《南开生化》PPT课件.ppt

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1、蛋白质化学蛋白质化学第第 一一 章章chemistry of Protein本章的重点和难点本章的重点和难点重点重点：掌握组成蛋白质的氨基酸的结构特点、分类、：掌握组成蛋白质的氨基酸的结构特点、分类、三个字母代号及重要理化性质；三个字母代号及重要理化性质；掌握蛋白质掌握蛋白质1-41-4级结构特点、作用力；级结构特点、作用力；了解蛋白质结构与功能的关系；了解蛋白质结构与功能的关系；了解蛋白质的重要理化性质。了解蛋白质的重要理化性质。难点难点：氨基酸结构特点、酸碱性质、等电点；蛋白质：氨基酸结构特点、酸碱性质、等电点；蛋白质 各级结构的概念和特点、结构与功能的关系；各级结构的概念和特点、结构与功

2、能的关系；蛋白质重要理化性质的应用。蛋白质重要理化性质的应用。第一节第一节 概概 述述一、什么是蛋白质一、什么是蛋白质?蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质是是是是一一一一切切切切生生生生物物物物体体体体中中中中普普普普遍遍遍遍存存存存在在在在的的的的，由由由由2020种种种种左左左左右右右右天天天天然然然然-氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸通通通通过过过过肽肽肽肽键键键键相相相相连连连连形形形形成成成成的的的的高高高高分分分分子子子子含含含含氮氮氮氮化化化化合合合合物物物物；其其其其种种种种类类类类繁繁繁繁多多多多，具具具具有有有有一一一一定定定定的的的的相相相相对对对对分分分分子子子子量量量量、复复复复杂杂杂

3、杂分分分分子子子子结结结结构构构构和和和和特特特特定定定定生生生生物物物物学学学学功功功功能能能能；是是是是表表表表达达达达生生生生物物物物遗遗遗遗传传传传性性性性状状状状的的的的一一一一类类类类主主主主要物质。要物质。要物质。要物质。二、蛋白质在生命中的重要性 恩格斯曾指出：恩格斯曾指出：“生命是蛋白体的存在方式，这种存在方生命是蛋白体的存在方式，这种存在方式本质上就在于这些蛋白体的化学组成部分的不断的自我式本质上就在于这些蛋白体的化学组成部分的不断的自我更新。更新。”第一，蛋白体是生命的物质基础；第一，蛋白体是生命的物质基础；第二，生命是物质运动的特殊形式，是蛋白体的存在方式；第二，生命是

4、物质运动的特殊形式，是蛋白体的存在方式；第三，这种存在方式的本质就是蛋白体与其外部自然界不断第三，这种存在方式的本质就是蛋白体与其外部自然界不断 的新陈代谢。的新陈代谢。1.1.蛋蛋白白质质是是生生物物体体内内必必不不可可少少的的重重要要成成分分，是是构构成成生生物物体体最基本的结构物质和功能物质。最基本的结构物质和功能物质。蛋白质占干重蛋白质占干重 人体中（中年人）人体中（中年人）人体人体 45%45%水水55%55%细菌细菌 50%50%80%80%蛋白质蛋白质19%19%真菌真菌 14%14%52%52%脂肪脂肪19%19%酵母菌酵母菌 14%14%50%50%糖类糖类1%1%白地菌白地

5、菌 50%50%无机盐无机盐7%7%三、三、蛋白质具有重要的蛋白质具有重要的生物学功能生物学功能2.2.蛋白质是一种生物功能的主要体现者，蛋白质是一种生物功能的主要体现者，它参与了几它参与了几乎所有的生命活动过程。乎所有的生命活动过程。1 1）作为生物催化剂（酶）作为生物催化剂（酶）2 2）代谢调节作用）代谢调节作用3 3）免疫保护作用）免疫保护作用4 4）物质的转运和存储）物质的转运和存储5 5）运动与支持作用）运动与支持作用6 6）参与细胞间信息传递）参与细胞间信息传递3.3.外源蛋白质有营养功能，可作为生产加工的对象。外源蛋白质有营养功能，可作为生产加工的对象。Firefliesemit

6、lightcatalyzedbyluciferase（荧光素酶）荧光素酶）withATPAfewexamplesonproteindiversityErythrocytes（红细胞）红细胞）containalargeamountofhemoglobins（血红蛋白）血红蛋白）,theoxygen-transportingprotein.Theproteinkeratin（角蛋白）角蛋白）isthechiefstructuralcomponentsofhair,horn,wool,nailsandfeathers.四、蛋白质的元素组成四、蛋白质的元素组成1.1.主要有主要有C C、H H、O O

7、、N N和和S S，有些蛋白质含有少量有些蛋白质含有少量磷磷或金属或金属元素元素铁、铜、锌、锰、钴、钼铁、铜、锌、锰、钴、钼，个别蛋白质还含有，个别蛋白质还含有碘碘。碳碳 5050 氢氢 7 7 氧氧 2323 氮氮 16%16%硫硫 0-30-3 其他其他 微量微量（1 1）一切蛋白质都含）一切蛋白质都含N N元素，且各种蛋白质的含氮量很接近，元素，且各种蛋白质的含氮量很接近，平均为平均为1616；（2 2 2 2）蛋白质系数：任何生物样品中每）蛋白质系数：任何生物样品中每）蛋白质系数：任何生物样品中每）蛋白质系数：任何生物样品中每1g N1g N1g N1g N的存在，就表示的存在，就表示

