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1、第二章 蛋白质的结构与功能,2,一、元素组成和分子量 1.主要元素：C、H、O、N 稀有元素：P、Fe、Zn、Mn、I 等 2.特点：N含量恒定，平均16% 100克蛋白质中含 16克N。 1克N=6.25 克蛋白质 应用：凯氏定氮法测定样品中蛋白质的含量,第二节 蛋白质的分子组成,3,二、蛋白质的氨基酸组成,1、构件分子（ building block molecule)： L-氨基酸（ amino acid,aa),4,C,H,COOH,NH2,R,（-羧基）,（-氨基）,（侧链/侧基）,L,-氨基酸,5,6,2、参与蛋白质组成的氨基酸20种 受遗传密码控制，无种族特异性 结构特点： 、除
2、Gly外，其余都是L-氨基酸 、Pro为亚氨基酸 、R基团的不同是分类的基础,7,分类： R基团不同：脂肪族 15种 支链：Arg Thr Val Lle Leu 直链: Asp Asn Glu Gln Lys Ser Cys Gly Ala Met 芳香族 3种 Tyr Phe Trp 杂环族 2种 His Pro,8,根据酸碱性分类: 酸性氨基酸: 2 个COOH、 1个-NH2 Asp Glu 碱性氨基酸: 1 个COOH、 2个碱性基团 （氨基、胍基、咪唑基） Arg Lys His 中性氨基酸: 1 个COOH、 1个-NH 极性 非极性,9,* 结构特点： 1.含苯环: phe 2
3、.含酚羟基: Tyr 3.含吲哚环: Trp 4.含羟基: Ser Thr 5.含硫: Cys Met 6.含胍基: Arg 7.含咪唑基: His,11,3. 特殊氨基酸(非编码的aa) 胱氨酸-2分子Cys氧化 羟脯氨酸-Pro羟化 羟赖氨酸-Lys羟化 -羧基谷氨酸-谷氨酸的羧化 4. 医学营养学上将20种氨基酸分为: 8种营养必需氨基酸 12种营养非必需氨基酸,12,5.理化性质 （1）两性电离、等电点 (pI) 在水溶液中能两性电离而成兼性离子,13,H+ H+ R-CH-COO- R-CH-COO- R-CH-COOH 0H- 0H- NH2 NH3+ NH3+,pI,pHpI,p
4、HpI,两性电离与等电点 (pI）,16,氨基酸的等电点(isoelectric point,pI) 氨基酸分子呈电中性时的溶液的pH值,羧基的电离度氨基 中性氨基酸的pI7,应用： 电泳分离蛋白质 pH=pI 氨基酸呈电中性 pHpI 氨基酸带负电荷,17,（2）紫外吸收 芳香族氨基酸特有(Tyr,Trp,phe) 吸收峰：波长280nm 应用：蛋白质溶液定性、定量,18,20,CH,COOH,NH2,R1,COOH,CH,H2N,R2,NH2,CH,R1,O C,N H,CH,COOH,R2,肽键,肽,（3）脱水成肽反应,23,第三节 蛋白质的分子结构,一、肽键与肽 (1)肽键的概念(pe
5、ptide bond) 蛋白质分子中的主要共价键（酰胺键）,24,CH,COOH,NH2,R1,COOH,CH,H2N,R2,NH2,CH,R1,O C,N H,CH,COOH,R2,肽键,肽,N-/H,肽链氨基端,肽链羧基端,C-/OH,25,肽键平面 单键，部分双键性质 连接肽键两端的C=O、N-H和2个C共6个原子的空间位置处在一个相对接近的平面上 相邻2个氨基酸的R侧链形成反式结构,27,（2） 肽 1) 氨基酸通过肽键相连的化合物， 蛋白质不完全水解的产物。 2) 氨基酸残基 （amino acid residues） 3) N-末端（H）与C末端（OH） 4) 多肽(10肽）、寡肽
