第二章 蛋白質(zhì)化學(xué)2課件

1、第二章第二章 蛋白質(zhì)化學(xué)蛋白質(zhì)化學(xué)第二章第二章 蛋白質(zhì)化學(xué)蛋白質(zhì)化學(xué)主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： n主要介紹蛋白質(zhì)的構(gòu)件單位主要介紹蛋白質(zhì)的構(gòu)件單位氨基酸的結(jié)氨基酸的結(jié)構(gòu)、分類、性質(zhì)。構(gòu)、分類、性質(zhì)。n了解肽的概念、結(jié)構(gòu)。了解肽的概念、結(jié)構(gòu)。n重點(diǎn)討論蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及結(jié)構(gòu)和功重點(diǎn)討論蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及結(jié)構(gòu)和功能的相互關(guān)系。能的相互關(guān)系。目目 錄錄第一節(jié)第一節(jié) 蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能及元素組成蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能及元素組成第二節(jié)第二節(jié) 蛋白質(zhì)的基本組成單位蛋白質(zhì)的基本組成單位氨基酸氨基酸第三節(jié)第三節(jié) 肽肽第四節(jié)第四節(jié) 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)第五節(jié)第五節(jié) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功

2、能的關(guān)系第六節(jié)第六節(jié) 蛋白質(zhì)的重要性質(zhì)蛋白質(zhì)的重要性質(zhì)第七節(jié)第七節(jié) 蛋白質(zhì)的分離純化技術(shù)蛋白質(zhì)的分離純化技術(shù)第八節(jié)第八節(jié) 蛋白質(zhì)的分類蛋白質(zhì)的分類第三節(jié)第三節(jié) 肽肽一、肽鍵一、肽鍵二、肽的命名二、肽的命名三、肽的重要理化性質(zhì)三、肽的重要理化性質(zhì)四、天然存在的活性肽四、天然存在的活性肽 肽肽(peptide)是是氨基酸的線性聚合物氨基酸的線性聚合物，因此也常稱肽鏈，因此也常稱肽鏈(peptide chain)。 蛋白質(zhì)是由一條或多條多肽鏈構(gòu)成的大分子。蛋白質(zhì)是由一條或多條多肽鏈構(gòu)成的大分子。 蛋白質(zhì)分子中氨基酸的排列順序，包括二硫鍵的位蛋白質(zhì)分子中氨基酸的排列順序，包括二硫鍵的位置稱為置稱為蛋白

3、質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)。一、肽鍵一、肽鍵肽鍵：肽鍵：一個(gè)氨基酸分子的一個(gè)氨基酸分子的-羧基羧基與另一個(gè)氨與另一個(gè)氨基酸分子的基酸分子的-氨基氨基發(fā)生?；磻?yīng)，脫去一發(fā)生?；磻?yīng)，脫去一分子水形成的酰胺鍵稱為肽鍵。分子水形成的酰胺鍵稱為肽鍵。CHR1H2NOHCOH2OCHCOOHR2HNH氨基酸的結(jié)合方式氨基酸的結(jié)合方式:羧基脫掉羧基脫掉 OH（羥基）（羥基）氨基脫掉氨基脫掉 Hv一個(gè)氨基酸分子上的羧基和另一個(gè)氨基酸分一個(gè)氨基酸分子上的羧基和另一個(gè)氨基酸分子上的氨基相連接，同時(shí)脫掉一分子水，這子上的氨基相連接，同時(shí)脫掉一分子水，這種結(jié)合方式叫做種結(jié)合方式叫做脫水縮合脫水縮合CHR1H

4、2NCOCHCOOHR2HNH2O二二肽肽肽鍵肽鍵脫水縮合脫水縮合氨基酸的結(jié)合方式氨基酸的結(jié)合方式:CONHNHCO O H CN肽鍵的表示方法肽鍵的表示方法:兩個(gè)氨基酸分子通過縮合而形成兩個(gè)氨基酸分子通過縮合而形成的化合物叫做的化合物叫做二肽二肽連接兩個(gè)氨基酸分子的化學(xué)鍵叫連接兩個(gè)氨基酸分子的化學(xué)鍵叫肽鍵肽鍵氨基酸的結(jié)合方式氨基酸的結(jié)合方式:脫水縮合脫水縮合肽鍵肽鍵CHCOOHR3HNOH HCCHR1NH2COCHR2HNO二肽二肽H2OH2O氨基酸的結(jié)合方式:脫水縮合CCHR1NH2COCHR2HNO肽鍵肽鍵二肽二肽CHCOOHR3HNH2O肽鍵肽鍵三三肽肽n以此類推，由多個(gè)氨基酸分子縮

5、合而成的含有多個(gè)肽以此類推，由多個(gè)氨基酸分子縮合而成的含有多個(gè)肽鍵的化合物，叫鍵的化合物，叫多肽多肽。n多肽通常呈鏈狀結(jié)構(gòu)，叫多肽通常呈鏈狀結(jié)構(gòu)，叫肽鏈肽鏈H2O有幾個(gè)氨基酸，就叫幾肽有幾個(gè)氨基酸，就叫幾肽 兩個(gè)氨基酸分子形成的肽稱為兩個(gè)氨基酸分子形成的肽稱為二肽二肽，少于，少于10個(gè)氨基酸個(gè)氨基酸分子形成的肽稱為分子形成的肽稱為寡肽寡肽。多于。多于10個(gè)稱為個(gè)稱為多肽多肽。 氨基酸殘基氨基酸殘基：脫去一分子水，氨基酸已不是完整的氨：脫去一分子水，氨基酸已不是完整的氨基酸分子，稱為氨基酸殘基。基酸分子，稱為氨基酸殘基。 肽平面肽平面：組成肽鍵的：組成肽鍵的4個(gè)原子和個(gè)原子和2個(gè)相鄰的個(gè)相鄰的C

6、原子傾向原子傾向于共平面，形成多肽主鏈的酰胺平面，也稱于共平面，形成多肽主鏈的酰胺平面，也稱肽平面肽平面。 肽鏈有兩個(gè)末端，一端為游離的肽鏈有兩個(gè)末端，一端為游離的-NH2，稱為氨基端，稱為氨基端或或N端端；另一端為游離的；另一端為游離的-COOH，稱為羧基端或，稱為羧基端或C端端。 多肽鏈具有方向性：從多肽鏈具有方向性：從N端到端到C端。端。1、命名是從、命名是從N端到端到C端；端；2、N端的氨基酸殘基稱端的氨基酸殘基稱酰胺酰胺，C端的稱端的稱氨基酸氨基酸；3、通常根據(jù)肽的生物功能和來源來命名。、通常根據(jù)肽的生物功能和來源來命名。二、肽的命名二、肽的命名三、肽的重要理化性質(zhì)三、肽的重要理化性

7、質(zhì)1. 熔點(diǎn)高熔點(diǎn)高。這說明它和氨基酸一樣，是以偶極離子形。這說明它和氨基酸一樣，是以偶極離子形式形成離子晶格而存在的。式形成離子晶格而存在的。2. 具有具有酸堿兩性性質(zhì)和等電點(diǎn)酸堿兩性性質(zhì)和等電點(diǎn)。肽的酸堿性質(zhì)主要來。肽的酸堿性質(zhì)主要來自游離末端自游離末端 -NH2和游離末端和游離末端 -COOH以及側(cè)鏈以及側(cè)鏈R上可解離的基團(tuán)上可解離的基團(tuán)。每一種肽都有其相應(yīng)的等電點(diǎn)。每一種肽都有其相應(yīng)的等電點(diǎn)。 3. 具有具有旋光性旋光性。 這是由于肽中有不對(duì)稱這是由于肽中有不對(duì)稱C原子存在。原子存在。 一般短肽的旋光度一般短肽的旋光度約等于約等于組成該肽中各個(gè)氨基酸組成該肽中各個(gè)氨基酸旋光度的總和。旋

