new 第4章 蛋白質(zhì)的共價(jià)結(jié)構(gòu)

第4章蛋白質(zhì)的共價(jià)結(jié)構(gòu)2009.7.290一、蛋白質(zhì)通論二、肽三、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定四、蛋白質(zhì)的氨基酸序列與生物學(xué)功能蛋白質(zhì)、多肽、寡肽蛋白質(zhì)與多肽可以通用有時(shí)也以胰島素（51個(gè)氨基酸，MW=5807）作為一個(gè)分界線，大于稱為蛋白質(zhì)，小于為多肽寡肽通常指2-10個(gè)氨基酸的小分子肽一、蛋白質(zhì)通論（三）蛋白質(zhì)構(gòu)象和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的組織層次（二）蛋白質(zhì)的形狀和大?。ㄒ唬┑鞍踪|(zhì)的分類N末端C末端牛核糖核酸酶一、蛋白質(zhì)通論蛋白質(zhì)的分類依據(jù)蛋白質(zhì)的外形分類球狀蛋白質(zhì)：globularprotein，外形接近球形或橢圓形，溶解性較好，能形成結(jié)晶，大多數(shù)蛋白質(zhì)屬于這一類。球狀蛋白的長(zhǎng)度與直徑之比一般小于10纖維狀蛋白質(zhì)：fibrousprotein，分子類似纖維或細(xì)棒。它又可分為可溶性纖維狀蛋白質(zhì)和不溶性纖維狀蛋白質(zhì)。依據(jù)蛋白質(zhì)的組成分類結(jié)合蛋白(conjugatedprotein)簡(jiǎn)單蛋白(simpleprotein)單純蛋白質(zhì)：這類蛋白質(zhì)只含由

-氨基酸組成的肽鏈，不含其它成分清蛋白和球蛋白albuminandglobulin由簡(jiǎn)單蛋白與其它非蛋白成分結(jié)合而成含量57-672-54-96.2-1212-20抗體（丙種球蛋白）注意等電點(diǎn)及分子量1937年Tiselius和Kabat的電泳方法色蛋白：由簡(jiǎn)單蛋白與色素物質(zhì)結(jié)合而成。如血紅蛋白、葉綠蛋白和細(xì)胞色素等。糖蛋白：由簡(jiǎn)單蛋白與糖類物質(zhì)組成。如細(xì)胞膜中的糖蛋白等。脂蛋白：由簡(jiǎn)單蛋白與脂類結(jié)合而成。如血清

-，

-脂蛋白等。核蛋白：由簡(jiǎn)單蛋白與核酸結(jié)合而成。如DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶、病毒的DNA或RNA復(fù)制過(guò)程中等。結(jié)合蛋白共價(jià)通過(guò)絲氨酸、蘇氨酸或酪氨酸的側(cè)鏈羥基經(jīng)磷酸二酯鍵連接到DNA或RNA的3′或5′端（二）蛋白質(zhì)的形狀和大小纖維蛋白質(zhì)、球狀蛋白質(zhì)、膜蛋白質(zhì)長(zhǎng)度/直徑>10蛋白質(zhì)分子量變化范圍很大,從大約6000到1,000,000道爾頓甚至更大。（二）蛋白質(zhì)的形狀和大?。ㄈ┑鞍踪|(zhì)構(gòu)象和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的組織層次化學(xué)結(jié)構(gòu)（construct,構(gòu)造

)：是指組成分子的原子種類+數(shù)量以及它們之間的鍵合(化學(xué)鍵)形式

C2H5OH乙醇 CH3OCH3乙醚

構(gòu)型(configuration)：在給定的化學(xué)結(jié)構(gòu)下，分子中原子在鍵合時(shí)所形成的不同的空間排列（可分離）旋光異構(gòu)順?lè)串悩?gòu)構(gòu)象(conformation)：在化學(xué)結(jié)構(gòu)和configuration相同的分子中，其原子由于單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)(internaltotation)而在空間形成的不同的構(gòu)象體可以相互轉(zhuǎn)化

一種物質(zhì)它的構(gòu)造和構(gòu)型只有一種，但它的構(gòu)象可以有許多種！蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次分一級(jí)結(jié)構(gòu)、二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)和四級(jí)結(jié)構(gòu)在二、三級(jí)結(jié)構(gòu)之間又分出二個(gè)亞層次：超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域?？臻g結(jié)構(gòu)=三維結(jié)構(gòu)=蛋白質(zhì)的構(gòu)象二、肽

