蛋白質(zhì)化學(xué)-生物化學(xué)

1、2 2 蛋白質(zhì)化學(xué)蛋白質(zhì)化學(xué)Chemistry of Protein2教學(xué)要求教學(xué)要求 掌握蛋白質(zhì)基本組成單位掌握蛋白質(zhì)基本組成單位-氨基酸的種類、基本結(jié)構(gòu)氨基酸的種類、基本結(jié)構(gòu)及主要特點(diǎn)；蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)（特別是空間結(jié)構(gòu)）；及主要特點(diǎn)；蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)（特別是空間結(jié)構(gòu)）；蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與生物學(xué)功能的關(guān)系；蛋白質(zhì)的主要蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與生物學(xué)功能的關(guān)系；蛋白質(zhì)的主要理化性質(zhì)及其應(yīng)用。理解各種氨基酸的結(jié)構(gòu)；了解蛋理化性質(zhì)及其應(yīng)用。理解各種氨基酸的結(jié)構(gòu)；了解蛋白質(zhì)的分類。白質(zhì)的分類。教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn) 氨基酸的結(jié)構(gòu)、種類及主要理化性質(zhì)；蛋白質(zhì)的分子氨基酸的結(jié)構(gòu)、種類及主要理化性質(zhì)；蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)；蛋

2、白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與生物學(xué)功能的關(guān)系；蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)；蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與生物學(xué)功能的關(guān)系；蛋白質(zhì)的主要理化性質(zhì)。的主要理化性質(zhì)。 3蛋白質(zhì)的定義蛋白質(zhì)的定義蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)(Protein(Protein，pr)pr) ：由：由2020種種-氨基酸按照一定的氨基酸按照一定的順序，通過(guò)肽鍵連接而成的、順序，通過(guò)肽鍵連接而成的、具有特定立體結(jié)構(gòu)的、具有特定立體結(jié)構(gòu)的、有活性的有活性的生物大分子。生物大分子。蛋白質(zhì)是一切生物體中普遍存在的。其種類繁多，各蛋白質(zhì)是一切生物體中普遍存在的。其種類繁多，各具有一定的相對(duì)分子質(zhì)量，復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)和特定具有一定的相對(duì)分子質(zhì)量，復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)和特定的生物功能；是表達(dá)生物遺傳性狀

3、的一類主要物質(zhì)。的生物功能；是表達(dá)生物遺傳性狀的一類主要物質(zhì)。4 C H O N S（ 50%） （7%） （23%） （16%） （03%）Others: P、Cu、Fe、Zn、Mn、Co、Se、I 蛋白質(zhì)氮元素的含量都相當(dāng)接近，一般在蛋白質(zhì)氮元素的含量都相當(dāng)接近，一般在15%15%1717，平均為，平均為16 16。這是。這是凱氏定氮法凱氏定氮法測(cè)測(cè)定蛋白質(zhì)含量的計(jì)算基礎(chǔ)。定蛋白質(zhì)含量的計(jì)算基礎(chǔ)。 2.1 蛋白質(zhì)的分類蛋白質(zhì)的分類 蛋白質(zhì)含量蛋白氮6 .25.1按分子的形狀分類按分子的形狀分類A.A.球狀蛋白質(zhì)球狀蛋白質(zhì) 外形接近球形或橢圓形，溶解性較好，能形成結(jié)晶，外形

4、接近球形或橢圓形，溶解性較好，能形成結(jié)晶，大多數(shù)蛋白質(zhì)屬于這一類。但肌動(dòng)蛋白屬于球狀蛋大多數(shù)蛋白質(zhì)屬于這一類。但肌動(dòng)蛋白屬于球狀蛋白卻不溶于水。白卻不溶于水。B.B.纖維狀蛋白質(zhì)纖維狀蛋白質(zhì) 分子類似纖維或細(xì)棒。它又可分為可溶性纖維狀蛋分子類似纖維或細(xì)棒。它又可分為可溶性纖維狀蛋白質(zhì)和白質(zhì)和 不溶性纖維狀蛋白質(zhì)。不溶性纖維狀蛋白質(zhì)。 不溶性纖維狀蛋白質(zhì)：大多數(shù)纖維狀蛋白質(zhì)屬此類，不溶性纖維狀蛋白質(zhì)：大多數(shù)纖維狀蛋白質(zhì)屬此類，如膠原蛋白、彈性蛋白、角蛋白、絲蛋白等。如膠原蛋白、彈性蛋白、角蛋白、絲蛋白等。 可溶性纖維狀蛋白質(zhì)：如肌球蛋白和血纖蛋白原可可溶性纖維狀蛋白質(zhì)：如肌球蛋白和血纖蛋白原可溶

5、于水。溶于水。62.1.2 2.1.2 按組成成分分類按組成成分分類A .單純蛋白質(zhì)單純蛋白質(zhì)單純蛋白不含有非蛋白不含有非蛋白質(zhì)部分質(zhì)部分。這類蛋白質(zhì)水解后的最終產(chǎn)物只有氨基酸。單純蛋白質(zhì)按其溶解性又可分為單純蛋白質(zhì)按其溶解性又可分為: :清蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶蛋白精蛋白、組清蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶蛋白精蛋白、組蛋白以及硬蛋白等蛋白以及硬蛋白等7B.B.結(jié)合蛋白質(zhì)結(jié)合蛋白質(zhì)結(jié)合蛋白是指由單純蛋白和結(jié)合蛋白是指由單純蛋白和非非蛋白成分蛋白成分結(jié)合而成的蛋白質(zhì)。結(jié)合而成的蛋白質(zhì)。 這些非蛋白成分包括糖、脂、核酸、色素等，又稱這些非蛋白成分包括糖、脂、核酸、色素等，又稱為輔基或配體。為輔基

6、或配體。 糖蛋白：如細(xì)胞膜中的糖蛋白等。糖蛋白：如細(xì)胞膜中的糖蛋白等。 脂蛋白：如血清脂蛋白：如血清 - -， - -脂蛋白等。脂蛋白等。 核蛋白：如細(xì)胞核中的核糖核蛋白等。核蛋白：如細(xì)胞核中的核糖核蛋白等。 色蛋白：如血紅蛋白、葉綠蛋白和細(xì)胞色素等。色蛋白：如血紅蛋白、葉綠蛋白和細(xì)胞色素等。8催化 蛋白質(zhì)的一個(gè)最重要的生物學(xué)功能是作為有機(jī)體新陳代謝的催化劑酶酶。酶是蛋白質(zhì)中最大的一類。調(diào)節(jié) 許多蛋白質(zhì)具有調(diào)節(jié)其他蛋白質(zhì)執(zhí)行其生理功能的能力 ，這些蛋白質(zhì)稱為調(diào)節(jié)蛋白轉(zhuǎn)運(yùn) 功能是從一地到另一地轉(zhuǎn)運(yùn)特定的物質(zhì)。貯存 這類蛋白質(zhì)是氨基酸的聚合物，生物體必要時(shí)可利用蛋白質(zhì)作為提供充足氮素的一種方式。2

7、.1.3 2.1.3 蛋白質(zhì)的功能蛋白質(zhì)的功能 9 運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng) 作為運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)的收縮和游動(dòng)蛋白具有共同的性質(zhì)：它們都是絲狀分子或絲狀聚合體。 結(jié)構(gòu)成分結(jié)構(gòu)成分 蛋白質(zhì)另一重要功能是建造和維持生物體的結(jié)構(gòu)。 防御和進(jìn)攻防御和進(jìn)攻 免疫反應(yīng)（免疫球蛋白） 異常功能異常功能1011122.2 蛋白質(zhì)的組成單位蛋白質(zhì)的組成單位氨基酸氨基酸 氨基酸氨基酸 （amino acidamino acid，aa aa 或或 AAAA）是蛋白質(zhì)）是蛋白質(zhì)水解的最終產(chǎn)物，是組成蛋白質(zhì)的基本單位水解的最終產(chǎn)物，是組成蛋白質(zhì)的基本單位（構(gòu)件分子構(gòu)件分子）。從各種生物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的氨基酸）。從各種生物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的氨基酸已有已有18

