氨基酸肽蛋白质精选PPT.ppt

关于氨基酸肽蛋白质第1页，讲稿共72张，创作于星期二第十六章第十六章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质蛋白质蛋白质 水解 多肽多肽 完全水解完全水解 -氨基酸氨基酸(20种)H+或OH-或酶 蛋白质是生物体内一类极为重要的功能大分子，它与多糖、核酸蛋白质是生物体内一类极为重要的功能大分子，它与多糖、核酸等生物大分子都是生命的基础物质。它不仅是等生物大分子都是生命的基础物质。它不仅是细胞的重要组成成细胞的重要组成成分分，还具有多种，还具有多种生物学功能生物学功能，几乎全部生命现象和所有细胞活动最终都，几乎全部生命现象和所有细胞活动最终都是通过蛋白质的介导来实现和表达的。是通过蛋白质的介导来实现和表达的。蛋白质是由氨基酸通过肽键组成的多肽链在空间盘绕折叠蛋白质是由氨基酸通过肽键组成的多肽链在空间盘绕折叠而成。而成。多肽也由氨基酸组成。多肽也由氨基酸组成。-氨基酸是组成蛋白质的基本单位氨基酸是组成蛋白质的基本单位第2页，讲稿共72张，创作于星期二 蛋白质水解的最终产物是各种不同-氨氨基基酸酸的混合物。因此，-氨基酸氨基酸是组成蛋白质的基本单元。第一节第一节 氨基酸氨基酸 氨基酸(Amino Acid)是分子内同时含有氨基和羧基的化合物。根据氨基和羧基的相对位置，分为-、b b-、g g-氨基酸等。还有b b-氨基酸、g g-氨基酸等，它们不参与构成蛋白质，但却以各种形式分布于植物、细菌和动物体内，称为非蛋白质氨基酸。第3页，讲稿共72张，创作于星期二 由蛋白质水解得到的氨基酸都具有共同的结构特点-氨基酸氨基酸。结构通式为：R*CHCOOH NH2 不同的氨基酸只是R-不同。仅有一个例外：COOH R*CHCOO NH 3 氨基酸在固态或在生理pH情况下，多以偶极离子(zwitterion)形式存在，是一种内盐。中性氨基酸和酸性氨基酸其偶极离子结构通式为：（脯氨酸为-亚氨基酸）一、氨基酸的结构、分类和命名一、氨基酸的结构、分类和命名1、结构、结构:第4页，讲稿共72张，创作于星期二除甘氨酸外,其他19种氨基酸-C都为*C,存在一对对映体：COOHH2NH RL-型 COOH HNH2 RD-型 氨基酸构型常采用D、L标记法。生物体内具旋光活性的氨基酸多属于L-型。H2NH C RCO2HNH2H C RCO2H第5页，讲稿共72张，创作于星期二NH2HRCO2HC小大中18种氨基酸的绝对构型为S-构型。只有1种半胱氨酸半胱氨酸：为R-构型。R基团比羧基优先：R-构型氨基酸的氨基酸的绝对构型绝对构型HSCH2半胱氨酸中中小小第6页，讲稿共72张，创作于星期二2、分类、分类(掌握两种分类方法)脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸芳香环的氨基酸芳香环的氨基酸：苯丙苯丙、酪酪杂环的氨基酸杂环的氨基酸：脯脯、组组、色色甘甘、丙丙、缬缬、亮亮、异亮异亮(不含其它官能团)丝丝、苏苏(含-OH)；半胱半胱、蛋蛋(含S)；天冬酰胺天冬酰胺、谷氨酰胺谷氨酰胺(含酰胺)天冬天冬、谷谷(1氨基2羧基)精精(含胍基)赖赖（2氨基1羧基）（1）根据）根据R基团的结构不同分基团的结构不同分：第7页，讲稿共72张，创作于星期二（2）医学上根据氨基酸在生理）医学上根据氨基酸在生理pH范围内范围内侧链R基团的极基团的极性和其所带电荷分类性和其所带电荷分类：R基团为非极性或疏水性的氨基酸基团为非极性或疏水性的氨基酸。