蛋白质化学课件

1、丹磺酰氯(dansyl chlorid) 末端分析（DNS,多肽,多肽,DNS-氨基酸,氨基酸混合物,+,-HCl,1,学习交流PPT,多肽链的部分裂解,酶解法：如胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶 化学法：如溴化氰法 羟胺法,2,学习交流PPT,溴化氰断裂法,3,学习交流PPT,消化道内几种蛋白酶的专一性,（Phe.Tyr.Trp）,（Arg.Lys）,（脂肪族）,胰凝乳蛋白酶,胃蛋白酶,弹性蛋白酶,羧肽酶,胰蛋白酶,氨肽酶,羧肽酶,（Phe. Trp）,4,学习交流PPT,氨基酸序列测定,基本方法： Sanger法 Edman降解法 DNS-Edman测序法 蛋白质顺序仪测序,5,学习交流PPT,片段

2、重叠法确定肽段在多肽链中顺序示意,所得资料： 氨基末端残基 H 羧基末端残基 S 第一套肽段 第二套肽段 OUS SEO PS WTOU EOVE VERL RLA APS HOWT HO,6,学习交流PPT,借助重叠肽确定肽段次序：,末端残基 H S 末端肽段 HOWT APS 第一套肽段 HOWT OUS EOVE RLA PS 第二套肽段 HO WTOU SEO VERL APS 推断全顺序 HOWTOUSEO VERLAPS,7,学习交流PPT,对角线电泳示意图,8,学习交流PPT,第四节 蛋白质的三维结构,一、 研究蛋白质构象的方法 二、多肽主链折叠的空间限制 三、R基团间的相互作用

3、及稳定 蛋白质三维构象的作用力 四、 二级结构与超二级结构 五、 纤维蛋白质的结构 六、球状蛋白质的三级结构和结构域 七、 亚基缔合和四级结构,9,学习交流PPT,X-射线衍射晶体结构分析示意图,10,学习交流PPT,R基团间的相互作用及稳定蛋白质三维构象的作用力a.盐键 b.氢键 c.疏水键 d.范得华力 e.二硫键,多肽链,11,学习交流PPT,酰胺平面与-碳原子的二面角（ 和 ）,二面角 两相邻酰胺平面之间，能以共同的C为定点而旋转，绕C-N键旋转的角度称角，绕C-C键旋转的角度称角。和称作二面角，亦称构象角。,12,学习交流PPT,完全伸展的多肽主链构象,-碳原子,酰胺平面,=1800

4、，=1800,=00，=00的多肽主链构象,酰胺平面,=00，=00,侧链,非键合原子接触半径,13,学习交流PPT,可允许的和值：Ramachandran构象图,14,学习交流PPT,四、蛋白质的二级结构,() 螺旋（helix） () 折叠（-pleated sheet） () 转角（-turn） () 无规则卷曲（nonregular coil）,蛋白质的二级结构（secondary structure）指肽链主链不同区段通过自身的相互作用，形成氢键，沿某一主轴盘旋折叠而形成的局部空间结构，是蛋白质结构的构象单元主要有以下类型：,15,学习交流PPT,特征：1、 每隔3.6个AA残基螺旋

5、上升一圈，螺距0.54nm; 2 、 螺旋体中所有氨基酸残基R侧链都伸向外侧，链中的全部C=0 和N-H几乎都平行于螺旋轴; 3、每个氨基酸残基的N-H与前面第四个氨基酸残基的C=0形成氢键，肽链上所有的肽键都参与氢键的形成。,螺旋（helix）,形成因素：与组成和排列顺序直接相关。 多态性：多数为右手（较稳定），亦有少数左手螺旋存在（不稳定）；存在尺寸不同的螺旋。,16,学习交流PPT,折叠（-pleated sheet）,特征：两条或多条伸展的多肽链（或一条多肽链的若干肽段）侧向集聚，通过相邻肽链主链上的N-H与C=O之间有规则的氢键，形成锯齿状片层结构，即折叠片。 类别：平行 反平行,1

