新版蛋白质的结构和功能.pptx

第三章第三章蛋白质结构与功效蛋白质结构与功效教学要求教学要求 掌握蛋白质生物学主要性。掌握蛋白质分子组成掌握蛋白质生物学主要性。掌握蛋白质分子组成特点和基本单位。掌握蛋白质分子结构及其与功特点和基本单位。掌握蛋白质分子结构及其与功效关系。熟悉蛋白质主要理化性质。了解蛋白质效关系。熟悉蛋白质主要理化性质。了解蛋白质主要分离和纯化方法主要分离和纯化方法。新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第1页页目录目录第一节第一节 蛋白质生理蛋白质生理功效功效、元素元素组成及分类组成及分类第二节第二节 蛋白质基本结构单位蛋白质基本结构单位氨基酸氨基酸第三节第三节 肽肽第四节第四节 蛋白质分子结构蛋白质分子结构第五节第五节 蛋白质分子结构与功效关系蛋白质分子结构与功效关系第六节第六节 蛋白质主要性质蛋白质主要性质新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第2页页 蛋蛋白白质质（proteinprotein）是是生生活活细细胞胞内内含含量量最最丰丰富富、功功效效最最复复杂杂生生物物大大分分子子，并并参参加加了了几几乎乎全全部部生生命命活活动动和和生生命命过过程程。所所以以，研研究究蛋白质结构与功效一直是生命科学最基本命题。蛋白质结构与功效一直是生命科学最基本命题。生生物物体体最最主主要要特特征征是是生生命命活活动动，而而蛋蛋白白质质是是生生命命活活动动表表达达者者，含有以下主要功效：含有以下主要功效：催化功效；结构功效；调整功效；催化功效；结构功效；调整功效；防御功效；运动功效；运输功效；防御功效；运动功效；运输功效；信息功效；储备功效信息功效；储备功效 第一节第一节 蛋白质生理功效、元素组成及分类蛋白质生理功效、元素组成及分类蛋白质主要生理功效蛋白质主要生理功效新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第3页页主要功效：主要功效：催化功效；酶催化功效；酶结构功效；动物皮，毛等结构功效；动物皮，毛等防御功效；抗体，补体，凝血酶防御功效；抗体，补体，凝血酶运动功效；肌球蛋白，肌动蛋白运动功效；肌球蛋白，肌动蛋白运输功效；血红蛋白运输功效；血红蛋白信息功效；膜蛋白信息功效；膜蛋白贮存功效；贮存功效；卵清蛋白，卵清蛋白，新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第4页页蛋白质主要元素组成蛋白质主要元素组成：C C、H H、O O、N N、S S 及及 P P、FeFe、CuCu、ZnZn、MoMo、I I、Se Se 等等微量元素。微量元素。碳 50%氢7%氧23%氮16%硫 0-3%微量磷、铁、铜、碘、锌、钼 蛋蛋白白质质平平均均含含N N量量为为1616,这这是是凯凯氏氏定定氮法氮法测蛋白质含量理论依据：测蛋白质含量理论依据：蛋白质含量蛋白质含蛋白质含量蛋白质含N N量量6.256.25新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第5页页三聚氰胺结构式以下，试说明为何添加三聚氰胺结构式以下，试说明为何添加三聚氰胺能够增加乳汁中蛋白含量原理三聚氰胺能够增加乳汁中蛋白含量原理？三聚氰胺中含氮66.67%新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第6页页蛋白质蛋白质分类分类（1）按组成：按组成：简简单单蛋蛋白白：这这类类蛋蛋白白完完全全水水解解产产物物为为-氨氨基基酸酸，不不含其它物质；含其它物质；按其溶解度等理化性质差异又可分为以下几类。按其溶解度等理化性质差异又可分为以下几类。简单蛋白质：水解只产生简单蛋白质：水解只产生AA结结合合蛋蛋白白：由由简简单单蛋蛋白白质质与与非非蛋蛋白白质质组组分分结结合合而而成成，其非蛋白质组分通常称为辅基。其非蛋白质组分通常称为辅基。结合蛋白质：蛋白质结合蛋白质：蛋白质+辅基辅基新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第7页页简单蛋白质分类简单蛋白质分类新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第8页页结合蛋白质分类结合蛋白质分类结合蛋白：结合蛋白：由简单蛋白质与非蛋白质组分结合而成，其非蛋由简单蛋白质与非蛋白质组分结合而成，其非蛋白质组分通常称为辅基。白质组分通常称为辅基。新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第9页页（2）按蛋白质起源分类）按蛋白质起源分类动物性蛋白质：肉类蛋白质、乳类蛋白质、蛋类蛋白动物性蛋白质：肉类蛋白质、乳类蛋白质、蛋类蛋白质质植物性蛋白质：蔬菜蛋白、谷类蛋白、油料种子蛋白植物性蛋白质：蔬菜蛋白、谷类蛋白、油料种子蛋白单细胞蛋白质单细胞蛋白质（3）、按分子外形对称程度：）、按分子外形对称程度：球状蛋白质球状蛋白质纤维状蛋白质、膜蛋白质纤维状蛋白质、膜蛋白质（4）、按功效分：）、按功效分：酶、运输蛋白、营养和贮存蛋白、激素、受体蛋白、酶、运输蛋白、营养和贮存蛋白、激素、受体蛋白、运动蛋白、结构蛋白、防御蛋白运动蛋白、结构蛋白、防御蛋白。