第一章蛋白質(zhì)化學(xué)

1、第一章第一章 蛋白質(zhì)化學(xué)蛋白質(zhì)化學(xué)生物體作為不均一體系，有兩個特征：生物體作為不均一體系，有兩個特征：1 1、布局非常合理，變化協(xié)調(diào)，能自我更新。、布局非常合理，變化協(xié)調(diào)，能自我更新。2 2、含有大量的蛋白質(zhì)，人體干重的、含有大量的蛋白質(zhì)，人體干重的45%45%是是蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)：是由許多不同的蛋白質(zhì)：是由許多不同的-氨基酸按一定序氨基酸按一定序列通過酰胺鍵（肽鍵）縮合而成的，具有較穩(wěn)列通過酰胺鍵（肽鍵）縮合而成的，具有較穩(wěn)定構(gòu)象并具有一定生物功能的生物大分子。定構(gòu)象并具有一定生物功能的生物大分子。1 1、催化的功能、催化的功能酶酶2 2、調(diào)節(jié)作用、調(diào)節(jié)作用激素激素3 3、運輸?shù)墓δ苜A

2、存的功能、運輸?shù)墓δ苜A存的功能4 4、運動的功能、運動的功能5 5、自我保護和支撐的功能、自我保護和支撐的功能6 6、免疫的作用、免疫的作用7 7、接受和傳遞信息的作用、接受和傳遞信息的作用8 8、調(diào)節(jié)控制細胞生長和分化、調(diào)節(jié)控制細胞生長和分化一、蛋白質(zhì)的生物學(xué)意義一、蛋白質(zhì)的生物學(xué)意義二、蛋白質(zhì)的化學(xué)組成二、蛋白質(zhì)的化學(xué)組成4 4、蛋白系數(shù)：、蛋白系數(shù)：6.256.25（100/16= 6.25100/16= 6.25）1 1、一般組成：、一般組成： C C：50-55%50-55%；H H：6-8%6-8%；O O：20-23%20-23% N N：15-18%15-18%；S S：0-4

3、%0-4%2 2、微量組成：、微量組成：P P、FeFe、ZnZn、CuCu、MoMo、I I等元素等元素3 3、N N的平均含量：的平均含量：16%16%5 5、蛋白質(zhì)的含量（、蛋白質(zhì)的含量（g/%) =g/%) =每克樣品中含每克樣品中含N N克數(shù)克數(shù)* * 6.25 6.25三、蛋白質(zhì)的基本組成單位三、蛋白質(zhì)的基本組成單位氨基酸氨基酸蛋白質(zhì)加酸、加堿、加酶水解，經(jīng)過多步反應(yīng)，最后蛋白質(zhì)加酸、加堿、加酶水解，經(jīng)過多步反應(yīng)，最后成為其基本結(jié)構(gòu)：成為其基本結(jié)構(gòu)：氨基酸氨基酸。1 1、氨基酸的結(jié)構(gòu)、氨基酸的結(jié)構(gòu) COOH |HCaNH2 | R 氨基酸為含有氨基的羧酸，簡稱為氨基酸。從蛋白質(zhì)氨基

4、酸為含有氨基的羧酸，簡稱為氨基酸。從蛋白質(zhì)中分離出來的氨基酸除脯氨酸外，它們有幾個共同特點：中分離出來的氨基酸除脯氨酸外，它們有幾個共同特點：（1 1）它們的氨基和羧基都是連在）它們的氨基和羧基都是連在a a碳原子上，故稱為碳原子上，故稱為a-a-氨基酸。氨基酸。為兩性電解質(zhì)，一切蛋白質(zhì)都由為兩性電解質(zhì)，一切蛋白質(zhì)都由a-a-氨基酸組成，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)組成氨基酸組成，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)組成蛋白質(zhì)最基本的氨基酸有蛋白質(zhì)最基本的氨基酸有2020種（表種（表3-23-2）。）。（2 2）從通式可以看出，只有連接在）從通式可以看出，只有連接在a-a-碳上的碳上的R R基團是一個可以基團是一個可以改變結(jié)構(gòu)的側(cè)鏈，因此，

5、除改變結(jié)構(gòu)的側(cè)鏈，因此，除R R基團為基團為H H的甘氨酸外，其它所有氨的甘氨酸外，其它所有氨基酸的碳原子都是不對稱的，故有兩種異構(gòu)體：基酸的碳原子都是不對稱的，故有兩種異構(gòu)體：L L和和D D型。凡型。凡- -NHNH2 2在左邊的與在左邊的與L L型乳酸（甘油醛）相同叫型乳酸（甘油醛）相同叫L L型型 ，-NH-NH2 2在右邊與在右邊與D D型乳酸（甘油醛）相同叫型乳酸（甘油醛）相同叫D D型。型。（3 3）由于）由于a-a-氨基酸（甘氨酸除外）都含有不對稱氨基酸（甘氨酸除外）都含有不對稱C C原子，故有原子，故有旋光性，能夠使偏振光平面向左或右旋轉(zhuǎn)，向右旋的叫右旋體旋光性，能夠使偏振光

6、平面向左或右旋轉(zhuǎn)，向右旋的叫右旋體“+”+”，向左旋的叫左旋體，向左旋的叫左旋體“-”-”。自然界中由蛋白質(zhì)水解出的氨基酸都有是自然界中由蛋白質(zhì)水解出的氨基酸都有是L L型的，故蛋白質(zhì)型的，故蛋白質(zhì)都由都由L L型氨基酸構(gòu)成，稱為天然氨基酸。型氨基酸構(gòu)成，稱為天然氨基酸。H2N CHCHOHO甘氨酸GlyH2N CHCCH3OHO丙氨酸AlaH2N CH CCHOHOCH3CH3H2N CH CCH2OHO纈氨酸Val苯丙氨酸PheH2N CHCCH2OHOCHCH3CH3H2N CHCCHOHOCH3CH2CH3亮氨酸Leu異亮氨酸IleH2N CHCCH2OHON色氨酸TrpHNCOHO脯

7、 氨 酸 ProH2N CHCCH2OHOOH絲氨酸SerH2N CHCCHOHOOHCH3蘇氨酸ThrH2N CH CCH2OHOOH酪氨酸TyrH2N CHCCH2OHOSH半胱氨酸CysH2N CH CCH2OHOCH2SCH3甲 硫 氨 酸 M etH2N CHCCH2OHOCOHOH2N CHCCH2OHOCH2COHO天冬氨酸Asp谷氨酸GluH2N CHCCH2OHOCNH2OH2N CHCCH2OHOCH2CNH2O天冬酰胺Asn谷氨酰胺GlnH2N CHCCH2OHOCH2CH2NHCNH2NHH2N CHCCH2OHOCH2CH2CH2NH2H2N CHCCH2OHONNH

8、精氨酸Arg賴氨酸Lys組氨酸His氨基酸的構(gòu)型 CHO CHO | |HOCaH HCaOH | | CH2OH CH2OHv L-甘油醛 D-甘油醛 COOH COOH | |NH2Ca H HCa NH2 | | R RvL-氨基酸 D-氨基酸2 2、氨基酸的分類、氨基酸的分類（1 1）按化學(xué)結(jié)構(gòu)）按化學(xué)結(jié)構(gòu)脂肪族氨其酸脂肪族氨其酸 ：一氨基一羧基氨基酸：一氨基一羧基氨基酸：9 9種種 一氨基二羧基氨基酸和酰胺：一氨基二羧基氨基酸和酰胺：4 4種種 二氨基一羧基氨基酸：二氨基一羧基氨基酸：2 2種種芳香族氨基酸：酪氨酸、苯丙氨酸芳香族氨基酸：酪氨酸、苯丙氨酸雜環(huán)氨基酸：組氨酸、色氨基雜環(huán)

