王金福生物化學(xué)PPT01

1、 制作制作：王金福王金福 生物化學(xué)生物化學(xué)(Biochemistry)(Biochemistry)：生命的化學(xué)：生命的化學(xué), ,在分子在分子水平探討生命的本質(zhì)。水平探討生命的本質(zhì)。J研究對象：研究對象：生物。生物化學(xué)的主要任務(wù)是闡述生物。生物化學(xué)的主要任務(wù)是闡述活細(xì)胞內(nèi)及細(xì)胞間的化學(xué)反應(yīng)及其與生命活動活細(xì)胞內(nèi)及細(xì)胞間的化學(xué)反應(yīng)及其與生命活動的關(guān)系。的關(guān)系。J主要內(nèi)容主要內(nèi)容: :1 1、研究生物分子的結(jié)構(gòu)及功能、研究生物分子的結(jié)構(gòu)及功能。 生物大分子是由某些基本單位按一定順序生物大分子是由某些基本單位按一定順序和方式連接所形成的多聚體（和方式連接所形成的多聚體（polymerpolymer）。

2、包）。包括蛋白質(zhì)、核酸、脂類及糖等。括蛋白質(zhì)、核酸、脂類及糖等。2 2、新陳代謝及其調(diào)節(jié)、新陳代謝及其調(diào)節(jié)。3 3、遺傳信息的貯存、傳遞、表達(dá)及調(diào)控（分子、遺傳信息的貯存、傳遞、表達(dá)及調(diào)控（分子生物學(xué)）。生物學(xué)）。緒緒 論論國外生物化學(xué)的發(fā)展國外生物化學(xué)的發(fā)展1、18世紀(jì)下半葉前：世紀(jì)下半葉前：“燃素說燃素說”；2、18世紀(jì)下半葉：世紀(jì)下半葉： （1）拉瓦錫：證明燃燒是氧的作用；）拉瓦錫：證明燃燒是氧的作用； （2）舍勒：發(fā)現(xiàn)檸檬酸、蘋果酸等生物中間代謝產(chǎn)物；）舍勒：發(fā)現(xiàn)檸檬酸、蘋果酸等生物中間代謝產(chǎn)物；3、19世紀(jì)以后：世紀(jì)以后：v 李比希（李比希（18031873，德國化學(xué)家）：首創(chuàng)大學(xué)化

3、學(xué)，德國化學(xué)家）：首創(chuàng)大學(xué)化學(xué) 實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，首次提出新陳代謝；實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，首次提出新陳代謝；v 霍佩霍佩-賽勒（賽勒（1825-1895，德國醫(yī)生）：建成獨(dú)立的生，德國醫(yī)生）：建成獨(dú)立的生 物化學(xué)學(xué)科，并提出物化學(xué)學(xué)科，并提出“Biochemie”和和“蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)”一詞；一詞；v 寇南（寇南（1837-1900，德國化學(xué)家）：提出胰酶的名詞，德國化學(xué)家）：提出胰酶的名詞， 研究血紅蛋白和胰液對蛋白質(zhì)的消化；研究血紅蛋白和胰液對蛋白質(zhì)的消化；4、20世紀(jì)以后生物化學(xué)的發(fā)展世紀(jì)以后生物化學(xué)的發(fā)展v 1902年德國艾貝爾首次獲得結(jié)晶腎上腺素；年德國艾貝爾首次獲得結(jié)晶腎上腺素；v 1904年英國哈頓

4、分離出年英國哈頓分離出“輔酶輔酶”，還發(fā)現(xiàn)了磷酸基在，還發(fā)現(xiàn)了磷酸基在 生化中的重要作用；生化中的重要作用；v 19021907年德國埃年德國埃費(fèi)歇證明蛋白質(zhì)由氨基酸組成，費(fèi)歇證明蛋白質(zhì)由氨基酸組成， 開始了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的時代；開始了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的時代；v 1909年丹麥威約翰遜在年丹麥威約翰遜在精密遺傳學(xué)原理精密遺傳學(xué)原理一書中一書中 首次提出基因是遺傳單位的概念；首次提出基因是遺傳單位的概念；v 1912年波蘭的豐克分離出維生素年波蘭的豐克分離出維生素B結(jié)晶，首次提出結(jié)晶，首次提出 維生素的概念；維生素的概念；v 1925年英國凱林發(fā)現(xiàn)細(xì)胞色素，并指出生物氧化過年英國凱林發(fā)現(xiàn)細(xì)胞色素，

5、并指出生物氧化過 程中的電子傳遞作用；程中的電子傳遞作用；v 1926年美國薩姆納首次制成尿素酶，開辟了酶化學(xué)年美國薩姆納首次制成尿素酶，開辟了酶化學(xué) 的研究。同年美國的摩爾根發(fā)表的研究。同年美國的摩爾根發(fā)表基因論基因論，使基，使基 因遺傳理論系統(tǒng)化；因遺傳理論系統(tǒng)化；v 1929年美籍俄國人勒溫發(fā)現(xiàn)核酸中的核糖和脫氧核年美籍俄國人勒溫發(fā)現(xiàn)核酸中的核糖和脫氧核 糖，認(rèn)識到核酸分為核糖核酸和脫氧核糖核酸兩類；糖，認(rèn)識到核酸分為核糖核酸和脫氧核糖核酸兩類； 同年德國羅曼發(fā)現(xiàn)同年德國羅曼發(fā)現(xiàn)ATP。v 1937年美國羅思發(fā)現(xiàn)組成蛋白質(zhì)的氨基酸分為兩類，年美國羅思發(fā)現(xiàn)組成蛋白質(zhì)的氨基酸分為兩類，其其

6、中一類對營養(yǎng)無效，另一類是中一類對營養(yǎng)無效，另一類是20余種基本氨基酸；同余種基本氨基酸；同年英年英 籍德國人克勒勃斯發(fā)現(xiàn)三羧酸循環(huán)；籍德國人克勒勃斯發(fā)現(xiàn)三羧酸循環(huán)；v 1941年德國李普曼發(fā)現(xiàn)年德國李普曼發(fā)現(xiàn)ATP高能鍵在代謝過程中的重高能鍵在代謝過程中的重要要 作用；并在作用；并在1947-1951年發(fā)現(xiàn)乙酰年發(fā)現(xiàn)乙酰CoA在在TCA循環(huán)中的循環(huán)中的重要重要 地位；地位；v 1953年美國年美國華特森華特森和英國和英國克里克克里克根據(jù)維爾肯做根據(jù)維爾肯做DNA的的X 光衍射資料，提出光衍射資料，提出DNA一級雙螺旋的分子結(jié)構(gòu)模型一級雙螺旋的分子結(jié)構(gòu)模型；v 1954年美籍俄國人伽莫夫首次提

7、出一個核苷酸編成一年美籍俄國人伽莫夫首次提出一個核苷酸編成一個個 遺傳密碼的遺傳密碼的“三聯(lián)密碼說三聯(lián)密碼說”。1961年克里克加以了證年克里克加以了證實(shí)；實(shí)；v 19551956年美籍西班牙人奧巧阿和美國孔勃首次用酶年美籍西班牙人奧巧阿和美國孔勃首次用酶 促法人工合成核糖核酸促法人工合成核糖核酸RNA和和DNA；v 1961年法國雅各布和莫諾首次提出年法國雅各布和莫諾首次提出mRNA的存在，證的存在，證實(shí)實(shí) mRNA與與DNA的堿基互補(bǔ)以及蛋白質(zhì)的合成場所的堿基互補(bǔ)以及蛋白質(zhì)的合成場所-核核糖糖 體，同時發(fā)現(xiàn)了操縱子的基因集團(tuán)；體，同時發(fā)現(xiàn)了操縱子的基因集團(tuán)；v 80年代發(fā)展了生物工程和生物

