蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能-1(臨床3班)PPT幻燈片

1本篇學(xué)習(xí)安排： 第一章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能（6學(xué)時(shí)）第二章核酸的結(jié)構(gòu)與功能 （4學(xué)時(shí)）第三章酶（4學(xué)時(shí)）第四章聚糖的結(jié)構(gòu)和功能（2學(xué)時(shí)）2生物大分子（Biomacromolecule）：主要指蛋白質(zhì)（酶）、核酸、聚糖類和聚脂分子分子質(zhì)量一般在104~106之間其建成遵循共同的規(guī)則由相應(yīng)的單體構(gòu)成這些單體在不同生物中都是相同的這些單體按一定的順序首尾相連形成多聚物單體的排列順序(sequence)決定著生物大分子的信息內(nèi)容及功能3第一章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能StructureandFunctionofProteins6Questions生物樣品中蛋白質(zhì)含量的計(jì)算方法？試述蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的類型。試述蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)中α-螺旋和β-折疊的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)TermsProteinAminoacidisoelectricpoint,pI

PeptidebondPrimarystructureofproteinSecondarystructureofproteinα-helix

-pleatedsheet本次課應(yīng)掌握的內(nèi)容7一、什么是蛋白質(zhì)?蛋白質(zhì)(protein)是由許多氨基酸(aminoacids)通過(guò)肽鍵(peptidebond)相連形成的高分子含氮化合物。組成單位？連接方式？概述8二、蛋白質(zhì)的生物學(xué)重要性1.蛋白質(zhì)是生物體重要組成成分分布廣：所有器官、組織都含有蛋白質(zhì)；細(xì)胞的各個(gè)部分都含有蛋白質(zhì)。含量高：蛋白質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)最豐富的有機(jī)分子，占人體干重的45％，某些組織含量更高，例如脾、肺及橫紋肌等高達(dá)80％。除了水，人體含量最多、組織分布最廣泛的化學(xué)成分就是蛋白質(zhì)91）作為生物催化劑（酶）2）代謝調(diào)節(jié)作用3）免疫保護(hù)作用4）物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)和存儲(chǔ)5）運(yùn)動(dòng)與支持作用6）參與細(xì)胞間信息傳遞2.蛋白質(zhì)具有重要的生物學(xué)功能3.氧化供能二、蛋白質(zhì)的生物學(xué)重要性10蛋白質(zhì)的分子組成

TheMolecularComponentofProteins第一節(jié)11

組成蛋白質(zhì)的元素主要有C、H、O、N和S。

有些蛋白質(zhì)含有少量磷或金屬元素鐵、銅、鋅、錳、鈷、鉬，個(gè)別蛋白質(zhì)還含有碘

。

蛋白質(zhì)元素組成的特點(diǎn)12

各種蛋白質(zhì)的含氮量很接近，平均為16％。由于體內(nèi)的含氮物質(zhì)以蛋白質(zhì)為主，因此，只要測(cè)定生物樣品中的含氮量，就可以根據(jù)以下公式推算出蛋白質(zhì)的大致含量：100克樣品中蛋白質(zhì)的含量(g%)=每克樣品含氮克數(shù)×6.25×1001/16%

蛋白質(zhì)元素組成的特點(diǎn)13嬰兒奶粉中蛋白質(zhì)含量一般為10-20%三聚氰胺含氮量為66.6%

各種蛋白質(zhì)的含氮量很接近，平均為16％。

蛋白質(zhì)元素組成的特點(diǎn)14一、氨基酸(Aminoacid)

——組成蛋白質(zhì)的基本單位存在自然界中的氨基酸有300余種，但組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸主要有20種，且均屬L-α-氨基酸（甘氨酸除外）。15H甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸的通式R各種氨基酸的差異體現(xiàn)在側(cè)鏈R基團(tuán)上NCR16二、氨基酸的分類非極性脂肪族氨基酸極性中性氨基酸芳香族氨基酸酸性氨基酸堿性氨基酸*20種氨基酸的英文名稱、縮寫符號(hào)及分類如下:R4R2R1R3NCR17(一)側(cè)鏈含烴鏈的氨基酸屬于非極性脂肪族氨基酸18(二)側(cè)鏈有極性但不帶電荷的氨基酸是極性中性氨基酸19(三)側(cè)鏈含芳香基團(tuán)的氨基酸是芳香族氨基酸TrpTyr20(四)側(cè)鏈含負(fù)性解離基團(tuán)的氨基酸是酸性氨基酸21(五)側(cè)鏈含正性解離基團(tuán)的氨基酸屬于堿性氨基酸22幾種特殊氨基酸

