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1、第三章第三章氨基酸与蛋白质氨基酸与蛋白质教材教材 第第3-73-7章章What is the structure, chemistry, and biological function of amino acids， peptides， proteins?结构结构性质性质结构结构性质性质分离分离纯化纯化测定测定氨基酸氨基酸肽肽蛋白质蛋白质概念概念分类分类功能功能第二章第二章 蛋白质的共价结构蛋白质的共价结构1 1、蛋白质通论、蛋白质通论3 3、蛋白质一级结构、蛋白质一级结构2 2、肽、肽4 4、一级结构生物学意义、一级结构生物学意义5 5、人工合成、人工合成l蛋白质是由许多氨基酸通过肽键相连形
2、成的高分蛋白质是由许多氨基酸通过肽键相连形成的高分子含氮化合物；子含氮化合物； l蛋白质是生命的物质基础；蛋白质是生命的物质基础；l英文名称英文名称proteinprotein，是，是“最原初的最原初的” “第一重要第一重要的的”意思，是由意思，是由2020种种L L型型 - -氨基酸组成氨基酸组成的生物大分子；的生物大分子；l占人体干中的占人体干中的4545；最简单的单细胞（大肠杆菌）；最简单的单细胞（大肠杆菌）每个菌体约有每个菌体约有30003000种不同的蛋白质；种不同的蛋白质；l机体的新陈代谢的全部化学反应均有蛋白质（酶）机体的新陈代谢的全部化学反应均有蛋白质（酶）的参与；的参与；1.
3、1 1.1 蛋白质的化学组成蛋白质的化学组成l多数蛋白质含多数蛋白质含: : 碳碳(C)50(C)5056% 56% 氢氢(H)6(H)68% 8% 氧氧(O)19(O)1924%24% 氮氮(N)13(N)1319% 19% 硫硫(S)0(S)04%4%l有有些些蛋蛋白白质质含含有有磷磷，少少数数含含铁铁、铜铜、锰锰、锌锌、钴钴、钼等，个别还含有碘钼等，个别还含有碘l各种蛋白质的含氮量平均为各种蛋白质的含氮量平均为16161.1 1.1 蛋白质的化学组成蛋白质的化学组成凯氏凯氏(Kjedahl)(Kjedahl)定氮法定氮法每克样品含氮的克数每克样品含氮的克数 6.25 6.25100100
4、 =100 =100克样品中蛋白质的含量克样品中蛋白质的含量( (克克%)%)帮助构建肌肉的巨型蛋白帮助构建肌肉的巨型蛋白titin l含氮量很高，生产工艺简单、成本很低，给了掺含氮量很高，生产工艺简单、成本很低，给了掺假、造假者极大地利益驱动假、造假者极大地利益驱动; ;l有人估算在植物蛋白粉和饲料中使蛋白质增加一有人估算在植物蛋白粉和饲料中使蛋白质增加一个百分点，用三聚氰胺的花费只有真实蛋白原料个百分点，用三聚氰胺的花费只有真实蛋白原料的的1/5;1/5;l三聚氰胺作为一种白色结晶粉末，没有什么气味三聚氰胺作为一种白色结晶粉末，没有什么气味和味道，掺杂后不易被发现等也成了掺假、造假和味道，
5、掺杂后不易被发现等也成了掺假、造假者心存侥幸的辅助原因者心存侥幸的辅助原因; ;l19941994年年国际化学品安全手册国际化学品安全手册表明表明: :长期或反复长期或反复大量摄入三聚氰胺可能对肾与膀胱产生影响，导大量摄入三聚氰胺可能对肾与膀胱产生影响，导致产生结石。致产生结石。为什么要用三聚氰胺呢？为什么要用三聚氰胺呢？1.1 1.1 蛋白质的化学组成蛋白质的化学组成l 根据蛋白质分子的组成成分分类根据蛋白质分子的组成成分分类l 根据溶解度分类根据溶解度分类l 根据分子形状分类根据分子形状分类l 根据蛋白质的生物学功能分类根据蛋白质的生物学功能分类1.2 1.2 蛋白质的分类蛋白质的分类蛋蛋