1、肽的基本概念2、肽命名3、動(dòng)植物體內(nèi)重要的肽4、肽的物理和化學(xué)性質(zhì)1、肽的基本概念

一分子氨基酸的α-羧基與另一分子氨基酸α-氨基脫水縮合的化合物叫做肽，氨基酸之間通過(guò)酰胺鍵（蛋白質(zhì)化學(xué)中將這類酰胺鍵專稱為肽鍵）連接而成。指示:

刪除樣本文檔圖標(biāo),并替換為工作文檔圖標(biāo)，如下:在Word中創(chuàng)建文檔.返回PowerPoint在“插入”菜單中選擇“對(duì)象...”單擊“從文件創(chuàng)建”定位“文件”框中的文件名確認(rèn)選中“顯示為圖標(biāo)”。單擊“確定”選擇圖標(biāo)從“幻燈片放映”菜單中選擇“動(dòng)作設(shè)置”單擊“對(duì)象動(dòng)作”，并選擇“編輯”單擊“確定”肽鍵性質(zhì)1：肽鍵中的C-N鍵具有部分雙鍵性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)。肽鍵性質(zhì)2：在大多數(shù)情況下，以反式結(jié)構(gòu)存在。相鄰2個(gè)氨基酸的側(cè)鏈R形成反式構(gòu)型

組成肽鍵的原子（4+2）處于同一平面－肽平面。

-H2O二肽：丙氨酰甘氨酸

N——C2、肽命名

寡肽——少數(shù)幾個(gè)氨基酸

組成的肽絲氨酸甘氨酸酪氨酸丙氨酸亮氨酸多肽鏈、蛋白質(zhì)就是由幾十個(gè)到幾百個(gè)甚至幾千個(gè)氨基酸分子借肽鍵相互連接起的多肽鏈肽鏈中的氨基酸不是原來(lái)完整的分子，多肽鏈中的氨基酸單位稱為氨基酸殘基

無(wú)論肽鏈有多長(zhǎng)，在鏈的兩端一端有游離的氨基（-NH2），稱為N端；鏈的另一端有游離的羧基（-COOH），稱為C端。

多肽化合物的名稱，通常按照肽內(nèi)氨基酸殘基的排列順序，以殘基名稱（如某某氨酰）從N端依次閱讀到C端，并以C端殘基全名結(jié)束肽的名稱。命名舉例氨基末端羧基末端下列五肽命名為：丙氨酰谷氨酰亮氨酰纈氨酰組氨酸注意：在開鏈肽的N端和C端可以有游離的α氨基和α羧基，而有的開鏈肽的N端或C端的游離的α氨基或α羧基被別的基團(tuán)結(jié)合（如烷基化、?；龋┗騈端殘基自身環(huán)化。例如促甲狀腺素釋放激素的N端殘基是谷氨酸，此殘基易于自身環(huán)化成焦谷氨?；é涟被c谷氨酸的γ羧基脫水縮和而成）。在生物體中，多肽最重要的存在形式是作為蛋白質(zhì)的亞單位。但是，也有許多分子量比較小的多肽以游離狀態(tài)存在。這類多肽通常都具有特殊的生理功能，常稱為活性肽。如：腦啡肽；激素類多肽；抗生素類多肽；谷胱甘肽；蛇毒多肽等?；钚噪摹に仉幕蛏窠?jīng)肽3、動(dòng)植物體內(nèi)重要的肽

1）、谷胱甘肽

γ-肽鍵

GSH容易氧化，二分子GSH脫氫以二硫鍵相連成氧化型的谷胱甘肽（GSSG）谷胱甘肽是某些酶的輔酶，在體內(nèi)氧化還原過(guò)程中起重要作用。2）、促腎上腺皮質(zhì)激素（ACTH）

大腦分泌的ACTH參與意識(shí)行為的調(diào)控；腺垂體分泌的ACTH主要作用于腎上腺皮質(zhì)