8、光度的總和。 但是較長的肽，其旋光度則不等于其組成氨基酸但是較長的肽，其旋光度則不等于其組成氨基酸的旋光度的簡單加和。的旋光度的簡單加和。4. 具有具有雙縮脲反應(yīng)雙縮脲反應(yīng)。 這是肽和蛋白質(zhì)所特有的，而為氨基酸所沒有的這是肽和蛋白質(zhì)所特有的，而為氨基酸所沒有的一個(gè)顏色反應(yīng)。一個(gè)顏色反應(yīng)。 一般含有兩個(gè)或兩個(gè)以上一般含有兩個(gè)或兩個(gè)以上肽鍵肽鍵的化合物與的化合物與CuSO4堿堿性溶液都能發(fā)生雙縮脲反應(yīng)而生成性溶液都能發(fā)生雙縮脲反應(yīng)而生成紫紅色或藍(lán)紫紫紅色或藍(lán)紫色色的復(fù)合物，利用此反應(yīng)借助的復(fù)合物，利用此反應(yīng)借助分光光度法分光光度法可測(cè)定可測(cè)定肽或蛋白質(zhì)含量。肽或蛋白質(zhì)含量。5. 具具紫外吸收紫外吸

9、收。 如果肽中存在有如果肽中存在有Trp、Tyr和和Phe，則在，則在280 nm處有處有最大吸收峰。最大吸收峰。 利用這個(gè)特性可對(duì)肽進(jìn)行定量測(cè)定。利用這個(gè)特性可對(duì)肽進(jìn)行定量測(cè)定。6. 其他反應(yīng)其他反應(yīng)。 由于肽中存在由于肽中存在游離游離 -NH2和和游離游離 -COOH，所以能所以能進(jìn)行茚三酮反應(yīng)、?；磻?yīng)、酯化反應(yīng)等反應(yīng)進(jìn)行茚三酮反應(yīng)、?；磻?yīng)、酯化反應(yīng)等反應(yīng)。四、天然存在的活性肽四、天然存在的活性肽 在生物體中，多肽最重要的存在形式是作為蛋白質(zhì)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。的亞單位。 但是，生物體也有許多分子量比較小的多肽以游離但是，生物體也有許多分子量比較小的多

10、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，狀態(tài)存在。這類多肽通常都具有特殊的生理功能，常稱為常稱為活性肽（活性肽（active peptide）。 類別：激素、抗菌素、輔助因子等類別：激素、抗菌素、輔助因子等 實(shí)例：實(shí)例：谷胱甘肽谷胱甘肽 (glutathione) 短桿菌肽短桿菌肽S 促甲狀腺素釋放因子促甲狀腺素釋放因子(TRH) 腦啡肽腦啡肽 牛催產(chǎn)素和加壓素牛催產(chǎn)素和加壓素 -天冬氨酰天冬氨酰-苯丙氨酸甲酯苯丙氨酸甲酯天然活性肽天然活性肽谷胱甘肽在體內(nèi)谷胱甘肽在體內(nèi)參與氧化還原過程參與氧化還原過程，作為某些氧化還原作為某些氧化還原酶的輔酶酶的輔酶，或，或保護(hù)巰基酶保護(hù)巰基酶，或

11、，或防止過氧化物的積累防止過氧化物的積累。谷胱甘肽谷胱甘肽短桿菌肽短桿菌肽S（抗生素）（抗生素）鳥氨酸鳥氨酸 D型氨基酸對(duì)許多種類的微生物有毒性對(duì)許多種類的微生物有毒性一般的蛋白酶只水解一般的蛋白酶只水解L型氨基酸型氨基酸 體內(nèi)許多激素屬寡肽或多肽體內(nèi)許多激素屬寡肽或多肽多肽類激素及神經(jīng)肽多肽類激素及神經(jīng)肽 腦啡肽：腦啡肽： 為五肽，具有鎮(zhèn)痛作用，它們?cè)谥袠猩窠?jīng)系統(tǒng)中為五肽，具有鎮(zhèn)痛作用，它們?cè)谥袠猩窠?jīng)系統(tǒng)中形成，是體內(nèi)自己產(chǎn)生的一類鴉片劑。形成，是體內(nèi)自己產(chǎn)生的一類鴉片劑。牛催產(chǎn)素與加壓素：牛催產(chǎn)素與加壓素： 牛催產(chǎn)素牛催產(chǎn)素 S S CysTyrIleGlnAsnCysProLeuGly-

12、NH2 牛加壓素牛加壓素 S S CysTyrPheGlnAsnCysProArgGly-NH2 -天冬氨酰天冬氨酰-苯丙氨酸甲酯苯丙氨酸甲酯（甜味劑）（甜味劑）CH2NH2 CH C NH CH C OO CH2COOH O CH3阿斯巴甜阿斯巴甜氨基酸分子式的計(jì)算氨基酸分子式的計(jì)算n已知已知R基：基：n已知蛋白質(zhì)和構(gòu)成蛋白質(zhì)的某些氨基酸的分子已知蛋白質(zhì)和構(gòu)成蛋白質(zhì)的某些氨基酸的分子式：式：C2H4N1O2+R基各元素個(gè)數(shù)基各元素個(gè)數(shù)谷氨酸的谷氨酸的R基為基為C3H5O2，在一個(gè)谷氨酸分子中，含，在一個(gè)谷氨酸分子中，含有碳和氧的原子數(shù)分別是（有碳和氧的原子數(shù)分別是（ ）A.4、4 B.5、4

13、 C.4、5 D.5、5谷胱甘肽（分子式谷胱甘肽（分子式C10H17O6N3S)是存在于動(dòng)植物和微生是存在于動(dòng)植物和微生物細(xì)胞中的重要三肽，它是由谷氨酸（物細(xì)胞中的重要三肽，它是由谷氨酸（C5H9O4N)、甘氨、甘氨酸（酸（C2H5O2N）和半胱氨酸縮合而成，則半胱氨酸可能）和半胱氨酸縮合而成，則半胱氨酸可能的分子式為（的分子式為（ ） A.C3H3NS B.C3H5ONS C.C3H7O2NS D.C3H3O2NS蛋白質(zhì)的分子式蛋白質(zhì)的分子式+2H2O=各氨基酸分子式之和各氨基酸分子式之和第四節(jié)第四節(jié) 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)一、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次一、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次二、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)

14、構(gòu)二、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)三、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)三、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)四、蛋白質(zhì)的超二級(jí)結(jié)構(gòu)四、蛋白質(zhì)的超二級(jí)結(jié)構(gòu)五、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)域五、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)域六、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)六、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)七、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)七、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)八、纖維狀蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)八、纖維狀蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)n蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)層次分為蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)層次分為一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)（初級(jí)結(jié)構(gòu)）（初級(jí)結(jié)構(gòu)）和和高級(jí)結(jié)構(gòu)高級(jí)結(jié)構(gòu)（空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)）。）。n空間結(jié)構(gòu)包括空間結(jié)構(gòu)包括二級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)和和四級(jí)結(jié)四級(jí)結(jié)構(gòu)構(gòu)，在二、三級(jí)結(jié)構(gòu)之間還存在有，在二、三級(jí)結(jié)構(gòu)之間還存在有超二級(jí)結(jié)超二級(jí)結(jié)構(gòu)構(gòu)和和結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域這兩個(gè)結(jié)構(gòu)層次。這兩個(gè)結(jié)構(gòu)層次。二級(jí)結(jié)

