生物化学-蛋白质.ppt

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1、第一章 蛋白质 w蛋白质存在于所有的生物细胞中，是构成 生物体最基本的结构物质和功能物质。 w蛋白质是生命活动的物质基础，它参与了 几乎所有的生命活动过程。 w例如，生物体内发生的催化作用、代谢过 程、免疫作用、物质转运、信息传递、运 动和生物调控等，都有蛋白质的直接参与 并起着重要作用。 宗 贾 鞍 脾 颅 掣 作 罕 述 嘛 荚 映 评 讨 镐 叮 怀 恕 羡 之 剑 厂 浓 笺 董 拔 矣 舅 维 纵 漫 戌 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 一、氨基酸 w分子中含有氨基的羧酸均称为氨基酸。作 为蛋白质结构单元的氨基酸均为L-氨基 酸。 w天然蛋白质由20种

2、基本氨基酸组成，有少 数蛋白质还含有若干种不常见的氨基酸， 它们都是基本氨基酸的衍生物。 第一节蛋白质的结构组成 单 杯 樱 别 讳 蜕 每 菜 眠 笆 丑 函 侣 憋 蓬 涩 部 济 促 岿 沼 袭 绪 崎 绪 揩 抖 几 萧 室 俺 煌 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 1，氨基酸的结构和分类 w从蛋白质水解产 物中分离得到的 基本氨基酸中， 除不含手性碳原 子的甘氨酸和含 有环状二级氨基 的脯氨酸外，其 他均具有如下结 构通式。 糙 警 搬 襟 酣 恼 抄 皆 泄 佰 劣 震 哀 嵌 振 真 咕 渤 破 苇 窍 雪 嚏 遁 奴 替 粪 坝 市 爹 唱 涨 生

3、 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 脂肪族氨基酸 含羟基、含硫氨基酸、环氨基酸 俭 窗 姓 窜 俺 尤 羚 矩 挨 赋 硝 灭 藩 白 喜 鬃 讫 靡 悉 砌 拼 顽 抑 掇 献 禾 集 虑 亢 揍 乓 翌 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 芳香族氨基酸、碱性氨基酸 酸性氨基酸及其酰胺 甸 奸 伯 着 聂 柄 恬 岛 扎 祟 党 普 挥 纽 喉 蔽 湃 助 聊 瞧 淳 辜 失 秧 掘 碑 垃 基 歌 靡 萨 碘 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 2，几种重要的不常见氨基酸 w在少数蛋白质中分离出一些不常见的氨

4、基酸，通常 称为不常见蛋白质氨基酸。 w这些氨基酸都是由相应的基本氨基酸衍生而来的。 w其中重要的不常见蛋白质氨基酸的结构如下。 侮 槛 激 詹 坠 投 斡 辨 亢 噬 追 释 想 撅 羡 预 期 狂 鳖 随 纺 硬 啼 蜘 骂 善 柒 蚕 瘩 狄 施 苛 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 3，非蛋白氨基酸 w除了上述构成蛋白质的氨基酸以外，自 然界还存在一些并不是蛋白质组分的氨 基酸，这些氨基酸通常被称为非蛋白氨 基酸，至今已经发现200多种以上，它们 具有不同的功能。 矣 阑 颖 岩 净 填 止 远 啼 饲 萧 采 担 瓦 驭 喜 酚 莲 收 猿 靶 檄 浪

5、柞 腋 氧 哄 渣 慢 刁 帘 染 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 某些非蛋白氨基酸的结构与功能 w-丙氨酸：泛酸及辅酶A的组成 成分 w-氨基丁酸：存在与脑组织中的 神经递质 w高半胱氨酸：甲硫氨酸生物合成 的中间产物 w高丝氨酸：氨基酸代谢的中间产 物 w鸟氨酸：尿素生成过程的中间产 物 w瓜氨酸： w苯甘氨酸：抗菌素构成成分 (Micakgcin B) 囊 扇 央 飘 形 亢 厨 扳 彪 修 刽 账 忍 舍 隶 勿 油 婶 姓 处 酸 抽 捷 矣 稚 演 钧 驰 浅 厦 遏 惕 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 二、氨基酸的性

6、质 w除甘氨酸外，氨基酸 均含有一个手性-碳 原子，因此都具有旋 光性。 w比旋光度是氨基酸的 重要物理常数之一， 是鉴别各种氨基酸的 重要依据 1 1，氨基酸的旋光性，氨基酸的旋光性 抓 蛛 还 浚 站 幕 马 氏 剥 困 诉 剁 逊 哼 苫 死 缚 澄 匆 瘤 威 耪 皑 佐 滦 仕 擎 簿 源 芝 板 擂 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 2，氨基酸的光吸收 w构成蛋白质的20种氨基 酸在可见光区都没有光 吸收，但在远紫外区 (220nm)均有光吸收。 w在近紫外区(220-300nm) 只有酪氨酸、苯丙氨酸 和色氨酸有吸收光的能 力。 w酪氨酸的max27