6、7,学习交流PPT,转角（-turn）,特征：多肽链中氨基酸残基n的羰基上的氧与残基（n+3）的氮原上的氢之间形成氢键，肽键回折1800 。,18,学习交流PPT,无规则卷曲示意图,无规则卷曲,细胞色素C的三级结构,19,学习交流PPT,超二级结构 (super-secondary structure),在蛋白质分子中，特别是球状蛋白质中，由若干相邻的二级结构单元（即螺旋、折叠片和转角等）彼此相互作用组合在一起，形成有规则、在空间上能辨认的二级结构组合体，充当三级结构的构件单元，称超二级结构。,类型：卷曲的卷曲 -螺旋； 单元； X单元； -迂回；回形拓扑结构 一些已知功能的超二级结构: 螺旋

7、-回折-螺旋（helix-turn-helix，HTH） 锌指（Zine Finger,ZF） 亮氨酸拉链（leucine zipper,LZ） 螺旋-环-螺旋（helix-loop-helix,HLH） EF手（EF-hand）,20,学习交流PPT,超二级结构类型,1 2 3 4 5,5 2 3 4 1,-链, -迂回,回形拓扑结构,回形拓扑结构, -迂回,21,学习交流PPT,螺旋区-回折-螺旋识别特定的DNA碱基序列,COOH,NH2,识别螺旋,22,学习交流PPT,锌指（Zine Finger）基元,23,学习交流PPT,亮氨酸拉链（leucine zipper）基元,（亮氨酸拉链蛋

8、白结合在一个回文的靶DNA序列上的模式图）,回文的靶DNA序列,亮氨酸拉链蛋白,24,学习交流PPT,螺旋区-环-螺旋（HLH）和DNA的相互作用,HLH同源二聚体,螺旋,螺旋,环,25,学习交流PPT,EF手图象(钙调蛋白的钙结合位点的螺旋区-泡区-螺旋区结构),Ca2+,E helix,F helix,E,F,26,学习交流PPT,结构域 (structure domail),类型： -螺旋域； -折叠域； +域； /域；无规则卷曲+-回折域；无规则卷曲+ -螺旋结构域,结构域运动： 结构域本身都是紧密装配的，结构域之间通过松散的肽键形成牢固而又柔韧的连接，为域间较大幅度的相对运动提供了可

9、能，这种结构调整与其整体功能的行使密切相关。,对于较大的蛋白质分子或亚基，多肽链往往由两个或两个以上相对独立的三维实体缔合而成三级结构，这种相对独立的三维实体称结构域。现在,结构域的概念有三种不同而又相互联系的涵义:即独立的结构单位、独立的功能单位和独立的折叠单位。,27,学习交流PPT,卵溶菌酶的三级结构中的两个结构域,-螺旋,-转角,-折叠,二硫键,结构域1,结构域2,28,学习交流PPT,蚯蚓血红蛋白中四个-螺旋组成的结构域,免疫球蛋白VL -折叠结构域,两个铁原子,29,学习交流PPT, /结构域,丙酮酸激酶结构域4,木瓜蛋白酶结构域1,无规则卷曲+ -螺旋结构域,无规则卷曲+-回折结

10、构域,乳酸脱氢酶结构域1,+结构域,3-P-甘油醛脱氢酶结构域2,木瓜蛋白酶结构域2,30,学习交流PPT,超二级结构类型, , ,31,学习交流PPT,平行-折叠的结构比较（a） -园桶形排布，（b）马蹄形排布,32,学习交流PPT,毛发横切面和毛发-角蛋白的结构,原纤维,细胞,-螺旋,角质层（鳞状细胞）,微纤维,微纤维,大纤维,33,学习交流PPT,A.堆积的-折叠片的三维结构,丝心蛋白(fibroin)结构,B.交替层中的Ala(或Ser)残基和Gly残基侧链(H原子)的连锁,34,学习交流PPT,原胶原蛋白分子中的 单链（左手螺旋）,一股原胶原蛋白分子,胶原纤维,原胶原蛋白的头,胶原纤

