新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)

第一節(jié)

蛋白質(zhì)組成、分類及生物學(xué)功效新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第1頁蛋白質(zhì)主要元素組成：C、H、O、N、S

微量元素：P、Fe、Cu、Zn、Mo、I、Se等。

蛋白質(zhì)平均含N量為16％,這是凱氏定氮法測蛋白質(zhì)含量理論依據(jù)：

蛋白質(zhì)含量＝蛋白質(zhì)含N量×6.25新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第2頁蛋白質(zhì)分類依據(jù)分子形狀分類：依據(jù)化學(xué)組成份類：新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第3頁蛋白質(zhì)主要功效：催化功效；結(jié)構(gòu)功效；調(diào)整功效；防御功效；運動功效；運輸功效；信息功效；儲備功效新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第4頁第二節(jié)

蛋白質(zhì)基本構(gòu)件單位─氨基酸一、氨基酸結(jié)構(gòu)通式新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第5頁-氨基酸通式新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第6頁二、氨基酸分類新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第7頁非極性疏水性氨基酸極性中性氨基酸酸性氨基酸堿性氨基酸（一）氨基酸分類*20種氨基酸英文名稱、縮寫符號及分類以下:新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第8頁非極性R基團氨基酸新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第9頁不帶電荷極性R基團氨基酸新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第10頁帶電荷R基團氨基酸新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第11頁三、氨基酸性質(zhì)

(1)兩性解離性質(zhì)和等電點(PI)

新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第12頁氨基酸兩性解離性質(zhì)及等電點（pI）pH=pI

凈電荷=0

pH<pI凈電荷為正pH>pI凈電荷為負(fù)CHRCOOHNH3+CHRCOONH2CHRCOONH3++H++

OH-+H++

OH-(pK′1)(pK′2)

當(dāng)氨基酸溶液在某一定pH值時，使某特定氨基酸分子上所帶正負(fù)電荷相等，成為兩性離子，在電場中既不向陽極也不向陰極移動，此時溶液pH值即為該氨基酸等電點(isoelctricpoint)。新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第13頁甘氨酸滴定曲線甘氨酸鹽酸鹽（A+）等電點甘氨酸（A）甘氨酸鈉（A-）一氨基一羧基AA等電點計算：pI=2pK′1+pK′2新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第14頁谷氨酸（A）和賴氨酸（B）滴定曲線和等電點計算BApK1pK2pIpIpK3pK3pK2pK1加入OH-mL數(shù)加入OH-mL數(shù)pHpH新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第15頁一氨基二羧基AA等電點計算：pI=2pK′1+pK′2二氨基一羧基AA等電點計算：pI=2pK′2+pK′3新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第16頁（2）氨基酸光學(xué)活性

1、氨基酸旋光性：除甘氨酸外，全部天然α-氨基酸都有不對稱碳原子，所以全部天然氨基酸都含有旋光性。有是左旋，有是右旋。新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第17頁2、紫外吸收光譜：參加蛋白質(zhì)組成20種氨基酸中色氨酸(Trp)、酪氨酸(Tyr)和苯丙氨酸(Phe)R基團中含有苯環(huán)共軛雙鍵系統(tǒng)，在紫外光區(qū)顯示特征吸收譜帶，最大光吸收（max）分別為280、275、和257nm。因為大多數(shù)蛋白質(zhì)都含有這些氨基酸殘基，所以用紫外分光光度法可測定蛋白質(zhì)含量。蛋白質(zhì)最大吸收峰普通為:280nm.新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第18頁Try、Tyr、Phe紫外吸收光譜

摩爾吸收系數(shù)波長新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第19頁（3）氨基酸主要化學(xué)反應(yīng)新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第20頁氨基酸與茚三酮反應(yīng)+3H20茚三酮(無色)NH3CO2RCHO+還原性茚三酮紫色化合物(弱酸)加熱+2NH3+還原性茚三酮還原性茚三酮新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第21頁氨基酸與2,4一二硝基氟苯(DNFB)反應(yīng)

