蛋白質(zhì)化學(xué)2優(yōu)秀課件

第六節(jié)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)在不同肽鏈中：氨基酸的數(shù)目、種類(lèi)、排列順序不同蛋白質(zhì)——多肽——肽——AA蛋白質(zhì)分子量變化范圍大；與多肽無(wú)嚴(yán)格界線(xiàn)

——6000Da以上的多肽稱(chēng)為蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序——蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)

（primarystructure）一、蛋白質(zhì)的氨基酸組成

通過(guò)酸堿水解可以分析蛋白質(zhì)的氨基酸組成。二、蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中的化學(xué)鍵肽鍵、二硫鍵、酯鍵、配位鍵氫鍵、疏水作用、范德華力、離子鍵①肽鍵中C-N鍵有部分雙鍵性質(zhì)

——不能自由旋轉(zhuǎn)②組成肽鍵原子處于同一平面（肽平面）③鍵長(zhǎng)及鍵角一定④大多數(shù)情況以反式

結(jié)構(gòu)存在（二）二硫鍵

(DisulfideBond)

由含硫氨基酸形成起穩(wěn)定肽鏈空間結(jié)構(gòu)的作用二硫鍵被破壞，蛋白質(zhì)生物活性喪失（三）酯鍵(EsterBond)Ser/Thr的羥基與AA的羧基形成酯鍵磷酸與含羥基AA縮合形成磷酸酯鍵

——這就是蛋白質(zhì)的磷酸化，是機(jī)體調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)功能的重要形式（五）配位鍵(Metal-ionCoordination)兩個(gè)原子之間形成的共價(jià)鍵共用電子對(duì)由其中一個(gè)原子提供金屬離子與蛋白質(zhì)的結(jié)合方式例如：鐵氧還蛋白蛋白質(zhì)中除去金屬離子時(shí)，蛋白質(zhì)發(fā)生變性（六）氫鍵(Hydrogenbond)兩電負(fù)性強(qiáng)的原子對(duì)H的靜電引力所形成

X—H…Y

質(zhì)子給予體X-H和質(zhì)子接受體Y間相互作用氫鍵具有：

方向性-（鍵角）指X—H與H…Y間的夾角

飽和性-X—H只與一個(gè)Y結(jié)合（七）范德華力

原子/基團(tuán)/分子間較弱的、非特異性作用力極性基團(tuán)間的取向力極性基團(tuán)與非極性基團(tuán)間的誘導(dǎo)力非極性基團(tuán)間的色散力

鍵能肽鍵

二硫鍵離子鍵

氫鍵疏水鍵

范德華力

90kcal/mol3kcal/mol1kcal/mol1kcal/mol0.1kcal/mol這四種鍵能遠(yuǎn)小于共價(jià)鍵，稱(chēng)次級(jí)鍵次級(jí)鍵微弱卻是維持蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)主要的作用力?數(shù)量巨大三、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定蛋白質(zhì)AA順序測(cè)定是蛋白質(zhì)化學(xué)研究的基礎(chǔ)1953年F.Sanger測(cè)定了胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)樣品必需純（>97%以上）；知道蛋白質(zhì)的分子量；知道蛋白質(zhì)由幾個(gè)亞基組成；測(cè)定蛋白質(zhì)的氨基酸組成；并根據(jù)分子量計(jì)算每種氨基酸的個(gè)數(shù)。測(cè)定水解液中的氨量，計(jì)算酰胺的含量。1.測(cè)定蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)的要求第七節(jié)蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)一、蛋白質(zhì)各級(jí)結(jié)構(gòu)的基本概念一級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)

(Primarystructure)肽鏈中的氨基酸排列順序。維系一級(jí)結(jié)構(gòu)的主要化學(xué)鍵是肽鍵二、構(gòu)型與構(gòu)象構(gòu)型(configuration)——幾何異構(gòu)和光學(xué)異構(gòu)構(gòu)象(conformation)——單鍵的自由旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生區(qū)別：共價(jià)鍵是否斷裂（一）-螺旋——-螺旋的結(jié)構(gòu)（-helix）又稱(chēng)3.613－螺旋螺距0.54nm每圈含3.6個(gè)AA殘基