8、0180多種，但參與蛋白質(zhì)組成的常見(jiàn)氨基多種，但參與蛋白質(zhì)組成的常見(jiàn)氨基酸只有酸只有2020種種，這，這2020種氨基酸稱為常見(jiàn)氨基酸或種氨基酸稱為常見(jiàn)氨基酸或基本氨基酸。基本氨基酸。13完全水解完全水解： 用濃酸、堿將蛋白質(zhì)完全水解為氨基酸。用濃酸、堿將蛋白質(zhì)完全水解為氨基酸。 酸水解酸水解：無(wú)消旋作用，產(chǎn)物為無(wú)消旋作用，產(chǎn)物為L(zhǎng)-L-氨基酸。氨基酸。 堿水解堿水解：多數(shù)氨基酸被破壞，有消旋現(xiàn)象。多數(shù)氨基酸被破壞，有消旋現(xiàn)象。部分水解部分水解：一般用酶或稀酸在較溫和條件下，將蛋白質(zhì)分子切斷，一般用酶或稀酸在較溫和條件下，將蛋白質(zhì)分子切斷，產(chǎn)物為分子大小不等的肽段和氨基酸。產(chǎn)物為分子大小不等的

9、肽段和氨基酸。蛋白酶蛋白酶：胰蛋白酶、糜蛋白酶、胃蛋白酶等。胰蛋白酶、糜蛋白酶、胃蛋白酶等。142.2.1 氨基酸的結(jié)構(gòu)通式氨基酸的結(jié)構(gòu)通式氨基酸（氨基酸（amino acid, amino acid, 簡(jiǎn)寫(xiě)簡(jiǎn)寫(xiě)aa)aa)： 蛋白質(zhì)的基本組成單位，是含氨基的羧酸。蛋白質(zhì)的基本組成單位，是含氨基的羧酸。 天然蛋白質(zhì)由天然蛋白質(zhì)由2020種氨基酸組成。種氨基酸組成。-氨基酸中氨基酸中碳原子為不對(duì)稱碳原子（除甘氨酸）。碳原子為不對(duì)稱碳原子（除甘氨酸）。1）組成蛋白質(zhì)的）組成蛋白質(zhì)的aa都是都是-氨基酸氨基酸 （除脯氨酸（除脯氨酸 外）外） ；2）不同）不同aa僅僅R鏈不同；鏈不同；3）除甘氨酸外，

10、其余）除甘氨酸外，其余aa的的-碳原子均為不對(duì)稱碳原子。碳原子均為不對(duì)稱碳原子。15H甘氨酸甘氨酸CH3丙氨酸丙氨酸L-L-氨基酸的通式氨基酸的通式RC+NH3COO-H16構(gòu)型：根據(jù)甘油醛構(gòu)型確定D型和L型H2NCHCCH2OHOPhenylalanine (Phe, F)1.1.根據(jù)甘油醛原則確定構(gòu)型根據(jù)甘油醛原則確定構(gòu)型2.2.自然界的氨基酸有兩種構(gòu)型，構(gòu)型和旋光方向自然界的氨基酸有兩種構(gòu)型，構(gòu)型和旋光方向沒(méi)有必然聯(lián)系。沒(méi)有必然聯(lián)系。3.3.組成蛋白質(zhì)的氨基酸都是組成蛋白質(zhì)的氨基酸都是L L型，除甘氨酸外都有型，除甘氨酸外都有旋光性。旋光性。L LAAAA172.2.2 氨基酸的分類氨基

11、酸的分類二十種常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸的分類、結(jié)構(gòu)及三字符號(hào)二十種常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸的分類、結(jié)構(gòu)及三字符號(hào)18 - -氨基酸結(jié)構(gòu)通式氨基酸結(jié)構(gòu)通式 CCOOHHNH2RCOONH3CHR+非解離形式兩性離子形式19從營(yíng)養(yǎng)學(xué)角度分：從營(yíng)養(yǎng)學(xué)角度分： 必需氨基酸和非必需氨基酸必需氨基酸和非必需氨基酸 這些體內(nèi)需要而又不能自身合成，必須由食物供這些體內(nèi)需要而又不能自身合成，必須由食物供應(yīng)的氨基酸，稱為應(yīng)的氨基酸，稱為營(yíng)養(yǎng)必需氨基酸。營(yíng)養(yǎng)必需氨基酸。 人體必需氨基酸有八種：人體必需氨基酸有八種： Met Trp Lys Val Ile Leu Phe Thr 半必需氮基酸：半必需氮基酸：組氨酸、精氨酸組氨酸、精

12、氨酸2.根據(jù)是否組成蛋白質(zhì)來(lái)分：根據(jù)是否組成蛋白質(zhì)來(lái)分： 蛋白質(zhì)中常見(jiàn)氨基酸、蛋白質(zhì)中稀有氨基酸和非蛋蛋白質(zhì)中常見(jiàn)氨基酸、蛋白質(zhì)中稀有氨基酸和非蛋白氨基酸。白氨基酸。3.據(jù)據(jù)R基團(tuán)基團(tuán)化學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)結(jié)構(gòu)分類分類 ： 脂肪族脂肪族A A（1616種）種）; ;芳香族芳香族A (PheA (Phe、TyrTyr、Trp);Trp);雜環(huán)雜環(huán) (His(His、Pro)Pro)204.按按R R基的極性性質(zhì)可以分成基的極性性質(zhì)可以分成2 2大類：大類：極性氨基酸極性氨基酸非極性氨基酸非極性氨基酸丙氨酸丙氨酸亮氨酸亮氨酸異亮氨酸異亮氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸色氨酸色氨酸脯氨酸脯氨酸纈氨酸纈氨酸

13、絲氨酸絲氨酸蘇氨酸蘇氨酸半胱氨酸半胱氨酸酪氨酸酪氨酸天冬酰胺天冬酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺甘氨酸甘氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸賴氨酸賴氨酸組氨酸組氨酸精氨酸精氨酸氨基酸氨基酸不帶電荷不帶電荷帶負(fù)電荷帶負(fù)電荷帶正電荷帶正電荷21非極性非極性R R基氨基酸基氨基酸 這一組中共有這一組中共有9 9種氨基酸種氨基酸a.4a.4種帶有脂肪烴側(cè)鏈的氨基酸種帶有脂肪烴側(cè)鏈的氨基酸 丙氨酸（丙氨酸（AlaAla） 纈氨酸（纈氨酸（ValVal） 亮氨酸（亮氨酸（LeuLeu） 異亮氨酸（異亮氨酸（IleIle） 22H2NCHCCH3OHOAlanine(Ala, A)H2NCHCCHOHOCH3CH3Vali

14、ne(Val, V)丙氨酸丙氨酸纈氨酸纈氨酸23H2NCHCCH2OHOCHCH3CH3Leucine(Leu, L)H2NCHCCHOHOCH3CH2CH3Isoleucine (Ile, I)亮氨酸亮氨酸異亮氨酸異亮氨酸24b. 2b. 2種含芳香環(huán)氨基酸種含芳香環(huán)氨基酸 苯丙氨酸苯丙氨酸(Phe) (Phe) 色氨酸色氨酸(Trp)(Trp)c. c. 含硫氨基酸含硫氨基酸 甲硫氨酸（甲硫氨酸（MetMet）d. d. 亞氨基酸亞氨基酸 脯氨酸脯氨酸(Pro) (Pro) e. e. 側(cè)鏈介于極性與非極性之間側(cè)鏈介于極性與非極性之間 甘氨酸甘氨酸(Gly)(Gly)25H2NCHCCH2

15、OHOHNN+HHistidine(His, H)H2NCHCCH2OHOHNTyptophane (Trp, W )苯丙氨酸苯丙氨酸色氨酸色氨酸26甲硫氨酸（蛋氨酸）甲硫氨酸（蛋氨酸）H2NCHCCH2OHOCH2SCH3M ethionine(M et, M )27HNCOHOProline(Pro, P)脯氨酸脯氨酸H2NCHCHOHOGlycine (Gly,G)甘氨酸甘氨酸28極性但不帶電荷的R基氨基酸 這一組中有6種氨基酸a.側(cè)鏈的極性是由于它們的羥基造成的 蘇氨酸蘇氨酸 (Thr)(Thr) 絲氨酸絲氨酸 (Ser)(Ser) 酪氨酸酪氨酸 (Tyr)(Tyr)b.R基極性是它們

