《生物化學(xué)》本科課件01章 蛋白質(zhì) 第1,2節(jié)

1、 第一章 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能(Structure and function of Proteins)本章要點蛋白質(zhì)分子組成特點：C、H、O、N，N占16基本組成單位氨基酸L-氨基酸分類:四大類理化性質(zhì)肽與肽鍵及氨基酸殘基、N末端、C末端的概念蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)：定義、化學(xué)鍵二級結(jié)構(gòu)：定義、化學(xué)鍵、種類、 肽單元及motif概念四級結(jié)構(gòu)及亞基：定義、化學(xué)鍵三級結(jié)構(gòu)：定義、化學(xué)鍵、結(jié)構(gòu)域蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)：兩性電離、膠體、變性及沉淀、 紫外吸收、呈色反應(yīng)分離純化及結(jié)構(gòu)分析：透析、沉淀、電泳、層析、超離等蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系第一節(jié) 蛋白質(zhì)的分子組成單純蛋白質(zhì)：分子中僅含aa蛋白質(zhì)分類結(jié)合蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)

2、部分無機離子有機化合物輔基按組成按形狀：球狀和纖維狀按功能：酶、載體、運動、結(jié)構(gòu)、支架、免疫等一、蛋白質(zhì)元素組成： C、H、O、N、S等，N占16 蛋白含量測定（凱氏定氮法）： 每克樣品中所含蛋白質(zhì)的克數(shù) = 每克樣品中的含氮量（克） 6.25(Amino acid)L- 氨基酸（甘氨酸除外）（一）氨基酸的結(jié)構(gòu)和分類二、氨基酸結(jié)構(gòu)通式H3NCCOOHHRHOCCHOHCH2OHL- 氨基酸L-甘油醛非極性疏水氨基酸極性中性氨基酸極性疏水氨基酸甲硫氨酸Met，M酸性氨基酸堿性氨基酸羥脯氨酸和羥賴氨酸+NH3+NH3（二）氨基酸的理化性質(zhì)兩性解離與等電點( isoelectric point，pI

3、 )pI =pK1 + pK22=2.35 + 9.692= 6.02陽離子 兼性離子 陰離子 (zwitterion)OH OHH +H+pK1= 2.35 pK2= 9.69以丙氨酸為例（參見P29表2-1）:三種芳香族氨基酸的紫外吸收光譜Trp與Tyr在280nm波長處有吸收峰，可用于蛋白定量分析酪氨酸色氨酸吸光度波長nm苯丙氨酸0 240 250 260 270 280 290 3006 5 4 3 2 1 02、氨基酸的紫外吸收3、與茚三酮的呈色反應(yīng)：藍紫色，可用于aa定性及定量分析第二節(jié) 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)一、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)（10-50aa）A：多肽鏈的結(jié)構(gòu)式；B：中文表示法；C：

4、英文三字母表示法；D：英文一字母表示法。書寫多肽鏈時，從氨基末端寫起，并寫在左面。ABCD多肽鏈的表示法：（二） 蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)（primary structure）是指蛋白質(zhì)分子中多肽鏈的氨基酸排列順序和二硫鍵的位置。維系一級結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵主要是肽鍵，有些含有二硫鍵。（三）蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)1、蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的概念 人胰島素的一級結(jié)構(gòu)胰島素由A、B兩條多肽鏈組成，A鏈含21個氨基酸殘基，B鏈含30個氨基酸殘基。A鏈內(nèi)有一個鏈內(nèi)二硫鍵，A與B之間有兩個鏈間二硫鍵。由于兩條鏈之間由共價鍵相連接，所以胰島素沒有四級結(jié)構(gòu)。SerGlyIleValGluGlnCysCysThrIleCysSerLeuT

5、yrGlnLeuGluAsnTyrCysAsnPheValAsnGlnHisLeuCysGlySerHisLeuValGluAlaLeuTyrLeuValCysGlyGlyGluArgPhePheTyrThrProLysThrNH215101520COOHA鏈NH2151015202530HOOCB鏈二、蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)：二、三、四級（一）蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)(secondary structure)是指蛋白質(zhì)分子中某一段多肽鏈主鏈原子的空間分布狀態(tài)，不涉及側(cè)鏈的空間排布。構(gòu)成蛋白質(zhì)主鏈空間構(gòu)象的基本單位是肽單元（peptideunit) 或稱肽鍵平面。1. 肽單元 肽平面（he

