酶蛋白的结构课件

1、酶蛋白的结构1 第三章第三章 酶蛋白的结构酶蛋白的结构 v蛋白质的一级结构（蛋白质的一级结构（primary structure） v蛋白质的二级结构（蛋白质的二级结构（secondary structure） v蛋白质的三级结构（蛋白质的三级结构（tertiary structure） v蛋白质的四级结构（蛋白质的四级结构（quaternary structure） 酶蛋白的结构2 酶蛋白的结构3 酶蛋白的结构4 酶蛋白的结构5 蛋白质结构和功能的关系蛋白质结构和功能的关系 v举例：举例：镰刀状细胞贫血病镰刀状细胞贫血病 v镰刀状细胞贫血病是最早被认识的一种分子病，流行于非洲的镰刀状细胞贫血

2、病是最早被认识的一种分子病，流行于非洲的 一些地区，患者的红细胞形态异常，有很多呈新月状或镰刀状，一些地区，患者的红细胞形态异常，有很多呈新月状或镰刀状， 在红细胞脱氧时镰刀状细胞数量增加，严重时导致红细胞破裂、在红细胞脱氧时镰刀状细胞数量增加，严重时导致红细胞破裂、 溶血而致命。溶血而致命。 v镰刀状红细胞产生的原因是患者的血红蛋白异常。血红蛋白是镰刀状红细胞产生的原因是患者的血红蛋白异常。血红蛋白是 红细胞内起携带氧气功能的一种重要的蛋白质，是一种四聚体红细胞内起携带氧气功能的一种重要的蛋白质，是一种四聚体 蛋白质，由两个蛋白质，由两个亚基和两个亚基和两个亚基组成（亚基组成（22），其中）

3、，其中亚基亚基 包含包含141个氨基酸残基，个氨基酸残基，亚基包含亚基包含146个氨基酸残基。镰刀状个氨基酸残基。镰刀状 细胞贫血病患者由于基因突变，其血红蛋白（细胞贫血病患者由于基因突变，其血红蛋白（HbS）的）的亚基亚基 N-末端第末端第6号位的氨基酸由原来正常血红蛋白（号位的氨基酸由原来正常血红蛋白（HbA）的高度）的高度 极性的极性的Glu变成了非极性的变成了非极性的Val 酶蛋白的结构6 v这种改变导致血红蛋白表面电荷减少，在脱氧状态下溶解度下这种改变导致血红蛋白表面电荷减少，在脱氧状态下溶解度下 降，发生不正常聚集，形成镰刀状红细胞，严重时造成红细胞降，发生不正常聚集，形成镰刀状红

4、细胞，严重时造成红细胞 破裂。血红蛋白分子共有破裂。血红蛋白分子共有574个氨基酸残基组成，仅仅两个个氨基酸残基组成，仅仅两个亚亚 基上各改变了一个氨基酸残基，生理功能就发生了如此大的变基上各改变了一个氨基酸残基，生理功能就发生了如此大的变 化，可见蛋白质的一级结构对功能的影响之大。化，可见蛋白质的一级结构对功能的影响之大。 酶蛋白的结构7 v牛胰核糖核酸酶复性实验牛胰核糖核酸酶复性实验 v8个个CysSH形成形成4个二硫键的组合方式有个二硫键的组合方式有 753=105种，因而重新形成正确配对的概率仅种，因而重新形成正确配对的概率仅 1/105， 酶蛋白的结构8 第一节第一节 蛋白质一级结构

5、研究方法蛋白质一级结构研究方法 v1. 蛋白质的分离纯化和相对分子质量的测定蛋白质的分离纯化和相对分子质量的测定 v2.2.确定蛋白质分子中多肽链的数目确定蛋白质分子中多肽链的数目 v3. 拆分并分离蛋白质分子的多肽链拆分并分离蛋白质分子的多肽链 v4. 测定每条多肽链的氨基酸组成测定每条多肽链的氨基酸组成 v5. 多肽链的多肽链的N-末端和末端和C-末端分析末端分析 v6.6.多肽链的局部断裂和肽段的分离多肽链的局部断裂和肽段的分离 v7. 测定各个肽段的氨基酸顺序测定各个肽段的氨基酸顺序 v8.8.确定肽段在多肽链中的次序从而排列出多肽链的氨基酸顺序确定肽段在多肽链中的次序从而排列出多肽链

