第四章蛋白質(zhì)的共價(jià)結(jié)構(gòu)

第四章蛋白質(zhì)的共價(jià)結(jié)構(gòu)生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期第一頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期Chapter4Protein的共價(jià)結(jié)構(gòu)第一節(jié)蛋白質(zhì)通論

蛋白質(zhì)存在于所有的生物細(xì)胞中，是構(gòu)成生物體最基本的結(jié)構(gòu)物質(zhì)和功能物質(zhì)。

蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，它參與了幾乎所有的生命活動(dòng)過(guò)程。Protein第二頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期早在1878年，思格斯就在《反杜林論》中指出：“生命是蛋白體的存在方式，這種存在方式本質(zhì)上就在于這些蛋白體的化學(xué)組成部分的不斷的自我更新?！?/p>

可以看出，第一，蛋白體是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)；第二，生命是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的特殊形式，是蛋白體的存在方式；第三，這種存在方式的本質(zhì)就是蛋白體與其外部自然界不斷的新陳代謝?，F(xiàn)代生物化學(xué)的實(shí)踐完全證實(shí)并發(fā)展了恩格斯的論斷。木瓜蛋白酶（組織蛋白酶）第三頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期（一）蛋白質(zhì)的化學(xué)組成和分類1、蛋白質(zhì)是一類含氮有機(jī)化合物，除含有C、H、O外，還有N和少量的S、P。某些蛋白質(zhì)還含有其他一些元素，主要是P、Fe、Cu、Co、Mn、Zn等。這些元素在蛋白質(zhì)中的組成百分比約為：碳50％氫7％氧23％氮16%硫0—3％其他微量Protein第四頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期2、蛋白質(zhì)的含氮量☆氮占生物組織中所有含氮物質(zhì)的絕大部分。因此，可以將生物組織的含氮量近似地看作蛋白質(zhì)的含氮量。由于大多數(shù)蛋白質(zhì)的含氮量接近于16%，所以，可以根據(jù)生物樣品中的含氮量來(lái)計(jì)算蛋白質(zhì)的大概含量：☆蛋白質(zhì)含量（克%）=每克生物樣品中含氮的克數(shù)6.25第五頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期3、蛋白質(zhì)的大小與分子量蛋白質(zhì)是分子量（Mr）很大的生物分子。對(duì)任一種給定的蛋白質(zhì)來(lái)說(shuō)，它的所有分子在氨基酸的組成和順序以及肽鏈的長(zhǎng)度方面都應(yīng)該是相同的，即所謂均一的蛋白質(zhì)。4、蛋白質(zhì)的分類什么叫單純蛋白質(zhì)、綴合蛋白質(zhì)？輔基（或配體）？分類方法（158頁(yè)）；球狀蛋白質(zhì)、纖維狀蛋白質(zhì)、膜蛋白（質(zhì)）；單體蛋白質(zhì)、寡聚蛋白質(zhì)、亞基（亞單位）；第六頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期（二）蛋白質(zhì)的構(gòu)象和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的組織層次每一種天然蛋白質(zhì)都有自己特有的空間結(jié)構(gòu)或稱三維結(jié)構(gòu)，這種三維結(jié)構(gòu)通常被稱為蛋白質(zhì)的構(gòu)象。為了表示蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同組織層次，一般采用下列專門術(shù)語(yǔ)：Protein的一級(jí)結(jié)構(gòu)（primarystructure)Protein的二級(jí)結(jié)構(gòu)（secondarystructure)Protein的三級(jí)結(jié)構(gòu)(tertiarystructure)Protein的四級(jí)結(jié)構(gòu)（quarternarystructure)（三）蛋白質(zhì)功能的多樣性（160頁(yè)）第七頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期一、Aminoacid的連接方式——肽鍵(peptidebond)二、肽（peptide)

