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1、蛋白质结构,一级结构、二级结构、三级结构和四级结构,多肽链氨基酸顺序分析,蛋白质的结构,蛋白质是由一条或多条多肽链以特殊方式组合而成。当多肽的分子量大到足够具有一定的空间结构时就称为蛋白质。,蛋白质与多肽的主要差别： 分子量，空间结构,蛋白质结构,一级结构,三维结构,蛋白质的一级结构（primary structure）,1定义：,蛋白质的一级结构包括组成蛋白质的多肽链数目、多肽链的氨基酸顺序，以及多肽链内或链间二硫键的数目和位置。 其中最重要的是多肽链的氨基酸顺序，它是蛋白质生物功能的基础。 蛋白质氨基酸顺序的改变，不仅影响蛋白质的高级结构，而且将直接影响其生理功能。,蛋白质一级结构氨基酸顺
2、序,镰形细胞贫血的遗传性疾病，特征是病者的血红蛋白发生变异。 变异的血红蛋白与正常的血红蛋白差异是在一条多肽链上第6位的Glu被Val替代。由于Glu与Val在形成氢键上的差异很大，变异蛋白质的空间结构变化显著，水溶性降低，血液粘度增大，导致贫血症状。,蛋白质氨基酸顺序的改变会引起异常功能或病变。,2蛋白质一级结构的测定 胰岛素的一级结构,1952年英国生化学家Sanger首次测定 结构特点： 1. 由51个氨基酸残基组成 2. 分两条链： A链：21个氨基酸残基 , B链：30个氨基酸残基 3. 含三个二硫链： 一个A链内的二硫键,两个链间二硫键,蛋白质一级结构的测定步骤,1.肽链的数目：通
3、过测定末端氨基酸残基的量与蛋白质相对分子质量之间的关系,确定多肽链的数目.,2.多肽链的拆分:加入盐酸胍,解离非共价力,过氧酸氧化或巯基还原法拆分二硫键.,4.测定多肽链氨基酸顺序,3.测定多肽链氨基酸组成:酸水解,测定计算各种氨基酸分子比.,多肽链氨基酸顺序分析,1.多肽链的选择性降解 酶解法: 胰蛋白酶 化学法: CNBr水解 2.多肽链末端氨基酸的测定 二硝基氟苯(DNFB)法: N端 丹磺酰氯法:N端 阱解法:C端 3.Edman氨基酸顺序法: N端,酶解法,带正电荷的氨基酸,胰蛋白酶,Rm,Rn,Rn,预测端基氨基酸类型,思考题,用胰蛋白酶处理下列小肽，会断裂成什么样的肽片断？ Al
4、a-Ser-Thr-Lys-Gly-Arg-Ser-Gly,答案,Ala-Ser-Thr-Lys Gly-Arg Ser-Gly,思考题,今有一个九肽，分别用（1）胰蛋白酶（2）胰凝乳蛋白酶（3）羧肽酶（4）溴化氰处理，试用箭头及号码表示出它们对肽键作用的位置。 Leu-Met-Arg-Pro-Ala-Lys-Tyr-Ser-Arg,化学方法,溴化氰（CNBr）水解法: 选择性地切割由甲硫氨酸(Met)形成的肽键,高丝氨酸内酯,思考题,一个肽用CNBr切成两个小肽段，又用胰蛋白酶切成另外两个小肽段。 CNBr1, Gly-Thr-Lys-Ala-Glu CNBr2, Ser-Met 胰蛋白酶1
5、, Ser-Met-Gly-Thr-Lys 胰蛋白酶2, Ala-Glu 推断该多肽的氨基酸顺序.,答案,Ser-Met-Gly-Thr-Lys-Ala-Glu,末端氨基酸分析： 包括N端分析，C端分析,N端分析方法,二硝基氟苯（DNFB)法,DNP-氨基酸（黄色）,酸性水解,丹磺酰氯法,N端分析方法,丹磺酰氯,丹磺酰氨基酸有很强的荧光性质，检测灵敏度高,肼解法,C端分析方法,阱化物能与苯甲醛缩合成不溶于水的物质而与C-端氨基酸分离.,Edman氨基酸顺序分析法,N端分析方法,异硫氰酸苯酯,特点：不断重复循环，将肽链N-端氨基酸残基逐一进行标记和解离。,PTH- 苯乙内酰硫脲,蛋白质的空间结构
