《蛋白质YQ》PPT课件

,第二节蛋白质的结构,肽键和肽链的概念,肽：一个氨基酸分子的羧基与另一个氨基酸分子的氨基缩合，脱去一分子水，而形成的化合物。,C,O,N,肽键：肽键是一个氨基酸的-氨基和另一个氨基酸的-羧基脱水而成，又叫酰胺键。蛋白质是由许多氨基酸通过肽键连接形成的生物大分子。,H,多肽链：多个氨基酸通过肽键连接成的链状多肽，叫做多肽链。,多肽：含有三个以上氨基酸残基的肽，叫多肽,谷胱甘肽（GSH）,N末端：在书写肽链时，总是从左到右，把含有NH2基的氨基酸残基写在多肽链的左边，称为N末端（氨基端）。,C末端：在多肽链中，把含有COOH基的氨基酸残基写在多肽链的右边，称为C末端（羧基端）。,氨基酸残基：多肽链上的每个氨基酸，由于形成肽键而失去了一分子水，成为不完整的分子形式。这种不完整的氨基酸被称为氨基酸残基。,一、蛋白质的一级结构（基础结构）,蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序，包括二硫键的位置。,表示方法：,定义,结构式表示法：,中文氨基酸残基命名法：酪氨酰甘氨酰甘氨酰苯丙氨酰甲硫氨酸中文单字表示法：酪甘甘苯丙甲硫12345三字母符号表示法：Tyr.Gly.Gly.Phe.Met单字母符号表示法：YGGFM,二、蛋白质的二级结构定义：在一级结构基础上多肽链自身折叠或盘曲折叠所形成的构象。,（一）肽单位和二面角,1、肽单位：是多肽主链骨架的重复单位，称为肽单位。,C,C,O,N,H,C,肽单位的特征：（1）肽单位平面结构有一定的键长、键角。（2）肽单位上的6个原子都位于同一个刚性平面上,称为酰胺平面（3）在肽单位上，CO与NH或者CC与CN一般成反式排列：CC（4）肽键具有部分双键性质，不能自由旋转；,O,N,H,C,二面角（dihedralangle）：相邻两个肽平面分别沿着C2N1和C2C2旋转的角度。,（二）蛋白质的二级结构基本类型,1、螺旋（1951年，-helix最常见最典型）：,结构特征如下：（1）多肽链中的酰胺平面绕C旋转而成，一般为右手螺旋。（2）相邻螺旋之间形成链内氢键。一个氨基酸残基的亚氨基氢原子与其前三个氨基酸残基的羰基氧原子形成一个氢键，氢键与螺旋轴近乎平行。（3）与-碳原子相连的R侧链位于螺旋的外侧，对螺旋的形成和稳定性有较大影响。（4）螺旋上升一圈含3.6个氨基酸残基，螺距为0.54nm每个氨基酸残基上升0.15nm。,左手/右手-螺旋,（1）多肽链中的酰胺平面绕C旋转而成，一般为右手螺旋。,右手型-螺旋,（2）相邻螺旋之间形成链内氢键:一个氨基酸残基的亚氨基氢原子与其后（N端）第四个氨基酸残基的羰基氧原子形成一个氢键，氢键与螺旋轴近乎平行。,氢键与螺旋轴近乎平行。,图30,C：黑色、N：蓝色、O：粉色、H：白色、R：黄色,（3）与-碳原子相连的R侧链位于螺旋的外侧，对螺旋的形成和稳定性有较大影响。,（4）螺旋上升一圈含3.6个氨基酸残基，螺距为0.54nm，每个氨基酸残基上升0.15nm。,-螺旋的横截面,2、折叠（pleatedsheet）,-折叠是几乎伸展的多肽链连接而成的锯齿状片层结构。,（1）多肽链伸展（2）氢键与肽键垂直（3）氨基酸残基侧链R交替的分布在片层平面的上下两侧。