16、的酰胺基引起的 天冬酰胺天冬酰胺 (AsnAsn) 谷氨酰胺谷氨酰胺 (GlnGln)c.由于含有巰基的緣故 半胱氨酸半胱氨酸 (Cys)(Cys)29H2NCHCCH2OHOOHSerine(Ser, S)絲氨酸絲氨酸H2NCHCCH2OHOOHTyrosine(Tyr, Y)酪氨酸酪氨酸H2NCHCCHOHOOHCH3Threonine (The, T)蘇氨酸蘇氨酸30H2NCHCCH2OHOCH2CNH2OG lutam ine (G ln, Q )天門(mén)冬酰胺天門(mén)冬酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺H2NCHCCH2OHOCNH2OAsparagine (Asn, N)31H2NCHCCH2OHOSH

17、Cysteine(Cys, C)半胱氨酸半胱氨酸32帶負(fù)電荷的R基氨基酸 這一類的是兩種酸性氨基酸 天冬氨酸天冬氨酸 (Asp)(Asp) 谷氨酸谷氨酸 (Glu)(Glu) 33H2NCHCCH2OHOCO-OAspartate(Asp, D)H2NCHCCH2OHOCH2CO-OGlutamate (Glu, E)天門(mén)冬氨酸天門(mén)冬氨酸谷氨酸谷氨酸34帶正電荷的R基氨基酸 這一類氨基酸在pH=7時(shí)攜帶凈正電荷，又叫堿性氨基酸 賴氨酸賴氨酸(Lys)(Lys)：除-氨基外，在脂肪鏈的 位置上還有一個(gè)氨基 精氨酸精氨酸(Arg):(Arg): 含有一個(gè)帶正電荷的胍基 組氨酸組氨酸(His):(H

18、is): 有一個(gè)咪唑基 35C HN H3+C O O-R C HN H3+C O O-RH2NCHCCH2OHOCH2CH2NHCNH2NH2+Arginine(Arg, R)H2NCHCCH2OHOCH2CH2CH2NH3+ Lysine(Lys, K)精氨酸精氨酸賴氨酸賴氨酸組氨酸組氨酸36不常見(jiàn)的蛋白質(zhì)氨基酸不常見(jiàn)的蛋白質(zhì)氨基酸 NHHOCOOH4-羥基脯氨酸H2NCH2CHCH2CH2CHCOOHOHNH25-羥基賴氨酸NH2CH3NHCH2CHCH2CH2CHCOOH6-N-甲基賴氨酸HOIICH2CHCOOHNH23,5-二碘酪氨酸 37 非蛋白質(zhì)氨基酸非蛋白質(zhì)氨基酸：存在于生物

19、體內(nèi)，但不組成蛋白質(zhì)存在于生物體內(nèi)，但不組成蛋白質(zhì) 的呈游離或結(jié)合態(tài)的氨基酸，約的呈游離或結(jié)合態(tài)的氨基酸，約150150種，具有多種生理種，具有多種生理功能。功能。（1 1） L-L- -氨基酸的衍生物氨基酸的衍生物 L- L-瓜氨酸和瓜氨酸和L-L-鳥(niǎo)氨酸是合成精氨酸的中間產(chǎn)物。鳥(niǎo)氨酸是合成精氨酸的中間產(chǎn)物。（2 2）D-D- -氨基酸氨基酸 D-Ala D-Ala存在于肽聚糖中，存在于肽聚糖中，D-PheD-Phe是短桿菌肽是短桿菌肽S S的組分。的組分。（3 3）、-氨基酸氨基酸 -Ala -Ala是泛酸的前體，是泛酸的前體，-氨基丁酸是傳遞神經(jīng)沖動(dòng)氨基丁酸是傳遞神經(jīng)沖動(dòng)的化學(xué)介質(zhì)。的化

20、學(xué)介質(zhì)。 382.2.3 2.2.3 氨基酸的性質(zhì)氨基酸的性質(zhì) 氨基酸在結(jié)晶形態(tài)或在水溶液中，并不是以游離的羧基或氨基形式存在，而是離解成兩性離子。在兩性離子中，氨基是以質(zhì)子化(-NH3+)形式存在，羧基是以離解狀態(tài)(-COO-)存在。 在不同的pH條件下，兩性離子的狀態(tài)也隨之發(fā)生變化。2) 2) 氨基酸的兩性解離和等電點(diǎn)氨基酸的兩性解離和等電點(diǎn)1)1)一般物理性質(zhì)一般物理性質(zhì)無(wú)色晶體；高熔點(diǎn)；溶解于水。39pH=pI+OH-pHpI+H+OH-+H+pHpI帶電荷為零帶電荷為零 帶電荷為正帶電荷為正帶電荷為負(fù)帶電荷為負(fù)CHNH2COO-R CHNH2COO-RCH COOHRNH3+CH C

21、OOHRNH3+完全質(zhì)子化完全質(zhì)子化完全去質(zhì)子化完全去質(zhì)子化兩性離子兩性離子(pK 1)(pK 2)不同不同pHpH時(shí)氨基酸以不同的離子化形式存在！時(shí)氨基酸以不同的離子化形式存在！ 40 氨基酸是兩性電解質(zhì)，其解離程度取決于所處溶液的酸氨基酸是兩性電解質(zhì)，其解離程度取決于所處溶液的酸堿度。堿度。 等電點(diǎn)等電點(diǎn)(isoelectric point, pI):(isoelectric point, pI): 在某一在某一pHpH的溶液中，氨基酸解離成陽(yáng)離子和陰離子的溶液中，氨基酸解離成陽(yáng)離子和陰離子的趨勢(shì)及程度相等，成為兼性離子，呈電中性，的趨勢(shì)及程度相等，成為兼性離子，呈電中性，在電在電場(chǎng)中既不

22、向陽(yáng)極也不向陰極移動(dòng)。場(chǎng)中既不向陽(yáng)極也不向陰極移動(dòng)。此時(shí)溶液的此時(shí)溶液的pHpH值值稱稱為為該氨基酸的等電點(diǎn)。該氨基酸的等電點(diǎn)。41等電點(diǎn)的計(jì)算等電點(diǎn)的計(jì)算R-R+R 由上式可知解離常數(shù)：由上式可知解離常數(shù)：K1=RH+ R+K2=RR-H+ 42R+= RH+ R K2K1R-= H+ RH+ K1=R K2H+ K1 K2 =H+ 2由此可知： 已知在pI時(shí)， R+= R-，整理可得：43兩邊取負(fù)對(duì)數(shù)：兩邊取負(fù)對(duì)數(shù)： -lg H+ 2 = - lg K1 - lg K2 -lg H+ = pH - lg K1 = pK1 - lg K2 = pK2 2 pH = pK1 + pK2令令 p

23、I為等電點(diǎn)時(shí)的為等電點(diǎn)時(shí)的pH，則則 pI = （ pK1 +pK2）Gly：pI = （2 .4 + 9.6) = 5.9744氨基酸等電點(diǎn)的確定：氨基酸等電點(diǎn)的確定：根據(jù)根據(jù)pK值（該基團(tuán)在此值（該基團(tuán)在此pH一半解離）計(jì)算：一半解離）計(jì)算：等電點(diǎn)等于兩性離子兩側(cè)等電點(diǎn)等于兩性離子兩側(cè)pK值的算術(shù)平均數(shù)。值的算術(shù)平均數(shù)。pI = pK1+pK22或（或（ pI = ）pK2+pK3245 酸性氨基酸、堿性氨基酸的酸性氨基酸、堿性氨基酸的pI計(jì)算：計(jì)算： a、先寫(xiě)出其解離公式；先寫(xiě)出其解離公式； b、后取兼性離子兩側(cè)基團(tuán)的后取兼性離子兩側(cè)基團(tuán)的pK值的平均值。值的平均值。 46酸性氨基酸，以

