第四章蛋白質(zhì)的共價結(jié)構(gòu)

第四章蛋白質(zhì)的共價結(jié)構(gòu)生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期第一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期Chapter4Protein的共價結(jié)構(gòu)第一節(jié)蛋白質(zhì)通論

蛋白質(zhì)存在于所有的生物細(xì)胞中，是構(gòu)成生物體最基本的結(jié)構(gòu)物質(zhì)和功能物質(zhì)。

蛋白質(zhì)是生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，它參與了幾乎所有的生命活動過程。Protein第二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期早在1878年，思格斯就在《反杜林論》中指出：“生命是蛋白體的存在方式，這種存在方式本質(zhì)上就在于這些蛋白體的化學(xué)組成部分的不斷的自我更新?！?/p>

可以看出，第一，蛋白體是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)；第二，生命是物質(zhì)運動的特殊形式，是蛋白體的存在方式；第三，這種存在方式的本質(zhì)就是蛋白體與其外部自然界不斷的新陳代謝。現(xiàn)代生物化學(xué)的實踐完全證實并發(fā)展了恩格斯的論斷。木瓜蛋白酶（組織蛋白酶）第三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期（一）蛋白質(zhì)的化學(xué)組成和分類1、蛋白質(zhì)是一類含氮有機化合物，除含有C、H、O外，還有N和少量的S、P。某些蛋白質(zhì)還含有其他一些元素，主要是P、Fe、Cu、Co、Mn、Zn等。這些元素在蛋白質(zhì)中的組成百分比約為：碳50％氫7％氧23％氮16%硫0—3％其他微量Protein第四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期2、蛋白質(zhì)的含氮量☆氮占生物組織中所有含氮物質(zhì)的絕大部分。因此，可以將生物組織的含氮量近似地看作蛋白質(zhì)的含氮量。由于大多數(shù)蛋白質(zhì)的含氮量接近于16%，所以，可以根據(jù)生物樣品中的含氮量來計算蛋白質(zhì)的大概含量：☆蛋白質(zhì)含量（克%）=每克生物樣品中含氮的克數(shù)6.25第五頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期3、蛋白質(zhì)的大小與分子量蛋白質(zhì)是分子量（Mr）很大的生物分子。對任一種給定的蛋白質(zhì)來說，它的所有分子在氨基酸的組成和順序以及肽鏈的長度方面都應(yīng)該是相同的，即所謂均一的蛋白質(zhì)。4、蛋白質(zhì)的分類什么叫單純蛋白質(zhì)、綴合蛋白質(zhì)？輔基（或配體）？分類方法（158頁）；球狀蛋白質(zhì)、纖維狀蛋白質(zhì)、膜蛋白（質(zhì)）；單體蛋白質(zhì)、寡聚蛋白質(zhì)、亞基（亞單位）；第六頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期（二）蛋白質(zhì)的構(gòu)象和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的組織層次每一種天然蛋白質(zhì)都有自己特有的空間結(jié)構(gòu)或稱三維結(jié)構(gòu)，這種三維結(jié)構(gòu)通常被稱為蛋白質(zhì)的構(gòu)象。為了表示蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同組織層次，一般采用下列專門術(shù)語：Protein的一級結(jié)構(gòu)（primarystructure)Protein的二級結(jié)構(gòu)（secondarystructure)Protein的三級結(jié)構(gòu)(tertiarystructure)Protein的四級結(jié)構(gòu)（quarternarystructure)（三）蛋白質(zhì)功能的多樣性（160頁）第七頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期一、Aminoacid的連接方式——肽鍵(peptidebond)二、肽（peptide)