8、的存在，就表示的存在，就表示 大约有大约有大约有大约有100/16=6.25g 100/16=6.25g 100/16=6.25g 100/16=6.25g 蛋白质的存在，蛋白质的存在，蛋白质的存在，蛋白质的存在，6.256.256.256.25被称为蛋白质被称为蛋白质被称为蛋白质被称为蛋白质 系数系数系数系数 100克样品中蛋白质的含量克样品中蛋白质的含量(g)=每克样品含氮的克数每克样品含氮的克数6.251001/16%2.2.蛋白质元素组成的特点：蛋白质元素组成的特点：凯氏定氮法测定粗蛋白含量凯氏定氮法测定粗蛋白含量五、蛋白质的分类五、蛋白质的分类 （一）、（一）、依据蛋白质的外形分为球

9、状蛋白质和纤维状蛋白质依据蛋白质的外形分为球状蛋白质和纤维状蛋白质 1.1.球状蛋白质：外形接近球形或椭圆形，溶解性较好，能形成结晶，球状蛋白质：外形接近球形或椭圆形，溶解性较好，能形成结晶，大多数蛋白质属于这一类大多数蛋白质属于这一类。2.2.纤维状蛋白质：分子类似纤维或细棒。它又可分为可溶性纤维状蛋纤维状蛋白质：分子类似纤维或细棒。它又可分为可溶性纤维状蛋 白质和不溶性纤维状蛋白质。白质和不溶性纤维状蛋白质。（二）、（二）、依据蛋白质的组成分为依据蛋白质的组成分为依据蛋白质的组成分为依据蛋白质的组成分为简单蛋白和结合蛋白简单蛋白和结合蛋白 1.1.简单蛋白简单蛋白：又称为单纯蛋白质；这类蛋

10、白质只含由又称为单纯蛋白质；这类蛋白质只含由-氨基酸组成的氨基酸组成的 肽链，不含其它成分。肽链，不含其它成分。（1 1）清蛋白和球蛋白：广泛存在于动物组织中，易溶于水，球蛋白）清蛋白和球蛋白：广泛存在于动物组织中，易溶于水，球蛋白 微溶于水，易溶于稀酸中。微溶于水，易溶于稀酸中。（2 2）谷蛋白和醇溶谷蛋白）谷蛋白和醇溶谷蛋白：植物蛋白，不溶于水，易溶于稀酸、稀植物蛋白，不溶于水，易溶于稀酸、稀 碱中，后者可溶于碱中，后者可溶于70708080乙醇中。乙醇中。（3 3）精蛋白和组蛋白：碱性蛋白质，存在与细胞核中。）精蛋白和组蛋白：碱性蛋白质，存在与细胞核中。（4 4）硬蛋白：存在于各种软骨、

11、腱、毛、发、丝等组织中，分为角）硬蛋白：存在于各种软骨、腱、毛、发、丝等组织中，分为角 蛋白、胶原蛋白、弹性蛋白和丝蛋白。蛋白、胶原蛋白、弹性蛋白和丝蛋白。2.2.结合蛋白结合蛋白：由简单蛋白与其它非蛋白成分结合而成由简单蛋白与其它非蛋白成分结合而成（1 1）色蛋白：由简单蛋白与色素物质结合而成。如血红蛋白、叶绿蛋白和细胞）色蛋白：由简单蛋白与色素物质结合而成。如血红蛋白、叶绿蛋白和细胞 色素等。色素等。（2 2）糖蛋白：由简单蛋白与糖类物质组成。如细胞膜中的糖蛋白等。）糖蛋白：由简单蛋白与糖类物质组成。如细胞膜中的糖蛋白等。（3 3）脂蛋白：由简单蛋白与脂类结合而成。）脂蛋白：由简单蛋白与脂

12、类结合而成。如血清如血清-、-脂蛋白等。脂蛋白等。（4 4）核蛋白：由简单蛋白与核酸结合而成。如细胞核中的核糖核蛋白等。）核蛋白：由简单蛋白与核酸结合而成。如细胞核中的核糖核蛋白等。（5 5）磷蛋白：由简单蛋白质和磷酸组成。如胃蛋白酶、酪蛋白、角蛋白、弹性）磷蛋白：由简单蛋白质和磷酸组成。如胃蛋白酶、酪蛋白、角蛋白、弹性 蛋白、丝心蛋白等。蛋白、丝心蛋白等。（三）、三）、按功能分为活性蛋白和非活性蛋白按功能分为活性蛋白和非活性蛋白（四）、（四）、按营养价值分为完全蛋白和不完全蛋白按营养价值分为完全蛋白和不完全蛋白 蛋白质的互补作用蛋白质的互补作用第第 二二 节节 氨基酸化学（重点）氨基酸化学（

