蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)課件

1、2.4 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)超二級(jí)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)域2.4.1 蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)l一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)l氨基酸殘基的排列順序氨基酸殘基的排列順序l氨基酸間的鏈接方式：肽鍵、二硫鍵氨基酸間的鏈接方式：肽鍵、二硫鍵2.4.2 蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)1、穩(wěn)定蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的作用力、穩(wěn)定蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的作用力l氫鍵：維持蛋白質(zhì)的構(gòu)象氫鍵：維持蛋白質(zhì)的構(gòu)象l離子鍵（鹽鍵）離子鍵（鹽鍵）l疏水作用疏水作用l范德華力范德華力2、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)l蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)分子中多肽鏈本身折疊和蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)分子中多肽鏈本身折疊和盤繞的方式，它僅涉及肽鏈中主鏈的構(gòu)象，并不涉及盤繞的方式，它僅涉及肽鏈中主鏈的構(gòu)象，并不涉及側(cè)鏈的

2、構(gòu)象。側(cè)鏈的構(gòu)象。l蛋白質(zhì)主鏈的折疊是由氫鍵維系的有規(guī)則的重復(fù)構(gòu)象蛋白質(zhì)主鏈的折疊是由氫鍵維系的有規(guī)則的重復(fù)構(gòu)象組成組成l常見二級(jí)結(jié)構(gòu)元件：常見二級(jí)結(jié)構(gòu)元件： ( ()螺旋（螺旋（helixhelix） ( ()折疊（折疊（pleated sheetpleated sheet） ( ()轉(zhuǎn)角（轉(zhuǎn)角（turnturn）、）、凸起（凸起（buglebugle） ( () )無規(guī)則卷曲（無規(guī)則卷曲（nonregular coilnonregular coil）（1）螺旋（helix）要點(diǎn)要點(diǎn)l每個(gè)螺旋含每個(gè)螺旋含3.63.6個(gè)個(gè)AAAA殘基，螺距殘基，螺距0.54nm0.54nm，螺旋直徑，螺旋直徑

3、0.5nm,0.5nm,每個(gè)殘每個(gè)殘基繞軸旋轉(zhuǎn)基繞軸旋轉(zhuǎn)100100o o ; ;l螺旋體中所有氨基酸殘基螺旋體中所有氨基酸殘基R R側(cè)鏈側(cè)鏈都伸向外側(cè)都伸向外側(cè)a-a-螺旋螺旋：是多肽鏈沿長(zhǎng)軸卷曲：是多肽鏈沿長(zhǎng)軸卷曲而成的有規(guī)則的螺旋型構(gòu)象。而成的有規(guī)則的螺旋型構(gòu)象。l相鄰螺旋間（第相鄰螺旋間（第n n個(gè)氨基酸殘基個(gè)氨基酸殘基C=OC=O的氧與第的氧與第n+4n+4個(gè)氨基酸殘基的個(gè)氨基酸殘基的-NH-NH氫之間）形成平行于螺旋軸氫之間）形成平行于螺旋軸的氫鍵，肽鏈上所有的肽鍵都參與氫鍵的形成的氫鍵，肽鏈上所有的肽鍵都參與氫鍵的形成l氫鍵閉環(huán)內(nèi)原子數(shù)為氫鍵閉環(huán)內(nèi)原子數(shù)為1313個(gè)個(gè)l螺旋多數(shù)為

4、右手的，螺旋多數(shù)為右手的， 有旋光能力有旋光能力（2）折疊（-pleated sheet）-折疊片：兩條或多條幾乎完全伸展的多肽鏈折疊片：兩條或多條幾乎完全伸展的多肽鏈（或同一肽鏈的不同肽段）側(cè)向聚集在一起，（或同一肽鏈的不同肽段）側(cè)向聚集在一起，相鄰肽鏈主鏈上的相鄰肽鏈主鏈上的N-HN-H和和C=0C=0之間形成氫鍵。之間形成氫鍵。l甘氨酸和脯氨酸出現(xiàn)的頻率較高甘氨酸和脯氨酸出現(xiàn)的頻率較高l球狀蛋白質(zhì)中，占球狀蛋白質(zhì)中，占1/41/4l大多數(shù)大多數(shù)轉(zhuǎn)角位于蛋白質(zhì)分子表面轉(zhuǎn)角位于蛋白質(zhì)分子表面（3）-轉(zhuǎn)角（-turn）蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)（4）-凸起（bugle）（5）無規(guī)卷曲l無規(guī)卷曲是指沒有規(guī)律性的