7、5nm ，275=1.4x103; w苯丙氨酸的max 257nm，257=2.0x102; w色氨酸的max280nm ，280=5.6x103; 缺 伯 桶 鞠 葡 姐 地 顽 嚎 番 煞 屯 宏 趋 颇 寓 求 震 帮 附 蛋 营 懒 方 麓 厢 呕 蹦 临 淫 撬 圆 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 3，氨基酸的离解性质 w氨基酸在结晶形态或在水溶液中，并不是以游离的羧 基或氨基形式存在，而是离解成两性离子。在两性离 子中，氨基是以质子化(-NH3+)形式存在，羧基是以离 解状态(-COO-)存在。 w在不同的pH条件下，两性离子的状态也随之发生变化 。

8、 PH 1 7 10 净电荷 +1 0 -1 正离子 两性离子 负离子 等电点PI 蔷 锤 属 腿 大 咨 据 谗 腔 撩 堑 镁 艺 狼 止 歪 贯 墨 锅 守 旅 妻 恢 半 批 窘 罢 悄 央 开 吕 吗 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 甘 氨 酸 的 酸 碱 滴 定 曲 线 鸵 扣 辑 游 淑 籽 习 滁 仟 烃 斧 闽 竣 毁 午 噪 掷 表 焊 癸 爬 众 籽 惺 搭 夕 跺 袍 蔽 辜 呀 网 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 4，氨基酸的等电点 w 当溶液浓度为某一pH值时，氨基酸分子中所含的- NH3+和-COO-

9、数目正好相等，净电荷为0。这一pH值即为 氨基酸的等电点，简称pI。在等电点时，氨基酸既不 向正极也不向负极移动，即氨基酸处于两性离子状态 。 w 侧链不含离解基团的中性氨基酸，其等电点是它的 pK1和pK2的算术平均值：pI = (pK1 + pK2 )/2 w 同样，对于侧链含有可解离基团的氨基酸，其pI 值也决定于两性离子两边的pK值的算术平均值。 w 酸性氨基酸：pI = (pK1 + pKR-COO- )/2 w 硷性氨基酸：pI = (pK2 + pKR-NH2 )/2 督 高 碟 诉 闰 苑 深 盎 袍 尧 陨 蒜 超 皇 耪 船 藻 凝 韭 韶 横 十 陕 汀 汐 岂 率 珍

10、裳 脾 史 揣 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 第二节 多肽 w一个氨基酸的氨基与 另一个氨基酸的羧基 之间失水形成的酰胺 键称为肽键，所形成 的化合物称为肽。 一、多肽的结构一、多肽的结构 由两个氨基酸组成的肽称为二肽，由多个氨基酸组成的 肽则称为多肽。组成多肽的氨基酸单元称为氨基酸残基 。 俱 石 挡 讨 器 观 客 围 押 菌 紫 买 捧 捅 吮 博 仔 瑶 岔 栈 揣 艳 滤 崔 肠 似 淌 绢 闺 雀 乱 悠 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 多 肽 的 形 成 与 结 构 巡 翘 祷 汤 音 麦 刁 震 佛 螟 逐 煞

11、锨 伍 苞 椎 去 戊 置 碱 此 富 哼 冒 婆 场 徐 帧 评 输 涅 荐 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 w在多肽链中，氨基酸残基按一定的顺序排列，这种排 列顺序称为氨基酸顺序 w通常在多肽链的一端含有一个游离的-氨基，称为氨 基端或N-端；在另一端含有一个游离的-羧基，称为 羧基端或C-端。 w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： w Ser-Val-Tyr-Asp-Gln 爷 绅 砷 阿 僵 养 隧 扩 烯 耻 锣 居 丁 喂 封 沿 飞 辖 泄 翱 编 曹 壬 凳 恳 旅 练 圆 汐 塑

12、拌 休 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 二、肽键 w肽键的特点是氮原子上的孤对电子与羰基具有 明显的共轭作用。 w组成肽键的原子处于同一平面。 悍 透 矮 灰 宠 入 孺 枣 揖 疫 固 耳 内 拟 悄 己 疑 久 唆 阑 郭 秽 森 扦 幅 吴 盈 漓 畴 推 秦 这 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 肽键 w肽键中的C-N键具有部分 双键性质，不能自由旋转 。 w在大多数情况下，以反式 结构存在。 脆 掐 售 元 既 吸 粱 氯 代 巡 亦 亏 进 锹 沧 睬 刺 设 威 缝 酉 耀 省 洁 佩 酶 帚 兹 晦 输 闭 变 生

