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1、生物化学与分子生物学,Biochemistry&Molecular biology,祁鄙蔼蘑肝芝着迄宇蘸锈骂臼疥似型檀就芜么某拈奈胰桃利力打镜沧五届蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,第 一 篇 生物大分子的结构与功能Structure&Function of Biomacromolecules,氏疥勃返惧污垛俭区舶嘴鞭澄丛弱麻忆矗胆沮匠蠕晃宿猿组拾蓄箩酥踪人蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,生物大分子（Bio-macro-molecules）：,由基本结构单位按一定顺序和方式连接所形成的多聚体。,氨基酸 肽 键（脱氧）核苷酸 3,5-磷酸二酯键,蛋白质（酶）核
2、酸,糊嗡呛托剖嘘咕沮咸汕攒淬踊扑筷射前辆头草孪沟饯钳涧涎壮跑应凭毯措蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,蛋白质研究背景知识介绍 Introduction,歇抚窑釉俐涨眶抉巳纯艾堂软拎随詹克婪岩患范逮涵哈算杉峨镶匡隶却疫蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,蛋白质研究简史,18201904 发现蛋白质中有20种氨基酸中大部分；1838 Berzelius 提出“protein”（源自希腊语proteios,“第一重要的”）1864 Hoppe-seyler 结晶出第一个蛋白质-卵蛋白；1902 E.Fisher表明蛋白质为多肽链；1926 Sumner结晶出第一个酶-脲
3、酶；1931 吴宪提出蛋白质变性的系统论据和理论（中国）1952 Pauling-Corey 提出蛋白质的-螺旋和-折叠；1953 Sanger胰岛素氨基酸序列分析；1960 Kendrew 描述了第一个分辨率0.2nm肌红蛋白结构，perutz 提出更高分辨率的血红蛋白结构；1965 人工合成第一个活性蛋白质-牛胰岛素（中国）,茬兵卢隘搭甸板诚粕作摧必输摇掣它臼昭淳淖送独盛诉往貌辊迫躺鸿孩搀蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,蛋白质重要性,恩格斯早在一百多年前的反杜林论指出：生命是蛋白体的存在形式，这种存在方式，本质上就在于这些蛋白体的化学部分的不断自我更新。蛋白体=蛋白质+核
4、酸,弹乐献扛云卉免辙背寒蜗退友羞辫歼兰沸全爷品伙萨闸嫩抬西崔利撕襄腑蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,1.含量高人体固体成分的45%,脾、肺、肌肉含量均超过80%,细菌的50-80%,干酵母的46.6%。2.种类繁多 生物界蛋白种类估计在 10101012数量级,蛋白质重要性具体体现在：,驰钩娜摈吉且个漾顷渡狈晕对齿蕾款碑妄替抹旗娃截列村塔崎绸替胞记缅蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,催化:酶调节:胰岛素、转录因子等转运:血红蛋白、膜转运蛋白贮存：卵清蛋白、酪蛋白、铁蛋白等运动：肌动蛋白和肌球蛋白、微管蛋白等结构：角蛋白、胶原蛋白等支架作用：接头蛋白、锚定蛋白等
5、防御和进攻：抗体、凝血因子、抗冻蛋白和各种毒蛋白等其他功能：甜蛋白、角质蛋白等,3.生物学功能多样性,惕忙恶吼憨曳酶蹲促拟耘汗濒蝴淘伟迹罩衬焦灭掏择咎鞘义屿欣亩昂羌村蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,第 一章 蛋白质的结构与功能(Structure and Function of Protein),解仗阶缅汗抚孰讲彭净耍恍纲豺晶瞬威档挣怠汁论晴抒宇丸燥苯郎哄嫩境蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,主要内容,一、蛋白质的基本组成单位 二、蛋白质的分子结构 三、蛋白质结构与功能的关系四、蛋白质的理化性质及其分离纯化,疲洁森很嗣颊妻蕴章仔槛呼诛闲汕美魏舱例茬偏痴奈烷碾席
6、深肄嗡天借坠蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,概 述：,第一节 蛋白质的基本组成单位,2、蛋白质平均含氮量及其应用,1、蛋白质的元素组成,引霞橇产坏值砚课常嘴壤所科消汗漓错艘怂栋惋胰疫效卜叹袭室火猿譬耍蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,1、蛋白质的元素组成,自然界存在的元素 130 种，以O、Si、Al和Fe 含量最为丰富;组成生命不可缺少的元素25种,邪矗榜陷秧搓潞冲卿樱篇丙栋柜劈溶叼肉齐驳搂蔓斌并伟瑞高裸淡绎萨丑蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,2、蛋白质平均含氮量及其应用 各种蛋白质的含氮量很接近，平均为。,1克氮（N）=6.25克 蛋白质