9、氨基酸：組氨酸、色氨基雜環(huán)亞氨基酸：脯氨酸雜環(huán)亞氨基酸：脯氨酸（2）按）按R基團極性基團極性v極性氨基酸：中性溶液中不帶電荷極性氨基酸：中性溶液中不帶電荷6種種v 中性溶液中帶負電荷中性溶液中帶負電荷2種種v 中性溶液中帶正電荷中性溶液中帶正電荷3種種v非極性氨基酸：非極性氨基酸：8種種v甘氨酸：本為極性，但不顯極性效應(yīng)甘氨酸：本為極性，但不顯極性效應(yīng)3 3、氨基酸的物理性質(zhì)、氨基酸的物理性質(zhì)(1)a.a.純純aaaa 為無色晶體為無色晶體, ,熔點極高熔點極高, ,一般在一般在200 200 以上。以上。b.b.不同不同aaaa味道不同味道不同味精的主要成分味精的主要成分: :谷氨酸一鈉谷氨

10、酸一鈉HOOC-CH2-CH2-CH-COONa NH2味精的發(fā)現(xiàn)味精的發(fā)現(xiàn)味精的作用味精的作用c.c.溶解性溶解性一般物理性質(zhì)一般物理性質(zhì)（2 2）光吸收）光吸收v在可見光區(qū)無光吸收。在可見光區(qū)無光吸收。v在紫外光區(qū)在紫外光區(qū)TyrTyr、PhePhe、TrpTrp有吸收能力。有吸收能力。v這三種氨基酸分子結(jié)構(gòu)中含有共軛雙鍵，這三種氨基酸分子結(jié)構(gòu)中含有共軛雙鍵，最大光吸收在最大光吸收在280 nm280 nm附近。附近。vTrp Trp ：280 nm280 nm；TyrTyr：275nm Phe275nm Phe ：257nm 257nm v蛋白質(zhì)含有上述三種氨基酸，故在蛋白質(zhì)含有上述三種

11、氨基酸，故在280 nm280 nm也有紫外吸收。也有紫外吸收。v(1)1)兩性離子：是指在同一個兩性離子：是指在同一個aaaa分子上帶有能分子上帶有能放出質(zhì)子的放出質(zhì)子的NHNH3 3+ +正離子和能接受質(zhì)子的正離子和能接受質(zhì)子的COOCOO負負離子離子. .因此因此aaaa為兩性電解質(zhì)為兩性電解質(zhì)。v用用NHNH2 2-C-Ca a-COOH-COOH表示任何一個氨基酸，含有自由表示任何一個氨基酸，含有自由的的-NH-NH2 2和和-COOH-COOH。氨基酸的兩性電離：。氨基酸的兩性電離： NH2-Ca-COOHNH3+-Ca-COO-NH3+-Ca-COOHNH2-Ca-COO-pHp

12、IpH=pIpH.pI正電荷負電荷凈電荷為零4.4.氨基酸的酸堿性質(zhì)氨基酸的酸堿性質(zhì)（2 2）等電點）等電點v調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)aaaa溶液的溶液的pHpH，使，使aaaa分子上的分子上的NHNH3 3+ +基基和和COOCOO基的解離度完全相等，溶液中解基的解離度完全相等，溶液中解離出的正離子和負離子濃度相等，所帶離出的正離子和負離子濃度相等，所帶凈電荷為零，在電場中凈電荷為零，在電場中aaaa既不向正極也既不向正極也不向負極移動，這時不向負極移動，這時aaaa所處的所處的pHpH值叫做值叫做該該aaaa的等電點。用符號的等電點。用符號pIpI（puissance isoelectric）表示。）表示

13、。（3 3）等電點的計算）等電點的計算vaaaa的解離原則的解離原則vA A、-COOH-COOH解離度遠大于解離度遠大于-NH-NH3 3+ +，故先解離，故先解離-COOH-COOH基，基，再解離再解離-NH-NH3 3+ +。vB B、先解離、先解離 碳上的碳上的-COOH-COOH基，再解離其它碳上的基，再解離其它碳上的- -COOHCOOH基?；?NH-NH3 3+ +的解離也是如此。的解離也是如此。vR R基不發(fā)生解離的中性基不發(fā)生解離的中性aaaa：AlaAla為例為例vR R基解離的酸性基解離的酸性aaaa：GluGlu為例為例vR R基解離的堿性基解離的堿性aaaa：Lys

14、Lys為例為例v各種氨基酸的等電點為兩性離子兩側(cè)各種氨基酸的等電點為兩性離子兩側(cè)pKpK的平均值的平均值。（4 4）等電點的應(yīng)用）等電點的應(yīng)用電泳分離鑒定不同氨基酸電泳分離鑒定不同氨基酸調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)pH pH 值分離不同氨基酸值分離不同氨基酸5.5.氨基酸重要化學(xué)通性氨基酸重要化學(xué)通性vA A、由氨基參加的反應(yīng)、由氨基參加的反應(yīng)v（1 1）成鹽反應(yīng)）成鹽反應(yīng)v（2 2）與）與HNOHNO2 2的反應(yīng)的反應(yīng)：v（3 3）與甲醛的反應(yīng)）與甲醛的反應(yīng)v（4 4）?；磻?yīng)）酰基化反應(yīng)v（5 5）與）與2,42,4二硝基氟苯二硝基氟苯(DNFB )(DNFB )反應(yīng)反應(yīng)：v（6 6）與異硫氰酸苯酯）與異硫

15、氰酸苯酯(PITC)(PITC)反應(yīng)反應(yīng)：v（7 7）脫氨反應(yīng)）脫氨反應(yīng)：與與HNOHNO2 2的反應(yīng)的反應(yīng)vR CH COOH + HNO2 R CH COOH + N 2+ H2Ov | | v NH2 OH v反應(yīng)放出的氮氣可以用氣體分析儀器測定出，也反應(yīng)放出的氮氣可以用氣體分析儀器測定出，也可計算出氨基酸的含量，這是（可計算出氨基酸的含量，這是（Van SlykeVan Slyke）文）文司菜克法或樊氏測氨基酸的方法。司菜克法或樊氏測氨基酸的方法。v適用范圍：氨基酸的適用范圍：氨基酸的-氨基；不適用于脯氨酸、氨基；不適用于脯氨酸、羥脯氨酸環(huán)中的亞氨基，精氨酸、組氨酸和色氨羥脯氨酸環(huán)中的

16、亞氨基，精氨酸、組氨酸和色氨酸酸R R基中的結(jié)合基中的結(jié)合N N皆不與亞硝酸作用皆不與亞硝酸作用。 與與2,42,4二硝基氟苯二硝基氟苯(DNFB )(DNFB )反應(yīng)反應(yīng)v多肽及蛋白質(zhì)肽鏈多肽及蛋白質(zhì)肽鏈N-N-端的端的-氨基也能與之反氨基也能與之反應(yīng)，生成相應(yīng)應(yīng)，生成相應(yīng)DNP-DNP-多肽或多肽或DNP-DNP-蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)。vDNP-DNP-多肽或多肽或DNP-DNP-蛋白質(zhì)用酸水解時，因其硝蛋白質(zhì)用酸水解時，因其硝基苯與氨基酸結(jié)合牢固不易分開，而多肽鏈基苯與氨基酸結(jié)合牢固不易分開，而多肽鏈中其它氨基酸可以水解，只有中其它氨基酸可以水解，只有N-N-端氨基酸與端氨基酸與DNPDNP結(jié)