有丙、亮、缬等8种。它们通常埋藏于蛋白质内部。R基团含羟基、巯基等极性基，有极性但不带电荷基团含羟基、巯基等极性基，有极性但不带电荷 的氨基酸。的氨基酸。有丝、苏、酪、色、半胱等7种。往 往分布于蛋白质分子的表面。两类分子中各含一个NH3和COO，为 中性氨基酸(1氨基1羧基；实际上为弱酸性)。R基团带负电荷的氨基酸。基团带负电荷的氨基酸。有谷、天冬2种。为酸性氨基酸(1氨基2羧基)。R基团带正电荷的氨基酸。基团带正电荷的氨基酸。有精、赖、组3种。为碱性氨基酸(2氨基1羧基)。第8页，讲稿共72张，创作于星期二3、命名、命名（1）系统命名法。）系统命名法。把氨基当作取代基，以羧酸做母体，称为氨基某酸氨基某酸。氨基的位置习惯上用希腊字母、b b、g g 等表示。（2）俗名。）俗名。天然氨基酸更普遍使用习惯命名或俗名，即按其来源或性质命名。如天门冬氨酸最初由天门冬的幼苗中发现；甘氨酸因其具有甜味而得名。生物体内作为合成蛋白质的原料的20种氨基酸，象元素符号一样，都有国际通用的符号，中文用简称表示。第9页，讲稿共72张，创作于星期二1 甘氨酸(Glysine)甘GlyGCH2COO 5.97 氨基乙酸NH32 丙氨酸(Alanine)丙AlaACH3CHCOO 6.00 a-氨基丙酸 NH33 缬氨酸(Valine)*缬ValVCH3-CHCH-COO 5.96 a-氨基-b-甲基丁酸 CH3 NH34 亮氨酸(Leusine)*亮LeuLCH3-CHCH2CH-COO 6.02 a-氨基-g-甲基戊酸 CH3 NH35 异亮氨酸(Isoleusine)*异亮I leICH3CH2CHCH-COO 5.98 a-氨基-b-甲基戊酸 CH3 NH36 丝氨酸(Serine)丝SerSCH2CHCOO 5.68 a-氨基-b-羟基丙酸OH NH37 苏氨酸(Threonine)*苏ThrTCH3-CHCH-COO5.7 a-氨基-b-羟基丁酸 OH NH3表表16-1 存在于蛋白质中的存在于蛋白质中的20种常见氨基酸种常见氨基酸*为必需氨基酸 名名 称称 结结 构构 式式中文中文简称简称英文英文简称简称单字单字符号符号等电点 pI存在于蛋白质中的存在于蛋白质中的2020种氨基酸种氨基酸第10页，讲稿共72张，创作于星期二存在于蛋白质中的存在于蛋白质中的20种常见氨基酸种常见氨基酸*为必需氨基酸(续1)名 称 结 构 式中文简称英文简称单字符号等电点 pI9 蛋氨酸(Methionine)*蛋MetM CH3S-CH2CH2-CH-COO a-氨基-g-甲硫基戊酸 NH3 5.7410 苯丙氨酸(Phenylalanine)*苯丙PheF CH2-CHCOO 5.48 a-氨基-b-苯基丙酸 NH311 酪氨酸(Tyrosine)酪TyrYHO-CH2-CHCOO 5.66 a-氨基-b-对羟苯基丙酸 NH312 色氨酸(Tryptophane)*色TryW CH2-CH-COO 5.80 a-氨基-b-(3-吲哚)丙酸 NH313 脯氨酸(Proline)脯ProP COO 6.30 a-羧基四氢吡咯14 天冬酰胺(Asparagine)天酰AsnNH2NCCH2-CH-COO 5.41 a-氨基丁酰氨酸 O NH 15 谷氨酰胺(Glutamine)谷酰GlnQH2NC-CH2CH2-CH-COO 5.65 