3）、腦啡肽

Leu-腦啡肽

Met-腦啡肽

神經(jīng)遞質(zhì)，有鎮(zhèn)痛作用而又不會(huì)像嗎啡那樣使病人上癮的藥物嗎啡是鴉片中最主要的生物堿（含量約10-15%），1806年法國(guó)化學(xué)家F·澤爾蒂納首次從鴉片中分離出來(lái)。分離得到的白色粉末在狗和自己身上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果狗吃下去后很快昏昏睡去，用強(qiáng)刺激法也無(wú)法使其興奮蘇醒；他本人吞下這些粉末后也長(zhǎng)眠不醒。據(jù)此他用希臘神話中的睡眠之神嗎啡斯（Morphus）的名字將這些物質(zhì)命名為“嗎啡”。腦啡肽（endorphin），是一種內(nèi)成性（腦下垂體分泌）的類嗎啡生物化學(xué)合成物激素。它能與嗎啡受體結(jié)合，產(chǎn)生跟嗎啡、鴉片劑一樣有止痛和欣快感。等同天然的鎮(zhèn)痛劑。

runner'shigh

1975年，兩個(gè)小組分別自豬腦和牛腦中發(fā)現(xiàn)2008年3月《Science》4）、胰高血糖素——29肽

4、肽的物理和化學(xué)性質(zhì)離子晶體，熔點(diǎn)高，兩性離子。1、雙縮脲反應(yīng)（biuretreaction）是肽和蛋白質(zhì)所特有的一個(gè)反應(yīng)。一般含有兩個(gè)或兩個(gè)以上的肽鍵的化合物與CuSO4堿性溶液都能發(fā)生雙縮脲反應(yīng)面生成紫紅色或蘭紫色復(fù)合物利用這個(gè)反應(yīng)可以以分光光度計(jì)法測(cè)定蛋白質(zhì)含量（非蛋白質(zhì)特異性）肽的等電點(diǎn)如何求出？2、兩性離子+H3N—His—Glu—Val—COO-COO-查P133pK9.17pK6.00pK4.25pK2.322.324.256.009.17+-+2+10-1-2pK=4.25*6/2=5.125蛋白質(zhì)分子的一級(jí)結(jié)構(gòu)及其測(cè)定

一級(jí)結(jié)構(gòu)組成多肽鏈的氨基酸殘基的連接方式和排列順序二硫鍵蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)：(Primarystructure)組成蛋白質(zhì)的多肽鏈數(shù)目多肽鏈的氨基酸順序多肽鏈內(nèi)或鏈間二硫鍵的數(shù)目和位置1，樣品必需純（>97%以上）；2，知道蛋白質(zhì)的分子量；3，知道蛋白質(zhì)由幾個(gè)亞基組成；4，測(cè)定蛋白質(zhì)的氨基酸組成；并根據(jù)分子量計(jì)算每種氨基酸的個(gè)數(shù)。5，測(cè)定水解液中的氨量，計(jì)算酰胺的含量。測(cè)定蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)的要求三、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定1.氨基酸組成分析

2．氨基酸末端分析

3.蛋白質(zhì)中肽鏈的拆離4.肽鏈的部分降解及肽片斷的分離5．肽段氨基酸順序測(cè)定及肽段重疊6.二硫鍵與酰胺基的定位

1.氨基酸組成分析N-末端分析C-末端分析2.氨基酸末端分析N末端測(cè)定方法比C末端更加成熟、可靠和準(zhǔn)確，N-末端分析二硝基氟苯法（FDNB法）二甲基氨基萘磺酰氯法（DNS-Cl法）異硫氰酸苯酯法（Edman法）氨基酸末端分析2.氨基酸末端分析N-末端分析二硝基氟苯法（FDNB法）1945年由Sanger發(fā)明此法曾用此方法測(cè)定了胰島素的N-末端。2.氨基酸末端分析二甲基氨基萘磺酰氯法（DNS-Cl法）1956年hartley等提出靈敏度較高（比FDNB法提高100倍）樣品量小于1毫微摩爾DNS-氨基酸穩(wěn)定性較高2.氨基酸末端分析異硫氰酸苯酯法（Edman法）2.氨基酸末端分析生成PTH-氨基酸非常穩(wěn)定，在268nm處有強(qiáng)吸收峰C-末端分析肼解法還原法羧肽酶法2.氨基酸末端分析可與苯甲醛作用形成不溶的二亞芐基衍生物而除去溶于上清中2.還原法2.氨基酸末端分析硼氫化鋰還原成α-氨基醇。完全水解后分析α-氨基醇3.羧肽酶法主要方法