8、技術(shù)。年代發(fā)展了生物工程和生物技術(shù)。v 人類基因組計(jì)劃（人類基因組計(jì)劃（human genome project）：）：美國美國Renato Dulbecco在在1985年提出年提出,美國政府美國政府1990年年10 月月正式啟動正式啟動,耗資耗資30 億美元，旨在畫出一張人體地圖億美元，旨在畫出一張人體地圖,找找到到46 條染色體上條染色體上30 億個堿基對約億個堿基對約10 萬個基因的準(zhǔn)確萬個基因的準(zhǔn)確位置，破譯人類全部遺傳信息，使人類第一次在分子位置，破譯人類全部遺傳信息，使人類第一次在分子水平上全面認(rèn)識自己。是生命科學(xué)領(lǐng)域有史以來最寵水平上全面認(rèn)識自己。是生命科學(xué)領(lǐng)域有史以來最寵大的全

9、球性研究計(jì)劃，大的全球性研究計(jì)劃， “生命登月計(jì)劃生命登月計(jì)劃”。v 2000年年6 月月26日日,克林頓親自在白宮發(fā)表了人類基因密克林頓親自在白宮發(fā)表了人類基因密碼組合草圖。碼組合草圖。v 后基因組計(jì)劃將進(jìn)一步深入研究各種基因的功能與調(diào)后基因組計(jì)劃將進(jìn)一步深入研究各種基因的功能與調(diào)節(jié)。節(jié)。v 拿著基因組圖譜去看??；拿著基因組圖譜去看??；10年內(nèi)基因檢測會成為例行年內(nèi)基因檢測會成為例行手段；基因療法會成為常規(guī)療法。手段；基因療法會成為常規(guī)療法。 中國近代生物化學(xué)的發(fā)展中國近代生物化學(xué)的發(fā)展 吳憲與汪猷、張昌潁等人一起完成了蛋吳憲與汪猷、張昌潁等人一起完成了蛋白質(zhì)變性理論、血液生化檢測和免疫化白

10、質(zhì)變性理論、血液生化檢測和免疫化學(xué)等一系列有重大影響的研究，成為我學(xué)等一系列有重大影響的研究，成為我國生物化學(xué)界的先驅(qū)。國生物化學(xué)界的先驅(qū)。 1965年，我國首次人工合成了結(jié)晶牛胰年，我國首次人工合成了結(jié)晶牛胰島素。島素。 1981年又成功合成了酵母丙氨酰年又成功合成了酵母丙氨酰tRNA。 本世紀(jì)末我國參與了人類基因組計(jì)劃。本世紀(jì)末我國參與了人類基因組計(jì)劃。 生物化學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)1 、All disease has a biochemical basis.2 、Biochemical studies contribute to diagnosis,prognosis and t

11、reatment.3、 Many biochemistry studies illuminate disease mechanisms and disease inspire research in specific area of biochemistry。 總目錄第一篇 生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能第二篇 物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié)第三篇 基因信息的傳遞基因信息的傳遞第四篇 專題篇專題篇第一編第一編 生物大分子結(jié)構(gòu)與功能生物大分子結(jié)構(gòu)與功能第一章第一章 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能第二章第二章 酶酶第三章第三章 維生素與輔酶維生素與輔酶第四章第四章 核酸的結(jié)構(gòu)

12、與功能核酸的結(jié)構(gòu)與功能第一章第一章 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能J第一節(jié)第一節(jié) 氨基酸與多肽氨基酸與多肽J第二節(jié)第二節(jié) 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)J第三節(jié)第三節(jié) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系J第四節(jié)第四節(jié) 蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)及分離純蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)及分離純化化 蛋白質(zhì)的元素組成蛋白質(zhì)的元素組成碳、氫、氧，還有氮和少量硫等碳、氫、氧，還有氮和少量硫等C 5055% H 67%O 1924%N 1319%S 04%v有些蛋白質(zhì)還含有有些蛋白質(zhì)還含有P、Fe、Cu、Mn、Zn、Se等。等。v各種蛋白質(zhì)含氮量接近，平均為各種蛋白質(zhì)含氮量接近，平均為16%。v 1克氮相當(dāng)于克

13、氮相當(dāng)于6.25克蛋白質(zhì)為測定樣品中蛋白質(zhì)含量的克蛋白質(zhì)為測定樣品中蛋白質(zhì)含量的依據(jù)。依據(jù)。 凱氏定氮法測定蛋白質(zhì)含量：凱氏定氮法測定蛋白質(zhì)含量： 蛋白質(zhì)含量蛋白質(zhì)含量=蛋白氮蛋白氮6.25v蛋白質(zhì)是由蛋白質(zhì)是由20種種L-型型氨基酸氨基酸組成的長鏈分子，包括：組成的長鏈分子，包括： 1、簡單（單純）蛋白質(zhì)：完全由氨基酸構(gòu)成；、簡單（單純）蛋白質(zhì)：完全由氨基酸構(gòu)成； 2、結(jié)合（綴合）蛋白質(zhì)：還有非蛋白質(zhì)成份的輔基或配基。、結(jié)合（綴合）蛋白質(zhì)：還有非蛋白質(zhì)成份的輔基或配基。v蛋白質(zhì)構(gòu)象：蛋白質(zhì)構(gòu)象： 每一種天然的蛋白質(zhì)都有自己特有的空間結(jié)構(gòu)，這稱為蛋每一種天然的蛋白質(zhì)都有自己特有的空間結(jié)構(gòu)，這稱

14、為蛋白質(zhì)構(gòu)象。白質(zhì)構(gòu)象。v蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同組織層次：蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同組織層次：1、一級結(jié)構(gòu)：多肽鏈共價主鏈的氨基酸順序；、一級結(jié)構(gòu)：多肽鏈共價主鏈的氨基酸順序；2、二級結(jié)構(gòu)：多肽鏈以、二級結(jié)構(gòu)：多肽鏈以氫鍵氫鍵排列成沿一維方向的周期性結(jié)構(gòu)排列成沿一維方向的周期性結(jié)構(gòu) 的構(gòu)象，如纖維狀蛋白質(zhì)中的的構(gòu)象，如纖維狀蛋白質(zhì)中的-螺旋和螺旋和-折疊片；折疊片；3、三級結(jié)構(gòu)：多肽鏈以各、三級結(jié)構(gòu)：多肽鏈以各次級鍵次級鍵（非共價鍵）盤繞成具有特（非共價鍵）盤繞成具有特 定走向的緊密球狀構(gòu)象；定走向的緊密球狀構(gòu)象；4、四級結(jié)構(gòu)：寡聚蛋白質(zhì)中各亞基之間在空間上的相互結(jié)合、四級結(jié)構(gòu)：寡聚蛋白質(zhì)中各亞基之間在空間上

15、的相互結(jié)合 方式。方式。 第一節(jié)第一節(jié) 氨基酸與多肽氨基酸與多肽一、氨基酸及其分類一、氨基酸及其分類組成蛋白質(zhì)的組成蛋白質(zhì)的20種氨基酸均為種氨基酸均為L-氨基酸氨基酸D-丙氨酸H+N H3CO O-CH3D-甘油醛HO HCHOCH2O HL-丙氨酸L-甘油醛H3N+HCO O-CH3CHOCH2O HHHOHCOO-RH3N+L-氨基酸通式氨基酸通式 與羧基相鄰的與羧基相鄰的-碳（碳（C）上都有一個氨基，因此稱為）上都有一個氨基，因此稱為-氨基酸。氨基酸。-碳上還連著一個碳上還連著一個H和一個可變的側(cè)鏈和一個可變的側(cè)鏈R基，各種氨基，各種氨基酸的區(qū)別在于基酸的區(qū)別在于R基的不同。基的不同。