6、的氨基酸顺序 v9. 多肽链中二硫键位置的确定多肽链中二硫键位置的确定 酶蛋白的结构9 v1. 蛋白质的分离纯化和相对分子质量的测定蛋白质的分离纯化和相对分子质量的测定 v电泳单一带电泳单一带 vSDS-PAGE测分子量（质谱法）测分子量（质谱法） 酶蛋白的结构10 v2.2.确定蛋白质分子中多肽链的数目确定蛋白质分子中多肽链的数目 v末端分析法末端分析法 3. 拆分并分离蛋白质分子的多肽链拆分并分离蛋白质分子的多肽链 v氧化法氧化法 v氧化法的优点在于二硫键一旦拆开，氧化法的优点在于二硫键一旦拆开， 不会重新形成连接，但在氧化过程中不会重新形成连接，但在氧化过程中 伴随着一些副反应，伴随着一

7、些副反应，Met侧链被氧化侧链被氧化 生成亚砜，生成亚砜，Trp侧链被破坏。侧链被破坏。 v还原法还原法 v为了防止游离巯基重新氧化，还需加为了防止游离巯基重新氧化，还需加 入烷化剂如碘乙酸，使巯基上发生取入烷化剂如碘乙酸，使巯基上发生取 代反应而不会重新被氧化代反应而不会重新被氧化 酶蛋白的结构11 酶蛋白的结构12 4. 测定每条多肽链的氨基酸组成测定每条多肽链的氨基酸组成 v蛋白质完全水解：要求完全水解且不破坏氨基酸蛋白质完全水解：要求完全水解且不破坏氨基酸 v1）酸水解：）酸水解： v v作水解程度时间图确定最佳时间作水解程度时间图确定最佳时间 v1-10mg蛋白样品蛋白样品 加加HC

8、l 抽真空抽真空 封闭封闭 烘箱烘箱 v特点：特点：a）Trp完全破坏，生成不溶性物质完全破坏，生成不溶性物质 vb） Ser、Thr、Tyr部分破坏，部分破坏，Ser破坏破坏10-15%，Thr、Tyr破破 坏坏5-10%，应予以校正，应予以校正 vc） Asn Asp Glu Gln vd） 胱氨酸胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸 ve） 大部分氨基酸不破坏大部分氨基酸不破坏 酶蛋白的结构13 v2）碱水解：）碱水解： v特点：特点：a)Trp不破坏不破坏 b）大部分氨基酸破坏）大部分氨基酸破坏 酶蛋白的结构14 v分离检测：分离检测：1）纸层；）纸层；2）薄层；）薄层；3）离交；）离交；4） 氨基

9、酸自动分析仪氨基酸自动分析仪 酶蛋白的结构15 5. 多肽链的多肽链的N-末端和末端和C-末端分析末端分析 v目的：有几条肽链；目的：有几条肽链；N N、C C末端是何氨基酸末端是何氨基酸 v测不出末端的几种原因：蛋白质分子为环肽；末端被测不出末端的几种原因：蛋白质分子为环肽；末端被 保护试剂保护；末端是保护试剂保护；末端是Pro v5-1 N端测定（介绍原理、分离检测方法和优缺点）端测定（介绍原理、分离检测方法和优缺点） v1）FDNB法（法（Sanger法；法；2.4-二硝基氟苯法）二硝基氟苯法） va）原理：）原理： 酶蛋白的结构16 vb) 分离检测：乙醚萃取，分离检测：乙醚萃取，DN

10、P-Aa溶于乙醚而溶于乙醚而 Aa不溶不溶 v标准标准Aa + DNP反应反应纸层纸层喷茚三酮喷茚三酮 v未知未知DNP-Aa-纸层纸层喷茚三酮喷茚三酮 v比较即得结果，若结果是两点以上则证明是有比较即得结果，若结果是两点以上则证明是有 几条肽链组成几条肽链组成 vc）优点：反应条件温和，末端产物易分离）优点：反应条件温和，末端产物易分离 v 缺点：缺点：N端是端是Pro测不出；不能进行测不出；不能进行N端测序端测序 vLys的另一氨基生成的另一氨基生成e-e-DNP-Lys，由于它不溶于，由于它不溶于 乙醚故不影响测定结果乙醚故不影响测定结果 酶蛋白的结构17 v2) 2) 丹磺酰氯法（丹磺