13、物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 四肽的结构 玖 尹 赦 双 危 宦 谢 豪 趋 欣 稠 疗 麓 猫 教 峡 颅 慰 得 瘪 蹦 鸣 儡 绳 谰 但 毋 捎 犹 娜 岗 尉 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 三、多肽的性质 w多肽分子中含有游离的末端氨基和羧基，氨基 酸残基的侧链上也含有可离解基团，因此，多 肽可以看成是一个“大氨基酸”。 w多肽在水溶液中也以两性离子的形式存在，有 等电点。 w在等电点时，正离子数目与负离子数目相等， 净电荷为零。等电点的高低，主要取决于侧链 上的碱性和酸性基团的相对数目。 1，多肽的两性离解 缘 憨 船

14、 宇 培 行 陕 脂 在 杠 尹 另 宠 痕 素 及 导 茎 榔 鄙 幕 颅 资 境 驹 絮 提 缠 纤 奥 夜 殆 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 2，多肽链的水解 w多肽的肽键与一般的酰胺键一样，可以 被酸或碱水解，也可以被酶水解。 w根据多肽水解程度的不同可以分为完全 水解和部分水解。 w完全水解得到各种氨基酸的混合物，部 分水解通常得到多肽片段。 w酸或碱能够将多肽完全水解，酶水解一 般是部分水解。 巨 苛 左 萄 齐 底 慕 掩 喀 函 锨 率 故 胡 酷 品 兑 卫 尝 干 鸭 谨 仆 牢 善 猪 作 碟 幅 秤 碎 大 生 物 化 学 - 蛋 白

15、质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 （1）酸水解 w常用6 mol/L的盐酸或4 mol/L的硫酸在 105-110条件下进行水解，反应时间约 20小时。 w此法的优点是不容易引起水解产物的消 旋化。缺点是色氨酸被沸酸完全破坏； w含有羟基的氨基酸如丝氨酸或苏氨酸有 一小部分被分解；门冬酰胺和谷氨酰胺 侧链的酰胺基被水解成了羧基。 滦 捞 摘 蛇 卢 餐 样 柜 弥 博 立 蝎 术 贮 拖 第 辜 瓷 橇 饼 帧 民 章 适 讶 榴 太 檬 司 啸 颠 喳 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 （2）碱水解 w一般用5 mol/L氢氧化钠煮沸10-20小时 。 w由于

16、水解过程中许多氨基酸都受到不同 程度的破坏，产率不高。 w部分的水解产物发生消旋化。 w该法的优点是色氨酸在水解中不受破坏 。 炙 挂 徐 划 抹 瞪 您 方 秆 悼 布 袁 朽 秃 毗 鸭 骋 游 串 趣 到 杰 枝 早 迪 眼 刨 脏 努 坍 病 茄 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 （3）酶水解 w目前用于蛋白质肽链断裂的蛋白水解酶 （proteolytic enzyme）或称蛋白酶（ proteinase）已有十多种。 w应用酶水解多肽不会破坏氨基酸，也不 会发生消旋化。水解的产物为较小的肽 段。 柜 峻 层 法 萤 风 趾 电 锡 单 兜 瓮 却 政 牢

17、 汁 添 楷 眺 巳 兼 褪 腊 秃 贮 咯 以 剑 丑 狂 纬 是 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 四、天然存在的重要多肽 w在生物体中，多肽最重要的存在形式是 作为蛋白质的亚单位。 w但是，也有许多分子量比较小的多肽以 游离状态存在。这类多肽通常都具有特 殊的生理功能，常称为活性肽。 w如：脑啡肽；激素类多肽；抗生素类多 肽；谷胱甘肽；蛇毒多肽等。 吕 毡 菊 饼 淤 兰 锻 寂 蔽 妮 荣 裤 罢 祸 耽 宿 柏 附 菲 受 雨 屑 同 哨 寐 惊 臣 绸 侄 俄 画 羊 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 澡 蛔 湖 奋 序

18、物 熄 拄 者 陵 寿 沏 穆 钧 柜 剧 争 奎 靴 疚 舵 坏 欧 豺 汉 于 苔 附 纷 蝉 啥 葵 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 Met-脑啡肽 Leu-脑啡肽 牛催产素（九肽 ） 短杆菌肽S(环十肽 ) 宁 玉 塔 搀 贱 洒 悸 逗 嘉 它 租 濒 泰 细 咨 样 娇 淘 境 泛 浮 艰 两 纂 漓 前 湃 族 帧 蒂 胳 羽 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 谷胱甘肽 w-谷氨酰半胱氨酰甘氨酸，简写为GSH，是广泛存在于 动物和植物细胞中的一种三肽，在生物体内发生的氧化 还原反应中起重要作用。它有两种存在形式，即还原

19、型 和氧化型： 刽 傈 畔 排 杨 夹 惨 娱 伴 件 嚏 共 宽 诞 脏 桅 短 肃 彩 窄 易 直 奢 疫 部 啮 颅 滴 煞 卿 九 掳 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 第三节 蛋白质的结构 w蛋白质是由一条或多条多肽链以特殊方 式结合而成的生物大分子。 w蛋白质与多肽并无严格的界线，通常是 将分子量在6000道尔顿以上的多肽称为 蛋白质。 w蛋白质分子量变化范围很大, 从大约 6000到1000000道尔顿甚至更大。 节 致 嫩 哈 寓 掠 成 涂 搬 缚 治 荷 奇 斑 渔 休 拿 芍 勿 裙 愈 氮 努 嗡 岳 润 围 羊 居 详 茸 潮 生 物 化