新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第10页页第二节第二节蛋白质基本结构单位蛋白质基本结构单位氨基酸氨基酸一、一、氨基酸通式氨基酸通式二、蛋白质氨基酸、稀有蛋白质氨基酸和二、蛋白质氨基酸、稀有蛋白质氨基酸和 非蛋白质氨基酸概念非蛋白质氨基酸概念三、二十种常见蛋白质氨基酸分类、结构及三、二十种常见蛋白质氨基酸分类、结构及三字符号三字符号四、氨基酸性质四、氨基酸性质五、氨基酸生产和应用五、氨基酸生产和应用新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第11页页蛋白质蛋白质完全水解完全水解得到各种氨基酸混合物，得到各种氨基酸混合物，部部分水解分水解通常得到多肽片段。最终得到各种氨通常得到多肽片段。最终得到各种氨基酸混合物。所以，氨基酸是蛋白质基酸混合物。所以，氨基酸是蛋白质基本结基本结构单元构单元。大多数蛋白质都是由大多数蛋白质都是由2020种种氨基酸组成。这氨基酸组成。这2020种氨基酸被称为种氨基酸被称为基本氨基酸基本氨基酸。新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第12页页氨基酸通式氨基酸通式 新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第13页页氨基酸通式氨基酸通式注注:L型型-NH2基写在分子左边，基写在分子左边，D型写在右边。型写在右边。D型型AA在自然界中存在于在自然界中存在于细菌细胞壁，短杆菌肽中。细菌细胞壁，短杆菌肽中。脯氨酸脯氨酸（Pro,P）氨基酸是含有氨基氨基酸是含有氨基（-NHNH2 2）或亚氨基和羧基或亚氨基和羧基（-COOHCOOH）有机分子。氨基酸有机分子。氨基酸种类多，但组成蛋白质含种类多，但组成蛋白质含有遗传密码氨基酸只有有遗传密码氨基酸只有2020种，且都是种，且都是L-L-型型-型氨型氨基酸，基酸，C C是不对称是不对称C C（除除GlyGly），），则：则：1.1.含有含有两种立体异构体两种立体异构体 D-D-型和型和L-L-型型 2.2.含有含有旋光性旋光性 左旋（左旋（-）或右旋（）或右旋（+）新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第14页页氨基酸结构共同点氨基酸结构共同点常见氨基酸有20种（自然界氨基酸大于20种）氨基酸结构上共同点：一个氨基，一个羧基，一个H原子与-C相连（相连（脯氨酸脯氨酸为为-亚亚氨基酸氨基酸）。）。除甘氨酸外，其余除甘氨酸外，其余AA-C都是不对都是不对称称C原子，含有原子，含有L和和D型。型。新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第15页页氨基酸分类氨基酸分类l按其侧链按其侧链R结构不一样，可分为脂肪族、结构不一样，可分为脂肪族、芳香族和杂环氨基酸三大类芳香族和杂环氨基酸三大类依据其侧链依据其侧链R有没有极性再分为中性极性有没有极性再分为中性极性氨基酸和中性非极性氨基酸二个亚类氨基酸和中性非极性氨基酸二个亚类.中中性极性氨基酸（性极性氨基酸（polarAA）较亲水）较亲水,（hydrophilic）亲水性大极性较大。亲水性大极性较大。中中性非极性氨基酸（性非极性氨基酸（non-polarAA）较疏）较疏水（水（hydrophobic）新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第16页页二十种常见蛋白质氨基酸分类、结构及三字符号二十种常见蛋白质氨基酸分类、结构及三字符号据营养据营养学分类学分类必需必需非必需非必需据据R基团基团化化学结构学结构分类分类脂肪族脂肪族A A（中性、含羟基或巯基、酸性、碱性）中性、含羟基或巯基、酸性、碱性）芳香族芳香族A(PheA(Phe、TyrTyr、Trp)Trp)杂环杂环(HisHis、Pro)Pro)人必需氨基酸人必需氨基酸LysLysTrpTrpPhePheValValMetMetLeuLeuIleIleThrThrArgArg、HisHis婴儿期：Arg和His供给不足，属半必需氨基酸 