第一章蛋白质的结构与功能(1).

1、第章養白质的猶构鸟功健Structure and Function of Protein什么是蛋白质？蛋白质(protein)是由许多氨基酸 (amino acids)通过肽键(peptide bond)相连 形成的高分子含氮化合物。蛋白质的生物学重要性1. 蛋白质是生物体重要组成成分分布广：所有器官、组织都含有蛋白质；细 胞的各个部分都含有蛋白质。含量高：蛋白质是细胞内最丰富的有机分子, 占人体干重的45%,某些组织含量更高，例肺及横纹肌等高达80 % o2. 蛋白质具有重要的生物学功能»作为生物催化剂（酶）»代谢调节作用»免疫保护作用A物质的转运和存储

2、7;运动与支持作用参与细胞间信息传递3. 氧化供能第_节蛋白质的分子组成The Molecular Component of Protein组成蛋白质的元素主要有C. H、O. N和S。有些蛋白质含有少量磷或金属元素铁.锌、猛.钻、铜，个别蛋白质还含有碘。蛋白质元素组成的特点各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16%。由于体内的含氮物质以蛋白质为主，因此, 只要测定生物样品中的含氮量，就可以才艮据以 下公式推算出蛋白质的大致含量：100克样品中蛋白质的含量(g %)=每克样品含氮克数X 6.25X100一、组成人体蛋白质的20种氨基酸均属丁 La 氨基酸存在自然界中的氨基酸有300余种，但 组成人

3、体蛋白质的氨基酸仅有20种，且均 属L氨基酸(甘氨酸除外)。COO-氨基酸胡離二、氨基酸可根据侧链结构和理化性质进行分类非极性脂肪族氨基酸极性中性氨基酸芳香族氨基酸酸性氨基酸碱性氨基酸（一）侧链含桂链的氨基酸属于非极性脂肪族氨基酸结构式CH3CHCHCOO-CHj *NH3CH3-CH-CH2CHCOOch3 血CHjCH2CHCHCOO-CHj *NH5 /CHaxa<coo- c中 /NH；'ch/中文名英文名三字符号一字 符号等电点（pl）甘氨酸.glycineGlyG5.97丙氨酸alanineAlaA6.00valineVaiV5.96亮氨酸lcucincLeuL5.9

4、8异亮氨酸isoleucinelieI6.02脯氨酸.prolineProP6.30（二）侧链有极性但不带电荷的氨基酸是极性中性氨基酸结构式中文名丝氨酸HOCHj CHCOO- 1*NH,HSCHj-CHCOO-NH、半胱氨酸CHaSCHCHi-yCHCXX)蛋氨酸°、XCcib CHCOO hbhcy：CH2CH3 CHCOO"谷氨酰胺HOCMC OO'苏氨酸英文名serine三字 符号Scr_字 符号s等电点(pl)5.68cysteineCysc5.07methionineMetM5.74asparagineAsnN5.41glutamineGinQ5.65t

5、hreonineThrT5.60(三)侧链含芳香基团的氨基酸是芳香族氨基酸结构式CH2 CHCOO*NH3英文名三字 符号一字 符号等电点(pl)phenylalaninePheF5.48tryptophanTryW5.89tyrosineTryY5.66中文名苯丙氨酸色氨酸酪氨酸(四)侧链含负性解离基团的氨基酸是酸性氨基酸结构式HOOCCH2CHr-CHCOO-4NH,HOOCCH2- CHCOO-B1NHzCHzCHzCHzCHz屮文名英文名三字 符号_字符号等电点(pl)天冬氨酸aspartic acidAspD2.97谷氨酸glutamic acidGluE3.22COO-赖氨酸 ly

6、sine Lys9.74（五）侧链含正性解离基团的氨基酸属于碱性氨基酸几种特殊氨基酸脯氨酸（亚氨基酸）CHCOO-结构式中文名英文名三字一字 符号符号等电点（pl）NH"rNH2CNHCH2CH2CH2 CHCOO-精氨酸arginineArgR10.76HOC-CH2-CHCOO-N ,NH 佩组氨酸histidineHisH7.59c H弋CH? /半胱氨酸-OOC-CH-CH2-.±.HS-CH2-CH-COO-闻3 ，hh+nh3-OOC-CH-CH2-!S-StCH2-CH-COO-+NH3+NH3二硫键胱氨酸三、20种氨基酸具有共同或特异的理化性质(一) 氨基酸

7、具有两性解离的性质两性解离及等电点氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于所 处溶液的酸碱度。等电点(isoelectric point, pl)在某一pH的溶液中，氨基酸解离成阳离子和 阴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。R-CH-COOHR-CH-COOHNH3+OH+ H+nh2!1R-CH -COO-NH3+ +H+R-CH-COCTnh2pH<pIpH=pIpH>pI阳离子氨基酸的兼性离子阴离子（二）含共轨双键的氨基酸具有紫外吸收性质色氨酸、酪氨酸的 最大吸收牽在280 nm 附近。芳香族氨基酸的紫外吸收大多数蛋白质含有 这