每個(gè)AA殘基占0.15nm繞軸旋轉(zhuǎn)100°鏈內(nèi)形成氫鍵與軸平行多為右手螺旋R基大?。狠^大的難形成，如多聚IleR基的電荷性質(zhì)：不帶電荷易形成Pro吡咯環(huán)

無(wú)法形成鏈內(nèi)氫鍵影響-螺旋形成的因素平行肽鏈間以氫鍵從側(cè)面連接的構(gòu)象C總是處于折疊的角上AA的R基團(tuán)處于折疊的棱角上并與之垂直兩個(gè)AA之間的軸心距為0.35nm-折疊結(jié)構(gòu)特點(diǎn):維持β—折疊片的作用力也是肽鍵衍生出的氫鍵β股這種氫鍵與α-螺旋中氫鍵有何不同呢？形成氫鍵的N、O歸屬于不同的肽鏈（三）-轉(zhuǎn)角（βturn/bend/hairpinstructure）肽鏈主鏈骨架180°的回折結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：由4個(gè)連續(xù)的AA殘基組成第一個(gè)殘基C=O第四個(gè)殘基NH這類(lèi)結(jié)構(gòu)主要存在于球狀蛋白分子中。形成氫鍵作用力是氫鍵

——泛指不能歸入明確的二級(jí)結(jié)構(gòu)無(wú)規(guī)卷曲（randomcoil）四、超二級(jí)結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)域1、超二級(jí)結(jié)構(gòu)

若干相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)單元按照一定規(guī)律有規(guī)則組合在一起、相互作用，形成空間構(gòu)象上可彼此區(qū)別的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合單位2、結(jié)構(gòu)域二級(jí)/超二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上形成的特定區(qū)域相對(duì)獨(dú)立的、在空間上能辨認(rèn)的三維實(shí)體由二級(jí)結(jié)構(gòu)組合而成，充當(dāng)三級(jí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，其間由單肽鏈連接維系力有氫鍵/疏水鍵/離子鍵/范德華力五、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)(TertiaryStructure)在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上包括主鏈和側(cè)鏈構(gòu)象在內(nèi)的三維結(jié)構(gòu)（主要指球狀蛋白）由二級(jí)結(jié)構(gòu)元件構(gòu)建成的總?cè)S結(jié)構(gòu)：一級(jí)結(jié)構(gòu)中相距較遠(yuǎn)的肽段間的相互關(guān)系側(cè)鏈在三維空間中彼此間的相互關(guān)系

例如：肌紅蛋白肌紅蛋白153個(gè)AA8段α螺旋

myoglobin，Mb

(QuaternaryStructure）六、蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)

指由多條各自具有一、二、三級(jí)結(jié)構(gòu)的肽鏈通過(guò)非共價(jià)鍵連接起來(lái)的結(jié)構(gòu)形式。包括各亞基：種類(lèi)、數(shù)目、空間排列方式亞基間的相互作用關(guān)系血紅蛋白單獨(dú)亞基無(wú)生物功能

亞基血紅蛋白血紅蛋白四亞基兩兩相同，α1、α2、β1、β2亞基：蛋白質(zhì)分子中的最小共價(jià)單位。注意幾個(gè)名詞：寡聚蛋白和單體蛋白單體和原體第八節(jié)幾種典型蛋白的結(jié)構(gòu)與功能一、纖維狀蛋白質(zhì)（一）角蛋白（keratin）α-角蛋白：富含胱氨酸β-角蛋白：富含Gly、Ala、Ser大纖維鱗狀細(xì)胞皮層細(xì)胞微纖維微原纖維初原纖維

