1、第章養(yǎng)白質的猶構鳥功健Structure and Function of Protein什么是蛋白質？蛋白質(protein)是由許多氨基酸 (amino acids)通過肽鍵(peptide bond)相連 形成的高分子含氮化合物。蛋白質的生物學重要性1. 蛋白質是生物體重要組成成分分布廣：所有器官、組織都含有蛋白質；細 胞的各個部分都含有蛋白質。含量高：蛋白質是細胞內最豐富的有機分子, 占人體干重的45%,某些組織含量更高，例肺及橫紋肌等高達80 % o2. 蛋白質具有重要的生物學功能»作為生物催化劑（酶）»代謝調節(jié)作用»免疫保護作用A物質的轉運和存儲

2、7;運動與支持作用參與細胞間信息傳遞3. 氧化供能第_節(jié)蛋白質的分子組成The Molecular Component of Protein組成蛋白質的元素主要有C. H、O. N和S。有些蛋白質含有少量磷或金屬元素鐵.鋅、猛.鉆、銅，個別蛋白質還含有碘。蛋白質元素組成的特點各種蛋白質的含氮量很接近，平均為16%。由于體內的含氮物質以蛋白質為主，因此, 只要測定生物樣品中的含氮量，就可以才艮據(jù)以 下公式推算出蛋白質的大致含量：100克樣品中蛋白質的含量(g %)=每克樣品含氮克數(shù)X 6.25X100一、組成人體蛋白質的20種氨基酸均屬丁 La 氨基酸存在自然界中的氨基酸有300余種，但 組成人

3、體蛋白質的氨基酸僅有20種，且均 屬L氨基酸(甘氨酸除外)。COO-氨基酸胡離二、氨基酸可根據(jù)側鏈結構和理化性質進行分類非極性脂肪族氨基酸極性中性氨基酸芳香族氨基酸酸性氨基酸堿性氨基酸（一）側鏈含桂鏈的氨基酸屬于非極性脂肪族氨基酸結構式CH3CHCHCOO-CHj *NH3CH3-CH-CH2CHCOOch3 血CHjCH2CHCHCOO-CHj *NH5 /CHaxa<coo- c中 /NH；'ch/中文名英文名三字符號一字 符號等電點（pl）甘氨酸.glycineGlyG5.97丙氨酸alanineAlaA6.00valineVaiV5.96亮氨酸lcucincLeuL5.9

4、8異亮氨酸isoleucinelieI6.02脯氨酸.prolineProP6.30（二）側鏈有極性但不帶電荷的氨基酸是極性中性氨基酸結構式中文名絲氨酸HOCHj CHCOO- 1*NH,HSCHj-CHCOO-NH、半胱氨酸CHaSCHCHi-yCHCXX)蛋氨酸°、XCcib CHCOO hbhcy：CH2CH3 CHCOO"谷氨酰胺HOCMC OO'蘇氨酸英文名serine三字 符號Scr_字 符號s等電點(pl)5.68cysteineCysc5.07methionineMetM5.74asparagineAsnN5.41glutamineGinQ5.65t

5、hreonineThrT5.60(三)側鏈含芳香基團的氨基酸是芳香族氨基酸結構式CH2 CHCOO*NH3英文名三字 符號一字 符號等電點(pl)phenylalaninePheF5.48tryptophanTryW5.89tyrosineTryY5.66中文名苯丙氨酸色氨酸酪氨酸(四)側鏈含負性解離基團的氨基酸是酸性氨基酸結構式HOOCCH2CHr-CHCOO-4NH,HOOCCH2- CHCOO-B1NHzCHzCHzCHzCHz屮文名英文名三字 符號_字符號等電點(pl)天冬氨酸aspartic acidAspD2.97谷氨酸glutamic acidGluE3.22COO-賴氨酸 ly

6、sine Lys9.74（五）側鏈含正性解離基團的氨基酸屬于堿性氨基酸幾種特殊氨基酸脯氨酸（亞氨基酸）CHCOO-結構式中文名英文名三字一字 符號符號等電點（pl）NH"rNH2CNHCH2CH2CH2 CHCOO-精氨酸arginineArgR10.76HOC-CH2-CHCOO-N ,NH 佩組氨酸histidineHisH7.59c H弋CH? /半胱氨酸-OOC-CH-CH2-.±.HS-CH2-CH-COO-聞3 ，hh+nh3-OOC-CH-CH2-!S-StCH2-CH-COO-+NH3+NH3二硫鍵胱氨酸三、20種氨基酸具有共同或特異的理化性質(一) 氨基酸

7、具有兩性解離的性質兩性解離及等電點氨基酸是兩性電解質，其解離程度取決于所 處溶液的酸堿度。等電點(isoelectric point, pl)在某一pH的溶液中，氨基酸解離成陽離子和 陰離子的趨勢及程度相等，成為兼性離子，呈電 中性。此時溶液的pH值稱為該氨基酸的等電點。R-CH-COOHR-CH-COOHNH3+OH+ H+nh2!1R-CH -COO-NH3+ +H+R-CH-COCTnh2pH<pIpH=pIpH>pI陽離子氨基酸的兼性離子陰離子（二）含共軌雙鍵的氨基酸具有紫外吸收性質色氨酸、酪氨酸的 最大吸收牽在280 nm 附近。芳香族氨基酸的紫外吸收大多數(shù)蛋白質含有 這

