《生物化學(xué)》教學(xué)課件蛋白質(zhì)4蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)3

1、 第一節(jié) 蛋白質(zhì)的元素組成 第二節(jié) 蛋白質(zhì)的構(gòu)件單元 氨基酸 第三節(jié) 肽 第四節(jié) 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu) 第五節(jié) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 第六節(jié) 蛋白質(zhì)的重要性質(zhì) 第七節(jié) 蛋白質(zhì)的分離提純 第八節(jié) 蛋白質(zhì)的分類 第二章 蛋白質(zhì)第1頁，共79頁。 一、基本認(rèn)識 二、入手點(diǎn) 第四節(jié) 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)三、蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的形成與蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次:（一）構(gòu)建過程中需要考慮的相關(guān)因素：（二）蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次：主鏈、側(cè)鏈.分析思考層次第2頁，共79頁。（二） 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次1.蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)決定其折疊特性 2. 構(gòu)象的空間限制 3.二級結(jié)構(gòu)的形成 二級結(jié)構(gòu)的概念 二級結(jié)構(gòu)的主要類型 穩(wěn)定二級結(jié)構(gòu)的主要作用力

2、氨基酸組成和二級結(jié)構(gòu) 形成之間的某些關(guān)系4.三級結(jié)構(gòu)的組建：第3頁，共79頁。 超二級結(jié)構(gòu)的形成： 在各種作用力的平衡下，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)則的，在空間上可辨 認(rèn)的二級結(jié)構(gòu)組合體，充當(dāng) 三級結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，謂之超二 級結(jié)構(gòu)。第4頁，共79頁。 在生物體內(nèi)主要作為結(jié)構(gòu)性組分，起著支撐、連接和保護(hù)等作用。而調(diào)節(jié)蛋白、酶等生物活性蛋白質(zhì)基本均為纖維狀蛋白質(zhì)球狀蛋白質(zhì)第5頁，共79頁。當(dāng)我們用熱水洗滌烘干羊毛衫時(shí)會發(fā)現(xiàn)衣服縮水了，而絲綢在相同洗滌條件下卻并不會收縮，為什么？請從生化本質(zhì)闡述其可能的原因。討論型作業(yè) 1：請大家充分討論組織好語言，當(dāng)堂陳述自己的觀點(diǎn)

3、。-角蛋白-角蛋白第6頁，共79頁。-角蛋白-structure 第7頁，共79頁。絲心蛋白的結(jié)構(gòu)-角蛋白第8頁，共79頁。為什么膠原蛋白的三股螺旋結(jié)構(gòu)的抗張力強(qiáng)度比-螺旋要強(qiáng)很多？討論型作業(yè) 2：第9頁，共79頁?？箯垙?qiáng)度：20-30kg/mm2膠原蛋白膠原蛋白是三條左手螺旋形成的右手超螺旋。（由三條肽鏈纏繞而成）膠原蛋白具有重復(fù)的Gly-X-Y序列：X 通常是Pro， Y 通常是Hyp， Gly 位于螺旋的中心。第10頁，共79頁。纖維狀蛋白質(zhì)通常是線性結(jié)構(gòu)，只由單一類型的二級結(jié)構(gòu)組成。纖維蛋白質(zhì)通常作為結(jié)構(gòu)性組分，起著支撐、連接及保護(hù)等作用。纖維狀蛋白質(zhì)：球狀蛋白質(zhì)第11頁，共79頁。

4、4. 三級結(jié)構(gòu)的組建 主要決定因素： 超二級結(jié)構(gòu)的形成： 結(jié)構(gòu)域的形成和 三級結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生：第12頁，共79頁。各結(jié)構(gòu)層次間的關(guān)聯(lián)：分子量較小的蛋白質(zhì)：單結(jié)構(gòu)域=三級結(jié)構(gòu)=高級結(jié)構(gòu)/天然構(gòu)象分子量較大的蛋白質(zhì)：多結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域的締合=三級結(jié)構(gòu)=高級結(jié)構(gòu)/天然構(gòu)象分子量更大的蛋白質(zhì)：多結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域的締合=三級結(jié)構(gòu) 第13頁，共79頁。 多肽鏈的長短及數(shù)目； （蛋白質(zhì)分子的大小。） 疏水內(nèi)核的產(chǎn)生； 功能單位功能構(gòu)件； 二硫鍵的穩(wěn)定作用； （空間結(jié)構(gòu)中唯一的共價(jià)鍵） 鉸鏈區(qū)的功能性作用。 結(jié)構(gòu)域的形成第14頁，共79頁。含有多種二級結(jié)構(gòu)的元件；具有多種折疊水平；分子呈緊密的球形；極性基團(tuán)大多處于分子的