（Sanger反應(yīng)）DNFB（dinitrofluorobenzene）DNP-AA(黃色)++HF弱堿中氨基酸新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第22頁氨基酸與苯異硫氰酯（PITC）反應(yīng)

（Edman反應(yīng)）PITC（phenylisothiocyanate）+苯乙內(nèi)酰硫脲衍生物(PTH-AA)（phenylisothiohydantion-AA）弱鹼中(40℃)(硝基甲烷40℃)H+新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第23頁第三節(jié)肽新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第24頁一、肽及其命名

肽(peptide)是氨基酸α-羧基與另一個氨基酸α-氨基脫水形成聚合物。肽命名是依據(jù)肽中所含氨基酸數(shù)目來進行,由兩個氨基酸形成肽稱為二肽,由三個氨基酸形成肽稱三肽,如這類推。由多個氨基酸組成肽稱為多肽，多肽普通形成鏈狀，常稱為肽鏈(peptidechain)。新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第25頁二、肽鏈結(jié)構(gòu)新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第26頁肽單位肽鍵新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第27頁多肽鏈結(jié)構(gòu)示意圖

新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第28頁肽單位新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第29頁肽基C、O和N原子間共振相互作用共振產(chǎn)生主要結(jié)果：限制繞肽鍵自由旋轉(zhuǎn)

形成酰胺平面

產(chǎn)生鍵平均化

肽鍵呈反式構(gòu)型sp2sp2sp2sp3共振雜化體新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第30頁三、主要天然活性肽

類別：激素、抗菌素、輔助因子實例：谷胱甘肽(glutathione)

短桿菌肽S

促甲狀腺素釋放因子（TRH）

新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第31頁谷胱甘肽

谷胱甘肽在體內(nèi)參加氧化還原過程，作為一些氧化還原酶輔因子，或保護巰基酶，或預(yù)防過氧化物積累。新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第32頁短桿菌肽SOrn:鳥氨酸新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第33頁

由下丘腦分泌，其功效是促進腺垂體釋放促甲狀腺素(調(diào)整糖代謝)。新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第34頁第四節(jié)蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第35頁蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)主要層次一級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)primarystructuresecondarystructureTertiarystructurequariernarystructure超二級結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)域

supersecondarystructureStructuredoman新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第36頁一、蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)

多肽鏈中氨基酸排列次序，包含二硫鍵位置稱為蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)(primarystructure)。這是蛋白質(zhì)最基本結(jié)構(gòu)，它決定蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)和生物功效。新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第37頁例：牛胰島素一級結(jié)構(gòu)新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第38頁世界三大DNA序列和蛋白質(zhì)序列查詢資料庫：GenBankl

全稱為：theNationalCenterforBiotechnologyInformationattheNationalLibraryofMedicineattheNationalInstitutesofHl是指U.Sgovernment一個分支機構(gòu)。EMBLhttp://www.cbi.ac.uk/

它位于英國劍橋歐洲生物信息研究所（EBI）。DDBJhttp://www.ddbj.nig.ac.jptheDNADataBankofJapan.由日本國立遺傳學(xué)研究所承接。新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第39頁基本策略：片段重合法＋氨基酸次序直測法基本步驟：

(1)蛋白質(zhì)樣品預(yù)處理：純化、測分子量、斷開二硫鍵、斷開非共價鍵。

蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)測定

新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第40頁胰島素

-巰基乙醇碘乙酸二硫鍵斷裂新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第41頁（2）分析每一條多肽鏈氨基酸組成：蛋白質(zhì)水解+氨基酸自動分析儀使用。