据据R基团基团极性极性分类分类极性极性R基团基团AA非极性非极性R基团基团AA（种）种）不带电荷不带电荷（种）种）带电荷：正电荷带电荷：正电荷（种）负电荷种）负电荷（种）种）新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第17页页非极性非极性R基团氨基酸基团氨基酸新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第18页页不带电荷极性不带电荷极性R基团氨基酸基团氨基酸新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第19页页带电荷带电荷R基团氨基酸基团氨基酸新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第20页页甘氨酸甘氨酸（Gly,G）丙氨酸丙氨酸（Ala,A）缬氨酸缬氨酸（Val,V）亮氨酸亮氨酸（Lue,L）异亮氨酸异亮氨酸（Ile,I）中性脂肪族氨基酸中性脂肪族氨基酸R R基均为基均为中性烷基中性烷基，R R基对分子酸碱性影响很小，它们基对分子酸碱性影响很小，它们几乎有相同等电点。（几乎有相同等电点。（6.00.036.00.03）GlyGly是唯一不含手性碳原子氨基酸，所以不具是唯一不含手性碳原子氨基酸，所以不具旋光性旋光性 从从GlyGly至至IleIle，R R基团基团疏水性增加疏水性增加 新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第21页页含羟基或硫脂肪族氨基酸含羟基或硫脂肪族氨基酸丝氨酸丝氨酸（Ser,S）苏氨酸苏氨酸（Thr,T）半胱氨酸半胱氨酸（Cys,C）甲硫氨酸甲硫氨酸（Met,M）SerSer-CHCH2 2 OHOH基（基（pKpKa a=15=15）在生理条件下不解离在生理条件下不解离,但在大多数酶活性但在大多数酶活性中心都发觉有中心都发觉有SerSer残基存在。残基存在。SerSer和和ThrThr-OHOH往往与糖链相连，形成糖蛋白。往往与糖链相连，形成糖蛋白。CysCysR R中含巯基（中含巯基（-SHSH），），含有两个主要性质：含有两个主要性质：（1 1）在较高）在较高pHpH值条件，巯基离解。值条件，巯基离解。（2 2）两个）两个CysCys巯基氧化生成二硫键，生成胱氨酸。巯基氧化生成二硫键，生成胱氨酸。MetMet在生物合成中是一个主要甲基供体。在生物合成中是一个主要甲基供体。以下氨基酸中侧链含有以下氨基酸中侧链含有羟基羟基是是()新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第22页页酸性氨基酸及酰胺酸性氨基酸及酰胺天冬氨酸天冬氨酸（Asp,D）谷氨酸谷氨酸（Glu,E）天冬酰胺天冬酰胺（Asn,N）谷氨酰胺谷氨酰胺（Gln,Q）它们是唯一在生理条件下带它们是唯一在生理条件下带有负电荷两个有负电荷两个氨基酸氨基酸 R R中含有酰胺基团（中含有酰胺基团（2 2种）种）酰胺基中氨基易发生氨基转移反应 新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第23页页碱性氨基酸碱性氨基酸赖氨酸赖氨酸（Lys,K）精氨酸精氨酸（Arg,R）组氨酸组氨酸（His,H）杂环杂环LysLys侧链氨基侧链氨基pKapKa为为10.5310.53，生理条件下，生理条件下，LysLys侧链带有一个正侧链带有一个正电荷（电荷（NHNH3 3+），），侧侧链氨基反应活性增大。链氨基反应活性增大。ArgArg是碱性最强氨基酸，是碱性最强氨基酸，侧链上胍基是已知碱性侧链上胍基是已知碱性最强有机碱，最强有机碱，pKapKa值为值为12.4812.48，生理条件下完全，生理条件下完全质子化。质子化。HisHis是是pKapKa值最靠近生理值最靠近生理pHpH值一个（游离氨基酸值一个（游离氨基酸中为中为6.006.00，在多肽链中，在多肽链中为为7.35 7.35），是在生理是在生理pHpH条件下唯一含有缓冲条件下唯一含有缓冲能力氨基酸能力氨基酸。HisHis在酶酸碱催化机制中在酶酸碱催化机制中起主要作用起主要作用新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第24页页杂环氨基酸杂环氨基酸组氨酸组氨酸（His,H）脯氨酸脯氨酸（Pro,P）Pro-亚氨基是环一部分，所以亚氨基是环一部分，所以含有含有特殊刚性结构特殊刚性结构。普通出现在两段普通出现在两段-螺旋之间转角螺旋之间转角处，处，Pro残基所在位置必定发生残基所在位置必定发生骨架方向改变，骨架方向改变，新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第25页页芳香族氨基酸芳香族氨基酸苯丙氨酸苯丙氨酸（Phe,F）酪氨酸酪氨酸（Tyr,Y）色氨酸色氨酸（Trp,W）在280nm处，Trp吸收最强，Tyr次之，Phe最弱。新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第26页页蛋白质氨基酸蛋白质氨基酸：蛋白质中常见蛋白质中常见2020种氨基酸种氨基酸在在少少数数蛋蛋白白质质中中分分离离出出一一些些不不常常见见氨氨基基酸酸，通通常常称称为为稀稀有有氨基酸。