13、重点）组成蛋白质的基本单位组成蛋白质的基本单位组成蛋白质的基本单位组成蛋白质的基本单位存存存存在在在在自自自自然然然然界界界界中中中中的的的的氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸有有有有300300余余余余种种种种，但但但但组组组组成成成成人人人人体体体体蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质的的的的氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸仅仅仅仅有有有有2020种种种种，且且且且均均均均属属属属 L-L-氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸（甘氨酸除外）。（甘氨酸除外）。（甘氨酸除外）。（甘氨酸除外）。一、氨基酸的结构与分类一、氨基酸的结构与分类(2).除甘氨酸外，其它所有氨基酸分子中的除甘氨酸外，其它所有氨基酸分子中的-碳原子都为不对称碳原碳

14、原子都为不对称碳原 子。子。A.氨基酸都具有旋光性；氨基酸都具有旋光性；B.每一种氨基酸都具有每一种氨基酸都具有D-型和型和L-型两种立体异构体。目前已型两种立体异构体。目前已 知的天然蛋白质中氨基酸都为知的天然蛋白质中氨基酸都为L-型。型。（一）氨基酸的结构（一）氨基酸的结构 氨基酸是蛋白质水解的最终产物，是组成蛋白质的基本单位。从氨基酸是蛋白质水解的最终产物，是组成蛋白质的基本单位。从蛋白质水解物中分离出来的氨基酸有二十种，除脯氨酸和羟脯氨酸外，蛋白质水解物中分离出来的氨基酸有二十种，除脯氨酸和羟脯氨酸外，这些天然氨基酸在结构上的共同特点为：这些天然氨基酸在结构上的共同特点为：(1).分子

15、中同时含有羧基和氨基，且与羧基相邻的分子中同时含有羧基和氨基，且与羧基相邻的-碳原子上都有一碳原子上都有一 个氨基，因而称为个氨基，因而称为-氨基酸。氨基酸。COOHH2N CH -碳原子基团 R R基团-氨基酸基本结构通式这些基本术语要清楚？这些基本术语要清楚？n-碳原子碳原子n不对称碳原子不对称碳原子n旋光性旋光性nD-型和型和L-型两种立体异构体型两种立体异构体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R（二）氨基酸的分类（二）氨基酸的分类*2020种氨基酸的英文名称、缩写符号及分类如下种氨基酸的英文名称、缩写符号及分类如下:中性AA（1）按R基团的酸碱性分 酸性A

16、A 碱性AA（2）按R基团的疏水性和亲水性分 疏水性R基团AA 亲水性R基团AA （3）按R基团的化学结构分 脂肪族A 芳香族AA 杂环族AA甘氨酸甘氨酸 glycine Gly G 5.97丙氨酸丙氨酸 alanine Ala A 6.00缬氨酸缬氨酸 valine Val V 5.96亮氨酸亮氨酸 leucine Leu L 5.98 异亮氨酸异亮氨酸 isoleucine Ile I 6.02 苯丙氨酸苯丙氨酸 phenylalanine Phe F 5.48脯氨酸脯氨酸 proline Pro P 6.301.（非极性）疏水性氨基酸（非极性）疏水性氨基酸色氨酸色氨酸 tryptopha

17、n Try W 5.89丝氨酸丝氨酸 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苏氨酸苏氨酸 threonine Thr T 5.602.极性（亲水）中性氨基酸极性（亲水）中性氨基酸天冬氨酸天冬氨酸 aspartic acid Asp D 2.97谷氨酸谷氨酸 glutamic acid Glu E 3.22赖氨酸赖氨

18、酸 lysine Lys K 9.74精氨酸精氨酸 arginine Arg R 10.76组氨酸组氨酸 histidine His H 7.593.酸性氨基酸酸性氨基酸4.碱性氨基酸碱性氨基酸由两种酸性氨基酸衍生的两种酰胺由两种酸性氨基酸衍生的两种酰胺n nGln（谷氨酰胺）n nAsn（天门冬酰胺）脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸：中性中性aa：甘、丙、缬、亮、异亮、丝、苏甘、丙、缬、亮、异亮、丝、苏 酸性酸性aa及酰胺：谷氨酸、谷氨酰胺、天门冬氨酸及酰胺：谷氨酸、谷氨酰胺、天门冬氨酸 及天门冬酰胺及天门冬酰胺 碱性碱性aa：精、赖、组精、赖、组 芳香族芳香族aa：苯丙、色、酪苯丙、色、酪 杂环杂

19、环aa：脯、组脯、组 课后自己总结：课后自己总结：含含S的的aa？含酚羟基的含酚羟基的aa?含羟基的含羟基的aa?含含酰胺基酰胺基的的aa?含含二硫键的二硫键的aa?（三）人体所需的八种必需氨基酸（三）人体所需的八种必需氨基酸 赖氨酸赖氨酸(Lys)缬氨酸缬氨酸(Val)蛋氨酸蛋氨酸(Met)色氨酸色氨酸(Trp)亮氨酸亮氨酸(Leu)异亮氨酸异亮氨酸(Ile)苏氨酸苏氨酸(Thr)苯丙氨酸苯丙氨酸(Phe)婴儿时期所需婴儿时期所需:精氨酸精氨酸(Arg)、组氨酸组氨酸(His)早产儿所需：色氨酸早产儿所需：色氨酸(Trp)、半胱氨酸半胱氨酸(Cys)n n必需氨基酸必需氨基酸必需氨基酸必需氨