脯氨酸（L-亞氨基酸）23

半胱氨酸+胱氨酸二硫鍵-HH24二硫鍵在構(gòu)成蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)中發(fā)揮重要作用鏈間二硫鍵鏈間二硫鍵鏈內(nèi)二硫鍵幾種特殊氨基酸25（二）氨基酸的理化性質(zhì)1.兩性解離及等電點(diǎn)氨基酸是兩性電解質(zhì)，其解離程度取決于所處溶液的酸堿度。等電點(diǎn)(isoelectricpoint,pI)

在某一pH的溶液中，氨基酸解離成陽(yáng)離子和陰離子的趨勢(shì)及程度相等，成為兼性離子，呈電中性。此時(shí)溶液的pH值稱為該氨基酸的等電點(diǎn)。26+H+pH=pI氨基酸的兼性離子pH<pI陽(yáng)離子pH>pI陰離子+OH-+OH-+H+272.紫外吸收色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在280nm

附近。大多數(shù)蛋白質(zhì)含有這兩種氨基酸殘基，所以測(cè)定蛋白質(zhì)溶液280nm的光吸收值是分析溶液中蛋白質(zhì)含量的快速簡(jiǎn)便的方法。芳香族氨基酸的紫外吸收

苯丙氨酸酪氨酸色氨酸28加熱酸性條件下3茚三酮反應(yīng)最大吸收峰570nm29R5R4R2R3R1CHNH2COOH氨基酸結(jié)構(gòu)通式二、肽肽鍵（一）肽(peptide)30+-HOH甘氨酰甘氨酸肽鍵二、肽31NNCCCCCNNC各種蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的主鏈都是相同的！二、肽32*肽鍵(peptidebond)是由一個(gè)氨基酸的

-羧基與另一個(gè)氨基酸的

-氨基脫水縮合而形成的化學(xué)鍵。幾個(gè)概念：氨基酸結(jié)構(gòu)通式33*肽（peptide）是由氨基酸通過(guò)肽鍵縮合而形成的化合物。*

肽鏈中的氨基酸分子因?yàn)槊撍s合而分子不全，被稱為氨基酸殘基（residue）。*由十個(gè)以內(nèi)氨基酸相連而成的肽稱為寡肽（oligopeptide），由更多的氨基酸相連形成的肽稱多肽（polypeptide）。幾個(gè)概念：34N末端：多肽鏈中有自由氨基的一端C末端：多肽鏈中有自由羧基的一端*多肽鏈有兩端*多肽鏈(polypeptidechain)是指許多氨基酸之間以肽鍵連接而成的一種結(jié)構(gòu)。幾個(gè)概念：35（二）幾種生物活性肽

機(jī)體內(nèi)具有生物活性的肽低分子量代謝調(diào)節(jié)、神經(jīng)傳導(dǎo)等方面有重要作用361.谷胱甘肽(glutathione,GSH)谷氨酸殘基半胱氨酸殘基甘氨酸殘基(γ-羧基形成肽鍵)37GSH過(guò)氧化物酶H2O22GSH2H2OGSSG

GSH還原酶NADPH+H+NADP+谷胱甘肽是機(jī)體內(nèi)重要的還原劑38（二）幾種生物活性肽

體內(nèi)許多激素屬寡肽或多肽催產(chǎn)素（九肽）、加壓素（九肽）、促腎上腺皮質(zhì)激素（39肽）、促甲狀腺激素釋放激素（三肽）等

神經(jīng)肽(neuropeptide)腦啡肽（5肽）、β-內(nèi)啡肽（31肽）、強(qiáng)啡肽（17肽）等2.多肽類激素及神經(jīng)肽39蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)TheMolecularStructureofProtein第二節(jié)40一級(jí)結(jié)構(gòu)

(Primarystructure)二級(jí)結(jié)構(gòu)(Secondarystructure)三級(jí)結(jié)構(gòu)(Tertiarystructure)四級(jí)結(jié)構(gòu)(Quaternarystructure)高級(jí)結(jié)構(gòu)(空間結(jié)構(gòu))蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu):TheMolecularStructureofProtein41（一）定義蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)指多肽鏈中氨基酸的排列順序。Definition:Thesequenceofaminoacidsinthepolypeptidechain.

