《生化—蛋白质-2.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生化—蛋白质-2.ppt（67页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、1 蛋白质化学,1.1 氨基酸 1.2 肽 1.3 蛋白质的分子结构 1.4 蛋白质结构和功能的关系 1.5 蛋白质的重要性质 1.6 蛋白质的分类 1.7 蛋白质的分离与鉴定,1.2 肽(peptide)（p28）,肽(peptide) 肽键(peptide bond) 肽链(peptide chain) 肽平面 肽的命名 肽的性质 生物活性肽,我们将要学到的,肽键(酰胺键),二肽,一、肽和肽链(peptide chain)的结构及命名,1、肽和肽链的结构,Met,Asp,Leu,Tyr,N,C,肽是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化合物 肽键将氨基酸与氨基酸头尾相连 氨基酸残基(residue
2、),Met,Asp,Leu,Tyr,N,C,多肽链的骨架均由重复的肽单位排列而成，称为肽主链(backbone),Met,Asp,Leu,Tyr,N,C,多肽链有两端 N末端:多肽链中有游离-氨基的一端 C末端:多肽链中有游离-羧基的一端,Met,Asp,Leu,Tyr,N,C,2、命名,根据参与其组成的氨基酸残基来确定的，规定从肽链的NH2末端氨基酸残基开始，称为某氨酰某氨酰某氨基酸。,氨基酸的顺序是从N-端的氨基酸残基开始，以C-端氨基酸残基为终点的排列顺序。,如上述五肽可表示为： Ser Gly Tyr Ala Leu 丝氨酰甘氨酰酪氨酰丙氨酰亮氨酸,TyrGlyGlyPheMet 酪氨
3、酰甘氨酰甘氨酰苯丙氨酰蛋氨酸（脑啡肽）,例如：,二、肽的性质,具有两性解离的性质,pK1 ：羧基游离氨基酸，酸性低 pK2 : 氨基游离氨基酸，碱性弱 pKR:侧链基团（R）的变化不大,肽的化学反应与氨基酸一样,双缩脲反应 含有两个以上肽键的化合物在碱性溶液中与Cu2+生成紫红色到蓝紫色的络合物，可用以测定多肽合蛋白质含量。,三、生物活性肽 p30,1、很多动物激素 2、某些抗菌素 3、谷胱甘肽（GSH，3肽）,谷胱甘肽主要生理功能：某些氧化还原酶的辅酶，对巯基酶的SH基有保护作用，且有防止过氧化物累积的功能。(p31),-,氧化型谷胱甘肽 （GSSG）,还原型谷胱甘肽（GSH）,谷胱甘肽还原
4、酶,GSH过氧化物酶,GSH还原酶,NADPH+H+,NADP+,谷胱甘肽主要生理功能：作为电子传递体参与植物体内的电子传递。,阿斯巴甜糖,天(门)冬氨酰苯丙氨酸甲酯(一种约比蔗糖甜200倍的甜味剂),1.3 蛋白质的分子结构,一级结构(p41） : 氨基酸序列和二硫键的位置 二级结构(p57）：主链规律的空间排列 (-螺旋, -折叠) 超二级结构 结构域（domain） 三级结构(p70）： 三维空间折叠 四级结构(p83）：多肽链间的相互关系 维持蛋白质空间结构稳定的因素,我们将要学到的,高级结构,蛋白质的分子结构包括,一级结构 (primary structure),二级结构 (seco
5、ndary structure),三级结构 (tertiary structure),四级结构 (quaternary structure),超二级结构 结构域,蛋白质的基本结构单位：二级结构,-helix,-sheet,二级结构：-螺旋和-折叠,Tertiary structure,Quaternary structure,蛋白质的三维空间结构,一、蛋白质的一级结构,定义：多肽链中氨基酸的排列顺序,化学键：肽键,一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础。,一、蛋白质的一级结构,定义：多肽链中氨基酸的排列顺序,主要的化学键：肽键,一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础。,二、蛋白
6、质的二级结构,蛋白质多肽链主链有规则的折叠方式，指多肽链主链在空间上的排列，（不涉及侧链基团在空间上的关系）。,一个肽键可由两个共振异构体（resonance isomer）代表。,生物体内存在的肽键是两种电子异构体结构的共振混合物，即碳氮之间的化合键有50%的双键特性。,多肽链折叠的空间限制,多肽链折叠的空间限制,肽键的部分双键性质和非键合原子之间的最小接触距离造成了多肽链折叠的空间限制。,C-N单键的键长=0.147nm C=N双键的键长=0.127nm 肽键中C-N的键长=0.132nm,肽链中的肽平面,肽平面（酰胺平面）,从C沿键轴方向观察，顺时针旋转的和角度为正值，逆时针旋转的为负值
7、。,肽平面一般呈反式构象,脯氨酸的侧链中的-氨基的顺式及反式肽键具有近乎相等的能量。,Many of the possible conformations about an -carbon between two peptide planes are forbidden because of steric crowding.,(c)中0、0（构象实际上不存在）,1922-2001,Ramachandran Plot,拉氏构象图 (可允许的、值),Linus Carl Pauling (1901-1994),1926年，留学Sommerfeld实验室（1年7个月） 1928年，发明杂化轨道理论，