20、 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 蛋白质结构层次的界定 w蛋白质结构非常复杂，1969年国际纯化学 与应用化学联合会（IUPAC）对蛋白质高 级结构的不同层次作了界定 w主要包括以肽链线性结构为基础的一级结 构，以及由肽链卷曲、折叠而形成的三维 结构-蛋白质的二级、三级和四级结构。 补 节 汛 套 胁 串 惜 沛 胀 池 娥 趣 即 表 讯 挝 挫 磁 己 疡 萨 彻 啊 酥 甜 萧 霍 暗 式 慧 扶 拓 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 儡 饼 织 拎 煞 椎 瘟 本 乃 逮 麦 范 象 威 殖 殊 感 夷 帚 仍 廓 害 蚤 戮 积 村

21、襄 涤 另 珐 朗 淌 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 一、蛋白质的一级结构 w蛋白质的一级结构 (Primary structure)包括组成 蛋白质的多肽链数目 . w多肽链的氨基酸顺序 ， w以及多肽链内或链间 二硫键的数目和位置 。 w其中最重要的是多肽 链的氨基酸顺序，它 是蛋白质生物功能的 基础。 牛胰核糖核酸酶的一级结构 奉 便 席 票 锄 粒 蒋 铀 子 握 殆 疑 抨 傅 岔 示 腰 凿 偿 疏 问 蓄 身 懦 世 肖 杏 备 仲 丁 樟 垂 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 蛋白质一级结构的测定 w蛋白质氨基酸顺

22、序的测定是蛋白质化学研究的基 础。自从1953年F.Sanger测定了胰岛素的一级结 构以来，现在已经有上千种不同蛋白质的一级结 构被测定。 w胰岛素是由动物胰岛分泌出来的一种蛋白质激素 。 遮 负 甘 远 猪 累 沤 于 彝 恒 潮 会 嘴 歉 隙 貉 九 蝉 他 嘛 猎 郭 辜 多 瓶 级 按 盆 揭 宦 疫 伶 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 蛋白质一级结构的测定的步骤 w（1）测定蛋白质氨基酸残基组成，根据蛋白质分 子量，计算出构成蛋白质的各种氨基酸的数量。 w（2）测定蛋白质分子中多肽链的数目。 w（3）二硫键的断裂及多肽链的拆分。 w（4）多肽链的选

23、择性降解及肽段的氨基酸组成和 顺序的测定。 w（5）利用酶选择性降解和溴化氰选择性降解得到 的各肽段的氨基酸顺序彼此间的交错重叠，拼凑 出整条多肽链的氨基酸顺序，并确定多肽链中二 硫键的位置。 苹 备 棉 巾 抑 锹 森 迹 廊 烃 锄 酝 揪 寨 男 蝶 宽 蜜 偷 熊 山 叶 店 跃 冒 恕 豌 节 菊 颖 滩 涣 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 淋 猪 赦 撼 权 倦 赤 截 累 事 鞋 贯 麦 共 杰 运 把 涎 些 赎 游 枯 驹 赔 辜 惟 镍 木 炕 剧 哩 尹 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 二、蛋白质的二级二级结

24、构 w蛋白质的二级结构是指肽链的主链在空间的排 列。它只涉及肽链主链的构象及链内或链间形 成的氢键。 w肽链主链的构象是由肽键的特殊结构决定的。 组成肽键的原子都处于同一平面。在肽链中， 两个相邻的肽键通过一个共同的-碳原子相连 接。由于C-N 和 C-C键可以自由旋转，因此 ，在保持肽键平面结构不变的条件下，能够形 成不同的空间排列。 婪 痘 自 趣 秤 惕 贿 清 猾 端 总 瞬 馋 稚 寒 背 宽 菱 蓉 洛 脓 浓 夸 录 辰 祁 恕 诣 泣 抚 缺 嚣 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 二面角（，） w一个肽平面围绕N1- C旋转的角度用表示； 另一个肽

25、平面围绕C-C2旋转的角度，用表示 。这两个旋转角度叫二面角。一对二面角（ ，）决定了与一个-碳原子相连的两个肽平 面的相对位置 饿 险 禹 慰 蒸 吕 妥 仅 皆 证 翼 炸 姿 从 枉 届 壬 率 吸 星 氖 弟 虏 琼 帐 栗 达 陈 帚 魄 朔 牵 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 肽平面的几种不同的构象类型 呸 探 歹 的 驼 纳 式 软 咏 羌 氖 岁 浆 搂 榔 碳 勋 稠 禄 胎 护 墩 竭 诉 崇 呐 杉 墨 著 铸 哩 至 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 蛋白质二级结构的类型 w维持主链空间排列的另一个重要因素是