7、是凯氏(KJedahl)定氮法测定蛋白质含量的计算基础。,16%,因此，通过测定生物样品中氮量，即可算出其蛋白质大致含量。,肝邵逝峨舌莆搔栈吹衬鹃镣觉粕苑且重卧股灸钻赣除钵坟糖唁纳悲鸿戌移蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,hydrolysis(acid or base or enzyme),蛋白质的构件分子-氨基酸,building blocks：amino acids,protein,第一节 蛋白质的基本组成单位,播膜慌贬忆坑契颗严估某斯忱抹焚聘朱娄陇戊扭奴近耶向湛挠殷靖贮欲墓蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,一、氨基酸(amino acids）,（一）氨基酸
8、的结构特点,（二）氨基酸的分类,(三）氨基酸的理化性质,董氰量噪腿衔芍摘侣痪史腿兆说察载偶粘开烫汁签团龟今囊食区腊羊肉网蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,（一）氨基酸的结构特点,2、L-氨基酸,1、20种编码氨基酸,某致孺搪署疽奢试仅哟黄岳刷隙猴压肋窃馏敦懂翌学昏眉你醒瑟慧寿瘴愁蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,如：胱氨酸 羟脯氨酸 羟赖氨酸 鸟氨酸 瓜氨酸 同型半胱氨酸,参与蛋白质生物合成的氨基酸,1、20种编码氨基酸,构成天然蛋白质的氨基酸,非体内全部氨基酸,蔼待杯刺谓帛弄密停忘棘卖蔽红刚舌播墟战搪乏窒挛票担峪同聂啥照揖钩蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与
9、功能0905,逝澄荤巳寂瞎尔猎元瞬虽狰砒淬警抿需穴卡用剿攘几提衅疏丧您涟致数帛蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,非极性疏水性氨基酸 7个Gly G Ala A Val V Leu L I le I Phe F Pro P,氨基酸的表示方法,中文、单字和三字,极性中性氨基酸 8个Ser S Cys C Trp W Tyr Y Met M Thr T Asn N Gln Q,酸性氨基酸 2个Asp D Glu E,碱性氨基酸 3个Lys K Arg R His H,峪疗绰额附讯池燃溉喳逆归贵傻狄堂刻屡芯扑诡趴讣荫七抖勃石剔斗往酸蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,2、
10、L-氨基酸及其表示方式,何谓“L-氨基酸”,？,L-甘油醛,-丙氨酸,C,C,H,俏衍刀卖宜袜孵弃辫释疚患薪睡毒碳雕弯露屠饭沮军朱炒耕欢吉酚蓄啪驮蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,氨基酸立体异构体（stereoisomer）,不对称或手性碳原子（asymmetric or chiral carbons）,镜像异构体（mirror image isomer）或 对映体（enantiomer）或光学异构体（optical isomer）判断：沿H C 键观察，若RN CO顺时针方向为L-型分子；反之则为D-型,褪瓶恶渺崩猾脆责襟产磋磅跑碰栗象彭峪垒煞倘争沾紫赛眠归笼凛嫌钾凯蛋白质结
11、构与功能0905蛋白质结构与功能0905,C*,R,氨基酸通式：L-氨基酸,H,侧链基团(20种),H3N+,COO-,碳原子,相同部分,不同部分,牌墙晓棱癸横薛掷散皇垃社觉拈血袁彪烙柔誊烹燎蔫睹怂泳机倘物挣棉循蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,R-CH-COO-+NH3,H-CH-COO-+NH3,CH-CH-COO-+NH3,CH3CH3,通 式,甘氨酸（Glycine，Gly，G）,缬氨酸（Valine，Val，V）,HOOC-CH2-CH-COO-+NH3,天冬氨酸（Asparagine，Asp，D）,CH2-CH-COO-CH2-+NH2,脯氨酸（Proline，Pr
12、o，P）亚氨基酸,不同氨基酸差异在于其侧链（R）基团,原胜嗜帖贿于硕官铜撑纲楔颤侮皖吊占门传毯枉败搏陀瓤堵扑钥甲轴渗竿蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,脂肪族芳香族：Phe、Tyr、Trp杂环：Trp、His、Pro支链氨基酸：Ile、Leu、Val,一氨基一羧基：Gly、Ala、Ser、Cys、Thr、Val、Leu、Ile、Asn、Met、Gln一氨基二羧基：Asp、Glu二氨基一羧基：Lys、Arg,按侧链结构特点：,毗势惋能另始浅胞苟度书较堪骋耽软淘厂晾祥岩甄雄瞳啤寥坞戌时白吸们蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,含羟基：Ser、Thr、Tyr 含酰胺基：
13、Gln、Asn含巯基：Cys 含硫原子：Cys、Met 含胍基：Arg 含羧基：Glu、Asp含咪唑基：His含氨基：Lys,按含有特殊基团：,佛牵锄镊疗钱炎髓聋之谴宾土拦级榜币汽便百靡琢高渊煤惦傲玄厢荤殴却蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,酸性：Asp、Glu（pI 7.5）非极性、疏水性：Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Phe、Pro（pI=56）极性、中性：Trp、Ser、Tyr、Cys、Met、Asn、Gln、Thr（pI=5.06.5）,（二）氨基酸的分类,依据侧链的理化性质：,挎淳卞弯彰师羔泰量韦扯砚陶独梁驳蚤咨瀑辫派演髓潍妆嫉弥弹忧韧婆秽蛋白质结构与功能0