a-氨基戊酰氨酸 O NH3+8 半胱氨酸(Cysteine)半胱CysCCH2CHCOO 5.05 a-氨基-b-巯基丙酸SH NH3到前页第11页，讲稿共72张，创作于星期二返回23-pI存在于蛋白质中的存在于蛋白质中的20种常见氨基酸种常见氨基酸*为必需氨基酸(续2)名 称 结 构 式中文简称英文简称单字符号等电点 pI16 天冬氨酸(Aspartic acid)天AspDHOOC-CH2-CHCOO 2.77 a-氨基丁二酸 NH3 17 谷氨酸(Glutamic acid)谷GluEHOOCCH2CH2-CH-COO 3.22 a-氨基戊二酸 NH3 18 赖氨酸(Lysine)*赖LysKCH2CH2CH2CH2-CH-COOna,w-二氨基己酸NH3 NH2 9.7419 精氨酸(Aginine)精ArgR H2N-C-NH-CH2CH2CH2-CH-COO a-氨基-d-胍基戊酸 NH2 NH2 10.7620 组氨酸(Histidine)组HisH CH2-CH-COO 7.59 a-氨基-b-(4-咪唑基)丙酸 NH3 第12页，讲稿共72张，创作于星期二二、营养必需氨基酸二、营养必需氨基酸 亮亮、异异亮亮、缬缬、苯苯丙丙、蛋蛋、苏苏、色色、赖赖等8种氨基酸在人体内不能合成或合成数量不足，必需由食物蛋白质补充才能维持机体正常生长发育，故这些氨基酸称为营营养养必必需需氨氨基基酸酸。此外，组氨酸和精氨酸在婴幼儿和儿童时期因体内合成不足，也需依赖食物补充一部分。第13页，讲稿共72张，创作于星期二三、等电点三、等电点RCHCOOHRCHCOO-NH2 +NH3 这种分子内部酸性基团和碱性基团所形成的盐叫内盐内盐,又叫两性离子两性离子或偶极离子偶极离子。氨基酸分子中的-NH2呈碱性，而-COOH呈酸性，所以本身能互相反应形成盐。（1）氨基酸的酸碱性）氨基酸的酸碱性第14页，讲稿共72张，创作于星期二 RCHCOOH (约0.001%)NH2 RCHCOO-+NH3 RCHCOOH +NH3RCHCOO-NH2OH-H+两性离子H+OH-阳离子阴离子pH pI(纯水中 100%)(2)氨基酸的等电点氨基酸的等电点 氨基酸在溶液中所带电荷状态，除决定于本身的结构外，氨基酸在溶液中所带电荷状态，除决定于本身的结构外，还取决与溶液的还取决与溶液的pH值。不同的值。不同的pH值溶液中，氨基酸以值溶液中，氨基酸以阳离阳离子、阴离子和偶极离子子、阴离子和偶极离子三种形式存在，它们之间形成一动态三种形式存在，它们之间形成一动态平衡。平衡。第15页，讲稿共72张，创作于星期二 当当一一种种氨氨基基酸酸溶溶液液的的pHpH调调至至某某一一特特定定值值，使使 阳阳离离子子 =阴阴离离子子,且且浓浓度度很很低低，而而偶偶极极离离子子浓浓度度最最高高，溶溶液液主主要要以以偶偶极极离离子子形形式式存存在在。此此时时由由于于所所带带的的正正负负电电荷荷数数相相等等，净净电电荷荷为为零零，呈呈电电中中性性，在在电电场场中中也也不不移移动动。氨氨基基酸酸处处于于等等电电状状态态时时溶溶液液的的pHpH值值称称为为这这个个氨氨基基酸酸的的等等电电点点(Isoelectric Point),(Isoelectric Point),用用 pI pI 表示。表示。pH=pIpH=pI，主要以，主要以两性离子两性离子形式存在。形式存在。pHpIpHpI，主要以，主要以阴离子阴离子形式存在。形式存在。