16、 1、非極性疏水性氨基酸、非極性疏水性氨基酸H2NCH CHOHO甘氨酸GlyH2NCHCCH3OHO丙氨酸AlaHNCOHO脯氨酸Pro20種氨基酸按側(cè)鏈種氨基酸按側(cè)鏈R的理化性質(zhì)分為的理化性質(zhì)分為4類類：H2NCHCCH2OHOCH2SCH3甲 硫 氨 酸 M e tH2N CHCCHOHOCH3CH3H2N CHCCH2OHO纈氨酸Val苯丙氨酸PheH2NCH CCH2OHOCH CH3CH3H2NCH CCHOHOCH3CH2CH3亮 氨 酸 Leu異 亮 氨 酸 IleH2N CHCCH2OHON色氨酸Trp2、極性中性氨基酸、極性中性氨基酸H2N CHCCH2OHOOH絲氨酸Se

17、rH2N CHCCHOHOOHCH3蘇氨酸ThrH2NCH CCH2OHOOH酪 氨 酸 T yrH2N CHCCH2OHOSH半胱氨酸CysH2N CHCCH2OHOCNH2OH2N CHCCH2OHOCH2CNH2O天冬酰胺Asn谷氨酰胺Gln3、酸性氨基酸、酸性氨基酸H2NCH CCH2OHOCOHOH2NCH CCH2OHOCH2COHO天 冬 氨 酸 A sp谷 氨 酸 G lu4、堿性氨基酸、堿性氨基酸H2N CHCCH2OHOCH2CH2NHCNH2NHH2N CHCCH2OHOCH2CH2CH2NH2H2N CHCCH2OHONNH精氨酸Arg賴氨酸Lys組氨酸His 人體必需

18、氨基酸有八種：人體必需氨基酸有八種： Met Trp Lys Val Ile Leu Phe Thr “假假 設(shè)設(shè) 來來 借借 一一 兩兩 本本 書書” 脯氨酸為亞氨基酸。脯氨酸為亞氨基酸。 2H-OOCCHCH2SH+NH3HSCH2CH-OOC+NH3-OOCCHCH2SSCH2CH-OOC+NH3+NH3二硫鍵胱氨酸胱氨酸 半胱氨酸（半胱氨酸（Cys）常以胱氨酸的形式存在）常以胱氨酸的形式存在二、氨基酸的理化性質(zhì)二、氨基酸的理化性質(zhì)一、氨基酸的旋光性一、氨基酸的旋光性 除甘氨酸外，其余的除甘氨酸外，其余的-碳原子為不對稱碳原子，其結(jié)合的四碳原子為不對稱碳原子，其結(jié)合的四個不同的取代基在空

19、間的排列可有兩種形式：個不同的取代基在空間的排列可有兩種形式：L型和型和D型。型。 L型：氨基在左邊型：氨基在左邊 D型：氨基在右邊型：氨基在右邊 D- -氨基酸氨基酸 L- -氨基酸氨基酸 它們互為光學(xué)異構(gòu)體。它們互為光學(xué)異構(gòu)體。此外，蘇氨酸、異亮氨酸、羥脯氨酸和羥賴氨酸等還有一個不對此外，蘇氨酸、異亮氨酸、羥脯氨酸和羥賴氨酸等還有一個不對稱碳原子，所以可存在稱碳原子，所以可存在4種光學(xué)異構(gòu)體（種光學(xué)異構(gòu)體（p.143，圖，圖3-15）。）。 HCNH2COOHRCHCOOHRNH2二、氨基酸的酸堿性質(zhì)二、氨基酸的酸堿性質(zhì)（一）氨基酸的兼性離子形式：（一）氨基酸的兼性離子形式：v氨基酸能使水

20、的介電常數(shù)增高，這是因?yàn)榘被嵩诰w和氨基酸能使水的介電常數(shù)增高，這是因?yàn)榘被嵩诰w和水中主要以兼性離子（偶極離子）的形式存在：水中主要以兼性離子（偶極離子）的形式存在： v偶極離子形式的氨基酸是強(qiáng)極性分子，這就增加了水的介偶極離子形式的氨基酸是強(qiáng)極性分子，這就增加了水的介電常數(shù)。電常數(shù)。 RCHCOOHNH2RCHCOONH3 (二）氨基酸的兩性解離：二）氨基酸的兩性解離：v 酸與堿的關(guān)系：酸與堿的關(guān)系：HA（酸）（酸）A-（堿）（堿）+H+（質(zhì)子）（質(zhì)子）v 酸是質(zhì)子（酸是質(zhì)子（H+）的供體，堿是質(zhì)子的受體。）的供體，堿是質(zhì)子的受體。v 氨基酸在水中的偶極離子既起酸（質(zhì)子供體）的作用，氨

21、基酸在水中的偶極離子既起酸（質(zhì)子供體）的作用， 也起堿（質(zhì)子受體）的作用：也起堿（質(zhì)子受體）的作用： 因此是一類兩性電解質(zhì)。因此是一類兩性電解質(zhì)。思考思考:為什么定量為什么定量測定氨基酸的常測定氨基酸的常用方法是甲醛滴用方法是甲醛滴定定? （三）氨基酸的等電點(diǎn)：（三）氨基酸的等電點(diǎn)： 氨基酸的帶電狀況與溶液的氨基酸的帶電狀況與溶液的pH有關(guān)，改變有關(guān)，改變pH可使氨基酸可使氨基酸帶上正電荷或負(fù)電荷，也可使其處于正負(fù)電荷數(shù)相等，即凈電帶上正電荷或負(fù)電荷，也可使其處于正負(fù)電荷數(shù)相等，即凈電荷為零的兼性離子狀態(tài)。這時的溶液荷為零的兼性離子狀態(tài)。這時的溶液pH值即為該氨基酸的等值即為該氨基酸的等電點(diǎn)（

22、電點(diǎn)（pI）（見）（見p.131，圖，圖3-9）。）。 在等電點(diǎn)以上的任一在等電點(diǎn)以上的任一pH，氨基酸帶凈負(fù)電荷，并因此在，氨基酸帶凈負(fù)電荷，并因此在電場中將向正極移動；在低于等電點(diǎn)的任一電場中將向正極移動；在低于等電點(diǎn)的任一pH，氨基酸帶正，氨基酸帶正電荷，在電場中將向負(fù)極移動。電荷，在電場中將向負(fù)極移動。R CH COOHNH3R CH COONH3R CH COONH2R CH COOHNH2OHHOHH三、氨基酸的化學(xué)反應(yīng)三、氨基酸的化學(xué)反應(yīng)（一）（一）-氨基參加的反應(yīng)氨基參加的反應(yīng)1、與亞硝酸反應(yīng)：生成氮?dú)?、與亞硝酸反應(yīng)：生成氮?dú)?可根據(jù)氮?dú)怏w積，進(jìn)行氨基酸定量和蛋白質(zhì)水解程度的測

23、定可根據(jù)氮?dú)怏w積，進(jìn)行氨基酸定量和蛋白質(zhì)水解程度的測定 （生成的氮?dú)庵挥幸话雭碜园被幔ㄉ傻牡獨(dú)庵挥幸话雭碜园被幔?2、與酰化試劑反應(yīng)：氨基被?；⑴c?；噭┓磻?yīng)：氨基被酰基化 ?；噭┛杀挥米靼被谋Ｗo(hù)劑酰化試劑可被用作氨基的保護(hù)劑 CHRCOOH+ HNO2CHRCOOHNH2OHN2H2O+R COClNH2CHRCOOHR C NHOCHRCOOH+ HCl3、烴基化反應(yīng)：氨基中的、烴基化反應(yīng)：氨基中的H原子被烴基取代原子被烴基取代 可用來鑒定可用來鑒定N-末端氨基酸末端氨基酸4、形成西佛堿反應(yīng)：氨基與醛類反應(yīng)形成弱堿、形成西佛堿反應(yīng)：氨基與醛類反應(yīng)形成弱堿 是某些酶促反應(yīng)的中