17、合，這樣便可以作為鑒定結(jié)合，這樣便可以作為鑒定N-N-端氨基酸的端氨基酸的反應(yīng)，稱這種方法為反應(yīng)，稱這種方法為DNFBDNFB分析法，是由分析法，是由F FSangerSanger首次使用首次使用。 與異硫氰酸苯酯與異硫氰酸苯酯(PITC)(PITC)反應(yīng)反應(yīng)Edman反應(yīng)反應(yīng)B B、由羧基參加的反應(yīng)、由羧基參加的反應(yīng)v（1 1）成酯和成鹽反應(yīng)）成酯和成鹽反應(yīng)v（2 2）酰氯化反應(yīng)）酰氯化反應(yīng)v（3 3）成酰胺反應(yīng)）成酰胺反應(yīng)v（4 4）脫羧反應(yīng)）脫羧反應(yīng)v（5 5）疊氮反應(yīng)）疊氮反應(yīng)C C、氨基和羧基共同參加的反應(yīng)、氨基和羧基共同參加的反應(yīng)v（1）與茚三酮反應(yīng)v（2）形成肽鍵氨基酸與茚三酮反

18、應(yīng)氨基酸與茚三酮反應(yīng)+3H20水合茚三酮水合茚三酮(無色無色)NH3CO2 RCHO+還原性茚三酮還原性茚三酮紫色化合物紫色化合物(弱酸弱酸)加熱加熱水合茚三酮水合茚三酮+ 2NH3 +還原性茚三酮還原性茚三酮v（1 1）在）在弱酸性弱酸性條件下，條件下， -氨基酸與水合茚氨基酸與水合茚三酮共熱，經(jīng)氧化脫氨、脫酸生成還原性茚三酮共熱，經(jīng)氧化脫氨、脫酸生成還原性茚三酮。三酮。v（2 2）還原性茚三酮再與氨和另一分子水合茚）還原性茚三酮再與氨和另一分子水合茚三酮縮合，生成一種三酮縮合，生成一種藍紫色藍紫色化合物。化合物。v（3 3）脯氨酸或羥脯氨酸與茚三酮反應(yīng)生成）脯氨酸或羥脯氨酸與茚三酮反應(yīng)生成

19、黃黃色色化合物?；衔铩2NCHCOOHR1+H2NCHCOOHR2H2NCHCONHCHR1R2COOH肽鍵H2O二肽形成肽鍵形成肽鍵四、肽四、肽v（一）肽的結(jié)構(gòu)（一）肽的結(jié)構(gòu)v肽腱：連接兩個氨基酸間的酰胺鍵。肽腱：連接兩個氨基酸間的酰胺鍵。v二肽：由兩個氨基酸縮合形成的肽。二肽：由兩個氨基酸縮合形成的肽。v多肽：由多個氨基酸縮合而形成的肽。多肽：由多個氨基酸縮合而形成的肽。v肽鏈：多個氨基酸以肽鍵相連形成的長鏈。肽鏈：多個氨基酸以肽鍵相連形成的長鏈。vaa殘基：肽鏈中的殘基：肽鏈中的aa因脫水、縮合而稍有不全。因脫水、縮合而稍有不全。v肽鏈主鏈骨架：在肽鏈中除去肽鏈主鏈骨架：在肽鏈中除去

20、 碳上的碳上的R基和基和H外，外，剩下的部分為肽鏈主鏈骨架。剩下的部分為肽鏈主鏈骨架。H2N CHCO NH CHR1R2CO NH CHR3CO NH CHR4COOH主鏈側(cè) 鏈N末端C末端（一）肽的結(jié)構(gòu)（一）肽的結(jié)構(gòu)v肽單位：主鏈骨架的重復(fù)單位，由肽單位：主鏈骨架的重復(fù)單位，由6 6個原子組成，個原子組成，它們上：它們上：C Cn n,C,O,N,H,C,C,O,N,H,Cn+1 n+1 。vN N末端：肽鏈中凡含有自由末端：肽鏈中凡含有自由NHNH2 2的末端，也稱氨的末端，也稱氨基端或基端或N N端。端。vC C末端：肽鏈中凡含有自由末端：肽鏈中凡含有自由COOHCOOH的末端，也稱的

21、末端，也稱羧基端或羧基端或C C端。端。vaaaa順序：多肽中順序：多肽中aaaa殘基的排列順序。殘基的排列順序。v肽鏈的書與順序：從肽鏈的書與順序：從N N端寫到端寫到C C端。端。（二）肽（二）肽鍵鍵v肽鍵的特點是肽鍵的特點是N N原子上的孤對電子與羰基有明原子上的孤對電子與羰基有明顯的共軛作用顯的共軛作用, ,從而形成平面型雜化結(jié)構(gòu)。從而形成平面型雜化結(jié)構(gòu)。v肽鍵中肽鍵中C CN N鍵具有部分雙鍵的性質(zhì)鍵具有部分雙鍵的性質(zhì), ,組成酰胺組成酰胺鍵的原子在同一平面上。鍵的原子在同一平面上。v由于由于C CN N鍵不能自由旋轉(zhuǎn)鍵不能自由旋轉(zhuǎn), ,因此存在順反兩種因此存在順反兩種可能的構(gòu)型。大

22、多數(shù)情況下可能的構(gòu)型。大多數(shù)情況下, ,反式構(gòu)型在能量反式構(gòu)型在能量上更有利。上更有利。( (三三) )多肽的性質(zhì)多肽的性質(zhì)v1.1.多肽的兩性解離多肽的兩性解離v等電點的高低主要取決于側(cè)鏈上的堿性基團和酸性等電點的高低主要取決于側(cè)鏈上的堿性基團和酸性基團的相對數(shù)目基團的相對數(shù)目v2.2.多肽的反應(yīng)多肽的反應(yīng)v(1)(1)多肽鏈的水解多肽鏈的水解A.A.酸水解酸水解6mol/L HCL6mol/L HCL或或4mol/L H4mol/L H2 2SOSO4 4，105-110105-110，20h20hv優(yōu)點優(yōu)點: :v不容易引起水解產(chǎn)物的消旋化不容易引起水解產(chǎn)物的消旋化v缺點缺點: :vTr

23、pTrp被沸酸完全破壞被沸酸完全破壞v含有羥基的含有羥基的SerSer和和ThrThr有一小部分被分解有一小部分被分解vAsnAsn和和GlnGln側(cè)鏈的酰氨基被水解成了羧基側(cè)鏈的酰氨基被水解成了羧基B.B.堿水解堿水解v5mol/LNaOH5mol/LNaOH煮沸煮沸10-20h10-20hv優(yōu)點優(yōu)點: :vTrpTrp在水解中不被破壞在水解中不被破壞v缺點缺點: :v水解過程中許多水解過程中許多aaaa受到不同程度破壞，部分水解產(chǎn)受到不同程度破壞，部分水解產(chǎn)物發(fā)生消旋化。物發(fā)生消旋化。C.C.酶水解酶水解v主要是用蛋白酶進行部分水解主要是用蛋白酶進行部分水解, ,常用的有胰蛋常用的有胰蛋白