8、 创立量子化学 1930年，去Laurence Bragg实验室学X-ray衍射 1936年，与Mirsky一起发表蛋白质变性的理论-氢键 1937年，开始搭-helix的模型，发现5.4A的周期，与 Astbury的Keratin蛋白测定得到的5.1A不符。此后化了约10年的时间测定各种含肽键的小分子的结构，得出肽键的6个原子在同一平面上的结论 1949年，人造丝X-ray数据发表，他看到了5.4A的周期 1950年，-helix模型发表，次年发表-sheet模型 1954年，Nobel化学奖 1963年，Nobel和平奖 70年代，提倡Vitamin C治百病 80年代，和Robinson
9、的纠纷 http:/ structure)是肽链主链不同肽段通过自身的相互作用、形成氢键，沿某一主轴盘旋折叠而形成的局部空间结构。,氢键（D-HA）是一种由弱酸性 供体基团(D-H）和一个具独对电子的原子（A）之间形成的静电作用力。(p75),定义 多肽链沿长轴方向通过氢键向上盘曲所形成的右手螺旋结构称为-螺旋。, 螺旋（p60）,结构要点,A、肽链以肽键平面为单位，以多肽链中的碳原子为转折，围绕长轴盘旋，形成右手螺旋；每个-碳的和分别在57 和47 附近。,B、每圈螺旋含有3.6个氨基酸残基，沿螺旋轴方向上升0.54nm，直径约为0.5nm。 C、每个残基绕轴旋转100，沿轴上升0.15nm
10、。,D、相邻螺圈之间形成链内氢键，氢键的取向几乎与中心轴平行。,E、氢键由每个氨基酸残基的N-H与前面隔3个氨基酸残基的C=O形成；在氢键封闭的环内共包含13个原子，故可描述为3.613-螺旋。（螺旋结构可用SN表示，S代表每圈螺旋的残基个数，N表示氢键封闭环本身的原子数）,F、氨基酸残基的侧链基团伸向外侧,影响螺旋稳定的因素,即每一个氨基酸残基中的N-H和前面第四个氨基酸残基的C=O之间都形成氢键，使-螺旋十分牢固。,-螺旋稳定的原因-大量的氢键,A、酸性或碱性氨基酸残基集中的区域 带相同电荷的残基过于集中，彼此间因静电排斥而不能形成链内氢键，妨碍螺旋的形成。,不利于-螺旋稳定的因素,B、较
11、大的R基集中的区域 因空间位阻大不利于-螺旋的形成，如Phe、Trp、Ile等。,D、甘氨酸残基出现的部位，不利于-螺旋的形成 甘氨酸R基为H,所占空间很小,会影响该处螺旋的稳定；甘氨酸R基为H，在形成三级结构时不能与其它侧链基团形成次级键，所以不利于-螺旋的稳定。,C、脯氨酸残基出现的部位, 螺旋即被中断，并产生一个“结节” 脯氨酸-碳原子组成五员环，结构不易扭转；脯氨酸是亚氨基酸，N上没有供形成氢键的氢。, -螺旋的意义,-螺旋是球状蛋白质构象中最为常见的螺旋盘曲形式, -螺旋可使肽链的长度大为缩短，即延伸性较大, -螺旋并不是蛋白质构象中唯一的螺旋结构 （310螺旋；左手螺旋；4.416
12、螺旋）,例：纤维蛋白（p65）,-折叠（p62）,定义 两段以上折叠成锯齿状的多肽链通过氢键相连而并行成较伸层的片状结构。,结构要点,多肽链中的肽键平面之间折叠成锯齿状。 -折叠是依靠不同肽链之间或同一条肽链不同肽段之间肽键的N-H与C=O形成氢键而得以稳定，氢键与链互相垂直。 侧链基团较小,它们交替地伸向片层的上方和下方。,类别,所有肽链的N-端在同一方向； -119、+113 (图）,A、平行式,B、反平行式,N-端一顺一反地交替排列； -139、+135 （更为稳定） (图）,平行 b strands (A b sheet),反平行 b strands (and b sheet),影响-
13、折叠形成的因素：侧链基团的大小,影响-折叠形成的因素,-折叠稳定的原因：大量链间氢键,只有多肽链中氨基酸残基的R较小时，才能允许两肽段彼此靠近。 如蚕丝蛋白中含有大量的-折叠，因蚕丝蛋白中含有大量的甘氨酸残基和丙氨酸残基。,-折叠的意义,-折叠是球状蛋白质构象的重要结构特征,往往形成中央核心。 球状蛋白质中-折叠（当沿着它们的肽链方向观察时）总是呈明显的右手扭曲。,-螺旋与-折叠的比较, -转角和-凸起（p64）,在-转角中第一个残基的C=O与第四个残基的N-H氢键键合，形成一个紧密的环，使-转角成为比较稳定的结构。,由四个连续的氨基酸残基构成 第一个氨基酸残基的CO与第四个氨基酸的N-H形成
14、氢键，从而稳定转折的构象。 两种主要类型差别：中央肽基旋转了180。,-转角的结构特点, 转角的特定构象在一定程度上取决与它的组成氨基酸,某些氨基酸如脯氨酸和甘氨酸经常存在其中。 -转角常见于球状蛋白质分子表面，在这里改变多肽链方向的阻力比较小。,-转角的结构特点,由于甘氨酸缺少侧链(只有一个H),在转角中能很好的调整其他残基的空间阻碍,因此是立体化学上最合适的氨基酸。 脯氨酸具有环状结构和固定的角,因此在一定程度上迫使转角形成,促使多肽自身回折。这些回折有助于反平行折叠片的形成。,-凸起引起多肽链方向的改变,无规律卷曲（p64),定义：又称自由回转，是指没有一定规律的松散肽链结构。（酶的活性部位和蛋白质的功能部位常常处于这种构象区域）,是多肽链某些区段形成规律性不强的构象 往往出现在-螺旋与-螺旋之间、-折叠与-折叠之间以及-螺旋与-折叠之间,结构特点：,