（4）-折叠可分为平行式（两条肽链都从氮端到碳端）和反平行式（两条肽链方向相反）,反平行折叠,平行折叠,蛋白质的-折迭,N,C,反平行-折迭片,反平行-折迭片,3-转角（也叫-回折-发卡结构）特点：多肽链回折180。后，使得氨基酸残基的C=O与N-H形成氢键。,4.无规卷曲：不规则的随机盘曲所形成的构象。酶活性中心常处于这种构象。,超二级结构：由相邻的二级结构单位组合在一起，形成的有规则的、在空间上能辨认的二级结构组合体。,结构域：也叫辖区，在超二级结构的基础上，多肽链进一步卷曲折叠成几个相对独立的球状区域。,。,三、蛋白质三级结构：,在二级结构、超二级结构和结构域的基础上，多肽链进一步卷曲折叠使整个分子形成特定空间构象。,球状蛋白分子中绝大多数疏水R侧链基团埋藏在分子内部，亲水R侧链基团分布在分子表面，与水结合，而能溶于水。,四、蛋白质的四级结构：,由有两个或两个以上具有三级结构的亚级或亚单位通过非共价键彼此缔合在一起而形成的具有三维结构的聚合体。,亚基：一条、两条或多条多肽链以二硫键相连而成的结构。一个蛋白质的亚基可以相同也可以不同。具有四级结构的蛋白质又叫寡聚蛋白。单独的亚基无完整的生物活性，亚基只有在四级结构才有意义。,四级结构举例说明-血红蛋白血红蛋白分子是第一个被弄清四级结构的蛋白质。它是一个四聚体2条链和2条链组成（22）。及链的三级结构与肌红蛋白相似，呈球状，也都含有一个血红素分子。四级结构对生物功能是非常重要的，血红蛋白和肌红蛋白都是氧的载体，但血红蛋白是四聚体，其功能比肌红蛋白强。血红蛋白是红细胞中重要的蛋白质，其功能是运输氧至组织，运输CO2至肺。,血红蛋白,蛋白质的结构层次：,一级结构（多肽链上的氨基酸排列顺序）,二级结构（多肽键主链骨架的局部空间结构）,超二级结（二级结构单位的集合体）,结构域（多肽链上可以明显区分的球状区域）,三级结构（整个多肽链上所有原子的空间排布）,四级结构（由球状亚基或分子缔合而成的聚合体结构）,维持蛋白质分子构象的化学键：1、氢键蛋白质分子中包含的氢键。（）蛋白质主链间形成的氢键比例较多。如，螺旋、折叠，氢键是主要作用力。（）中的或也可与多肽链中的相关原子形成氢键，尤其蛋白质分子的侧链易形成这类氢键。,2、范德华力：分子间的作用力较小。3、疏水作用力（hydrophobicbond）：又叫疏水键是疏水集团之间的作用力。4、离子键（ionicbond）：又叫盐键以上四种键都是非共价键，又叫次级键。另外还有二硫键（disulfidebond）、配位键（coordinatehond）和酯键。,第三节蛋白质结构与功能的关系,1.蛋白质一级结构与功能的关系,同功蛋白质结构的种属差异与保守性,同功能蛋白质：不同机体中实现同一功能的蛋白质,不同生物来源的细胞色素c一级结构比较,细胞色素C的种属差异量（以人为标准）,同功能蛋白质在种属之间的氨基酸差异越小，亲缘关系越近。,种属差异而功能相同的原因：在不同来源的同功能蛋白质一级结构中，蛋白质的活性中心与维持构象起决定作用的必须残基相同，而那些维持构象的非必须残基可以不同，所以，同功能蛋白质的种属有差异而功能是相同的。,蛋白质一级结构的局部断裂与激活作用,蛋白质前体：细胞中产生的没有生物活性的蛋白质。许多功能蛋白质，在动物体内通常以无活性的前体形式产生和贮存，在需要时，经过某种蛋白酶的限制性水解，切去一部分肽段之后，才变成有活性的蛋白质。