15、構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)不同折疊形式的組合（二級(jí)結(jié)構(gòu)聚合體）不同折疊形式的組合（二級(jí)結(jié)構(gòu)聚合體）超二級(jí)結(jié)構(gòu)超二級(jí)結(jié)構(gòu)明顯分開的球狀區(qū)域結(jié)構(gòu)明顯分開的球狀區(qū)域結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域整條多肽鏈的空間結(jié)構(gòu)（蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)）整條多肽鏈的空間結(jié)構(gòu)（蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)）三級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)聚合體（分子）的亞基以非共價(jià)鍵結(jié)合聚合體（分子）的亞基以非共價(jià)鍵結(jié)合四級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)氨基酸排列順序，不涉及肽鏈的空間排列氨基酸排列順序，不涉及肽鏈的空間排列一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)具有層次性蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)具有層次性多肽鏈主鏈的局部空間結(jié)構(gòu)，不考慮側(cè)鏈構(gòu)象多肽鏈主鏈的局部空間結(jié)構(gòu)，不考慮側(cè)鏈構(gòu)象一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)

16、構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)primary structuresecondary structureTertiary structurequariernary structure超二級(jí)結(jié)構(gòu)超二級(jí)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域 supersecondary structureStructure doman多肽鏈中氨基酸的排列順序多肽鏈中氨基酸的排列順序，稱為，稱為蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)(primary structure)。n 特點(diǎn)：特點(diǎn)：鏈狀；鏈狀；主要化學(xué)鍵為主要化學(xué)鍵為肽鍵肽鍵，還包括，還包括二硫鍵二硫鍵的定位。的定位。鏈間二硫鍵、鏈內(nèi)二硫鍵鏈間二硫鍵、鏈內(nèi)二硫鍵 一級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)最基本的結(jié)構(gòu)，它蘊(yùn)含著決定一級(jí)

17、結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)最基本的結(jié)構(gòu)，它蘊(yùn)含著決定蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)和生物功能的信息。蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)和生物功能的信息。在基因編碼的蛋白質(zhì)中，氨基酸的排列順序是由在基因編碼的蛋白質(zhì)中，氨基酸的排列順序是由mRNA中的核苷酸序列決定的，即中的核苷酸序列決定的，即DNA分子中核分子中核苷酸的序列決定的。苷酸的序列決定的。蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的重要性蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的重要性一級(jí)結(jié)構(gòu)研究史上的幾個(gè)第一一級(jí)結(jié)構(gòu)研究史上的幾個(gè)第一 1953年英國生物化學(xué)家年英國生物化學(xué)家Sanger完成了胰島素一級(jí)結(jié)構(gòu)完成了胰島素一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定，是世界上第一例確定一級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)。的測(cè)定，是世界上第一例確定一級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)。Sanger因此獲得因

18、此獲得1958年的年的Nobel 化學(xué)獎(jiǎng)?；瘜W(xué)獎(jiǎng)。 1965年我國科學(xué)家完成了結(jié)晶牛胰島素的合成，是世年我國科學(xué)家完成了結(jié)晶牛胰島素的合成，是世界上第一例人工合成蛋白質(zhì)。界上第一例人工合成蛋白質(zhì)。 美國科學(xué)家美國科學(xué)家Moore和和Stein改進(jìn)了改進(jìn)了Sanger的方法，完成的方法，完成了第一個(gè)酶蛋白了第一個(gè)酶蛋白牛胰核糖核酸酶牛胰核糖核酸酶A的序列測(cè)定。的序列測(cè)定?；静呗曰静呗裕?片段重疊法氨基酸順序直測(cè)法片段重疊法氨基酸順序直測(cè)法 基本步驟：基本步驟：純化蛋白質(zhì)（純化蛋白質(zhì)（97%），測(cè)定分子量；），測(cè)定分子量；測(cè)定蛋白質(zhì)分子中多肽鏈數(shù)目；測(cè)定蛋白質(zhì)分子中多肽鏈數(shù)目；斷開多肽鏈內(nèi)二硫

19、鍵，斷開多肽鏈內(nèi)二硫鍵，拆分蛋白質(zhì)的多肽鏈；拆分蛋白質(zhì)的多肽鏈；分析每一條多肽鏈的氨基酸組成，分析每一條多肽鏈的氨基酸組成，鑒定多肽鏈鑒定多肽鏈N-末端、末端、C-末端氨基酸殘基末端氨基酸殘基；裂解多肽鏈成較小的片段，測(cè)定各肽段的氨基酸順序；裂解多肽鏈成較小的片段，測(cè)定各肽段的氨基酸順序；片段重疊法片段重疊法重建完整多肽鏈一級(jí)結(jié)構(gòu)；重建完整多肽鏈一級(jí)結(jié)構(gòu)； 1. 確定確定Cys殘基間形成二硫鍵的位置。殘基間形成二硫鍵的位置。蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)測(cè)定蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)測(cè)定將肽段順序進(jìn)行疊聯(lián)以確定完整的順序?qū)㈦亩雾樞蜻M(jìn)行疊聯(lián)以確定完整的順序 將肽段分離并測(cè)出順序?qū)㈦亩畏蛛x并測(cè)出順序?qū)Ｒ恍粤呀鈱Ｒ恍粤呀饽┒税?/p>

20、基酸測(cè)定末端氨基酸測(cè)定二硫鍵拆開二硫鍵拆開純蛋白質(zhì)（純蛋白質(zhì)（97%）蛋白質(zhì)順序測(cè)定蛋白質(zhì)順序測(cè)定基本方法路線基本方法路線蛋白質(zhì)序列測(cè)定中的一些方法蛋白質(zhì)序列測(cè)定中的一些方法（1）末端氨基酸殘基的測(cè)定）末端氨基酸殘基的測(cè)定1）N-末端分析末端分析2）C-末端分析末端分析（2）斷裂二硫鍵的方法）斷裂二硫鍵的方法1）過甲酸氧化法）過甲酸氧化法2）巰基試劑還原法）巰基試劑還原法（3）二硫鍵位置的確定）二硫鍵位置的確定（對(duì)角線電泳）（對(duì)角線電泳）（4）多肽鏈的斷裂方式）多肽鏈的斷裂方式1）蛋白酶斷裂法）蛋白酶斷裂法2）化學(xué)斷裂法）化學(xué)斷裂法（1） 末端氨基酸殘基的測(cè)定末端氨基酸殘基的測(cè)定1）N-末端分

21、析末端分析二硝基氟苯（二硝基氟苯（DNFB，或或Sanger）法法丹磺酰氯（丹磺酰氯（DNS）法）法苯異硫氰酸酯（苯異硫氰酸酯（PITC，或，或Edman降解）法降解）法氨肽酶法氨肽酶法2,4-二硝基氟苯（二硝基氟苯（DNFB，或或Sanger）法法n多肽鏈的游離多肽鏈的游離NH2與與DNFB（Sanger試劑）反應(yīng)后，試劑）反應(yīng)后，生成生成DNP-多肽；多肽；n酸水解生成酸水解生成DNP-氨基酸衍生物和其它游離氨基酸；氨基酸衍生物和其它游離氨基酸；nDNP-氨基酸為黃色，然后用有機(jī)溶劑（如乙醚、乙氨基酸為黃色，然后用有機(jī)溶劑（如乙醚、乙酸乙酯等）抽提出來；酸乙酯等）抽提出來；n用紙層析、薄層

