口七蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)

口七蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)1第1頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四一、元素組成和分子量1.主要元素：C、H、O、N

稀有元素：P、Fe、Zn、Mn、I等2.特點(diǎn)：N含量恒定，平均16%100克蛋白質(zhì)中含16克N。

1克N=6.25

克蛋白質(zhì)應(yīng)用：凱氏定氮法測定樣品中蛋白質(zhì)的含量第二節(jié)蛋白質(zhì)的分子組成

2第2頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四二、蛋白質(zhì)的氨基酸組成1、構(gòu)件分子（buildingblockmolecule)：

L-α氨基酸（aminoacid,aa)3第3頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四CHCOOH

NH2

R（α-羧基）（α-氨基）（側(cè)鏈/側(cè)基）L,α-氨基酸4第4頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四5第5頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四2、參與蛋白質(zhì)組成的氨基酸20種

受遺傳密碼控制，無種族特異性

①結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

Ⅰ、除Gly外，其余都是L-α氨基酸

Ⅱ、Pro為亞氨基酸

Ⅲ、R基團(tuán)的不同是分類的基礎(chǔ)6第6頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四②分類：R基團(tuán)不同：脂肪族15種

支鏈：ArgThrValLleLeu

直鏈:AspAsnGluGlnLysSerCysGlyAlaMet

芳香族3種TyrPheTrp

雜環(huán)族2種HisPro7第7頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四根據(jù)酸堿性分類:

酸性氨基酸:2個(gè)–COOH、1個(gè)-NH2

AspGlu

堿性氨基酸:1個(gè)–COOH、2個(gè)堿性基團(tuán)

（氨基、胍基、咪唑基）

ArgLysHis

中性氨基酸:1個(gè)–COOH、1個(gè)-NH

極性非極性8第8頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四*結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1.含苯環(huán):phe2.含酚羥基:Tyr3.含吲哚環(huán):Trp4.含羥基:SerThr5.含硫:CysMet6.含胍基:Arg7.含咪唑基:His

咪唑基胍基吡咯環(huán)9第9頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四第10頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四3.

特殊氨基酸(非編碼的aa)

胱氨酸-----2分子Cys氧化羥脯氨酸---Pro羥化羥賴氨酸---Lys羥化γ-羧基谷氨酸---谷氨酸的羧化4.醫(yī)學(xué)營養(yǎng)學(xué)上將20種氨基酸分為:

8種營養(yǎng)必需氨基酸

12種營養(yǎng)非必需氨基酸11第11頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四

5.理化性質(zhì)（1）兩性電離、等電點(diǎn)(pI)● 在水溶液中能兩性電離而成兼性離子12第12頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四

H+

H+R-CH-COO-

R-CH-COO-R-CH-COOH

0H-0H-NH2NH3+

NH3+pIpH<pIpH>pI兩性電離與等電點(diǎn)(pI）13第13頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四第14頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四第15頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四氨基酸的等電點(diǎn)(isoelectricpoint,pI)

氨基酸分子呈電中性時(shí)的溶液的pH值羧基的電離度>氨基中性氨基酸的pI<7酸性氨基酸的pI<<7堿性氨基酸的pI>7應(yīng)用：電泳分離蛋白質(zhì)pH=pI氨基酸呈電中性pH<pI氨基酸帶正電荷pH>pI氨基酸帶負(fù)電荷16第16頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四（2）紫外吸收芳香族氨基酸特有(Tyr,Trp,phe)吸收峰：波長280nm應(yīng)用：蛋白質(zhì)溶液定性、定量117第17頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四18第18頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四第19頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四CHCOOH

NH2

R1COOHCHH2NR2NH2CHR1OCNHCHCOOHR2肽鍵肽（3）脫水成肽反應(yīng)20第20頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四第21頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四第22頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四第三節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)一、肽鍵與肽(1)肽鍵的概念(peptidebond)

蛋白質(zhì)分子中的主要共價(jià)鍵（酰胺鍵）

23第23頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四CHCOOH

NH2

R1COOHCHH2NR2NH2CHR1OCNHCHCOOHR2肽鍵肽N-/H肽鏈氨基端肽鏈羧基端C-/OH24第24頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四

肽鍵平面單鍵，部分雙鍵性質(zhì)連接肽鍵兩端的C=O、N-H和2個(gè)Cα共6個(gè)原子的空間位置處在一個(gè)相對接近的平面上相鄰2個(gè)氨基酸的R側(cè)鏈形成反式結(jié)構(gòu)

25第25頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四第26頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四

（2）肽1)氨基酸通過肽鍵相連的化合物，蛋白質(zhì)不完全水解的產(chǎn)物。2)氨基酸殘基（aminoacidresidues）3)N-末端（H）與C末端（OH）4)多肽(>10肽）、寡肽（<10肽）、

開鏈肽與環(huán)肽27第27頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四GluCysGly5、2種結(jié)構(gòu)特殊的肽GSHTRHTRH焦谷氨酸組氨酸脯氨酰胺28第28頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四

6、多肽與蛋白質(zhì)的區(qū)別

1）氨基酸殘基數(shù)