5、表面， 非極性基團(tuán)大多處于分子的內(nèi)部；分子表面有凹穴。球蛋白三級結(jié)構(gòu)的特征：第15頁，共79頁。蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)：一個(gè)蛋白質(zhì)分子內(nèi)或亞基內(nèi)所有原子的空間排布。是在二級結(jié)構(gòu)、超二級結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)域的基礎(chǔ)上，多肽鏈通過盤繞、折疊形成的復(fù)雜的球狀構(gòu)象。第16頁，共79頁。（二）蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次1.蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)決定其折疊特性 2. 構(gòu)象的空間限制 3.二級結(jié)構(gòu)的形成 4.三級結(jié)構(gòu)的組建5.四級結(jié)構(gòu)（高級結(jié)構(gòu)）： 亞基的非共價(jià)締合.超二級結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)域第17頁，共79頁。5. 四級結(jié)構(gòu)：亞基的 非共價(jià)締合.具有三級結(jié)構(gòu)的球狀蛋白質(zhì)進(jìn)一步彼此以非共價(jià)鍵相互締合，形成一個(gè)高度有序的功能型聚集體，稱為蛋白質(zhì)的四

6、級結(jié)構(gòu)。其每一個(gè)相對獨(dú)立的三級結(jié)構(gòu)謂之亞基。第18頁，共79頁。注意以下概念的內(nèi)涵與界定： 多肽鏈/亞基/亞單位/單體亞基：具有四級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)其高級構(gòu)象中獨(dú)立的三級結(jié)構(gòu)，每個(gè)亞基既可能由一條多肽鏈也可能由多條多肽鏈組成，亞基間彼此非共價(jià)締合形成四級結(jié)構(gòu)。第19頁，共79頁。（胰島素）由兩條多肽鏈形成三級結(jié)構(gòu)也即最終的高級結(jié)構(gòu)。第20頁，共79頁。血紅蛋白由四條多肽鏈組成，每條多肽鏈形成獨(dú)立的三級結(jié)構(gòu)，再彼此締合成最后的四級結(jié)構(gòu)，所以說血紅蛋白由四個(gè)亞基組成。第21頁，共79頁。（二）蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次 1.蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)決定 其 折疊特性 2. 構(gòu)象的空間限制 3.二級結(jié)構(gòu)的形成 4.三級結(jié)

7、構(gòu)的組建 5.四級結(jié)構(gòu) ： 亞基的非共價(jià)締合.第22頁，共79頁。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)第23頁，共79頁。 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)層次的構(gòu)建第24頁，共79頁。 第四節(jié) 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)一、基本認(rèn)識 二、入手點(diǎn) 三、蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的形成與蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次：（一）構(gòu)建過程中需要考慮的相關(guān)因素： （二）蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次 1.蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)決定其 折疊特性 2. 構(gòu)象的空間限制 3.二級結(jié)構(gòu)的形成 4.三級結(jié)構(gòu)的組建 5.四級結(jié)構(gòu) ：亞基的非共價(jià)締合. 第25頁，共79頁。 第四節(jié) 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)一、基本認(rèn)識 二、入手點(diǎn) 三、蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的形成與蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次： （一）構(gòu)建過程中需要考慮的相關(guān)因素： （二）蛋白

8、質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次 1.蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)決定其 折疊特性 2. 構(gòu)象的空間限制 3.二級結(jié)構(gòu)的形成 4.三級結(jié)構(gòu)的組建 5.四級結(jié)構(gòu) ：亞基的非共價(jià)締合. （三）結(jié)合蛋白質(zhì)中非蛋白組分/輔基的嵌入 （四）體內(nèi)蛋白質(zhì)折疊的“催化劑”伴侶蛋白 （五）膜蛋白組裝的特點(diǎn) 四、蛋白質(zhì)作用的實(shí)質(zhì)？第26頁，共79頁。第27頁，共79頁。生命是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的特殊形式，是蛋白體的存在方式。而這種存在方式的本質(zhì)是蛋白質(zhì)作用的專一性及其構(gòu)象改變的準(zhǔn)確傳遞！第28頁，共79頁。 第四節(jié) 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)一、基本認(rèn)識 二、入手點(diǎn) 三、蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的形成與蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次： （一）構(gòu)建過程中需要考慮的相關(guān)因素： （二）蛋白質(zhì)的