11、酰氯法（DNS法）法） va) 原理： 酶蛋白的结构18 vb）分离检测：）分离检测：DNS-Aa溶于乙酸乙酯，溶于乙酸乙酯，Aa不溶不溶 v标准标准Aa + DNS反应反应纸层纸层荧光显色荧光显色 v未知未知DNS-Aa-纸层纸层荧光显色荧光显色 v比较即得结果，若结果是两点以上则证明是有几比较即得结果，若结果是两点以上则证明是有几 条肽链组成条肽链组成 vc）优点：灵敏度高；是前种方法的）优点：灵敏度高；是前种方法的100倍；用量少，倍；用量少， 样品量为样品量为0.1-2ng v 缺点：缺点：DNS-Pro、DNS-Try被破坏；被破坏；N端是端是Pro、 Try测不出；不能进行测不出；

12、不能进行N端测序端测序 酶蛋白的结构19 v3) Edman3) Edman降解法降解法 苯异硫氰酸酯法（苯异硫氰酸酯法（PITC法法) ) va) a) 原理：原理： v a）分离检测：）分离检测：PTH-Aa溶于乙酸乙酯、丁酸乙酯，溶于乙酸乙酯、丁酸乙酯， Aa不溶不溶 vc）优点：）优点：N端是端是Pro可测；能进行可测；能进行N端测序端测序 v 缺点：灵敏度稍差缺点：灵敏度稍差 酶蛋白的结构20 v4）DansyCl-Edman法法 v既可检测既可检测N端序列又有较高灵敏度端序列又有较高灵敏度 酶蛋白的结构21 v5) 5) 亮氨酸氨肽酶法亮氨酸氨肽酶法 v此酶专一水解此酶专一水解N端

13、羧基形成的肽键，可测端羧基形成的肽键，可测N端序端序 列，但不能测列，但不能测N端为端为Pro. 酶蛋白的结构22 v5-2 C-末端分析末端分析 vC-末端分析方法也有很多，但至今还不能令人末端分析方法也有很多，但至今还不能令人 满意，常用的有肼解法、还原法、羧肽酶法等。满意，常用的有肼解法、还原法、羧肽酶法等。 v1）肼解法）肼解法 v原理：原理： 酶蛋白的结构23 vb）分离检测：）分离检测： v苯甲醛苯甲醛+酰肼酰肼沉淀沉淀离心离心 v上清液中含游离基酸上清液中含游离基酸 v2) 还原法还原法 v用还原剂如硼氢化锂处理肽链，则用还原剂如硼氢化锂处理肽链，则C-末端残基末端残基 的的-羧

14、基被还原成醇，将肽链完全水解后，分羧基被还原成醇，将肽链完全水解后，分 析水解产物，其中的析水解产物，其中的-氨基醇对应的即为氨基醇对应的即为C-末末 端氨基酸。端氨基酸。 酶蛋白的结构24 v3) 羧肽酶法羧肽酶法 v羧肽酶是一种专一从多肽链的羧肽酶是一种专一从多肽链的C-末端开始逐个水解氨基酸残基末端开始逐个水解氨基酸残基 的蛋白水解酶。由于该酶的专一性，当它作用于多肽链时，的蛋白水解酶。由于该酶的专一性，当它作用于多肽链时，C- 末端残基首先被水解下来，然后是末端残基首先被水解下来，然后是C-末端第二个氨基酸残基，末端第二个氨基酸残基， 依此类推。根据氨基酸释放的动力学曲线，可以确定依此

15、类推。根据氨基酸释放的动力学曲线，可以确定C-末端氨末端氨 基酸以及靠近基酸以及靠近C-末端的几个氨基酸的排列顺序。不过这是理想末端的几个氨基酸的排列顺序。不过这是理想 的情况，实际测定中常常有多种因素干扰，很难确定的情况，实际测定中常常有多种因素干扰，很难确定C-末端多末端多 个氨基酸的排列顺序。个氨基酸的排列顺序。 v羧肽酶羧肽酶A：a）Lys、His、Arg在在C-末端不能水解末端不能水解 v b）C-末端是末端是Pro不能水解不能水解 vc）C-末端第二个是末端第二个是Pro，无论第一个是何氨基酸都不能水解，无论第一个是何氨基酸都不能水解 v羧肽酶羧肽酶B：a）水解）水解C-末端为末端