6、（三维结构）,天然活性蛋白质都有稳定的三维结构。一旦这种三维结构遭到破坏，即使一级结构不变，蛋白质的生物功能也会完全丧失。 具有独特的三维结构是蛋白质区别于普通有机分子最显著的特征。,1.蛋白质的二级结构,蛋白质的二级结构是指肽链的主链在空间的排列。只涉及肽链主链的构象及链内或链间形成的氢键。,多肽链的主链由许多酰胺平面组成，平面之间以碳原子相隔。而C-C键和C-N键是单键，可以自由旋转，因此，在保持肽键平面结构不变的条件下，能够形成不同的空间排列。,维持主链空间排列的另一个重要因素是氢键。 主链中的-C=O和-N-H-能够相互形成链内或链间的氢键。,蛋白质二级结构主要有：,（1）-螺旋 （2
7、）-折叠 （3）-转角,(1) -螺旋,1950年美国Pauling等人发现,-螺旋是蛋白质中最常见的二级结构。 主链按右手方向盘绕成螺旋形，相邻螺圈之间形成链内氢键。,(2) -折叠, -折叠主链骨架以一定的折叠形式形成一个折叠的片层。, 在两条相邻的肽链之间形成氢链。几乎所有的肽键都参与了链间氢键交联。因此，结构牢固。,(3) -转角,由第一个氨基酸残基的C=O与第四个氨基酸残基的NH之间形成氢键。,不稳定的环状结构，主要存在于球状蛋白分子中。,2. 蛋白质的三级结构,蛋白质的三级结构是指在二级结构基础上，多肽链再进一步折叠盘绕成更复杂的空间结构。 三级结构主要靠非共价键来维持。包括氢键、
8、疏水键、离子键、范德华力等。,1963年Kendrew等通过肌红蛋白的x-射线衍射分析，测得了为它的三级结构。,蛋白质的四级结构,具有三级结构的多肽按一定的空间排列方式，通过非共价键缔合在一起形成蛋白质大分子。,蛋白质一级结构和高级结构之间的关系,蛋白质的高级结构是在一级结构的基础上形成的，因此，一级结构的改变必然影响到它的高级结构。 -螺旋的形成及其稳定性取决于它的氨基酸组成和排列顺序。氨基酸残基的R基团比较小，不带电荷，有利于-螺旋的形成和稳定。由于脯氨酸的特殊结构，肽链的主链在脯氨酸所在位置会发生骨架方向变化，不能形成内氢键。因此，多薹链只要存在脯氨酸， -螺旋即发生中断。,几种重要的蛋
9、白质类型,纤维状蛋白质,球状蛋白,角蛋白,丝蛋白,血红蛋白,免疫球蛋白抗体,球状蛋白,结构最复杂，功能最多的一类蛋白质。 结构紧密，分子外层为亲水性残基；内部主要为疏水性氨基酸残基。,血红蛋白,结合蛋白质，血红素中的Fe原子以配价键与肽链分子中的组氨酸咪唑基的氮原子相连。,主要功能是运输氧和二氧化碳。,免疫球蛋白抗体,结合蛋白质，血浆糖蛋白。主要在脾、肝、淋巴等组织的细胞内合成。 抗体是高等动物免疫反应的产物，是机体防止外界物质侵入的防御物质。当外来的大分子物质，如蛋白质、多糖、核酸以及细菌等侵入机体时，引起抗体的产生，这就是机体的免疫反应。 抗体就是免疫球蛋白，外来的大分子物质就称为抗原。,
10、抗体的特点,1. 高度的特异性： 一种抗体一般只与相应的抗原发生作用，形成抗体-抗原复合物。抗体-抗原复合物一般不溶于水，常从溶液中沉淀出来，称为抗体-抗原沉淀反应。 2. 多样性： 不同的抗原可以诱导产生不同的抗体。抗原种类的多样性决定了抗体的多样性。,抗体蛋白Ig (immune globulin),人的抗体蛋白分为5类：IgA, IgD, IgE, IgG（含量最高）, IgM. 抗体蛋白的相对分子质量范围： 150 000950 000,习题课,蛋白质,甘氨酸的解离常数是pK1=2.34, pK2=9.60 ，它的等电点（pI）是( ) A、7.26 B、5.97 C 、7.14 D、
11、10.77 维持蛋白质二级结构稳定的主要因素是： A、静电作用力 B、氢键 C、疏水键 D、范德华作用力 蛋白质变性是由于（ ） A、一级结构改变 B、空间构象破坏 C、辅基脱落 D、蛋白质水解,选择题,4. 在下列所有氨基酸溶液中，不引起偏振光旋转的氨基酸是（ ） A、丙氨酸 B、亮氨酸 C、甘氨酸 D、丝氨酸 5. 谷氨酸的pK1(-COOH)为2.19，pK2(-NH3)为9.67，pK3(-COOH)为4.25，其pI是（ ） A、4.25 B、3.22 C、6.96 D、5.93 6.在生理pH情况下，下列氨基酸中哪个带净负电荷？（ ） A、Pro B、Lys C、His D、Glu