α螺旋卷發(fā)(燙發(fā))的生物化學(xué)基礎(chǔ)燙發(fā)時(shí)還原劑（二）絲心蛋白(fibroin)：蠶絲和蜘蛛絲

特點(diǎn)：反平行式β折疊片抗張強(qiáng)度高質(zhì)地柔軟不能拉伸絲蛋白的結(jié)構(gòu)分子中不含-螺旋肽鏈常由多個(gè)六肽單元重復(fù)而成

-（Gly-Ser-Gly-Ala-Gly-Ala）n-結(jié)構(gòu)膠原蛋白以膠原纖維的形式存在膠原纖維的基本結(jié)構(gòu)單位是原膠原分子三股肽鏈形成右手螺旋，但每股都是左手螺旋

原膠原分子膠原纖維膠原蛋白

膠原三螺旋只存在于膠原纖維中至今未在球狀蛋白質(zhì)中發(fā)現(xiàn)。（三）膠原蛋白Gly輔基二、球狀蛋白——血紅蛋白(R)relaxedstate(T)tensestate

血中氧分子的運(yùn)送：Lung氧分子HemoglobinMyoglobinMuscle靜脈動(dòng)脈環(huán)境氧高時(shí)Hb快速吸收氧分子環(huán)境氧低時(shí)Hb迅速釋放氧分子釋放氧分子后Hb變回

Tstate任何一個(gè)亞基接受氧分子后，會(huì)增進(jìn)其它亞基吸附氧分子的能力總結(jié)纖維狀蛋白質(zhì)：1.角蛋白2.絲心蛋白3.膠原蛋白球狀蛋白質(zhì)------血紅蛋白第九節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系一、一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系(一)種屬差異同源蛋白：來(lái)自不同生物體、執(zhí)行同一/相似功能的蛋白AA序列具有明顯的相似性

序列同源性（sequencehomology）不變殘基和可變殘基

104個(gè)AA殘基

MW約12.5×103

28個(gè)不變殘基

進(jìn)化位置相差愈遠(yuǎn)，AA序列差別愈大

——用于核對(duì)各物種間的分類(lèi)學(xué)關(guān)系以及

繪制系統(tǒng)樹(shù)/進(jìn)化樹(shù)

細(xì)胞色素C與系統(tǒng)樹(shù)(二)分子進(jìn)化(三)一級(jí)結(jié)構(gòu)變異與分子病血紅蛋白分子病

分子?。河捎诨蛲蛔?，導(dǎo)致蛋白質(zhì)中氨基酸種類(lèi)發(fā)生變化，并引起功能降低或喪失。

鐮刀型貧血癥（sickle-cellanemia）鐮刀狀貧血病—血液中大量出現(xiàn)鐮刀紅細(xì)胞，患者因此缺氧窒息正常細(xì)胞鐮刀形細(xì)胞它是最早認(rèn)識(shí)的一種分子病死亡率極高由于遺傳基因突變導(dǎo)致血紅蛋白分子結(jié)構(gòu)突變正常型

---Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Lys---β鏈

谷氨酸鐮刀型

---Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Lys---β鏈

纈氨酸（極性）（非極性）N一、蛋白質(zhì)的兩性解離和等電點(diǎn)—與溶劑的性質(zhì)、離子強(qiáng)度等因素有關(guān)第十節(jié)蛋白質(zhì)的重要性質(zhì)

蛋白質(zhì)含有酸/堿AA殘基具有兩性

pI通常在6.0左右分子中含自由氨基、羧基、可解離側(cè)鏈基團(tuán)在某一pH值的溶液中,蛋白質(zhì)分子上所帶的正、負(fù)電荷數(shù)量相等，凈電荷為零，在電場(chǎng)中既不移向正極也不移向負(fù)極，此時(shí)溶液pH值就是該蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。在等電點(diǎn)時(shí)，蛋白質(zhì)的溶解度最低。