氨基酸。这这些些氨氨基基酸酸都都是是由由对对应应基基本本氨氨基基酸酸衍衍生生而而来来，没没有有遗遗传传密密码。蛋白质生物合成后，经专一酶催化形成。码。蛋白质生物合成后，经专一酶催化形成。（主要存在于胶原蛋白中主要存在于胶原蛋白中）（主要存在于组蛋白中主要存在于组蛋白中）（主要存在于甲状腺球蛋白中主要存在于甲状腺球蛋白中）稀有蛋白质氨基酸稀有蛋白质氨基酸：生物体内氨基酸类别生物体内氨基酸类别新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第27页页非蛋白质氨基酸非蛋白质氨基酸不参加蛋白质组成，而是以游离状态存在于生物不参加蛋白质组成，而是以游离状态存在于生物体之中。体之中。在各种组织和细胞中找到在各种组织和细胞中找到180180各种非蛋白质氨基各种非蛋白质氨基酸。酸。总来说，关于非蛋白质氨基酸生物功效，报总来说，关于非蛋白质氨基酸生物功效，报道不多道不多。新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第28页页氨基酸性质氨基酸性质1 1、氨基酸物理性质、氨基酸物理性质常见氨基酸均为无色结晶常见氨基酸均为无色结晶,其形状因构型而异其形状因构型而异(1)(1)溶解性：溶解性：各种氨基酸在水中溶解度差异很大各种氨基酸在水中溶解度差异很大，并，并能溶解于稀酸或稀碱中，但不能溶解于有机溶剂。能溶解于稀酸或稀碱中，但不能溶解于有机溶剂。通常通常酒精能把氨基酸从其溶液中沉淀析出。酒精能把氨基酸从其溶液中沉淀析出。(2)(2)熔点：氨基酸熔点：氨基酸熔点极高熔点极高，普通在，普通在200200以上。以上。(3)(3)味感：其味随不一样氨基酸有所不一样，有味感：其味随不一样氨基酸有所不一样，有无味、有为甜、有味苦，谷氨酸单钠盐有鲜味，无味、有为甜、有味苦，谷氨酸单钠盐有鲜味，是味精主要成份是味精主要成份。新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第29页页2、氨基酸光学性质、氨基酸光学性质1、除、除甘氨酸甘氨酸外，全部天然外，全部天然-氨基酸都有不对称（手性）碳氨基酸都有不对称（手性）碳原子，所以全部天然氨基酸都含有旋光性。原子，所以全部天然氨基酸都含有旋光性。参加蛋白质组成参加蛋白质组成20种氨基酸中种氨基酸中色氨酸色氨酸(Trp)、酪氨酸酪氨酸(Tyr)苯苯丙氨酸丙氨酸(Phe)R基团中含有基团中含有苯环共轭双键系统苯环共轭双键系统，在近紫外光区，在近紫外光区（220-300nm）显示特征吸收谱带，最大光吸收（显示特征吸收谱带，最大光吸收（max）分别为分别为279、278、和和259nm。因为大多数蛋白质都含有这些。因为大多数蛋白质都含有这些氨基酸残基，所以用紫外分光光度法可测定蛋白质含量氨基酸残基，所以用紫外分光光度法可测定蛋白质含量。新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第30页页TrpTyrPhe紫外紫外吸收吸收光谱光谱摩尔吸收系数摩尔吸收系数波长波长(279)(279)(278)(278)(259)(259)新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第31页页 氨基酸性质氨基酸性质（1 1）两性解离和等电点）两性解离和等电点 （2 2）光学性质）光学性质 （3 3）主要化学反应）主要化学反应a.a.与茚三酮反应与茚三酮反应:用于氨基酸定量定性测定用于氨基酸定量定性测定.b.b.与与2,42,4一一二二硝硝基基氟氟苯苯(DNFB)DNFB)反反应应（sangersanger反反应应）:用用于于蛋白质蛋白质N-N-端测定端测定.c.c.与与苯苯异异硫硫氰氰酯酯（PITCPITC）反反应应（EdmanEdman反反应应），用用于于蛋白蛋白N-N-端测定，蛋白质次序测定仪设计原理依据。端测定，蛋白质次序测定仪设计原理依据。新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第32页页氨基酸两性解离性质氨基酸两性解离性质两性离子：带有数量相等正负两种电荷离子 两性离子：带有数量相等正负两种电荷离子新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第33页页pH=pI净电荷净电荷=0pHpI净电荷为负净电荷为负CHRCOOHNH3+CHRCOONH2CHRCOONH3+H+OH-+H+OH-(pK1)(pK2)当当氨氨基基酸酸溶溶液液在在某某一一定定pH值值时时，使使某某特特定定氨氨基基酸酸分分子子上上所所带带正正负负电电荷荷相相等等，成成为为两两性性离离子子，在在电电场场中中既既不不向向阳阳极极也也不不向向阴阴极极移移动动，此此时时溶溶液液pH值即为该氨基酸值即为该氨基酸等电点等电点(isoelectricpoint，pI)。此时氨基酸溶解度最小。