24、酸性氨基酸，以Asp為例：為例：472.2.含有兩個(gè)羧基的氨基酸是：含有兩個(gè)羧基的氨基酸是：A.A.絲氨酸絲氨酸 B.B.酪氨酸酪氨酸 C.C.谷氨酸谷氨酸 D.D.賴氨酸賴氨酸 E.E.蘇氨酸蘇氨酸1.1.測(cè)某一生物樣品含氮量為測(cè)某一生物樣品含氮量為g g，則該樣品中所含蛋白質(zhì)則該樣品中所含蛋白質(zhì)為為A.18g B.24g C.10.25g D.64g E.25g A.18g B.24g C.10.25g D.64g E.25g 3.3.組成蛋白質(zhì)的組成蛋白質(zhì)的2020種氨基酸中除一個(gè)外，其它氨基酸上的種氨基酸中除一個(gè)外，其它氨基酸上的位碳原子均是不對(duì)稱原子，它是：位碳原子均是不對(duì)稱原子，它

25、是：A.Ala B.Ile C.Pro D.Gly E.HisA.Ala B.Ile C.Pro D.Gly E.His4.4.組成蛋白質(zhì)的氨基酸種類不同是在于：組成蛋白質(zhì)的氨基酸種類不同是在于：A.A.羧基位置不同羧基位置不同 B.B.氨基位置不同氨基位置不同 C.RC.R基種類不同基種類不同D.D.氨基酸的旋光性不同氨基酸的旋光性不同 E.E.氨基酸的組成元素不同氨基酸的組成元素不同 485.5.在在2020種氨基酸中，酸性氨基酸有種氨基酸中，酸性氨基酸有 和和 2 2種，種，具有羥基的氨基酸是具有羥基的氨基酸是 和和 ，能形成二，能形成二硫鍵的氨基酸是硫鍵的氨基酸是 。6.6.組成蛋白質(zhì)

26、的組成蛋白質(zhì)的2020種氨基酸中，含有咪唑環(huán)的氨基酸種氨基酸中，含有咪唑環(huán)的氨基酸是是 ，含硫的氨基酸有，含硫的氨基酸有 和和 。 7.7.下列哪種氨基酸屬于亞氨基酸？下列哪種氨基酸屬于亞氨基酸？ A A絲氨酸絲氨酸 B B脯氨酸脯氨酸 C C亮氨酸亮氨酸 D D組氨酸組氨酸 8.8.兩性離子兩性離子 指在同一氨基酸分子上含有等量的正負(fù)兩種電荷，又稱指在同一氨基酸分子上含有等量的正負(fù)兩種電荷，又稱兼性離子或偶極離子。兼性離子或偶極離子。 493）紫外吸收性質(zhì)）紫外吸收性質(zhì) 只有芳香族氨基酸有紫外吸收能力，因其含有苯環(huán)只有芳香族氨基酸有紫外吸收能力，因其含有苯環(huán)共軛雙鍵的共軛雙鍵的R R側(cè)鏈。側(cè)

27、鏈。 酪氨酸酪氨酸 ( (Tyr) Tyr) max max ：270nm270nm 苯丙氨酸苯丙氨酸( (Phe) Phe) maxmax ：259nm259nm 色氨酸色氨酸 ( (Try) Try) maxmax ：279nm279nm 所以，測(cè)樣品所以，測(cè)樣品280280nmnm處的光吸收值，可知溶液中蛋白處的光吸收值，可知溶液中蛋白質(zhì)濃度。此法快速簡(jiǎn)便。質(zhì)濃度。此法快速簡(jiǎn)便。504 4） 氨基酸的化學(xué)反應(yīng)氨基酸的化學(xué)反應(yīng) C O O HCHH2NR51（1 1）與亞硝酸反應(yīng)）與亞硝酸反應(yīng) 在室溫下亞硝酸能與含游離-氨基氨基的氨基酸起反應(yīng)，定量地放出氮?dú)?，氨基酸被氧化成羥酸(注：含亞氨

28、基的脯氨酸則不能與亞硝酸反應(yīng))。RCH COOHNH2+ HNO2RCHCOOHOH+ H2O + N2 52（2 2）與）與2 2，4-4-二硝基氟苯的反應(yīng)二硝基氟苯的反應(yīng) (Sanger反應(yīng)） 在弱堿性溶液中，氨基酸的- 氨基很容易與2，4-二硝基氟苯（DNFB）作用，生成穩(wěn)定的黃色2，4-二硝基苯基氨基酸（簡(jiǎn)寫(xiě)為DNP-氨基酸）。 53+DNFB（dinitrofiuorobenzene）氨基酸氨基酸弱堿中弱堿中DNP-AA(黃色黃色)（sanger反應(yīng)）反應(yīng)）+ HF54（3 3）與異硫氰酸苯酯反應(yīng)）與異硫氰酸苯酯反應(yīng) （Edman反應(yīng)）反應(yīng)） 在弱堿性條件下，氨基酸中的-氨基還可以與

29、異硫氰酸苯酯（PITC）反應(yīng)，產(chǎn)生相應(yīng)的苯氨基硫甲酰氨基酸（PTC-氨基酸）。在無(wú)水酸中，PTC-氨基酸即環(huán)化為苯硫乙內(nèi)酰脲（PTH），后者在酸中極穩(wěn)定。 這個(gè)反應(yīng)首先被Edman用于鑒定多肽或蛋白質(zhì)的N-末端氨基酸。55+PITC弱堿中弱堿中(400 C)苯硫乙內(nèi)酰脲苯硫乙內(nèi)酰脲(PTH-AA)(PTH-AA)(無(wú)水氫氟酸中無(wú)水氫氟酸中)H+苯氨基硫甲酰氨基酸苯氨基硫甲酰氨基酸（PTC-PTC-氨基酸）氨基酸）（Edman反應(yīng)）反應(yīng)）56（4 4）與丹磺酰氯反應(yīng)（）與丹磺酰氯反應(yīng)（DNSDNS） 丹磺酰氯是二甲氨基萘磺酰氯的簡(jiǎn)稱+HCI57 （5 5）與茚三酮反應(yīng)）與茚三酮反應(yīng) 茚三酮在弱酸

30、性溶液中與-氨基酸共熱，氨基酸被氧化成醛、CO2和NH3，最后茚三酮與反應(yīng)產(chǎn)物氨和還原茚三酮發(fā)生作用，生成藍(lán)紫色化合物。 兩個(gè)亞氨基酸脯氨酸和羥脯氨酸與茚三酮反應(yīng)形成黃色化合物。HNCOHO脯氨酸ProOH羥58NH3CO2 RCHO+還原性茚三酮還原性茚三酮+(弱酸弱酸)加熱加熱3H20氨基酸與茚三酮反應(yīng)氨基酸與茚三酮反應(yīng)水合性茚三酮水合性茚三酮+ 2NH3 +水合性茚三酮水合性茚三酮還原性茚三酮還原性茚三酮藍(lán)紫色化合物藍(lán)紫色化合物59(6)與甲醛反應(yīng)：氨基酸的甲醛滴定法與甲醛反應(yīng)：氨基酸的甲醛滴定法OH中和滴定中和滴定60 反應(yīng)特點(diǎn)反應(yīng)特點(diǎn)A. 為為- NH2的反應(yīng)的反應(yīng)B. 在常溫，中性

31、條件，甲醛與在常溫，中性條件，甲醛與- NH2很快反應(yīng)，生很快反應(yīng)，生成羥甲基衍生物，釋放氫離子。成羥甲基衍生物，釋放氫離子。 應(yīng)用：氨基酸定量分析應(yīng)用：氨基酸定量分析甲醛滴定法（間接滴定）甲醛滴定法（間接滴定）A.直接滴定，終點(diǎn)直接滴定，終點(diǎn)pH過(guò)高（過(guò)高（12），沒(méi)有適當(dāng)指示劑。），沒(méi)有適當(dāng)指示劑。B.與甲醛反應(yīng)，滴定終點(diǎn)在與甲醛反應(yīng)，滴定終點(diǎn)在9左右，可用酚酞作指示左右，可用酚酞作指示劑。劑。C.釋放一個(gè)氫離子，相當(dāng)于一個(gè)氨基（摩爾比釋放一個(gè)氫離子，相當(dāng)于一個(gè)氨基（摩爾比1：1）D.簡(jiǎn)單快速，一般用于測(cè)定蛋白質(zhì)的水解速度。簡(jiǎn)單快速，一般用于測(cè)定蛋白質(zhì)的水解速度。61肽肽： 一個(gè)氨基酸的一