24、間產(chǎn)物（如轉(zhuǎn)是某些酶促反應(yīng)的中間產(chǎn)物（如轉(zhuǎn)NH2反應(yīng)）反應(yīng)） NH2CHRCOOHNHCHRCOOH+NO2NO2FNO2NO2（二）（二）-羧基參加的反應(yīng)羧基參加的反應(yīng)1、成鹽和成酯反應(yīng)：與堿作用生成鹽；與醇反應(yīng)生成酯、成鹽和成酯反應(yīng)：與堿作用生成鹽；與醇反應(yīng)生成酯 2、成酰氯反應(yīng)：在氨基被保護(hù)下，羧基與五氯化磷等作用生、成酰氯反應(yīng)：在氨基被保護(hù)下，羧基與五氯化磷等作用生 成酰氯成酰氯 可使羧基活化，易與另一氨基酸的氨基結(jié)合，在人工多肽可使羧基活化，易與另一氨基酸的氨基結(jié)合，在人工多肽合成中使用。合成中使用。 3、脫羧反應(yīng)：在氨基酸脫羧酶作用下，放出、脫羧反應(yīng)：在氨基酸脫羧酶作用下，放出CO

25、2而生成相應(yīng)而生成相應(yīng)的一級胺的一級胺（三）（三）-氨基和氨基和-羧基共同參加的反應(yīng)羧基共同參加的反應(yīng) 1、與茚三酮反應(yīng)：在弱酸中與茚三酮共熱，引起、與茚三酮反應(yīng)：在弱酸中與茚三酮共熱，引起脫氧、脫羧反應(yīng)，最后茚三酮再與產(chǎn)生的脫氧、脫羧反應(yīng)，最后茚三酮再與產(chǎn)生的NH3和還原和還原茚三酮作用生成紫色物質(zhì)茚三酮作用生成紫色物質(zhì) 可定性或定量（分光光度法和測壓法）測定各種可定性或定量（分光光度法和測壓法）測定各種氨基酸。脯氨酸和羥脯氨酸反應(yīng)生成黃色物質(zhì)氨基酸。脯氨酸和羥脯氨酸反應(yīng)生成黃色物質(zhì)CCCOOOCCCOOOHOHH2O茚三酮水合茚三酮CCCOOOHOHRCHCOOHNH2CCCOOCCCON

26、HO+RCHOCOH2O32、成肽反應(yīng)：、成肽反應(yīng)： 氨基酸與氨基酸之間的氨基與羧基可縮合成氨基酸與氨基酸之間的氨基與羧基可縮合成肽，形成肽鍵肽，形成肽鍵H2NCHCOOHR1+H2NCHCOOHR2H2NCHCONHCHR1R2COOH肽鍵 H2二肽 O三、氨基酸混合物的分析分離三、氨基酸混合物的分析分離一、分配層析一、分配層析層析系統(tǒng)：固定相（靜相）層析系統(tǒng)：固定相（靜相） ，流動相（動相），流動相（動相） 。 動相可以充滿靜相的空隙中，并能流過靜相。動相可以充滿靜相的空隙中，并能流過靜相。 物質(zhì)可以在動相和靜相之間發(fā)生分配。物質(zhì)可以在動相和靜相之間發(fā)生分配。氨基酸混合物中各種氨基酸成分在

27、一定的動相和靜相之間的分配系數(shù)有氨基酸混合物中各種氨基酸成分在一定的動相和靜相之間的分配系數(shù)有差異，當(dāng)動相流經(jīng)靜相時，不同分配系數(shù)的氨基酸就會隨著動相流經(jīng)靜差異，當(dāng)動相流經(jīng)靜相時，不同分配系數(shù)的氨基酸就會隨著動相流經(jīng)靜相時在兩相之間發(fā)生不同的連續(xù)分配，從而將不同的氨基酸分離開。相時在兩相之間發(fā)生不同的連續(xù)分配，從而將不同的氨基酸分離開。二、分配層析種類二、分配層析種類1、分配柱層析、分配柱層析 5、氣液相層析、氣液相層析2、紙層析、紙層析 6、高效液相層析、高效液相層析3、薄層層析、薄層層析4、離子交換層析：氨基酸分析儀、離子交換層析：氨基酸分析儀1 1、分配柱層析、分配柱層析固定相固定相：層

28、析柱中的填充物結(jié)合一層：層析柱中的填充物結(jié)合一層不會流動的結(jié)合水不會流動的結(jié)合水流動相流動相：沿固定相流過的溶劑：沿固定相流過的溶劑 填充料似無數(shù)的微觀填充料似無數(shù)的微觀“分溶管分溶管”，當(dāng)流動相移動時，加在柱上端的氨，當(dāng)流動相移動時，加在柱上端的氨基酸混合物樣品在兩相之間發(fā)生連續(xù)基酸混合物樣品在兩相之間發(fā)生連續(xù)分配，這樣不同分配系數(shù)的各種成分分配，這樣不同分配系數(shù)的各種成分沿柱以不同速度向下移動。沿柱以不同速度向下移動。2 2、紙層析、紙層析固定相：濾紙纖維素上吸附的水固定相：濾紙纖維素上吸附的水流動相：展層用的溶劑流動相：展層用的溶劑 將氨基酸混合物點(diǎn)在濾紙的將氨基酸混合物點(diǎn)在濾紙的一個角

29、上（原點(diǎn)）一個角上（原點(diǎn)） ，然后在密，然后在密閉的容器中用溶劑沿濾紙的一個閉的容器中用溶劑沿濾紙的一個方向展層。然后旋轉(zhuǎn)方向展層。然后旋轉(zhuǎn)90o，再用，再用另一溶劑進(jìn)行第二向展層。另一溶劑進(jìn)行第二向展層。 由于各種氨基酸在兩個溶劑由于各種氨基酸在兩個溶劑系統(tǒng)中具有不同的分配系數(shù)，由系統(tǒng)中具有不同的分配系數(shù)，由此彼此分開。此彼此分開。3 3、離子交換層析、離子交換層析固定相：陽離子交換樹脂或陰離子交換樹脂固定相：陽離子交換樹脂或陰離子交換樹脂流動相：洗脫液流動相：洗脫液 陽離子交換樹脂含有酸性基團(tuán)，可解離陽離子交換樹脂含有酸性基團(tuán)，可解離H+離子而使樹脂帶負(fù)電荷。在酸性環(huán)境中，離子而使樹脂帶負(fù)

30、電荷。在酸性環(huán)境中，氨基酸陽離子可與氨基酸陽離子可與H+發(fā)生交換而發(fā)生交換而“結(jié)合結(jié)合”在在樹脂上；樹脂上； 陰離子交換樹脂含有堿性基團(tuán)，可解離陰離子交換樹脂含有堿性基團(tuán)，可解離出出OH-離子而使樹脂帶正電荷。在堿性環(huán)境離子而使樹脂帶正電荷。在堿性環(huán)境中，氨基酸陰離子可和中，氨基酸陰離子可和OH-發(fā)生交換而發(fā)生交換而“結(jié)結(jié)合合”在樹脂上。在樹脂上。 逐步改變洗脫液的逐步改變洗脫液的pH和鹽濃度（離子強(qiáng)和鹽濃度（離子強(qiáng)度）度） ，可將各種氨基酸以不同速度洗脫下來，可將各種氨基酸以不同速度洗脫下來.四、多肽四、多肽（一）肽鍵與肽鏈（一）肽鍵與肽鏈H2NCHCOOHR1+H2NCHCOOHR2H2N

31、CHCONHCHR1R2COOH肽鍵 H2O二肽 寡肽寡肽(oligo peptide) 多肽多肽(poly peptide) 氨基酸殘基氨基酸殘基(reside):主鏈、側(cè)鏈主鏈、側(cè)鏈 氨基末端氨基末端(amino terminal)或或N末端末端 羧基末端（羧基末端（carboxyl terminal）或）或C末端末端H2N CH CO NH CHR1R2CO NH CHR3CO NH CHR4COOH主鏈側(cè) 鏈N末端C末端（二）重要的多肽（二）重要的多肽 1、谷胱甘肽（、谷胱甘肽（Glutathione，-GSH） 谷氨酰半胱氨酰甘氨酸谷氨酰半胱氨酰甘氨酸 H2NCH CH2CH2CO