24、酶和胰凝乳蛋白酶。白酶和胰凝乳蛋白酶。v胰蛋白酶胰蛋白酶: :只斷裂只斷裂LysLys或或ArgArg的羧基參與形成的肽鍵。的羧基參與形成的肽鍵。如如-Ala-Lys-Asp-Arg-Val-Ala-Lys-Asp-Arg-Val-，其水解位于，其水解位于? ?v胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶: :主要斷裂主要斷裂PhePhe、TrpTrp、 TyrTyr等疏水等疏水a(chǎn)aaa的羧基參與形成的肽鍵。如的羧基參與形成的肽鍵。如Ala-Phe-Asp-ArgAla-Phe-Asp-Arg- -v以上以上aaaa若與若與ProPro相連相連, ,則水解被抑制如則水解被抑制如-Arg-Arg- Pro- Pr

25、o-v優(yōu)點優(yōu)點: :不會破壞不會破壞aaaa, ,也不會發(fā)生消旋化也不會發(fā)生消旋化v缺點缺點: :水解產(chǎn)物為較小的肽段水解產(chǎn)物為較小的肽段, ,是部分水解是部分水解(2)(2)顏色反應(yīng)顏色反應(yīng)v雙縮脲反應(yīng)雙縮脲反應(yīng): :v雙縮脲是兩分子尿素經(jīng)過加熱失去一分子的雙縮脲是兩分子尿素經(jīng)過加熱失去一分子的NHNH3 3而得到的產(chǎn)物。而得到的產(chǎn)物。v雙縮脲與雙縮脲與堿性堿性硫酸銅作用生成藍色的銅硫酸銅作用生成藍色的銅-雙雙縮脲絡(luò)合物。稱為雙縮脲反應(yīng)?？s脲絡(luò)合物。稱為雙縮脲反應(yīng)。v含有含有2 2個以上肽鍵的多肽，具有與雙縮脲相似個以上肽鍵的多肽，具有與雙縮脲相似的結(jié)構(gòu)特點，也能發(fā)生雙縮脲反應(yīng)，生成紫的結(jié)構(gòu)

26、特點，也能發(fā)生雙縮脲反應(yīng)，生成紫紅色或藍紫色絡(luò)合物，此反應(yīng)應(yīng)用于多肽鏈紅色或藍紫色絡(luò)合物，此反應(yīng)應(yīng)用于多肽鏈的定量測定。的定量測定。( (四四) )天然存在的重要多肽天然存在的重要多肽v活性肽活性肽: :以游離狀態(tài)存在于生物體內(nèi)的具有特殊生以游離狀態(tài)存在于生物體內(nèi)的具有特殊生理功能的一類分子質(zhì)量比較小的多肽。理功能的一類分子質(zhì)量比較小的多肽。v肌肽和鵝肌肽：二肽；抗氧化作用肌肽和鵝肌肽：二肽；抗氧化作用v谷胱甘肽谷胱甘肽(GSH)(GSH)：三肽；參與細胞氧化還原反應(yīng)三肽；參與細胞氧化還原反應(yīng)v腦啡肽：五肽；鎮(zhèn)痛作用腦啡肽：五肽；鎮(zhèn)痛作用v催產(chǎn)素和加壓素：九肽催產(chǎn)素和加壓素：九肽v促腎上腺皮質(zhì)

27、激素：促腎上腺皮質(zhì)激素：3939肽，刺激腎上腺皮質(zhì)的發(fā)肽，刺激腎上腺皮質(zhì)的發(fā)育和分泌育和分泌v多肽抗生素：抗細菌多肽抗生素：抗細菌v-鵝膏蕈堿：鵝膏蕈堿：8 8肽，抑制真核生物肽，抑制真核生物RNARNA聚合酶聚合酶IIII的的活性，使活性，使RNARNA的合成不能進行。的合成不能進行。谷谷氨酰氨酰- -半胱半胱氨酰氨酰甘甘氨酸氨酸三肽三肽谷胱甘肽谷胱甘肽 (glutathione,GSH(glutathione,GSH) )羧基羧基 H H2 2N N CH CH- -CHCH2 2 - - CH CH2 2 - - C C - - N - CH - CN - CH - C - - N -

28、CHN - CH2 2 -COOH-COOH COOH COOH H OH OSHSH CHCH2H HOO全稱：-谷氨酰半胱氨酰甘氨酸其巰基可氧化、還原，故有還原型（GSH）與氧化型（GSSG）兩種存在形式。 Glu-Cys-Gly Glu-Cys-Gly SH S S Glu-Cys-Gly 谷胱甘肽的生理功用谷胱甘肽的生理功用v解毒作用解毒作用：與毒物或藥物結(jié)合，消除其毒性；：與毒物或藥物結(jié)合，消除其毒性；v參與氧化還原反應(yīng)參與氧化還原反應(yīng)：作為重要的還原劑，參與：作為重要的還原劑，參與體內(nèi)多種氧化還原反應(yīng)；體內(nèi)多種氧化還原反應(yīng)；v保護巰基酶的活性保護巰基酶的活性：使巰基酶的活性基團：使

29、巰基酶的活性基團-SH-SH維持還原狀態(tài)；維持還原狀態(tài)；v維持紅細胞膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定維持紅細胞膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定：消除氧化劑對紅細：消除氧化劑對紅細胞膜結(jié)構(gòu)的破壞作用。胞膜結(jié)構(gòu)的破壞作用。五五. .蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)在二級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)之間還有另一些在二級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)之間還有另一些層次，如層次，如超二級結(jié)構(gòu)超二級結(jié)構(gòu)和和結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域。( (一一) ) 一級結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)primaryprimary structurestructure化學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)結(jié)構(gòu)v1.1.概念：是指蛋白質(zhì)分子中概念：是指蛋白質(zhì)分子中aaaa殘基的排列順序或連殘基的排列順序或連接方式。接方式。CCNCCNCCNCCNCCH2CH

30、CH2CH2CH2COO-OHCO2HCH2CONH2OHCH3H3N+OOOOHHHHHHHHHSerValTyrAspGlnCH3N-端C-端肽鍵一級結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)的是蛋白質(zhì)的基本基本結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，決定決定著蛋白質(zhì)的著蛋白質(zhì)的空間空間結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)。SSSS牛牛胰島素胰島素HPhe-Val-Asn-Gln-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His- Leu-Val- Glu- Ala- Leu- Tyr Leu -Val-Cys-GlyGlu-Arg-Gly-Phe-Phe-Tyr-Thr-Pro-Lys-AlaOHB鏈157101519 20212530HGly-Ile-Val-Glu

31、-Gln-Cys-Cys-Ala-Ser-Val-Cys-Ser-Leu-Tyr-Gln-Leu-Glu-Asn-Tyr-Cys-AsnOH15102015A鏈711621SS第一個被確定一級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)： 1954 年 Sanger(英) 2.胰島素的一級結(jié)構(gòu)胰島素的一級結(jié)構(gòu)將大化小，逐段分析，制成兩套肽將大化小，逐段分析，制成兩套肽片段，找出重疊位點，排出肽的前后位片段，找出重疊位點，排出肽的前后位置，最后確定蛋白質(zhì)的完整序列。置，最后確定蛋白質(zhì)的完整序列。 目前往往采用從待測蛋白質(zhì)的基因目前往往采用從待測蛋白質(zhì)的基因序列反推出蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)。序列反推出蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)。3.3.一級結(jié)構(gòu)