pHpIpH pI，主要呈负离子状态而向正极移动向正极移动；pH pI，主要呈正离子状态而向负极移动向负极移动；pH=pI，主要以两性离子形式存在。既既不不向向正正极极移移动动，也不向负极移动也不向负极移动。等电点是氨基酸的重要理化常数之一，可由实验测得，也可通过计算得到。每种氨基酸都有其特定的等电点。酸性氨基酸：pI 2.8 3.2(pH4)中性氨基酸：pI 5.0 6.5(pH7.5)至20种AA第17页，讲稿共72张，创作于星期二中性氨基酸中性氨基酸：CO2H电离度较 NH2稍大，也即-CO2H电离出来的H+多于-NH2 接受的H+,此时阴离子 阳离子,溶液 pHpI,故中性氨基酸的纯水溶液呈微弱酸性,需在溶液中 才能使它达到等电点。问：如何将水溶液中的氨基酸调到等电点？问：如何将水溶液中的氨基酸调到等电点？酸性氨基酸酸性氨基酸：2羧基羧基1氨基，故电离后氨基，故电离后阴离子 阳离子，溶液 pHpI,需加 才能达到等电点。碱性氨基酸：碱性氨基酸：1羧基羧基2 氨基，故电离后氨基，故电离后阴离子 阳离子，溶液 pH pI,需加 才能达到等电点。加少量酸较多的酸适量的碱第18页，讲稿共72张，创作于星期二 等电点时溶液中两性离子的浓度最高，溶解度最小。应用举例：由“味精”(含80%以上的谷氨酸单钠盐)制备谷氨酸：用盐酸中和至pH 3(谷氨酸的等电点)时，冷却放置后，就可从水溶液中析出可供药用的谷氨酸结晶。第19页，讲稿共72张，创作于星期二问题问题：在下面的实验中，各氨基酸将向何方移动？能在下面的实验中，各氨基酸将向何方移动？能在下面的实验中，各氨基酸将向何方移动？能在下面的实验中，各氨基酸将向何方移动？能否用此法来分离氨基酸？否用此法来分离氨基酸？否用此法来分离氨基酸？否用此法来分离氨基酸？pH6.0pH6.0缓冲液缓冲液pH6.0pH6.0缓冲液缓冲液第20页，讲稿共72张，创作于星期二问题解答问题解答：缬缬谷谷在电泳仪中分离氨基酸在电泳仪中分离氨基酸 pH6.0 赖赖第21页，讲稿共72张，创作于星期二RCHCOOH NH2 NaOH/H2O HCl/H2O 乙酸酐NaNO2+HClC2H5OH/H+RCH(NH2)COOC2H5四、氨基酸的化学性质四、氨基酸的化学性质氨基与羧基各自的反应：氨基酸除具有氨基和羧基的一些典型反应之外，还有二者相互影响、相互作用的某些特性。RCH(NH2)-COONaRCH(N+H3)-COOHRCH-COOH NH-COCH3RCH(OH)-COOH+N2第22页，讲稿共72张，创作于星期二 根据放出氮气的体积的体积，可计算氨基酸的含量。也可用来定量测定蛋白质或多肽分子中的游离氨基的含量(Van Slyke 氨基氮测定法)。脯氨酸与HNO2反应生成N-亚硝基化合物。1.与亚硝酸反应与亚硝酸反应R-CH-COOH +HNO2 R-CH-COOH +N2 +H2O NH2OH第23页，讲稿共72张，创作于星期二2.与酰化试剂的反应与酰化试剂的反应氨基酸的氨基与酰氯或酸酐在弱碱条件下发生反应，氨基可被酰基化。氨基酸的氨基与酰氯或酸酐在弱碱条件下发生反应，氨基可被酰基化。第24页，讲稿共72张，创作于星期二3.烃基化反应烃基化反应 氨基酸氨基的一个氨基酸氨基的一个H原子可被烃基所取代。例如与原子可被烃基所取代。例如与2,4-二硝基氟二硝基氟苯在弱碱溶液中发生芳环的亲核取代反应而生成二硝基苯基氨苯在弱碱溶液中发生芳环的亲核取代反应而生成二硝基苯基氨基酸。基酸。