11、维(collagen fibril)中原胶原蛋白分子的排列,35,学习交流PPT,六、 球状蛋白质与三级结构,三级结构（ tertiary structure ）是指球状蛋白质的多肽键在二级结构的基础上，通过侧链基团的相互作用进一步卷曲折叠，借助次级键维系使-螺旋、-折叠、-转角和无规则卷曲等二级结构相互配置而形成特定的构象。三级结构的形成使肽链中所有的原子都达到空间上的重新排布。,-螺旋,特征： 含多种二级结构单元； 有明显的折叠层次； 是紧密的球状或椭球状实体； 分子表面有一空穴(活性部位)； 疏水侧链埋藏在分子内部， 亲水侧链暴露在分子表面。 实例：肌红蛋白，核糖核酸酶,36,学习交流P

12、PT,抹香鲸肌红蛋白（Myoglobin）的三级结构,37,学习交流PPT,核糖核酸酶三级结构示意图,38,学习交流PPT,七、亚基缔合与四级结构,四级结构(quarternary structure)指由相同或不同的称作亚基（subunit）的亚单位按照一定排布方式缔合而成的蛋白质结构，维持四级结构稳定的作用力是疏水键、离子键、氢键、范得华力。亚基本身都具有球状三级结构，一般只包含一条多肽链，也有的由二条或二条以上由二硫键连接的肽链组成。对称性是四级结构蛋白质最重要的性质之一。 四级缔合在结构和功能上有很多优越性：增强结构稳定性；提高遗传经济性和效率；使催化剂基团汇集在一起；具有协同性和别构

13、效应。 实例：血红蛋白 烟草花叶病毒的外壳蛋白四级结构 人免疫缺陷病毒（HIV-1）结构的面图剖,39,学习交流PPT,四级结构中相同单体亚基的几种可能对称排列,假设的单体,C2对称,C3对称,C4对称,D2对称,D3对称,40,学习交流PPT,四级结构中相同单体亚基的几种可能对称排列（续前）,T对称,八面体对称,螺旋对称,二十面体对称,41,学习交流PPT,血红蛋白四级结构,42,学习交流PPT,烟草花叶病毒外壳蛋白四级结构的自我组装,43,学习交流PPT,人免疫缺陷病毒（HIV-1）结构的面图剖,单链RNA,寄主蛋白质,被膜（脂双层）,反转录酶,gp120,gp41,44,学习交流PPT,

14、第五节 蛋白质的分子结构与功能,一、同源细胞色素c的种属差异与分子进化 二、一级结构的局部断裂与蛋白质的激活 二肌红蛋白和血红蛋白的结构与功能 三免疫球蛋白的结构与功能,蛋白质复杂的组成和结构是其多种多样生物学功能的基础；而蛋白质独特的性质和功能则是其结构的反映。蛋白质一级结构包含了其分子的所有信息，并决定其高级结构，高级结构和其功能密切相关。,45,学习交流PPT,一、细胞色素c的分子进化,1、细胞色素c的氨基酸序列的种属差异和分子进化 2、细胞色素c的三级结构的活性部位的保守性,46,学习交流PPT,生物 与人不同的AA数目 黑猩猩 0 恒河猴 1 兔 9 袋鼠 10 牛、猪、羊、狗 11 马 12 鸡、火鸡 13 响尾蛇 14 海龟 15 金枪鱼 21 角饺 23 小蝇 25 蛾 31 小麦 35 粗早链孢霉 43 酵母 44,不同生物与人的Cytc的AA差异数目,根据细胞色素 C的顺序种属差异建立起来的进化树,47,学习交流PPT,不同生物来源的细胞色素c中不变的AA残基,35个不变的AA残基，是Cyt C 的生物功能所不