1、定義：Aminoacid通過肽鍵連接起來的化合物稱為肽。2、分類：寡肽(oligopeptide)、多肽和游離活性肽（如谷胱苷肽（GSH）、腦啡肽、生長素、催產(chǎn)素等）。三、多肽鏈（polypeptidechain)1、氨基末段（-NH2）和羧基末端（-COOH）2、命名：“某氨基酰某氨基酰??????某氨基酸”3、肽鏈和肽鍵；主鏈和側(cè)鏈；氨基酸殘基4、二硫鍵、鏈內(nèi)二硫鍵和鏈間二硫鍵第二節(jié)多肽第八頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期肽和肽鍵的結(jié)構(gòu)一個氨基酸的氨基與另一個氨基酸的羧基之間失水形成的酰胺鍵稱為肽鍵，所形成的化合物稱為肽。由兩個氨基酸組成的肽稱為二肽，由多個氨基酸組成的肽則稱為多肽。組成多肽的氨基酸單元稱為氨基酸殘基。第九頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期在多肽鏈中，氨基酸殘基按一定的順序排列，這種排列順序稱為氨基酸順序通常在多肽鏈的一端含有一個游離的-氨基，稱為氨基端或N-端；在另一端含有一個游離的-羧基，稱為羧基端或C-端。氨基酸的順序是從N-端的氨基酸殘基開始，以C-端氨基酸殘基為終點的排列順序。如上述五肽可表示為：Ser-Val-Tyr-Asp-Gln第十頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期肽鍵肽鍵的特點是氮原子上的孤對電子與羰基具有明顯的共軛作用。

組成肽鍵的原子處于同一平面——酰胺平面。

肽鍵中的C-N鍵具有部分雙鍵性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)。在大多數(shù)情況下，以反式結(jié)構(gòu)存在。第十一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期肽鍵肽鍵中的C-N鍵具有部分雙鍵性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)。在大多數(shù)情況下，以反式結(jié)構(gòu)存在。第十二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期四肽的結(jié)構(gòu)第十三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期第十四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期天然存在的重要多肽在生物體中，多肽最重要的存在形式是作為蛋白質(zhì)的亞單位。但是，也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，常稱為活性肽。如：腦啡肽；激素類多肽；抗生素類多肽；谷胱甘肽；蛇毒多肽等。第十五頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期

+H3N-Tyr-Gly-Gly-Phe-Met-COO-

+H3N-Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu-COO-Met-腦啡肽Leu-腦啡肽第十六頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期

L-Leu-D-Phe-L-Pro-L-Val

L-OrnL-Orn

L-Val-L-Pro-D-Phe-L-Leu

短桿菌肽S(環(huán)十肽)