32、NH CH CO NH CH2COOHCOOHCH2SHGSHGSHGSH具有重要的功能：具有重要的功能：1 ） 解毒功能：與重金屬離子、環(huán)氧化物（致癌解毒功能：與重金屬離子、環(huán)氧化物（致癌物）結(jié)合排出體外。物）結(jié)合排出體外。2 ） 維持紅細(xì)胞膜的完整性。維持紅細(xì)胞膜的完整性。3 ） 參與高鐵血紅蛋白的還原作用。參與高鐵血紅蛋白的還原作用。4 ） 促進(jìn)鐵的吸收。促進(jìn)鐵的吸收。2H2OH2O22GSHGSSGNADP+NADPH+H+GSH過氧化物酶GSH還原酶 2、多肽類激素：促甲狀腺素釋放激素。、多肽類激素：促甲狀腺素釋放激素。 3、多肽類抗生素：短桿菌肽、多肽類抗生素：短桿菌肽 4、酪蛋白

33、磷肽（促進(jìn)鈣吸收劑、酪蛋白磷肽（促進(jìn)鈣吸收劑 CPP）CPP分子中具有絲氨酸磷酸化結(jié)構(gòu)，腸分子中具有絲氨酸磷酸化結(jié)構(gòu)，腸道內(nèi)有鈣能與道內(nèi)有鈣能與CPP上的磷結(jié)合使之成為上的磷結(jié)合使之成為可溶性鈣，利于小腸對其吸收?？扇苄遭}，利于小腸對其吸收。一、蛋白質(zhì)的分類一、蛋白質(zhì)的分類按組成分類按組成分類:v單純蛋白質(zhì)：如血清清蛋白單純蛋白質(zhì)：如血清清蛋白v結(jié)合蛋白質(zhì)：核蛋白、糖蛋白、脂蛋白、磷蛋白、金結(jié)合蛋白質(zhì)：核蛋白、糖蛋白、脂蛋白、磷蛋白、金屬蛋白、色蛋白。屬蛋白、色蛋白。按溶解度分類：按溶解度分類： 清蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶谷蛋白、硬蛋白、組清蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶谷蛋白、硬蛋白、組蛋白、

34、精蛋白。蛋白、精蛋白。按分子形狀分類按分子形狀分類：v纖維狀蛋白質(zhì)：分子構(gòu)象呈纖維形，長纖維狀蛋白質(zhì)：分子構(gòu)象呈纖維形，長/短軸之比大于短軸之比大于10，多為結(jié)構(gòu)蛋白，難溶于水。，多為結(jié)構(gòu)蛋白，難溶于水。v球狀蛋白質(zhì)：近似球形或橢圓形，多數(shù)可溶于水或鹽球狀蛋白質(zhì)：近似球形或橢圓形，多數(shù)可溶于水或鹽溶液。溶液。第二節(jié)第二節(jié) 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)二、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)（二、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)（Primary StructurePrimary Structure）蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)指多肽鏈中氨基酸的排列順序。蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)指多肽鏈中氨基酸的排列順序。 1954年英國生化學(xué)家年英國生化學(xué)家Sa

35、nger報(bào)道了胰島素的一報(bào)道了胰島素的一級結(jié)構(gòu)，是世界上第一例確定一級結(jié)構(gòu)的蛋白級結(jié)構(gòu)，是世界上第一例確定一級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)。質(zhì)。Sanger由此由此1958年獲年獲Nobel 化學(xué)獎?；瘜W(xué)獎。 1965年我國科學(xué)家完成了結(jié)晶牛胰島素的合成，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)。是世界上第一例人工合成蛋白質(zhì)。 蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)由遺傳信息決定，其一級結(jié)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)由遺傳信息決定，其一級結(jié)構(gòu)決定高級結(jié)構(gòu)，一級結(jié)構(gòu)是基本結(jié)構(gòu)構(gòu)決定高級結(jié)構(gòu)，一級結(jié)構(gòu)是基本結(jié)構(gòu)。但一。但一級結(jié)構(gòu)并不是決定蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的唯一因素。級結(jié)構(gòu)并不是決定蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的唯一因素。蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)測

36、定的意義蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)測定的意義許多先天性疾病是由于某一重要的蛋白許多先天性疾病是由于某一重要的蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)發(fā)生了差錯引起的。如血質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)發(fā)生了差錯引起的。如血紅蛋白紅蛋白亞基亞基6 位位Glu被被Val代替（基因突代替（基因突變），即表現(xiàn)為鐮刀狀貧血，為世上最變），即表現(xiàn)為鐮刀狀貧血，為世上最常見的血紅蛋白病。若常見的血紅蛋白病。若亞基亞基6位位Glu被被Lys取代引起另一類貧血：血紅蛋白取代引起另一類貧血：血紅蛋白C病。病。比較不同生物細(xì)胞色素比較不同生物細(xì)胞色素C的一級結(jié)構(gòu)可以的一級結(jié)構(gòu)可以幫助了解物種間的進(jìn)化關(guān)系，物種間越幫助了解物種間的進(jìn)化關(guān)系，物種間越接近，則細(xì)胞色素接近，

37、則細(xì)胞色素C的一級結(jié)構(gòu)越相似。的一級結(jié)構(gòu)越相似。（一）肽和肽鍵結(jié)構(gòu)（一）肽和肽鍵結(jié)構(gòu)1、肽鏈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：、肽鏈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：（1）肽鏈中的骨干是）肽鏈中的骨干是 單位規(guī)則地重復(fù)排列，稱單位規(guī)則地重復(fù)排列，稱 之為共價主之為共價主鏈：鏈： （2）每個肽鍵的形成都丟失一個水分子，故肽鍵中的氨基酸稱氨基酸殘）每個肽鍵的形成都丟失一個水分子，故肽鍵中的氨基酸稱氨基酸殘基。基。（3）各種肽鏈的主鏈結(jié)構(gòu)一樣，但側(cè)鏈）各種肽鏈的主鏈結(jié)構(gòu)一樣，但側(cè)鏈R基即氨基酸殘基的順序不同?；窗被釟埢捻樞虿煌＃?）一條多肽鏈通常在一端含有一個游離的末端氨基，稱）一條多肽鏈通常在一端含有一個游離的末端氨基，稱N端；

38、另一端含端；另一端含一個游離的末端羧基，稱一個游離的末端羧基，稱C端。端。2、肽的命名：從、肽的命名：從N端氨基酸開始，稱某氨基酰某氨基酰端氨基酸開始，稱某氨基酰某氨基酰某氨基酸，某氨基酸， 如簡寫：如簡寫：Ser-Gly-Tyr-Ala-Leu。 NH2CHRCOOHNH2CHRCOOH+- H2ONH2CHRCONHCHRCOOH肽鍵NH2CHRCONHCHRCONHCHRCOOHnCN端端3、肽鍵的平面結(jié)構(gòu)：、肽鍵的平面結(jié)構(gòu)： 順式構(gòu)型順式構(gòu)型中的兩個中的兩個C彼此接近，引起彼此接近，引起各各R基之間的空間位基之間的空間位阻，造成結(jié)構(gòu)不穩(wěn)；阻，造成結(jié)構(gòu)不穩(wěn)；反在式構(gòu)型反在式構(gòu)型中兩者相中