(3)判定多肽鏈N－末端、C－末端氨基酸殘基；

新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第42頁多肽N、C-末端氨基酸測定

N端Sanger法（二硝基氟苯反應(yīng)）

DNS法（丹磺酰氯反應(yīng)）

Edman法（苯異硫氰酸脂反應(yīng)）氨肽酶法

C端肼解法還原法羧肽酶法新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第43頁（4）專一性部分裂解多肽鏈成較小片段；每種樣品最少用兩種方法裂解，產(chǎn)生兩套以上片段。新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第44頁a、胰蛋白酶：水解由LysorArg羧基形成肽鍵。b、胰凝乳蛋白酶：水解由芳香族氨基酸（Phe,TrporTyr)羧基形成肽鍵。Leu,Met,His羧基形成肽鍵水解較慢。Pro氨基形成肽鍵不被水解。新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第45頁c、嗜熱菌蛋白酶：水解疏水性強氨基酸氨基形成肽鍵。（Leu,Ile,Phe,Trp,Val,Tyr,orMet)ProorGly氨基形成肽鍵不被水解。d、溴化氰：水解由Met羧基形成肽鍵。新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第46頁消化道內(nèi)幾個蛋白酶專一性（Phe.Tyr.Trp）（Arg.Lys）（脂肪族）胰凝乳蛋白酶胃蛋白酶彈性蛋白酶羧肽酶胰蛋白酶氨肽酶羧肽酶（Phe.Trp）新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第47頁（5）肽片段分離純化（6）測定各肽段氨基酸次序；新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第48頁氨基酸序列測定

基本方法：

Sanger法

Edman降解法

DNS-Edman測序法蛋白質(zhì)次序儀測序新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第49頁（7）片段重合法重建完整多肽鏈一級結(jié)構(gòu)；（8）確定半胱氨酸殘基間形成二硫鍵交聯(lián)橋位置。新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第50頁將肽段次序進行疊聯(lián)以確定完整次序

將肽段分離并測出次序?qū)Ｒ恍粤呀饽┒税被釡y定二硫鍵拆開純蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)次序測定基本方法路線

新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第51頁片段重合法確定肽段在多肽鏈中次序示意

所得資料：氨基末端殘基H

羧基末端殘基S

第一套肽段第二套肽段

QNS

SEQ

PS

WTQN

EQVE

VERL

RLA

APS

HQWT

HQ新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第52頁借助重合肽確定肽段次序：

末端殘基HS末端肽段HQWT

APS第一套肽段HQWT

QNS

EQVE

RLA

PS第二套肽段HQ

WTQN

SEQ

VERL

APS

推斷全次序HQWTQNSEQVERLAPS新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第53頁二、蛋白質(zhì)構(gòu)象和維持構(gòu)象作用力（一）構(gòu)型與構(gòu)象構(gòu)型（configuration）：立體異構(gòu)體中取代原子或基團在空間取向；一個碳原子和四個不一樣基團相連時，只可能有兩種不一樣空間排列，這兩種不一樣空間排列叫做不一樣構(gòu)型。這兩種構(gòu)型假如沒有共價鍵破裂是不能互變。新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第54頁構(gòu)象（conformation）：是指取代基團當(dāng)單鍵旋轉(zhuǎn)時可能形成不一樣立體結(jié)構(gòu)。這種空間位置改變并不包括共價鍵破裂。新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第55頁（二）維持蛋白質(zhì)構(gòu)象作用力新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第56頁R基團間相互作用及穩(wěn)定蛋白質(zhì)三維構(gòu)象作用力

a.鹽鍵b.氫鍵c.疏水鍵d.范得華力e.二硫鍵多肽鏈新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第57頁三、蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)（secondarystructure）指肽鏈主鏈不一樣區(qū)段經(jīng)過本身相互作用，形成氫鍵，沿某一主軸盤旋折疊而形成局部空間結(jié)構(gòu)，是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)象單元。新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第58頁（一）肽單元參加肽鍵6個原子C1、C、O、N、H、C2位于同一平面，C1和C2在平面上所處位置為反式(trans)構(gòu)型，此同一平面上6個原子組成了所謂肽單元

(peptideunit)