5、肽鏈結(jié)構(gòu)，有無規(guī)卷曲是指沒有規(guī)律性的肽鏈結(jié)構(gòu)，有更大的任意性更大的任意性l該構(gòu)象并非完全任意，每種蛋白質(zhì)肽鏈中該構(gòu)象并非完全任意，每種蛋白質(zhì)肽鏈中存在的這一類型肽段的空間構(gòu)象幾乎相同存在的這一類型肽段的空間構(gòu)象幾乎相同l許多蛋白質(zhì)的功能部位常常埋伏在這里許多蛋白質(zhì)的功能部位常常埋伏在這里3、超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域l蛋白質(zhì)中若干相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)單位（即單個(gè)蛋白質(zhì)中若干相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)單位（即單個(gè)螺螺旋或旋或折疊或折疊或轉(zhuǎn)角）組合在一起，形成有規(guī)則轉(zhuǎn)角）組合在一起，形成有規(guī)則的、在空間上能辯認(rèn)的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合體稱為蛋白質(zhì)的、在空間上能辯認(rèn)的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合體稱為蛋白質(zhì)的超二級(jí)結(jié)構(gòu)的超二級(jí)結(jié)構(gòu)超二級(jí)結(jié)構(gòu)（超二級(jí)結(jié)

6、構(gòu)（ supersecondary structure ）結(jié)構(gòu)域（結(jié)構(gòu)域（structure domain）l小的單體蛋白只有一個(gè)結(jié)構(gòu)域（即三級(jí)結(jié)小的單體蛋白只有一個(gè)結(jié)構(gòu)域（即三級(jí)結(jié)構(gòu)）；大的單體蛋白有數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)域構(gòu)）；大的單體蛋白有數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)域l在超二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)一步盤繞折疊成的近在超二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)一步盤繞折疊成的近似球狀的緊密結(jié)構(gòu)。似球狀的緊密結(jié)構(gòu)。l酶蛋白的活性中心往往酶蛋白的活性中心往往位于結(jié)構(gòu)域之間，有利位于結(jié)構(gòu)域之間，有利于活性中心與底物結(jié)合于活性中心與底物結(jié)合4、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)l多肽鏈在二級(jí)結(jié)構(gòu)、超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域等結(jié)構(gòu)多肽鏈在二級(jí)結(jié)構(gòu)、超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域等結(jié)構(gòu)層次的基礎(chǔ)上，組

7、裝而成的完整結(jié)構(gòu)單元。層次的基礎(chǔ)上，組裝而成的完整結(jié)構(gòu)單元。l三級(jí)結(jié)構(gòu)的形成使肽鏈中所有的原子都達(dá)到空間三級(jí)結(jié)構(gòu)的形成使肽鏈中所有的原子都達(dá)到空間上的重新排布。上的重新排布。l舉例：舉例：19631963年年KendrewKendrew等通過鯨肌紅蛋白的等通過鯨肌紅蛋白的x-x-射射線衍射分析，測(cè)得了它的空間結(jié)構(gòu)線衍射分析，測(cè)得了它的空間結(jié)構(gòu)5、 蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)l具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子亞基亞基按一定方式聚合起來按一定方式聚合起來形成蛋白質(zhì)大分子形成蛋白質(zhì)大分子, ,即為蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)即為蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)l蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)的亞基一般都是偶數(shù)蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)的亞基一般都是