22、層析或高效液相層析法用紙層析、薄層層析或高效液相層析法(HPLC)進(jìn)行進(jìn)行定性、定量測(cè)定。定性、定量測(cè)定。 與丹磺酰氯反應(yīng)，生成與丹磺酰氯反應(yīng)，生成DNS-氨基酸氨基酸Edman化學(xué)降解法化學(xué)降解法1、偶聯(lián)反應(yīng)、偶聯(lián)反應(yīng)2、環(huán)化反應(yīng)、環(huán)化反應(yīng)ATZ（噻唑噻唑啉酮苯胺啉酮苯胺）少一個(gè)氨基酸殘基的肽少一個(gè)氨基酸殘基的肽3、轉(zhuǎn)化反應(yīng)、轉(zhuǎn)化反應(yīng)PTH-氨基酸氨基酸（苯乙內(nèi)酰硫尿氨基酸）（苯乙內(nèi)酰硫尿氨基酸）ATZ（噻唑噻唑啉酮苯胺）啉酮苯胺） PTH-氨基酸，無色，可以用色譜法分離鑒定；氨基酸，無色，可以用色譜法分離鑒定； 少一個(gè)氨基酸殘基的肽又可以重新和少一個(gè)氨基酸殘基的肽又可以重新和PITC進(jìn)行反

23、應(yīng)。進(jìn)行反應(yīng)。氨肽酶（氨肽酶（amino peptidase）法法n氨肽酶氨肽酶是專門水解肽鏈?zhǔn)菍ｉT水解肽鏈N-末端氨基酸的一類外切酶末端氨基酸的一類外切酶（exopeptidase），它們能從多肽鏈的，它們能從多肽鏈的N-末端逐個(gè)向末端逐個(gè)向里進(jìn)行切割；里進(jìn)行切割；n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，按反應(yīng)時(shí)間和類和數(shù)量，按反應(yīng)時(shí)間和aa殘基釋放量作動(dòng)力學(xué)曲殘基釋放量作動(dòng)力學(xué)曲線，就能知道該多肽鏈的線，就能知道該多肽鏈的N-末端氨基酸是什么；末端氨基酸是什么；n此法測(cè)定有很多困難，因酶對(duì)肽鍵的敏感性不同，此法測(cè)定有很多困難，因酶

24、對(duì)肽鍵的敏感性不同，常很難判斷哪個(gè)殘基在前，哪個(gè)在后。常很難判斷哪個(gè)殘基在前，哪個(gè)在后。（1） 末端氨基酸殘基的測(cè)定末端氨基酸殘基的測(cè)定2）C-末端分析末端分析肼解法肼解法還原法還原法羧肽酶法羧肽酶法n 是測(cè)定是測(cè)定C-末端最重要的化學(xué)方法。末端最重要的化學(xué)方法。n 多肽同肼（聯(lián)氨）在無水條件下加熱，所有肽鏈都多肽同肼（聯(lián)氨）在無水條件下加熱，所有肽鏈都被打斷；被打斷；n C-末端末端aa被切割下來以游離形式存在被切割下來以游離形式存在，而其他的，而其他的aa轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的氨基酸酰肼化合物；轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的氨基酸酰肼化合物；n 氨基酸酰肼可與苯甲醛作用變?yōu)榘被狨ｋ驴膳c苯甲醛作用變?yōu)榉撬苄曰衔锓?/p>

25、水溶性化合物，從而與水溶性的從而與水溶性的C-末端氨基酸分開。末端氨基酸分開。 C-末端氨基酸可用末端氨基酸可用DNFB法或法或DNS法以及層析技術(shù)進(jìn)行鑒定。法以及層析技術(shù)進(jìn)行鑒定。 注意：注意：在肼解中，在肼解中，Gln、Asn和和Cys等被破壞，不易測(cè)出，等被破壞，不易測(cè)出，Arg轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)镺rn。肼解法肼解法肼解反應(yīng)肼解反應(yīng)n肽鏈肽鏈C-末端氨基酸能被末端氨基酸能被硼氫化鋰硼氫化鋰(LiBH4)還原為還原為-氨基醇；氨基醇；n肽鏈完全水解后，代表原來肽鏈完全水解后，代表原來C-末端氨基酸的末端氨基酸的-氨氨基醇，可用層析法鑒定?；?，可用層析法鑒定。nSanger早期就是采用此法鑒定胰

26、島素早期就是采用此法鑒定胰島素A，B鏈的鏈的C-末端氨基酸的。末端氨基酸的。還原法還原法 羧肽酶法是最為有效、最常用的方法。羧肽酶法是最為有效、最常用的方法。 羧肽酶是一類羧肽酶是一類肽鏈外切酶肽鏈外切酶，它專一地從肽鏈，它專一地從肽鏈C-末端末端開始逐個(gè)降解，釋放出游離氨基酸。開始逐個(gè)降解，釋放出游離氨基酸。羧肽酶羧肽酶A：-CH(R)CONHaa （除（除Pro、Arg、Lys外）外）羧肽酶羧肽酶B：-CH(R)CONHaa（Arg、Lys）羧肽酶羧肽酶C：-CH(R)CONHaa（除（除Hyp、二肽外）、二肽外）羧肽酶羧肽酶Y：-CH(R)CONHaa（任何氨基酸）（任何氨基酸）n由于酶

27、對(duì)各種肽鍵的敏感性不同，對(duì)末端氨基酸的確定也要由于酶對(duì)各種肽鍵的敏感性不同，對(duì)末端氨基酸的確定也要謹(jǐn)慎判斷。謹(jǐn)慎判斷。羧肽酶（羧肽酶（carboxypeptidase）法）法羧肽酶法圖示羧肽酶法圖示序列是：序列是：Val-Ser-Gly（2）二硫鍵的斷裂）二硫鍵的斷裂 二硫鍵的斷裂有二硫鍵的斷裂有過甲酸氧化法過甲酸氧化法和和巰基試巰基試劑還原法劑還原法。1）過甲酸氧化法）過甲酸氧化法-S-S斷裂后不能再重新形成，有利于肽鏈的分離。斷裂后不能再重新形成，有利于肽鏈的分離。2）巰基試劑還原法）巰基試劑還原法-S-S還原后，需要還原后，需要用巰基保護(hù)試劑用巰基保護(hù)試劑（如碘乙酸），防（如碘乙酸），防

28、止其重新被氧化。止其重新被氧化。（3）二硫鍵位置的確定）二硫鍵位置的確定對(duì)角線電泳對(duì)角線電泳用用胃蛋白酶胃蛋白酶水解多肽鏈，把水解后的混合肽段水解多肽鏈，把水解后的混合肽段點(diǎn)到濾紙上，進(jìn)行第一向電泳，肽段將按其大點(diǎn)到濾紙上，進(jìn)行第一向電泳，肽段將按其大小及電荷的不同分離開來。小及電荷的不同分離開來。把濾紙暴露在把濾紙暴露在過甲酸過甲酸蒸氣中，使蒸氣中，使-S-S-斷裂斷裂，含，含二硫鍵的肽被氧化成二硫鍵的肽被氧化成一對(duì)一對(duì)含含磺基丙氨酸磺基丙氨酸的肽。的肽。濾紙旋轉(zhuǎn)濾紙旋轉(zhuǎn)90在與第一向完全相同的條件在與第一向完全相同的條件下進(jìn)行第二向電泳。下進(jìn)行第二向電泳。肽斑用肽斑用茚三酮茚三酮顯色確定，