二、蛋白質(zhì)分子的相對(duì)分子質(zhì)量

1道爾頓＝1×C12絕對(duì)質(zhì)量/12≈1.66×10-27千克（一）根據(jù)化學(xué)組成測(cè)定（二）物理化學(xué)法測(cè)定（三）通過(guò)氨基酸殘基序列計(jì)算（一）根據(jù)化學(xué)組成測(cè)定最小分子量1、測(cè)定蛋白質(zhì)中某一微量元素的含量2、假設(shè)蛋白質(zhì)中僅含一個(gè)鐵原子最低相對(duì)分子質(zhì)量=100*55.8/鐵的百分含量例如肌紅蛋白含鐵量為0.335%，那么其最低相對(duì)分子質(zhì)量就是55.8/0.335×100=16700三、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)（colloidalsystem）膠體溶液：分子直徑在1-100nm內(nèi)具有丁達(dá)爾效應(yīng)、布朗運(yùn)動(dòng)等性質(zhì)不能透過(guò)半透膜蛋白質(zhì)膠體溶液的穩(wěn)定因素：1.同種蛋白帶同種電荷，相互排斥2.彈性水化膜四、蛋白質(zhì)的沉淀作用五、蛋白質(zhì)的變性與復(fù)性1、蛋白質(zhì)變性(denaturation)某些理化因素破壞天然Pr結(jié)構(gòu)狀態(tài)，引起Pr理化性質(zhì)改變、生物學(xué)功能改變或喪失的現(xiàn)象。

（1）變性的實(shí)質(zhì)次級(jí)鍵被破壞天然結(jié)構(gòu)解體一級(jí)結(jié)構(gòu)沒(méi)有變化（2）變性因素物理：熱、紫外線(xiàn)照射、高壓和表面張力化學(xué)：有機(jī)溶劑、脲、胍、酸、堿、重金屬陽(yáng)離子、生物堿等（3）變性蛋白質(zhì)的特點(diǎn)A.生物活性喪失B.疏水基外露、溶解度降低、粘度增大C.側(cè)鏈基團(tuán)暴露:——易與化學(xué)試劑反應(yīng)、光學(xué)性質(zhì)變化D.生化性質(zhì)改變：結(jié)構(gòu)伸展易被酶解

2、復(fù)性（renaturation）——除去變性因素后變性蛋白重新回復(fù)到天然結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象。六、蛋白質(zhì)的紫外吸收與呈色反應(yīng)1、紫外吸收Tyr、Phe、Trp（280nm）蛋白質(zhì)濃度=1.55A280-0.76A2602、呈色反應(yīng)（1）雙縮脲反應(yīng)(BiuretReaction)

紫紅/藍(lán)色（所有蛋白）（2）Millon反應(yīng)氮汞試劑與酪氨酸殘基反應(yīng)成紅色沉淀（3）黃色反應(yīng)含苯環(huán)氨基酸與濃HNO3及堿的顏色反應(yīng)生成硝基苯