,激活（activation）:使蛋白质前体变成活性蛋白质的过程，被称为激活。,胰岛素由两条多肽链组成胰岛素的生理功能主要是促进细胞摄取葡萄糖；促进肝糖原和肌糖原的合成；抑制肝糖原的分解。,如：血液中虽有凝血酶原，却不会在血管中引起大量凝血，妨碍血液循环。这是因为凝血酶原没有激活成凝血酶之故。当创伤出血时，大量凝血酶原被激活成凝血酶，从而促进了血液凝固，堵塞伤口，防止大量流血。,链N末端序列,正常人Hb(HbA)：链N端第6个氨基酸为Glu,HbS：链N端第6个氨基酸为Val导致：HbS携氧能力下降,缺氧时RBC呈镰刀状，脆性增加，溶血,2.蛋白质空间结构与功能的关系,血红蛋白变构与运输氧的功能,血红蛋白分子能够对O2进行可逆的结合和解离：,（去氧血红蛋白）,（氧合血红蛋白）,第四节蛋白质的理化性质,1.蛋白质的两性解离和等电点,蛋白质分子中可解离的基团，除了肽链末端的氨基和羧基以外，还有各种侧链基团，如：Asp和Glu的侧链羧基，Lys的氨基、Arg的胍基、Cys的巯基。,各种解离基团的解离度与溶液的pH有关。pH越低，碱性基团解离度越大，蛋白质分子带正电荷越多。,（1）两性解离,（2）不同蛋白质有不同的等电点,等电点时，蛋白质溶解度最小。可以用蛋白质的等电点来分别沉淀不同的蛋白质，从而将不同的蛋白质分离开来。,等点电：在特定pH条件下，某种蛋白质分子所带正负电荷相等，净电荷为零，这一pH称为该蛋白质的等电点。,在中性水溶液或晶体中，蛋白质主要是以两性离子（兼性离子）的形式存在的。溶液的pH值能影响蛋白质的解离：,C,COOH,COO,H,CH3,NH3,C,NH3,COO,H,CH3,C,NH2,H,CH3,PH1(pI),H,OH,OH,H,PH1(pI),+,+H3,2.蛋白质的胶体性质,蛋白质胶体的稳定因素：,球状大分子表面的水膜，将各个大分子分隔开来；(水化膜),各个球状大分子带有相同的电荷，由于同性电荷的相互排斥，使大分子不能互相结合成较大的颗粒。,3.蛋白质的沉淀,中性盐沉淀,蛋白质,低浓度盐,盐溶,高浓度盐,盐析,有机溶剂沉淀反应:极性溶剂（乙醇、丙酮等）,重金属盐沉淀反应pHpI-蛋白质带负电荷-重金属盐,重金属离子,生物碱试剂沉淀反应,加热变性沉淀：,4、蛋白质的变性和复性,1）.蛋白质变性定义和变性因素,变性定义：在物理或化学等因素的作用下，天然蛋白质分子的次级键发生断裂，引起构象改变，从而引起了生物功能的丧失，以及物理、化学性质的改变。这种现象被称为变性。,物理因素：热(60-100)、紫外线、超声波、高压、表面张力，以及剧烈的振荡、研磨、搅拌等；,化学因素(又称为变性剂)：酸、碱、有机溶剂(如乙醇、丙酮等)、尿素、盐酸胍、重金属盐、三氯醋酸、苦味酸、磷钨酸以及去污剂等。,变性因素,2）.变性机理,破坏了蛋白质分子构象中的各种次级键，从而使蛋白质分子天然态变成了变性态，但一级结构没有改变，因此，变性蛋白质的分子量和组成成分不变。,3）.变性的利用,在医疗上，利用高温高压蒸煮手术器械、用紫外线照射手术室，用75%酒精消毒手术部位的皮肤，其目的是为了消毒杀菌，防止伤口被感染。,复性：除去变性因素之后，在适宜的条件下，变性的蛋白质可以从伸展态恢复到折迭态，并恢复全部的生物活性。这种现象称之为复性。,与水合茚三酮