20、基酸 生命活动所必需的，但人体自身不能合成，必生命活动所必需的，但人体自身不能合成，必生命活动所必需的，但人体自身不能合成，必生命活动所必需的，但人体自身不能合成，必须从食物中摄取的氨基酸。须从食物中摄取的氨基酸。须从食物中摄取的氨基酸。须从食物中摄取的氨基酸。n n半半半半必需氨基酸必需氨基酸必需氨基酸必需氨基酸在人体内合成速度很低，特别是新生儿或患病在人体内合成速度很低，特别是新生儿或患病在人体内合成速度很低，特别是新生儿或患病在人体内合成速度很低，特别是新生儿或患病期，但又需要给予补充的氨基酸。期，但又需要给予补充的氨基酸。期，但又需要给予补充的氨基酸。期，但又需要给予补充的氨基酸。n

21、n非非非非必需氨基酸必需氨基酸必需氨基酸必需氨基酸 人体自身能够合成的氨基酸。人体自身能够合成的氨基酸。人体自身能够合成的氨基酸。人体自身能够合成的氨基酸。（四）几种特殊的氨基酸（四）几种特殊的氨基酸 脯氨酸脯氨酸（唯一的唯一的亚氨基酸）亚氨基酸）什么是什么是亚氨基酸亚氨基酸？半胱氨酸半胱氨酸+胱氨酸胱氨酸二硫键二硫键-HH 氨基酸衍生物氨基酸衍生物课后思考！n n非非非非蛋白质氨基酸有哪些？蛋白质氨基酸有哪些？蛋白质氨基酸有哪些？蛋白质氨基酸有哪些？n n什么是天然氨基酸？什么是天然氨基酸？什么是天然氨基酸？什么是天然氨基酸？n nD-D-型氨基酸的存在？型氨基酸的存在？型氨基酸的存在？型氨

22、基酸的存在？二、氨基酸的重要理化性质二、氨基酸的重要理化性质1.两性解离及等电点两性解离及等电点氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于所处溶液的酸碱度。所处溶液的酸碱度。等电点等电点(isoelectricpoint,pI)在在某某一一pH的的溶溶液液中中，氨氨基基酸酸解解离离成成阳阳离离子子和和阴阴离离子子的的趋趋势势及及程程度度相相等等，成成为为兼兼性性离离子子，呈呈电电中中性性。此此时时溶溶液液的的pH值值称称为为该该氨氨基基酸酸的的等等电电点点。pH=pI+OH-pHpI+H+OH-+H+pHpI氨基酸的兼性离子氨基酸的兼性离子 阳离子阳离子阴离子阴离

23、子 氨基酸等电点的计算氨基酸等电点的计算氨基酸等电点的计算氨基酸等电点的计算侧链不含离解基团的中性氨基酸：pI=(pK1+pK2)/2 酸性氨基酸：pI=(pK1+pKR-COO-)/2 碱性氨基酸：pI=(pK2+pKR-NH2)/2 AnacidicaminoacidpI=(pK1+pKR)/2AbasicaminoacidpI=(pKR+pK2)/22.紫外吸收紫外吸收大大多多数数蛋蛋白白质质含含有有色色氨氨酸酸、酪酪氨氨酸酸和和苯苯丙丙氨氨酸酸这这三三种种氨氨基基酸酸残残基基，所所以以在在280nm有有最最大大吸吸收收，测测定定蛋蛋白白质质溶溶液液的的光光吸吸收收值值是是分分析析溶溶液

24、液中中蛋蛋白白质质含含量量的的快快速速简简便便的方法。的方法。芳香族氨基酸的紫外吸收芳香族氨基酸的紫外吸收 氨基酸与水合茚三酮共热，发生氧化脱氨反应，生成氨基酸与水合茚三酮共热，发生氧化脱氨反应，生成NH3与酮酸。与酮酸。水合茚三酮变为还原型茚三酮；水合茚三酮变为还原型茚三酮；加热过程中酮酸裂解，放出加热过程中酮酸裂解，放出CO2，自身变为少一个碳的醛。水合自身变为少一个碳的醛。水合茚三酮变为还原型茚三酮；茚三酮变为还原型茚三酮；NH3与水合茚三酮及还原型茚三酮脱水缩合，生成蓝紫色化合物。与水合茚三酮及还原型茚三酮脱水缩合，生成蓝紫色化合物。3.与茚三酮的反应与茚三酮的反应n反应要点：反应要点

25、：A.该反应由该反应由NH2与与COOH共同参与，共同参与，-氨基酸氨基酸特有的反应；特有的反应；B.茚三酮是强氧化剂；茚三酮是强氧化剂；C.该反应非常灵敏，可在该反应非常灵敏，可在570nm测定吸光值；测定吸光值；D.测定范围：测定范围：0.550g/mL；E.脯氨酸与茚三酮直接生成黄色物质，在脯氨酸与茚三酮直接生成黄色物质，在440nm测定（不释测定（不释放放NH3），谷氨酰胺和天门冬酰胺与茚三酮直接生成棕色），谷氨酰胺和天门冬酰胺与茚三酮直接生成棕色物质。物质。n应用：应用：A.氨基酸定量分析（先用层析法分离）氨基酸定量分析（先用层析法分离）B.氨基酸自动分析仪：氨基酸自动分析仪：用阳离