此时氨基酸溶解度最小。氨基酸两性解离性质及等电点氨基酸两性解离性质及等电点3 3、氨基酸化学性质、氨基酸化学性质新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第34页页氨基酸等电点应用氨基酸等电点应用等电点是氨基酸特征常数，氨基酸不一等电点是氨基酸特征常数，氨基酸不一样，其等电点不一样。样，其等电点不一样。当氨基酸处于等电点是，因为静电引力当氨基酸处于等电点是，因为静电引力作用，其溶解度最小，轻易发生沉淀。作用，其溶解度最小，轻易发生沉淀。利用此特点可从氨基酸混合物溶液中利用此特点可从氨基酸混合物溶液中分分离某种氨基酸离某种氨基酸。在等电点以上在等电点以上pH,AA带负电荷带负电荷,在电场只在电场只向正极移动向正极移动,反之向负极移动反之向负极移动.溶液溶液pH离等离等电点愈远电点愈远,AA携带净电荷愈大携带净电荷愈大.新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第35页页氨基酸等电点计算氨基酸等电点计算可可见见，氨氨基基酸酸pI值值等等于于该该氨氨基基酸酸两两性性离离子子状状态态两两侧侧基基团团pK值之和二分之一。值之和二分之一。pI=2pK1+pK2一氨基一羧基一氨基一羧基AA等电点计算：等电点计算：pI=2pK2+pKR碱性碱性AA等电点计等电点计算：算：pI=2pK1+pKR酸性酸性AA等电点计等电点计算：算：新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第36页页练习甘氨酸解离常数是甘氨酸解离常数是pK1=2.34,pK2=9.60 pK1=2.34,pK2=9.60 ，它等电点，它等电点（pIpI）是（）是（）。）。A A、7.26 B7.26 B、5.97 5.97 C C、7.14 D7.14 D、10.7710.77谷氨酸谷氨酸pK1(-COOH)pK1(-COOH)为为2.192.19，pK2(-NH3)pK2(-NH3)为为9.679.67，pK3RpK3R(-COOH)(-COOH)为为4.254.25，其，其pIpI是（是（）。）。A A、4.25 B4.25 B、3.22 C3.22 C、6.96 D6.96 D、5.935.93新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第37页页氨基酸与茚三酮反应氨基酸与茚三酮反应(可定性定量测定可定性定量测定AA)AA)+3H20水合茚三酮水合茚三酮(无色无色)NH3CO2RCHO+还原性茚三酮还原性茚三酮紫色化合物紫色化合物(弱酸弱酸)加热加热水合茚三酮水合茚三酮+2NH3+还原性茚三酮还原性茚三酮新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第38页页氨基酸与氨基酸与2,42,4一二硝基氟苯一二硝基氟苯(DNFB)DNFB)反应反应（sangersanger反应）反应）DNFB（dinitrofiuorobenzene）DNP-AA(黄色黄色)+HF弱硷中弱硷中氨基酸氨基酸用于测定用于测定N末端末端AA新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第39页页氨基酸与苯异硫氰酯（氨基酸与苯异硫氰酯（PITCPITC）反应反应（EdmanEdman反应）反应）PITC（phenylisothiocyanate）+苯乙内酰硫脲衍生物苯乙内酰硫脲衍生物(PTH-AA)（phenylisothiohydantion-AA）弱硷中弱硷中(400C)(硝基甲烷硝基甲烷400C)H+新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第40页页3个反应共同特点:与-氨基反应氨基反应生成物溶于有机溶剂生成物溶于有机溶剂新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第41页页第三节第三节肽肽一一 、肽、肽(peptide)peptide)和肽键和肽键(peptide bond)peptide bond)概念概念二、天然存在活性肽二、天然存在活性肽 生理活性肽功效类别：激素、抗菌素、辅助因子生理活性肽功效类别：激素、抗菌素、辅助因子 实例：谷胱甘肽实例：谷胱甘肽(glutathione,glutathione,GSHGSH)促甲状腺素释放因子（促甲状腺素释放因子（TRH）新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第42页页肽和肽键形成肽和肽键形成肽键肽键肽平面肽平面一个氨基酸一个氨基酸-羧基和另一个氨基酸羧基和另一个氨基酸-氨基氨基脱水缩合脱水缩合而成化合物称为而成化合物称为肽肽。氨基酸之间脱水后形成氨基酸之间脱水后形成酰胺酰胺键称键称肽键（酰胺键）肽键（酰胺键）。