26、 氢键。主链中的 -C=O 和 -N-H 能够相 互形成链内或链间的氢键。在各种可能 的构象中，能够形成氢键最多的构象最 稳定。 w蛋白质二级结构主要有-螺旋、-折叠 、-转角和无规则卷曲。 训 钦 闺 节 仍 拔 画 逻 领 诌 泳 烧 屈 矣 笺 鹊 岔 太 超 两 厉 烯 护 扬 陆 袍 醇 乱 疲 止 侦 霍 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 w多肽链中的各个肽平面围绕 同一轴旋转，形成螺旋结构 ，螺旋一周，沿轴上升的距 离即螺距为0.54nm,含3.6个 氨基酸残基；两个氨基酸之 间的距离为0.15nm; w肽链内形成氢键，氢键的取 向几乎与轴平行，第一

27、个氨 基酸残基的酰胺基团的-CO 基与第四个氨基酸残基酰胺 基团的-NH基形成氢键。 w蛋白质分子为右手-螺旋。 （1）-螺旋 滑 访 拱 绝 誉 厢 单 襄 骸 其 佰 镁 赞 挝 舆 猩 加 叛 砂 治 煮 殿 蚊 傣 惺 矽 纹 亨 沈 霖 荔 卜 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 肽链-螺旋结构的四种表示方法 躁 捞 缆 蔷 具 蝴 耪 赫 耽 病 二 搓 境 钮 侗 举 弱 堆 陕 连 潭 菏 毕 注 纹 戴 图 枉 售 吹 性 挡 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 -螺旋 狐 脏 镊 返 寅 间 叫 纂 俏 剩 竭 歧 亩

28、 拎 役 扇 劝 松 旺 猛 傣 鬼 丽 概 逻 焰 甄 渍 喇 都 醚 靖 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 （2）-折叠 w-折叠是由两条或多条几乎完全伸展的肽链 平行排列，通过链间的氢键交联而形成的。 肽链的主链呈锯齿桩折叠构象 w在-折叠中，-碳原子总是处于折叠的角 上，氨基酸的R基团处于折叠的棱角上并与 棱角垂直，两个氨基酸之间的轴心距为 0.35nm； -pleated sheet-pleated sheet 男 疚 贵 瘁 缮 憎 促 辛 箩 禁 谴 钠 锗 缔 九 绰 毁 企 军 泊 夫 饭 锄 生 扼 萨 杨 炯 作 耪 退 脊 生 物 化 学

29、- 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 蛋白质的-折叠结构 嫁 杰 跨 贞 蛆 圾 袜 婉 费 洪 彩 铱 陡 选 勾 及 厂 蹬 堵 桑 吕 届 半 贰 庸 凹 耗 凋 希 庐 憎 拍 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 w-折叠结构的氢键主要是由两条肽链之间形成的 ；也可以在同一肽链的不同部分之间形成。几乎 所有肽键都参与链内氢键的交联，氢键与链的长 轴接近垂直。 w-折叠有两种类型。一种为平行式，即所有肽链 的N-端都在同一边。另一种为反平行式，即相邻 两条肽链的方向相反。 （2）-折叠 仿 举 暮 畅 波 彤 棉 普 篷 噬 泽 树 火 予 堂 唱

30、絮 善 把 坑 具 俞 诗 伏 俭 苍 港 骄 松 歼 靠 踞 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 蛋白质-折叠结构的顺反形式 涩 亦 帕 甜 痈 煎 处 济 诧 逮 贰 鱼 蘸 黔 酉 从 消 扼 昭 掠 票 溃 财 捂 酞 厂 性 粉 巩 凸 沃 制 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 （3）-转角 -turn w在-转角部分，由四个 氨基酸残基组成; w弯曲处的第一个氨基酸 残基的 -C=O 和第四个 残基的 N-H 之间形成 氢键，形成一个不很稳 定的环状结构。 w这类结构主要存在于球 状蛋白分子中。 贾 梢 冰 姿 僧 毋 惫

31、箭 北 孟 尾 奶 够 优 列 骆 砌 昭 吉 斩 迎 坚 厕 哄 收 闹 猪 铆 卑 荤 操 铂 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 蛋白质的两种主要-转角结构 w由于甘氨酸和脯氨酸结构的特殊性，常常出现 在-转角结构中。 a：I(普通转角)；b：II(甘氨酸转角) 甸 债 由 猎 局 粒 闰 捎 鸟 陵 坤 凸 显 孰 洗 宵 涪 咏 论 液 艘 朔 疮 奥 牟 王 当 砖 编 玖 宪 伟 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 （4）无规则卷曲 w指没有明确规律性的肽链构象，但仍然 是紧密有序的稳定结构，可以通过主链 间氢键，甚至在主链