26、子交换树脂，将样品中的氨基酸分离，自动定性定用阳离子交换树脂，将样品中的氨基酸分离，自动定性定量，记录结果。量，记录结果。蛋白质的水解性质蛋白质的水解性质蛋白质的水解性质蛋白质的水解性质n n酸酸酸酸水解：可以获得除水解：可以获得除水解：可以获得除水解：可以获得除TrpTrp外的全部氨基酸外的全部氨基酸外的全部氨基酸外的全部氨基酸n n碱水解：目的是测定碱水解：目的是测定碱水解：目的是测定碱水解：目的是测定TrpTrp，消旋，消旋，消旋，消旋n n酶水解：慢，但不破坏任何氨基酸酶水解：慢，但不破坏任何氨基酸酶水解：慢，但不破坏任何氨基酸酶水解：慢，但不破坏任何氨基酸n n课后比较三种水解方法的

27、优缺点？课后比较三种水解方法的优缺点？课后比较三种水解方法的优缺点？课后比较三种水解方法的优缺点？蛋白质的分子结构包括：蛋白质的分子结构包括：一级结构一级结构(primarystructure)二级结构二级结构(secondarystructure)三级结构三级结构(tertiarystructure)四级结构四级结构(quaternarystructure)高级高级结构结构第三节、蛋白质的分子结构第三节、蛋白质的分子结构（一）基本概念（一）基本概念*肽肽键键(peptidebond)是是由由一一个个氨氨基基酸酸的的-羧羧基基与与另另一一个个氨氨基基酸酸的的-氨氨基基脱脱水水缩缩合合而而形成的

28、化学键。形成的化学键。一、肽一、肽(peptide)+-HOH甘氨酰甘氨酸甘氨酰甘氨酸肽键*肽肽是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化合物。合物。*两分子氨基酸缩合形成两分子氨基酸缩合形成二肽二肽，三分子氨，三分子氨基酸缩合则形成基酸缩合则形成三肽三肽*肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团不全，被称为不全，被称为氨基酸残基氨基酸残基(residue)。*由十个以内由十个以内氨基酸氨基酸相连而相连而成成的的肽肽称为称为寡寡肽肽(oligopeptide)，由更多的氨基酸相连形由更多的氨基酸相连形成的肽称成的肽称多肽多肽(polypep

29、tide)。N末端：多肽链中有末端：多肽链中有自由氨基自由氨基的一端的一端C末端：多肽链中有末端：多肽链中有自由羧基自由羧基的一端的一端多肽链的表示方法：多肽链的表示方法：从从N N端开始到端开始到C C端端 可可用用aaaa中中文文第第一一个个字字或或英英文文连连字字体体或或单单字字母母 中间用中间用 “”或或”-”连接连接 多肽有两端：多肽有两端：多多肽肽链链(polypeptidechain)是是指指许许多多氨氨基酸之间以肽键连接而成的一种结构。基酸之间以肽键连接而成的一种结构。氨氨基基酸酸顺顺序序是是是是指指指指在在在在多多多多肽肽肽肽链链链链中中中中，氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸残残残残

30、基按一定的顺序排列。基按一定的顺序排列。基按一定的顺序排列。基按一定的顺序排列。N末端末端C末端末端牛核糖核酸酶牛核糖核酸酶环状肽：指没有自由的环状肽：指没有自由的-氨基端和氨基端和-羧基羧基 端的肽。端的肽。（一）（一）定义定义蛋白质的一级结构指多肽链中氨基酸的排列蛋白质的一级结构指多肽链中氨基酸的排列顺序顺序，指蛋白质的指蛋白质的aa组成和排序、二硫键数目、组成和排序、二硫键数目、肽链数目、末端肽链数目、末端aa的的种类等等。种类等等。二、蛋白质的一级结构二、蛋白质的一级结构 主要的化学键主要的化学键肽键肽键，有些蛋白质还包括二硫键。，有些蛋白质还包括二硫键。目目录录（二）、多肽链中氨基酸

31、序列分析（二）、多肽链中氨基酸序列分析 分析已纯化蛋白质的氨基酸残基组成分析已纯化蛋白质的氨基酸残基组成 测定多肽链的氨基末端与羧基末端为何种氨基酸残基测定多肽链的氨基末端与羧基末端为何种氨基酸残基 把肽链水解成片段，分别进行分析把肽链水解成片段，分别进行分析测定各肽段的氨基酸排列顺序，一般采用测定各肽段的氨基酸排列顺序，一般采用Edman降解法降解法一般需用数种水解法，并分析出各肽段中的氨基酸顺序，然一般需用数种水解法，并分析出各肽段中的氨基酸顺序，然后经过组合排列对比，最终得出完整肽链中氨基酸顺序结果。后经过组合排列对比，最终得出完整肽链中氨基酸顺序结果。蛋白质顺序测定的基本战略蛋白质顺序