29、大多數(shù)肽段遷移率不顯色確定，大多數(shù)肽段遷移率不變，并位于濾紙的一條對(duì)角線上，只有變，并位于濾紙的一條對(duì)角線上，只有磺基丙磺基丙氨酸的肽段氨酸的肽段偏離了對(duì)角線。偏離了對(duì)角線。將每對(duì)含將每對(duì)含磺基丙氨酸的肽段磺基丙氨酸的肽段取下，進(jìn)行氨取下，進(jìn)行氨基酸序列分析，然后與多肽鏈的氨基酸序基酸序列分析，然后與多肽鏈的氨基酸序列比較，即可確定二硫鍵的位置列比較，即可確定二硫鍵的位置。對(duì)角線電泳圖示（4）多肽鏈的斷裂方式多肽鏈的斷裂方式酶解法：如酶解法：如胰蛋白酶胰蛋白酶 胃蛋白酶胃蛋白酶 胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶等等化學(xué)法：如化學(xué)法：如溴化氰法溴化氰法 羥胺法羥胺法要求：斷裂點(diǎn)較少、專一性較強(qiáng)、產(chǎn)率高。

30、要求：斷裂點(diǎn)較少、專一性較強(qiáng)、產(chǎn)率高。酶裂解法：酶裂解法：常用的酶：常用的酶：胰蛋白酶：胰蛋白酶：斷裂斷裂Lys、Arg羧基形成的肽鍵羧基形成的肽鍵胰凝乳蛋白酶：胰凝乳蛋白酶：斷裂斷裂Tyr、Phe、Trp羧基肽鍵羧基肽鍵胃蛋白酶：胃蛋白酶：斷裂斷裂Tyr、Phe、Trp氨基肽鍵氨基肽鍵嗜熱菌蛋白酶：嗜熱菌蛋白酶：專一性較差專一性較差金黃色葡萄球菌蛋白酶（金黃色葡萄球菌蛋白酶（Glu蛋白酶）：蛋白酶）：Glu/Asp梭狀芽孢桿菌蛋白酶（梭狀芽孢桿菌蛋白酶（Arg蛋白酶）：蛋白酶）： Arg化學(xué)裂解法：化學(xué)裂解法： 溴化氰法：專一性斷裂溴化氰法：專一性斷裂甲硫氨酸甲硫氨酸羧基形成的肽鍵。羧基形成

31、的肽鍵。將肽鏈裂解成小片段將肽鏈裂解成小片段可得到合適大小的肽片段可得到合適大小的肽片段胰蛋白酶胰蛋白酶溴溴化化氰氰斷斷裂裂法法 通常會(huì)獲得比較大的肽段，對(duì)分子量大的蛋白質(zhì)測(cè)序很重要；通常會(huì)獲得比較大的肽段，對(duì)分子量大的蛋白質(zhì)測(cè)序很重要； 不會(huì)造成過多的斷裂點(diǎn)，有利于肽段的分離。不會(huì)造成過多的斷裂點(diǎn)，有利于肽段的分離。片段重疊法確定肽段在多肽鏈中順序片段重疊法確定肽段在多肽鏈中順序 所得資料：所得資料： 氨基末端殘基氨基末端殘基 H 羧基末端殘基羧基末端殘基 S 第一套肽段第一套肽段 第二套肽段第二套肽段 OUS SEO PS WTOU EOVE VERL RLA APS HOWT HO 借助

32、重疊肽確定肽段次序：借助重疊肽確定肽段次序：末端殘基末端殘基 H S末端肽段末端肽段 HOWT APS第一套肽段第一套肽段 HOWT OUS EOVE RLA PS第二套肽段第二套肽段 HO WTOU SEO VERL APS 推斷全順序推斷全順序 HOWTOUSEO VERLAPS作用：作用：是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異生物學(xué)的功能基礎(chǔ)，是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異生物學(xué)的功能基礎(chǔ)，但一級(jí)結(jié)構(gòu)并不是決定空間構(gòu)象的唯一因素。但一級(jí)結(jié)構(gòu)并不是決定空間構(gòu)象的唯一因素。定義：定義：蛋白質(zhì)分子從蛋白質(zhì)分子從N端至端至C端的氨基酸排列順序。端的氨基酸排列順序。主要的化學(xué)鍵：主要的化學(xué)鍵：肽鍵肽鍵，有些蛋白質(zhì)還包括，

33、有些蛋白質(zhì)還包括二硫鍵二硫鍵。 蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)指肽鏈主鏈不同區(qū)段指肽鏈主鏈不同區(qū)段通過自身的相互作用，形成通過自身的相互作用，形成氫鍵氫鍵，沿某一主，沿某一主軸盤旋折疊而形成的局部空間結(jié)構(gòu)，是蛋白軸盤旋折疊而形成的局部空間結(jié)構(gòu)，是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的質(zhì)結(jié)構(gòu)的構(gòu)象單元構(gòu)象單元。（一）構(gòu)型與構(gòu)象（一）構(gòu)型與構(gòu)象n構(gòu)型：構(gòu)型：指不對(duì)稱化合物中手指不對(duì)稱化合物中手性碳原子上連接的幾個(gè)原子性碳原子上連接的幾個(gè)原子或基團(tuán)的空間排布方式?；蚧鶊F(tuán)的空間排布方式。n構(gòu)型的改變涉及共價(jià)鍵形成構(gòu)型的改變涉及共價(jià)鍵形成或破壞或破壞，并往往使分子光學(xué)，并往往使分子光學(xué)活性發(fā)生變化，此種異構(gòu)體活性發(fā)生變化，此種

34、異構(gòu)體在化學(xué)上可以分離。在化學(xué)上可以分離。n構(gòu)象：構(gòu)象：指由幾個(gè)碳原子組成的分子因共價(jià)單鍵旋指由幾個(gè)碳原子組成的分子因共價(jià)單鍵旋轉(zhuǎn)而形成的不同的空間排列方式。轉(zhuǎn)而形成的不同的空間排列方式。n構(gòu)象的改變構(gòu)象的改變不不涉及共價(jià)鍵形成或破壞涉及共價(jià)鍵形成或破壞，且不會(huì)改，且不會(huì)改變分子光學(xué)活性，此種異構(gòu)體在化學(xué)上難以區(qū)分變分子光學(xué)活性，此種異構(gòu)體在化學(xué)上難以區(qū)分和分離。和分離。（二）蛋白質(zhì)構(gòu)象變化的基礎(chǔ)（二）蛋白質(zhì)構(gòu)象變化的基礎(chǔ) n多肽鏈主鏈中的肽鍵中，多肽鏈主鏈中的肽鍵中，C-N 及及 C-C 鍵都是單鍵鍵都是單鍵，因此理論上可形成無數(shù)種不同的構(gòu)象。因此理論上可形成無數(shù)種不同的構(gòu)象。n蛋白質(zhì)的構(gòu)象

