肽的结构和功能课件.pptx

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1、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-氨氨基基脱脱水缩合而形成的化学键。水缩合而形成的化学键。一、肽键一、肽键1.1.定义定义氨基酸残基氨基酸残基氨基酸残基氨基酸残基二、肽单元二、肽单元 (peptideunit)参参与与组组成成肽肽键键的的6个个原原子子位位于于同同一一平平面面，又又叫叫酰酰胺胺平平面面或或肽肽键键平平面面。它它是是蛋蛋白白质质构构象的基本结构单位。象的基本结构单位。1.1.定义定义HHHH多肽链：通过可旋转的多肽链：通过可旋转的C连接的酰胺平面链连接的酰胺平面链v这种旋转是受到限制的这种旋转是受到限制

2、的 和和=0时的主链构象时的主链构象2.肽平面的性质肽平面的性质l肽平面键长和键角一定肽平面键长和键角一定l肽键有肽键有40%的双键性质，的双键性质，相关的相关的6 6个原子个原子 处在同一平面处在同一平面 （肽平面、酰胺平面）（肽平面、酰胺平面）l肽键的原子排列呈反式构型肽键的原子排列呈反式构型l相邻的肽平面构成两面角相邻的肽平面构成两面角三三、肽的命名肽的命名1 1）以氨基酸残基的数量命名）以氨基酸残基的数量命名2-12个：二肽、三肽、四肽个：二肽、三肽、四肽12-20个个:寡肽寡肽 20个：多肽个：多肽2 2）以氨基酸残基的名称命名）以氨基酸残基的名称命名 从从N端开始，连续读出氨基酸残

3、基的名称，端开始，连续读出氨基酸残基的名称，并将并将“酸酸”改为改为“酰酰”。举例：丝氨举例：丝氨酰酰甘氨甘氨酰酰酪氨酪氨酰酰丙氨丙氨酰酰亮氨亮氨酸酸四、肽的书写四、肽的书写 NH2末端（末端（N端）放在左边，端）放在左边，COOH末端（末端（C端）放在右边，用连字符将氨基酸从端）放在右边，用连字符将氨基酸从N端到端到C端连接起来端连接起来举例：举例：Ser-Gly-Tyr-Ala-LeuS-G-Y-A-L1)1)已知氨基酸序列已知氨基酸序列2 2）未知氨基酸序列）未知氨基酸序列将氨基酸及数量写在括号内，并以逗号间隔将氨基酸及数量写在括号内，并以逗号间隔举例：举例：（Ala,Cys2,Gly)

4、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有两端多肽链有两端*多多肽肽链链(polypeptide chain)是是指指许许多多氨氨基基酸之间以肽键连接而成的一种结构。酸之间以肽键连接而成的一种结构。v多肽链中多肽链中AA残基按一定顺序排列：氨基酸顺序残基按一定顺序排列：氨基酸顺序v含游离含游离-氨基的一端：氨基端或氨基的一端：氨基端或N-端端 含游离含游离-羧基的一端：羧基端或羧基的一端：羧基端或C-端端vAA顺序是从顺序是从N-端开始以端开始以C-端氨基酸残基为终点端氨基酸残基为终点 如上述五肽：如

5、上述五肽：Ser-Val-Tyr-Asp-GlnN末端末端C末端末端牛核糖核酸酶牛核糖核酸酶1、肽的酸碱性质肽的酸碱性质短肽在晶体和水溶液中是以偶极离子形式存在。短肽在晶体和水溶液中是以偶极离子形式存在。肽肽的的酸酸碱碱性性质质取取决决于于端端和和端端COOH以及侧链上可解离的基团。以及侧链上可解离的基团。在长肽或蛋白质中，可解离的基团主要是侧链基团。在长肽或蛋白质中，可解离的基团主要是侧链基团。五、肽的重要性质五、肽的重要性质2、旋光性旋光性 一般短肽的旋光度等于其各个氨一般短肽的旋光度等于其各个氨基酸的旋光度的总和。基酸的旋光度的总和。肽末端肽末端-羧基羧基pKa值比游离值比游离AA中的大

6、。中的大。肽末端肽末端-氨基氨基pKa值比游离值比游离AA中的小。中的小。3、解离系数解离系数六、生物活性肽六、生物活性肽（BAP）1.定义定义 调节生物体的生命活动或具有某些生调节生物体的生命活动或具有某些生理活性的寡肽和多肽的总称理活性的寡肽和多肽的总称2.作用：作用：调节酶类，保障代谢，影响蛋白质合成调节酶类，保障代谢，影响蛋白质合成 1 1）谷胱甘肽）谷胱甘肽(glutathione,GSH)(glutathione,GSH)结构结构:3.常见生物活性肽常见生物活性肽GSHGSH过氧过氧化物酶化物酶H H2 2O O2 2 2GSH 2GSH 2H2H2 2O O GSSG GSSG