16、为Lys、His、Arg的的 vb）C-末端第二个是末端第二个是Pro，无论第一个是何氨基酸都不能水解，无论第一个是何氨基酸都不能水解 酶蛋白的结构25 v6.6.多肽链的局部断裂和肽段的分离多肽链的局部断裂和肽段的分离 v在氨基酸顺序测定时，只要从肽链某一末端（通常是在氨基酸顺序测定时，只要从肽链某一末端（通常是N-末端）末端） 起逐个将氨基酸残基断裂下来，并对游离出来的氨基酸或其起逐个将氨基酸残基断裂下来，并对游离出来的氨基酸或其 衍生物进行鉴定，就可以确定氨基酸序列。但是实际操作时，衍生物进行鉴定，就可以确定氨基酸序列。但是实际操作时， 由于每次末端氨基酸残基发生断裂的效率不能达到由于每

17、次末端氨基酸残基发生断裂的效率不能达到100%， 或者说，在大多数肽段在断裂第二个氨基酸残基时，少数肽或者说，在大多数肽段在断裂第二个氨基酸残基时，少数肽 段可能因为上一轮未发生反应而正在断裂第一个氨基酸残基，段可能因为上一轮未发生反应而正在断裂第一个氨基酸残基， 这样势必给测定带来干扰。如果肽链很短，这样的干扰不会这样势必给测定带来干扰。如果肽链很短，这样的干扰不会 对测定产生重大影响；但蛋白质肽链的长度都超出这一范围，对测定产生重大影响；但蛋白质肽链的长度都超出这一范围， 这样测定将无法进行下去。所以人们这样测定将无法进行下去。所以人们首先需将肽链进行适当首先需将肽链进行适当 的分解，将其

18、断裂成若干长度合适的肽段，再分别测定这些的分解，将其断裂成若干长度合适的肽段，再分别测定这些 肽段的氨基酸顺序。肽段的氨基酸顺序。 酶蛋白的结构26 1 1溴化氰裂解法：溴化氰裂解法： vBrCNBrCN：专一水解：专一水解MetMet羧基形成的键羧基形成的键 v优点：专一性强，切点少，产率高（优点：专一性强，切点少，产率高（85%85%） v* * 弱酸、弱碱也可使肽链水解但专一性不好弱酸、弱碱也可使肽链水解但专一性不好 2 2酶解法：酶解法： v胰酶：水解碱性氨基酸羧基所形成的键（胰酶：水解碱性氨基酸羧基所形成的键（LysLys，ArgArg） v* * 碱性氨基酸的羧基连接的是碱性氨基酸

19、的羧基连接的是ProPro则不能水解。则不能水解。 v糜蛋白酶（胰凝乳蛋白酶）：专一性水解芳香族氨基酸羧基所糜蛋白酶（胰凝乳蛋白酶）：专一性水解芳香族氨基酸羧基所 形成的键（形成的键（PhePhe，TryTry，TyrTyr）。）。 v* * 若芳香族氨基酸的羧基连接的是若芳香族氨基酸的羧基连接的是ProPro则不能水解。则不能水解。 v 分离肽链可用：分子筛；离子交换；等点聚焦（电泳法）分离肽链可用：分子筛；离子交换；等点聚焦（电泳法） 酶蛋白的结构27 酶蛋白的结构28 7. 测定各个肽段的氨基酸顺序测定各个肽段的氨基酸顺序 v测定肽段的氨基酸顺序的方法有：测定肽段的氨基酸顺序的方法有：E

20、dman降解法、酶降解法、酶 解法、气相色谱质谱联用法等，其中最常使用的是解法、气相色谱质谱联用法等，其中最常使用的是 Edman降解法。降解法。 vEdman降解法的原理是利用前述苯异硫氰酸酯降解法的原理是利用前述苯异硫氰酸酯 （PITC），又称），又称Edman试剂与试剂与N-末端氨基酸残基的末端氨基酸残基的- 氨基之间的特异性反应，每轮反应后氨基之间的特异性反应，每轮反应后N-末端氨基酸脱末端氨基酸脱 落，并生成落，并生成PTH-氨基酸。通过层析等方法鉴定氨基酸。通过层析等方法鉴定PTH- 氨基酸的种类，就可以确定肽链中对应位置的氨基酸。氨基酸的种类，就可以确定肽链中对应位置的氨基酸。