1、定義：Aminoacid通過(guò)肽鍵連接起來(lái)的化合物稱為肽。2、分類：寡肽(oligopeptide)、多肽和游離活性肽（如谷胱苷肽（GSH）、腦啡肽、生長(zhǎng)素、催產(chǎn)素等）。三、多肽鏈（polypeptidechain)1、氨基末段（-NH2）和羧基末端（-COOH）2、命名：“某氨基酰某氨基酰??????某氨基酸”3、肽鏈和肽鍵；主鏈和側(cè)鏈；氨基酸殘基4、二硫鍵、鏈內(nèi)二硫鍵和鏈間二硫鍵第二節(jié)多肽第八頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期肽和肽鍵的結(jié)構(gòu)一個(gè)氨基酸的氨基與另一個(gè)氨基酸的羧基之間失水形成的酰胺鍵稱為肽鍵，所形成的化合物稱為肽。由兩個(gè)氨基酸組成的肽稱為二肽，由多個(gè)氨基酸組成的肽則稱為多肽。組成多肽的氨基酸單元稱為氨基酸殘基。第九頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期在多肽鏈中，氨基酸殘基按一定的順序排列，這種排列順序稱為氨基酸順序通常在多肽鏈的一端含有一個(gè)游離的-氨基，稱為氨基端或N-端；在另一端含有一個(gè)游離的-羧基，稱為羧基端或C-端。氨基酸的順序是從N-端的氨基酸殘基開(kāi)始，以C-端氨基酸殘基為終點(diǎn)的排列順序。如上述五肽可表示為：Ser-Val-Tyr-Asp-Gln第十頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期肽鍵肽鍵的特點(diǎn)是氮原子上的孤對(duì)電子與羰基具有明顯的共軛作用。

組成肽鍵的原子處于同一平面——酰胺平面。

肽鍵中的C-N鍵具有部分雙鍵性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)。在大多數(shù)情況下，以反式結(jié)構(gòu)存在。第十一頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期肽鍵肽鍵中的C-N鍵具有部分雙鍵性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)。在大多數(shù)情況下，以反式結(jié)構(gòu)存在。第十二頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期四肽的結(jié)構(gòu)第十三頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期第十四頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期天然存在的重要多肽在生物體中，多肽最重要的存在形式是作為蛋白質(zhì)的亞單位。但是，也有許多分子量比較小的多肽以游離狀態(tài)存在。這類多肽通常都具有特殊的生理功能，常稱為活性肽。如：腦啡肽；激素類多肽；抗生素類多肽；谷胱甘肽；蛇毒多肽等。第十五頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期

+H3N-Tyr-Gly-Gly-Phe-Met-COO-

+H3N-Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu-COO-Met-腦啡肽Leu-腦啡肽第十六頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期

L-Leu-D-Phe-L-Pro-L-Val

L-OrnL-Orn

L-Val-L-Pro-D-Phe-L-Leu

短桿菌肽S(環(huán)十肽)