2）空間結(jié)構(gòu)

3）肽鏈數(shù)29第29頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四二、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及其規(guī)律性●蛋白質(zhì)分子的四級結(jié)構(gòu)●空間結(jié)構(gòu)（構(gòu)象，conformation）蛋白質(zhì)分子的二、三、四級結(jié)構(gòu)●蛋白質(zhì)分子空間結(jié)構(gòu)的了解

X-線衍射、結(jié)晶電子云密度、圓二色性

30第30頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四第31頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四（一）蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)（primarystructure）1、定義：（1）多肽鏈中氨基酸（殘基）的排列順序。（2）是蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)。（3）是空間結(jié)構(gòu)、生理功能的基礎(chǔ)。

2、維系鍵

肽鍵（二硫鍵）32第32頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四33第33頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四

（二）蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)（secondstructure）

1、定義：多肽鏈中相鄰氨基酸殘基形成的局部肽鏈空間結(jié)構(gòu)，

其主鏈原子的局部空間排布。

2、形式：

α螺旋、β折疊、β轉(zhuǎn)角、無規(guī)卷曲

34第34頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四α螺旋（α-helix)主鏈右手螺旋（單鏈）3.613螺旋氫鍵方向與螺旋縱軸平行，鏈內(nèi)氫鍵是α螺旋穩(wěn)定的主要因素側(cè)鏈基團(tuán)位于螺旋外，不參與的組成，但對螺旋的形成與穩(wěn)定有影響α螺旋穩(wěn)定蛋白質(zhì)空間構(gòu)象35第35頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四β-片層或β-折疊

（pleatedsheetstructure）伸展的肽鏈結(jié)構(gòu)肽鍵平面之間折疊成鋸齒狀，相鄰兩平面呈110度結(jié)構(gòu)的維系依靠肽鏈間的氫鍵，氫鍵的方向與肽鏈長軸垂直肽鏈的N末端在同一側(cè)---順向平行，反之為反向平行。36第36頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四β-轉(zhuǎn)角（β-turn）肽鏈出現(xiàn)1800轉(zhuǎn)回折的“U”結(jié)構(gòu)由第1個(gè)氨基酸殘基的C=O

與第4個(gè)氨基酸殘基的N-H形成氫鍵，中間包括10～12個(gè)原子，較α螺旋緊密常位于球蛋白分子表面，為蛋白質(zhì)活性的重要空間結(jié)構(gòu)部分37第37頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四π-螺旋（π-helix)左手螺旋4.418，氫鍵維系螺旋穩(wěn)定多見于膠原蛋白，3股左手螺旋盤繞形成右手超螺旋后轉(zhuǎn)變?yōu)槟z原纖維38第38頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四第39頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四第40頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四第41頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四第42頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四第43頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四第44頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四第45頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四第46頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四第47頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四48第48頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四無規(guī)卷曲（randomcoil）是蛋白質(zhì)中一系列無序構(gòu)象的總稱是蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與功能的重要肽段蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)主要的維系鍵：氫鍵49第49頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四

蛋白質(zhì)的超二級結(jié)構(gòu)

（supersecondarystructure）

和結(jié)構(gòu)域（domain）蛋白質(zhì)的超二級結(jié)構(gòu)（模體，motif）蛋白質(zhì)多肽鏈上的一些二級結(jié)構(gòu)單元，有規(guī)律地聚集起來，形成αα，βββ，βαβ,β2α,αTα等結(jié)構(gòu)稱為超二級結(jié)構(gòu)。例如：基因表達(dá)調(diào)控中的轉(zhuǎn)錄因子（具備功能）（鋅指，亮氨酸拉鏈、αTα、β2α）50第50頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四第51頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四第52頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四

蛋白質(zhì)的超二級結(jié)構(gòu)

（supersecondarystructure）

和結(jié)構(gòu)域（domain）結(jié)構(gòu)域（domain）單個(gè)或多個(gè)超二級結(jié)構(gòu)進(jìn)一步集結(jié)形成在蛋白質(zhì)分子空間結(jié)構(gòu)中可明顯區(qū)分的區(qū)域稱為結(jié)構(gòu)域。結(jié)構(gòu)域又是蛋白質(zhì)分子上的一個(gè)功能單位，亦可稱為功能域。例如：脫氫酶蛋白、細(xì)胞膜受體蛋白53第53頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四接受細(xì)胞外信號分子激活細(xì)胞內(nèi)信號分子54第54頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四

蛋白質(zhì)的超二級結(jié)構(gòu)

（supersecondarystructure）

和結(jié)構(gòu)域（domain）重要性蛋白質(zhì)的功能單位，二級與三級結(jié)構(gòu)的重要過渡層次。蛋白質(zhì)家族（proteinfamily)：因含有一些相同的結(jié)構(gòu)域，而生成一些具有相同功能的蛋白質(zhì)。例如：G蛋白偶聯(lián)受體家族55第55頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四（三）蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)(tertiarystructure)1、定義在二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，包括相距較遠(yuǎn)的氨基酸殘基及其側(cè)鏈R基團(tuán)形成的整個(gè)多肽鏈的空間構(gòu)象。