32、测定的基本战略将肽段顺序进行叠联以确定完整的顺序将肽段顺序进行叠联以确定完整的顺序将肽段分离并测出顺序将肽段分离并测出顺序专一性裂解专一性裂解末端氨基酸测定末端氨基酸测定二硫键拆开二硫键拆开纯蛋白质纯蛋白质测定N末端AA的方法n nDNFB法 n nPITC法 n nDNS-氯法 n反应特点反应特点:A.为为-NH2的反应；的反应；B.氨基酸氨基酸-NH2的一个的一个H原子可被烃基取代原子可被烃基取代(卤代烃卤代烃)；C.在弱碱性条件下，与在弱碱性条件下，与DNFB发生芳环取代，生成二硝基苯发生芳环取代，生成二硝基苯 氨基酸。氨基酸。n应用：应用：鉴定多肽或蛋白质的鉴定多肽或蛋白质的N-末端氨

33、基酸，首先由末端氨基酸，首先由Sanger应用，应用，确定了胰岛素的一级结构，确定了胰岛素的一级结构，肽分子与肽分子与DNFB反应，得反应，得DNP-肽，肽，水水解解DNP-肽，得肽，得DNP-N端氨基酸及其他游离氨基酸，分离端氨基酸及其他游离氨基酸，分离DNP-氨基酸。氨基酸。(1)与与2，4-二硝基氟苯（二硝基氟苯（DNFB）反应反应 nEdmanEdman 降解法降解法（苯异硫氰酸酯法）苯异硫氰酸酯法）:氨基酸顺序分析法实际上也是氨基酸顺序分析法实际上也是一种一种N-N-端分析法。此法的特点是能够不断重复循环，将肽链端分析法。此法的特点是能够不断重复循环，将肽链N-N-端端氨基酸残基逐一

34、进行标记和解离。氨基酸残基逐一进行标记和解离。n肽链（肽链（N端氨基酸）与端氨基酸）与PITC偶联，生成偶联，生成PTH-氨基酸，分离氨基酸，分离PTH-氨基酸。氨基酸。n氨基酸自动测序仪就是根据这个原理设计的。氨基酸自动测序仪就是根据这个原理设计的。(2)与异硫氰酸苯酯（与异硫氰酸苯酯（PITC）的反应的反应 n用用DNS-氯氯(二甲基萘磺酰氯二甲基萘磺酰氯)测定测定N端氨基酸端氨基酸n水解后的水解后的DNS-氨基酸不需分离，可直接用电泳或层析法鉴定，由于氨基酸不需分离，可直接用电泳或层析法鉴定，由于DNS有强烈荧光，灵敏度比有强烈荧光，灵敏度比DNFB法高法高100倍，比倍，比Edman法

35、高几到法高几到十几倍，可用于微量氨基酸的定量。十几倍，可用于微量氨基酸的定量。(3)DNS-DNS-氯法氯法氯法氯法C末端测定法n n肼解法n n羧肽酶法（重点）羧肽酶A 羧肽酶B常用的断裂多肽链的方法常用的断裂多肽链的方法n n溴化氰裂解法：溴化氰裂解法：溴化氰裂解法：溴化氰裂解法：专一性水解专一性水解专一性水解专一性水解MetMetMetMet的羧基端；的羧基端；的羧基端；的羧基端；n n胰蛋白酶水解法：胰蛋白酶水解法：胰蛋白酶水解法：胰蛋白酶水解法：专一性水解专一性水解专一性水解专一性水解LysLysLysLys、ArgArgArgArg的羧基端；的羧基端；的羧基端；的羧基端；n n胰凝

36、乳蛋白酶水解法：胰凝乳蛋白酶水解法：胰凝乳蛋白酶水解法：胰凝乳蛋白酶水解法：专一性水解专一性水解专一性水解专一性水解TyrTyrTyrTyr、PhePhePhePhe、TrpTrpTrpTrp的羧基端；的羧基端；的羧基端；的羧基端；n n胃蛋白酶水解法：胃蛋白酶水解法：胃蛋白酶水解法：胃蛋白酶水解法：专一性断裂键两端都是疏水氨基酸；专一性断裂键两端都是疏水氨基酸；专一性断裂键两端都是疏水氨基酸；专一性断裂键两端都是疏水氨基酸；n n金黄色葡萄球菌蛋白酶水解法：专一性水解金黄色葡萄球菌蛋白酶水解法：专一性水解金黄色葡萄球菌蛋白酶水解法：专一性水解金黄色葡萄球菌蛋白酶水解法：专一性水解GluGlu

37、GluGlu、AspAspAspAsp的羧基的羧基的羧基的羧基 端；端；端；端；n n梭状芽孢杆菌蛋白酶水解法：梭状芽孢杆菌蛋白酶水解法：梭状芽孢杆菌蛋白酶水解法：梭状芽孢杆菌蛋白酶水解法：专一性水解专一性水解专一性水解专一性水解ArgArgArgArg的羧基端；的羧基端；的羧基端；的羧基端；用于氨基酸顺序分析的其他颜色反应用于氨基酸顺序分析的其他颜色反应n n坂口反应-Argn n米伦反应-tyrn n福林反应-tyrn n乙醛酸反应-trpn n半胱氨酸反应-cysn nPauly反应-tyr,his例如：例如：例如：例如：p70p70第第第第5 5题题题题三、蛋白质的二级结构三、蛋白质的