32、確定的原則一級結(jié)構(gòu)確定的原則( (二二) )蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)v蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)通常稱為蛋白質(zhì)的構(gòu)象，又蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)通常稱為蛋白質(zhì)的構(gòu)象，又稱高級結(jié)構(gòu)、立體結(jié)構(gòu)等，是指蛋白質(zhì)分子中稱高級結(jié)構(gòu)、立體結(jié)構(gòu)等，是指蛋白質(zhì)分子中所有原子在三維空間的排布方式和肽鏈的走向。所有原子在三維空間的排布方式和肽鏈的走向。二級二級結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)(secondary structure)三級三級結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)(tertiary structure)四級四級結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)(quaternary structure)v構(gòu)象構(gòu)象決定：決定：蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)的分子形狀分子形狀、理化性質(zhì)理化性質(zhì)和和生生物學(xué)活性物學(xué)活性。構(gòu)型與

33、構(gòu)象構(gòu)型與構(gòu)象v構(gòu)型：構(gòu)型：Configuration一個化合物分子中原子一個化合物分子中原子的空間排列，這種排列的改變會引起共價鍵的空間排列，這種排列的改變會引起共價鍵的形成和破壞，與的形成和破壞，與H H鍵無關(guān)。是小分子化合物鍵無關(guān)。是小分子化合物具有的結(jié)構(gòu)。具有的結(jié)構(gòu)。v構(gòu)象：構(gòu)象：Conformation表示多肽結(jié)構(gòu)中一切原表示多肽結(jié)構(gòu)中一切原子沿共價鍵轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的不同空間排列，這子沿共價鍵轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的不同空間排列，這種構(gòu)象的改變會引起種構(gòu)象的改變會引起H H鍵的形成和破壞，與共鍵的形成和破壞，與共價鍵無關(guān)。為多肽等大分子物質(zhì)具有的結(jié)構(gòu)。價鍵無關(guān)。為多肽等大分子物質(zhì)具有的結(jié)構(gòu)。多肽鏈折

34、疊的空間限制多肽鏈折疊的空間限制v1.1.酰胺酰胺平面平面amide planev2.2.二面角（二面角（和和）v一個一個 C C 原子相連的兩個肽平面，由于原子相連的兩個肽平面，由于 N N 1 1 C C 和和 CCC 2 C 2 （羧基碳）兩個鍵為單鍵，肽平面可以（羧基碳）兩個鍵為單鍵，肽平面可以分別圍繞這兩個鍵旋轉(zhuǎn)，從而構(gòu)成不同的構(gòu)象。一個分別圍繞這兩個鍵旋轉(zhuǎn)，從而構(gòu)成不同的構(gòu)象。一個肽平面圍繞肽平面圍繞 N N 1 1 C C （氮原子與（氮原子與 碳原子）旋碳原子）旋轉(zhuǎn)的角度，用轉(zhuǎn)的角度，用 表示。另一個肽平面圍繞表示。另一個肽平面圍繞 CCC C 2 2 （ 碳原子與羧基碳）旋轉(zhuǎn)

35、的角度，用碳原子與羧基碳）旋轉(zhuǎn)的角度，用 表表示。這兩個旋轉(zhuǎn)角度叫二面角（示。這兩個旋轉(zhuǎn)角度叫二面角（ dihedral angle ）。）。v3.3.二面角（二面角（和和）大小的確定）大小的確定123.5120.5116122119.5118.5酰胺酰胺平面平面肽平面及其旋轉(zhuǎn)C CC C22C C11C CNNNNH HH HH HOOOOR R肽平面肽平面 2 2肽平面肽平面 1 1C C33理論上和可取180至180之間的任一個角度，順時針方向為正，反時針為負 。當(dāng)包含a的兩個肽鍵處于同一平面時，和都定義為0。二面角二面角（二面角（和和）蛋白質(zhì)構(gòu)象取決于肽單位繞蛋白質(zhì)構(gòu)象取決于肽單位繞N

36、-CaN-Ca鍵和鍵和Ca-CCa-C鍵的旋轉(zhuǎn)。鍵的旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)受到肽鏈的主鏈和相鄰殘基的側(cè)鏈原子之間的旋轉(zhuǎn)受到肽鏈的主鏈和相鄰殘基的側(cè)鏈原子之間的立體立體干擾的限制。干擾的限制。 1.1.蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)secondary structurev(1)(1)定義：是蛋白質(zhì)多肽鏈主鏈骨架中的若定義：是蛋白質(zhì)多肽鏈主鏈骨架中的若干肽段各自沿著某一個軸盤旋或者折疊，并干肽段各自沿著某一個軸盤旋或者折疊，并以以H H鍵維系，從而形成的有規(guī)則的局部的空鍵維系，從而形成的有規(guī)則的局部的空間排列方式叫蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)。間排列方式叫蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)。v二級結(jié)構(gòu)中二級結(jié)構(gòu)中H H鍵由主鏈骨架中鍵由

37、主鏈骨架中-C=O-C=O和和-N-H-N-H形形成鏈內(nèi)或鏈間成鏈內(nèi)或鏈間H H鍵。在各種可能的構(gòu)象中，鍵。在各種可能的構(gòu)象中，能夠形成能夠形成H H鍵最多的構(gòu)象最穩(wěn)定。鍵最多的構(gòu)象最穩(wěn)定。v類型：類型：-螺旋螺旋 、-折疊、折疊、-轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)角、環(huán)、環(huán)、無規(guī)卷曲等。無規(guī)卷曲等。(2) (2) 各種二級結(jié)構(gòu)各種二級結(jié)構(gòu)v-螺旋結(jié)構(gòu)螺旋結(jié)構(gòu)( (helix) )v：肽鏈主鏈骨架繞螺軸卷曲上升而形成的一：肽鏈主鏈骨架繞螺軸卷曲上升而形成的一種構(gòu)象。大多為右手螺旋，是蛋白質(zhì)最常見種構(gòu)象。大多為右手螺旋，是蛋白質(zhì)最常見的二級結(jié)構(gòu)，在生物體中，肽鏈合成后自發(fā)的二級結(jié)構(gòu)，在生物體中，肽鏈合成后自發(fā)形成形成-

38、螺旋結(jié)構(gòu)。螺旋結(jié)構(gòu)。v19511951年由年由Pauling和和Corey提出。提出。0.54 n m 3.6個殘基0.15 n m-螺旋(- helix)C C5 5C C8 8NC C O： H：氫鍵C C99N 7 7N 6 6N 9 9N 1010C C9 9C C55C C6 6C C33N 3 3C C3 3C C2 2C C22N 2 2C C11N 1 1C C1 1N 4 4C C44C C66C C77C C88C C1010C C1010N 8 8C C7 7C C4 4N 5 5-螺旋結(jié)構(gòu)的要點螺旋結(jié)構(gòu)的要點vA.A.每隔每隔3.63.6個個aaaa殘基螺旋上升一圈，螺

39、旋沿螺殘基螺旋上升一圈，螺旋沿螺旋體的中心軸每上升一圈相當(dāng)于向上平移旋體的中心軸每上升一圈相當(dāng)于向上平移0.54nm0.54nm，即每個，即每個aaaa殘基沿軸上升殘基沿軸上升0.15nm0.15nm，螺，螺旋上升時每個殘基沿軸旋轉(zhuǎn)旋上升時每個殘基沿軸旋轉(zhuǎn)100100。vB. -B. -螺旋體中螺旋體中aaaa殘基側(cè)鏈伸向外側(cè)，相鄰殘基側(cè)鏈伸向外側(cè)，相鄰螺圈之間形成鏈內(nèi)螺圈之間形成鏈內(nèi)H H鍵，鍵，H H鍵的取向幾乎與中鍵的取向幾乎與中心軸平行。心軸平行。H H鍵由鍵由aaaa殘基的殘基的-N-H-N-H與前面隔與前面隔3 3個個aaaa殘基的形成。鏈間原子數(shù)為殘基的形成。鏈間原子數(shù)為1313