第25页，讲稿共72张，创作于星期二肌球蛋白中的组氨酸在脱羧酶存在下可脱羧生成组胺。组氨酸组胺RCHCOOH Ba(OH)2 RCH2NH2 +CO2 NH2CH2CHCOOH NH2脱羧酶CH2CH2NH2 CO2 4.脱羧反应：脱羧反应：（吸电子基团影响下的脱羧）第26页，讲稿共72张，创作于星期二CH2CH2CH2CH2CHCOOH 细菌 CH2CH2CH2CH2CH2NH2 NH2 -CO2 NH2 NH2HOOCCHCH2CH2COOH -CO2 H2NCH2CH2CH2COOH NH2谷氨酸 g-氨基丁酸赖氨酸尸胺CH2CH2CH2CHCOOH 细菌 CH2CH2CH2CH2NH2 NH2 -CO2 NH2 NH2鸟氨酸 腐胺第27页，讲稿共72张，创作于星期二5.氨基酸的显色反应氨基酸的显色反应2罗曼紫罗曼紫(lmax570nm)-氨氨基基酸酸与与水水合合茚茚三三酮酮在在溶溶液液中中共共热热，生生成成蓝蓝紫紫色色化化合合物物，称称为为罗曼紫罗曼紫(Ruhemanns purple)+R-CHO+CO2 3H2O+H3N-CH-COO R 与与水合茚三酮反应（掌握现象）水合茚三酮反应（掌握现象）第29页，讲稿共72张，创作于星期二 脯氨酸（COOH）和羟脯氨酸等亚氨基酸(含亚氨基结构)与茚三酮反应生成黄色黄色化合物。第30页，讲稿共72张，创作于星期二第二节第二节 多肽和蛋白质多肽和蛋白质 O OH2NCH(CNHCH)nCOH R1 R2H3N一、肽的结构和命名一、肽的结构和命名 （一）结构（一）结构肽肽是氨基酸残基之间彼此通过酰胺键酰胺键(肽键肽键)连接而成的一类化合物。其通式为：多肽分子中的酰胺键称为肽肽键键(peptide bond)，一般为a-COOH与a-NH2脱水缩合而成。第31页，讲稿共72张，创作于星期二多肽分子中的氨基酸单位称氨基酸残基(amino acid residue)。肽也以两性离子两性离子的形式存在。NHCH CO|第32页，讲稿共72张，创作于星期二寡肽（低聚肽）：二 十十肽多肽：十十一肽以上蛋白质：一般为分子量超过 1万的多肽肽链状多肽环状多肽 根据肽分子中所含氨基酸单体的数目分别称为二肽、三肽三肽、四肽四肽等等。第33页，讲稿共72张，创作于星期二在链状多肽中都有两个末端：O OH2NCH(CNHCH)nCOH R R1、N-末端末端(N-terminal end)：保留游离a-NH2的一端，也叫氨基末端氨基末端，一般写在肽链的左边。2、C-末端末端:保留有a-COOH的一端，也叫羧基末端羧基末端，通常写在肽链的右边。第34页，讲稿共72张，创作于星期二 肽的结构不仅取决于组成肽链的氨基酸种类和数目，也与肽链中各氨基酸残基的排列顺序有关。由2种不同的氨基酸可形成2种二肽：+H3N-CH2-CO-NH-CH-COO CH3 +H3N-CH-CO-NH-CH2-COO CH3甘氨酰丙氨酸丙氨酰甘氨酸3种不同的氨基酸 三肽 6 种异构体4种不同的氨基酸 四肽 24种异构体 许多种氨基酸按照不同的排列顺序，构成了自然界中种类繁多的多肽和蛋白质。第35页，讲稿共72张，创作于星期二 命名时以C-末端的氨基酸残基为母体，由N端叫起，依次称为某氨酰，置于母体名称之前，称某氨酰某氨酸。缩写缩写：酪-甘-甘-苯-蛋英文缩写：Tyr-Gly-Gly-Phe-Met 或Y-G-G-F-M O O O OH2N-CH-C-NH-CH2-C-NH-CH2-C-NH-CH-C-NHCHCO2H CH2 CH2 CH2 CH2 OH SCH3俗名：俗名：蛋氨酸脑吗啡呔蛋氨酸脑吗啡呔.