新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第43页页肽键肽键(peptidebend)概念概念肽键（肽键（peptidebond）是蛋白质分子中主）是蛋白质分子中主要共价键，性质比较稳定。它虽是单键，要共价键，性质比较稳定。它虽是单键，但含有部分双键性质，难以自由旋转而但含有部分双键性质，难以自由旋转而有一定刚性，所以形成肽键平面。包含有一定刚性，所以形成肽键平面。包含连接肽键两端连接肽键两端CO、和、和2个个C共共6个原子空间位置处于一个相对靠近平面个原子空间位置处于一个相对靠近平面上，而相邻上，而相邻2个氨基酸侧链个氨基酸侧链R又形成反式又形成反式构型，从而形成肽键与肽链复杂空间结构型，从而形成肽键与肽链复杂空间结构构新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第44页页肽单位肽键结构特点：肽键结构特点：（1 1）酰胺氮上孤对电子与相邻羰基之间形成）酰胺氮上孤对电子与相邻羰基之间形成共振杂化体共振杂化体。（2 2）肽键）肽键含有部分双键性质含有部分双键性质，不能自由旋转。，不能自由旋转。（3 3）肽肽键键含含有有平平面面性性，组组成成肽肽键键4 4个个原原子子和和2 2个个CC几几乎乎处处于于同同一一平面内（酰氨平面）。平面内（酰氨平面）。新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第45页页（4 4）其中）其中C=OC=O与与N-HN-H以及两以及两个个C Ca a通常均呈反式构型通常均呈反式构型.（5）新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第46页页-碳原子二面角（碳原子二面角（和和）二面角二面角 两两相相邻邻酰酰胺胺平平面面之之间间，能能以以共共同同C为为定定点点而而旋旋转转，绕绕C-N键键旋旋转转角角度度称称角角，绕绕C-C键键旋旋转转角角度度称称角角。和和称称作作二面角，亦称构象角。二面角，亦称构象角。新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第47页页多肽链能够看成由多肽链能够看成由C串联起来无数个酰胺平面组成串联起来无数个酰胺平面组成新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第48页页完全伸展多肽主链构象完全伸展多肽主链构象-碳原子碳原子酰胺平面酰胺平面=1800，=1800=00，=00多肽主链构象多肽主链构象酰胺平面酰胺平面=00，=00(实际上不存在实际上不存在)侧链侧链非键合原子非键合原子接触半径接触半径新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第49页页肽（肽（peptide）是氨基酸经过肽键相连化合物，蛋白质）是氨基酸经过肽键相连化合物，蛋白质不完全水解产物也是肽。肽按其组成氨基酸数目为不完全水解产物也是肽。肽按其组成氨基酸数目为2个、个、3个和个和4个等不一样而分别称为二肽、三肽和四肽等，个等不一样而分别称为二肽、三肽和四肽等，普通含普通含10个以下氨基酸组成称寡肽（个以下氨基酸组成称寡肽（oligopeptide），），由由10个以上氨基酸组成称多肽（个以上氨基酸组成称多肽（polypeptide），它们），它们都简称为肽。都简称为肽。多肽多肽（polypeptide）和蛋白质分子中氨基酸均称为氨和蛋白质分子中氨基酸均称为氨基酸残基（基酸残基（aminoacidresidue）。多肽和蛋白质区分，）。多肽和蛋白质区分，首先是多肽中氨基酸残基数较蛋白质少，普通少于首先是多肽中氨基酸残基数较蛋白质少，普通少于50个，而蛋白质大多由个，而蛋白质大多由100个以上氨基酸残基组成个以上氨基酸残基组成 中间中间AA不存在不存在-羧基和羧基和-氨基氨基,称称AA残基。残基。新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第50页页活性肽活性肽-具特殊生理功效，常游离存在。具特殊生理功效，常游离存在。天然存在活性肽天然存在活性肽新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第51页页谷胱甘肽谷胱甘肽 谷谷胱胱甘甘肽肽在在体体内内参参加加氧氧化化还还原原过过程程，作作为为一一些些氧氧化化还还原酶辅因子，或保护巯基酶，或预防过氧化物积累。原酶辅因子，或保护巯基酶，或预防过氧化物积累。（一）谷胱甘肽（一）谷胱甘肽（GSH）第一个肽键与普通不一样，由谷氨酸第一个肽键与普通不一样，由谷氨酸-羧基与半胱氨酸氨基组羧基与半胱氨酸氨基组成，分子中半胱氨酸巯基是该化合物主要功效基团成，分子中半胱氨酸巯基是该化合物主要功效基团。新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第52页页还原性谷胱甘肽分子中肽键有何特点？