8、两种氨基酸残基，所 以测定蛋白质溶液 280nm的光吸收值是分 析溶液中蛋白质含量的 快速简便的方法。（三）氨基酸与荀三酮反应生成蓝紫色化合物氨基酸与菊三酮水合物共热，可生成蓝紫色化合物，其最大吸收峰在570nm处。由于此吸收峰值与氨基酸的含量存在正比关系，因此可作为氨基酸定量分析方法。* RdCOOH I nh2氮基酸+ RCHO十CO2+ 3H2OU!蛋白质是由许多氨基酸残基组成的多肽链(一)氨基酸通过肽键连接而形成肽(peptide)肽键(peptide bond)是由一个氨基酸的a- 竣基与另一个氨基酸的氨基脱水缩合而形成 的化学键。9nh2-ch-c+9+ NH-CH-CZLI、0H

9、H甘氨酸甘氨酸：0H H： H肽是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化合物。两分子氨基酸缩合形成二肽，三分子氨基 酸缩合则形成三肽由十个以内氨基酸相连而成的肽称为寡肽 (oligopeptide),由更多的氨基酸相连形成的肽 称多肽(polypeptide)。肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团 不全，被需为氨基酸残基(residue)。多肽链(polypeptide chain)是指许多氨基酸之间以肽键连接而成的一种结构。多肽链有两端：N末端：多肽链中有游离偸氨基的一端C末端：多肽链中有游离(I-竣基的一端N末端TyrGin) 60Lev牛核糖核酸酶（二）体内存在多种重要的生物活性肽H HCHOO

10、CNH1.谷胱甘肽(glutathione, GSH)N末端N末端谷氨酸 半胱氨酸 甘氨酸X-LJK2 多肽类激素及神经肽体内许多激素属寡肽或多肽促甲状腺素释放激素（TRH）神经肽(neuropeptide)第二节蛋白质的分子结构The Molecular Structure of Protein蛋白质的分子结构包括:一级结构(primary structure)高级结构二级结构(secondary structure) 三级结构(tertiary structure) 四级结构(quaternary structure)一、氨基酸的排列顺序决定蛋白质的一级结构定义：蛋白质的一级结构指在蛋白质

11、分子从N-端至 C-端的氨基酸列顺序。主要的化学键：肽键，有些蛋白质还包括二硫键。Aft HR甘序亮*谷-領半|匸¥就亂僅亮半纹孑NT谷屯亮咎夭冬天冬ECOOHBM苯丙*天冬贻碱组仗斗號甘弋组卞/（侮丙甘井U甘苯丙-苯丙- 12345 678 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 2425廉苏七鼻-丙-COOH26 27 28 29 30牛胰岛素的一级结构一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础，但不是决定蛋白质空间构象的唯一因素。二、多肽链的局部主链构象为蛋白质二级结构定义：蛋白质分子中某一段肽链的局部空间 结构，即该段肽链主

12、链骨架原子的相对空 间位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象。主要的化学键：氢键(一)参与肽键形成的6个原子在同一平面上参与肽键的6个原子Cj、C、O、N、H、位于同一平 面，C“和(:述在平面上所处的位置为反式(trans)构型，此同 一平面上的6个原子构成了所谓的肽单元(peptide unit) o(一)参与肽键形成的6个原子在同一平面上参与肽键的6个原子C“、C、O、N、H、Ca24i于同一平 面，C“和Ca2在平面上所处的位置为反式(trans)构型，此同 一平面上的6个原子构成了所谓的肽单元(peptide unit)。(二)a -螺旋结构是常见的蛋白质二级结构蛋白质二级结构>

13、a-螺旋(a -helix)> 卜折叠(p-pleated sheet)>弘转角(卩-tum)无规卷曲(random coil)目录 a-螺旋（三）卩-折叠使多肽链形成片层结构（四）卩转角和无规卷曲在蛋白质分子中普遍存在0 转角< !< !无规卷曲是用来阐述没有确定规律性的那部 分肽链结构。< !(五)模体是具有特殊功能的超二级结构在许多蛋白质分子中，可发现二个或三个具 有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一 个有规则的二级结构组合，被称为超二级结构。二级结构组合形式有3种：aa,阳卩，护。二个或三个具有二级结构的肽段，在空间 上相互接近，形成一个特殊的空间构象，称为 模体(motif) o模体是具有特殊功能的超二级结构。模体常见的形式*螺旋W转角（或 环）W螺旋模体链予转角链模体链予转角S螺旋予 转角链模体钙结合蛋白中结合 钙离子的模体锌指结构（六）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的。 一段肽链其氨基酸残基的侧链适合形成a 螺旋 或卜折叠，它就会出现相应的二级结构。三、在二级结构基础上多肽链进一步折叠形成蛋白质三级结构（一）三级结构是指整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置定义：整条肽链中全部氨基酸残基的