35、又稱蛋白質(zhì)的構(gòu)象又稱空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)，但天然蛋白質(zhì)在生物體，但天然蛋白質(zhì)在生物體內(nèi)只保持一種或幾種構(gòu)象，具有特定的性質(zhì)和功能。內(nèi)只保持一種或幾種構(gòu)象，具有特定的性質(zhì)和功能。多肽鏈主鏈構(gòu)象的空間限制多肽鏈主鏈構(gòu)象的空間限制 肽平面肽平面n肽鍵的特點(diǎn)是氮原子上的孤對(duì)電子與羰基具肽鍵的特點(diǎn)是氮原子上的孤對(duì)電子與羰基具有明顯的共軛作用。有明顯的共軛作用。n肽鍵中的肽鍵中的C-N鍵具有部分雙鍵性質(zhì)，不能自由鍵具有部分雙鍵性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)。n組成肽鍵的原子處于同一平面。組成肽鍵的原子處于同一平面。n在大多數(shù)情況下，以反式結(jié)構(gòu)存在。在大多數(shù)情況下，以反式結(jié)構(gòu)存在。 肽鍵的特點(diǎn)肽鍵的特點(diǎn)HHH 肽平面

36、特點(diǎn)：肽平面特點(diǎn)：6個(gè)原子同處一剛性平面；個(gè)原子同處一剛性平面；O、H 反式排列；反式排列；C-N-和和C-C鍵可自由旋轉(zhuǎn)。鍵可自由旋轉(zhuǎn)。 二面角：二面角：、 理論值理論值0180肽平面示意圖肽平面示意圖 多肽鏈主鏈可以看成是肽平面的重復(fù)。多肽鏈主鏈可以看成是肽平面的重復(fù)。 或者是三種單鍵的重復(fù)：或者是三種單鍵的重復(fù)：N-C-C-N。（三）蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)（三）蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)n多肽鏈主鏈的局部空間結(jié)構(gòu)，并不涉及氨基酸殘基側(cè)多肽鏈主鏈的局部空間結(jié)構(gòu)，并不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象。鏈的構(gòu)象。n主要的化學(xué)鍵：主要的化學(xué)鍵： 氫鍵氫鍵 -螺旋螺旋( -helix) -折疊折疊( -pleated s

37、heet) -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角( -turn) 無規(guī)卷曲無規(guī)卷曲(random coil) 蛋白質(zhì)二級(jí)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的類型結(jié)構(gòu)的類型1、 -螺旋螺旋0.54 nm0.15 nm -螺旋螺旋 每隔每隔3.6個(gè)個(gè)aa殘基殘基螺旋上升一圈，螺距螺旋上升一圈，螺距0.54 nm； 二面角為恒定值，二面角為恒定值，=-57度度 =-47度；度； 所有肽鍵都成所有肽鍵都成反式反式； 螺旋體中所有氨基酸殘基螺旋體中所有氨基酸殘基R側(cè)鏈都伸向側(cè)鏈都伸向外側(cè)外側(cè)，呈輻，呈輻射狀；射狀； 第第n個(gè)氨基酸殘基的個(gè)氨基酸殘基的C=O與第與第n+4個(gè)氨基酸殘基的個(gè)氨基酸殘基的N-H形成形成氫鍵氫鍵，氫鍵的方向幾乎平行于螺旋軸；

38、，氫鍵的方向幾乎平行于螺旋軸； 肽鏈上所有的肽鍵都參與氫鍵的形成。肽鏈上所有的肽鍵都參與氫鍵的形成。 -螺旋的特征螺旋的特征影響影響-螺旋形成的因素螺旋形成的因素1、側(cè)鏈基團(tuán)帶相同電荷，難以形成穩(wěn)定螺旋；、側(cè)鏈基團(tuán)帶相同電荷，難以形成穩(wěn)定螺旋；2、連續(xù)出現(xiàn)大的側(cè)鏈基團(tuán)不利于螺旋穩(wěn)定；、連續(xù)出現(xiàn)大的側(cè)鏈基團(tuán)不利于螺旋穩(wěn)定；3、甘氨酸連續(xù)存在，不能形成、甘氨酸連續(xù)存在，不能形成-螺旋；螺旋；4、 Pro是是-螺旋的最大破壞者。螺旋的最大破壞者。多態(tài)性多態(tài)性：多數(shù)為右手（較穩(wěn)定），多數(shù)為右手（較穩(wěn)定），亦有少數(shù)左手螺旋存在（不穩(wěn)亦有少數(shù)左手螺旋存在（不穩(wěn)定）；存在尺寸不同的螺旋。定）；存在尺寸不同的

39、螺旋。2、 -折疊折疊定義：定義：兩條或幾條幾乎完全伸展的多肽鏈側(cè)向聚集兩條或幾條幾乎完全伸展的多肽鏈側(cè)向聚集在一起，相鄰肽鏈主鏈上的氨基（在一起，相鄰肽鏈主鏈上的氨基（N-H）與羰基）與羰基（C=O）之間形成有規(guī)則的）之間形成有規(guī)則的氫鍵氫鍵，維持這種片層，維持這種片層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。肽鏈的主鏈呈肽鏈的主鏈呈鋸齒狀折疊鋸齒狀折疊構(gòu)象，外觀為一構(gòu)象，外觀為一片狀物片狀物（扇面狀片層構(gòu)象）。（扇面狀片層構(gòu)象）。側(cè)鏈位于鋸齒結(jié)構(gòu)的上下方。側(cè)鏈位于鋸齒結(jié)構(gòu)的上下方。0.7 nm（a）平行式）平行式 （b）反平行式）反平行式1、 -折疊有兩種類型：折疊有兩種類型： 一種為平行式，即所有肽鏈的一

40、種為平行式，即所有肽鏈的N-端都在同一邊。端都在同一邊。 另一種為反平行式，即相鄰兩條肽鏈的方向相反。另一種為反平行式，即相鄰兩條肽鏈的方向相反。特征：特征：（a）平行式）平行式 （b）反平行式）反平行式2、 -折疊結(jié)構(gòu)通過折疊結(jié)構(gòu)通過N-H與與C=O形成氫鍵形成氫鍵，氫鍵主要，氫鍵主要是由兩條肽鏈之間形成的；也可以在同一肽鏈的不是由兩條肽鏈之間形成的；也可以在同一肽鏈的不同部分之間形成。幾乎所有肽鍵都參與鏈內(nèi)氫鍵的同部分之間形成。幾乎所有肽鍵都參與鏈內(nèi)氫鍵的交聯(lián)，氫鍵與鏈的長軸接近垂直。交聯(lián)，氫鍵與鏈的長軸接近垂直。平行式-折疊片十分整齊規(guī)則十分整齊規(guī)則反平行式-折疊片多肽鏈幾乎完全伸展多肽

41、鏈幾乎完全伸展-折疊兩種形式的對(duì)比0.65 nm0.7 nm反平行式反平行式-折疊比平行式更為穩(wěn)定折疊比平行式更為穩(wěn)定3、 -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角特點(diǎn)：特點(diǎn)：一般由一般由4個(gè)連續(xù)的個(gè)連續(xù)的aa組成。組成。由由第一個(gè)氨基酸殘基的第一個(gè)氨基酸殘基的C=O與與第四個(gè)氨基酸殘基的第四個(gè)氨基酸殘基的NH之之間形成氫鍵。間形成氫鍵。定義定義：蛋白質(zhì)分子的多肽鏈在形成空間構(gòu)象時(shí)，：蛋白質(zhì)分子的多肽鏈在形成空間構(gòu)象時(shí)，多肽多肽鏈經(jīng)常出現(xiàn)鏈經(jīng)常出現(xiàn)180的回折，回折處的結(jié)構(gòu)就稱的回折，回折處的結(jié)構(gòu)就稱-轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)角，又稱又稱-彎曲彎曲，-回折回折或或發(fā)夾結(jié)構(gòu)發(fā)夾結(jié)構(gòu)。 -轉(zhuǎn)角（轉(zhuǎn)角（ -turn） 其結(jié)構(gòu)特征為：其結(jié)構(gòu)特征為