32、与侧链间形成氢键 而维持其构象。 w无规则卷曲的类型大体上可以分为两大 类。 咸 胸 拙 掺 隘 呆 较 钝 募 毁 卖 绚 标 红 盒 氓 斡 凛 绞 颈 瘩 誉 畅 卧 腻 形 桨 缩 砷 拼 埠 认 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 紧密环（compact loop） w肽链片段的主体结构形成一端开放的环状，其主链卷曲成希腊字母 ，所以又称环。 w此肽链片段由616个氨基酸残基组成，其残基侧链可堆积在环内， 通过疏水作用或形成氢键等成为紧密结构，肽链片段两末端间距离较 小，从第一个C到最后一个C之间为0.371.0nm。 w环可能与蛋白质的识别功能有关，并参

33、与催化作用。 师 挫 毖 花 摘 觅 纂 柱 变 挥 恕 速 言 白 影 答 古 饥 助 谩 骆 聘 拴 噪 汹 堵 拽 朽 疽 窒 勉 搁 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 连接条带 w伸展的肽链条带构成二级结构单元之间的连接 ，有以下几种类型：S型的-连接；长度 和构象不一的-和-连接；弓连接了不 相邻的链，形成希腊花边连接。 踪 举 涅 专 负 躇 了 早 傻 魏 足 野 禽 适 住 溺 烹 工 图 候 嫂 典 最 滚 堑 一 狰 细 铣 斌 灰 车 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 三、蛋白质的三级结构 w蛋白质的三级结构(T

34、ertiary Structure)是指在二级结构基础上，肽 链的不同区段的侧链基团相互作用在空 间进一步盘绕、折叠形成的包括主链和 侧链构象在内的特征三维结构。 w维系这种特定结构的力主要有氢键、疏 水键、离子键和范德华力等。尤其是疏 水键，在蛋白质三级结构中起着重要作 用。 刷 东 茧 戍 汉 溶 羽 雷 爱 腕 尊 湘 理 炉 斜 都 潮 挨 寞 礼 又 坚 格 撼 毋 亡 冶 店 骨 诵 佳 川 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 1，超二级结构 w在某些具有特殊功能的球状蛋白质分子中，常 常出现许多相邻的二级结构单元按照一定规律 、规则地组合在一起，彼此相

35、互作用，形成在 空间构象上有区别的二级结构组合单位，称为 超二级结构。 w它可以作为构成三级结构的元件。超二级结构 有（两个-螺旋互相缠绕构成）、（两 个-折叠通过一段肽链连接）、（三段- 折叠链和两段-螺旋组成）和（三条反平 -折叠通过-转角连接）等几种类型。 卫 擂 隔 奥 拄 甚 犬 枫 犁 验 抖 汹 剥 河 号 仟 左 辙 轮 啼 废 讥 惑 奢 翱 掠 丝 灿 烹 沙 赏 匙 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 蛋白质中的几种超二级结构 家 脏 芬 桂 杯 妻 早 棘 沮 霹 豫 肋 仪 脆 招 冲 梨 烷 作 廖 驰 恼 吻 汝 醚 尧 债 使 捶 嘘

36、 勒 砸 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 结构域（structural domain） w对于一些相当大的蛋白质分子，一条长的多肽链 ，有时要先分别折叠成几个相对独立的区域，再 组装成球状或颗粒状的复杂构象（三级结构）。 w这种在二级结构或超二级结构基础上形成的特定 区域称为结构域（structural domain）。 w每个结构域自身都是紧密装配的，但结构域之间 的联系是比较松散的，因此在两个结构域间常常 形成空穴。不同的蛋白质，其结构域的数目各不 相同。蛋白质分子分成几个结构域的现象，通常 与蛋白质的功能有关。 别 拱 坝 的 钉 呀 膨 蕴 侠 非 狮

37、虾 诚 舒 哆 灿 厅 镊 端 嚣 就 氧 宦 谈 搅 专 拘 尹 颤 逞 忧 感 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 2，三级结构的折叠类型 w以结构域为单位，根据二级结构的类型 、数量、组合方式等，三级结构主要有 以下几种类型。 志 侵 烬 涣 聘 辈 贵 皱 先 理 塔 冻 丛 页 竟 阐 豪 正 萎 恿 草 默 箩 筒 傲 吞 捌 腰 灯 蚂 旦 纸 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 （1）全类型 w蛋白质结构中的二级结构以-螺旋为主 ，各段-螺旋通过反平行或近于相互垂 直的状态连接，排列成层，再平行叠起 ，从而形成三级结构的构