6、白白质质功能功能 形状形状球蛋白：球形、易溶解。球蛋白：球形、易溶解。组成组成溶解性溶解性 纤维蛋白纤维蛋白：形似纤维、不溶于水形似纤维、不溶于水单纯蛋白：只有单纯蛋白：只有氨基酸，多数蛋白氨基酸，多数蛋白清蛋白（白蛋白）：溶于水清蛋白（白蛋白）：溶于水球蛋白：微溶于水，溶于稀盐球蛋白：微溶于水，溶于稀盐醇蛋白：不溶于水，溶于乙醇醇蛋白：不溶于水，溶于乙醇缀合蛋白：与非蛋白质物质结合，如核蛋缀合蛋白：与非蛋白质物质结合，如核蛋白、糖蛋白和脂蛋白白、糖蛋白和脂蛋白活性蛋白：如酶、激素，受体、膜蛋白活性蛋白：如酶、激素，受体、膜蛋白非活性蛋白：胶原蛋白、角蛋白、弹性蛋白非活性蛋白：胶原蛋白、角蛋白
7、、弹性蛋白1.2 1.2 蛋白质的分类蛋白质的分类Three basic classes according to shape and solubility1.2 1.2 蛋白质的分类蛋白质的分类l此外，还可以根据蛋白质的特定结构域或氨基酸此外，还可以根据蛋白质的特定结构域或氨基酸模体特性分类；模体特性分类；l根据结构与功能的关系，将具有相同或类似结构根据结构与功能的关系，将具有相同或类似结构域或模体的蛋白质（同源蛋白质）归为一大类、域或模体的蛋白质（同源蛋白质）归为一大类、一类或一组，分别称为超家族、家族或亚家族；一类或一组，分别称为超家族、家族或亚家族；1.2 1.2 蛋白质的分类蛋白质的
8、分类胶胶原原蛋蛋白白的的结结构构1.2 1.2 蛋白质的分类蛋白质的分类1.2 1.2 蛋白质的分类蛋白质的分类胶胶原原蛋蛋白白的的结结构构生物体内胶原蛋白网生物体内胶原蛋白网1.2 1.2 蛋白质的分类蛋白质的分类球状蛋白球状蛋白1.2 1.2 蛋白质的分类蛋白质的分类1.3 1.3 蛋白质的结构层次蛋白质的结构层次1.3 1.3 蛋白质的结构层次蛋白质的结构层次1 1生物催化生物催化功能功能2 2结构结构功能功能3 3转运转运功能功能4 4运动运动功能功能5 5营养和贮存营养和贮存功能功能6 6调控调控功能功能7 7保护和防御保护和防御功能功能8 8接受和传递接受和传递信息信息功能功能1.
9、4 1.4 蛋白质的功能蛋白质的功能酶酶酶酶生物催化生物催化生物催化生物催化1.4 1.4 蛋白质的功能蛋白质的功能人体的毛发、蜘蛛网的网丝等都是人体的毛发、蜘蛛网的网丝等都是人体的毛发、蜘蛛网的网丝等都是人体的毛发、蜘蛛网的网丝等都是结构结构结构结构蛋白蛋白蛋白蛋白1.4 1.4 蛋白质的功能蛋白质的功能血红蛋白属于血红蛋白属于血红蛋白属于血红蛋白属于运输运输运输运输蛋白蛋白蛋白蛋白1.4 1.4 蛋白质的功能蛋白质的功能伸缩蛋白与结构蛋白可共同完成肌肉的伸缩蛋白与结构蛋白可共同完成肌肉的伸缩蛋白与结构蛋白可共同完成肌肉的伸缩蛋白与结构蛋白可共同完成肌肉的运动运动运动运动1.4 1.4 蛋白
10、质的功能蛋白质的功能l西非丛林地区的黑人擅长短跑、跳远、篮球等西非丛林地区的黑人擅长短跑、跳远、篮球等需要强爆发力的项目；需要强爆发力的项目； l合成合成辅肌动蛋白的辅肌动蛋白的ACTN3ACTN3基因的某种变异体基因的某种变异体在西非裔黑人的基因库中频率很高；在西非裔黑人的基因库中频率很高；l这些变体所合成的肌动蛋白恰恰提高了肌肉快这些变体所合成的肌动蛋白恰恰提高了肌肉快速运动能力；速运动能力；关于奥运会上的牙买加选手关于奥运会上的牙买加选手关于奥运会上的牙买加选手关于奥运会上的牙买加选手1.4 1.4 蛋白质的功能蛋白质的功能卵清蛋白属于卵清蛋白属于卵清蛋白属于卵清蛋白属于贮藏贮藏贮藏贮藏