21、通过通过n轮反应，即可确定由肽段中轮反应，即可确定由肽段中N-末端起末端起n个氨基酸个氨基酸 的顺序。的顺序。 酶蛋白的结构29 酶蛋白的结构30 酶蛋白的结构31 8.8.确定肽段在多肽链中的次序从而排列出确定肽段在多肽链中的次序从而排列出 多肽链的氨基酸顺序多肽链的氨基酸顺序 v至此，已经得出了多肽链被断裂成的各个肽段的氨基至此，已经得出了多肽链被断裂成的各个肽段的氨基 酸顺序，但由于没有这些肽段在多肽链中次序的信息，酸顺序，但由于没有这些肽段在多肽链中次序的信息， 还是无法排出整个多肽链的氨基酸顺序。为此，必须还是无法排出整个多肽链的氨基酸顺序。为此，必须 用两种或者两种以上的方法来断裂

22、多肽链，比如用两用两种或者两种以上的方法来断裂多肽链，比如用两 种蛋白酶分别水解多肽链，将得到两套断裂位点不同种蛋白酶分别水解多肽链，将得到两套断裂位点不同 的肽段，分别确定这两套肽段的氨基酸顺序，然后利的肽段，分别确定这两套肽段的氨基酸顺序，然后利 用这两套肽段的氨基酸顺序彼此之间有交错重叠，可用这两套肽段的氨基酸顺序彼此之间有交错重叠，可 以确定整条多肽链的氨基酸顺序。以确定整条多肽链的氨基酸顺序。 酶蛋白的结构32 v通过末端分析得到：通过末端分析得到：N-末端残基为末端残基为I，C-末端残末端残 基为基为L v用胰蛋白酶水解得到第一套肽段，测定出氨基用胰蛋白酶水解得到第一套肽段，测定出

23、氨基 酸顺序分别为：酸顺序分别为： v MTYAGK ISR EAL CAFR DALK v用胰凝乳蛋白酶水解得到第二套肽段，测定出用胰凝乳蛋白酶水解得到第二套肽段，测定出 氨基酸顺序分别为：氨基酸顺序分别为： v TY REAL AGKDAL ISRM KCAF 酶蛋白的结构33 v由于由于N-末端残基为末端残基为I，ISR和和ISRM是是N-末端肽段；又末端肽段；又 由于由于C-末端残基为末端残基为L，EAL和和REAL是是C-末端肽段。末端肽段。 利用两套肽段的氨基酸顺序彼此之间的重叠关系，得利用两套肽段的氨基酸顺序彼此之间的重叠关系，得 出：出： v第一套肽段：第一套肽段： N-末端末

24、端 ISR MTYAGK DALK CAFR EAL C-末端末端 v第二套肽段：第二套肽段： N-末端末端 ISRM TY AGKDAL KCAF REAL C-末端末端 v推出完整肽链顺序：推出完整肽链顺序： ISRMTYAGKDALKCAFREAL v在上例中，两套肽段之间正好能够相互跨过切口而重在上例中，两套肽段之间正好能够相互跨过切口而重 叠，从而能确定出肽段在多肽链中的位置，拼凑出整叠，从而能确定出肽段在多肽链中的位置，拼凑出整 条肽链的氨基酸顺序。条肽链的氨基酸顺序。 酶蛋白的结构34 v9. 多肽链中二硫键位置的确定多肽链中二硫键位置的确定 v对于含有二硫键的蛋白质，我们在分析

25、多肽链氨基酸顺序前先对于含有二硫键的蛋白质，我们在分析多肽链氨基酸顺序前先 将其拆开，然而在测定完多肽链氨基酸顺序后需要确定链内和将其拆开，然而在测定完多肽链氨基酸顺序后需要确定链内和 链间二硫键的位置，常用的方法是链间二硫键的位置，常用的方法是对角线电泳法对角线电泳法。不拆开二硫。不拆开二硫 键直接用蛋白酶水解蛋白质，所得肽段样品点样到滤纸中央的键直接用蛋白酶水解蛋白质，所得肽段样品点样到滤纸中央的 电泳原点，在第一个方向上进行电泳，则不同的肽段按其所带电泳原点，在第一个方向上进行电泳，则不同的肽段按其所带 电荷和分子大小分离。结束后将滤纸在过甲酸蒸气中熏，二硫电荷和分子大小分离。结束后将滤