（4）乙醛酸反應(yīng)含有Trp殘基的蛋白質(zhì)溶液加入乙醛酸混勻后,徐徐加入濃硫酸,在兩液接觸面處呈現(xiàn)紫紅色環(huán)。

（5）Folin-酚試劑反應(yīng)（實(shí)驗(yàn)）（6）茚三酮反應(yīng)（7）坂口反應(yīng)Arg與α-萘酚在堿性次氯酸鈉或次溴酸鈉溶液中發(fā)生顏色反應(yīng)，生成紅色產(chǎn)物。醌式結(jié)構(gòu)第十一節(jié)蛋白的分離、純化與測(cè)定一、分離純化的方法（一）根據(jù)分子大小不同的分離方法1、透析和超濾透析（dialysis）血液透析小分子溶出小分子被帶出透析機(jī)透析液加壓血液2、密度梯度離心一種蛋白質(zhì)分子在單位離心場(chǎng)的沉降速度為恒定值，稱(chēng)為：沉降常數(shù)/系數(shù)（S）用一定的介質(zhì)（如蔗糖）在離心管內(nèi)形成一連續(xù)或不連續(xù)的密度梯度，將蛋白質(zhì)混合液置于介質(zhì)的頂部，通過(guò)重力或離心力場(chǎng)的作用使蛋白質(zhì)分層、分離。3、凝膠過(guò)濾法測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量蛋白質(zhì)混合樣凝凝膠法只適于球狀蛋白分子測(cè)量（二）利用溶解度差別的分離方法1、等電點(diǎn)沉淀法（原理？）2、鹽溶與鹽析3、有機(jī)溶劑沉淀鹽析法：一般不引起變性加入高濃度中性鹽脫去蛋白質(zhì)的水化層中和蛋白質(zhì)的電荷Saltingout等電點(diǎn)沉淀的蛋白質(zhì)溶液中加入NaCl后沉淀溶解—鹽溶原因？鹽溶—鹽析分子在等電點(diǎn)時(shí)，相互吸引，聚合沉淀，加入少量鹽離子后破壞了這種吸引力，使分子分散，溶于水中鹽溶鹽析向蛋白質(zhì)溶液中加入大量硫酸銨后蛋白質(zhì)會(huì)沉淀析出原因？蛋白質(zhì)脫去水化層而聚集沉淀鹽析（（NH4）2SO4）（三）根據(jù)電荷不同的分離方法電泳和離子交換法SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳法

蛋白質(zhì)顆粒電泳時(shí)遷移率取決于：所帶電荷分子量分子形狀十二烷基磺酸鈉原態(tài)蛋白質(zhì)變性？磺酸基極性親水烷基親油（蛋白質(zhì)疏水區(qū)）遷移率與電荷和形狀無(wú)關(guān)，僅取決于相對(duì)分子質(zhì)量巰基乙醇破壞二硫鍵等點(diǎn)聚焦電泳雙向電泳（四）蛋白質(zhì)的選擇性吸附——羥基磷灰石（五）親和層析——根據(jù)配體特異性的分離選擇題1.在下列有關(guān)谷胱甘肽的敘述中,正確的是()

A.谷胱甘肽中含有半胱氨酸

B.谷胱甘肽是體內(nèi)重要的氧化劑

C.谷胱甘肽谷氨酸的α-羧基是游離的

D.谷胱甘肽的C-端是主要的功能基團(tuán)2.在有關(guān)蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的描述中,錯(cuò)誤的是()A.具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈都有生物學(xué)活性

B.三級(jí)結(jié)構(gòu)是單體蛋白質(zhì)或亞基的空間結(jié)構(gòu)

C.三級(jí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性由次級(jí)鍵維持

D.親水基團(tuán)多位于三級(jí)結(jié)構(gòu)的表面3.

在有關(guān)蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)的描述中,正確的是()A.蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性由二硫鍵維系

B.四級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)保持生物學(xué)活性的必要條件

C.蛋白質(zhì)都有四級(jí)結(jié)構(gòu)

D.蛋白質(zhì)亞基間由非共價(jià)鍵聚合

4.每一種球狀蛋白質(zhì)分子必定具有（）

A.α–螺旋B.-折疊

C.三級(jí)結(jié)構(gòu)D.四級(jí)結(jié)構(gòu)5.鹽析法沉淀蛋白質(zhì)的原理A.中和電荷，破壞水化膜B.鹽與蛋白質(zhì)結(jié)合成不溶性蛋白鹽C.調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)溶液的等電點(diǎn)D.降低蛋白質(zhì)溶液的介電常數(shù)A.B.C.D.

6.右手α-螺旋是一種很穩(wěn)定的構(gòu)象，穩(wěn)定的主要原因（）A螺旋內(nèi)有芳香氨基酸殘基B螺旋內(nèi)所有肽鍵的-NH與CO都參與氫鍵形成C側(cè)鏈基團(tuán)從螺旋中向外伸出，不彼此作用D每一個(gè)碳碳連鍵的旋轉(zhuǎn)度都