8、兩種氨基酸殘基，所 以測定蛋白質溶液 280nm的光吸收值是分 析溶液中蛋白質含量的 快速簡便的方法。（三）氨基酸與荀三酮反應生成藍紫色化合物氨基酸與菊三酮水合物共熱，可生成藍紫色化合物，其最大吸收峰在570nm處。由于此吸收峰值與氨基酸的含量存在正比關系，因此可作為氨基酸定量分析方法。* RdCOOH I nh2氮基酸+ RCHO十CO2+ 3H2OU!蛋白質是由許多氨基酸殘基組成的多肽鏈(一)氨基酸通過肽鍵連接而形成肽(peptide)肽鍵(peptide bond)是由一個氨基酸的a- 竣基與另一個氨基酸的氨基脫水縮合而形成 的化學鍵。9nh2-ch-c+9+ NH-CH-CZLI、0H

9、H甘氨酸甘氨酸：0H H： H肽是由氨基酸通過肽鍵縮合而形成的化合物。兩分子氨基酸縮合形成二肽，三分子氨基 酸縮合則形成三肽由十個以內氨基酸相連而成的肽稱為寡肽 (oligopeptide),由更多的氨基酸相連形成的肽 稱多肽(polypeptide)。肽鏈中的氨基酸分子因為脫水縮合而基團 不全，被需為氨基酸殘基(residue)。多肽鏈(polypeptide chain)是指許多氨基酸之間以肽鍵連接而成的一種結構。多肽鏈有兩端：N末端：多肽鏈中有游離偸氨基的一端C末端：多肽鏈中有游離(I-竣基的一端N末端TyrGin) 60Lev牛核糖核酸酶（二）體內存在多種重要的生物活性肽H HCHOO

10、CNH1.谷胱甘肽(glutathione, GSH)N末端N末端谷氨酸 半胱氨酸 甘氨酸X-LJK2 多肽類激素及神經(jīng)肽體內許多激素屬寡肽或多肽促甲狀腺素釋放激素（TRH）神經(jīng)肽(neuropeptide)第二節(jié)蛋白質的分子結構The Molecular Structure of Protein蛋白質的分子結構包括:一級結構(primary structure)高級結構二級結構(secondary structure) 三級結構(tertiary structure) 四級結構(quaternary structure)一、氨基酸的排列順序決定蛋白質的一級結構定義：蛋白質的一級結構指在蛋白質

11、分子從N-端至 C-端的氨基酸列順序。主要的化學鍵：肽鍵，有些蛋白質還包括二硫鍵。Aft HR甘序亮*谷-領半|匸¥就亂僅亮半紋孑NT谷屯亮咎夭冬天冬ECOOHBM苯丙*天冬貽堿組仗斗號甘弋組卞/（侮丙甘井U甘苯丙-苯丙- 12345 678 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 2425廉蘇七鼻-丙-COOH26 27 28 29 30牛胰島素的一級結構一級結構是蛋白質空間構象和特異生物學功能的基礎，但不是決定蛋白質空間構象的唯一因素。二、多肽鏈的局部主鏈構象為蛋白質二級結構定義：蛋白質分子中某一段肽鏈的局部空間 結構，即該段肽鏈主

12、鏈骨架原子的相對空 間位置，并不涉及氨基酸殘基側鏈的構象。主要的化學鍵：氫鍵(一)參與肽鍵形成的6個原子在同一平面上參與肽鍵的6個原子Cj、C、O、N、H、位于同一平 面，C“和(:述在平面上所處的位置為反式(trans)構型，此同 一平面上的6個原子構成了所謂的肽單元(peptide unit) o(一)參與肽鍵形成的6個原子在同一平面上參與肽鍵的6個原子C“、C、O、N、H、Ca24i于同一平 面，C“和Ca2在平面上所處的位置為反式(trans)構型，此同 一平面上的6個原子構成了所謂的肽單元(peptide unit)。(二)a -螺旋結構是常見的蛋白質二級結構蛋白質二級結構>

13、a-螺旋(a -helix)> 卜折疊(p-pleated sheet)>弘轉角(卩-tum)無規(guī)卷曲(random coil)目錄 a-螺旋（三）卩-折疊使多肽鏈形成片層結構（四）卩轉角和無規(guī)卷曲在蛋白質分子中普遍存在0 轉角< !< !無規(guī)卷曲是用來闡述沒有確定規(guī)律性的那部 分肽鏈結構。< !(五)模體是具有特殊功能的超二級結構在許多蛋白質分子中，可發(fā)現(xiàn)二個或三個具 有二級結構的肽段，在空間上相互接近，形成一 個有規(guī)則的二級結構組合，被稱為超二級結構。二級結構組合形式有3種：aa,陽卩，護。二個或三個具有二級結構的肽段，在空間 上相互接近，形成一個特殊的空間構象，稱為 模體(motif) o模體是具有特殊功能的超二級結構。模體常見的形式*螺旋W轉角（或 環(huán)）W螺旋模體鏈予轉角鏈模體鏈予轉角S螺旋予 轉角鏈模體鈣結合蛋白中結合 鈣離子的模體鋅指結構（六）氨基酸殘基的側鏈對二級結構形成的影響蛋白質二級結構是以一級結構為基礎的。 一段肽鏈其氨基酸殘基的側鏈適合形成a 螺旋 或卜折疊，它就會出現(xiàn)相應的二級結構。三、在二級結構基礎上多肽鏈進一步折疊形成蛋白質三級結構（一）三級結構是指整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對空間位置定義：整條肽鏈中全部氨基酸殘基的