26、纸在过甲酸蒸气中熏，二硫 键被氧化和拆开。将滤纸旋转键被氧化和拆开。将滤纸旋转90，在相同条件下进行第二个，在相同条件下进行第二个 方向上的电泳。这时，对于不含二硫键的肽段，由于没有发生方向上的电泳。这时，对于不含二硫键的肽段，由于没有发生 变化，电泳迁移率不变，电泳后位置应处于对角线上；而含有变化，电泳迁移率不变，电泳后位置应处于对角线上；而含有 二硫键的肽段，其大小和电荷发生了变化，电泳迁移率也要改二硫键的肽段，其大小和电荷发生了变化，电泳迁移率也要改 变，电泳后位置偏离对角线，将这些肽段提取出来，进行氨基变，电泳后位置偏离对角线，将这些肽段提取出来，进行氨基 酸顺序分析，与已经测定的多肽

27、链氨基酸顺序相比较，即可推酸顺序分析，与已经测定的多肽链氨基酸顺序相比较，即可推 断出二硫键的位置。断出二硫键的位置。 酶蛋白的结构35 酶蛋白的结构36 v除了上述经典的蛋白质一级结构测定方法外，除了上述经典的蛋白质一级结构测定方法外， 由于核苷酸序列测定技术发展迅速，目前由于核苷酸序列测定技术发展迅速，目前DNA 的核苷酸序列测定已完全实现自动化，而蛋白的核苷酸序列测定已完全实现自动化，而蛋白 质的氨基酸顺序是由质的氨基酸顺序是由DNA所决定的，人们通过所决定的，人们通过 提纯指导蛋白质合成的提纯指导蛋白质合成的mRNA，再将，再将mRNA通通 过逆转录作用得到过逆转录作用得到cDNA，并

28、扩增，并扩增cDNA，然后，然后 测定其核苷酸序列，根据三联体遗传密码规则测定其核苷酸序列，根据三联体遗传密码规则 可确定出蛋白质的氨基酸顺序。可确定出蛋白质的氨基酸顺序。 v到目前为止，已有到目前为止，已有10万种以上的蛋白质完成了万种以上的蛋白质完成了 一级结构的测定，对于大多数常见蛋白质，通一级结构的测定，对于大多数常见蛋白质，通 过查阅数据库，可得到关于一级结构的资料。过查阅数据库，可得到关于一级结构的资料。 酶蛋白的结构37 第二节第二节 蛋白质空间结构的研究方蛋白质空间结构的研究方 法法 v二级结构：二级结构：a-a-螺旋螺旋（a a- -helix) ；b-b-片层片层(-she

29、et-sheet) ； b-b-转角转角(-turn)-turn) ；无规卷曲无规卷曲(random) v维持键：氢键、疏水键、范德华力、离子键、配维持键：氢键、疏水键、范德华力、离子键、配 位键等位键等 vR基团对基团对a-a-螺旋的影响：螺旋的影响：a) 构成构成a-a-螺旋要求螺旋要求R不不 太大，不带电荷太大，不带电荷 b）几个相连的氨基酸的）几个相连的氨基酸的R带同带同 种电荷，不形成种电荷，不形成a-a-螺旋螺旋 c）R带电荷但间断，可带电荷但间断，可 形成形成a-a-螺旋螺旋 酶蛋白的结构38 v*= -57，= -47是形成是形成a-a-螺旋的条件，不满螺旋的条件，不满 足此条

30、件不能形成足此条件不能形成a-a-螺旋螺旋 v*Gly不参与不参与a-a-螺旋，原因：螺旋，原因：Gly的的a-a-C上连两个上连两个H， 故故、无法确定无法确定 v*Pro、Hyp不参与不参与a-a-螺旋，原因：不形成螺旋，原因：不形成角；角； 空间障碍不形成氢键空间障碍不形成氢键 v= -119，= +113时，蛋白质分子成平行的时，蛋白质分子成平行的 b-b-片层片层 v= -139，= +135时，蛋白质分子成反平行时，蛋白质分子成反平行 的的b-b-片层片层 v从能量上看，反平行式要比平行式更稳定。从能量上看，反平行式要比平行式更稳定。 酶蛋白的结构39 三级结构三级结构 v二级结构

