第一章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能講述

1、蛋白質(zhì)的生物學(xué)重要性蛋白質(zhì)的生物學(xué)重要性氧化供能氧化供能蛋白質(zhì)的生物學(xué)重要性蛋白質(zhì)的生物學(xué)重要性 各種蛋白質(zhì)的含氮量很接近，平均為各種蛋白質(zhì)的含氮量很接近，平均為 16%，1g 氮相當(dāng)于氮相當(dāng)于 6.25g 蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)。 生物體內(nèi)的含氮物質(zhì)主要是蛋白質(zhì)，因此只生物體內(nèi)的含氮物質(zhì)主要是蛋白質(zhì)，因此只要測(cè)定生物樣品的含氮量就可按下式計(jì)算出其蛋要測(cè)定生物樣品的含氮量就可按下式計(jì)算出其蛋白質(zhì)大致含量：白質(zhì)大致含量：100g樣品中蛋白質(zhì)的含量（樣品中蛋白質(zhì)的含量（g%） 每克樣品中含氮克數(shù)每克樣品中含氮克數(shù)6.25100（一）氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（一）氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)R代表氨基酸側(cè)鏈代表氨基酸側(cè)鏈氨基酸

2、的結(jié)構(gòu)通式可用下式表示：氨基酸的結(jié)構(gòu)通式可用下式表示：H2NCHRCOOHCOO-C CHRH3N N+ +或 2.2.組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸都是組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸都是 L 型，即型，即L-氨基酸氨基酸。 不同的氨基酸其側(cè)鏈不同，除甘氨酸外，其余不同的氨基酸其側(cè)鏈不同，除甘氨酸外，其余 氨基酸的氨基酸的-碳原子分別連接碳原子分別連接 4 個(gè)不同原子或基團(tuán)，個(gè)不同原子或基團(tuán)， 是手性碳原子，有兩種不同的構(gòu)型，即是手性碳原子，有兩種不同的構(gòu)型，即L型和型和D型。型。L L- - -氨氨基基酸酸D D- - -氨氨基基酸酸C CN NH H2 2R RC CO OO OH HH HC CH HR

3、 RC CO OO OH HN NH H2 2 1.1.非極性疏水氨基酸非極性疏水氨基酸 側(cè)鏈為烴基、吲哚環(huán)、側(cè)鏈為烴基、吲哚環(huán)、甲硫基等疏水性基團(tuán)。這類氨基酸在水中的溶解度甲硫基等疏水性基團(tuán)。這類氨基酸在水中的溶解度小于極性中性氨基酸。小于極性中性氨基酸。 2.2.極性中性氨基酸極性中性氨基酸 側(cè)鏈為羥基、巰基、或酰側(cè)鏈為羥基、巰基、或酰氨基等極性基團(tuán)，有親水性，但在中性水溶液中不氨基等極性基團(tuán)，有親水性，但在中性水溶液中不電離的氨基酸。電離的氨基酸。 3. 3.酸性氨基酸酸性氨基酸 側(cè)鏈上有羧基，在水溶液中側(cè)鏈上有羧基，在水溶液中能釋放出能釋放出H+ + 而帶負(fù)電荷的氨基酸。有而帶負(fù)電荷的

4、氨基酸。有谷氨酸谷氨酸、天天冬氨酸冬氨酸。 4. 4.堿性氨基酸堿性氨基酸 側(cè)鏈上有氨基、胍基或咪唑基，側(cè)鏈上有氨基、胍基或咪唑基，在水溶液中能結(jié)合在水溶液中能結(jié)合H+ + 而帶正電荷的氨基酸。有而帶正電荷的氨基酸。有賴賴氨酸氨酸、精氨酸精氨酸和和組氨酸組氨酸等。等。N NC CC C O OH HR R2 2O OH HH HH H+ +肽鍵肽鍵-H-H2 2O ON NH H2 2C CC CN NC CCOOHCOOHR R1 1R R2 2O OH HH HH HN NC CC C O OH HR R1 1O OH HH HH H 氨基酸通過肽鍵連接形成的化合物稱為氨基酸通過肽鍵連接形

5、成的化合物稱為肽肽。 由兩個(gè)氨基酸形成的肽稱為由兩個(gè)氨基酸形成的肽稱為二肽二肽，由三個(gè)氨，由三個(gè)氨基酸形成的肽稱基酸形成的肽稱三肽三肽，以此類推。通常將，以此類推。通常將1010個(gè)以個(gè)以內(nèi)內(nèi)的氨基酸形成的肽稱為的氨基酸形成的肽稱為寡肽寡肽，十肽以上者稱為，十肽以上者稱為多肽。多肽。 多肽分子中的氨基酸相互連接形成長(zhǎng)鏈，稱多肽分子中的氨基酸相互連接形成長(zhǎng)鏈，稱為為多肽鏈多肽鏈。 肽鏈中的氨基酸因脫水縮合已不是完整的氨肽鏈中的氨基酸因脫水縮合已不是完整的氨基酸，故稱為基酸，故稱為氨基酸殘基氨基酸殘基。 氨基酸由肽鍵連接成的長(zhǎng)鏈骨架，稱為氨基酸由肽鍵連接成的長(zhǎng)鏈骨架，稱為主主鏈鏈，而各氨基酸殘基的，