39、兩者相距較遠(yuǎn)，結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)距較遠(yuǎn)，結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定。定。肽鏈中的肽鍵全肽鏈中的肽鍵全是反式構(gòu)型是反式構(gòu)型。 4、肽鍵共振（、肽鍵共振（p.164，圖，圖4-2）：）： 肽鍵是一種酰胺鍵，通常在羰基碳和酰胺氮之間是單鍵，這肽鍵是一種酰胺鍵，通常在羰基碳和酰胺氮之間是單鍵，這樣肽鏈主鏈上的樣肽鏈主鏈上的3種鍵（種鍵（ C-C鍵，鍵， C-N肽鍵，肽鍵，N-C鍵）都是鍵）都是單鍵，所以原則上多肽主鏈上的任何共價鍵都可發(fā)生旋轉(zhuǎn)單鍵，所以原則上多肽主鏈上的任何共價鍵都可發(fā)生旋轉(zhuǎn)。 但在酰胺氮和羰基氧之間會發(fā)生共振相互作用，其結(jié)果表現(xiàn)但在酰胺氮和羰基氧之間會發(fā)生共振相互作用，其結(jié)果表現(xiàn)兩種極端形式：兩種極端形式

40、： C和和O之間有一個之間有一個鍵和一個鍵和一個鍵連接，而酰胺鍵連接，而酰胺N上留有一個上留有一個孤電子對，這種結(jié)構(gòu)允許孤電子對，這種結(jié)構(gòu)允許C-N鍵自由旋轉(zhuǎn)（鍵自由旋轉(zhuǎn)（A）；）； C和和N原子參與原子參與鍵的形成，在羰基鍵的形成，在羰基O上留下一個孤上留下一個孤e-對，帶對，帶負(fù)電荷，酰胺負(fù)電荷，酰胺N帶正電荷，這樣帶正電荷，這樣C-N鍵就成為一個雙鍵，阻鍵就成為一個雙鍵，阻繞繞C-N鍵的自由旋轉(zhuǎn)（鍵的自由旋轉(zhuǎn)（B）。）。 肽鍵共振的結(jié)果：肽鍵共振的結(jié)果：（1）阻繞肽鍵）阻繞肽鍵C-N的自由旋轉(zhuǎn)，只保留的自由旋轉(zhuǎn)，只保留N-C鍵和鍵和C-C鍵的鍵的 旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)；（2）組成肽基的）組成肽基的

41、4個原子和個原子和2個相鄰的個相鄰的C原子傾向于共平原子傾向于共平 面，形成多肽主鏈的酰胺平面。面，形成多肽主鏈的酰胺平面。（二）肽的物理和化學(xué)性質(zhì)（二）肽的物理和化學(xué)性質(zhì)1、物理性質(zhì)、物理性質(zhì)在水溶液中以偶極離子存在，這決定于游離末端在水溶液中以偶極離子存在，這決定于游離末端-NH2 ，-COOH以及酸性和堿性氨基酸側(cè)鏈以及酸性和堿性氨基酸側(cè)鏈R基團(tuán)上可解離的功能團(tuán)?；鶊F(tuán)上可解離的功能團(tuán)。肽鍵中的亞氨基不解離。肽鍵中的亞氨基不解離。2、化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)（1）游離的）游離的-NH2和和-COOH及及R基團(tuán)可發(fā)生與氨基酸中相應(yīng)的基團(tuán)可發(fā)生與氨基酸中相應(yīng)的基團(tuán)類似的反應(yīng)；基團(tuán)類似的反應(yīng)；（2）N

42、末端的氨基酸殘基也能與茚三酮發(fā)生定量呈色反應(yīng)；末端的氨基酸殘基也能與茚三酮發(fā)生定量呈色反應(yīng)；（3）雙縮脲反應(yīng)雙縮脲反應(yīng)為肽和蛋白質(zhì)所特有、而氨基酸所沒有的一為肽和蛋白質(zhì)所特有、而氨基酸所沒有的一種顏色反應(yīng)（紫紅色或紫藍(lán)色，與種顏色反應(yīng)（紫紅色或紫藍(lán)色，與CuSO4堿性液堿性液反應(yīng)），借助反應(yīng)），借助分光光度計(jì)可定量分析。分光光度計(jì)可定量分析。 PCOONH2HOHPCOONH3PCOOHNH3HOHP = ProtinpH pHpIpHpI蛋白質(zhì)（三）蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)與功能（三）蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)與功能 一級結(jié)構(gòu)的局部斷裂與蛋白質(zhì)激活一級結(jié)構(gòu)的局部斷裂與蛋白質(zhì)激活 有些蛋白質(zhì)分子的部分肽鏈按特定

43、方式斷裂后才能呈現(xiàn)生物活性。有些蛋白質(zhì)分子的部分肽鏈按特定方式斷裂后才能呈現(xiàn)生物活性。1、血液凝固的機(jī)理：、血液凝固的機(jī)理：凝血酶致活物凝血酶致活物 交聯(lián)的纖維蛋白（血凝塊）交聯(lián)的纖維蛋白（血凝塊） 纖維蛋白溶解致活物纖維蛋白溶解致活物 凝血酶原凝血酶原 不溶性纖維蛋白不溶性纖維蛋白 纖維蛋白溶酶原纖維蛋白溶酶原 凝血酶（活性）凝血酶（活性） 纖維蛋白原纖維蛋白原 纖維蛋白溶酶（活性）纖維蛋白溶酶（活性） 纖維蛋白溶解纖維蛋白溶解 凝血酶致活物作用凝血酶原，使其分子中的二個肽鍵斷裂。釋放出一個凝血酶致活物作用凝血酶原，使其分子中的二個肽鍵斷裂。釋放出一個N端片段后成為有活性的凝血酶（端片段后成

44、為有活性的凝血酶（p.187，圖，圖4-21）；纖維蛋白原由）；纖維蛋白原由2條鏈、條鏈、2條鏈和條鏈和2條鏈組成，在凝血酶作用下，從條鏈組成，在凝血酶作用下，從2條條鏈和鏈和2條鏈的條鏈的N端各斷裂端各斷裂一個一個-Arg-Gly-鍵，釋放出鍵，釋放出2個纖維肽個纖維肽A和和2個纖維肽個纖維肽B，而剩下的纖維蛋白分，而剩下的纖維蛋白分子成為形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的不溶性纖維蛋白（子成為形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的不溶性纖維蛋白（p.188，圖，圖4-22，23）。）。 凝血酶致活物作用凝血酶原，使其分子中的二個肽鍵斷裂。釋放出一個凝血酶致活物作用凝血酶原，使其分子中的二個肽鍵斷裂。釋放出一個N端片段后成為有活性的凝

45、血酶；纖維蛋白原由端片段后成為有活性的凝血酶；纖維蛋白原由2條鏈、條鏈、2條鏈和條鏈和2條條鏈組成，在凝血酶作用下，從鏈組成，在凝血酶作用下，從2條條鏈和鏈和2條鏈的條鏈的N端各斷裂一個端各斷裂一個-Arg-Gly-鍵，釋放出鍵，釋放出2個纖維肽個纖維肽A和和2個纖維肽個纖維肽B，而剩下的纖維蛋白分子成，而剩下的纖維蛋白分子成為形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的不溶性纖維蛋白。為形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的不溶性纖維蛋白。 纖維蛋白原纖維蛋白原纖維蛋白單體纖維蛋白單體纖維蛋白纖維蛋白的生成及的生成及聚合聚合暴露了粘暴露了粘合位點(diǎn)合位點(diǎn)2、胰島素原的激活：、胰島素原的激活： 胰島素原可分三部分：中間的連接肽（胰島素原可分三部分：