38、二级结构蛋蛋白白质质分分子子中中某某一一段段肽肽链链的的局局部部空空间间结结构构，即即该该段段肽肽链链主主链链骨骨架架盘盘绕绕折折叠叠，依依靠靠氢氢键键维维持持固固定定所所形形成成的的有有规规律律性性的的结结构构。它它并并不涉及氨基酸残基侧链的构象。不涉及氨基酸残基侧链的构象。定义定义 主要的化学键主要的化学键：氢键氢键 （一）肽单元（一）肽单元参参与与肽肽键键的的6个个原原子子C 1、C、O、N、H、C 2位位于于同同一一平平面面，C 1和和C 2在在平平面面上上所所处处的的位位置置为为反反式式(trans)构构型型，此此同同一一平平面面上上的的6个个原原子子构构成成了了所所谓谓的的肽肽单元

39、单元(peptideunit)。组成肽键的原子处于同一平面；肽键中的C-N键具有部分双键性质，不能自由旋转；在大多数情况下，以反式结构存在。肽键的特点肽键的特点几个基本概念几个基本概念n肽肽单单位位：指指多多肽肽链链上上从从一一个个a-碳碳原原子子到到相相邻邻的的a-碳碳原原子子之之间的结构，它是肽链主链骨架中的重复结构。间的结构，它是肽链主链骨架中的重复结构。n肽肽平平面面：由由于于肽肽键键具具有有部部分分双双键键的的性性质质，因因而而不不能能自自由由旋旋转转，使使得得肽肽键键所所连连接接的的6个个原原子子处处于于同同一一个个平平面面上上。这这个个平面称为肽平面。平面称为肽平面。na-碳碳原

40、原子子的的二二面面角角：多多肽肽链链中中C-N和和C-C之之间间都都是是单单键键，可可以以自自由由旋旋转转，其其中中C-N旋旋转转角角度度由由 表表示示。C-C间旋转角度由间旋转角度由 表示，它们被称为表示，它们被称为a-碳原子的二面角。碳原子的二面角。n肽肽单单位位的的三三个个显显著著特特征征：肽肽平平面面、a-碳碳原原子子的的二二面面角角、反反式结构。式结构。n一一级级结结构构的的最最小小单单位位是是aa残残基基，高高级级结结构构的的最最小小单单位位是是肽肽单位。单位。（二）、蛋白质二级结构的主要形式（二）、蛋白质二级结构的主要形式 -螺旋螺旋 (-helix)-折叠折叠 (-pleate

41、dsheet)-转角转角 (-turn)无规则卷曲无规则卷曲 (randomcoil)1.1.-螺旋螺旋（1）什么是什么是a-螺旋结构螺旋结构?定义定义 指指肽肽链链主主链链骨骨架架围围绕绕中中心心轴轴盘盘绕绕折折叠叠所所形形成成的的有有规规则则的的结结构构，每每圈圈螺螺旋旋含含3.6个个aa残残基基。螺螺旋旋的的螺螺距距为为0.54nm，结结构构的的稳稳定是靠链内的氢键。定是靠链内的氢键。结构特征结构特征 *类类似似棒棒状状结结构构，紧紧密密卷卷曲曲的的多多肽肽链链构构成成了了棒棒的的中中心心部部 分，侧链分，侧链R R伸出到螺旋的外面，完成一个螺旋需伸出到螺旋的外面，完成一个螺旋需3.63

42、.6个氨个氨 基酸残基，螺旋每上升一圈，螺距为基酸残基，螺旋每上升一圈，螺距为0.54nm0.54nm，相邻两个相邻两个 氨基酸残基之间的轴心距为氨基酸残基之间的轴心距为0.15nm0.15nm；*a-螺旋结构的稳定主要靠链内氢键，氢键形成于第一个螺旋结构的稳定主要靠链内氢键，氢键形成于第一个 氨基酸残基的羧基与线性顺序中的第五个氨基酸的氨氨基酸残基的羧基与线性顺序中的第五个氨基酸的氨 基，氢键环内包含基，氢键环内包含1313个原子，因此个原子，因此a-螺旋通常的表示法为螺旋通常的表示法为 n ns s(n(n为每螺旋中包含的氨基酸残基数，为每螺旋中包含的氨基酸残基数，s s为氢键环内包含的为

43、氢键环内包含的 原子数）；原子数）；*大多数蛋白质中的大多数蛋白质中的a-螺旋为右手螺旋。螺旋为右手螺旋。*有些结构不易形成有些结构不易形成a-螺旋螺旋n nGlyGly和和和和ProPro不易形成不易形成a-螺旋；螺旋；n多聚大侧链多聚大侧链aaaa；n多聚相同电荷多聚相同电荷aaaa。2.2.-折叠折叠什么是什么是什么是什么是 -折叠结构？折叠结构？折叠结构？折叠结构？定义定义定义定义 指指指指是是是是由由由由两两两两条条条条或或或或两两两两条条条条以以以以上上上上几几几几乎乎乎乎完完完完全全全全伸伸伸伸展展展展的的的的肽肽肽肽链链链链平平平平行行行行排排排排列列列列，通过链间氢键交联而成

