生物化学：第1章 蛋白质的结构与功能2.pptx

,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,（,Biochemistry,）,生物化学,第二节,蛋白质的分子结构,The Molecular Structure of Protein,蛋白质的分子结构包括,:,高级结构,一级结构,(primary structure),二级结构,(secondary structure),三级结构,(tertiary structure),四级结构,(quaternary structure),定义,:,蛋白质的一级结构指在蛋白质分子从,N-,端至,C-,端的,氨基酸排列顺序,。,一、氨基酸的排列顺序决定蛋白质,的一级结构,主要的化学键,:,肽键,，有些蛋白质还包括二硫键。,人胰岛素的一级结构,胰岛素由,A,、,B,两条多肽链组成，,A,链含,21,个氨基酸残基，,B,链含,30,个氨基酸残基。,A,链内有一个链内二硫键，,A,与,B,之间有两个链间二硫键。由于两条链之间由共价键相连接，所以胰岛素没有四级结构。,Ser,Gly,Ile,Val,Glu,Gln,Cys,Cys,Thr,Ile,Cys,Ser,Leu,Tyr,Gln,Leu,Glu,Asn,Tyr,Cys,Asn,Phe,Val,Asn,Gln,His,Leu,Cys,Gly,Ser,His,Leu,Val,Glu,Ala,Leu,Tyr,Leu,Val,Cys,Gly,Gly,Glu,Arg,Phe,Phe,Tyr,Thr,Pro,Lys,Thr,NH,2,1,5,10,15,20,COOH,A,链,NH,2,1,5,10,15,20,25,30,HOOC,B,链,一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学,功能的基础,，,但不是决定蛋白质空间构象的,唯一因素,。,1889,年，德国斯特拉堡医院，医生梅林和俄国病理学家明,科夫斯基,发现切除胰腺的狗出现糖尿。,1916,年，苏格兰医生沙比,-,谢弗提出,：,胰岛产生的抗糖尿病物质,称为,Insulin,。,1921,年，加拿大医生班丁在多伦多大学麦克劳德教授的帮助下获得了有活性的胰岛素：先将胰腺里的胰管结扎，再去提取胰岛素,1923,年诺贝尔生理学奖。,FrederickSanger,中国人,经过,6,年零,9,个月的奋战，进行了,200,步的化学合成，,于,1965,年,9,月,17,日成功地在世界上首先用人工方法合成了胰岛素,英国生物化学家。,1939,年毕业于剑桥大学，,1943,年获博士学位。,1955,年建立了蛋白质氨基酸的序列分析方法，完成了第一个蛋白质牛胰岛素,51,个氨基酸的全序列测定。,1958,年获得诺贝尔化学奖。,60,年代初，将放射性同位素示踪技术引进了,RNA,的序列分析，,1965,年完成了含有,120,个核苷酸的大肠杆菌,5SrRNA,的全序列分析。,1975,年与同事们建立了,DNA,核苷酸序列分析的快速、直读技术,，并分析出了含有,5386,个核苷酸的,174,噬菌体,DNA,全序列。,1978,年，在前述方法的基础上建立了更为简便、快速、准确测定,DNA,序列的“链末端终止法”，随后完成了人线粒体,DNA,全长,16569,个碱基对的全序列分析，为整个生物学、特别是分子生物学研究的发展开辟了广阔的前景。为此于,1980,年再获诺贝尔化学奖。,二、蛋白质的空间结构,（一）蛋白质的二级结构,蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，即该段肽链,主链骨架原子的相对空间位置,，,并不涉及氨基酸残基侧链,的构象,。,定义,:,主要的化学键,：,氢键,1.,参与肽键形成的,6,个原子在同一平面上,参与肽键的,6,个原子,C,1,、,C,、,O,、,N,、,H,、,C,2,位于同一平面，,C,1,和,C,2,在平面上所处的位置为反式,(trans),构型，此同一平面上的,6,个原子构成了所谓的,肽单元,(,peptide unit),。