第二章蛋白质的化学68课件

第二章蛋白质的化学第五节蛋白质的分离纯化和含量测定第四节蛋白质的功能和分类第三节蛋白质的理化性质第二节蛋白质的分子结构第一节蛋白质的化学组成本章内

容

提

要第六节多肽和蛋白质类药物第二节蛋白质的分子结构一级结构二级结构三级结构四级结构一、蛋白质的一级结构蛋白质分子中氨基酸之间是怎样连接的呢？每种蛋白质是否有确定的氨基酸排列顺序？肽键………一个氨基酸分子的

-羧基与另一个氨基酸分子的

-氨基之间脱水缩合而形成的共价键。

（一）肽键和肽键平面肽键CNOHCNOH肽键平面（或肽单位）(组成肽键的四个主要原子）肽键中的C-N键具有部分双键的性质，不能自由旋转组成肽键的4个原子（C、O、N、H）和与之相邻的2个α-碳原子均位于同一个平面上，构成肽键平面或肽单位

肽键平面2肽键平面1肽键平面（或肽单位）

氨基酸通过肽键相连形成的化合物。两个氨基酸之间脱水缩合形成的肽叫做二肽，依此类推，三肽、四肽……一般10个以下氨基酸组成的肽，称为寡肽；十个以上氨基酸组成的肽，称为多肽。肽链分子中的氨基酸相互衔接，形成长链，称为多肽链。（二）肽和多肽链肽多肽链*肽链中的氨基酸分子因脱水缩合而残缺，故称为氨基酸残基。OHSHOOONH2-CH-C-N-CH-C-N-CH-C-N-CH-COOHHCH3CH2HHHCH2主链侧链氨基末端羧基末端

蛋白质分子中氨基酸残基的排列顺序称为蛋白质的一级结构。主要化学键：肽键此外还含有二硫键。（三）蛋白质的一级结构一级结构1921年，加拿大医生班廷（F.Banting）和贝斯特（C.Best）首先发现。1953年，英国化学家F.Sanger首次测定了牛胰岛素的氨基酸序列，1958年获得Nobel化学奖。1965年9月17日，中国科学家率先合成了具有全部生物活性的结晶牛胰岛素，开创了人工合成蛋白质的先河。胰岛素牛胰岛素一级结构A链B链二、蛋白质的空间结构（一）蛋白质的二级结构（二）蛋白质的三级结构（三）蛋白质的四级结构指蛋白质分子中多肽链主链的某一段（包含若干肽单位）沿一定的轴盘旋或折叠，并以氢键为主要的次级键而形成的有规则的构象。二级结构

蛋白质二级结构的主要形式

-螺旋

-折叠

-转角（一）蛋白质的二级结构左手螺旋右手螺旋特征如下：（1）多个肽键平面通过α-碳原子旋转，相互紧密盘曲成稳固的右手螺旋。肽键平面与螺旋长轴平行。1.

-螺旋

3.6残基0.54nm（2）主链每隔3.6个氨基酸残基螺旋上升一圈，螺距是0.54nm。1.

-螺旋

（3）氢键是α-螺旋稳定的次级键。脯氨酸是亚氨基酸，形成肽键后N上无氢原子，不能形成氢键，故不能形成α-螺旋。（4）侧链R位于螺旋的外侧，其形状、大小及电荷影响α-螺旋的形成。氢键1.

-螺旋

结构特点如下：（1）肽键平面之间折叠成锯齿状。（2）两条以上肽链（或同一条肽链的不同部分）平行排列，相邻肽链之间的氢键是维持稳定的主要次级键。（3）肽链平行的走向有顺式和反式两种。（4）侧链R位于片层的上下。2.-折叠多肽链的主链经过180°回折结构称为β-转角。转角处第1个氨基酸残基羰基上的氧与第4个氨基酸残基亚氨基上的氢形成的氢键。3.-转角4.无规则卷曲蛋白质多肽链中肽键平面不规则排列而形成的松散结构称为无规则卷曲。一条多肽链中所有原子或基团在三维空间的整体排布，称为蛋白质的三级结构。β-折叠无规则卷曲α-螺旋b-转角三级结构疏水键是维持三级结构的主要作用力（二）蛋白质的三级结构具有两条或两条以上的具有独立三级结构的多肽链之间通过非共价键相连形成的更复杂的空间构象，称为蛋白质的四级结构。每一条具有完整三级结构的多肽链称为一个亚基。一般亚基单独存在没有活性，只有形成四级结构才有生物学功能。亚基之间的稳定力：主要是疏水键。四级结构亚基（三）蛋白质的四级结构血红蛋白的四级结构β链α链血红素蛋白质一至四级结构的关系一级结构二级结构三级结构四级结构三、蛋白质结构与功能的关系（一）一级结构与生物学功能的关系（二）空间结构与功能的关系不同哺乳动物的胰岛素，一级结构仅个别氨基酸的差异，然而都具有相似的调节血糖的生理功能来源氨基酸残基序号A5A6A10A30人ThrSerIleThr牛AlaGlyValAla猪ThrSerIleAlaA表示A链，A5表示A链的第5位氨基酸