7、GSH GSH还原酶还原酶NADPHNADPH+H H+NADPNADP+GSHGSH的转化的转化:GSHGSH是细胞内十分重要的还原剂是细胞内十分重要的还原剂SHSH为活性基团，为活性基团，参与氧化还原过程，参与氧化还原过程，清除内源性过氧化物和自由基，维护蛋白清除内源性过氧化物和自由基，维护蛋白质活性中心的巯基处于还原状态；质活性中心的巯基处于还原状态；为酸性肽；为酸性肽；红细胞中的巯基缓冲剂。红细胞中的巯基缓冲剂。谷胱甘肽的功能谷胱甘肽的功能 多多肽肽类类激激素素主主要要见见于于垂垂体体及及下下丘丘脑脑分分泌泌的的激激素素，如如催催产产素素（9 9肽肽）、加加压压素素（9 9肽肽）、促促

8、肾肾上上腺腺皮皮质质激素（激素（3939肽）、促甲状腺素释放激素（肽）、促甲状腺素释放激素（3 3肽）。肽）。神经肽主要与神经信号转导作用相关，包括脑神经肽主要与神经信号转导作用相关，包括脑啡肽（啡肽（5 5肽）、肽）、-内啡肽（内啡肽（3131肽）、强啡肽（肽）、强啡肽（1717肽）肽）等。等。2 2）多肽类激素及神经肽）多肽类激素及神经肽催产素：催产素：促平滑肌收缩、催产、排乳、促进遗忘促平滑肌收缩、催产、排乳、促进遗忘加压素：加压素：升高血压、抗利尿、促进记忆升高血压、抗利尿、促进记忆3 3）促肾上腺皮质激素（）促肾上腺皮质激素（ACTH)腺垂体分泌，作用于肾上腺皮质腺垂体分泌，作用于肾

9、上腺皮质刺激肾上腺皮质的生长和肾上腺皮质激刺激肾上腺皮质的生长和肾上腺皮质激素的合成和分泌素的合成和分泌可用于关节炎、皮肤和眼睛炎症的治疗可用于关节炎、皮肤和眼睛炎症的治疗 4 4）脑啡肽（）脑啡肽（5 5肽）肽）Met-脑啡肽：脑啡肽：TyrGlyGlyPheMet Leu-脑啡肽：脑啡肽：TyrGlyGlyPheLeu（已人工合成）（已人工合成）具有镇痛作用。具有镇痛作用。生物体内活性肽的来源生物体内活性肽的来源体内途径：体内途径：非活性的蛋白质前体经特殊的酶系加工形成。非活性的蛋白质前体经特殊的酶系加工形成。肽链肽链+信号肽信号肽内质网（激素原前体）内质网（激素原前体）高尔基体高尔基体肽

10、链选择性酶切（位点为成对碱性氨基酸，以肽链选择性酶切（位点为成对碱性氨基酸，以Lys-Arg为主）为主）体外途径体外途径：分离纯化天然活性肽分离纯化天然活性肽 化学合成化学合成 生物合成生物合成 酶法水解酶法水解第四节第四节 蛋白质的结构蛋白质的结构蛋白质的分子结构包括蛋白质的分子结构包括 一级结构一级结构二级结构二级结构超二级结构超二级结构结构域结构域三级结构三级结构四级结构四级结构空间结构空间结构一、蛋白质的一级结构一、蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构指多肽链中蛋白质的一级结构指多肽链中氨基酸氨基酸的排列顺序。的排列顺序。其中最重要的是多肽链的氨基酸顺序，它是蛋其中最重要的是多肽链的氨基酸

11、顺序，它是蛋白质生物功能的基础。白质生物功能的基础。2、主要的化学键、主要的化学键二硫键的位置属于一级结构研究范畴。二硫键的位置属于一级结构研究范畴。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1、定义、定义一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础。功能的基础。胰岛素的一级结构胰岛素的一级结构二、蛋白质的空间结构二、蛋白质的空间结构1、定义、定义 蛋白质分子中所有原子在三维空间的分布和肽蛋白质分子中所有原子在三维空间的分布和肽链的走向链的走向方法：方法：X射线衍射法，核磁共振法射线衍射法，核磁共振法2、空间结构中的作用力、空间结构中的作用力