12、,7. 蛋白质分子中-S-S-断裂的方法是（ ） A、加尿素 B、透析法 C、加过甲酸 D、加重金属盐 8. 含有两个羧基的氨基酸是：（ ）。 A.甘氨酸 B. 谷氨酸 C. 缬氨酸 D.甲硫氨酸 9.所有的-氨基酸共有的显色反应是：（ ） A.茚三酮反应 B.双缩脲反应 C.坂口反应 D.福林酚试剂反应 10.下列关于氨基酸的叙述错误的一项是：（ ） A. 酪氨酸和苯丙氨酸含苯环 B. 谷氨酸和天冬氨酸含两个氨基 C. 亮氨酸和缬氨酸是支链氨基酸 D. 酪氨酸和丝氨酸含羟基,11.维持蛋白质一级结构的化学键是：（ ） A盐键 B疏水键 C肽键 D. 氢键 12.多肽GiyArsLyspheA
13、sp（C）经Edman 降解除去一个氨基酸后，其产物是：（ ） A.GlyArg（C）LyspheAsp（C） B.GlyArgLysphe（C）Asp C.ArgLySpheAsp（C）Gly D.ArgLysphe（C）GlyAsp,13.下列肽链不能形成- 螺旋的一个是：（ ） AIle-Asn-Met-Val-Gln BTrp-Val-Gly-Ala-Asn CAla-Pro-Tyr-phe-Gln DSer-Phe-Ala-Gln-Lys 14.有一混合的蛋自质溶液，各种蛋自质的pI 为4.6、5,0、5.3、6.7, 7.3 , 电泳时欲使其中四种泳向正极，缓冲液的pH 值应该是：
14、（ ） A 5.0 B. 6.0 C7.0 D8.0,15.从组织提取液沉淀活性蛋白而又不使之变性的方法是加入 A硫酸铵 B三氯乙酸 C氯化汞D1molL HCl 16. 可用于测定蛋白质分子量的方法是：（ ） ASDS 聚丙烯酰胺凝胶电泳 B离子交换层析 C凯氏定氮法 D亲和层析,17.下列方法中可用于蛋白质多肽链N 未端的氨基酸分析法是：（ ） A茚三酮法 B二硝基氟苯法 CEdman 降解 D丹磺酞氯法 18.下列方法中可用于蛋自质多肽链c 未端的氨基酸分析的方法是：（ ） AEdman 降解 B肼解法 C硼氢化银还原法 D羧肽酶法 19.分离纯化蛋白质可用离子交换层析法，其原理是：（
15、） A蛋白质的溶解度不同 B组成蛋白质的氨基酸种类和数目不同 C蛋白质分子能与其对应的配基进行特异性结合 D蛋白质所带电荷不同,填空题,1.构成蛋白质的氨基酸的构型除甘氨酸外均为型 2.含巯基的氨基酸是。两个通过氧化巯基形成键而在稳定蛋白质的结构中起重要作用。 3. 蛋自质分子中，肽链是由一个氨基酸的基与后一个氨基酸的基缩合而成的。其中的每一个氨基酸单位称为氨基酸,4.维持蛋自质一级结构的共价键有键和键。 5.在-折叠片层中，多肽链间依靠相邻肽链间形成的键来维持结构的稳定性。 6. -转角结构是由第一个氨基酸残基的C=O 与第个氨基酸残基的N-H 之间形成 键而构成的。 7. 某一种蛋白质，其
16、氨基酸组分中富含谷氨酸和天冬氨酸，它的pI 值可能会偏。 8.,判断题,1.在溶液的pH 为7 时赖氨酸在电场中向正极方向移动。 2. Edman 降解反应中PTC 是与氨基酸的-羧基形成PTC-氨基酸。 3. 在2,4-二硝基氟苯（DNFB）反应中，氨基酸的-氨基与DNFB 反应形成黄色的DNP-氨基酸。该反应可用于肽链的C-未端氨基酸的鉴定。 4. 一个六肽的结构是Glu，His，Arg，ValLys。Asp，该肽在pH 11 时向正极迁移。,5. 对同一种蛋自质而言，在氨基酸组分固定后，它的氨基酸顺序可以随机排列。 6.在可溶性球蛋白中，苯丙氨酸、色氨酸、亮氨酸等含疏水性基团的氨基酸大多分布在球蛋白分子内部形成疏水内核