9、結(jié)構(gòu)層次 1.蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)決定其 折疊特性 2. 構(gòu)象的空間限制 3.二級結(jié)構(gòu)的形成 4.三級結(jié)構(gòu)的組建 5.四級結(jié)構(gòu) ：亞基的非共價(jià)締合. （三）結(jié)合蛋白質(zhì)中非蛋白組分/輔基的嵌入 （四）體內(nèi)蛋白質(zhì)折疊的“催化劑”伴侶蛋白 （五）膜蛋白組裝的特點(diǎn) 四、蛋白質(zhì)作用的實(shí)質(zhì)第29頁，共79頁。 第一節(jié) 蛋白質(zhì)的元素組成 第二節(jié) 蛋白質(zhì)的構(gòu)件單元 氨基酸 第三節(jié) 肽 第四節(jié) 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu) 第五節(jié) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 第六節(jié) 蛋白質(zhì)的重要性質(zhì) 第七節(jié) 蛋白質(zhì)的分離提純 第八節(jié) 蛋白質(zhì)的分類 第二章 蛋白質(zhì)第30頁，共79頁。 第五節(jié) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)的功能取決于以一級結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)

10、的蛋白質(zhì)的空間構(gòu)象。第31頁，共79頁。 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系空間結(jié)構(gòu)是功能的直接承擔(dān)者； 一級結(jié)構(gòu)是功能的最終決定者。第32頁，共79頁。 鐮刀型貧血病一級結(jié)構(gòu)的變異與分子病第33頁，共79頁。HbA與HbB的胰蛋白酶消化液的指紋圖譜第34頁，共79頁。 鐮刀型貧血病HbA：N Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-LysHbS： N Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys第35頁，共79頁。 谷氨酸纈氨酸第36頁，共79頁。 細(xì)胞色素C 的系統(tǒng)進(jìn)化樹 一級結(jié)構(gòu)與生物進(jìn)化第37頁，共79頁。第38頁，共79頁。 細(xì)胞色素C的進(jìn)化樹第39頁，共79頁

11、。一級結(jié)構(gòu)的變異與分子病一級結(jié)構(gòu)與生物進(jìn)化一、一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 第五節(jié) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系第40頁，共79頁。二、空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系1、核糖核酸酶（RNase）的變性與復(fù)性 2、蛋白質(zhì)的變構(gòu)效應(yīng)3、朊病毒與構(gòu)象病 第五節(jié) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系第41頁，共79頁?？臻g結(jié)構(gòu)與功能核糖核酸酶：變性復(fù)性第42頁，共79頁。在體內(nèi)，大多數(shù)蛋白質(zhì)的折疊需要分子伴侶（chaperone）的參與和酶（二硫鍵異構(gòu)酶，肽基脯氨酸異構(gòu)酶）的催化。二、空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系第43頁，共79頁。 血紅蛋白的變構(gòu)現(xiàn)象第44頁，共79頁。Helix FHelix FFe2+第45頁，共79頁。0.6第46頁，共7

12、9頁。0.618第47頁，共79頁。Deoxy-HbOxy-Hb第48頁，共79頁。 肌紅蛋白與血紅蛋白對氧的結(jié)合第49頁，共79頁。 肌紅蛋白的氧合曲線為雙曲線。血紅蛋白的氧合曲線為S-形曲線。兩種曲線表明了蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)與四級結(jié)構(gòu)的區(qū)別。肌紅蛋白與血紅蛋白的氧合曲線第50頁，共79頁。第51頁，共79頁。變性與變構(gòu)概念的區(qū)別被動(dòng)主 動(dòng)第52頁，共79頁。變性與變構(gòu)概念的區(qū)別？變性：受到某些外界因素的作用，蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)遭到破壞，從而喪失其生物學(xué)功能，但一級結(jié)構(gòu)未受影響。變構(gòu)：受到某些特定生理因子的作用，蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)發(fā)生改變從而適應(yīng)其生物學(xué)功能的需要。第53頁，共79頁。朊病毒是至今未

13、能檢測到其對應(yīng)核酸模板的傳染性極強(qiáng)的蛋白質(zhì)顆粒。朊病毒成熟蛋白正常型（PrPc）中-螺旋約占42%, -折疊約占3%，而PrP Sc則含43%的折疊，及30%的-螺旋 。 朊病毒與構(gòu)象病第54頁，共79頁。第55頁，共79頁。第56頁，共79頁。蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)是空間結(jié)構(gòu)和生物功能的基礎(chǔ)，一級結(jié)構(gòu)決定空間結(jié)構(gòu)；但一級結(jié)構(gòu)并非決定空間結(jié)構(gòu)的唯一因素。空間結(jié)構(gòu)是生物活性的直接體現(xiàn)者。 第五節(jié) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系第57頁，共79頁。 第五節(jié) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)的功能取決于以一級結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的蛋白質(zhì)的空間構(gòu)象。第58頁，共79頁。 第五節(jié) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系三級結(jié)構(gòu)預(yù)測:利用大量已有的蛋