32、個(gè)氨基酸的-羧基和另一個(gè)氨基酸的羧基和另一個(gè)氨基酸的-氨氨基脫水縮合而成的化合物?；撍s合而成的化合物。肽鍵肽鍵：氨基酸之間脫水后形成的鍵稱肽鍵（酰胺鍵）。：氨基酸之間脫水后形成的鍵稱肽鍵（酰胺鍵）。 肽鏈寫(xiě)法肽鏈寫(xiě)法：游離：游離-氨基在左，游離氨基在左，游離-羧基在右，氨羧基在右，氨基酸之間用基酸之間用“- -”表示肽鍵。表示肽鍵。 H H2 2N-N-絲氨酸絲氨酸- -亮氨酸亮氨酸- -苯丙氨酸苯丙氨酸- -COOHCOOHSer-Leu-PheSer-Leu-Phe（S-L-FS-L-F）2.3.1 2.3.1 肽肽( (peptide)peptide)和肽鍵和肽鍵( (peptide

33、 bend)peptide bend)2.3 肽肽62肽鍵和肽的結(jié)構(gòu)如圖所示絲氨酰 甘氨酰 酪氨酰 丙氨酰 亮氨酸631）肽鍵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：）肽鍵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：肽鍵中的肽鍵中的C-N鍵具有部分雙鍵性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)。鍵具有部分雙鍵性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)。所以連接在肽鍵兩端的基團(tuán)處于一個(gè)平面上，這個(gè)平所以連接在肽鍵兩端的基團(tuán)處于一個(gè)平面上，這個(gè)平面稱為面稱為肽平面肽平面。在大多數(shù)情況下，相鄰肽平面以反式。在大多數(shù)情況下，相鄰肽平面以反式結(jié)構(gòu)存在。結(jié)構(gòu)存在。641 1）肽鍵具高度穩(wěn)定性；）肽鍵具高度穩(wěn)定性；2 2）具雙鍵性質(zhì)，不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)；）具雙鍵性質(zhì)，不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)；3 3）肽單元呈平面化和剛性性質(zhì)；）肽

34、單元呈平面化和剛性性質(zhì)；4 4）C=OC=O與與NHNH反式排列。反式排列。 65酰胺平面與酰胺平面與-碳原子的二面角（碳原子的二面角（ 和和 ） 二面角二面角兩相鄰酰胺平面之間，能以共同兩相鄰酰胺平面之間，能以共同的的CC為定點(diǎn)而旋轉(zhuǎn)，繞為定點(diǎn)而旋轉(zhuǎn)，繞C-NC-N鍵鍵旋轉(zhuǎn)的角度稱旋轉(zhuǎn)的角度稱角，繞角，繞C-CC-C鍵旋鍵旋轉(zhuǎn)的角度稱轉(zhuǎn)的角度稱角。角。和和稱作二稱作二面角，亦稱構(gòu)象角。面角，亦稱構(gòu)象角。662）相關(guān)名詞）相關(guān)名詞肽平面：參與肽鍵的肽平面：參與肽鍵的6個(gè)原子被約束于一個(gè)平面上，與此相應(yīng)個(gè)原子被約束于一個(gè)平面上，與此相應(yīng)的的-C-CO-NH-C-則稱為肽平面。則稱為肽平面。多肽主

35、鏈：在多肽鏈中由肽鍵連接的各氨基酸殘基形成的長(zhǎng)多肽主鏈：在多肽鏈中由肽鍵連接的各氨基酸殘基形成的長(zhǎng)鏈骨架鏈骨架(C-CO-NH-C.)為多肽鏈的主鏈。為多肽鏈的主鏈?；颍弘逆湹墓歉墒怯呻膯卧貜?fù)排列而成長(zhǎng)鏈，或：肽鏈的骨干是由肽單元重復(fù)排列而成長(zhǎng)鏈，稱為主鏈。稱為主鏈。 多肽側(cè)鏈：在多肽鏈中的各氨基酸殘基所連接的側(cè)鏈基團(tuán)多肽側(cè)鏈：在多肽鏈中的各氨基酸殘基所連接的側(cè)鏈基團(tuán)為多肽側(cè)鏈?；颍喊被釟埢臑槎嚯膫?cè)鏈?；颍喊被釟埢腞-基連在主鏈上基連在主鏈上成為側(cè)鏈。成為側(cè)鏈。 說(shuō)明：說(shuō)明：各種不同的肽鏈主鏈都是一樣的，但側(cè)鏈（各種不同的肽鏈主鏈都是一樣的，但側(cè)鏈（R-基）基）的順序即氨基酸的順序各

36、不相同的順序即氨基酸的順序各不相同 。67 2.3.2 2.3.2 肽的理化性質(zhì)肽的理化性質(zhì)類似于氨基酸性質(zhì)類似于氨基酸性質(zhì)）旋光性）旋光性）兩性解離及等電點(diǎn)）兩性解離及等電點(diǎn)）化學(xué)反應(yīng)）化學(xué)反應(yīng) 雙縮脲反應(yīng)：含有兩個(gè)或兩個(gè)以上肽鍵的化合物雙縮脲反應(yīng)：含有兩個(gè)或兩個(gè)以上肽鍵的化合物與堿與堿性硫酸銅作用，生成藍(lán)紫色的復(fù)合物，肽鍵越多顏性硫酸銅作用，生成藍(lán)紫色的復(fù)合物，肽鍵越多顏色越深，受蛋白質(zhì)特異性影響小，可用于肽和蛋白色越深，受蛋白質(zhì)特異性影響小，可用于肽和蛋白質(zhì)定量測(cè)定及測(cè)定蛋白質(zhì)水解程度。質(zhì)定量測(cè)定及測(cè)定蛋白質(zhì)水解程度。682.3.3 天然存在的活性肽天然存在的活性肽在生物體中，多肽最重要

37、的存在形式是作為蛋白在生物體中，多肽最重要的存在形式是作為蛋白質(zhì)的亞單位。質(zhì)的亞單位。有許多分子量比較小的多肽以游離狀態(tài)存在，這有許多分子量比較小的多肽以游離狀態(tài)存在，這類多肽通常都具有特殊的生理功能，常稱為類多肽通常都具有特殊的生理功能，常稱為活性肽活性肽。如：如：腦啡肽；激素類多肽；抗生素類多肽；谷胱甘腦啡肽；激素類多肽；抗生素類多肽；谷胱甘肽；蛇毒多肽肽；蛇毒多肽等。等。69 谷胱甘肽谷胱甘肽(glutathione, GSH)-70GSH過(guò)氧過(guò)氧化物酶化物酶H2O2 2GSH 2H2O GSSG GSH還原酶還原酶NADPH+H+ NADP+ 谷胱甘肽在體內(nèi)參與氧化還原過(guò)程，作為某些氧

38、化還谷胱甘肽在體內(nèi)參與氧化還原過(guò)程，作為某些氧化還原酶的輔因子，作用是保護(hù)巰基酶，或防止過(guò)氧化物原酶的輔因子，作用是保護(hù)巰基酶，或防止過(guò)氧化物積累。積累。71抗生素類多肽抗生素類多肽短桿菌肽短桿菌肽S 72 體內(nèi)許多激素屬寡肽或多肽體內(nèi)許多激素屬寡肽或多肽激素類多肽激素類多肽73CysTyrILeGlnAsnCysProLeuGly NH2SS牛催產(chǎn)素CysTyrGlnAsnCysProSSPheArgGly NH2牛加壓素均為均為9肽，第肽，第3位和第位和第8位氨基酸不同。位氨基酸不同。催產(chǎn)催產(chǎn)素素使子宮和乳腺平滑使子宮和乳腺平滑肌收縮，具有催產(chǎn)和肌收縮，具有催產(chǎn)和促使乳腺排乳作用。促使乳腺