31、进一步卷曲形成二级结构进一步卷曲形成,具有三级结构的具有三级结构的 蛋白一般为球形或椭球形蛋白一般为球形或椭球形 v纤维蛋白具有超二级结构纤维蛋白具有超二级结构(超螺旋超螺旋) 四级结构四级结构 v具有独立的三级结构间的结构具有独立的三级结构间的结构 酶蛋白的结构40 晶体蛋白测定晶体蛋白测定 vX光衍射光衍射古老的方法，古老的方法，1958年英国科学家开始运年英国科学家开始运 用，分辨率用，分辨率6A0，目前分辨率，目前分辨率1.4A0，我国，我国X光衍射仪光衍射仪 分辨率分辨率1.8A0，测胰岛素结构。，测胰岛素结构。 v缺点：只能测晶体，不能测溶液。缺点：只能测晶体，不能测溶液。 不能测

32、氢原子位置，故测不出氢键的作用。不能测氢原子位置，故测不出氢键的作用。 只能测静态酶结构，无法测酶催化反应的动态。只能测静态酶结构，无法测酶催化反应的动态。 v目前有较新的实验方法目前有较新的实验方法中子衍射。中子衍射。 酶蛋白的结构41 溶液中构象的测定溶液中构象的测定 va) 紫外吸收法（常用方法）：紫外吸收法（常用方法）：Try，Tyr，Phe在紫外波长在紫外波长 范围有最大光吸收，产生紫外吸收光谱。受范围有最大光吸收，产生紫外吸收光谱。受pH、溶剂或邻、溶剂或邻 近分子、邻近发色团的相对取向影响。近分子、邻近发色团的相对取向影响。 v目前用紫外吸收法可以探讨下列问题：目前用紫外吸收法可

33、以探讨下列问题： v芳香族氨基酸在表面？在内部？极性环境？非极性环境？芳香族氨基酸在表面？在内部？极性环境？非极性环境？ 数量？数量？(氨基酸由极性到非极性，氨基酸由极性到非极性，上升。极性溶液中，上升。极性溶液中， 氨基酸在蛋白中，氨基酸在蛋白中，大于游离时，一定在蛋白内部且被大于游离时，一定在蛋白内部且被 非极性氨基酸包围。极性变化对非极性氨基酸包围。极性变化对，影响大，氨基酸一定影响大，氨基酸一定 在表面。）在表面。） v外界条件影响，二级、三级结构有无变化？变化过程？外界条件影响，二级、三级结构有无变化？变化过程？ 酶蛋白的结构42 vb) 荧光光谱法荧光光谱法 vTyr，Try，Ph

34、e能发射荧光。最大荧光强度波长为能发射荧光。最大荧光强度波长为348nm、 303nm、282nm，发光强度，发光强度Try：Tyr：Phe=100：9：0.5。故一。故一 般以般以Try为准，荧光的灵敏度是紫外的为准，荧光的灵敏度是紫外的103104倍。倍。 v用荧光光谱法可研究蛋白质分子的构象变化、酶活性部位结构、用荧光光谱法可研究蛋白质分子的构象变化、酶活性部位结构、 Try和和Tyr残基的微环境、蛋白质变性。残基的微环境、蛋白质变性。 v蛋白位于极性溶剂时，蛋白位于极性溶剂时，max短波，短波，Try进入蛋白内部非极性区。进入蛋白内部非极性区。 v蛋白位于非非极性溶剂，蛋白位于非非极性

35、溶剂，max短波，短波，Try到蛋白表面。到蛋白表面。 v紫外测值，纯酶需配成紫外测值，纯酶需配成0.5mg/ml v荧光测值，纯酶需配成荧光测值，纯酶需配成0.035mg/ml v研究酶活性部位一般要引入一个荧光探针研究酶活性部位一般要引入一个荧光探针.此试剂要求与酶结合此试剂要求与酶结合 牢固、不影响底物结合。探针在水中，荧光很小；在非极性中牢固、不影响底物结合。探针在水中，荧光很小；在非极性中 增大。增大。 v例：酶例：酶+荧光标记的底物：荧光强度上升，峰值移向短波荧光标记的底物：荧光强度上升，峰值移向短波, 酶活酶活 部位是疏水区部位是疏水区 酶蛋白的结构43 vc) 园二色谱法（园二