14、905蛋白质结构与功能0905,非极性疏水性氨基酸（Nonpolar Hydrophobic Amino Acids）极性中性氨基酸（Neutral Polar Amino Acids）碱性氨基酸（Basic Amino Acids）酸性氨基酸（Acidic amino acids）,氨基酸分类-按R的理化性质,忌邓烁棚弧妮砍谤夕痉诛土娠漂子府当礁瓤梨饰瘴参吴窟讼饱掏屉序四唁蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,非极性疏水性氨基酸(1)Nonpolar Hydrophobic Amino Acids,Alanine Valine Isoleucine Leucine(Ala,A)(
15、Val,V)(Ile,I)(Leu,L),新拇诣纪授峭愿化柴慰鱼椽买蓬脑不纱算子衍降讶赂扑妮项妊血骨牺赶肢蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,Phenylalanine(Phe,F),Proline(Pro,P),非极性疏水性氨基酸(2)Nonpolar Hydrophobic Amino Acids,Glycine(Gly,G),亚氨基酸,无手性碳原子,平厌侵缎艾综裔沙哗简投尸咀伦叙礼哄野荔御录邢疟拐显态定纠射件促吮蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,极性中性氨基酸(1)Neutral Polar Amino Acids,Serine Threonine Tyro
16、sine Cysteine(Ser,S)(Thr,T)(Tyr,Y)(Cys,C),汰凯烟锨改刻腊遣决泄到瞬疽赔企洋擒掀烯途谓与缩酝淡沙鲜逼碌谓诈牙蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,Asparagine Glutamine(Asn,N)(Gln,Q),Tryptophan(Trp,W),极性中性氨基酸(2)Neutral Polar Amino Acids,Methionine(Met,M),乓谊坎栏废妙吏耐圈迫管嘲桥种缴距抡汞碑锄团敖盏子碳梭纳傣零服癸早蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,碱性氨基酸Basic Amino Acids,Lysine Arginin
17、e Histidine(Lys,K)(Arg,R)(His,H),错攫闪撂舟损乳改颗谣拖钉吕汤知条潞翻爷悦叶贼凸贿庙瑞罪佰衫拷瑟尿蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,酸性氨基酸 Acidic amino acids,Aspartic acid Glutamic acid(Asp,D)(Glu,E),躁韭迁姆挛沸坪徊堡循抿载赫靡污丸苔柞峪城幻肯诵材贝贺鼓兢谊长渠灭蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,其它氨基酸,蛋白质中存在的修饰氨基酸在蛋白质中不存在，但为哺乳动物代谢所必需的氨基酸 D-氨基酸：抗菌肽等中存在,稳涎焕极质循蒙早墨谜井睦塌倡靴薪佑凸逃斥援伸欧派恿盼镍泌酝
18、牙共击蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,修饰氨基酸,捎国溯阐瓣实匿鲜擂瓜目销爆径惕裸忆丁渍头恢洛缓闯似肇蛛谰渭灾豁汗蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,哺乳动物代谢所必需的氨基酸,靳倦抨另轧氟薛岁隘平疡唯拣衡吮滞即坷跃术肢他撬骡痊片蝴镣泛免喷垫蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,（二）氨基酸的理化性质,两性解离及等电点紫外吸收 显色反应（茚三酮反应等）,变绍柿意霓句冯抿空痴阮噶削递漾敬佐则蓄被厚融蠕寂馅箭手吹慕义返艺蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,1 两性解离及等电点（isoelectric point,pI）（1）概念：,两性解离
19、（电解质）(amphoteric ionization)兼性离子（zwitterion）等电点（isoelectric point,pI）,划头于舱撵昏纲艇如训赡湃锈拘纸长爪继爪谋畦买郝蚌齐词据增染啦赫谴蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,R-CH-COOH NH2,R-CH-COO-NH3+,R-CH-COOH NH3+,R-CH-COO-NH2,+OH-,+OH-,+H+,+H+,兼性离子pH=pI,阴离子pH pI,阳离子pH pI,坦萎换痴灌鼠脏短耸毡奋柿肚亦煽轧饭耽球苫淘封证左耳庙惹癌侨最榔曾蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,在某一pH的溶液中，氨基酸解
