第一章蛋白質(zhì)化學(xué).

1、第一章蛋白質(zhì)化學(xué)Chapter 1 Strueture andFunction of Protein蛋白質(zhì)(protein)是由氨基酸為單位 組成的一類重要的生物大分子，是 生命的物質(zhì)基礎(chǔ)。一、氨基酸(amino acid)組成蛋白質(zhì)的。如將天然的蛋白質(zhì)完全水解，最后都可得到約不同的氨基酸。除脯氨酸和甘氨酸外，其余均屬于L-a -氨基酸。L-a -氨基酸的結(jié)構(gòu)通式COOHIh2n c hR氨基酸的分類:根據(jù)R側(cè)鏈基團(tuán)解離性質(zhì)的不同，可將 氨基酸進(jìn)行分類：；側(cè)鏈基1.酸性氨基酸團(tuán)在中性溶液中解離后帶負(fù)電荷的氨 基酸。2堿性氨基酸His, Arg, Lys；側(cè) 鏈基團(tuán)在中性溶液中解離后帶正電荷 的

2、氨基酸。3.中性氨基酸一側(cè)鏈基團(tuán)在中性溶液 中不發(fā)生解離，因而不帶電荷的氨基酸。 可分為：a）極性氨基酸：Trp , Ser, Tyr, Cys, Met, Thr, Asn, , Gin；b）非極性氨基酸：Gly, Ala, Vai, Leu, lie, Pro, Phe ,。結(jié)何式中文名英文名三字一字(pl)i.水性氨堆酸HCHCOO-內(nèi) cineG5.97(H4COO內(nèi)氨腋allureAhA6.00MH, ch)chCIICOOvalineVdV5%CH, -hH, GHjchch,- aicoo-鳧氨酸leucineLeuL5.9SCH> NH,CHjch,cHctxrUrlni

3、rinrIk16.02CHj NH.O CHjCHaxrphmvWUninePheF5.48叭 /"'CHCOO CHZURprolineP6.50必需氨基酸：必需靠食物供給才能滿足 機(jī)體需要的氨基酸。纟頡氨酸（Vai）亮氨酸（Leu）異亮氨酸 （He）苯丙氨酸（Phe）蛋氨酸（Met） 色氨酸（Trp）蘇氨酸（Thr）賴氨酸（Lys）氨基酸的理化性質(zhì):1兩性解離及等電點(diǎn):氨基酸分子是一種兩性電解質(zhì)。通過(guò)改變?nèi)芤旱膒H可使氨基酸分子的解 離狀態(tài)發(fā)生改變。氨基酸分子帶有相等正、負(fù)電荷時(shí)，溶液的pH值稱為該氨基酸的（pl） oOHOHRCHCOOHz RCHCOOi=*RCHCO

4、O1H*1H11nh3+nh3+nh2pH < plpH = plpH > pl兼性離子2紫外吸收性質(zhì):組成天然蛋白質(zhì)分子的20種氨基酸中,只有色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸對(duì)紫外 光有光吸收。其吸收峰在左右，以吸收最強(qiáng)?？衫么诵再|(zhì)采用紫外分分光度法測(cè)定 蛋白質(zhì)的含量。3.昂三酮反應(yīng):氨基酸可與昂三酮縮合產(chǎn)生化合物，其最大吸收峰在570nm<>可利用此 性質(zhì)測(cè)定氨基酸的含量。二、肽(peptide)蛋白質(zhì)是由若干氨基酸的氨基與竣基經(jīng) 脫水縮合而連接起來(lái)形成的長(zhǎng)鏈化合物。氨基酸之間通過(guò)共價(jià)鍵鏈接而成的化合 物稱作肽。 一個(gè)氨基酸分子的Q -竣基與另一個(gè)氨基 酸分子的a -氨基

5、在適當(dāng)?shù)臈l件下經(jīng)脫水 縮合(形成共價(jià)鍵)即肽鍵。Peptide bondN-terminusC-terminus兩氨基酸單位之間的酰胺鍵，稱為多肽鏈中的氨基酸單位稱為O多肽鏈具有方向性，頭端為試Li （N 端），尾端為竣基篩（C端）。凡氨基酸殘基數(shù)目在50個(gè)以上，且具有 特定空間結(jié)構(gòu)的肽稱蛋白質(zhì)；凡氨基酸 殘基數(shù)目在50個(gè)以下，且無(wú)特定空間結(jié) 構(gòu)者稱套肽。 The tetrapeptide below is : Ala-Tyr-Asp-Gly肽平面1. 由于C=0雙鍵中的TT電子云與N原子上 的未共用電子對(duì)發(fā)生“電子共振”，使,不能自由旋轉(zhuǎn)。組成肽鍵的四個(gè)原子及其相鄰的兩個(gè) a -碳原子處在同