12、次级键（氢键、盐键）、疏水作用、范德华力次级键（氢键、盐键）、疏水作用、范德华力氢键：氢键：一个电负性原子上共价连接的氢，与一个电负性原子上共价连接的氢，与另一个电负性原子间的静电作用力。另一个电负性原子间的静电作用力。盐键：盐键：不同电荷间的相互作用力不同电荷间的相互作用力疏水作用：疏水作用：氨基酸疏水侧链相互聚集形成的作用力氨基酸疏水侧链相互聚集形成的作用力 位于蛋白质内部的位于蛋白质内部的AA侧链全为疏水的。侧链全为疏水的。范德华力：范德华力：由瞬间偶极诱导的静电相互作用形成的由瞬间偶极诱导的静电相互作用形成的 a盐键（离子键盐键（离子键）b氢键氢键 c疏水相互作用力疏水相互作用力 d

13、范德华力范德华力 e二硫键二硫键二、蛋白质的二级结构二、蛋白质的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原原子子的的相相对对空空间间位位置置，并并不不涉涉及及氨氨基基酸酸残残基基侧侧链链的的构构象象。1 1、定义、定义 2、主要的化学键、主要的化学键：氢键氢键 （稳定因素）稳定因素）蛋白质二级结构的主要形式蛋白质二级结构的主要形式 -螺旋螺旋 (-helix)-折叠折叠 (-pleated sheet)-转角转角 (-turn)无规卷曲无规卷曲 (random coil)（一）（一）-螺旋（最常见的结构）螺旋（最常见

14、的结构）-螺旋螺旋结构要点结构要点:多肽链主链围绕中心轴形成多肽链主链围绕中心轴形成右手螺旋右手螺旋，侧链侧链伸向螺伸向螺旋外侧。旋外侧。每圈螺旋含每圈螺旋含3.6个氨基酸个氨基酸，螺距为，螺距为0.54nm。每个肽键的每个肽键的亚氨氢亚氨氢和第四个肽键的和第四个肽键的羰基氧羰基氧形成的形成的氢氢键键保持螺旋稳定。保持螺旋稳定。氢键与螺旋长轴基本平行氢键与螺旋长轴基本平行。-螺旋有螺旋有左手螺旋左手螺旋和和右手螺旋右手螺旋两种，天然蛋白质的两种，天然蛋白质的-螺旋绝大多数都是螺旋绝大多数都是右手右手螺旋，仅在嗜热菌蛋白酶的螺旋，仅在嗜热菌蛋白酶的晶体结构中发现左手螺旋晶体结构中发现左手螺旋。右

15、手螺旋较稳定。右手螺旋较稳定。氨基酸侧链所带电荷氨基酸侧链所带电荷、大小及形状。、大小及形状。影响影响-螺旋形成的因素：螺旋形成的因素：多肽链中有多肽链中有Pro（或羟脯氨酸）时螺旋中（或羟脯氨酸）时螺旋中断断多肽键中存在大量多肽键中存在大量Gly、Ser、Thr也不利也不利于形成于形成-螺旋螺旋（三）（三）-折叠（折叠（由由Pauling,Corey1951年提出）年提出）多肽链充分伸展，相邻肽单元之间折叠成锯多肽链充分伸展，相邻肽单元之间折叠成锯齿状结构，侧链位于锯齿结构的上下方。齿状结构，侧链位于锯齿结构的上下方。两段以上的两段以上的-折叠结构平行排列折叠结构平行排列，两链间可，两链间可

16、顺向平行，也可反向平行顺向平行，也可反向平行。两链间的肽键之间形成氢键，以稳固两链间的肽键之间形成氢键，以稳固-折叠折叠结构。氢键与螺旋长轴垂直。结构。氢键与螺旋长轴垂直。-折叠形成条件：折叠形成条件：要求氨基酸侧链较小。要求氨基酸侧链较小。-折叠折叠平行平行-折叠：多见于大结构折叠：多见于大结构反平行反平行-折叠折叠（四）（四）-转角和无规卷曲转角和无规卷曲-转角（多见于球状蛋白）转角（多见于球状蛋白）1.肽链内形成肽链内形成180回折。回折。2.在在-转角部分，由四个氨基酸残基组成转角部分，由四个氨基酸残基组成.3.四个形成转角的残基中，四个形成转角的残基中，第二个氨基酸残基常为第二个氨基