6、lix）2. 蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)象1) -螺旋（helix）結(jié)構(gòu)特點：以肽單元為單位，以C為旋轉(zhuǎn)點，形成右手螺旋每經(jīng)過3.6個氨基酸，螺旋上升一周，螺距0.54nm 第一個肽鍵的-CO- 與第四個肽鍵的NH形成氫鍵，維持螺旋的穩(wěn)定 性，氫鍵的方向與中心軸方向基本平行。氨基酸側(cè)鏈伸向外側(cè)氨基酸側(cè)鏈影響-螺旋的形成:(pleated sheet)2) 折疊（ pleated sheet）順平行結(jié)構(gòu)特點：多肽鏈充分伸展，肽單元以C為旋轉(zhuǎn)點依次折疊成鋸齒狀結(jié)構(gòu)（或折紙狀） 氨基酸側(cè)鏈交替位于鋸齒狀結(jié)構(gòu)的上下方常常2個以上的-折疊平行排列，相互之間走向可以相同，亦可以相反，平行的肽段之間形成氫鍵Gr

7、owth hormone receptor：(turn & random coil)3) 轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)特點：-轉(zhuǎn)角常出現(xiàn)在肽鏈呈180回折處多由4個氨基酸殘基組成，第1個氨基酸的CO與第4個NH形成氫鍵。 轉(zhuǎn)角的第2個氨基酸多為脯氨酸，有時可為Gly。3. 模體（motif)超二級結(jié)構(gòu)指蛋白質(zhì)分子中具有二級結(jié)構(gòu)的肽段相互靠近，形成具有特定功能的空間構(gòu)象，或者單個具有特定功能的短小肽段，稱為模體。類型：螺旋束、折疊-螺旋-折疊、鋅指、亮氨酸拉鏈、發(fā)夾環(huán)、螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋等-螺旋-轉(zhuǎn)角HTH模體結(jié)構(gòu)示意圖螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋模體由2個螺旋和1個轉(zhuǎn)角組成，是DNA結(jié)合蛋白三維結(jié)構(gòu)中的一部分螺旋螺旋

8、 轉(zhuǎn)角NC（二）蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)是多肽鏈中所有原子（包括主鏈和側(cè)鏈）在三維空間的排布位置與它們的相互關(guān)系。穩(wěn)定三級結(jié)構(gòu)的主要化學(xué)鍵是非共價鍵（次級鍵），有些包括二硫鍵。 次級鍵：氫鍵、離子鍵（鹽鍵）、疏水作用、Van der Waals力（原子間的相互引力）蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)域 某些多肽鏈在形成三級結(jié)構(gòu)時，可形成一個或數(shù)個球狀或纖維狀的區(qū)域，每個區(qū)域都折疊緊密，各自行使其特定的功能，這些區(qū)域稱為結(jié)構(gòu)域（domain）。細胞癌基因src的表達產(chǎn)物Src結(jié)構(gòu)展開圖此蛋白是典型的非受體型酪氨酸蛋白激酶，含三個結(jié)構(gòu)域：SH2、SH3和蛋白激酶。其C端含一個可被磷酸化的酪氨酸殘基。SH2和S

9、H3可分別識別蛋白質(zhì)的相關(guān)結(jié)構(gòu)，并與之相結(jié)合。蛋白激酶結(jié)構(gòu)域具有蛋白激酶活性（見第十九章細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)）。NCSH3SH2蛋白激酶可被磷酸化酪氨酸殘基（三）蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu) 各亞基之間通過非共價鍵相互作用形成的多聚體結(jié)構(gòu)，稱。 穩(wěn)定蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵是氫鍵、離子鍵、疏水作用和Van der Waals力等次級鍵。1221NCNC血紅蛋白的四級結(jié)構(gòu)成人血紅蛋白由2條鏈和2條鏈組成,各亞基分別含一個血紅素.-螺旋-折疊-轉(zhuǎn)角無規(guī)卷曲 一、A型題（1-32) 1.使蛋白質(zhì)和酶分子顯示巰基的氨基酸是 A.蛋氨酸 B.胱氨酸 C.半胱氨酸 D.谷氨酸 E.賴氨酸2.蛋白質(zhì)分子引起280nm光吸收的最主要 成分是 A.肽鍵 B.半胱氨酸的-SH基 C.苯丙氨酸的苯環(huán) D.色氨酸的吲哚環(huán) E.組氨酸的咪唑環(huán) 3.以下哪一種氨基酸不具備不對稱碳原子 A.甘氨酸 B.絲氨酸 C.半胱氨酸 D.蘇氨酸 E.丙氨酸4.維系蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵是 A.氫鍵 B.肽鍵 C.鹽鍵 D.疏水鍵 E.范德華力 5.組成蛋白質(zhì)的基本單位是A.L-氨基酸 B.D-氨基酸 C.L-氨基酸 D.L,D-氨基酸 E.D-