6、一平面上，構(gòu)成剛性平 面結(jié)構(gòu)，稱為肽單元或肽鍵平面但由于 a -碳原子與其他原子之間均形成單鍵， 因此兩相鄰的肽鍵平面可以作相對(duì)旋轉(zhuǎn)。Ca5-GG4.3mtcrnodiate. Tho barrier toC N bond rotation of aboutA pure double bona between Caround the C N bond.The other extreme would prohibitC N bond rottirn txit would and NH、and O would permit free rotationplncc too great a charge

7、 onThe true electron densi-y is88 kJ；mol is enough tokocp trio arnido group planar三、蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)可人為劃分為一、二 三、四級(jí)結(jié)構(gòu)。除一級(jí)結(jié)構(gòu)外，蛋白質(zhì) 的二、三、四級(jí)結(jié)構(gòu)均屬于空間結(jié)構(gòu)， 即構(gòu)象。構(gòu)象是由于有機(jī)分子中的旋轉(zhuǎn)所形成的。蛋白質(zhì)的構(gòu)象通常由非共價(jià)鍵 （次級(jí)鍵）來(lái)維系。次級(jí)鍵包括：氫鍵，離子鍵，疏水鍵， 分子間作用力。（一）蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)多肽鏈中通過(guò)肽鍵連接起來(lái)的氨基酸的排列順序, 即多肽鏈的線狀結(jié)構(gòu)。維系蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的主要化學(xué)鍵為胰島素(Insulin)由個(gè)氨基酸殘

8、基組成，分為爪B兩條鏈。個(gè)氨基酸殘基，個(gè)氨基酸殘基。A、B兩條鏈之間通過(guò)聯(lián)結(jié)在一起，A鏈另有個(gè)鏈內(nèi)二硫鍵。Afet13 14】5 lb 17 IBGL? lie klrhi Sei IKI 2345 b I V M HI;* L«u V«l Ma L«u T>.Vy& GKClu CM Fti, i*r 1%r,20*20111213：41 . i-1 < n JO23 $42 & 2?« JH(二)蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)多肽鏈主鏈原子局部的空間結(jié)構(gòu)，但不包括與其他肽 段的相互關(guān)系及側(cè)鏈構(gòu)象的內(nèi)容。維系蛋 白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的主

9、要化學(xué)鍵是。3 血 xc«istacked array of peptide planes hinged at a-carboii5H-bonds stabilize（二）蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的類型:蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)主要包括P-折迭，卩-轉(zhuǎn)角及無(wú)規(guī)卷曲等幾 種類型。1. a 一螺旋:Four diflerent representations of the a-helix2. p -折迭:卩-折迭包括平行式和反平行式兩種類型linear IIbondsoo "hvnt* ll-lxind%. f AYerIIY"sArWs>3卩一轉(zhuǎn)角：4.無(wú)規(guī)卷曲:無(wú)規(guī)卷曲是指多

10、肽鏈主鏈部分形成的無(wú)規(guī)的卷曲構(gòu)象。在蛋白質(zhì)分子中，若干具有二級(jí)結(jié)構(gòu) 的肽段在空間上相互接近，形成具有 特殊功能的結(jié)構(gòu)區(qū)域，稱）、模體或超二級(jí)結(jié)構(gòu)。模體 是蛋白質(zhì)發(fā)揮特定功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。鋅指結(jié)構(gòu)（螺旋-折迭-折迭模序）鋅指結(jié)構(gòu)（螺旋-折迭-折迭模序）螺旋-環(huán)-螺旋模序螺旋環(huán)螺旋模序Asp - Asp - Asp -Thr - GluHelixLoopHelixfHelix（三）蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)分子或亞基內(nèi)所有原子的空間排布，也就是一條多肽鏈的 完整的三維結(jié)構(gòu)。維系三級(jí)結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵主要是非共價(jià)鍵（次范氏引力等，但也有共價(jià)鍵，如 等。有些蛋白質(zhì)只由一條多肽鏈組成，因而,其分子結(jié)構(gòu)的最高形式

11、是三級(jí)結(jié)構(gòu)，具有完整的生物學(xué)活性，如肌紅蛋白。Myoglobin五、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)溶菌酶分子的三級(jí)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)域：在一級(jí)結(jié)構(gòu)上相距較遠(yuǎn)的氨基酸殘 基，通過(guò)三級(jí)結(jié)構(gòu)的形成，多肽鏈的彎 折，彼此聚集在一起，從而形成一些社 功能上相對(duì)獨(dú)立的，結(jié)構(gòu)較為緊湊的區(qū) 域，稱為(domain)。ivdrophobic core residues就是指寡聚蛋白質(zhì)分子中亞基的立體排布，亞基間的相互作用與接 觸部位的布局。業(yè)靈(subunit)就是指參與構(gòu)成蛋白質(zhì)四 級(jí)結(jié)構(gòu)的、每條具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈。維系蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)的是等非共價(jià)鍵。亞基的立體排布C2(a) Cyclic symmetries(cj Tetrahedral symmetryOctahedral (cubic) symmetryIco hedral symmetry寡聚蛋白只有形成完整的四級(jí)結(jié)構(gòu) 才具有其完整的生物學(xué)活性。如：血紅蛋白血紅蛋白(hemoglobin)的四級(jí)結(jié)