首先从猪脑中分离得到,具有吗啡样活性。酪氨酰甘氨酰 甘氨酰 苯丙氨酰蛋氨酸蛋氨酸（二）命名（二）命名第36页，讲稿共72张，创作于星期二对肽的命名我们只要求命名到对肽的命名我们只要求命名到三肽三肽。第37页，讲稿共72张，创作于星期二OOC-CH-CH2-CH2-CNHCHCNH-CH2-COOH+NH3 O CH2 O SHQUESTION：命名下列三肽。谷氨酸残基半胱氨酸残基甘氨酸残基谷氨酰半胱氨酰甘氨酸 g-g-缩写：g-谷-半胱-甘(谷胱甘肽)g-Glu-Cys-Gly 或：g g-Q-C-G谷胱甘肽分子中因含有-SH,故称为还原型谷胱甘肽，简写为GSH.第38页，讲稿共72张，创作于星期二 CCN C132pm147pm二、肽键的结构特点二、肽键的结构特点 p514RORHHH.147pm1.组成肽单元（肽键与相临的2个-碳原子所组成的基团碳原子所组成的基团）的6个原子共平面，此平面称为肽键平面。2.肽键具有部分双键的性质。肽键一般呈反式构型。3.相邻的肽键平面可围绕C旋转，肽键骨架也可视为一系列通过C原子衔接的肽键平面所组成。HNCOCHR第39页，讲稿共72张，创作于星期二与氨基酸不同点：与氨基酸不同点：多肽是由不同氨基酸残基连接而成，它的性质和功能与氨多肽是由不同氨基酸残基连接而成，它的性质和功能与氨基酸又有明显差异。如基酸又有明显差异。如三肽以上的多肽能发生缩二脲反三肽以上的多肽能发生缩二脲反应应，缩二脲反应被广泛用于肽和蛋白质的定性和定量分析。，缩二脲反应被广泛用于肽和蛋白质的定性和定量分析。与氨基酸相似点与氨基酸相似点:1 1、也以偶极离子形式存在、也以偶极离子形式存在,具有各自的等电点。具有各自的等电点。2 2、能发生类似于氨基酸所起的反应，如脱羧反应、能发生类似于氨基酸所起的反应，如脱羧反应、与亚硝酸反应、酰化反应及显色反应等与亚硝酸反应、酰化反应及显色反应等.肽的性质肽的性质:第40页，讲稿共72张，创作于星期二三、多肽的合成三、多肽的合成 氨基酸的偶联：形成酰胺键氨基酸的偶联：形成酰胺键 偶联条件偶联条件 DCC,DMAP DCC,HOBt(or HOAt)EDCI,HOBt(or HOAt)第41页，讲稿共72张，创作于星期二 正交保护基正交保护基 Orthogonal Protecting Groups N端的保护端的保护 C端的活化和保护端的活化和保护第42页，讲稿共72张，创作于星期二n1965年，我国科学家首次完成具有生物活性的由51个氨基酸残基组成的牛胰岛素的合成工作。第43页，讲稿共72张，创作于星期二 固相合成固相合成(SPPS)Solid-phase peptide synthesis Robert Bruce Merrifield1921多肽合成仪多肽合成仪第44页，讲稿共72张，创作于星期二三、肽的一级结构测定三、肽的一级结构测定（一）测定肽的组成（一）测定肽的组成在酸性溶液中水解肽，用分离氨基酸的方法进行分离和分在酸性溶液中水解肽，用分离氨基酸的方法进行分离和分析。析。（二）序列测定（二）序列测定1.末端残基分析法末端残基分析法2.