1.一级结构关键部分相同，其生物学功能也相同（一）一级结构与生物学功能的关系N-val·his·leu·thr·pro·glu·glu·····C(146)Hbβ肽链N-val·his·leu·thr·pro·val

·glu·····C(146)正常人血红蛋白β亚基的第6位谷氨酸被缬氨酸替代，导致镰状红细胞贫血。一级结构中起关键作用的氨基酸残基缺失或被替代，严重影响空间构象乃至生物学功能，甚至产生“分子病”

2.一级结构关键部分改变，其生物学功能也改变正常红细胞与镰状红细胞的比较正常人红细胞

镰刀状红细胞广义上讲，任何由遗传引起的蛋白质功能异常产生的疾病统称“分子病”，但习惯上把酶蛋白分子催化功能异常引起的疾病归属于先天性代谢缺陷，而把其他蛋白质异常和缺损导致的疾病称为“分子病”。目前已知几乎所有遗传病都是分子病。这些缺损的蛋白质可能仅一个氨基酸异常，如镰状红细胞贫血，这是一种隐性遗传性贫血症，患者异常的血红蛋白使红细胞变得僵硬，在显微镜下看上去为镰刀状，不能通过毛细血管，加上血红蛋白的凝胶化使血液粘滞度增大，堵塞微血管，引起局部供血和供氧不足，产生脾肿大、胸腹疼痛等临床表现。镰状红细胞比正常红细胞更容易衰老死亡，从而导致贫血。本病无特殊治疗，宜预防感染和防止缺氧。溶血发作时可予供氧、补液和输血等支持疗法。唯一能使患者痊愈的治疗方法是干细胞移植。分子病和镰状红细胞贫血症

1.蛋白质前体的活化胰岛素原

胰岛素（二）空间结构与功能的关系凝血酶原凝血酶（凝血作用）凝血因子无活性有活性

酶原的激活疯牛病是由朊病毒蛋白(prionprotein,PrP)构象改变而引起的人和动物神经退行性病变。PrP有正常型（PrPc）和致病型（PrPsc）两种构象。PrPcα-螺旋PrPscβ-折叠正常疯牛病

2.蛋白质的变构现象未知蛋白质（致神经退化和病变）蛋白质的结构可分为一级结构和空间结构。蛋白质的一级结构是指多肽链中氨基酸的排列顺序。蛋白质的空间结构包括二、三、四级结构。蛋白质的二级结构主要包括α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲，以氢键维系其稳定性；蛋白质分子具有三级结构才能发挥生物学活性，维系蛋白质三级结构稳定的作用力主要依靠次级键；蛋白质四级结构中，每一条具有完整三级结构的多肽链称为亚基，亚基与亚基之间以次级键相连。本节重点内容回顾：蛋白质的结构1.蛋白质的结构可分为

结构和

结构。2.蛋白质的一级结构是指

的排列顺序。3.蛋白质的空间结构包括

、

、

级结构。4.蛋白质的二级结构主要包括

、

、

和

，以

维系其稳定性；5.蛋白质分子具有

级结构才能发挥生物学活性，维系蛋白质三级结构稳定的作用力主要依靠次级键；6.蛋白质四级结构中，每一条具有完整三级结构的多肽链称为

，亚基与亚基之间以次级键相连。本节重点内容回顾：蛋白质的结构本节重点内容回顾：蛋白质的结构1.蛋白质的结构可分为一级结构和空间结构。2.蛋白质的一级结构是指多肽链