8、偶數(shù), ,排列為對(duì)稱性排列為對(duì)稱性l四級(jí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定靠分子中的多種化學(xué)鍵維持：疏水作四級(jí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定靠分子中的多種化學(xué)鍵維持：疏水作用、鹽鍵、氫鍵等用、鹽鍵、氫鍵等2.6 蛋白質(zhì)的性質(zhì)（一）蛋白質(zhì)的相對(duì)分子量l蛋白質(zhì)相對(duì)分子量變化范圍：蛋白質(zhì)相對(duì)分子量變化范圍：1 1l測(cè)分子量的方法測(cè)分子量的方法 滲透壓法滲透壓法 超離心法超離心法 凝膠過濾法凝膠過濾法 SDS-PAGESDS-PAGE法法（二）蛋白質(zhì)的兩性電離及等電點(diǎn)1 1、兩性解離、兩性解離蛋白質(zhì)是兩性電解質(zhì)，能與酸或堿發(fā)生作用。蛋白質(zhì)是兩性電解質(zhì)，能與酸或堿發(fā)生作用。解離基團(tuán)：主要來自側(cè)鏈上的功能團(tuán)及少數(shù)末端解離基團(tuán)：主要來自側(cè)鏈上的功能團(tuán)

9、及少數(shù)末端羧基和氨基，結(jié)合蛋白質(zhì)還有輔基中的可解離基羧基和氨基，結(jié)合蛋白質(zhì)還有輔基中的可解離基團(tuán)。團(tuán)。人體及動(dòng)物體內(nèi)的重要緩沖溶劑人體及動(dòng)物體內(nèi)的重要緩沖溶劑2 2、等電點(diǎn)、等電點(diǎn)l涵義：使蛋白質(zhì)所帶凈電荷為零時(shí)的涵義：使蛋白質(zhì)所帶凈電荷為零時(shí)的pHpH值，并非值，并非是蛋白質(zhì)電荷最小時(shí)的是蛋白質(zhì)電荷最小時(shí)的pHpH值值l等電點(diǎn)與所含氨基酸種類和數(shù)量有關(guān)等電點(diǎn)與所含氨基酸種類和數(shù)量有關(guān)l等電點(diǎn)附近溶解度最小等電點(diǎn)附近溶解度最小l蛋白質(zhì)電泳（蛋白質(zhì)電泳（electrophoresiselectrophoresis）：蛋白質(zhì)是兩性）：蛋白質(zhì)是兩性解離物質(zhì)，在偏酸溶液中帶正電荷，在偏堿溶液解離物質(zhì)，

10、在偏酸溶液中帶正電荷，在偏堿溶液中帶負(fù)電荷，在電場(chǎng)中帶電蛋白質(zhì)粒子向帶相反中帶負(fù)電荷，在電場(chǎng)中帶電蛋白質(zhì)粒子向帶相反電荷的電極移動(dòng)。電荷的電極移動(dòng)。（三）蛋白質(zhì)的變性l概念：天然蛋白質(zhì)受物理或化學(xué)因素的影響，分概念：天然蛋白質(zhì)受物理或化學(xué)因素的影響，分子內(nèi)部原有的高度規(guī)則性的空間排列發(fā)生變化，子內(nèi)部原有的高度規(guī)則性的空間排列發(fā)生變化，致使其原有性質(zhì)和功能發(fā)生部分或全部喪失。致使其原有性質(zhì)和功能發(fā)生部分或全部喪失。l變性的因素及作用機(jī)制變性的因素及作用機(jī)制因素因素作用機(jī)制作用機(jī)制熱破壞氫鍵酸堿破壞鹽鍵醇分子進(jìn)入肽鏈間空隙，破壞次級(jí)鍵高濃度尿素破壞氫鍵鹽酸胍破壞氫鍵，使-SH暴露l變性后的特征變性

11、后的特征l失去生物活性失去生物活性l溶解度降低，易形成沉淀溶解度降低，易形成沉淀l喪失結(jié)晶能力喪失結(jié)晶能力l肽鏈松散，易被蛋白酶水解肽鏈松散，易被蛋白酶水解l變性的實(shí)質(zhì)：分子內(nèi)的次級(jí)鍵被破壞，一級(jí)結(jié)構(gòu)變性的實(shí)質(zhì)：分子內(nèi)的次級(jí)鍵被破壞，一級(jí)結(jié)構(gòu)沒有改變沒有改變l變性的可逆性：蛋白質(zhì)的變性如不超過一定限度，變性的可逆性：蛋白質(zhì)的變性如不超過一定限度，經(jīng)適當(dāng)處理后，可重新變?yōu)樘烊坏鞍踪|(zhì)經(jīng)適當(dāng)處理后，可重新變?yōu)樘烊坏鞍踪|(zhì)l變性的應(yīng)用：豆腐的加工、重金屬鹽中毒的救治、變性的應(yīng)用：豆腐的加工、重金屬鹽中毒的救治、尿蛋白的檢測(cè)尿蛋白的檢測(cè)（四）蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)l蛋白質(zhì)分子直徑在蛋白質(zhì)分子直徑在1-100nm