一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)

(primarystructure)

（二）主要的化學(xué)鍵肽鍵，有些蛋白質(zhì)還包括二硫鍵。42每種蛋白質(zhì)都有其各自的一級(jí)結(jié)構(gòu)!一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)

(primarystructure)43一級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異生物學(xué)功能的基礎(chǔ)。一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)

(primarystructure)44NNCCCCCNNC各種蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的主鏈相同！45蛋白質(zhì)分子的一級(jí)結(jié)構(gòu)是形成空間結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能是由蛋白質(zhì)分子特定的天然空間構(gòu)象所決定的一級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異生物學(xué)功能的基礎(chǔ)?！鳤nfinsen原理(Anfinsenprinciple)：蛋白質(zhì)的功能與其高級(jí)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，而高級(jí)結(jié)構(gòu)由一級(jí)結(jié)構(gòu)所決定。但一級(jí)結(jié)構(gòu)不是決定蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的唯一因素。

一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)(primarystructure)46一級(jí)結(jié)構(gòu)

(Primarystructure)二級(jí)結(jié)構(gòu)(Secondarystructure)三級(jí)結(jié)構(gòu)(Tertiarystructure)四級(jí)結(jié)構(gòu)(Quaternarystructure)高級(jí)結(jié)構(gòu)(空間結(jié)構(gòu))蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu):TheMolecularStructureofProtein47二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)(secondarystructure)Definition:

Thelocalconformationofthebackbone(ormainchain)ofapolypeptidechain.蛋白質(zhì)分子中某一段肽鏈的局部空間結(jié)構(gòu)，即該段肽鏈主鏈骨架原子的相對(duì)空間位置(并不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象)?！锞S持二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要化學(xué)鍵：氫鍵（一）定義

48NNCCCCCNNC蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的主鏈49（二）肽單元

肽單元平面是構(gòu)成主鏈構(gòu)象的基本單位。

以肽單元平面為基本單位的旋轉(zhuǎn)就是肽鏈折疊、盤旋的基礎(chǔ)。二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)(secondarystructure)

參與肽鍵的6個(gè)原子C

1、C、O、N、H、C

2位于同一平面，C

1和C

2在平面上所處的位置為反式(trans)構(gòu)型，此同一平面上的6個(gè)原子構(gòu)成了所謂的肽單元(peptideunit)。50“Beadsonastring”51二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)(secondarystructure)(三)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要形式

-螺旋(

-helix)

-片層

(

-pleatedsheet)

-轉(zhuǎn)角(

-turn)

無(wú)規(guī)卷曲（randomcoil

）

52

-螺旋(

-helix)二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)(secondarystructure)PaulingandCoreywiththeirmodelofthealphahelix,1951.?CopyrightCaliforniaInstituteofTechnology.

(3.6aminoacidresidues)CαCOOH53二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)(secondarystructure)要點(diǎn)：

是一種常見(jiàn)的較為穩(wěn)定、也較為致密的二級(jí)結(jié)構(gòu)

螺旋3.6氨基酸/圈、螺距0.54nm,

由氫鍵穩(wěn)定螺旋,與長(zhǎng)軸平行

多肽鏈的主鏈圍繞中心軸上升，呈有規(guī)律的右手螺旋(3.6aaresidues)CαCOOH

-螺旋(

-helix)54二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)(secondarystructure)α-角蛋白：構(gòu)成哺乳動(dòng)物毛發(fā)的蛋白質(zhì)Keratininhair

-螺旋(

-helix)55二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)(secondarystructure)

-片層(

-pleatedsheet)56NCNCNCCNParallelUnparallel

兩條或兩條以上的肽段平行或反向平行排列，依次折疊成鋸齒狀要點(diǎn)：二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)(secondarystructure)

是肽鏈較為延展和松弛的結(jié)構(gòu)

肽鏈間形成氫鍵，與折疊長(zhǎng)軸基本

垂直，穩(wěn)固

-片層

-片層(

-pleatedsheet)57二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)(secondarystructure)絲蛋白：構(gòu)成蠶絲的主要蛋白質(zhì)Fibroin