40、個。個。 第N個氨基酸殘基的羰基氧與第N4個氨基酸殘基的氨基氫形成氫鍵，走向平行于螺旋軸。C(NHCCO)3 NOHHR0.28nm氫鍵氫鍵（hydrogen bondhydrogen bond）幾乎所有肽鍵都能參與鏈內(nèi)氫鍵的形成。-螺旋結(jié)構(gòu)的要點螺旋結(jié)構(gòu)的要點v螺旋的表示方法：螺旋的表示方法：“n ns s”。n n表示螺旋上表示螺旋上升一圈的殘基數(shù)；升一圈的殘基數(shù)；s s 是形成一對是形成一對H H鍵的鍵的O O與與N N兩兩原子間參與共價結(jié)構(gòu)的原子數(shù)。如原子間參與共價結(jié)構(gòu)的原子數(shù)。如3.63.61313。v-螺旋結(jié)構(gòu)有右手螺旋和左手螺旋兩螺旋結(jié)構(gòu)有右手螺旋和左手螺旋兩種，天然蛋白質(zhì)的種，

41、天然蛋白質(zhì)的-螺旋絕大多數(shù)都是右螺旋絕大多數(shù)都是右手螺旋。手螺旋。（4.416）Nc右手螺旋左手螺旋vE E、蛋白質(zhì)多肽鏈能否形成、蛋白質(zhì)多肽鏈能否形成-螺旋結(jié)構(gòu)以螺旋結(jié)構(gòu)以及形成的螺旋體是否穩(wěn)定與它的及形成的螺旋體是否穩(wěn)定與它的aaaa組成和組成和排列順序直接有關(guān)。排列順序直接有關(guān)。v影響影響-螺旋形成的因素：螺旋形成的因素：vR R基團的電荷：在某一基團的電荷：在某一pHpH下不帶電荷時易形成下不帶電荷時易形成-螺旋結(jié)構(gòu)。螺旋結(jié)構(gòu)。vR R基團的大?。狠^大的基團的大?。狠^大的R R基團在基團在C C附近造成空間阻附近造成空間阻礙，不能形成礙，不能形成-螺旋結(jié)構(gòu)。螺旋結(jié)構(gòu)。vProPro或或

42、HypHyp由于沒有酰胺由于沒有酰胺H H因此不能形成因此不能形成-螺旋結(jié)螺旋結(jié)構(gòu)。構(gòu)。GlyGly由于由于R R是是H H太活潑不能形成太活潑不能形成-螺旋結(jié)構(gòu)。螺旋結(jié)構(gòu)。-螺旋結(jié)構(gòu)的要點螺旋結(jié)構(gòu)的要點折疊結(jié)構(gòu)折疊結(jié)構(gòu)pleated sheetv是一種肽鏈相當(dāng)伸展的結(jié)構(gòu)，它是由兩條或是一種肽鏈相當(dāng)伸展的結(jié)構(gòu)，它是由兩條或多條幾乎完全伸展的肽鏈平行排列，通過鏈多條幾乎完全伸展的肽鏈平行排列，通過鏈間的鍵交聯(lián)而形成。肽鏈的主鏈呈鋸齒狀間的鍵交聯(lián)而形成。肽鏈的主鏈呈鋸齒狀折疊構(gòu)象，也是蛋白質(zhì)常見的二級結(jié)構(gòu)。折疊構(gòu)象，也是蛋白質(zhì)常見的二級結(jié)構(gòu)。v折疊結(jié)構(gòu)是纖維狀蛋白質(zhì)的基本構(gòu)象，折疊結(jié)構(gòu)是纖維狀蛋白

43、質(zhì)的基本構(gòu)象，在這類蛋白質(zhì)中，鍵既可以在不同的肽鏈在這類蛋白質(zhì)中，鍵既可以在不同的肽鏈間形成，也可以在同一肽鏈的不同部分之間間形成，也可以在同一肽鏈的不同部分之間形成，由于形成，由于折疊中幾乎所有的肽鍵都參折疊中幾乎所有的肽鍵都參與了鏈間鍵交聯(lián)，因此與了鏈間鍵交聯(lián)，因此折疊結(jié)構(gòu)一般折疊結(jié)構(gòu)一般比較牢固。比較牢固。 折疊的主要特點折疊的主要特點v. .肽鏈?zhǔn)巧煺沟慕Y(jié)構(gòu)肽鏈?zhǔn)巧煺沟慕Y(jié)構(gòu), ,周期距離為周期距離為0.7nm,0.7nm,完完全伸展為全伸展為0.72nm,0.72nm,每個每個aaaa殘基平移殘基平移0.35nm,0.35nm,而而完全伸展為完全伸展為0.36nm0.36nm。vB.B

44、.需要兩條或兩條以上肽鏈來形成，也可以需要兩條或兩條以上肽鏈來形成，也可以由一條多肽鏈回折而成，但它只能叫由一條多肽鏈回折而成，但它只能叫折折疊鏈，不能稱為疊鏈，不能稱為折疊結(jié)構(gòu)。折疊結(jié)構(gòu)。v. .鍵在鏈間形成，以鍵維持其結(jié)構(gòu)的鍵在鏈間形成，以鍵維持其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性。v. .側(cè)鏈基團位于側(cè)鏈基團位于折疊結(jié)構(gòu)平面上下兩折疊結(jié)構(gòu)平面上下兩側(cè)，且與平面垂直。側(cè)，且與平面垂直。 折疊結(jié)構(gòu)v 折疊結(jié)構(gòu)有兩種類型折疊結(jié)構(gòu)有兩種類型v平行式：所有肽鏈的端在同一邊。平行式：所有肽鏈的端在同一邊。v反平行式：相鄰兩條肽鏈的方向相反，反平行式：相鄰兩條肽鏈的方向相反，端間隔同向，是纖維狀蛋白質(zhì)主要存在方端間

45、隔同向，是纖維狀蛋白質(zhì)主要存在方式，而在球狀蛋白質(zhì)中兩種方式幾乎同樣式，而在球狀蛋白質(zhì)中兩種方式幾乎同樣廣泛地存在。廣泛地存在。平行平行(Parallel) 反平行反平行(Anti-parallel)Structure of a mixed sheet(3) 3) 轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角turn或或bendvA. .概念：也稱回折、概念：也稱回折、 彎曲或發(fā)夾結(jié)構(gòu)、彎曲或發(fā)夾結(jié)構(gòu)、U U形結(jié)構(gòu)，是肽鏈呈形結(jié)構(gòu)，是肽鏈呈180180回折，它是球狀蛋白質(zhì)回折，它是球狀蛋白質(zhì)分子中發(fā)現(xiàn)的又一種二級結(jié)構(gòu)。分子中發(fā)現(xiàn)的又一種二級結(jié)構(gòu)。N4CHCCCHNHO=CCHNC1CHNRRHOHRROHO23B.B.特點：特點

46、：va.a.在在 轉(zhuǎn)角部分由轉(zhuǎn)角部分由4 4個連續(xù)的個連續(xù)的aaaa殘基組成。殘基組成。vb.b.靠靠H H鍵維持構(gòu)象，彎曲處的第一個鍵維持構(gòu)象，彎曲處的第一個aaaa殘基上殘基上的的-C=O-C=O和第和第4 4個殘基上的個殘基上的-NH-NH之間形成之間形成H H鍵，從鍵，從而形成一個不穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，而形成一個不穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，H H鍵間封閉的鍵間封閉的原子數(shù)為原子數(shù)為1010個。個。vc.c.肽鏈主鏈骨架成大約肽鏈主鏈骨架成大約180 180 回折?；卣邸d.d.第一個第一個 碳和第四個碳和第四個 碳的距離為碳的距離為0.7nm0.7nm。ve.有兩種類型：有兩種類型：I和和II型，