由細(xì)菌分泌的多肽，有時也都含有D-氨基酸和一些不常見氨基酸，如鳥氨酸（Ornithine,縮寫為Orn）。

第十七頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期第三節(jié)蛋白質(zhì)的水解蛋白質(zhì)分子量的上下限是人為規(guī)定的，因為這決定于蛋白質(zhì)和分子量概念的定義。某些蛋白質(zhì)是由兩個或更多個蛋白質(zhì)亞基(多肽鏈)通過非共價結(jié)合而成的，稱寡聚蛋白質(zhì)。有些寡聚蛋白質(zhì)的分子量可高達(dá)數(shù)百萬甚至數(shù)千萬。第十八頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期1、酸水解常用6mol/L的鹽酸或4mol/L的硫酸在105-110℃條件下進(jìn)行水解，反應(yīng)時間約20小時。此法的優(yōu)點是不容易引起水解產(chǎn)物的消旋化。缺點是色氨酸被沸酸完全破壞；含有羥基的氨基酸如絲氨酸或蘇氨酸有一小部分被分解；門冬酰胺和谷氨酰胺側(cè)鏈的酰胺基被水解成了羧基。第十九頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期2、堿水解一般用5mol/L氫氧化鈉煮沸10-20小時。由于水解過程中許多氨基酸都受到不同程度的破壞，產(chǎn)率不高。部分的水解產(chǎn)物發(fā)生消旋化。該法的優(yōu)點是色氨酸在水解中不受破壞。第二十頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期3、酶水解（重點掌握173頁）目前用于蛋白質(zhì)肽鏈斷裂的蛋白水解酶（proteolyticenzyme）或稱蛋白酶（proteinase）已有十多種。應(yīng)用酶水解多肽不會破壞氨基酸，也不會發(fā)生消旋化。水解的產(chǎn)物為較小的肽段。最常見的蛋白水解酶有以下幾種：第二十一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期Trypsin：R1=賴氨酸Lys和精氨酸Arg側(cè)鏈（專一性較強，水解速度快）。肽鏈水解位點胰蛋白酶第二十二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期或胰凝乳蛋白酶（Chymotrypsin）：R1=苯丙氨酸Phe,色氨酸Trp,酪氨酸Tyr;亮氨酸Leu，蛋氨酸Met和組氨酸His水解稍慢。肽鏈水解位點糜蛋白酶第二十三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期Pepsin：R1和R2＝R1=苯丙氨酸Phe,色氨酸Trp,酪氨酸Tyr;亮氨酸Leu以及其它疏水性氨基酸水解速度較快。肽鏈水解位點胃蛋白酶第二十四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期thermolysin)：R2=苯丙氨酸Phe,色氨酸Trp,酪氨酸Tyr;亮氨酸Leu，異亮氨酸Ileu,蛋氨酸Met以及其它疏水性強的氨基酸水解速度較快。肽鏈水解位點嗜熱菌蛋白酶第二十五頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期分別從肽鏈羧基端和氨基端水解肽鏈水解位點羧肽酶和氨肽酶第二十六頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期蛋白質(zhì)是由一條或多條多肽(polypeptide)鏈以特殊方式結(jié)合而成的生物大分子。蛋白質(zhì)與多肽并無嚴(yán)格的界線，通常是將分子量在6000道爾頓以上的多肽稱為蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)分子量變化范圍很大,從大約6000到1000000道爾頓甚至更大。第四節(jié)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)第二十七頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)☆蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)(Primarystructure)包括組成蛋白質(zhì)的多肽鏈數(shù)目.☆多肽鏈的氨基酸順序，☆以及多肽鏈內(nèi)或鏈間二硫鍵的數(shù)目和位置?！钇渲凶钪匾氖嵌嚯逆湹陌被犴樞?，它是蛋白質(zhì)生物功能的基礎(chǔ)。第二十八頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期一、Protein的一級結(jié)構(gòu)（primarystructure)（一）定義：是指構(gòu)成蛋白質(zhì)的各種氨基酸的種類、數(shù)量、連接方式和排列順序，由遺傳信息（遺傳密碼）所決定。涉及的化學(xué)鍵是肽鍵和少量的二硫鍵。（二）研究意義1、從分子水平上研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能，為蛋白質(zhì)的人工合成奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。2、診斷遺傳病、合成基因探針等高新技術(shù)的研究具有重要意義。第二十九頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期二、蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的測定蛋白質(zhì)氨基酸順序的測定是蛋白質(zhì)化學(xué)研究的基礎(chǔ)。自從1953年F.Sanger測定了胰島素的一級結(jié)構(gòu)以來，現(xiàn)在已經(jīng)有上千種不同蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)被測定。

第三十頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期1，樣品必需純（>97%以上）；2，知道蛋白質(zhì)的分子量；3，知道蛋白質(zhì)由幾個亞基組成；4，測定蛋白質(zhì)的氨基酸組成；并根據(jù)分子量計算每種氨基酸的個數(shù)。5，測定水解液中的氨量，計算酰胺的含量。（1）測定蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)的要求第三十一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期（2）測定步驟1、多肽鏈的拆分。由多條多肽鏈組成的蛋白質(zhì)分子，必須先進(jìn)行拆分。蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的測定第三十二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期五生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期（2）測定步驟1、多肽鏈的拆分。幾條多肽鏈借助非共價鍵連接在一起，稱為寡聚蛋白質(zhì)，如，血紅蛋白為四聚體，烯醇化酶為二聚體；可用8mol/L尿素或6mol/L鹽酸胍處理，即可分開多肽鏈(亞基).