39、排乳作用。加壓素加壓素促進(jìn)血管平滑促進(jìn)血管平滑肌收縮，升高血壓，肌收縮，升高血壓，減少排尿。減少排尿。肽類的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高于游離氨基酸和完整蛋白質(zhì)，其原因有以下幾個(gè)方面： 一般來(lái)說(shuō)，小分子肽的抗原性要比大的多肽或原型蛋白質(zhì)的抗原性低； 與轉(zhuǎn)運(yùn)游離氨基酸相比，機(jī)體轉(zhuǎn)運(yùn)小分子肽通過(guò)小腸壁的速度更快； 肽類的滲透壓比游離氨基酸低，因此可提高小分子肽的吸收效率，減少滲透問(wèn)題； 1. 小分子肽還具有良好的感官/味覺(jué)效應(yīng)。 74752.4 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)構(gòu)型構(gòu)型（configuration）：一個(gè)有機(jī)分子中各個(gè)原子特一個(gè)有機(jī)分子中各個(gè)原子特有的固定的空間排列。這種排列不經(jīng)過(guò)共價(jià)鍵的斷裂有的固定的空間

40、排列。這種排列不經(jīng)過(guò)共價(jià)鍵的斷裂和重新形成是不會(huì)改變的。構(gòu)型的改變往往使分子的和重新形成是不會(huì)改變的。構(gòu)型的改變往往使分子的光學(xué)活性發(fā)生變化。光學(xué)活性發(fā)生變化。指在立體異構(gòu)體中原子或取代基團(tuán)在空間的取向。指在立體異構(gòu)體中原子或取代基團(tuán)在空間的取向。構(gòu)象（構(gòu)象（conformation）：指這些原子或取代基團(tuán)在單指這些原子或取代基團(tuán)在單鍵旋轉(zhuǎn)時(shí)可能形成的不同的立體異構(gòu)體。鍵旋轉(zhuǎn)時(shí)可能形成的不同的立體異構(gòu)體。蛋白質(zhì)的構(gòu)象：蛋白質(zhì)的構(gòu)象：指蛋白質(zhì)特有的空間結(jié)構(gòu)。指蛋白質(zhì)特有的空間結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)：是指蛋白質(zhì)分子中所有原子在三是指蛋白質(zhì)分子中所有原子在三維空間的排列分布和肽鏈的

41、走向。維空間的排列分布和肽鏈的走向。76蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的組織層次蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的組織層次蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)超二級(jí)結(jié)構(gòu)超二級(jí)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域77 定義定義 1969年，國(guó)際純化學(xué)與應(yīng)用化學(xué)委員會(huì)（IUPAC） 規(guī)定： 蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)指蛋白質(zhì)多肽蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)指蛋白質(zhì)多肽鏈鏈中氨基酸的排列順中氨基酸的排列順序，包括二硫鍵的位置。序，包括二硫鍵的位置。 在基因編碼的蛋白質(zhì)中，這種序列是由mRNA中的核苷酸序列決定的。一級(jí)結(jié)構(gòu)中包含的共價(jià)鍵（covalent bonds）主要指肽鍵（peptide bond）和二

42、硫鍵（disulfide bond）。一級(jí)結(jié)構(gòu)的意義意義2.4.1 2.4.1 蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)（化學(xué)結(jié)構(gòu)）蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)（化學(xué)結(jié)構(gòu)）78N-端端N-端端C-端端C-端端 牛胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)牛胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)7980蛋白質(zhì)分子的多肽鏈按一定方式折疊、盤(pán)繞或組裝成特蛋白質(zhì)分子的多肽鏈按一定方式折疊、盤(pán)繞或組裝成特有的空間結(jié)構(gòu)，亦稱有的空間結(jié)構(gòu)，亦稱高級(jí)結(jié)構(gòu)高級(jí)結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)即。蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)即蛋白質(zhì)的構(gòu)象。蛋白質(zhì)的構(gòu)象。目前已知，一個(gè)蛋白質(zhì)的多肽鏈在生物體內(nèi)只有一種或目前已知，一個(gè)蛋白質(zhì)的多肽鏈在生物體內(nèi)只有一種或很少幾種構(gòu)象，且相當(dāng)穩(wěn)定，這種構(gòu)象稱為天然構(gòu)象很少幾種構(gòu)象，且相當(dāng)穩(wěn)定

43、，這種構(gòu)象稱為天然構(gòu)象，此時(shí)蛋白質(zhì)具有生物活性。，此時(shí)蛋白質(zhì)具有生物活性。2.4.2 2.4.2 蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)81肽鏈的主鏈可看成是由被肽鏈的主鏈可看成是由被C 隔開(kāi)的許多平面組成的。隔開(kāi)的許多平面組成的。N端C端事實(shí)上，一個(gè)天然蛋白質(zhì)多態(tài)鏈在一定條件下只有一種或很少事實(shí)上，一個(gè)天然蛋白質(zhì)多態(tài)鏈在一定條件下只有一種或很少幾種構(gòu)象，而且相當(dāng)穩(wěn)定。幾種構(gòu)象，而且相當(dāng)穩(wěn)定。82化學(xué)鍵化學(xué)鍵共價(jià)鍵共價(jià)鍵次級(jí)鍵次級(jí)鍵肽鍵肽鍵二硫鍵二硫鍵氫鍵氫鍵疏水鍵疏水鍵鹽鍵鹽鍵范德華力范德華力一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)二、三、四級(jí)結(jié)構(gòu)二、三、四級(jí)結(jié)構(gòu)三、四級(jí)結(jié)構(gòu)三、四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子中的共價(jià)鍵與次級(jí)鍵蛋白質(zhì)

44、分子中的共價(jià)鍵與次級(jí)鍵8384 （1 1）蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)）蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)（蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)（secondary structuresecondary structure）指肽鏈指肽鏈主鏈不同區(qū)段通過(guò)自身的相互作用，形成氫鍵，沿某主鏈不同區(qū)段通過(guò)自身的相互作用，形成氫鍵，沿某一主軸盤(pán)旋折疊而形成的局部空間結(jié)構(gòu)一主軸盤(pán)旋折疊而形成的局部空間結(jié)構(gòu)。 是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的構(gòu)象單元，它只涉及肽鏈主鏈的構(gòu)象是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的構(gòu)象單元，它只涉及肽鏈主鏈的構(gòu)象及鏈內(nèi)或鏈間形成的氫鍵。及鏈內(nèi)或鏈間形成的氫鍵。 85絕大多數(shù)天然蛋白質(zhì)絕大多數(shù)天然蛋白質(zhì)都是都是右手螺旋。右手螺旋。每隔每隔3.6個(gè)氨基酸殘

45、基個(gè)氨基酸殘基螺旋上升一圈；每圈間螺旋上升一圈；每圈間距距0.54nm，即每個(gè)氨基，即每個(gè)氨基酸殘基沿螺旋中心軸上酸殘基沿螺旋中心軸上升升0.15nm，旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)100。-螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)：螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)：1)-1)-螺旋螺旋(-helix)(-helix)86每個(gè)氨基酸殘基的每個(gè)氨基酸殘基的N-N-H H都與前面第四個(gè)殘基都與前面第四個(gè)殘基C=OC=O形成形成氫鍵氫鍵。 87螺旋體中所有氨基酸殘螺旋體中所有氨基酸殘基側(cè)鏈都伸向外側(cè)；鏈中基側(cè)鏈都伸向外側(cè)；鏈中的全部的全部C=OC=O和和N-HN-H幾乎都平幾乎都平行于螺旋軸行于螺旋軸, ,氫鍵幾乎平行氫鍵幾乎平行于中心軸。于中心軸。88

46、* * R為為Gly時(shí)，由于時(shí)，由于Ca上有上有2個(gè)氫，使個(gè)氫，使Ca-C、Ca-N的轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度很大，即剛性很小，所以使螺旋的穩(wěn)定性大的自由度很大，即剛性很小，所以使螺旋的穩(wěn)定性大大降低。大降低。R基大基大(如如Ile)也不易形成也不易形成-螺旋。螺旋。* * -螺旋遇到螺旋遇到Pro就會(huì)被中斷而拐彎，因?yàn)楦彼崾莵喚蜁?huì)被中斷而拐彎，因?yàn)楦彼崾莵啺被崆矣袆傂缘沫h(huán)狀結(jié)構(gòu)。氨基酸且有剛性的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。 * * 帶帶相同電荷的氨基酸殘基相同電荷的氨基酸殘基連續(xù)出現(xiàn)在肽鏈上時(shí)，螺旋連續(xù)出現(xiàn)在肽鏈上時(shí)，螺旋的穩(wěn)定性降低。的穩(wěn)定性降低。側(cè)鏈在側(cè)鏈在 -螺旋結(jié)構(gòu)的影響：螺旋結(jié)構(gòu)的影響：* * R