部分水解法部分水解法第45页，讲稿共72张，创作于星期二 Sanger N-terminal Analysis(P.520)Frederick Sanger1918第46页，讲稿共72张，创作于星期二 Edman Degradation(P.520)Pehr Victor Edman19161977The protein sequenator第47页，讲稿共72张，创作于星期二四、蛋白质的结构层次四、蛋白质的结构层次蛋白质和多肽都是由20种L-氨基酸缩合而成的聚酰胺。因此，在小分子蛋白质和大分子之间不存在严格的分界线，通常将分子量在1万以上的称蛋白质，1万以下的称多肽。蛋白质有稳定的构象，小肽无一定的溶液构象，仅在发挥作用时呈现其稳定构象。人体内约有10万种以上的protein，其质量约占人体干重的45。第48页，讲稿共72张，创作于星期二一、元素组成一、元素组成 经元素分析，发现蛋白质含有碳、氢、氧、氮，此经元素分析，发现蛋白质含有碳、氢、氧、氮，此外还含有硫、磷及一些微量元素等。外还含有硫、磷及一些微量元素等。生物组织中，绝大部分氮元素都来自蛋白质，在生物组织中，绝大部分氮元素都来自蛋白质，在任何生物样品中，任何生物样品中，1g氮元素相当与氮元素相当与6.25g蛋白质，蛋白质，故只需测定蛋白质样品中氮的质量分数故只需测定蛋白质样品中氮的质量分数（N N），即可），即可计算出蛋白质的质量分数。计算出蛋白质的质量分数。（蛋白质）（蛋白质）=（N N）6.25 6.25第49页，讲稿共72张，创作于星期二二、结构二、结构 任何一种蛋白质分子在天然状态下均具有独特而稳定的构象，这是蛋白质分子在结构上最显著的特点。为了表示蛋白质分子不同层次的结构，常将蛋白质分子结构分为一级、二级、三级和四级。一级结构又称为初级结构或基本结构，二级结构以上属于构象范畴，称为高级结构。并非所有的蛋白质均具有四级结构。由一条多肽链形成的蛋白质只有二、三级结构。由两条以上肽链形成的蛋白质才可能有四级结构。第50页，讲稿共72张，创作于星期二1.一级结构一级结构（primary structure）指多肽链中AA残基的排列顺序。HN-CH-C-NH-CH-C-NH-CH-C-NH-CH-C OOOOR4R1R2R3 肽键是一级结构中连接AA残基的主要化学键。任何特定的蛋白质都有其稳定的AA排列顺序。有的蛋白质只有一条多肽链组成，有的有两条或多条肽链构成。第51页，讲稿共72张，创作于星期二人胰岛素分子的一级结构人胰岛素分子的一级结构由51个AA残基组成A、B二条多肽链。A链内有一链内二硫键，A链与B链之间借2条二硫键相连。第52页，讲稿共72张，创作于星期二班廷与麦克劳斯发现胰岛素，并用于糖尿病治疗，共同班廷与麦克劳斯发现胰岛素，并用于糖尿病治疗，共同获得获得19231923年的诺贝尔医学奖。年的诺贝尔医学奖。Frederick Grant BantingJohn James Richard Macleod 第53页，讲稿共72张，创作于星期二 指多肽链的主链骨架在空间盘曲折叠形成的方式，并不涉及侧链R的构象。各种蛋白质的主链骨架均相同，但连接在C上的R结构和性质都不同，它们与主链各原子间的相互影响使肽链平面的相对旋转出现不同角度，从而导致主链骨架在空间形成不同的构象，包括螺旋、折叠层、转角和无规卷曲等几种类型。2.二级结构二级结构(secondary structure)第54页，讲稿共72张，创作于星期二-螺旋螺旋(a)-螺旋螺旋(b)肽链呈螺旋上升。每个AA残基沿轴向升高150pm,每隔3.6个AA残基螺旋上升1圈 -螺螺旋旋构构象象(-helix)：多肽链中各肽键平面通过-C的旋转，围绕中心轴形成一种紧密螺旋盘曲现象。