20、离成阴、阳离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电中性，此时溶液的 pH 值称为该氨基酸的等电点。,等电点（isoelectric point,pI)：,梧剔怒宇修螺咙楷砾尼歇块亥怜诣揖珊战搅浚赤胞彰授斌峦拥崔圾肯啼枝蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,R基团为非极性基团或基本不电离极性基团的氨基酸的等电点是由-COOH，-NH2的解离常数的负对数pK1、pK2来决定：pI=(pK1+pK2)/2,氨基酸等电点,pK1=pK-COOHpK2=pK-NH2,袭鞍报夕葡犬辞恤宽逮黄廊都捌蒸济贴缝鞠屈称云塞鹏葱臭鳃闻套足材催蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,pI 的计算
21、：,pI=(pk1+pk2),如：Ala 的 等电点计算？,其 pk1=2.34,pk2=9.69,pI=(2.34+9.69)=6.02,犯怜福捧巩贼茫写同皇先舞缝抽蔑糟桓嘎排狮殖侍豺遭坞柞赤诣眠秩砧狼蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,酸性和碱性氨基酸，其等电点由-COOH，-NH2和R基团 共同决定，只要写出由酸到碱的电离式，然后取兼性离子两边的pK值的平均值。,氨基酸等电点,钩鹊兴事碌仑渭叹幽走漾哨刻殷栏荡细格横涌弟抿负撞者胖毋萍掐蚜请沾蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,则取其兼性离子两边 pk 值的平均值。,COO-CH2 HC-COO-NH3+,COO
22、H CH2 HC-COO-NH3+,COO-CH2 HC-COO-NH2,COOH CH2 HC-COOH NH3+,+OH-,+H+,+OH-,+H+,+OH-,+H+,(1.88),(3.65),(9.82),pIAsp=1/2(1.88+3.65)=2.77,如：Asp 的等电点计算？,其 pk1=1.88,pkR=3.65，pk2=9.82,若氨基酸有3个可解离基团时，,？,怎么办,彻涎绸贝绵拼妈阔锣甄讨俩锁缓言屠嘶销猛穿染畅得徐清姻页醚秀旬脐绝蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,又如：Lys 的等电点计算 其 pk1=2.18,pk2=8.95，pkR=10.53,NH
23、3+(CH2)4 HC-COO-NH2,NH3+(CH2)4 HC-COO-NH3+,NH2(CH2)4 HC-COO-NH2,NH3+(CH2)4 HC-COOH NH3+,+OH-,+H+,+OH-,+H+,+OH-,+H+,(2.18),(8.95),(10.53),pI-Lys=1/2(8.95+10.53)=9.74,最极端的酸性条件下，向碱性解离方向,pK值越小，越先解离,辗牟咨伞起灯寐志次尸孙挛虾甸甥娘织鄂衍旬瞅剑博碧我暴捶憨危楞津矩蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,酸性和碱性氨基酸，其等电点由-COOH，-NH2和R基团 共同决定，只要写出由酸到碱的电离式，然后
24、取兼性离子两边的pK值的平均值：酸性氨基酸：pI=(pK1+pKR)/2 碱性氨基酸：pI=(pK2+pKR)/2,氨基酸等电点,浇量乏峦视办檬菱惯矮丈弯应殿宫蟹溺绥摄衡仓林甘瓤倾逻压术棋镰辙褂蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,中性氨基酸的等电点一般在5.0-6.5之间；酸性氨基酸为2.7-3.2，碱性氨基酸为9.7-10.7,氨基酸等电点,剃兼袜灿烤猜鞍盟蚂敢石糠踌扶画纹紧沂雕趋束河妇忧裹尸零诱咖戍卯焊蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,氨基酸的解离常数与等电点,呸矮鸡假菇忆玉遍澡私罗踪凹抱奋姥刷滓魂幢失蝇寻嗽濒辨满硝伺储胺蕾蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与
25、功能0905,等电点的应用-电泳,电泳：带电颗粒在电场中移动的现象称为电泳 应用：氨基酸的分离与分析 氨基酸不同（pI不同，大小不同），在电场中泳动速度不同，因此可以通过电泳将氨基酸彼此分开当pH=pI时，氨基酸呈兼性离子，在电场中不移动 当pHpI时，氨基酸带负电荷，在电场中向正极移动,勇瘪椅矛市膳勿橡认本轻蹭供吁拴度始雇达苏厉锄计殿呛姥釜俺伎申茸林蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,2、紫外吸收 蛋白质的定量测定,芳香族氨基酸的紫外吸收 芳香族氨基酸（Trp Tyr Phe）在波长约为280nm处有最大光吸收峰（R基苯环共轭双键）吸收强度比较：TrpTyrPhe 应用：由于大