。新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第59頁酰胺平面與α-碳原子二面角（φ和ψ

）

二面角

兩相鄰酰胺平面之間，能以共同Cα為定點而旋轉(zhuǎn)，繞Cα-N鍵旋轉(zhuǎn)角度稱φ角，繞C-Cα鍵旋轉(zhuǎn)角度稱ψ角。φ和ψ稱作二面角，亦稱構(gòu)象角。當(dāng)φ或ψ旋轉(zhuǎn)使旋轉(zhuǎn)健兩側(cè)主鏈原子處于順式構(gòu)型時，要求φ=0，或ψ=0。從Cα沿健軸方向觀察，順時針旋轉(zhuǎn)φ和ψ角度為（+），逆時針時旋轉(zhuǎn)為（-）。新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第60頁完全伸展多肽主鏈構(gòu)象α-碳原子酰胺平面Φ=1800，ψ=1800Φ=00，ψ=00多肽主鏈構(gòu)象酰胺平面Φ=00，ψ=00側(cè)鏈非鍵合原子接觸半徑新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第61頁(１)α－螺旋（α－h(huán)elix）(２)β－折疊（β-pleatedsheet）(３)β－轉(zhuǎn)角（β-turn）(４)無規(guī)則卷曲（nonregularcoil）（二）蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)構(gòu)象單元新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第62頁特征：1、每隔3.6個AA殘基螺旋上升一圈，螺距0.54nm;相鄰兩個氨基酸殘基平移距離為0.15nm。

2、螺旋體中全部氨基酸殘基R側(cè)鏈都伸向外側(cè)，鏈中全部>C=O和>N-H幾乎都平行于螺旋軸;3、每個氨基酸殘基>N-H與前面第四個氨基酸殘基>C=O形成氫鍵，肽鏈上全部肽鍵都參加氫鍵形成。

α－螺旋（α－h(huán)elix）新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第63頁形成原因：與ＡＡ組成和排列次序直接相關(guān)。因為脯氨酸亞氨基參加形成肽鍵后，氮原子上已沒有氫原子，無法充當(dāng)氫鍵供體，致使α－螺旋中止，產(chǎn)生一個“結(jié)節(jié)”。假如肽段內(nèi)帶有相同電荷殘基過于密集，彼此因為同性電荷排斥，妨礙鏈內(nèi)氫鍵形成。也會造成α－螺旋中止。新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第64頁β－折疊（β-pleatedsheet）特征：兩條或多條伸展多肽鏈側(cè)向集聚，經(jīng)過相鄰肽鏈主鏈上N-H與C=O之間有規(guī)則氫鍵，形成鋸齒狀片層結(jié)構(gòu)，即β－折疊片。新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第65頁類別：平行：N端在同一方向。Φ=-119°，ψ=+113°反平行：N端一順一反交替排列。Φ=-139°，ψ=+135°新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第66頁

β－轉(zhuǎn)角（β-turn）

特征：多肽鏈中氨基酸殘基n羰基上氧與殘基（n+3）氮原上氫之間形成氫鍵，肽鍵回折1800。形成10個原子組成環(huán)。新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第67頁無規(guī)則卷曲示意圖無規(guī)則卷曲細胞色素C三級結(jié)構(gòu)新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第68頁超二級結(jié)構(gòu)

(super-secondarystructure)

在蛋白質(zhì)分子中，尤其是球狀蛋白質(zhì)中，由若干相鄰二級結(jié)構(gòu)單元（即α—螺旋、β—折疊片和β—轉(zhuǎn)角等）彼此相互作用組合在一起，，形成有規(guī)則、在空間上能識別二級結(jié)構(gòu)組合體，充當(dāng)三級結(jié)構(gòu)構(gòu)件單元，稱超二級結(jié)構(gòu)。新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第69頁超二級結(jié)構(gòu)類型αα12345

52341

βαββ-迂回回形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)β-迂回新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第70頁結(jié)構(gòu)域(structuredomail)

是在二級結(jié)構(gòu)和超二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上形成并相對獨立三級結(jié)構(gòu)局部區(qū)域，是空間結(jié)構(gòu)上能識別三維實體。新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第71頁結(jié)構(gòu)域有三種不一樣而又相互聯(lián)絡(luò)涵義:1、獨立結(jié)構(gòu)單位2、獨立功效單位3、獨立折疊單位。新編生物化學(xué)蛋白質(zhì)第72頁蚯蚓血紅蛋白中四個-螺旋組成結(jié)構(gòu)域

兩個鐵原子新編生物