6、而各氨基酸殘基的R R基團(tuán)統(tǒng)稱為基團(tuán)統(tǒng)稱為側(cè)鏈側(cè)鏈。 多肽鏈有兩端多肽鏈有兩端 有自由氨基的一端稱為氨基末端或有自由氨基的一端稱為氨基末端或 N 端端，通常寫在多肽鏈的左側(cè)。通常寫在多肽鏈的左側(cè)。 有自由羧基的一端稱為羧基末端或有自由羧基的一端稱為羧基末端或 C 端端，通常寫在多肽鏈的右側(cè)。通常寫在多肽鏈的右側(cè)。 N NH H2 2C C CONHCONH C C CONHCONH C C CONHCONH C C COOHCOOHR R1 1R R4 4R R2 2R R3 3H HH HH HH H主主鏈鏈側(cè)鏈側(cè)鏈N端N端C端C端 多肽鏈中氨基酸殘基的順序編號(hào)從多肽鏈中氨基酸殘基的順序編號(hào)

7、從N端端開始。肽的命開始。肽的命名也從名也從N端端開始，如由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸組成的開始，如由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸組成的三肽稱為谷氨酰半胱氨酰甘氨酸，簡(jiǎn)稱為谷胱甘肽三肽稱為谷氨酰半胱氨酰甘氨酸，簡(jiǎn)稱為谷胱甘肽( (GSH) )。 SH 為為活性基活性基團(tuán)團(tuán)為酸性肽為酸性肽GSH過氧過氧化物酶化物酶NADPH+H+ NADP+ H2O2 2GSH GSH還原酶還原酶2H2O GSSG 3.3.其他其他 催產(chǎn)素、升壓素：催產(chǎn)素、升壓素：9 9肽肽 腦肽：種類多，其中腦啡肽重要，為腦肽：種類多，其中腦啡肽重要，為5 5肽肽 膽囊收縮素：膽囊收縮素：3333肽，與消化有關(guān)肽，與消化有關(guān) 胰高

8、血糖素：胰高血糖素：2929肽，促進(jìn)血糖濃度增大肽，促進(jìn)血糖濃度增大 一級(jí)結(jié)構(gòu)是決定蛋白質(zhì)空間構(gòu)象一級(jí)結(jié)構(gòu)是決定蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異生物學(xué)功能的基礎(chǔ)，但不是決和特異生物學(xué)功能的基礎(chǔ)，但不是決定蛋白質(zhì)空間構(gòu)象唯一因素。定蛋白質(zhì)空間構(gòu)象唯一因素。 側(cè)視圖俯視圖（三）蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)（三）蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu) (quaternary structure)氫鍵氫鍵范德華氏范德華氏（van der Waals)引力引力 原子之間存在的相互作用力原子之間存在的相互作用力三、蛋白質(zhì)的分三、蛋白質(zhì)的分類類正常細(xì)胞正常細(xì)胞 鐮刀形細(xì)胞鐮刀形細(xì)胞 血液中大量出現(xiàn)鐮刀血液中大量出現(xiàn)鐮刀 型紅細(xì)胞，患者因此型紅細(xì)胞，患者

9、因此 缺氧窒息；缺氧窒息； 它是最早認(rèn)識(shí)的一種它是最早認(rèn)識(shí)的一種 分子病。流行于非洲，分子病。流行于非洲，死亡率極高，大部分患死亡率極高，大部分患者童年時(shí)就夭折者童年時(shí)就夭折,活過活過童年的壽命也不長(zhǎng)，它童年的壽命也不長(zhǎng)，它是由于遺傳基因突變導(dǎo)是由于遺傳基因突變導(dǎo)致血紅蛋白分子致血紅蛋白分子 結(jié)構(gòu)的突變。結(jié)構(gòu)的突變。PrNH3+COOHPrNH3+COO- -PrNH2COO- -OH- -H +OH- -H +兼性離子pH=pI陽離子pHpIA：染色后顯示的蛋白質(zhì)區(qū)帶：染色后顯示的蛋白質(zhì)區(qū)帶 B：光密度掃描定量分析：光密度掃描定量分析v引起變性的因素引起變性的因素 物理因素物理因素 高溫、高

10、壓、紫外線、電離輻射、超聲高溫、高壓、紫外線、電離輻射、超聲波等。波等。 化學(xué)因素化學(xué)因素 強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、有機(jī)溶劑、尿素、重金屬強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、有機(jī)溶劑、尿素、重金屬鹽等。鹽等。v變性蛋白質(zhì)的特點(diǎn)變性蛋白質(zhì)的特點(diǎn) A.A.生物學(xué)活性喪失生物學(xué)活性喪失 B. B.溶解度降低，易于沉淀溶解度降低，易于沉淀 C.C.粘度增加粘度增加 D.D.結(jié)晶能力消失結(jié)晶能力消失 E.E.易被蛋白酶水解易被蛋白酶水解v 蛋白質(zhì)的復(fù)性蛋白質(zhì)的復(fù)性 (renaturation) 大多數(shù)蛋白質(zhì)變性后，空間構(gòu)象嚴(yán)重破壞，大多數(shù)蛋白質(zhì)變性后，空間構(gòu)象嚴(yán)重破壞，不能恢復(fù)其天然狀態(tài)，稱為不可逆性變性；若蛋不能恢復(fù)其天然狀態(tài)，稱為不可逆性變性；若蛋白質(zhì)變性程度較輕，去除變性因素，有些可恢復(fù)白質(zhì)變性程度較輕，去除變性因素，有些可恢復(fù)其天然構(gòu)象和生物活性其天然構(gòu)象和生物活性, ,稱為蛋白質(zhì)的復(fù)性。稱為蛋白質(zhì)的復(fù)性。 天然狀態(tài)，天然狀態(tài)，有催化活性有催化活性尿素、尿素、-巰基乙醇巰基乙醇 去除尿素、去除尿素、-巰基乙醇巰基乙醇非折疊狀態(tài)，無活性非折疊狀態(tài)，無活性