还原性与氧化性还原性谷胱甘肽分子中肽键有何特点？还原性与氧化性谷胱甘肽结构有何不一样？谷胱甘肽结构有何不一样？(年考研题年考研题8分分)2GSH2GSHH2O2GS-SGH2O2GS-SG2H2O2H2O谷胱甘肽谷胱甘肽(氧化型氧化型)Glutathione(Oxidized)Glutathione(Oxidized)分子结构分子结构式式 新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第53页页（二）催产素和升压素（二）催产素和升压素 均为均为9肽，第肽，第3位和第位和第9位氨基酸不一样。位氨基酸不一样。催产素催产素使子使子宫和乳腺平滑肌收缩，含有催产和促使乳腺排乳作用。宫和乳腺平滑肌收缩，含有催产和促使乳腺排乳作用。升压素升压素促进血管平滑肌收缩，升高血压，降低排尿。促进血管平滑肌收缩，升高血压，降低排尿。（三）促肾上腺皮质激素（三）促肾上腺皮质激素（ACTH）39肽，活性部位为第肽，活性部位为第410位位7肽片段：肽片段：Met-Glu-His-Phe-Arg-Trp-Gly。新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第54页页（四）脑肽（四）脑肽脑啡肽含有强烈镇痛作用（强于吗啡），不上瘾脑啡肽含有强烈镇痛作用（强于吗啡），不上瘾。Met-脑啡肽脑啡肽Tyr-Gly-Gly-Phe-MetLeu-脑啡肽脑啡肽Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu-内啡肽（内啡肽（31肽）含有较强吗啡样活性与镇痛作用。肽）含有较强吗啡样活性与镇痛作用。（五）胰高血糖素（五）胰高血糖素由胰岛由胰岛-细胞分泌（细胞分泌（-细胞分泌胰岛素），细胞分泌胰岛素），29肽。胰高血糖素肽。胰高血糖素调整调整维持血糖浓度。维持血糖浓度。新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第55页页一、一、蛋白质结构层次划分蛋白质结构层次划分二、二、蛋白质一级结构蛋白质一级结构三、三、多肽主链折叠空间限制和多肽主链折叠空间限制和 维持蛋白质构象作用力维持蛋白质构象作用力四、四、蛋白质二级结构蛋白质二级结构五、五、蛋白质超二级结构和结构域蛋白质超二级结构和结构域六、六、蛋白质三级结构蛋白质三级结构七、七、蛋白质四级结构蛋白质四级结构第四节第四节 蛋白质分子结构蛋白质分子结构新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第56页页蛋蛋白白质质结结构构主主要要层层次次一级结构一级结构四级结构四级结构二级结构二级结构三级结构三级结构primary structureprimary structuresecondary structuresecondary structureTertiary structureTertiary structurequariernary structurequariernary structure超二级结构超二级结构结构域结构域 supersecondary structuresupersecondary structureStructure domanStructure doman一、一、蛋白质结构层次划分蛋白质结构层次划分 蛋白质是氨基酸以蛋白质是氨基酸以肽肽键键相互连接相互连接线性序列线性序列。在。在蛋白质中，多肽链折叠形蛋白质中，多肽链折叠形成特殊形状成特殊形状（构象）（构象）（conformationconformation）。在结在结构中，这种构象是原子三构中，这种构象是原子三维排列，由氨基酸序列决维排列，由氨基酸序列决定。蛋白质有定。蛋白质有四种四种结构层结构层次：次：一级结构一级结构primaryprimary），），二级结构二级结构（secondarysecondary），），三级结构三级结构（tertiarytertiary）和和四级结构四级结构（quaternaryquaternary）（）（不总是不总是有）。有）。新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第57页页二、蛋白质一级结构二、蛋白质一级结构多肽链中氨基酸排列次序，包含二硫键位置称为蛋白质多肽链中氨基酸排列次序，包含二硫键位置称为蛋白质一级结构一级结构(primary structure)primary structure)。一级结构中包含共价键（一级结构中包含共价键（covalent bondscovalent bonds）主要指主要指肽键肽键（peptide bondpeptide bond）和和二硫键二硫键（disulfide bonddisulfide bond）这是蛋白质最基本结构，它内寓着决定蛋白质高级结构和生物功效信息。这是蛋白质最基本结构，它内寓着决定蛋白质高级结构和生物功效信息。