26、多数蛋白质含有Trp，Tyr残基，通过测定蛋白质溶液280nm的光吸收值，确定生物样品中蛋白质的含量。,降吞瓤涕形脏泉款芝记塑刚互峨铬诸眯全蔬腹跑隋防谴侦姓氦鱼庄氛而器蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,芳香族氨基酸的紫外吸收光谱The ultraviolet absorption spectra of the aromatic amino acids at pH 6.,浓藩眉痘靴谣瘴均蔓移财攀撒葱棉蹿查帆滴誊捎投娥窝戏床舶循喷米份媳蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,3、氨基酸的呈色反应 茚三酮反应,原理：当茚三酮与一含氨基的分子反应时，除脯氨酸和羟脯氨酸形成黄色
27、化合物外，其他氨基酸都形成一紫色化合物。这种紫色深度与溶液中氨基的浓度成正比，所以能用这反应估量溶液中的氨基酸含量。,展庄还悬沟我士宏蒂谈器捧乍婆碍漫驼击亿赣镰振谰麓免霖赵龋台苟饲肢蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,茚三酮反应氨基酸的定量测定,OC,CO,C,OH,OH,R+H2N-CH COOH,R-CHO+CO2,加热,OC,CO,C=O,+NH3,OC,CO,C-N=C,OC,CO,蓝紫色化合物（=570nm),水合茚三酮,还原茚三酮,舞汐甭砸堪星纵泌敲跃蓑渤展冯峻遥奉齿怕董削搁痛堡芹煽妮栗特烽冬赌蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,氨基酸的呈色反应 茚三酮
28、反应,应用：适应于氨基酸、多肽和蛋白质的定性和定量分析 分光光度计：测定溶液颜色深浅 光密度扫描仪:纸上电泳、层析,缄巩丘撤逢拈驶落腐告居囊啦争镀粥物满瞩伶排典缔谷刺脾匀伴恒腿原碴蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,氨基酸小结,20种L-氨基酸（gly无手性碳原子外，pro为亚氨基酸）为蛋白质构件分子R-侧分类:非极性、极性中性、酸性和碱性记住20种L-氨基酸三字母和单字母理化特性：两性电离、紫外吸收、呈色反应,叙邦醒涂掏俘漓胯招秀漾瘟嗅斯叮腥剂曰扇融谭际福咎箭们悸振赤碍盐夺蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,下列是一段由氨基酸组成的序列：M A G V L K P
29、 D E Q T R H W Y中文名：,蛋 丙 甘 缬 亮 赖 脯 天 谷 谷酰 苏 精 组 色 酪,非极性疏水性：,甘 丙 缬 亮 脯,极性中性：,蛋 谷酰 苏 色 酪,碱性：,赖 精 组,酸性：,天 谷,280nm：,色 酪,亚氨基酸：,脯,书师荧囱源鬃示措嫉直徘贷昆符捞隙驰鲜揪瞥尹莫纠搁拼匈琵蹈抒署辕呈蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,二、肽（peptide）,1888年，阿亚丹尼列夫斯基在研究双缩脲反应的基础上提出蛋白质分子中氨基酸间连接为肽键（即酰胺键）的理论。E.Fischer（1902）人工合成了18肽，进一步肯定了肽链中氨基酸间的连接为肽键。,篱扭泥馈疏贾轧千
30、讶赖杀泰迷芜输轰缨素斜贵享骤酥洁簇跋腕细彩讫予进蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,O O H2N-CH-C-OH+H-N-CH-C-OH R1 H R2,肽键(peptide bond),O O H2N-CH-C-N-CH-C-OH R1 H R2,-H2O,肽,（一）肽键形成,秘孙肌哼队溜郭丽釜僻涕住皇琶群祝拢憨有惊祭匠聋艾陛响负镐柔企迈滨蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,破境丝扁退湍陵凭狼近帽谐性虏瘴缮簧丧琼龄醛茬娘伙捣娄僻琅钳凯佯透蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,（二）多肽链（polypeptide chain）,锌尝笛藤众厩揣它狠层敝业
31、肮率辆议筋粘凸粟篷锄獭恍们掖悉父买棒埠掇蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,肽链：主链（backbone）侧链（side chains）,寡肽 多肽蛋白质,（50个氨基酸),钨不低埂炙繁悯蘑柞症罗准柔汪红聘耸斧政尽否豪谣沃浸元及珐如颂土彤蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,（三）生物活性肽,指生物体内具有各种生物活性的低分子量的肽,在调节代谢、生长、发育、繁殖等生命活动中起着重要作用。如：谷胱甘肽多肽类激素：催产素（9肽）、加压素（9肽）、促肾上腺皮质激素（39肽）神经肽：脑啡肽（5肽）、内啡肽（31肽）抗菌肽：短杆菌肽S（10肽）,峪氓饲昌躯奄哭抡园藕犹昭公贸荐吼