47、R基較小基較小, ,且不帶電荷的氨基酸利于且不帶電荷的氨基酸利于-螺旋的形成螺旋的形成, ,如如多聚丙氨酸在多聚丙氨酸在pH7pH7的水溶液中自發(fā)卷曲成的水溶液中自發(fā)卷曲成-螺旋。螺旋。892)-2)-折疊折疊(-pleated sheet) -折疊是由兩條或多條伸展的多肽鏈靠氫鍵聯(lián)結(jié)折疊是由兩條或多條伸展的多肽鏈靠氫鍵聯(lián)結(jié)而成的鋸齒狀片狀結(jié)構(gòu)。而成的鋸齒狀片狀結(jié)構(gòu)。在在 - -折疊中，折疊中， - -碳原子總是處于折疊的角上，氨基碳原子總是處于折疊的角上，氨基酸的酸的R R基團(tuán)處于折疊的棱角上并與棱角垂直，兩個(gè)氨基基團(tuán)處于折疊的棱角上并與棱角垂直，兩個(gè)氨基酸之間的軸心距為酸之間的軸心距為0.

48、350.35nm nm 。0.7nm90 - -折疊結(jié)構(gòu)的氫鍵主要是由兩條肽鏈之間形成的；折疊結(jié)構(gòu)的氫鍵主要是由兩條肽鏈之間形成的；也可以在同一肽鏈的不同部分之間形成。幾乎所有肽鍵也可以在同一肽鏈的不同部分之間形成。幾乎所有肽鍵都參與鏈內(nèi)氫鍵的交聯(lián)，氫鍵與鏈的長(zhǎng)軸接近垂直。都參與鏈內(nèi)氫鍵的交聯(lián)，氫鍵與鏈的長(zhǎng)軸接近垂直。 - -折疊有兩種類型。一種為平行式，即所有肽鏈的折疊有兩種類型。一種為平行式，即所有肽鏈的N-N-端都在同一邊。另一種為反平行式，即相鄰兩條肽端都在同一邊。另一種為反平行式，即相鄰兩條肽鏈的方向相反。后者更為穩(wěn)定。鏈的方向相反。后者更為穩(wěn)定。91923) -轉(zhuǎn)角（轉(zhuǎn)角（-tur

49、n） 也稱也稱-回折，存在于球狀蛋白中。其特點(diǎn)是肽回折，存在于球狀蛋白中。其特點(diǎn)是肽鏈回折鏈回折180180，使得氨基酸殘基的，使得氨基酸殘基的C=OC=O與第四個(gè)殘基的與第四個(gè)殘基的N-HN-H形成氫鍵。第二個(gè)氨基酸通常是形成氫鍵。第二個(gè)氨基酸通常是propro。 -轉(zhuǎn)角都在蛋白質(zhì)分子的表面，多數(shù)為親水氨基轉(zhuǎn)角都在蛋白質(zhì)分子的表面，多數(shù)為親水氨基酸組成。酸組成。93944)無(wú)規(guī)則卷曲（無(wú)規(guī)則卷曲（non-regular coil） 又稱自由卷曲，是指沒(méi)有一定規(guī)律的松散肽鏈又稱自由卷曲，是指沒(méi)有一定規(guī)律的松散肽鏈結(jié)構(gòu)，但是其結(jié)構(gòu)是明確而穩(wěn)定的，常常構(gòu)成酶的結(jié)構(gòu)，但是其結(jié)構(gòu)是明確而穩(wěn)定的，常常構(gòu)

50、成酶的功能部位。功能部位。 無(wú)規(guī)卷曲常出現(xiàn)在無(wú)規(guī)卷曲常出現(xiàn)在a-a-螺旋與螺旋與a-a-螺旋、螺旋、a-a-螺螺旋與旋與- -折疊、折疊、 - -折疊與折疊與- -折疊之間。它是折疊之間。它是形成蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)所必需的。形成蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)所必需的。95無(wú)規(guī)則卷曲無(wú)規(guī)則卷曲96 1 1. .下列哪一項(xiàng)不是蛋白質(zhì)下列哪一項(xiàng)不是蛋白質(zhì)-螺旋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)？螺旋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)？ A A天然蛋白質(zhì)多為右手螺旋天然蛋白質(zhì)多為右手螺旋 B B肽鏈平面充分伸展肽鏈平面充分伸展 C C每隔每隔3.63.6個(gè)氨基酸螺旋上升一圈。個(gè)氨基酸螺旋上升一圈。 D D每個(gè)氨基酸殘基上升高度為每個(gè)氨基酸殘基上升高度為0.150.15

51、nm.nm. 2.2.關(guān)于關(guān)于-折疊片的敘述，下列哪項(xiàng)是錯(cuò)誤的？折疊片的敘述，下列哪項(xiàng)是錯(cuò)誤的？ A A-折疊片的肽鏈處于曲折的伸展?fàn)顟B(tài)折疊片的肽鏈處于曲折的伸展?fàn)顟B(tài) B B - -折疊片的結(jié)構(gòu)是借助于鏈內(nèi)氫鍵穩(wěn)定的折疊片的結(jié)構(gòu)是借助于鏈內(nèi)氫鍵穩(wěn)定的 C C有的有的-折疊片結(jié)構(gòu)都是通過(guò)幾段肽鏈平行排列而形折疊片結(jié)構(gòu)都是通過(guò)幾段肽鏈平行排列而形成的成的 D D氨基酸之間的軸距為氨基酸之間的軸距為0.350.35nmnm97（3）超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域）超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域1 1）超二級(jí)結(jié)構(gòu)超二級(jí)結(jié)構(gòu)概念：指蛋白質(zhì)中相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)單位（-螺旋或-折疊或-轉(zhuǎn)角）組合在一起，形成有規(guī)則的、在空間上能夠辨認(rèn)的

52、二級(jí)結(jié)構(gòu)組合體。超二級(jí)結(jié)構(gòu)的基本類型： 、 、98超二級(jí)結(jié)構(gòu)類型超二級(jí)結(jié)構(gòu)類型 99 2）結(jié)構(gòu)域）結(jié)構(gòu)域(domains)概念：多肽鏈在超二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)一步繞概念：多肽鏈在超二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)一步繞曲折疊而成的緊密的相對(duì)獨(dú)立的三維實(shí)體曲折疊而成的緊密的相對(duì)獨(dú)立的三維實(shí)體稱結(jié)構(gòu)域。具有部分生物學(xué)功能。稱結(jié)構(gòu)域。具有部分生物學(xué)功能。Wetlaufer于于1973年根據(jù)對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及折疊機(jī)制的年根據(jù)對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及折疊機(jī)制的研究結(jié)果提出了結(jié)構(gòu)域的概念。研究結(jié)果提出了結(jié)構(gòu)域的概念。 100101結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域1結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域2 -折疊折疊 -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角二硫鍵二硫鍵 -螺旋螺旋卵溶菌酶的三級(jí)結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)結(jié)構(gòu)域卵

53、溶菌酶的三級(jí)結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)結(jié)構(gòu)域102 結(jié)構(gòu)域有時(shí)也稱功能域，功能域是指有功能的部分。功能域可以是一個(gè)結(jié)構(gòu)域，也可以是兩個(gè)或兩個(gè)以上的結(jié)構(gòu)域組成。 從動(dòng)力學(xué)的角度耒看從動(dòng)力學(xué)的角度耒看，一條長(zhǎng)的多肽鏈先折疊成幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的區(qū)域，再締合成三級(jí)結(jié)構(gòu)要比直接折疊成三級(jí)結(jié)構(gòu)更合理。 從功能的角度耒看從功能的角度耒看，酶蛋白的活性中心往往位于結(jié)構(gòu)域之間，因?yàn)檫B接各個(gè)結(jié)構(gòu)域的常常是一條松散的肽鏈，使結(jié)構(gòu)域在空間上擺動(dòng)比較自由，容易形成適合底物結(jié)合的空間。103（4）蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)）蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)概念：指蛋白質(zhì)多肽鏈上所有原子在三維空間的分布。概念：指蛋白質(zhì)多肽鏈上所有原子在三維空間的分布。較小蛋白質(zhì)分子：較