42、：肽鏈內(nèi)形成肽鏈內(nèi)形成180回折；回折；含四個(gè)氨基酸殘基；含四個(gè)氨基酸殘基；彎曲處的第一個(gè)氨基酸殘基的彎曲處的第一個(gè)氨基酸殘基的 -C=O 和第四個(gè)殘和第四個(gè)殘基的基的 NH 之間形成氫鍵，形成一個(gè)不很穩(wěn)定的之間形成氫鍵，形成一個(gè)不很穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)構(gòu)；環(huán)狀結(jié)構(gòu)；u這類結(jié)構(gòu)主要存在于球狀蛋白分子中，多處這類結(jié)構(gòu)主要存在于球狀蛋白分子中，多處在蛋在蛋白質(zhì)分子的表面白質(zhì)分子的表面。-轉(zhuǎn)角處常存在轉(zhuǎn)角處常存在Gly、Pro4、無規(guī)卷曲、無規(guī)卷曲 又稱自由卷曲，是指沒有一定規(guī)律的松散肽鏈又稱自由卷曲，是指沒有一定規(guī)律的松散肽鏈結(jié)構(gòu)，但是其結(jié)構(gòu)是明確而穩(wěn)定的，常常構(gòu)成酶的結(jié)構(gòu)，但是其結(jié)構(gòu)是明確而穩(wěn)定的，常常

43、構(gòu)成酶的功能部位。功能部位。 無規(guī)卷曲常出現(xiàn)在無規(guī)卷曲常出現(xiàn)在-螺旋與螺旋與-螺旋、螺旋、-螺旋與螺旋與-折疊、折疊、 -折疊與折疊與-折疊之間。它是形成蛋白質(zhì)三級(jí)折疊之間。它是形成蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)所必需的。結(jié)構(gòu)所必需的。將相鄰二級(jí)結(jié)構(gòu)連結(jié)在一起的環(huán)結(jié)構(gòu)（黃色）將相鄰二級(jí)結(jié)構(gòu)連結(jié)在一起的環(huán)結(jié)構(gòu)（黃色）(super-secondary structure) 在蛋白質(zhì)分子中，特別是球狀蛋白質(zhì)中，由若在蛋白質(zhì)分子中，特別是球狀蛋白質(zhì)中，由若干相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)單元（即干相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)單元（即-螺旋、螺旋、-折疊和折疊和-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角等）彼此相互作用組合在一起，形成有規(guī)則、在空等）彼此相互作用組合在一起，形成有

44、規(guī)則、在空間上能辨認(rèn)的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合體，充當(dāng)三級(jí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)間上能辨認(rèn)的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合體，充當(dāng)三級(jí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件單元，稱件單元，稱超二級(jí)結(jié)構(gòu)超二級(jí)結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在也稱為，現(xiàn)在也稱為模體（模體（motif）。超二級(jí)結(jié)構(gòu)類型超二級(jí)結(jié)構(gòu)類型 -迂回迂回希臘鑰匙模體希臘鑰匙模體Rossman折疊折疊 loop一些已知功能的一些已知功能的模體模體（超二級(jí)結(jié)構(gòu)）（超二級(jí)結(jié)構(gòu)）: 螺旋螺旋-回折回折-螺旋（螺旋（helix-turn-helix, HTH） 鋅指（鋅指（Zine Finger, ZF） 亮氨酸拉鏈（亮氨酸拉鏈（leucine zipper, LZ） 螺旋螺旋-環(huán)環(huán)-螺旋（螺旋（helix-loop-helix

45、, HLH） EF手（手（EF-hand）螺旋螺旋-回折回折-螺旋螺旋識(shí)別特定的識(shí)別特定的DNA堿基序列堿基序列 COOHNH2識(shí)別螺旋識(shí)別螺旋鋅指（鋅指（Zine Finger）結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)Zn2+PheHisHisArgCysCysLeu鋅指結(jié)構(gòu)中鋅指結(jié)構(gòu)中Cys和和His殘基殘基構(gòu)成結(jié)合鋅的位點(diǎn)構(gòu)成結(jié)合鋅的位點(diǎn)鋅指與鋅指與DNA的作用的作用DNA鋅指鋅指鋅指（鋅指（Zine Finger）結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)亮氨酸拉鏈（亮氨酸拉鏈（leucine zipper） 亮氨酸拉鏈亮氨酸拉鏈?zhǔn)杷畢^(qū)是兩個(gè)相同疏水區(qū)是兩個(gè)相同-螺旋序列螺旋序列靠疏水相互作用彼此纏繞形成的二聚體區(qū)?？渴杷嗷プ饔帽舜死p繞形成的二聚體

46、區(qū)。 親水區(qū)是負(fù)責(zé)與親水區(qū)是負(fù)責(zé)與DNA結(jié)合的部分，這部分結(jié)合的部分，這部分是分開的兩個(gè)是分開的兩個(gè)-螺旋，螺旋中含有很多堿螺旋，螺旋中含有很多堿性氨基酸殘基。性氨基酸殘基。 整個(gè)二聚體結(jié)構(gòu)象一個(gè)倒置的整個(gè)二聚體結(jié)構(gòu)象一個(gè)倒置的Y 。亮氨酸拉鏈（亮氨酸拉鏈（leucine zipper）螺旋螺旋-環(huán)環(huán)-螺旋（螺旋（HLH）和和DNA的相互作用的相互作用螺旋螺旋螺旋螺旋環(huán)環(huán)HLH同源二聚體同源二聚體EF手手 (鈣調(diào)蛋白的鈣結(jié)合位點(diǎn)的螺旋區(qū)鈣調(diào)蛋白的鈣結(jié)合位點(diǎn)的螺旋區(qū)-泡區(qū)泡區(qū)-螺旋區(qū)結(jié)構(gòu)螺旋區(qū)結(jié)構(gòu)) Ca2+ E helix F helixEF 一些小的蛋白分子中只有一個(gè)結(jié)構(gòu)域，此時(shí)結(jié)構(gòu)域一些小

47、的蛋白分子中只有一個(gè)結(jié)構(gòu)域，此時(shí)結(jié)構(gòu)域等于三級(jí)結(jié)構(gòu)，如肌紅蛋白；等于三級(jí)結(jié)構(gòu)，如肌紅蛋白； 在較大的球狀蛋白質(zhì)或亞基中，其三級(jí)結(jié)構(gòu)往往由在較大的球狀蛋白質(zhì)或亞基中，其三級(jí)結(jié)構(gòu)往往由多個(gè)結(jié)構(gòu)域組成。多個(gè)結(jié)構(gòu)域組成。 對(duì)于較大的球型蛋白質(zhì)分子中，多肽鏈往往形對(duì)于較大的球型蛋白質(zhì)分子中，多肽鏈往往形成幾個(gè)緊密的球狀構(gòu)象，這些球狀構(gòu)象即為成幾個(gè)緊密的球狀構(gòu)象，這些球狀構(gòu)象即為結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域（domain），結(jié)構(gòu)域之間以，結(jié)構(gòu)域之間以松散肽鏈松散肽鏈相連。相連。卵溶菌酶的三級(jí)結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)結(jié)構(gòu)域卵溶菌酶的三級(jí)結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)結(jié)構(gòu)域 -螺旋螺旋 -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角 -折疊折疊二硫鍵二硫鍵結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域1結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域2纖連蛋