由細(xì)菌分泌的多肽，有時(shí)也都含有D-氨基酸和一些不常見(jiàn)氨基酸，如鳥(niǎo)氨酸（Ornithine,縮寫為Orn）。

第十七頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期第三節(jié)蛋白質(zhì)的水解蛋白質(zhì)分子量的上下限是人為規(guī)定的，因?yàn)檫@決定于蛋白質(zhì)和分子量概念的定義。某些蛋白質(zhì)是由兩個(gè)或更多個(gè)蛋白質(zhì)亞基(多肽鏈)通過(guò)非共價(jià)結(jié)合而成的，稱寡聚蛋白質(zhì)。有些寡聚蛋白質(zhì)的分子量可高達(dá)數(shù)百萬(wàn)甚至數(shù)千萬(wàn)。第十八頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期1、酸水解常用6mol/L的鹽酸或4mol/L的硫酸在105-110℃條件下進(jìn)行水解，反應(yīng)時(shí)間約20小時(shí)。此法的優(yōu)點(diǎn)是不容易引起水解產(chǎn)物的消旋化。缺點(diǎn)是色氨酸被沸酸完全破壞；含有羥基的氨基酸如絲氨酸或蘇氨酸有一小部分被分解；門冬酰胺和谷氨酰胺側(cè)鏈的酰胺基被水解成了羧基。第十九頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期2、堿水解一般用5mol/L氫氧化鈉煮沸10-20小時(shí)。由于水解過(guò)程中許多氨基酸都受到不同程度的破壞，產(chǎn)率不高。部分的水解產(chǎn)物發(fā)生消旋化。該法的優(yōu)點(diǎn)是色氨酸在水解中不受破壞。第二十頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期3、酶水解（重點(diǎn)掌握173頁(yè)）目前用于蛋白質(zhì)肽鏈斷裂的蛋白水解酶（proteolyticenzyme）或稱蛋白酶（proteinase）已有十多種。應(yīng)用酶水解多肽不會(huì)破壞氨基酸，也不會(huì)發(fā)生消旋化。水解的產(chǎn)物為較小的肽段。最常見(jiàn)的蛋白水解酶有以下幾種：第二十一頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期Trypsin：R1=賴氨酸Lys和精氨酸Arg側(cè)鏈（專一性較強(qiáng)，水解速度快）。肽鏈水解位點(diǎn)胰蛋白酶第二十二頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期或胰凝乳蛋白酶（Chymotrypsin）：R1=苯丙氨酸Phe,色氨酸Trp,酪氨酸Tyr;亮氨酸Leu，蛋氨酸Met和組氨酸His水解稍慢。肽鏈水解位點(diǎn)糜蛋白酶第二十三頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期Pepsin：R1和R2＝R1=苯丙氨酸Phe,色氨酸Trp,酪氨酸Tyr;亮氨酸Leu以及其它疏水性氨基酸水解速度較快。肽鏈水解位點(diǎn)胃蛋白酶第二十四頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期thermolysin)：R2=苯丙氨酸Phe,色氨酸Trp,酪氨酸Tyr;亮氨酸Leu，異亮氨酸Ileu,蛋氨酸Met以及其它疏水性強(qiáng)的氨基酸水解速度較快。肽鏈水解位點(diǎn)嗜熱菌蛋白酶第二十五頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期分別從肽鏈羧基端和氨基端水解肽鏈水解位點(diǎn)羧肽酶和氨肽酶第二十六頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期蛋白質(zhì)是由一條或多條多肽(polypeptide)鏈以特殊方式結(jié)合而成的生物大分子。蛋白質(zhì)與多肽并無(wú)嚴(yán)格的界線，通常是將分子量在6000道爾頓以上的多肽稱為蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)分子量變化范圍很大,從大約6000到1000000道爾頓甚至更大。第四節(jié)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)第二十七頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)☆蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)(Primarystructure)包括組成蛋白質(zhì)的多肽鏈數(shù)目.☆多肽鏈的氨基酸順序，☆以及多肽鏈內(nèi)或鏈間二硫鍵的數(shù)目和位置?！钇渲凶钪匾氖嵌嚯逆湹陌被犴樞?，它是蛋白質(zhì)生物功能的基礎(chǔ)。第二十八頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期一、Protein的一級(jí)結(jié)構(gòu)（primarystructure)（一）定義：是指構(gòu)成蛋白質(zhì)的各種氨基酸的種類、數(shù)量、連接方式和排列順序，由遺傳信息（遺傳密碼）所決定。涉及的化學(xué)鍵是肽鍵和少量的二硫鍵。（二）研究意義1、從分子水平上研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能，為蛋白質(zhì)的人工合成奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。2、診斷遺傳病、合成基因探針等高新技術(shù)的研究具有重要意義。第二十九頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期二、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定蛋白質(zhì)氨基酸順序的測(cè)定是蛋白質(zhì)化學(xué)研究的基礎(chǔ)。自從1953年F.Sanger測(cè)定了胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)以來(lái)，現(xiàn)在已經(jīng)有上千種不同蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)被測(cè)定。

第三十頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期1，樣品必需純（>97%以上）；2，知道蛋白質(zhì)的分子量；3，知道蛋白質(zhì)由幾個(gè)亞基組成；4，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)。5，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)的要求第三十一頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期（2）測(cè)定步驟1、多肽鏈的拆分。由多條多肽鏈組成的蛋白質(zhì)分子，必須先進(jìn)行拆分。蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定第三十二頁(yè)，共三十七頁(yè)，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期（2）測(cè)定步驟1、多肽鏈的拆分。幾條多肽鏈借助非共價(jià)鍵連接在一起，稱為寡聚蛋白質(zhì)，如，血紅蛋白為四聚體，烯醇化酶為二聚體；可用8mol/L尿素或6mol/L鹽酸胍處理，即可分開(kāi)多肽鏈(亞基).