生物大分子結(jié)構(gòu)與功能

生物大分子結(jié)構(gòu)與功能第一頁，共三十九頁，2022年，8月28日生物大分子(Biomacromolecule)指有一定分子結(jié)構(gòu)規(guī)律，即由一定的基本結(jié)構(gòu)單位，按一定的排列順序和連接方式而形成的多聚體，分子量一般大于104。蛋白質(zhì)與核酸是體內(nèi)主要的生物大分子核酸具有傳遞遺傳信息的功能蛋白質(zhì)幾乎涉及所有的生理過程第二頁，共三十九頁，2022年，8月28日一、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能第三頁，共三十九頁，2022年，8月28日蛋白質(zhì)的重要性

蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ),是構(gòu)成生物體的基本成分，是生命活動的執(zhí)行者。人體的45%為蛋白質(zhì),脾、肺、肌肉含量均超過80%,細(xì)菌的含量為50~80%,干酵母的含量為46.6%。第四頁，共三十九頁，2022年，8月28日蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能

生物催化(酶)代謝調(diào)節(jié)(多肽激素等)免疫保護(hù)(免疫球蛋白,補(bǔ)體等)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)和貯存(離子通道,轉(zhuǎn)運(yùn)載體等)運(yùn)動與支持(肌蛋白)生長、繁殖、遺傳和變異生物膜的功能和受體生化制藥(分離純化血液制品,基因工程產(chǎn)品)第五頁，共三十九頁，2022年，8月28日蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)由20種氨基酸經(jīng)肽鍵連接而成生物體蛋白質(zhì)平均由300-400個氨基酸組成,平均分子量(MW)30,000-45,000

一個含有100個氨基酸組成的蛋白質(zhì)可存在20100種不同的形式

E.coli約含有3,000種蛋白質(zhì),人體約含有100,000種第六頁，共三十九頁，2022年，8月28日第一節(jié)氨基酸與多肽一、氨基酸(aminoacid)蛋白質(zhì)是由氨基酸組成的：

蛋白質(zhì)混合物20種基本氨基酸

蛋白質(zhì)的元素組成:CHONSPISe等,其中含氮元素約16%,根據(jù)含氮量可計(jì)算出樣品中的蛋白質(zhì)含量:每克樣品含氮克數(shù)×6.25×100=100g樣品中的蛋白質(zhì)含量(g%)酸、堿、酶電泳第七頁，共三十九頁，2022年，8月28日核糖核酸酶第八頁，共三十九頁，2022年，8月28日蛋白質(zhì)的基本組成單位——氨基酸編碼氨基酸：20種,

除Gly外，均為L-氨基酸,Pro為環(huán)狀亞氨酸非編碼氨基酸：胱氨酸、碘代酪氨酸、羥脯氨酸與羥賴氨酸等第九頁，共三十九頁，2022年，8月28日COO-

C

NH3RL-α-氨基酸通式H+R為側(cè)鏈HOCHCHOCH2OHH3NCH+CH3

COO-L-甘油醛L-丙氨酸第十頁，共三十九頁，2022年，8月28日第十一頁，共三十九頁，2022年，8月28日按照R的化學(xué)性質(zhì)分為：1.非極性、疏水性氨基酸

R

為烴基、苯甲基等非極性基團(tuán)（Gly,Ala,Val,Leu,Ile,Phe,Pro）2.極性、中性氨基酸

R為羥基(Ser,Thr,Tyr)、巰基(Cys,Met)、酰胺基(Trp,Asn,Gln)等極性基團(tuán),

有親水性，在中性溶液中不電離3.酸性氨基酸(Asp,Glu)4.堿性氨基酸(Lys,Arg)第十二頁，共三十九頁，2022年，8月28日非極性疏水性氨基酸第十三頁，共三十九頁，2022年，8月28日極性中性氨基酸第十四頁，共三十九頁，2022年，8月28日酸性氨基酸第十五頁，共三十九頁，2022年，8月28日堿性氨基酸第十六頁，共三十九頁，2022年，8月28日氨基酸的縮寫與等電點(diǎn)中文名英文名三字符一字符pI甘氨酸GlycineGlyG5.97丙氨酸AlanineAlaA6.00纈氨酸ValineValV5.96亮氨酸LeucineLeuL5.98異亮氨酸IsoleucineIleI6.02苯丙氨酸PhenylalaninePheF5.48脯氨酸ProlineProP6.30色氨酸TryptophanTrpW5.89絲氨酸SerineSerS5.68酪氨酸TyrosineTyrY5.66半胱氨酸CysteineCysC5.07蛋氨酸MethionineMetM5.74天冬酰氨AsparagineAsnN5.41谷氨酰氨GlutamineGlnQ5.65蘇氨酸ThreonineThrT5.60天冬氨酸AsparticacidAspD2.97谷氨酸GlutamicacidGluE3.22賴氨酸LysineLysK9.74精氨酸ArginineArgR10.76組氨酸HistidineHisH7.59第十七頁，共三十九頁，2022年，8月28日-OOC-CH-CH2-SH+HS-CH2-CH-COO-