12、1-100nm之間，在水溶液中具有之間，在水溶液中具有膠體溶液的性質(zhì)（布朗運(yùn)動(dòng)，丁達(dá)耳現(xiàn)象，膠體溶液的性質(zhì)（布朗運(yùn)動(dòng)，丁達(dá)耳現(xiàn)象，不能不能通過半透膜通過半透膜）l穩(wěn)定蛋白質(zhì)膠體溶液的主要因素穩(wěn)定蛋白質(zhì)膠體溶液的主要因素 蛋白質(zhì)表面極性基團(tuán)形成的蛋白質(zhì)表面極性基團(tuán)形成的水化膜水化膜 非等電狀態(tài)時(shí)，非等電狀態(tài)時(shí)，同種電荷同種電荷的互相排斥的互相排斥（五）蛋白質(zhì)的沉淀反應(yīng)1 1、加高濃度鹽、加高濃度鹽l鹽析：隨著鹽濃度的增加，大量的鹽離子可與蛋鹽析：隨著鹽濃度的增加，大量的鹽離子可與蛋白質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)溶液中的水分子，從而破壞蛋白質(zhì)顆粒白質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)溶液中的水分子，從而破壞蛋白質(zhì)顆粒表面的水化層，失去水化層的裸露蛋

13、白質(zhì)分子易表面的水化層，失去水化層的裸露蛋白質(zhì)分子易于聚集而沉淀。于聚集而沉淀。l常用鹽：硫酸鈉，硫酸銨，氯化鈉等常用鹽：硫酸鈉，硫酸銨，氯化鈉等2 2、加有機(jī)溶劑、加有機(jī)溶劑l某些有機(jī)溶劑能吸水，破壞蛋白質(zhì)膠粒上的水某些有機(jī)溶劑能吸水，破壞蛋白質(zhì)膠粒上的水化層，使蛋白質(zhì)沉淀。如乙醇、丙酮等化層，使蛋白質(zhì)沉淀。如乙醇、丙酮等3 3、加重金屬鹽、加重金屬鹽l蛋白質(zhì)在堿性溶液中與重金屬離子作用產(chǎn)生重蛋白質(zhì)在堿性溶液中與重金屬離子作用產(chǎn)生重金屬蛋白鹽沉淀。如高氯化汞、硝酸銀、醋酸金屬蛋白鹽沉淀。如高氯化汞、硝酸銀、醋酸鉛等鉛等4 4、加某些酸類、加某些酸類l苦味酸、單寧酸、三氯乙酸等能和蛋白質(zhì)化合苦

14、味酸、單寧酸、三氯乙酸等能和蛋白質(zhì)化合成不溶解的蛋白質(zhì)鹽成不溶解的蛋白質(zhì)鹽蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)5 5、加熱、加熱l可使多數(shù)蛋白質(zhì)變性沉淀可使多數(shù)蛋白質(zhì)變性沉淀l可除去樣品中蛋白質(zhì)可除去樣品中蛋白質(zhì)l加熱后使蛋白質(zhì)變性，易于被消化吸收加熱后使蛋白質(zhì)變性，易于被消化吸收蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題l1、名詞解釋：蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)、名詞解釋：蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)、超二級(jí)結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)域、必需氨基酸、非必需構(gòu)、超二級(jí)結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)域、必需氨基酸、非必需氨基酸、等電點(diǎn)、鹽析氨基酸、等電點(diǎn)、鹽析l2、什么是蛋白質(zhì)的沉淀作用？列舉使蛋白質(zhì)沉、什么是蛋白質(zhì)的沉淀作用？列舉使蛋白質(zhì)沉淀的方法。淀的方法。l3、什么是蛋白質(zhì)的變性作用？蛋白質(zhì)變性后的、什么是蛋白質(zhì)的變性作用？蛋白質(zhì)變性后的特征有