54、小蛋白質(zhì)分子：多為單結(jié)構(gòu)域，即三級(jí)結(jié)構(gòu)；多為單結(jié)構(gòu)域，即三級(jí)結(jié)構(gòu)；較大蛋白質(zhì)分子：較大蛋白質(zhì)分子：由由2或或2個(gè)以上結(jié)構(gòu)域結(jié)合成三級(jí)結(jié)構(gòu)。個(gè)以上結(jié)構(gòu)域結(jié)合成三級(jí)結(jié)構(gòu)。在三級(jí)結(jié)構(gòu)中，在三級(jí)結(jié)構(gòu)中，具有極性側(cè)鏈基團(tuán)的具有極性側(cè)鏈基團(tuán)的AAAA殘基幾殘基幾乎全部在分子的表面乎全部在分子的表面, ,而非極性殘基則被埋于而非極性殘基則被埋于分子內(nèi)部分子內(nèi)部, ,不與水接觸不與水接觸. .而形成疏水的核心。而形成疏水的核心。104三級(jí)結(jié)構(gòu)的特征：三級(jí)結(jié)構(gòu)的特征： 含多種二級(jí)結(jié)構(gòu)元件；含多種二級(jí)結(jié)構(gòu)元件； 有明顯的折疊層次；是緊密的球狀或橢球狀實(shí)體；有明顯的折疊層次；是緊密的球狀或橢球狀實(shí)體； 分子表面有一

55、空穴分子表面有一空穴( (活性部位活性部位),),可結(jié)合配體；可結(jié)合配體； 親水側(cè)鏈暴露在分子表面，疏水側(cè)鏈埋藏在分子內(nèi)部。親水側(cè)鏈暴露在分子表面，疏水側(cè)鏈埋藏在分子內(nèi)部。實(shí)例實(shí)例：肌紅蛋白肌紅蛋白105肌紅蛋白三級(jí)結(jié)構(gòu)肌紅蛋白三級(jí)結(jié)構(gòu)106 肌紅蛋白肌紅蛋白是是19571957年由年由John Kendrew John Kendrew 用用X X射線晶射線晶體分析法測(cè)定的有三維結(jié)構(gòu)的第一個(gè)蛋白質(zhì)。體分析法測(cè)定的有三維結(jié)構(gòu)的第一個(gè)蛋白質(zhì)。 功能：功能：哺乳動(dòng)物肌肉中儲(chǔ)存氧并運(yùn)輸氧。 典型的球形蛋白質(zhì)，高度折疊成緊密結(jié)構(gòu)，疏水氨基典型的球形蛋白質(zhì)，高度折疊成緊密結(jié)構(gòu)，疏水氨基酸殘基大部分埋藏在分

56、子內(nèi)部，極性殘基在表面。肌紅酸殘基大部分埋藏在分子內(nèi)部，極性殘基在表面。肌紅蛋白中有蛋白中有8 8條條-螺旋。由多肽的折疊形成的疏水空隙內(nèi)螺旋。由多肽的折疊形成的疏水空隙內(nèi)是是血紅素輔基血紅素輔基，通過(guò)肽鏈上的，通過(guò)肽鏈上的HisHis殘基與肌紅蛋白分子殘基與肌紅蛋白分子內(nèi)部相連，它對(duì)肌紅蛋白的生物活性是必需的（與內(nèi)部相連，它對(duì)肌紅蛋白的生物活性是必需的（與O O2 2結(jié)結(jié)合）。合）。107（5）蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)）蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu) 四級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)是指由兩個(gè)或兩個(gè)以上具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽是指由兩個(gè)或兩個(gè)以上具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈通過(guò)非共價(jià)鍵聚合而成的特定構(gòu)象的蛋白質(zhì)分子。鏈通過(guò)非共價(jià)鍵聚合而成的特

57、定構(gòu)象的蛋白質(zhì)分子。其中每條其中每條具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈稱為多肽鏈稱為亞基。亞基。 通常通常亞基亞基只有一條多肽鏈，但有的只有一條多肽鏈，但有的亞基由兩條或多條亞基由兩條或多條多肽鏈組成多肽鏈組成，這些多肽鏈間多以，這些多肽鏈間多以二硫鍵二硫鍵相連，亞基相連，亞基單獨(dú)存在時(shí)無(wú)生物學(xué)活性。單獨(dú)存在時(shí)無(wú)生物學(xué)活性。 亞基是指一條多肽鏈或以共價(jià)鏈連接在一起的幾條亞基是指一條多肽鏈或以共價(jià)鏈連接在一起的幾條多肽鏈組成的蛋白質(zhì)分子的最小共價(jià)結(jié)構(gòu)單位。多肽鏈組成的蛋白質(zhì)分子的最小共價(jià)結(jié)構(gòu)單位。 一般來(lái)說(shuō)具有四級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白屬于寡聚蛋白。一般來(lái)說(shuō)具有四級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白屬于寡聚蛋白。1) 定義定義10

58、8有多個(gè)亞基；有多個(gè)亞基；穩(wěn)定性主要靠亞基間的穩(wěn)定性主要靠亞基間的非共價(jià)鍵非共價(jià)鍵維持；維持；亞基單獨(dú)存在時(shí)無(wú)生物活性或活性很小，亞基單獨(dú)存在時(shí)無(wú)生物活性或活性很小， 只有通過(guò)亞基相互聚合成四級(jí)結(jié)構(gòu)后，蛋只有通過(guò)亞基相互聚合成四級(jí)結(jié)構(gòu)后，蛋 白質(zhì)才具有完整的生物活性；白質(zhì)才具有完整的生物活性； 亞基間具有亞基間具有協(xié)同性協(xié)同性和和別構(gòu)效應(yīng)別構(gòu)效應(yīng)。 2 2）蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)）蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)1093）血紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能血紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能血紅蛋白的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：血紅蛋白的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：a.a.是四個(gè)亞基的寡聚蛋白，是四個(gè)亞基的寡聚蛋白，574574個(gè)個(gè)AAAA殘基，分子量為殘基，分子量為65

59、00065000。b.b.是由相同的兩條是由相同的兩條 鏈和兩條鏈和兩條 鏈組成四聚體鏈組成四聚體 2 2 2 2c.c. 鏈由鏈由141AA141AA殘基組成，殘基組成， 鏈由鏈由146AA146AA殘基組成。殘基組成。 四條肽鏈的三級(jí)結(jié)構(gòu)與肌紅蛋白相似，各自內(nèi)部有四條肽鏈的三級(jí)結(jié)構(gòu)與肌紅蛋白相似，各自內(nèi)部有一個(gè)血紅素輔基。一個(gè)血紅素輔基。血紅蛋白的功能：血紅蛋白的功能： 存在于動(dòng)物血液的紅細(xì)胞中，具有運(yùn)輸存在于動(dòng)物血液的紅細(xì)胞中，具有運(yùn)輸O O2 2和和COCO2 2的功的功能；血紅蛋白還能和能；血紅蛋白還能和H H+ +結(jié)合，從而可以維持體內(nèi)結(jié)合，從而可以維持體內(nèi)pHpH。110111

60、一氧化碳（一氧化碳（COCO）也能與血紅素）也能與血紅素FeFe原子結(jié)原子結(jié)合。由于合。由于COCO與血紅素的結(jié)合能力是與血紅素的結(jié)合能力是O O2 2的的200200倍，因此，人體吸入少量的倍，因此，人體吸入少量的COCO即可完全抑即可完全抑制肌紅蛋白或血紅蛋白與制肌紅蛋白或血紅蛋白與O O2 2的結(jié)合，從而的結(jié)合，從而造成缺氧死亡。造成缺氧死亡。 急救方法是盡快將病人轉(zhuǎn)移到富含急救方法是盡快將病人轉(zhuǎn)移到富含O O2 2的的環(huán)境中（如新鮮空氣、純氧氣或高壓氧環(huán)境中（如新鮮空氣、純氧氣或高壓氧氣），使與血紅素結(jié)合的氣），使與血紅素結(jié)合的COCO被被O O2 2置換出來(lái)。置換出來(lái)。 112 2.