-OOC-CH-CH2-S——S-CH2-CH-COO-

+NH3+NH3+NH3+NH3-2H半胱氨酸胱氨酸胱氨酸和二硫鍵第十八頁，共三十九頁，2022年，8月28日COO-

C

NH3RL-α-氨基酸通式H+R為側(cè)鏈HGlyCH3Ala(CH3)2-CHVal(CH3)2-CH-CH2LeuCH3-CH2-CHICH3R非極性疏水性氨基酸PheIle第十九頁，共三十九頁，2022年，8月28日

COO-

C

NH3RH+極性中性氨基酸NCH2SerTyrCysThrAsnMetGlnTrp第二十頁，共三十九頁，2022年，8月28日

COO-

C

NH3RH+AspGluLys堿性氨基酸ArgHis第二十一頁，共三十九頁，2022年，8月28日(1)R為脂肪烴基:(2)R為羥基和硫：

小結(jié)Gly、Ala、Val、Leu、Ile疏水性逐漸增加,pI幾乎相等

Ser、Thr含羥基,Ser有極性可形成氫鍵,大多數(shù)酶的活性中心有該殘基存在,Thr形成氫鍵能力弱；Cys含巰基,兩個Cys可形成含二硫鍵的胱氨酸,二硫鍵在蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)中起重要作用;R中含甲硫基(-SCH3)的為Met—-(CH2)2-S-CH3第二十二頁，共三十九頁，2022年，8月28日(3)R含芳香基團(tuán)的有：

(4)R為堿性基團(tuán)的有：

Phe、Tyr、Trp—在280nm有紫外吸收峰;均含一個共軛π電子體系,易與缺π電子體系形成電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物或電子重疊物,在受體-底物和分子識別中起作用His

含三個可解離基團(tuán),故在酶的催化機(jī)制中有重要作用Lys

在生理?xiàng)l件下帶有一正電荷(NH3+)Arg

的胍基幾乎完全質(zhì)子化,是已知最強(qiáng)的有機(jī)堿第二十三頁，共三十九頁，2022年，8月28日

(5)R有酸性基團(tuán)：

Asp和Glu為生理?xiàng)l件下僅有的帶負(fù)電荷的氨基酸(6)R中含?；陌被酇sn和Gln分別為Asp和Glu的酰胺化產(chǎn)物,酰胺基中的氨基易發(fā)生氨基轉(zhuǎn)移反應(yīng),在生物合成和代謝中有重要作用(7)R為環(huán)狀的為Pro由于其α-NH2在環(huán)中,多肽中Pro所在位置易發(fā)生方向變化,在蛋白質(zhì)立體結(jié)構(gòu)中有重要作用第二十四頁，共三十九頁，2022年，8月28日氨基酸的理化性質(zhì)1.物理性質(zhì)：無色或白色結(jié)晶，熔點(diǎn)>200℃，α氨基酸均可溶于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和水，Lys和Arg在水中的溶解度最大，Tyr的溶解度最小。氨基酸在乙醚中溶解度最小。2.兩性電離性質(zhì)：結(jié)合或釋放質(zhì)子取決于環(huán)境pH*pI(Isoelectricpoint)：在一定pH環(huán)境下，氨基酸游離成陰、陽離子的程度及趨勢相等或不游離(氨基酸不帶電荷或所帶電荷數(shù)相等)而成為兼性離子(Zwitterion)，在電場中既不向陽極也不向陰極遷移時的pH值。第二十五頁，共三十九頁，2022年，8月28日R-CH-COOHR-CH-COO-