14、白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行空間結(jié)構(gòu)預(yù)測可以快速地獲取許多有關(guān)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的信息。生物信息學(xué)第59頁，共79頁。 第五節(jié) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白組學(xué)：第60頁，共79頁。蛋白組：細(xì)胞或組織或生物體在特定時(shí)間和空間上表達(dá)的全套蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)組學(xué)：以細(xì)胞內(nèi)全部蛋白質(zhì)的存在及其功能運(yùn)作為研究對象，對在不同時(shí)空發(fā)揮功能的特定蛋白質(zhì)組群進(jìn)行研究。現(xiàn)代生物科學(xué)已進(jìn)入組學(xué)時(shí)代！ 生物 信息學(xué)第61頁，共79頁。一、一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 第五節(jié) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系二、空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系三、三級結(jié)構(gòu)的預(yù)測四、蛋白組與蛋白組學(xué)第62頁，共79頁。 第一節(jié) 蛋白質(zhì)的元素組成 第二節(jié) 蛋白質(zhì)的構(gòu)件單元 氨基酸 第

15、三節(jié) 肽 第四節(jié) 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu) 第五節(jié) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 第六節(jié) 蛋白質(zhì)的重要性質(zhì) 第七節(jié) 蛋白質(zhì)的分離提純 第八節(jié) 蛋白質(zhì)的分類 第二章 蛋白質(zhì)第63頁，共79頁。第六節(jié) ： 蛋白質(zhì)的重要性質(zhì) 一、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì) 二、蛋白質(zhì)的兩性解離及等電點(diǎn)三、蛋白質(zhì)的沉淀反應(yīng) 四、蛋白質(zhì)的變性與復(fù)性 五、蛋白質(zhì)的呈色反應(yīng) 六、蛋白質(zhì)的紫外吸收第64頁，共79頁。 第六節(jié) 蛋白質(zhì)的重要性質(zhì)蛋白質(zhì)的兩性解離、等電點(diǎn) 電場中的泳動(dòng)方向 電泳現(xiàn)象第65頁，共79頁。 第六節(jié) 蛋白質(zhì)的重要性質(zhì)蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)與 蛋白質(zhì)沉淀第66頁，共79頁。蛋白質(zhì)親水膠體穩(wěn)定的兩個(gè)因素： 水化作用；水化層 (水膜），

16、雙電層;(非等電點(diǎn)狀態(tài)下的同性電荷)第67頁，共79頁。蛋白質(zhì)的分級沉淀： 1、等電點(diǎn)沉淀反應(yīng) 2、中性鹽沉淀反應(yīng) 3、有機(jī)試劑沉淀反應(yīng) 4、重金屬鹽沉淀反應(yīng) 5、生物堿試劑沉淀反應(yīng)第68頁，共79頁。 蛋白質(zhì)的分級沉淀： 1、等電點(diǎn)沉淀反應(yīng) 2、中性鹽沉淀反應(yīng) 3、有機(jī)試劑沉淀反應(yīng) 4、重金屬鹽沉淀反應(yīng) 5、生物堿試劑沉淀反應(yīng) 鹽溶； 鹽析第69頁，共79頁。鹽溶、鹽析、等電點(diǎn)第70頁，共79頁。蛋白質(zhì)變性與 沉淀反應(yīng)是 兩個(gè)不同的概念。第71頁，共79頁。 蛋白質(zhì)的變性與復(fù)性第72頁，共79頁。 蛋白質(zhì)的變性與復(fù)性 蛋白質(zhì)變性的概念 蛋白質(zhì)變性的因素 變性蛋白質(zhì)的特性第73頁，共79頁。

17、相關(guān)概念勿混淆 變性/復(fù)性 變性/沉淀 變性/降解 變性/變構(gòu) 第74頁，共79頁。 蛋白質(zhì)的呈色反應(yīng) 雙縮脲反應(yīng) 福林酚反應(yīng) 考馬斯亮藍(lán)結(jié)合反應(yīng) 280nm紫外吸收它們的應(yīng)用？為什么前人建立了多種蛋白含量測定的方法？實(shí)際工作中如何選擇？第75頁，共79頁。第六節(jié) ： 蛋白質(zhì)的重要性質(zhì) 一、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì) 二、蛋白質(zhì)的兩性解離及等電點(diǎn)三、蛋白質(zhì)的沉淀反應(yīng) 四、蛋白質(zhì)的變性與復(fù)性 五、蛋白質(zhì)的呈色反應(yīng) 六、蛋白質(zhì)的紫外吸收第76頁，共79頁。 第一節(jié) 蛋白質(zhì)的元素組成 第二節(jié) 蛋白質(zhì)的構(gòu)件單元 氨基酸 第三節(jié) 肽 第四節(jié) 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu) 第五節(jié) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 第六節(jié) 蛋白質(zhì)的重要性質(zhì) 第七節(jié) 蛋白質(zhì)的分離提純