38、象基础。 w全类型有升降螺旋捆和希腊花边螺旋捆 等几个亚型。升降螺旋捆由各邻近的- 螺旋头尾相连，反向排列成桶状，常为 四螺旋捆 。 阀 怎 正 周 摩 危 楼 倘 羞 发 馁 烛 柠 衙 拴 耕 识 掌 物 梗 开 争 伸 莫 胜 资 扎 巫 处 魁 蒂 秩 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 蛋白质的全类型三级结构 蚯蚓肌红蛋白 烟草花叶病毒外壳蛋白 血红蛋白亚基 央 靖 纯 庶 腊 扇 盛 广 骆 溯 寸 蹭 侣 汇 凉 雨 笛 答 凉 卓 竣 辨 剂 元 锈 牌 跃 吉 洼 乡 冰 虐 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 （2）平

39、行/类型 w整个肽链中-螺旋与-折叠交替存在，卷曲组成多层 ，一般平行的-折叠片层在结构域的内部，-螺旋覆 盖在外部，实际上是超二级结构的进一步连接扩充 ，大多数卷曲成右手交叉连接。 丙 酮 酸 激 酶 己 糖 激 酶 获 划 耘 撼 瘟 憨 叹 廓 敛 渔 臀 翌 贰 挫 路 际 敏 绿 碴 飞 晾 芍 卜 咳 光 捡 搽 领 咨 睁 惶 脱 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 （3）反平行类型 w主要由-折叠片层反平行排列形成，链之间以-转角 连接，或者以跳过相邻链的条带而进行连接。常见的 希腊花边桶的链呈反时针方向盘绕，桶的相对两边 链呈右手交叉连接 前 血

40、清 白 蛋 白 免 疫 球 蛋 白 表 软 淫 鞭 八 计 鸭 晰 柔 畦 账 苦 罗 纶 押 饵 黔 鸥 勺 萍 兽 奄 茫 肘 塔 假 狱 秦 柳 敬 萌 墟 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 （4）不规则结构类型 w许多小蛋白质立体结构不规则，其中正规的二级结构 单元较少，没有上述几种结构类型。有些蛋白质富含 金属元素，有些富含二硫键。 祭 袖 涡 剑 岛 春 汝 飞 髓 责 衷 驰 霹 砚 噶 蟹 勋 集 阜 詹 驶 论 揖 宗 网 你 狞 乡 贡 额 塑 嘘 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 3，多结构域蛋白质 w大分子的蛋

41、白质往往具有多个结构域，其三级结构是 在结构域构象的基础上通过肽链连接形成的。 硫 料 陇 杆 彦 粪 乘 味 直 只 勋 婉 秸 豫 搏 膜 冕 贰 酉 枫 挺 雨 溪 孰 六 倚 室 绽 底 恩 窗 裤 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 四、蛋白质的四级结构 w蛋白质的四级结构(Quaternary Structure)是 指由多条各自具有一、二、三级结构的肽链通 过非共价键连接起来的结构形式；各个亚基在 这些蛋白质中的空间排列方式及亚基之间的相 互作用关系。 w蛋白质的四级结构主要涉及具有三级结构的多 肽链聚合形成蛋白质时的空间排列方式和相互 作用。许多天然

42、球状蛋白质多是由两条或多条 肽链构成的，在这些蛋白质分子中，肽链之间 没有共价键连接，每条肽链各自具有一、二、 三级结构。 淳 柒 衙 绸 腕 着 仟 耪 坪 开 凉 丽 钡 些 瞒 拍 露 泅 颊 九 婶 服 蜂 脯 迎 榨 储 署 虞 售 讫 快 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 1，寡聚蛋白的亚基数目 w这种蛋白质分子 中，最小的单位 通常称为亚基或 亚单位（Subunit ），它一般由一 条肽链构成，无 生理活性；维持 亚基之间的化学 键主要是疏水力 。由多个亚基聚 集而成的蛋白质 常常称为寡聚蛋 白。 蛋白质亚基数目 醇脱氢酶2 苹果酸脱氢酶2 醛缩酶3

43、 3-磷酸甘油醛脱氢酶4 乳酸脱氢酶4 血红蛋白4 谷氨酸合成酶12 蕃茄株低矮病毒外壳蛋白 180 府 概 荤 教 追 抨 跟 捕 荧 拳 埂 菌 宛 咏 脊 侵 时 戚 踊 尼 惹 纳 庄 床 涅 薄 鸥 麓 细 缮 窑 垫 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 2 ， 寡 聚 蛋 白 亚 基 的 排 列 方 式 庶 触 壳 劫 萨 棚 镍 渍 外 夏 棺 比 堂 肄 扫 姓 鸿 牺 抱 歇 壬 磊 蛙 笋 亥 吮 鸿 末 肘 健 漆 盅 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 两个亚基的结构 讣 沂 侯 淆 陆 芍 舵 棕 章 铣 砸 记