R-CH-COO-+NH3

NH2+NH3R-CH-COOH

NH2+OH-+OH-+H++H+陽離子

pH<pI兼性離子

pH=pI陰離子

pH>pI第二十六頁，共三十九頁，2022年，8月28日3.紫外吸收性質(zhì)：Trp、Tyr和Phe含共軛雙鍵苯環(huán)，在280nm處有最大吸收峰，利用此特點(diǎn)可用分光光度法測定蛋白質(zhì)含量也可粗略估計(jì)核酸中蛋白質(zhì)污染程度(A260/A280<1.7)。4.化學(xué)性質(zhì):α-NH2、α-COOH和R側(cè)鏈的活性基團(tuán)可發(fā)生相關(guān)化學(xué)反應(yīng)，用于氨基酸性質(zhì)的分析鑒定。第二十七頁，共三十九頁，2022年，8月28日0240250260270280290300310光密度波長(nm)芳香族氨基酸的紫外吸收TrpTyrPhe第二十八頁，共三十九頁，2022年，8月28日

化學(xué)性質(zhì)1亞硝酸反應(yīng)：測定產(chǎn)生的N2可計(jì)算氨基酸的含量,為VanSlyke定氮法的基礎(chǔ)。2甲醛反應(yīng):氨基酸與甲醛反應(yīng)生成二羥甲基氨基酸,為中和法測定氨基酸含量的依據(jù),稱甲醛滴定法,兩性氨基酸在與甲醛反應(yīng)后使氨基封閉而酸性增強(qiáng),可用強(qiáng)堿滴定。32,4-二硝基氟苯反應(yīng)：在堿性中生成二硝基苯基氨基酸,N端分析。第二十九頁，共三十九頁，2022年，8月28日4與酰氯化合物反應(yīng)：α-氨基與苯甲氧基甲酰氯(Cbz-Cl)反應(yīng)生成Cbz-氨基酸,為化學(xué)合成多肽時一個重要的氨基保護(hù)反應(yīng)；氨基酸與5-二甲氨基萘磺酰氯反應(yīng)生成DNS-氨基酸,紫外光下強(qiáng)烈熒光,靈敏度高,用于多肽分析。5茚三酮反應(yīng)：與茚三酮在弱酸性溶液中加熱可產(chǎn)生有色化合物,含游離α-氨基的氨基酸和肽類生成紫色化合物,而脯氨酸因其α-氨基被取代而生成黃色化合物,較靈敏,顏色深淺可定量。第三十頁，共三十九頁，2022年，8月28日二、肽鍵與肽鏈NH2-CH-C+NH-CH-CNH2-CH-C-N-CH-CR1OHHR2OHR1HR2OHOOOO(Polypeptidebond&Polypeptidechain)概念:

肽鍵：一個氨基酸的α-羧基與另一氨基酸的α-氨基脫水縮合

肽：氨基酸通過肽鍵相連而形成的化合物第三十一頁，共三十九頁，2022年，8月28日

寡肽(oligopeptide):

十個以下氨基酸縮合成的肽統(tǒng)稱為寡肽

多肽鏈(polypeptidechain):

十個以上氨基酸形成的肽,

典型的多肽MW<104

蛋白質(zhì):

由一條或幾條多肽鏈組成的生物大分子

氨基酸殘基(aminoacidresidues)：蛋白質(zhì)肽鏈中的每個氨基酸部分

多肽主鏈（mainchain）：由肽鍵連接各氨基酸殘基形成的長鏈骨架

多肽側(cè)鏈(sidechain)：蛋白質(zhì)多肽鏈中的各氨基酸側(cè)鏈基團(tuán)第三十二頁，共三十九頁，2022年，8月28日肽的書寫格式NH2-甘-丙-谷-……-組-蛋-COOHNH2-Gly-Ala-Glu-……His-Met-COOHNH2-GAE……HM-COOHGAE……HM第三十三頁，共三十九頁，2022年，8月28日

SH

O

CH2

HH2N-CH-CH2-C-

N-CH-C

-N-CH2-COOHCOOH

HO谷胱甘肽（谷-半胱-甘三肽）還原過氧化氫解毒(嗜電子)、抗氧化(-SH還原劑)三、醫(yī)學(xué)上重要的多肽γ羧基1、谷胱甘肽(glutathione,GSH)第三十四頁，共三十九頁，2022年，8月28日2GSHGSHGSH過氧化物酶還原酶GSSGNADP+NADPH+H+H2O22H2OGSH與GSSG間的轉(zhuǎn)換第三十五頁，共三十九頁，2022年，8月28日

HCNHNCHC

CH2H2C—CH2

CH2

H2CCH2

OCCH-CO-

NH-CH-CO

-N—CH

—CO-NH2

NH促甲狀腺素