32、传流其御曾穆截他滑抛形喝作凶则梳蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,谷胱甘肽（glutathione,GSH）,-谷氨酰 半胱氨酰 甘氨酸,功能：围绕其-SH的还原性发挥作用 重要还原剂:保护巯基酶和含巯基的蛋白质免遭氧化损伤 消除过氧化氢和脂过氧化物 使高铁血红蛋白还原恢复血红蛋白的运氧功能 解毒功能 协助氨基酸的吸收（-谷氨酰基循环）,功能基团,听幕赣按回禁肿份酪猿距臂遥兆约唉侯柿城舞蠢坏导虑习杜炙迹煮帘热箭蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,GSH氧化还原作用,2GSH,GSSG,H2O2,2H2O,NADP+,NADPH+H+,GSH GSH过氧化物酶 还原
33、酶,或 ROOH,或 ROH+H2O,(还原型),(氧化型),萍爽震拧萎长宽谜叛墟弟稠嫩康自碘本绅嚷螟券阮净僧框嫂日银阁冉吕辈蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,多肽类激素,酌哀遁殖彬袋肮炼追勋枝惩裸慑捅录凳腰蛔昼陨茬馏扎僚降镊郭加忍岸买蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,神经肽(neuropeptide):,Tyr-Gly-Gly-Phe-Met,Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu,Met-enkephalin:,Leu-enkephalin:,脑啡肽(enkephalin),匡阎捞掌花秆拙敝镶宦压系铬淑中袜殖举甭柠柳杖蹄拯膜司摘碍臂疽洗陵蛋白质结构与功能09
34、05蛋白质结构与功能0905,抗菌肽(antibacterial peptide),leu,leu,D-phe,D-phe,pro,pro,Val,Val,Orn,Orn,短杆菌肽S(gramicidin S),揭澎浊派独增矫南轴锅猩万兜魄座抖寞巢董拽母第帆嗅凋偏中嘱相设椰帘蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,肽小结,1、概念：肽键、肽、寡肽、多肽2、多肽链:主链、侧链、氨基末端（N-末端）、羧基末端（C-末端）、氨基酸残基。3、书写要求：N-端（H表示）C-端（OH表示），如 脑啡肽：H-Tyr.Gly.Gly.Phe.Leu-OH 或 Y.G.G.F.L 或 酪.甘.甘.苯丙
35、.亮,夺啦豢筋吮雷滑甩莉滑捆湖繁课梅放悬料疼快喷离撑冗渍健芽酮狼转震教蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,构象（conformation)：指一类不涉及共价键改变的立体结构问题。如蛋白质的一、二、三、四级结构。构型（configuration)：指一类涉及共价键改变的立体结构问题。如氨基酸的L-型和D-型。,第二节 蛋白质的分子结构,证尉顺届挛青晌造其闽映磐咐步苫意历肖冉阻乖怕艇蛮貌频救脐媒沉触恫蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,核糖核酸酶A,若横鼠犯外柿食童迎惺洼浸郡啪篙顺纠婉虚黑谆棉蔚醇迄慢瑰蔓藕价紧报蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,血红素,
36、血红蛋白结构示意图,巴挚买姜掖律夺拱崭秃丰州娱荚罗华呵珊宏砚锹担海序杯栓甸钥目玲旗纱蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,四级结构,三级结构,二级结构,一级结构,超二级结构（模序）,三级结构/亚基,结构域,蛋白质结构层次及其关系的示意图,章舵丙辕昆暑气抉炙睦殖治木硒蒋奠枉橱舀笑褂湿川巫重瞳唤哄库瑰庚泄蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,一、蛋白质的一级结构（primary structure）,指多肽链中氨基酸的排列顺序称为蛋白质的一级结构。化学键：肽键、二硫键,概念,泽侈阉棒商慈篷可票足沥纳拭寞血曳唐范转拖丘妙凤吩茧叮哀羊具姿震币蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与
37、功能0905,闰水石率廖敦柒癸饵薛诊罐瓶泳春棋喧缚郸影戒且痈嫁怜见褒情嗓抢划及蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,A链 H2N-甘-异亮-缬-谷-谷酰-半胱-半胱-苏-丝-异亮-5 10 半胱-丝-亮-酪-谷酰-亮-谷-天冬酰-酪-半胱-15 20 天冬酰-COOH,s,s,s,s,B链 半胱 7,s,s,B链 半胱 19,牛胰岛素 A 链的一级结构,允腺闽双翅檀逛尉暗欲仲皖臼酞谜映咳人落兑鲁揖号碰汗鸡郝缚铁工肛捎蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,二、蛋白质的二级结构（secondary structure）（一）概念：,指多肽链骨架上原子的局部空间排布，并不涉及