44、。肽链的主链成锯齿状折叠构象。通过链间氢键交联而成。肽链的主链成锯齿状折叠构象。通过链间氢键交联而成。肽链的主链成锯齿状折叠构象。通过链间氢键交联而成。肽链的主链成锯齿状折叠构象。结构特征结构特征结构特征结构特征 在在在在 -折叠中，折叠中，折叠中，折叠中，-碳原子总是处于折叠线上，氨基酸的侧链都碳原子总是处于折叠线上，氨基酸的侧链都碳原子总是处于折叠线上，氨基酸的侧链都碳原子总是处于折叠线上，氨基酸的侧链都垂直于折叠片平面，交替地分布在片状平面的上面或下面，垂直于折叠片平面，交替地分布在片状平面的上面或下面，垂直于折叠片平面，交替地分布在片状平面的上面或下面，垂直于折叠片平面，交替地分布在片

45、状平面的上面或下面，以避免以避免以避免以避免R R R R基团的空间障碍；基团的空间障碍；基团的空间障碍；基团的空间障碍；相邻两个氨基酸之间的轴心距为相邻两个氨基酸之间的轴心距为相邻两个氨基酸之间的轴心距为相邻两个氨基酸之间的轴心距为0.35nm0.35nm0.35nm0.35nm；几几几几乎乎乎乎所所所所有有有有肽肽肽肽键键键键都都都都参参参参与与与与链链链链内内内内氢氢氢氢键键键键的的的的交交交交联联联联，氢氢氢氢键键键键与与与与链链链链的的的的长长长长轴轴轴轴接接接接近近近近垂直。有链内氢键和链间氢键；垂直。有链内氢键和链间氢键；垂直。有链内氢键和链间氢键；垂直。有链内氢键和链间氢键；-

46、折折折折叠叠叠叠有有有有两两两两种种种种类类类类型型型型。一一一一种种种种为为为为平平平平行行行行式式式式，即即即即所所所所有有有有肽肽肽肽链链链链的的的的N-N-N-N-端端端端都都都都在在在在同一边。另一种为反平行式，即相邻两条肽链的方向相反。同一边。另一种为反平行式，即相邻两条肽链的方向相反。同一边。另一种为反平行式，即相邻两条肽链的方向相反。同一边。另一种为反平行式，即相邻两条肽链的方向相反。3.-转角和无规则卷曲转角和无规则卷曲-转角转角无规则卷曲是用来阐述没有确定规律性的那无规则卷曲是用来阐述没有确定规律性的那部分肽链结构。部分肽链结构。turn(-bendorhairpin发卡发

47、卡turn)isalsoacommonsecondarystructurefoundwhereapolypeptidechainabruptlyreversesitsdirection.Relativeprobabilitiesthatagivenaminoacidwilloccurinthethreecommontypesofsecondarystructure.(三三)超二级结构和结构域超二级结构和结构域（）超二级结构（）超二级结构在蛋白质分子中，由若在蛋白质分子中，由若干相邻的二级结构单元组合干相邻的二级结构单元组合在一起，彼此相互作用，形在一起，彼此相互作用，形成有规则的、在空间上能辨

48、成有规则的、在空间上能辨认的二级结构组合体。几种认的二级结构组合体。几种类型的超二级结构：类型的超二级结构：；Rossmann卷曲卷曲 在球状蛋白质中，常见两个在球状蛋白质中，常见两个聚集体连在一起，形成聚集体连在一起，形成 结构。结构。（）结构域（）结构域 对于较大的蛋白质分子或亚基，多肽链往往由两个或两个以上对于较大的蛋白质分子或亚基，多肽链往往由两个或两个以上相对独立的三维实体缔合而成三级结构。这种相对独立的三维实体相对独立的三维实体缔合而成三级结构。这种相对独立的三维实体就称结构域。就称结构域。结构域通常是几个超二级结构的组合，对于较小的蛋白质分子，结结构域通常是几个超二级结构的组合，

49、对于较小的蛋白质分子，结构域与三级结构等同，即这些蛋白为单结构域。构域与三级结构等同，即这些蛋白为单结构域。结构域一般由结构域一般由100200个氨基酸残基组成，氨基酸可以是连续的，个氨基酸残基组成，氨基酸可以是连续的，也可以是不连续的也可以是不连续的结构域之间常形成裂隙，比较松散，往往是蛋白质优先被水解的部结构域之间常形成裂隙，比较松散，往往是蛋白质优先被水解的部位。酶的活性中心往往位于两个结构域的界面上位。酶的活性中心往往位于两个结构域的界面上结构域之间由结构域之间由“铰链区铰链区”相连，使分子构象有一定的柔性，通过结相连，使分子构象有一定的柔性，通过结构域之间的相对运动，使蛋白质分子实现

50、一定的生物功能。构域之间的相对运动，使蛋白质分子实现一定的生物功能。纤连蛋白分子的结构域纤连蛋白分子的结构域 Structuraldomainsinthepolypeptidetroponin(肌肌钙蛋白钙蛋白)C,twoseparatecalcium-bindingdomains（3 3）分子伴侣分子伴侣(chaperon)分子伴侣分子伴侣通过提供一个保护环境从而加速蛋通过提供一个保护环境从而加速蛋白质折叠成天然构象或形成四级结构。白质折叠成天然构象或形成四级结构。*分子伴侣可逆地与未折叠肽段的疏水部分结合随分子伴侣可逆地与未折叠肽段的疏水部分结合随后松开，如此重复进行可防止错误的聚集发生，