46、中間的連接肽（C肽），兩側(cè)的肽），兩側(cè)的A鏈和鏈和B鏈。鏈。 C肽的一端通過兩個堿性氨基酸殘基（肽的一端通過兩個堿性氨基酸殘基（31、32位）與位）與A鏈鏈的的C末端相連，另一端通過另兩個堿性氨基酸殘基（末端相連，另一端通過另兩個堿性氨基酸殘基（62、63位）位）與與B鏈的鏈的N末端相連：末端相連： A 鏈鏈-3132 -C肽肽-6263 - B鏈鏈 S S S S 在高爾基體內(nèi)，特異的肽酶斷裂二個特定的肽鍵，釋放在高爾基體內(nèi)，特異的肽酶斷裂二個特定的肽鍵，釋放包括包括C肽的一段中間肽鏈后成為有活性的胰島素（肽的一段中間肽鏈后成為有活性的胰島素（A鏈和鏈和B鏈鏈以二個二硫鍵相連著）。以二個二硫

47、鍵相連著）。 三、蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)（三、蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)（secondary structuresecondary structure）二級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)：多肽鏈中各原子在局部空間或一段肽鏈的氨基酸殘基的：多肽鏈中各原子在局部空間或一段肽鏈的氨基酸殘基的空間排布方式。為主鏈構(gòu)象，不涉及側(cè)鏈構(gòu)象?？臻g排布方式。為主鏈構(gòu)象，不涉及側(cè)鏈構(gòu)象。（一）構(gòu)型與構(gòu)象（一）構(gòu)型與構(gòu)象構(gòu)型：立體異構(gòu)體中取代原子或基團(tuán)在空間的取向構(gòu)型：立體異構(gòu)體中取代原子或基團(tuán)在空間的取向 構(gòu)象：取代基團(tuán)在單鍵旋轉(zhuǎn)時可能形成的不同的立體結(jié)構(gòu)構(gòu)象：取代基團(tuán)在單鍵旋轉(zhuǎn)時可能形成的不同的立體結(jié)構(gòu) 一個碳原子和四個不同的基團(tuán)相連時，只可能

48、有兩種不同的空間排列，即構(gòu)一個碳原子和四個不同的基團(tuán)相連時，只可能有兩種不同的空間排列，即構(gòu)型，兩種構(gòu)型的互變需要共價鍵的斷裂；而構(gòu)象的改變不涉及共價鍵的斷裂型，兩種構(gòu)型的互變需要共價鍵的斷裂；而構(gòu)象的改變不涉及共價鍵的斷裂，構(gòu)象可以是無數(shù)種，其中，構(gòu)象可以是無數(shù)種，其中交叉型的構(gòu)象最穩(wěn)定交叉型的構(gòu)象最穩(wěn)定，重疊型的最不穩(wěn)定重疊型的最不穩(wěn)定。 （二）肽單元（二）肽單元（peptide unit）或肽鍵平面：）或肽鍵平面： 1925年年L.Pauling和和R.B.Corey等用等用X線衍射分析肽鍵的線衍射分析肽鍵的CN鍵長時發(fā)現(xiàn)其鍵長為鍵長時發(fā)現(xiàn)其鍵長為0.132nm，不同于，不同于CN單鍵鍵

49、長單鍵鍵長0.149nm，也不同于也不同于C=N雙鍵鍵長雙鍵鍵長0.127nm，介于二者之間，故其有一定程，介于二者之間，故其有一定程度的雙鍵性能，度的雙鍵性能，C與與N不能以不能以CN為軸心自由旋轉(zhuǎn)。參與肽鍵的為軸心自由旋轉(zhuǎn)。參與肽鍵的6 個原子個原子C1、C、O、N、H、 C2 被約束于一個平面上，稱為肽被約束于一個平面上，稱為肽鍵平面，為形成二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。鍵平面，為形成二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。CCONHC12-N+HC21CCO（三）二級結(jié)構(gòu)類型（三）二級結(jié)構(gòu)類型1 1、蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)螺旋結(jié)構(gòu)螺旋結(jié)構(gòu)(-helix)(-helix) Pauling and Corey提出。提出。 右手螺旋右手

50、螺旋(順時針順時針)。 肽鏈的主鏈形成緊密的螺旋，肽鏈的主鏈形成緊密的螺旋，側(cè)鏈伸向外側(cè)，每一圈包含側(cè)鏈伸向外側(cè)，每一圈包含3.6個氨基酸殘基，每個殘基個氨基酸殘基，每個殘基跨距為跨距為0.15nm，螺旋上升一圈，螺旋上升一圈的距離的距離(螺距螺距)為為3.60.15 =0.54nm。 螺旋通過氫鍵維持穩(wěn)定。螺旋通過氫鍵維持穩(wěn)定。第一第一個肽鍵的個肽鍵的NH和第四個肽鍵的和第四個肽鍵的CO形成氫鍵，第形成氫鍵，第n個肽鍵的個肽鍵的NH和第和第n+3個肽鍵的個肽鍵的CO形成形成氫鍵。氫鍵。 蛋白質(zhì)中的蛋白質(zhì)中的-螺旋幾乎都是右螺旋幾乎都是右手螺旋（穩(wěn)定），原因見手螺旋（穩(wěn)定），原因見p.207-

51、208。螺旋結(jié)構(gòu)形成的限制因素螺旋結(jié)構(gòu)形成的限制因素: : 凡是有凡是有Pro存在的地方存在的地方,不能形成。因不能形成。因Pro形成的形成的肽鍵肽鍵N原子上沒有原子上沒有H，不可能形成氫鍵。，不可能形成氫鍵。 靜電斥力。若一段肽鏈有多個靜電斥力。若一段肽鏈有多個Glu或或Asp相鄰，相鄰，則因則因pH=7.0時都帶負(fù)電荷，防礙時都帶負(fù)電荷，防礙螺旋的形成；螺旋的形成；同樣多個堿性氨基酸殘基在一段肽段內(nèi)，正電荷同樣多個堿性氨基酸殘基在一段肽段內(nèi)，正電荷相斥，也防礙相斥，也防礙螺旋的形成。螺旋的形成。 位阻。如位阻。如Asn、Leu側(cè)鏈很大，防礙側(cè)鏈很大，防礙螺旋的形成。螺旋的形成。2 2、折疊

52、（折疊（-pleated sheet-pleated sheet） 兩條或多條幾乎完全伸展的多肽鏈側(cè)向聚集在一起，相兩條或多條幾乎完全伸展的多肽鏈側(cè)向聚集在一起，相鄰的肽鍵主鏈上的鄰的肽鍵主鏈上的-NH和和C=O之間形成有規(guī)則的氫鍵，這樣之間形成有規(guī)則的氫鍵，這樣的多肽構(gòu)象就是的多肽構(gòu)象就是-折疊片。在此構(gòu)象中，所有的肽鍵都參與折疊片。在此構(gòu)象中，所有的肽鍵都參與鏈間氫鍵的交聯(lián)，氫鍵與肽鍵的長軸接近垂直。鏈間氫鍵的交聯(lián)，氫鍵與肽鍵的長軸接近垂直。N端 反平行式反平行式HHHOOOHOCNCNCNCNOOONCNCNCNHHHCHOC端N端折疊靠折疊靠不同肽鍵之間的肽鍵上不同肽鍵之間的肽鍵上CO

53、與與NH形成氫鍵形成氫鍵而得以穩(wěn)定。反平行式比平行式穩(wěn)定。而得以穩(wěn)定。反平行式比平行式穩(wěn)定。 平行式平行式HHNCNCNCNCOHOOOHHHHOOOHOCNCNCNCNN端3、轉(zhuǎn)角（轉(zhuǎn)角（ -turn）：）： 折疊反平行式的轉(zhuǎn)折處。第一個殘基的折疊反平行式的轉(zhuǎn)折處。第一個殘基的C=O與第四個與第四個殘基的殘基的NH形成氫鍵。形成氫鍵。 脯氨酸和甘氨酸常在這種結(jié)構(gòu)中存在。脯氨酸具有環(huán)狀結(jié)脯氨酸和甘氨酸常在這種結(jié)構(gòu)中存在。脯氨酸具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)和固定的構(gòu)和固定的角，能迫使角，能迫使轉(zhuǎn)角的形成；甘氨酸缺少側(cè)鏈，在轉(zhuǎn)角的形成；甘氨酸缺少側(cè)鏈，在轉(zhuǎn)角中能很好地調(diào)整其他殘基的空間阻礙。轉(zhuǎn)角中能很好地調(diào)整其他