48、白纖連蛋白(fibronectin)分子的結(jié)構(gòu)域分子的結(jié)構(gòu)域類型：類型：1、全、全結(jié)構(gòu)域：全部由結(jié)構(gòu)域：全部由-螺旋構(gòu)成螺旋構(gòu)成 2、全、全結(jié)構(gòu)域：全部由結(jié)構(gòu)域：全部由-折疊構(gòu)成折疊構(gòu)成 3、/結(jié)構(gòu)域：由結(jié)構(gòu)域：由-螺旋和螺旋和-折疊相間排列而成折疊相間排列而成4、+域：由域：由-螺旋和螺旋和-折疊混合排列而成折疊混合排列而成蚯蚓血紅蛋白蚯蚓血紅蛋白 全全 結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域免疫球蛋白免疫球蛋白 全全結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域兩個(gè)鐵原子/結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域丙酮酸激酶丙酮酸激酶 結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域+結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域3-P-甘油醛脫氫酶甘油醛脫氫酶 結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域 三級(jí)結(jié)構(gòu)（三級(jí)結(jié)構(gòu)（tertiary structure）：蛋白質(zhì)分子

49、）：蛋白質(zhì)分子或亞基內(nèi)所有原子的空間排布。不包括亞基間或分或亞基內(nèi)所有原子的空間排布。不包括亞基間或分子間的空間排列關(guān)系。子間的空間排列關(guān)系。 通常疏水側(cè)鏈埋藏在分子內(nèi)部，親水側(cè)鏈暴露通常疏水側(cè)鏈埋藏在分子內(nèi)部，親水側(cè)鏈暴露在分子表面。在分子表面。 肌紅蛋白肌紅蛋白(Mb) 的三級(jí)結(jié)構(gòu)的三級(jí)結(jié)構(gòu)His12His119Lys41核糖核酸酶三級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖核糖核酸酶三級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖R基團(tuán)間的相互作用及穩(wěn)定蛋白質(zhì)三維構(gòu)象的作用力基團(tuán)間的相互作用及穩(wěn)定蛋白質(zhì)三維構(gòu)象的作用力a.離子鍵離子鍵 b.氫鍵氫鍵 c.疏水作用疏水作用 d.范德華力范德華力 e.二硫鍵二硫鍵維持三級(jí)結(jié)構(gòu)的作用力維持三級(jí)結(jié)構(gòu)的作用力蛋

50、白質(zhì)分子中離子鍵的形成蛋白質(zhì)分子中離子鍵的形成蛋白質(zhì)分子中氫鍵的形成蛋白質(zhì)分子中氫鍵的形成 疏水作用力疏水作用力 非極性物質(zhì)在含水的極性環(huán)境中存在時(shí)，會(huì)產(chǎn)生非極性物質(zhì)在含水的極性環(huán)境中存在時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種相互聚集的力，這種力稱為一種相互聚集的力，這種力稱為疏水鍵或疏水作疏水鍵或疏水作用力用力。 蛋白質(zhì)分子中的許多氨基酸殘基側(cè)鏈也是非極性蛋白質(zhì)分子中的許多氨基酸殘基側(cè)鏈也是非極性的，這些非極性的基團(tuán)在水中也可相互聚集，形的，這些非極性的基團(tuán)在水中也可相互聚集，形成疏水鍵，如成疏水鍵，如Leu，Ile，Val，Phe，Ala等的側(cè)等的側(cè)鏈基團(tuán)。鏈基團(tuán)。 疏水作用力在蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)中起著重要作用。疏水

51、作用力在蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)中起著重要作用。 范德華（范德華（van der Waals）作用：）作用： 分子之間存在的相互作用力，包括吸引力分子之間存在的相互作用力，包括吸引力和排斥力。和排斥力。 其作用力大小只有化學(xué)鍵能的其作用力大小只有化學(xué)鍵能的1/101/100； 范德華吸引力具有累積效應(yīng)。范德華吸引力具有累積效應(yīng)。維持三級(jí)結(jié)構(gòu)的作用力：維持三級(jí)結(jié)構(gòu)的作用力： 四級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)(quarternary structure)：具有特定三級(jí)具有特定三級(jí)結(jié)構(gòu)的肽鏈主要通過非共價(jià)鍵形成的大分子組合體系結(jié)構(gòu)的肽鏈主要通過非共價(jià)鍵形成的大分子組合體系稱為蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)。稱為蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)。 四級(jí)結(jié)構(gòu)

52、中，具有特定三級(jí)結(jié)構(gòu)的肽鏈被定義為四級(jí)結(jié)構(gòu)中，具有特定三級(jí)結(jié)構(gòu)的肽鏈被定義為亞基亞基。僅含有有一個(gè)亞基的蛋白質(zhì)稱為。僅含有有一個(gè)亞基的蛋白質(zhì)稱為單體蛋白單體蛋白，由，由少數(shù)幾個(gè)亞基組成的蛋白質(zhì)稱為少數(shù)幾個(gè)亞基組成的蛋白質(zhì)稱為寡聚蛋白或寡聚體寡聚蛋白或寡聚體。由較多亞基聚合成的蛋白質(zhì)稱為由較多亞基聚合成的蛋白質(zhì)稱為多聚蛋白或多聚體。多聚蛋白或多聚體。 基本特征p亞基的種類亞基的種類, , 數(shù)目和亞基間締合方式各不同。數(shù)目和亞基間締合方式各不同。p不是所有的蛋白質(zhì)都具有四級(jí)結(jié)構(gòu)。不是所有的蛋白質(zhì)都具有四級(jí)結(jié)構(gòu)。p亞基間的聚合與疏松，聚合與解聚互為可逆亞基間的聚合與疏松，聚合與解聚互為可逆，這，這也

53、是調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)功能活性的一種方式。也是調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)功能活性的一種方式。p含有四級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，單獨(dú)的亞基一般沒有生含有四級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，單獨(dú)的亞基一般沒有生物學(xué)功能，只有完整的四級(jí)結(jié)構(gòu)才有生物學(xué)功能。物學(xué)功能，只有完整的四級(jí)結(jié)構(gòu)才有生物學(xué)功能。四級(jí)結(jié)構(gòu)中相同單體亞基的幾種可能對(duì)稱排列四級(jí)結(jié)構(gòu)中相同單體亞基的幾種可能對(duì)稱排列假設(shè)的單體假設(shè)的單體C2對(duì)稱對(duì)稱C3對(duì)稱對(duì)稱C4對(duì)稱對(duì)稱D2對(duì)稱對(duì)稱D3對(duì)稱對(duì)稱四級(jí)結(jié)構(gòu)中相同單體亞基的幾種可能對(duì)稱排列（續(xù)前）四級(jí)結(jié)構(gòu)中相同單體亞基的幾種可能對(duì)稱排列（續(xù)前）T對(duì)稱對(duì)稱八面體八面體對(duì)稱對(duì)稱螺旋螺旋對(duì)稱對(duì)稱二十二十面體對(duì)稱面體對(duì)稱化學(xué)鍵化學(xué)鍵共價(jià)鍵共價(jià)鍵次級(jí)鍵次級(jí)鍵肽鍵肽鍵二硫鍵二硫鍵氫鍵氫鍵疏水作用疏水作用離子鍵離子鍵范德華力范德華力一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)二、三、四級(jí)結(jié)構(gòu)二、三、四級(jí)結(jié)構(gòu)三、四