56第56頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四2、蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)特點(diǎn)自然界大多數(shù)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)特征具備生物活性球狀或橢圓狀蛋白質(zhì)形成親水表面和疏水內(nèi)核，表面也可有些“溝”“穴”維系鍵：疏水鍵舉例：肌紅蛋白免疫球蛋白57第57頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四第58頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四（四）蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)(quaternarystucture)1、定義指幾個(gè)各具獨(dú)立三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈之間的相互集結(jié)，并以特定的方式接觸，排列形成更高層次的大分子空間構(gòu)象。

亞基（subunit)---

在蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)中，每個(gè)各具獨(dú)立三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈稱為亞基

亞基單獨(dú)存在不具有生物活性。59第59頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四2、特點(diǎn)具有四級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)

亞基：具備三級結(jié)構(gòu)單獨(dú)存在無活性不是所有的蛋白質(zhì)都具有四級結(jié)構(gòu)維系鍵：亞基間以鹽鍵相連舉例Hb60第60頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四第61頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四第62頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四第63頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四第64頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四第65頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四（五）維系蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的非共價(jià)鍵蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)共價(jià)鍵非共價(jià)鍵二級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)肽鍵氫鍵疏水鍵鹽鍵范德華力

（二硫鍵）66第66頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四第67頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四共價(jià)鍵由一條或二條多肽鏈上的Cys脫氫氧化生成主要維系結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)并非所有蛋白質(zhì)都含有二硫鍵作用加固非共價(jià)鍵維系的蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)進(jìn)一步穩(wěn)定蛋白質(zhì)構(gòu)象和生理功能二硫鍵（disulfidebond）68第68頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四第69頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四第四節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系DNA的堿基排列順序蛋白質(zhì)多肽鏈上的氨基酸排列順序蛋白質(zhì)的空間構(gòu)象蛋白質(zhì)的功能一級結(jié)構(gòu)是基礎(chǔ)，高級結(jié)構(gòu)是關(guān)鍵70第70頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四1、一級結(jié)構(gòu)不同，功能不同2、一級結(jié)構(gòu)相同，功能相同3、一級結(jié)構(gòu)中非關(guān)鍵部位氨基酸殘基發(fā)生變化，不影響生物活性。4、一級結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵部位氨基酸殘基發(fā)生變化，可導(dǎo)致功能變化。一、蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系71第71頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四一級結(jié)構(gòu)中非關(guān)鍵部位氨基酸殘基發(fā)生變化，不影響生物活性舉例人、豬、牛胰島素72第72頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四一級結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵部位氨基酸殘基發(fā)生變化，可導(dǎo)致功能變化稱為分子病舉例鐮刀狀貧血病正常人Hb(HbA)β鏈N端第6個(gè)氨基酸為GluHbS攜氧能力下降缺氧時(shí)RBC呈鐮刀狀脆性增加，溶血鐮刀狀貧血?。℉bS）β鏈N端第6個(gè)氨基酸為Val73第73頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四正常人Hb(HbA)：β鏈N端第6個(gè)氨基酸為GluHbS：β鏈N端第6個(gè)氨基酸為Val導(dǎo)致：HbS攜氧能力下降,缺氧時(shí)RBC呈鐮刀狀，脆性增加，溶血74第74頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四血紅蛋白病——鐮刀形細(xì)胞貧血癥第75頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四第76頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四特定功能，特定構(gòu)象α-螺旋:指甲/毛發(fā)中角蛋白π螺旋:肌腱/皮膚中膠原蛋白β-片層:蠶絲中絲心蛋白離子通道肌紅蛋白:三級結(jié)構(gòu)血紅蛋白:四級結(jié)構(gòu)(別構(gòu))二、空間結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系77第77頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四

概念：

生理性小分子以非共價(jià)鍵與具四級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)的非活性部位結(jié)合，改變亞基間的接觸與排列（疏松或緊密），引起蛋白質(zhì)構(gòu)象變化、功能改變、活性增高或降低。別構(gòu)作用（allostericeffect）78第78頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四ααββO2ααααββββ

HbO2松弛態(tài)

Hb緊張態(tài)Hb的別構(gòu)調(diào)節(jié)O2O2O2O2Hb---別構(gòu)蛋白O2---別構(gòu)劑79第79頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四第80頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四第81頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四第82頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四意義：根據(jù)生物體環(huán)境的變化，不斷調(diào)整蛋白質(zhì)的活性，以便更好地完成其生理功能83第83頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四第84頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四第85頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四舉例：HbAα2β2+血紅素亞基之一與O2結(jié)合導(dǎo)致亞基間的鹽鍵斷裂構(gòu)象輕微變化（緊密T型松弛R型）其它亞基與O2結(jié)合力86第86頁，共94頁，2023年，2月20日，星期四構(gòu)象改變，功能改變(分子伴侶)蛋白質(zhì)構(gòu)象疾病一級結(jié)構(gòu)正確，空間構(gòu)象改變蛋白質(zhì)折疊錯(cuò)誤舉例人紋狀體脊髓