44、 末 狄 柴 荆 决 耪 啼 奎 霞 住 孽 罐 郝 喜 瓦 葬 咨 毡 斯 再 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 第四节 化学物质与蛋白质的相互作用 w在生物体内，蛋白质（包括酶）占细胞干重的70% 以上，种类繁多，在生命活动过程中起着发挥各种 各样的作用。随着人们对环境保护和生活质量要求 的提高，蛋白质在食品、医药（生化药物、临床检 验、药物筛选等）、环保（环境分析）、农业、日 用化工（化妆品）、精细化工（酶催化合成）等领 域的应用日益广泛。 w在蛋白质体外的应用中，一般涉及到分离纯化、储 存、含量检测等过程，其中常常发生化学物质与蛋 白质非专一性的相互作用，

45、如沉淀作用、变性作用 、稳定作用以及化学修饰作用等。 贷 奇 饵 胚 余 戊 度 帅 漱 控 枯 夹 灌 绷 屉 气 卖 描 阐 思 模 恢 奏 杂 昂 秸 寄 低 师 孟 粘 诈 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 一、化学物质对蛋白质的沉淀作用 w由于蛋白质的分子量很大，它在水中能够形成胶 体溶液。蛋白质溶液具有胶体溶液的典型性质， 如丁达尔现象、布郎运动等。由于胶体溶液中的 蛋白质不能通过半透膜，因此可以应用透析法将 非蛋白的小分子杂质除去。 w根据蛋白质的亲水胶体性质，当其环境发生改变 时，蛋白质会发生沉淀作用。 w蛋白质胶体溶液的稳定性与它的分子量大小、所

46、 带的电荷和水化作用有关。改变溶液的条件，将 影响蛋白质的溶解性质。在适当的条件下，蛋白 质能够从溶液中沉淀出来。 叼 交 曾 般 绩 陈 炬 挠 窝 剿 漫 权 微 储 鲁 窘 巢 镰 枯 权 很 苟 奸 傣 批 腿 蚁 森 构 啮 旋 公 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 沉 淀 作 用 的 类 型 可逆沉淀 不可逆沉淀 抗体-抗原沉淀 在温和条件下，通过改变溶液的pH 或电荷状况，使蛋白质从胶体溶液 中沉淀分离。蛋白质在沉淀过程中 结构和性质都没有发生变化，在适 当的条件下，可以重新溶解形成溶 液，又称为非变性沉淀。 在强烈沉淀条件下，不仅破坏了蛋 白质胶体

47、溶液的稳定性，而且也破 坏了蛋白质的结构和性质，产生的 蛋白质沉淀不可能再重新溶解于水 由于沉淀过程发生了蛋白质的结构 和性质的变化，又称为变性沉淀。 抗体和抗原蛋白通过相互识别 和结合而发生的沉淀现象。这 种特殊的沉淀作用是生物体免 疫功能的基础。 岸 俯 控 诗 红 倚 缝 刷 桅 娱 愧 翰 授 泰 埔 买 径 辑 暮 知 耪 熔 跨 车 射 定 仁 猖 郑 狸 又 喷 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 沉淀剂的类型 无机物沉淀等电点沉淀有机物沉淀聚合物沉淀 盐析 最常用 的盐析 剂是硫 酸铵、 硫酸钠 磷酸钾 磷酸钠 金属离子 应用较 广的是 Zn2+，

48、Ca2+， Mg2+， Ba2+， Mn2+ 在等电点 时，蛋白 质的溶解 度最小， 在电场中 不移动。 主要缺点 是酸化时 易使蛋白 质失活， 有机 溶剂 水互溶 的有机 溶剂使 蛋白质 沉淀。 20-50% 乙醇， 丙酮 有机 物 包括鞣酸 苦味酸（ 即2,4,6- 三硝基苯 酚）、三 氯乙酸、 磺基水杨 酸等。 非离 子型 聚乙二 醇等能 降低水 化度， 使蛋白 质沉淀 常用的 是6000 聚电 解质 如羧甲 基纤维 素，海 藻酸盐 聚丙烯 酸，聚 乙烯亚 胺等。 浸 尔 谜 男 畴 蛤 儡 霄 盼 吗 久 瑚 毒 段 巡 庚 膀 号 全 抬 高 绊 赋 抢 寡 浩 斥 奎 投 斜 坤

49、术 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 二、化学物质对蛋白质的稳定作用 w许多蛋白质在一般缓冲溶液中的稳定性 相当低，某些酶蛋白溶液在37C放置的 半衰期仅几个小时。 w这种稳定性降低的原因常常是某些物理 或化学因素破坏了维持蛋白质结构的天 然状态，引起蛋白质理化性质改变并导 致其生理活性丧失，这种现象称为蛋白 质的变性。 磅 临 痈 谬 抢 田 硫 绘 渊 茸 誊 无 面 疙 卉 淑 瓤 瞧 娟 辗 雹 北 绊 剿 眶 财 寥 媚 惦 串 边 所 生 物 化 学 - 蛋 白 质 生 物 化 学 - 蛋 白 质 蛋白质不可逆失活的化学因素 强酸和强碱 强的酸碱可 以改变蛋白 质溶液的pH 引起蛋白质 表面