17、酸残基常为 Pro。第三个一般均为第三个一般均为甘氨酸甘氨酸残基残基4.弯曲处的第一个氨基酸残基的弯曲处的第一个氨基酸残基的-C=O 和第四个残和第四个残基的基的 N-H 之间形成氢键，形成一个不很稳定的环之间形成氢键，形成一个不很稳定的环状结构。这类结构主要存在于球状蛋白分子中。状结构。这类结构主要存在于球状蛋白分子中。-转角：转角：无规卷曲是用来阐述没有确定规律性无规卷曲是用来阐述没有确定规律性的那部分肽链结构。的那部分肽链结构。酶的功能部位多位于此构象中酶的功能部位多位于此构象中无规卷曲：指没有一定规律的松散肽链结构无规卷曲：指没有一定规律的松散肽链结构超二级结构和结构域超二级结构和结构

18、域超二级结构：超二级结构：指若干相邻的二级结构中的构象单元指若干相邻的二级结构中的构象单元彼此相互作用，形成有规则的组合体彼此相互作用，形成有规则的组合体 ，-曲折，希腊拓扑曲折，希腊拓扑结构、希腊钥匙构象结构、希腊钥匙构象模体：模体：在许多蛋白质分子中，可发现二在许多蛋白质分子中，可发现二个或三个具有二级结构的肽段，在空个或三个具有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一个特殊的空间间上相互接近，形成一个特殊的空间构象，被称为模体构象，被称为模体(motif)。螺旋螺旋-转角转角-螺旋、锌指、亮氨酸拉链螺旋、锌指、亮氨酸拉链钙结合蛋白中结钙结合蛋白中结合钙离子的模体合钙离子的模体 锌指结构锌

19、指结构 纤连蛋白分子的结构域纤连蛋白分子的结构域 结构域结构域大分子蛋白质在超二级结构的基础上进一步大分子蛋白质在超二级结构的基础上进一步折叠成的一个或数个球状或纤维状的区域，折叠折叠成的一个或数个球状或纤维状的区域，折叠得较为紧密，得较为紧密，各行使其功能各行使其功能，称为结构域，称为结构域(domain)。特点：特点：在空间上彼此分隔，各自具有部分生在空间上彼此分隔，各自具有部分生 物功能的结构物功能的结构。结构域与功能域的关系：结构域与功能域的关系：1.有时一个结构域就是蛋白质有时一个结构域就是蛋白质的功能域，但不总是的功能域，但不总是2.一个功能域包含一个但通常一个功能域包含一个但通常

20、是多个结构域是多个结构域氨基酸残基的侧链对二级结构形成的影响氨基酸残基的侧链对二级结构形成的影响蛋白质二级结构是以一级结构为基础的。蛋白质二级结构是以一级结构为基础的。一段肽链其氨基酸残基的侧链适合形成一段肽链其氨基酸残基的侧链适合形成-螺旋螺旋或或-折叠，它就会出现相应的二级结构。折叠，它就会出现相应的二级结构。影响二级结构形成的因素影响二级结构形成的因素三、蛋白质的三级结构三、蛋白质的三级结构整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。即肽链中所有原子在三维空间的排布位置。即肽链中所有原子在三维空间的排布位置。一般一般非极性侧链埋在分子内部，形成疏水核，

21、极性侧非极性侧链埋在分子内部，形成疏水核，极性侧链在分子表面链在分子表面（一）（一）定义定义 疏水键疏水键、离子键、氢键和、离子键、氢键和 Van der Waals力等。力等。主要的化学键主要的化学键装配系数装配系数蛋白质中各个原子范德华体积的总和蛋白质中各个原子范德华体积的总和/蛋白质的蛋白质的体积体积一般为一般为0.730.77腔体的存在使得蛋白质有较大的空间可塑性腔体的存在使得蛋白质有较大的空间可塑性 肌红蛋白肌红蛋白(Mb)N 端端 C端端存储和分配氧存储和分配氧包含一条肽链，肽包含一条肽链，肽链折叠成链折叠成8段段 螺旋螺旋肌红蛋白是单结肌红蛋白是单结构域的蛋白质，呈外构域的蛋白质，呈外圆中空的结构，内部圆中空的结构，内部有包含有包含4个水分子的个水分子的空间空间极性氨基酸侧链位极性氨基酸侧链位于分子表面，非极性于分子表面，非极性侧链位于分子内部侧链位于分子内部球蛋白分子三级结构特点球蛋白分子三级结构特点1.含多种二级结构单元含多种二级结构单元2.明显折叠呈近似球状的紧密实体明显折叠呈近似球状的紧密实体3.疏水侧链位于分子内部，亲水侧链位于疏水侧链位于分子内部，亲水侧链位于分子表面分子表面4.分子表面有疏水的空穴，可结合配体，分子表面有疏水的空穴，可结合配体，发挥功能发挥功能