47、其中型，其中I型更常見。型更常見。(4)其它的二級結(jié)構(gòu)v自由回轉(zhuǎn)自由回轉(zhuǎn)random coil：它是一種沒有一定：它是一種沒有一定規(guī)律的松散肽鏈結(jié)構(gòu)，酶的功能部位常處在規(guī)律的松散肽鏈結(jié)構(gòu)，酶的功能部位常處在這種構(gòu)象區(qū)域里，所以受到人們的重視。這種構(gòu)象區(qū)域里，所以受到人們的重視。v不同蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)不同，如肌紅蛋白分子不同蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)不同，如肌紅蛋白分子的肽鏈?zhǔn)羌s的肽鏈?zhǔn)羌s75%是是 螺旋，角蛋白幾乎全螺旋，角蛋白幾乎全是是 螺旋，蠶絲絲心蛋白幾乎全是螺旋，蠶絲絲心蛋白幾乎全是 折折疊。疊。2.2.超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域v(1)超二級結(jié)構(gòu)超二級結(jié)構(gòu)supersecondary s

48、tructure：1973年年Rossman提出，指若干相鄰的二提出，指若干相鄰的二級結(jié)構(gòu)中的構(gòu)象單元彼此相互作用，形成級結(jié)構(gòu)中的構(gòu)象單元彼此相互作用，形成有規(guī)則的在空間上能辨認的二級結(jié)構(gòu)組合有規(guī)則的在空間上能辨認的二級結(jié)構(gòu)組合體。如：體。如：、等等。等等。v超二級結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)層次上高于二級結(jié)構(gòu)，超二級結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)層次上高于二級結(jié)構(gòu)，但沒有聚集成具有功能的結(jié)構(gòu)域。但沒有聚集成具有功能的結(jié)構(gòu)域。 (2)結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域structure domainv概念：概念：20世紀(jì)世紀(jì)60年代末年代末70年代初免疫化學(xué)家年代初免疫化學(xué)家Porter提出，是球狀蛋白質(zhì)的折疊單位，是多肽提出，是球狀蛋白質(zhì)的折疊單位，

49、是多肽鏈在超二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進一步繞曲折疊成緊密的鏈在超二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進一步繞曲折疊成緊密的近似球狀的結(jié)構(gòu)。在空間上彼此分隔，各自具有近似球狀的結(jié)構(gòu)。在空間上彼此分隔，各自具有部分生物功能的結(jié)構(gòu)。部分生物功能的結(jié)構(gòu)。v對于較大的蛋白質(zhì)分子或亞基，多肽鏈往往由兩對于較大的蛋白質(zhì)分子或亞基，多肽鏈往往由兩個或多個相對獨立的結(jié)構(gòu)域締合而成三級結(jié)構(gòu)，個或多個相對獨立的結(jié)構(gòu)域締合而成三級結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)域通常含結(jié)構(gòu)域通常含100-200aa殘基。對于較小的蛋白殘基。對于較小的蛋白質(zhì)分子或亞基，結(jié)構(gòu)域和三級結(jié)構(gòu)往往是一個意質(zhì)分子或亞基，結(jié)構(gòu)域和三級結(jié)構(gòu)往往是一個意思，即這些蛋白質(zhì)是單結(jié)構(gòu)域的。思，即這些蛋白質(zhì)是單

50、結(jié)構(gòu)域的。 肌紅蛋白的三級結(jié)構(gòu)和丙糖磷酸異構(gòu)酶的三級結(jié)構(gòu)圖肌紅蛋白的三級結(jié)構(gòu)和丙糖磷酸異構(gòu)酶的三級結(jié)構(gòu)圖3.蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)tertiary structurev(1)定義：是指多肽鏈上的所有原子（包括主鏈骨架和定義：是指多肽鏈上的所有原子（包括主鏈骨架和側(cè)鏈）在三維空間的分布。不涉及肽鏈間的相互作用。側(cè)鏈）在三維空間的分布。不涉及肽鏈間的相互作用。v(2)特點：特點：vA.從整個分子的三級結(jié)構(gòu)的外形看是球形或者是橢球形，從整個分子的三級結(jié)構(gòu)的外形看是球形或者是橢球形，分子緊密。分子緊密。vB.在分子內(nèi)部形成一個疏水的核，它是大部分非極性基在分子內(nèi)部形成一個疏水的核，它是大部分

51、非極性基團卷入分子內(nèi)部形成。團卷入分子內(nèi)部形成。vC.分子表面是極性的，形成一個親水的外殼，這是由于分子表面是極性的，形成一個親水的外殼，這是由于極性基團位于分子表面形成，它們在分子的表面分布不極性基團位于分子表面形成，它們在分子的表面分布不均勻，形成了很多性質(zhì)不同的小區(qū)均勻，形成了很多性質(zhì)不同的小區(qū)微環(huán)境。微環(huán)境。vD.在分子表面上有一條深陷的裂隙，其中分布的基團不在分子表面上有一條深陷的裂隙，其中分布的基團不同。同。(3)肌紅蛋白的三級結(jié)構(gòu)肌紅蛋白的三級結(jié)構(gòu)v(1)由一條多肽鏈構(gòu)成，上有由一條多肽鏈構(gòu)成，上有153aa殘基和一個血紅殘基和一個血紅素輔基，相對分子質(zhì)量素輔基，相對分子質(zhì)量16

52、700。v(2)全鏈共折疊成全鏈共折疊成8段段螺旋體，形成一個外圓中空螺旋體，形成一個外圓中空的不對稱結(jié)構(gòu)，外形看是球形或橢球形。的不對稱結(jié)構(gòu)，外形看是球形或橢球形。v(3)分子內(nèi)部形成一個疏水的核，它是大部分非極性分子內(nèi)部形成一個疏水的核，它是大部分非極性基團卷入分子內(nèi)部形成。基團卷入分子內(nèi)部形成。v(4)分子表面是球形的，形成一個親水的外殼，這是分子表面是球形的，形成一個親水的外殼，這是由于極性基團位于分子表面所致。由于極性基團位于分子表面所致。v(5)C端是由端是由5aa殘基組成的松散肽鏈，段間拐角處殘基組成的松散肽鏈，段間拐角處是由是由Pro、Ile、Ser等難以形成等難以形成螺旋體的

53、螺旋體的aa殘基殘基形成松散肽鏈。形成松散肽鏈。4. 蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)quarternary structurev定義：兩條或兩條以上具有三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈定義：兩條或兩條以上具有三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈按照一定的空間排列方式，通過非共價鍵締合按照一定的空間排列方式，通過非共價鍵締合在一起形成蛋白質(zhì)大分子，這種結(jié)構(gòu)稱為蛋白在一起形成蛋白質(zhì)大分子，這種結(jié)構(gòu)稱為蛋白質(zhì)的質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)。v特點：特點：vA.構(gòu)成蛋白質(zhì)分子四級結(jié)構(gòu)的單位稱為亞單位構(gòu)成蛋白質(zhì)分子四級結(jié)構(gòu)的單位稱為亞單位或或亞基亞基。vB.亞基之間以非共價鍵相連接。亞基之間以非共價鍵相連接。vC.具有實際結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子只有構(gòu)成四級結(jié)具有實際

