系.生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清.肌紅蛋白肌紅蛋白Mb與血紅蛋白與血紅蛋白Hb的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) (二二)、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 目目 錄錄生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清Hb與與Mb一樣能可逆地與一樣能可逆地與O2結(jié)合，結(jié)合， Hb與與O2結(jié)合后稱為結(jié)合后稱為氧

65、合氧合Hb。氧合。氧合Hb占總占總Hb的百分?jǐn)?shù)的百分?jǐn)?shù)（稱（稱百分飽和度百分飽和度）隨）隨O2濃度變化而改變。濃度變化而改變。.血紅蛋白的構(gòu)象變化與結(jié)合氧血紅蛋白的構(gòu)象變化與結(jié)合氧 生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清肌紅蛋白肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白和血紅蛋白(Hb)的氧解離曲線的氧解離曲線生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清* 協(xié)同效應(yīng)協(xié)同效應(yīng)(cooperativity) 一個寡聚體蛋白質(zhì)的一個亞基與其配體結(jié)合一個寡聚體蛋白質(zhì)的一個亞基與其配體結(jié)合后，能影響此寡聚體中另一個亞基與配體結(jié)合能后，能影響此寡聚體中另一個亞基與配體結(jié)合能力的現(xiàn)象，稱為力的現(xiàn)象，稱

66、為協(xié)同效應(yīng)協(xié)同效應(yīng)。 如果是促進(jìn)作用則稱為如果是促進(jìn)作用則稱為正協(xié)同效應(yīng)正協(xié)同效應(yīng) (positive cooperativity)如果是抑制作用則稱為如果是抑制作用則稱為負(fù)協(xié)同效應(yīng)負(fù)協(xié)同效應(yīng) (negative cooperativity)生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清變構(gòu)效應(yīng)變構(gòu)效應(yīng)(allosteric effect)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的改變伴隨其功能蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的改變伴隨其功能的變化，稱為的變化，稱為變構(gòu)效應(yīng)變構(gòu)效應(yīng)。生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清可逆變性不可逆變性尿素天然核糖核酸酶巰基乙醇松散核糖核酸酶變性核糖核酸酶天然核糖核酸酶除去巰基乙醇除去尿素除去尿素除去巰基乙醇（加入氧化劑）蛋白變性：Anfinsen 實驗 去除尿素，去除尿素， 加入微量的巰基乙醇加入微量的巰基乙醇牛胰核糖核酸酶RNase A生物化學(xué)生物化學(xué)主編主編 張洪淵張洪淵 萬海清萬海清.蛋白質(zhì)構(gòu)象改變與疾病蛋白質(zhì)構(gòu)象改變與疾病 蛋白質(zhì)構(gòu)象疾病蛋白質(zhì)構(gòu)象疾?。喝舻鞍踪|(zhì)的折疊發(fā)生：若蛋白質(zhì)的折疊發(fā)生錯誤，盡管其一級結(jié)構(gòu)不變，但蛋白質(zhì)的構(gòu)錯誤，盡管其一級結(jié)構(gòu)不變，但蛋白質(zhì)的