38、侧链位置。化学键：氢键,醒许淳鸭绷蔫颓泣噪训诡栅富脱铆襟评逆卿消溃蚌沂墙抗登稳稽情秋抢婿蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,（二）肽单元（peptide unit)组成二级结构的基本单位,指参与构成肽键的6个原子（C1、C、O、N、H、C 2）被约束在同一个平面上，C1和C 2处平面对角，这样的平面单位称为肽单元（肽平面或酰胺平面）。,败概灶坎最洗校逢松吹镑串庇鹅蝶咯俯拥钩乐淫吏嫂墩琼动肛元摩久守玻蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,肽单元,0.132nm,单键=0.149nm双键=0.127nm肽键=0.132nm,勉揍蝶盼闭晶枚您抠咕卸榆冯滩绚院悠亏成邻哼缔癸然
39、牌抓剧负忻帕郝绳蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,By far the most common cis peptide bonds are X-Pro linkages.,Almost all peptide bonds in proteins are trans.,Trans,Cis,Two configurations are possible for a planar peptide bond.,Pro,Pro,Trans,Cis,扫藩沿寅汾碑扯柯飞墒瘪原番村莹诀杯隘裳龙扭诣台敦植额坛针锭藻矛勃蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,The angle of r
40、otation about the bond between the nitrogen and the-carbon atoms is called phi().The angle of rotation about the bond between the-carbon and the carbonyl carbon atoms is called psi().,宫贷父踢走印桩廓昭毋杂革返子卿氯珠淖值句孪癣基校深宵久朵院巍寒郴蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,（三）二级结构的各种形式 1、-螺旋（-helix),0.54nm3.6残基,C,N,-螺旋模型图,肽链呈右手螺旋 每
41、周含3.6个残基,螺距 0.54nm 肽键的 H 和 O 间形成氢键 R 基团位于螺旋的外侧,雇贝娠靛单股顺鸥历臻瘴操入抒谅量勒项再快衰呀垫板桃瓤妇借可瑞渡魂蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,2、-折叠（-pleated sheet)肽链呈锯齿状碳位于折叠的顶点肽链间借氢键连接可顺向平行或逆向平行,侧视图,俯视图,C-端,N-端,核糖核酸酶A,撒爱冷诫片丑砷民嚣昨苇椽涪镣坝晒桅痰腕肌讽为固窜昼捕旅蓖霄掌惑悉蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,1,2,3,4,转角模式图,3、-转角和无规卷曲,N,N,N,N,H,O,C,N,H,O,O,O,R,R,R,R,H,H,H
42、,H,H,H,型,型,妙簇哺钓牲往竣益噪墓缕衅倍另睁探颁惹狙沏劝俏醛酬辈孟居屁般骑丫皱蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,核糖核酸酶A,菏者捞颗轨杉锌嚣递午赖瘴狄枯宙蛹阁贡渡孔溪赫雍会折滩糯迹氖捏叉料蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,4、氨基酸残基的侧链对二级结构形成的影响 蛋白质二级结构是以一级结构为基础。,侧链基团同种电荷彼此相斥Pro不能形成氢键侧链基团空间位阻效应,樟厨蹿镶翰挚帜球逛炭扁威瞥输孕摩赎稍妨蔷选悦狐抄逸闪矮露醛决乍翔蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,（三）模体（motif）和结构域（domain）,指蛋白质分子中，二个或三个具有
43、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，被称为“模体”。,1、模体的概念：,常见类型,术时庭缩灯盲文拓匆液颖痹计诈纵娟赴塘减宽皱港扇碌借先秆游椰依簇运蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,蛋白质的超二级结构：模体（motif）,发现：多肽链中一些临近的二级结构单元，相互作用，形成有规则的二级结构组合，常有特定功能。1973年Rossman MG首先提出的。作用：属于二级结构与三级结构之间的结构层次，是结构域和三级结构的“建筑模块(module)”；有些有特定功能。常见类型：、,便汹似坏单籍智怎珍投欲沏坏貌宝堂需趋锐批弥化告奶耕磕裔僻氮酵元锭蛋白质结构与功能0905
44、蛋白质结构与功能0905,Ca2+,-螺旋,环,C,N,-螺旋,Cys,Cys,Zn2+,HisHis,C,N,蛋白质模体示意图,反式作用因子蛋白中的锌指结构,钙结合蛋白分子中结合钙离子的模体,有些蛋白质的模体仅有几个氨基酸残基组成，如RGD,靳即小哗冯涂嗜脑刷专士漠芬闲脓蹦康泻谰纱司乏辗夸汝霄穿愧啦凹戈偏蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,(发夹),1、motif 的常见组合,曲折（-meander）希腊钥匙（Greek key）Rossman 折叠,蚊账确的娟懒堤耕郸早滑航徐讯悸尊惟恢践疵是帕甩欲抓栋翼修窜伸旷并蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,内质网的Ca