54、結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子只有構(gòu)成四級結(jié)構(gòu)以后生物學(xué)功能才構(gòu)以后生物學(xué)功能才完整完整。 血紅蛋白四級結(jié)構(gòu)血紅蛋白四級結(jié)構(gòu)模式圖模式圖亞基亞基v構(gòu)成蛋白質(zhì)的多肽鏈，每條肽鏈都具有獨立構(gòu)成蛋白質(zhì)的多肽鏈，每條肽鏈都具有獨立的三級結(jié)構(gòu)，且都以非共價鍵相連，我們把的三級結(jié)構(gòu)，且都以非共價鍵相連，我們把這樣的每條肽鏈叫做一個亞基或亞單位。這樣的每條肽鏈叫做一個亞基或亞單位。v每個亞基一般由一條多肽鏈構(gòu)成，有時也可每個亞基一般由一條多肽鏈構(gòu)成，有時也可由兩條多肽鏈構(gòu)成，如肽鏈間通過由兩條多肽鏈構(gòu)成，如肽鏈間通過-S-S-S-S-相連相連成為一個成為一個亞基亞基。（三）蛋白質(zhì)分子中的共價鍵與次級鍵v1.1.共價鍵：肽

55、鍵、二硫鍵等。主要是形成蛋共價鍵：肽鍵、二硫鍵等。主要是形成蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)。白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)。v2.2.次級鍵：次級鍵：H H鍵、鹽鍵、疏水鍵、范德華力等。鍵、鹽鍵、疏水鍵、范德華力等。主要用于維持蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。主要用于維持蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。 蛋白質(zhì)分子中的化學(xué)鍵蛋白質(zhì)分子中的化學(xué)鍵六六. .蛋白質(zhì)的性質(zhì)蛋白質(zhì)的性質(zhì)v（一）蛋白質(zhì)的相對分子量一）蛋白質(zhì)的相對分子量v1.1.根據(jù)蛋白質(zhì)的化學(xué)組分來測定根據(jù)蛋白質(zhì)的化學(xué)組分來測定v蛋白質(zhì)最低分子量的計算蛋白質(zhì)最低分子量的計算v最低分子量最低分子量= =元素或元素或aaaa殘基原子量殘基原子量/ /百分含量百分含量* *100100v例：

56、在血紅蛋白中鐵的含量為例：在血紅蛋白中鐵的含量為0.335%0.335%，則其最低分子量，則其最低分子量為：鐵的原子量為：鐵的原子量/ /鐵的百分含量鐵的百分含量* *100100等于等于1670016700。v血紅蛋白實際分子量為血紅蛋白實際分子量為6800068000，為，為4 4個鐵原子，由個鐵原子，由4 4條肽鏈條肽鏈組成。組成。v真實分子量真實分子量= =最低分子量最低分子量* *n(nn(n為元素或為元素或aaaa在蛋白質(zhì)分子中在蛋白質(zhì)分子中的個數(shù)的個數(shù)) )（一）蛋白質(zhì)的相對分子量（一）蛋白質(zhì)的相對分子量v2.利用蛋白質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)來測定v最準(zhǔn)確而可靠的方法是超速離心法v基本

57、原理：將蛋白質(zhì)溶液放在25-50萬倍重力場的離心力作用下，使蛋白質(zhì)顆粒從溶液中沉淀下來，在沉淀的過程中應(yīng)用光學(xué)方法觀察旋離過程中蛋白質(zhì)顆粒的沉降行為，從而判斷出蛋白質(zhì)的沉降速度，根據(jù)沉降速度再計算出蛋白質(zhì)的相對分子量。v超速離心機是Svedberg于1940年設(shè)計制造的，一般把單位離心場里的沉降速度稱為沉降系數(shù)，用S表示，一個S單位表示110-13 s，故8S為8 10-13 s。蛋白質(zhì)的Mr 可直接用S表示。（二）蛋白質(zhì)的兩性電離及等電點（二）蛋白質(zhì)的兩性電離及等電點v用“P”表示蛋白質(zhì)，它含有自由的-NH2和-COOH。蛋白質(zhì)的兩性電離： NH2-P-COOHNH3+-P-COO-NH3+

58、-P-COOHNH2-P-COO-pHpIpH=pIpH.pI正電荷負電荷凈電荷為零（三）蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)（三）蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)v膠體必須具備的三個特點：膠體必須具備的三個特點：v分子大小在分子大小在10-10010-100 ; ;有相同的電荷；形成水膜有相同的電荷；形成水膜v蛋白質(zhì)為大分子物質(zhì)，分子大小幾十蛋白質(zhì)為大分子物質(zhì)，分子大小幾十 ；是兩性；是兩性電解質(zhì)，在一定的電解質(zhì)，在一定的pHpH溶液中呈陰（陽）離子狀態(tài)；溶液中呈陰（陽）離子狀態(tài)；蛋白質(zhì)分子中有許多親水性基團進行水合作用，蛋白質(zhì)分子中有許多親水性基團進行水合作用，定向排列形成水膜，水膜將各個蛋白質(zhì)分子分開。定向排列形成水膜，水

59、膜將各個蛋白質(zhì)分子分開。故蛋白質(zhì)為膠體。故蛋白質(zhì)為膠體。v利用膠體不能透過半透膜的性質(zhì)利用半透膜將蛋利用膠體不能透過半透膜的性質(zhì)利用半透膜將蛋白質(zhì)中的非蛋白小分子除去。白質(zhì)中的非蛋白小分子除去。（四）蛋白質(zhì)的沉淀反應(yīng)（四）蛋白質(zhì)的沉淀反應(yīng)v蛋白質(zhì)分子從溶液中離析出來叫做沉淀反應(yīng)。蛋白質(zhì)分子從溶液中離析出來叫做沉淀反應(yīng)。v沉淀蛋白質(zhì)方法：中和電荷和破壞水化層。沉淀蛋白質(zhì)方法：中和電荷和破壞水化層。v1.1.可逆沉淀可逆沉淀v在在溫和溫和條件下，通過改變?nèi)芤旱臈l件下，通過改變?nèi)芤旱膒HpH或或電荷狀電荷狀況況，使蛋白質(zhì)從膠體溶液中沉淀分離。蛋白，使蛋白質(zhì)從膠體溶液中沉淀分離。蛋白質(zhì)在沉淀過程中，結(jié)

60、構(gòu)和性質(zhì)都質(zhì)在沉淀過程中，結(jié)構(gòu)和性質(zhì)都沒有沒有發(fā)生變發(fā)生變化，在適當(dāng)?shù)臈l件下，可以化，在適當(dāng)?shù)臈l件下，可以重新溶解重新溶解形成溶形成溶液，這種沉淀又叫液，這種沉淀又叫非變性沉淀非變性沉淀?？赡娉恋硎恰？赡娉恋硎欠蛛x純化蛋白質(zhì)的基本方法，如分離純化蛋白質(zhì)的基本方法，如pIpI沉淀法、沉淀法、鹽析法和有機溶劑沉淀法。鹽析法和有機溶劑沉淀法。2.2.不可逆沉淀不可逆沉淀v在在強烈強烈沉淀的條件下，不僅破壞蛋白質(zhì)膠體沉淀的條件下，不僅破壞蛋白質(zhì)膠體溶液的穩(wěn)定性，而且也溶液的穩(wěn)定性，而且也破壞破壞了蛋白質(zhì)的了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，和性質(zhì)，產(chǎn)生的蛋白質(zhì)沉淀產(chǎn)生的蛋白質(zhì)沉淀不不可能重新可能重新溶解溶解于水