,-,螺旋,(,-helix),-,折叠,(,-pleated sheet,),-,转角,(,-turn),无规卷曲,(random coil),2.,蛋白质二级结构的主要构象形式,蛋白质二级结构,-,螺旋,Hydrogen bonds,每个,helix:,3.6 AA,0.54 nm,AA,侧链,:,柱体外侧,(a),Formation of,a right-handed,-helix,.,(b),showing the,intrachain hydrogen bonds,.,The,Helix,Is a Common protein Secondary Structure,氨基酸序列影响,Helix,稳定性,the interacting,Asp,(red)and,Arg,(blue)side chains.,氨基酸侧链可影响其结构的稳定性,如：,Pro,或,Gly,残基,.,Pro,:,其氨基氮原子缺少,hydrogen atom.,改变,Helix,方向，终止,Helix.,The structure of,myoglobin,.,Myoglobin:,8-helices,.,Fibrous proteins(1),Keratin(,角蛋白,),：,-,角蛋白,-,折叠使多肽链形成片层结构,The,-conformation,of polypeptide chains.,Fibroin(,丝心蛋白,),：天然的,角蛋白,Fibrous proteins(2),-,转角和无规卷曲在蛋白质分子中普遍存在,-,转角,无规卷曲是用来阐述没有确定规律性的那部分肽链结构。,-turn,-turn:-,转角,-,turns,常见,Pro,或,Gly,残基,在许多蛋白质分子中，可发现二个或三个具有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一个有规则的二级结构组合，被称为,超二级结构,。,二级结构组合形式有,3,种：,，,，,。,钙结合蛋白中结合钙离子的模体,锌指结构,-,螺旋,-,转角（或环）,-,螺旋模体,链,-,转角,-,链模体,链,-,转角,-,螺旋,-,转角,-,链模体,模体常见的形式,二个或三个具有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一个特殊的空间构象，称为,模体,(motif),。,模体是具有特殊功能的超二级结构,（二）在二级结构基础上多肽链进一步折叠形成蛋白质三级结构,疏水键、离子键、氢键和,Van der Waals,力等。,主要的化学键,:,整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。即肽链中所有原子在三维空间的排布位置。,定义,:,疏水键、离子键、氢键和,Van der Waals,力等,肌红蛋白,(Mb),N,端,C,端,纤连蛋白分子的结构域,结构域是三级结构层次上的局部折叠区,分子量较大的蛋白质常可折叠成多个结构较为紧密的区域，并各行其功能，称为,结构域,(domain),。,亚基之间的结合主要是,氢键,和,离子键,。,（三）含有二条以上多肽链的蛋白质具有四级结构,蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用，称为,蛋白质的四级结构,。,有些蛋白质分子含有二条或多条多肽链，每一条多肽链都有完整的三级结构，称为蛋白质的,亚基,(subunit),。,由,2,个亚基组成的蛋白质四级结构中，若亚基分子结构相同，称之为,同二聚体,(homodimer),，若亚基分子结构不同，则称之为,异二聚体,(heterodimer),。,血红蛋白的四级结构,蛋白质各级结构的特点、维系键。,天然蛋白质要有活性必需具备完整的三级或四级结构。,三、蛋白质组学,（一）蛋白质组学基本概念,蛋白质组是指一种细胞或一种生物所表达的全部蛋白质，即“一种基因组所表达的全套蛋白质”。,（二）蛋白质组学研究技术平台,蛋白质组学是高通量，高效率的研究,:,双向电泳分离样品蛋白质,蛋白质点的定位、切取,蛋白质点的质谱分析,（三）蛋白质组学研究的科学意义,小 结,分子结构,一级结构：,氨基酸排列顺序；肽键、二硫键,二级结构：,主链骨架原子的相对空间位置；氢键；肽平面,形式,-,螺旋、,-,折叠、,-,转角、无规卷曲,motif,概念、作用,三级结构：,全部氨基酸残基的相对空间位置；次级键,domain,四级结构：,各个,亚基,的空间排布和相互作用；结合力,