根據(jù)不同的反應(yīng)時(shí)間測(cè)出酶水解所釋放的氨基酸種類和數(shù)量，從而知道蛋白質(zhì)的C末端殘基順序。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，由于羧肽酶對(duì)不同的C末端氨基酸作用的速度不同，而且反應(yīng)是連續(xù)的，不能停在某一步上，因此給正確判斷氨基酸的順序造成了一定的困難。2.氨基酸末端分析肽鏈外切酶自多肽鏈的C端逐個(gè)的水解氨基酸4種常用羧肽酶：羧肽酶來(lái)源專一性CpA胰臟能釋放除pro、Arg和Lys以外的所有C端氨基酸CpB胰臟主要水解C端為Arg或Lys的肽鍵CpC植物或微生物相當(dāng)廣泛，幾乎能釋放C端的所有氨基酸CpY面包酵母可釋放C端所有氨基酸羧肽酶A、B均不作用于C-末端第二位為Pro的C-末端的殘基的肽鍵-AA-AA-Lys-AA-AA-Arg-AA-AA-Pro-AA-AA-pro-AA羧肽酶A不作用-AA-AA-Lys-AA-AA-Arg羧肽酶B只作用羧肽酶A、B均不作用羧肽酶Y設(shè)計(jì)自動(dòng)化序列儀return肽鏈間的結(jié)合非共價(jià)鍵血紅蛋白（四聚體）烯醇化酶（二聚體）共價(jià)鍵結(jié)合胰島素免疫球蛋白等3、蛋白質(zhì)中肽鏈的拆離非共價(jià)鍵連接的多肽鏈溫和條件下可以解離通過(guò)二硫鍵連接的多肽鏈需要較強(qiáng)的條件將二硫鍵切斷3、蛋白質(zhì)中肽鏈的拆離拆分二硫鍵結(jié)構(gòu)是半胱氨酸殘基經(jīng)氧化作用而形成胱氨酸殘基。還原法氧化法3、蛋白質(zhì)中肽鏈的拆離主要二種方法：1.過(guò)甲酸氧化法巰基（-SH）和二硫鍵（-S-S-）同時(shí)氧化成磺基，生成的磺酸基很穩(wěn)定，肽鏈不再重新形成二硫鍵，便于肽鏈分離二硫橋的斷裂巰基乙醇8mol/L尿素或6mol/L鹽酸胍二硫橋的斷裂2.巰基化合物還原法蛋白質(zhì)變性二硫鍵暴露可以用碘乙酸等烷基化試劑保護(hù)生成的半胱氨酸的-SH+HI+巰基保護(hù)試劑

由于氨基酸順序測(cè)定多數(shù)采用Edman降解法，它一次能分析肽鏈長(zhǎng)度約10余個(gè)氨基酸殘基，所以分離得到的單鏈如果太長(zhǎng)，須將長(zhǎng)的肽鏈斷裂成易分析的較短肽鏈。

肽鏈部分降解的方法要求選擇性強(qiáng)、裂解點(diǎn)少、反應(yīng)率高，一般采用化學(xué)裂解和酶解法兩種。4.肽鏈的部分降解及肽片斷的分離1）．化學(xué)裂解法

溴化氰（CNBr）與肽鏈中Met殘基側(cè)鏈的硫醚基發(fā)生反應(yīng)，生成環(huán)化的溴化亞氨內(nèi)酯，此產(chǎn)物水解后，產(chǎn)生高絲氨酸內(nèi)酯，使蛋氨酸羧基端的肽鍵斷裂。這一方法的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)率高（可達(dá)85%）、專一性強(qiáng)，故實(shí)際應(yīng)用較多。甲硫氨酸,人體唯一的含硫必需AA氰化物，帶有氰基（CN）的化合物cyanide['sai?,naid]叁鍵給予氰基以相當(dāng)高的穩(wěn)定性，使之在通常的化學(xué)反應(yīng)中都以一個(gè)整體存在。該基團(tuán)具有和鹵素類似的化學(xué)性質(zhì)，常被稱為擬鹵素。

有機(jī)氰化物可分類為腈jīng（C-CN）異腈（C-NC）

苦杏仁中毒機(jī)理主要是由于苦杏仁苷被腸道菌群中的β-葡萄糖苷酶水解，產(chǎn)生氫氰酸而被吸收。氰離子能與細(xì)胞色素氧化酶的三價(jià)鐵（Fe3+）結(jié)合，