6、（10肽）、 开链肽与环肽,28,5、2种结构特殊的肽 GSH TRH,29,6、多肽与蛋白质的区别 1）氨基酸残基数 2）空间结构 3）肽链数,30,二、蛋白质结构及其规律性 蛋白质分子的四级结构 空间结构（构象，conformation） 蛋白质分子的二、三、四级结构 蛋白质分子空间结构的了解 X-线衍射、结晶电子云密度、圆二色性,32,（一）蛋白质的一级结构（primary structure）,1、定义： （1）多肽链中氨基酸（残基）的排列顺序。 （2）是蛋白质的基本结构。 （3）是空间结构、生理功能的基础。 2、维系键 肽键（二硫键）,33,35,（二）蛋白质的二级结构（second
7、 structure） 1、定义： 多肽链中相邻氨基酸残基形成的 局部肽链空间结构， 其主链原子的局部空间排布。 2、形式： 螺旋、折叠、转角、无规卷曲,36,螺旋（-helix),38,-片层或-折叠 （pleated sheet structure）,41,-转角（-turn）,43,-螺旋（ -helix),46,无规卷曲（ random coil）,蛋白质二级结构主要的维系键：氢键,47,蛋白质的超二级结构 （super secondary structure） 和结构域（domain）,50,蛋白质的超二级结构 （super secondary structure） 和结构域（dom
8、ain）,51,接受细胞外信号分子,激活细胞内信号分子,52,蛋白质的超二级结构 （super secondary structure） 和结构域（domain）,53,（三）蛋白质的三级结构 (tertiary structure),1、定义 在二级结构的基础上，包括相距较远的氨基酸残基及其侧链R基团形成的整个多肽链的空间构象。,54,2、蛋白质三级结构特点,56,（四）蛋白质的四级结构(quaternary stucture),1、定义 指几个各具独立三级结构的多肽链之 间的相互集结，并以特定的方式接触， 排列形成更高层次的大分子空间构象。 亚基（subunit)- 在蛋白质的四级结构中，
9、 每个各具独立三级结构的多肽链称为亚基 亚基单独存在不具有生物活性。,57,2、特点,63,64,（五）维系蛋白质空间结构的非共价键,66,二硫键（disulfide bond）,67,第四节 蛋白质结构与功能的关系,DNA的碱基排列顺序 蛋白质多肽链上的氨基酸排列顺序 蛋白质的空间构象 蛋白质的功能 一级结构是基础，高级结构是关键,68,1、一级结构不同，功能不同 2、一级结构相同，功能相同 3、一级结构中非关键部位氨基酸残基发生 变化，不影响生物活性。 4、一级结构中关键部位氨基酸残基发生变 化，可导致功能变化。,一、蛋白质一级结构与功能的关系,69,70,71,正常人Hb(HbA)： 链
10、N端第6个氨基酸为Glu,HbS：链N端第6个氨基酸为Val 导致：HbS携氧能力下降,缺氧时RBC呈镰刀状，脆性增加，溶血,血红蛋白病镰刀形细胞贫血症,73,二、空间结构和功能的关系,74,概念： 生理性小分子以非共价键与具四级结构的蛋白质的非活性部位结合，改变亚基间的接触与排列（疏松或紧密），引起蛋白质构象变化、功能改变、活性增高或降低。,别构作用（allosteric effect）,75,O2,HbO2 松弛态,Hb 紧张态,Hb的别构调节,O2,O2,O2,O2,Hb-别构蛋白 O2-别构剂,79,意义： 根据生物体环境的变化，不断调整蛋白质的活性，以便更好地完成其生理功能,80,举
11、例： HbA 22+血红素 亚基之一与O2结合 导致亚基间的盐键断裂 构象轻微变化 （紧密T型 松弛R型） 其它亚基与O2结合力,81,83,第六节 蛋白质的理化性质,一、大分子亲水胶体性质,84,二、两性电离与等电点,pH 8.6 电泳缓冲液,白蛋白 1 2 原点,85,三、紫外吸收特征与蛋白质定量分析,86,1、概念 在物理或化学因素作用下，蛋白质空间结构破坏,一级结构未破坏，理化性质改变（溶解度降低）、生物活性丧失。,四、蛋白质的变性(denaturation),87,2、特点：,88,3、实际应用,89,4、蛋白质复性 -可以复性，但大部分情况下难以复性,90,5、蛋白质变性与别构的区别,