新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第58页页牛胰岛素一级结构牛胰岛素一级结构新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第59页页一级结构测定一级结构测定1.获取一定量纯蛋白质样品，测其分子量，然后将样品完全水获取一定量纯蛋白质样品，测其分子量，然后将样品完全水解，确定该蛋白质氨基酸种类、数目及每种氨基酸含量。解，确定该蛋白质氨基酸种类、数目及每种氨基酸含量。2.进行末端测定，确定该蛋白质肽链数目，进行末端测定，确定该蛋白质肽链数目，N-端和端和C-端是什端是什么氨基酸。么氨基酸。lN-末端测定法：常采取末端测定法：常采取2，4二硝基氟苯法、二硝基氟苯法、Edman降解降解法、丹磺酰氯法。法、丹磺酰氯法。lC-末端测定法：常采取肼解法、羧肽酶法。末端测定法：常采取肼解法、羧肽酶法。3.肽链拆分肽链拆分经末端分析，若该蛋白质含有两条以上肽链，而经末端分析，若该蛋白质含有两条以上肽链，而且肽链之间是经过非共价键连接，使用蛋白质变性剂将其且肽链之间是经过非共价键连接，使用蛋白质变性剂将其变性后分开；若蛋白质肽链之间经过共价键相连，则可采变性后分开；若蛋白质肽链之间经过共价键相连，则可采取过甲酸氧化法或巯基乙醇还原法将其分开。取过甲酸氧化法或巯基乙醇还原法将其分开。4.各肽链中氨基酸排列次序测定各肽链中氨基酸排列次序测定使用两种以上方法将肽链部使用两种以上方法将肽链部分水解成肽段，测各肽段氨基酸次序，然后使用片段重合分水解成肽段，测各肽段氨基酸次序，然后使用片段重合法推测出完整肽链氨基酸次序。法推测出完整肽链氨基酸次序。5.确定二硫键和酰胺位置确定二硫键和酰胺位置新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第60页页一级结构测定一级结构测定基本战略基本战略：片段重合法氨基酸次序直测法：片段重合法氨基酸次序直测法 关键点：关键点：a a.测定蛋白质分子量及其氨基酸组分测定蛋白质分子量及其氨基酸组分 b.b.测定肽键测定肽键N N末端和末端和C C末端末端 c.c.应应用用两两种种或或两两种种以以上上肽肽键键内内切切酶酶分分别别在在多多肽肽键键专专一一位位点点上上断断裂裂肽肽键键；也也可可用用溴溴化化氰氰法法专专一一性性地地断断裂裂甲甲硫硫氨氨酸酸位位点点，从而得到一系列大小不等肽段。从而得到一系列大小不等肽段。d.d.分离提纯所产生肽段，并分别测定它们氨基酸次序分离提纯所产生肽段，并分别测定它们氨基酸次序 e.e.将将这这些些肽肽段段次次序序进进行行跨跨切切口口重重合合，进进行行比比较较分分析析，推断出蛋白质分子全部氨基酸序列。推断出蛋白质分子全部氨基酸序列。新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第61页页蛋白质蛋白质AA次序测次序测定基本战略定基本战略将肽段次序进行叠联以确定完整次序将肽段次序进行叠联以确定完整次序将肽段分离并测出次序将肽段分离并测出次序专一性裂解专一性裂解末端氨基酸测定末端氨基酸测定二硫键拆开二硫键拆开纯蛋白质纯蛋白质将大化小，逐段分析，制成将大化小，逐段分析，制成两套肽片段，找出重合位点，两套肽片段，找出重合位点，排出肽前后位置，最终确定排出肽前后位置，最终确定蛋白质完整序列蛋白质完整序列。新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第62页页胰蛋白酶专一水解Lys和Arg胰凝乳蛋白酶专一水解Phe,Trp,Tyr溴化氰专一水解Met如:Val-Phe-Asp-Lys-Gly-Phe-Val-Glu-Arg胰蛋白酶:Val-Phe-Asp-Lys和Gly-Phe-Val-Glu-Arg胰凝乳蛋白酶:Asp-Lys-Gly-Phe、Val-Phe 和Val-Glu-Arg新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第63页页蛋白质一级结构主要性，是因为其序列蛋白质一级结构主要性，是因为其序列中不一样氨基酸侧链中不一样氨基酸侧链R大小、性质不一样，大小、性质不一样，决定着肽链折叠盘曲形成不一样空间结决定着肽链折叠盘曲形成不一样空间结构和功效。构和功效。新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第64页页蛋白质高级结构蛋白质高级结构蛋白质高级结构:指组成蛋白质全部原子指组成蛋白质全部原子和基团在三维空间中构型和构象和基团在三维空间中构型和构象.新版蛋白质的结构和功能新版蛋白质的结构和功能第第65页页（一）（一）构型与构象构型与构象构型构型(configuration)：指一个不对称化合物：指一个不对称化合物中不对称中心上几个原子或基团空间排布方中不对称中心上几个原子或基团空间排布方式。在立体异构体中取代原子