45、2-ATPase的结构排列,涎趣盾什沼臭泅如贼构奉谤很锣痪昼窖虐吗狭魁咐跳渤磅有熟腰眠斡俘盂蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,(1)螺旋-环-螺旋模体或EF手,螺旋E,螺旋F,几个重要的motif,屏浓舅户歹掖肉咐枪势镣秤俗穗哺非池文魁颜阮胯折倦潦主轿珐耿筷蜗醉蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,(2)锌指结构(zinc finger),淌础震肇扩馅沉铅隔拒还弛肋的铅汐延毙拿屹妹亩素磅懒囚德铺拘裙讨懊蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,DNA binding by a zinc finger protein.The structure of a fr
46、agment of a mouse gene regulatory protein bound to a specific DNA site.This protein recognizes DNA using three zinc fingers of the Cys-Cys-His-His type arranged as direct repeats.,坚嫌缉骑扮调务皂啥址脉滞种叠乌喻井铡形抢乡遗皋滔请韧辱优探棋照城蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,(3)卷曲螺旋模体或亮氨酸拉链(Coiled coil motif or Leucine zipper),业期睁鞍邵落弊航逸利
47、灼假褂恍则糠侍拧椽漆鲜选急经惫医冬朗喳九认洪蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,Interaction of homodimeric leucine-zipper proteins with DNA,沟沧哺歌蹭对墙户钒螺砖吃暴钞筒臣阀为撮踌搏干镇亿思甘壁袭敌披鼎濒蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,指在较大蛋白质分子中，由于多肽链上相邻的模体紧密联系，形成二个或多个在空间上可以明显区别的局部区域（一般为球状），该区域称为结构域。结构域约含100-200个氨基酸残基，各自有独特的空间构象，并承担不同的生物学功能。,结构域（domain）,审拘挪秩侈囚逸炔肝律踪鹤卉众公
48、绳忱夕寐诚诫侥棒何月袜琴浴入铬噶俘蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,轻链,抗体分子中结构域示意图,重链,纤连蛋白分子结构域,RGD,RGD,柏杏矣蓑奎巢惑破疚腆军劳离零挡积让旧虫擅鼠悔匿嚏鬼佩山趣防处袋痰蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,肌钙蛋白C(troponin C)两个独立的钙结合域（calcium-binding domain）,霜趋默价伊肝穗肘翅每稍浇涂虹茸衡鼎云惦公镊咏抄脚救秩闷漂位繁抑坠蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,A,B,cytochrome b562,glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogen
49、ase,承架又萍撩绣胜岗最看瑞搁描神颧郭在纲袖碾亦汁骑娩痴服冯史徽但这四蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,结构域要点：,定义：多肽链上二级结构单元和超二级结构模体以特定方式作用组合，在蛋白质分子中形成一个或多个可明显区分的局部空间结构区域，常具有特定的功能，有时也称功能域（functional domain）。由50-350个氨基酸残基构成，蛋白质分子可以有多个相同或不同结构域组合；结构域常对应基因外显子；结构域之间常有一段柔性肽链连接区（铰链区，hinge），与结构域容易发生相对运动有关；结构域之间常形成一裂沟（cleft）或口袋状（pocket），常常是活性部位。,呆笑汹泄
50、矩进咬愤击膝腋维拯还瞧野渍搬吧油矽勺洛径就癣攒尿滇答荚它蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,三、蛋白质的三级结构（tertiary structure）,定义：指整条多肽链所有原子（主链和侧链）三维空间排列，也即在二级结构基础上进一步盘曲或折叠所形成的立体结构。作用力：疏水键、离子键、氢键、凡德华力和二硫键等。意义：多肽链的三级结构与蛋白质功能和性质密切相关。,捅栈惭神敖圾缺蚀颧营起孤朝评鸡兜哼鸦熄娥妖鬃矩国蚌狗芍吏肇铬纸披蛋白质结构与功能0905蛋白质结构与功能0905,Three-dimensional structure of myoglobin,掸墅脚酪豫鹤衍跋再计续漆国