盘曲可形成左手螺旋和右手螺旋。绝大多数蛋白质分子是右手螺旋。螺旋之间靠氢键维系侧链R伸向螺旋外侧结构特征结构特征第55页，讲稿共72张，创作于星期二-螺旋螺旋第56页，讲稿共72张，创作于星期二-螺旋螺旋第57页，讲稿共72张，创作于星期二第58页，讲稿共72张，创作于星期二 -螺旋在蛋白质中的含量，因蛋白质种螺旋在蛋白质中的含量，因蛋白质种类不同而异。如毛发中的角蛋白、肌肉中的类不同而异。如毛发中的角蛋白、肌肉中的肌球蛋白都呈肌球蛋白都呈-螺旋结构。螺旋结构。有些蛋白质中的多肽链不是整条肽链形成有些蛋白质中的多肽链不是整条肽链形成螺旋，而是部分呈螺旋，而是部分呈-螺旋。螺旋。第59页，讲稿共72张，创作于星期二-折折 叠叠 层构象层构象(a)顺向平行顺向平行:两条肽链从N端到C端走向相同(b)逆向平行逆向平行两条肽链从N端到C端走向相反肽链中各肽键平面通过-C折成110o氢键维系相邻肽链结构特征结构特征第60页，讲稿共72张，创作于星期二第61页，讲稿共72张，创作于星期二第62页，讲稿共72张，创作于星期二指蛋白质分子在二级结构基础上进一步盘曲折叠形成的三维结构，是多肽链在空间的整体分布。三级结构的形成主要靠侧链上R基团的相互作用。作用力有下列几种：3.三级结构(tertiary structure)第63页，讲稿共72张，创作于星期二(1)氢氢键键 有主链氢键和侧链氢键。侧链氢键如 酪、丝侧链中的OH可与天冬、谷侧链中的COOH以及组中的咪唑基形成氢键。(3)疏疏水水作作用用力力 R上的非极性基团为避开水而相聚积在一起的聚合力。(4)Van der Waals力力 蛋白质分子表面上的基团之间互相吸引，但又保持一定距离而达到平衡，此时的结合力。(5)二硫键二硫键 由两个半胱氨酸残基的两个巯基之间脱氢而形成。为共价键，键较牢固。+(2)盐键盐键(离子键)COO 与 NH3 静电引力 氢键、盐键、疏水作用力、Van der Waals力等分子间作用力比共价键弱得多，称为次级键。虽然次级键键能较小，稳定性较差，但数量多，故在维持蛋白质空间构象中起着重要作用。第64页，讲稿共72张，创作于星期二肌红蛋白三级结构肌红蛋白三级结构 肌红蛋白是一条由153个AA残基组成的多肽链，与辅基血红素共同组成分子结构。有8个AH为大小不等的螺旋肽段，之间由AB、CD等一些-转角或无规卷曲连接，中间袋状埋藏血红素。第65页，讲稿共72张，创作于星期二第66页，讲稿共72张，创作于星期二蛋白质由2条或2条以上具有三级结构的多肽链通过疏水作用力、盐键等次级键相互缔合而成。每一个具有三级结构的多肽链称为亚基(subunit)。在蛋白质分子中，亚基的立体排布、亚基间相互作用与接触部位的布局称为四级结构。四级结构不包括亚基内部的空间结构。4.四级结构四级结构(quaternary structure)（介绍）第67页，讲稿共72张，创作于星期二血红蛋白四级结构示意图 由4个亚基组成，其中2条链、2条链。每条肽链都卷曲成球状，都有一空穴容纳1个血红素。4个亚基通过侧链间次级键两两交叉紧密镶嵌形成一个具有四级结构的球状血红蛋白分子。第68页，讲稿共72张，创作于星期二第69页，讲稿共72张，创作于星期二第70页，讲稿共72张，创作于星期二第三节第三节 核酸（不要求）核酸（不要求）第71页，讲稿共72张，创作于星期二感谢大家观看第72页，讲稿共72张，创作于星期二