54、殘基的空間阻礙。4、無規(guī)卷曲（、無規(guī)卷曲（random coil ）：沒有確定的規(guī)律性。：沒有確定的規(guī)律性。超二級結(jié)構(gòu)超二級結(jié)構(gòu) 若干相鄰的二級結(jié)構(gòu)單元組合在一起，彼此相互作用，若干相鄰的二級結(jié)構(gòu)單元組合在一起，彼此相互作用，形成有規(guī)則、在空間上能辨認(rèn)的二級結(jié)構(gòu)組合體，充當(dāng)三級形成有規(guī)則、在空間上能辨認(rèn)的二級結(jié)構(gòu)組合體，充當(dāng)三級結(jié)構(gòu)的組體，這稱為超二級結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)的組體，這稱為超二級結(jié)構(gòu)。 有三種基本組合方式：有三種基本組合方式：（1）：有兩股或三股右手：有兩股或三股右手-螺旋彼此纏繞而成的左手超螺螺旋彼此纏繞而成的左手超螺旋，重復(fù)距離約旋，重復(fù)距離約140。螺旋鏈之間是由向著超螺旋內(nèi)部的非。螺

55、旋鏈之間是由向著超螺旋內(nèi)部的非極性側(cè)鏈相互作用，而極性側(cè)鏈處于蛋白質(zhì)分子表面，與水極性側(cè)鏈相互作用，而極性側(cè)鏈處于蛋白質(zhì)分子表面，與水接觸。超螺旋的穩(wěn)定性主要是非極性側(cè)鏈間的范德華相互作接觸。超螺旋的穩(wěn)定性主要是非極性側(cè)鏈間的范德華相互作用的結(jié)果。用的結(jié)果。（2）：最簡單的：最簡單的組合是由二段平行式的組合是由二段平行式的-鏈和一段連鏈和一段連接鏈組成。連接鏈?zhǔn)墙渔溄M成。連接鏈?zhǔn)?螺旋或無規(guī)則卷曲，大體上反平行于螺旋或無規(guī)則卷曲，大體上反平行于-鏈。最常見的鏈。最常見的組合是由三段平行式的組合是由三段平行式的-鏈和二段鏈和二段-螺旋鏈螺旋鏈構(gòu)成。連接鏈都是以右手交叉連接方式處于構(gòu)成。連接鏈都是

56、以右手交叉連接方式處于-折疊片的一側(cè)折疊片的一側(cè)。 （3）：有：有-曲折和回形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)二種組合形式。曲折和回形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)二種組合形式。 -曲折是由一級結(jié)構(gòu)上連續(xù)、在曲折是由一級結(jié)構(gòu)上連續(xù)、在-折疊中相鄰的三條反折疊中相鄰的三條反平行式平行式-鏈通過緊湊的鏈通過緊湊的-轉(zhuǎn)角連接而成。轉(zhuǎn)角連接而成。 回形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也是反平行式回形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也是反平行式-折疊片通過緊湊的折疊片通過緊湊的-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角連接形成，但構(gòu)成的是回形結(jié)構(gòu)。連接形成，但構(gòu)成的是回形結(jié)構(gòu)。 模序（模序（motif）：）：蛋白質(zhì)分子中，二個或三個具蛋白質(zhì)分子中，二個或三個具有二級結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上相互接近，形成有二級結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上相

57、互接近，形成 一個有一個有特殊功能的空間結(jié)構(gòu)。如鈣結(jié)合蛋白中的結(jié)合鈣離子特殊功能的空間結(jié)構(gòu)。如鈣結(jié)合蛋白中的結(jié)合鈣離子的模序。的模序。螺旋螺旋NCCa2+鈣結(jié)合蛋白中的結(jié)合鈣離子的模序 蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的正確形成除一級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的正確形成除一級結(jié)構(gòu)為決定因素外，還需要一類稱為為決定因素外，還需要一類稱為分子伴分子伴侶（侶（chaperon）的蛋白質(zhì)參加的蛋白質(zhì)參加。 分子伴侶可防止錯誤的聚集發(fā)生，使肽分子伴侶可防止錯誤的聚集發(fā)生，使肽鏈正確的折疊；也可與錯誤聚集的肽段鏈正確的折疊；也可與錯誤聚集的肽段結(jié)合，使之解聚后，再誘導(dǎo)其正確折疊。結(jié)合，使之解聚后，再誘導(dǎo)其正確折疊。 分子伴侶對二硫

58、鍵的形成起重要作用。分子伴侶對二硫鍵的形成起重要作用。四、蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)（四、蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)（teritary stuctureteritary stucture） 三級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu):整條肽鏈中全部氨基酸殘基的整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對空間位置，即整條肽鏈的三維構(gòu)象。相對空間位置，即整條肽鏈的三維構(gòu)象。 結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域:在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中形成一緊密的結(jié)在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中形成一緊密的結(jié)構(gòu)，具有特殊的功能，多為蛋白質(zhì)的活性構(gòu)，具有特殊的功能，多為蛋白質(zhì)的活性部位。有的蛋白質(zhì)分子有一個結(jié)構(gòu)域，有部位。有的蛋白質(zhì)分子有一個結(jié)構(gòu)域，有的有多個，如纖連蛋白含有的有多個，如纖連蛋白含有6 個結(jié)構(gòu)域。個結(jié)構(gòu)域。

59、 維持蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)的主要作用力為側(cè)鏈維持蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)的主要作用力為側(cè)鏈間的相互作用間的相互作用:氫鍵、離子鍵、疏水鍵及氫鍵、離子鍵、疏水鍵及二硫鍵。二硫鍵。1、氫鍵、氫鍵 如水分子如水分子 多肽主鏈上的羰基氧和酰氨氫之間形成的氫鍵是維多肽主鏈上的羰基氧和酰氨氫之間形成的氫鍵是維持蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的主要作用力。持蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的主要作用力。 側(cè)鏈與側(cè)鏈側(cè)鏈與側(cè)鏈、側(cè)鏈與介質(zhì)水側(cè)鏈與介質(zhì)水、主鏈肽基與側(cè)鏈主鏈肽基與側(cè)鏈或或主主鏈肽基與水鏈肽基與水之間形成的氫鍵，參與三級結(jié)構(gòu)。之間形成的氫鍵，參與三級結(jié)構(gòu)。 電負(fù)性原子（電負(fù)性原子（N、O、S）與氫形成的基團(tuán)（）與氫形成的基團(tuán)（N-H、O-H）具有

60、很大的偶極距，成鍵電子云分布偏向負(fù)電性）具有很大的偶極距，成鍵電子云分布偏向負(fù)電性大的重原子核，而氫原子核周圍的電子分布就少，正電大的重原子核，而氫原子核周圍的電子分布就少，正電荷的氫核就在外側(cè)裸露，所以遇到另一個電負(fù)性強(qiáng)的原荷的氫核就在外側(cè)裸露，所以遇到另一個電負(fù)性強(qiáng)的原子時，就產(chǎn)生靜電吸引，即所謂氫鍵：子時，就產(chǎn)生靜電吸引，即所謂氫鍵： XH-Y X、Y是負(fù)電性強(qiáng)的原子，是負(fù)電性強(qiáng)的原子，XH是共價鍵，是共價鍵，H-Y是是氫鍵，氫鍵，X是氫（質(zhì)子）供體，是氫（質(zhì)子）供體，Y是氫（質(zhì)子）受體。是氫（質(zhì)子）受體。HOHHOHHOHHOHHOHHOH水分子中的氫鍵2、疏水鍵、疏水鍵 水介質(zhì)中球狀