第四章蛋白质的共价结构-2010

第 4章 蛋 白质的共价结构Chapter 4. The covalent structure of protein蛋白质（ protein） 是生活细胞内含量最丰富、功能最复杂的生物大分子，并参与了几乎所有的生命活动和生命过程。因此，研究蛋白质的结构与功能始终是生命科学最基本的命题。一、蛋白质通论（一）蛋白质的 元素组成 与 分类l 蛋白质主要元素组成：C、 H、 O、 N、 S 及 P、 Fe、 Cu、 Zn、 MoI、 Se 等微量元素。 蛋白质平均含 N量为 16 ,这是凯氏（ Kajedahl）定 氮法测蛋白质含量的理论依据 .蛋白质含量蛋白质含 N量 6.25根据分子形状分类球状蛋白质纤维状蛋白质结合 蛋白质根据组成分类活性蛋白质（如酶蛋白、转运蛋白、运动蛋白、保护和防御蛋白、受体蛋白 ）根据功能分类非活性蛋白质（如硬蛋白、角蛋白）l 蛋白质的分类：简单 蛋白质简单蛋白质分类结合蛋白质分类(二）蛋白质分子的形状和大小：纤维状蛋白：多数不溶于水和稀盐酸，少数如血纤维蛋白可溶球状蛋白：可溶膜蛋白：不溶于水，可溶于去污剂蛋白质相对分子量变化很大，一般在 6000-1106（肌联蛋白）(三 ) 蛋白质结构和功能的多样性 蛋白质序列的多样性决定了其功能的多样性。 如： 20种氨基酸形成的二十肽（每种氨基酸只用1次）可以形成的异构体为： 20！ = 2 1018 又如：相对分子质量为 34000的蛋白质含 12种氨基酸，假定在肽链的任一位置， 12种氨基酸出现的概率相等，则 34000/120 = 283 12283 = 103051.催化：大多数酶是蛋白质。 2.调节：如激素和反式作用因子。 3.转运：如血红蛋白、血清蛋白、载酯蛋白、膜转运蛋白等。 4.贮存：如种子蛋白和卵清蛋白。 5.运动：如肌肉、微管蛋白等。 6.结构成分：如角蛋白、胶原蛋白等。 7.支架作用：如锚定蛋白、连接蛋白等。 8.防御和进攻：如抗体、毒蛋白等。 9.特殊功能：如甜蛋白、胶质蛋白等蛋白质的主要功能：二、肽肽 (peptide)是氨基酸的线性聚合物，因此也称 肽链 （ peptide chain)。蛋白质中氨基酸的基本连接方式是肽键 (peptide bond)。肽键 肽单位(酰胺基、肽基 )N端 C端（一）肽和肽键的结构共价主链l 最简单的肽为二肽（ dipeptide),含一个肽键；l 一般把不多于 12个残基的肽叫二肽、三肽 十二肽；l 不多于 20个残基的肽叫寡肽 (oligoteptide)l 多于 20个残基的肽叫多肽；l 氨基酸残基（ amino acid residue).共振产生的重要结果： 限制绕肽键的自由旋转 形成酰胺平面或肽（基）平面（ amide/peptide plane） 产生键的平均化 (键长： 1.33 nm，介于 1.25-1.45 nm之间 ) 肽键呈反式构型共振杂化体肽基的 C、 O和 N原子间的共振相互作用（二）肽的物理和化学性质l 肽的晶体熔点高，说明是离子晶格；l 肽至少有一个游离的氨基和游离的羧基，也是两性化合物，至少有 2级解离，通常都有多级解离。因此，肽在水溶液中也能够带电，也有自己的等电点 pI，其计算与测定同于氨基酸。Glu-Gly-Ala-Lysl 肽游离的 a-氨基、 a-羧基、 R基团的化学反应与氨基酸类似；l 双缩脲反应：（双缩脲相似于三肽，即 2个肽键），与碱性硫酸铜溶液反应，生成紫红色化合物。l 凡大于三肽的肽都能发生此反应， 2肽不行。（三）天然存在的活性肽谷胱甘肽在体内参与氧化还原过程，作为某些氧化还原酶的辅因子，或保护巯基酶，或防止过氧化物积累。谷胱甘肽基本策略：片段重叠法氨基酸顺序直测法 基本步骤：(1) 测定蛋白质分子中多肽链数目；(2)拆分 蛋白质的多肽链， 断开多肽链内二硫键；(3)分析每一条多肽链的氨基酸组成； (4)鉴定多肽链 N 末端、 C 末端氨基酸残基； (5)裂解多肽链成较小的片段； (6)测定各肽段的氨基酸顺序；(7)片段重叠法 重建完整多肽链一级结构； (8)确定半胱氨酸残基间形成二硫键交联桥的位置。三、蛋白质（多肽）一级结构的测定将肽段顺序进行叠联以确定完整的顺序将肽段分离并测出顺序专一性裂解末端氨基酸测定二硫键拆开纯蛋白质蛋白质顺序测定基本方法路线N端： Sanger法（二硝基氟苯反应）DNS法 （丹磺酰氯反应）Edman法（苯异硫氰酸脂反应）氨肽酶法C端： 肼解法还原法羧肽酶法多肽 N、 C-末端氨基酸的测定Sanger法N-末端氨基酸的测定丹磺酰氯法多肽多肽DNS-氨基酸氨基酸混合物+-HCl 水解N-末端氨基酸的测定Edman化学降解法1.偶联反应2. 环化反应ATZ（ 噻唑 啉酮苯胺 ） 少一个氨基酸残基的肽N-末端氨基酸的测定3.转化反应PTH-氨基酸（苯乙内酰硫尿氨基酸）ATZ(噻唑 啉酮苯胺 )N-末端氨基酸的测定ABI protein sequencer氨肽酶法氨肽酶：从 N端开始一个个水解肽键氨肽酶（ amino peptidase）：从 N端开始一个个水解肽键 ;常用的异亮氨酸氨肽酶（ Ieu amino peptidase）N-末端氨基酸被封闭。如：焦谷氨酰环化、乙酰化等。焦谷氨酸氨肽酶处理。N-末端氨基酸