36、色谱法（CD谱）谱） vCD光谱图：远紫外区光谱图：远紫外区185nm245nm，吸，吸 光是肽键所致，故可看出主链，可算出光是肽键所致，故可看出主链，可算出-螺螺 旋、旋、-折叠的含量。折叠的含量。 v近紫外区近紫外区245nm320nm，吸光是，吸光是Tyr、 Trp、Phe所致，故可看出芳香族氨基酸所在所致，故可看出芳香族氨基酸所在 的微环境。的微环境。 酶蛋白的结构44 v至今为止人们还无法做到直接观察蛋白质至今为止人们还无法做到直接观察蛋白质 分子中原子和原子团的排列，光学显微镜分子中原子和原子团的排列，光学显微镜 的最大分辨率在的最大分辨率在0.2m，而蛋白质分子内各，而蛋白质分子

37、内各 原子之间的距离在原子之间的距离在0.1nm左右。目前人们对左右。目前人们对 蛋白质的空间结构进行研究都是借助于一蛋白质的空间结构进行研究都是借助于一 些辐射方法，常见的包括些辐射方法，常见的包括X-射线衍射法、射线衍射法、 核磁共振、荧光光谱法、旋光色散、圆二核磁共振、荧光光谱法、旋光色散、圆二 色性、拉曼光谱、扫描隧道显微技术、原色性、拉曼光谱、扫描隧道显微技术、原 子力显微技术子力显微技术，等等。，等等。 酶蛋白的结构45 v例例1 氨基酸组成氨基酸组成 Phe+Pro+2Lys+Glu Edman 降解降解 PTHGlu，胰酶，羧肽酶，胰酶，羧肽酶A、B均不可水均不可水 解成氨基酸

38、或小肽，求顺序。解成氨基酸或小肽，求顺序。 酶蛋白的结构46 v例例2：A肽经酸解得肽经酸解得 : vLys+His+Asp+2Glu+Ala+Val+Tyr+2NH3。 v 经经FDNB得得DNPAsp v 经羧肽酶得经羧肽酶得Val v 经胰酶得（经胰酶得（1）Lys+Asp+Glu+Ala+Tyr（PH6.4是等是等 电点）（电点）（2）His+Glu+Val（PH6.4带带+电荷）电荷） v（2）经）经FDNB得得DNPHis。 v 经胰凝乳蛋白酶得（经胰凝乳蛋白酶得（1）Asp+Ala+Tyr（PH6.4中性）中性） v（2）Lys+His+2Glu+Val（PH6.4带带+电荷）电

39、荷） v 求顺序。求顺序。 酶蛋白的结构47 v例例3（1）肽经酸解得）肽经酸解得 Try+Ala+Arg+2Ser+Lys+Phe+Met+Pro v（2）肽经）肽经FDNB法得法得DNPAla -DNP-Lys v（3）肽经羧肽酶）肽经羧肽酶A不能测出不能测出C-末端氨基酸末端氨基酸 v（4）肽经羧肽酶）肽经羧肽酶B不能测出不能测出C-末端氨基酸末端氨基酸 v（ 5 ） 肽 经 溴 化 氰 得） 肽 经 溴 化 氰 得 S e r + T r y + P r o ； Ala+Arg+Ser+Lys+Phe+Met v（6）肽经胰凝乳蛋白酶（）肽经胰凝乳蛋白酶（chT）得）得Ser+Pro；

40、 Met+Try；Phe+Lys+Ser+Arg+Ala v（7）肽经胰酶（）肽经胰酶（T）得）得Ala+Arg；Lys+Ser； Phe+Try+Met+Ser+Pro v 求顺序。求顺序。 酶蛋白的结构48 v例例 1 v答案：答案：Glu-Phe-Lys-Pro-Lys v解法：解法：PTHGlu N-末端为末端为Glu，胰酶不水解故，胰酶不水解故 有有LysPro v羧肽酶羧肽酶A不水解：不水解：Lys为为C末端，末端，Pro为为C末端，末端，Pro为为 C末端第二。末端第二。 v羧肽酶羧肽酶B不水解：不水解：Pro为为C末端第二。末端第二。 v故故Pro为为C末端第二。末端第二。 v故有故有Glu-Phe-Lys-P