11、蛋白蛋白蛋白蛋白1.4 1.4 蛋白质的功能蛋白质的功能胰岛素胰岛素胰岛素胰岛素调控调控调控调控1.4 1.4 蛋白质的功能蛋白质的功能免疫球蛋白属免疫球蛋白属免疫球蛋白属免疫球蛋白属于于于于保护保护保护保护蛋白蛋白蛋白蛋白1.4 1.4 蛋白质的功能蛋白质的功能某些蛋白可在细胞内和细胞间进行某些蛋白可在细胞内和细胞间进行某些蛋白可在细胞内和细胞间进行某些蛋白可在细胞内和细胞间进行信号传递信号传递信号传递信号传递1.4 1.4 蛋白质的功能蛋白质的功能ChymotrypsinChymotrypsin胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶 with its active sitewith its active
12、 site1.5 1.5 典型蛋白质典型蛋白质钾电位门通道 1.5 1.5 典型蛋白质典型蛋白质四种ATP驱动的离子泵 1.5 1.5 典型蛋白质典型蛋白质Aquaporin(水通道蛋白)大肠杆菌水通道蛋白Z（AQP Z）是大肠杆菌细胞的一个非常重要的水通道蛋白质，由693个氨基酸残基组成，与哺乳动物水通道蛋白具有30%的同源性，预测具有6个跨膜区域，通常以四聚体形式存在，并具有极强的水渗透功能，具有典型的“漏沙”水渗透机理。在1个渗透梯度条件下，它的水渗透能力是（2-10） 10-14 cm3/sec.subunit,且活化能很低（3.7kcal/mol）。以这个速率，在1个渗透梯度条件下（
13、大概25个大气压），大概0.14微克大肠杆菌水通道蛋白Z就能回收一个人一天产生的废水。假定水通道蛋白表面密度为10%，1.3cm2的过滤膜就可以完成一个人一天废水的回收。由于水通道蛋白非常稳定，对蛋白酶具有抗性，而且不被其他的生物大分子抑制，所以水通道蛋白为基础的水回收技术在宇宙空间飞行和多种陆地应用等方面都具有潜在的重要应用。 1.5 1.5 典型蛋白质典型蛋白质The protein keratin is the chief structural components of hair, scales, horn, wool, nails and feathers.1.5 1.5 典型蛋白质
14、典型蛋白质Acetylcholine receptor1.5 1.5 典型蛋白质典型蛋白质2.1 2.1 肽键肽键 肽键就是由氨基酸的肽键就是由氨基酸的-羧基与相邻的氨基酸羧基与相邻的氨基酸的的-氨基脱水缩合起来的键。氨基脱水缩合起来的键。l肽肽: :氨基酸通过肽键连结起来的化合物。氨基酸通过肽键连结起来的化合物。l二肽二肽: :两个氨基酸形成的肽。两个氨基酸形成的肽。l三肽三肽: :三个氨基酸形成的肽。三个氨基酸形成的肽。l多肽多肽: :许多氨基酸形成的肽。许多氨基酸形成的肽。l蛋白质蛋白质: :多是组成氨基酸超过多是组成氨基酸超过100100个的多肽。个的多肽。l氨基酸残基氨基酸残基: :
15、氨基酸由于形成肽键而失去了一分氨基酸由于形成肽键而失去了一分子水，因此表现出其分子的不完整。子水，因此表现出其分子的不完整。l末端氨基和末端羧基：末端氨基和末端羧基：缩合后的氨基酸，只在肽缩合后的氨基酸，只在肽的两端有自由的的两端有自由的-氨基和氨基和-羧基，简称羧基，简称N-N-端和端和C-C-端。端。2.2 2.2 肽肽肽链的命名：肽链的命名：根据组成的氨基酸残基来确定。规定根据组成的氨基酸残基来确定。规定从肽链的从肽链的N-N-端残基开始，依次称为某氨基酰、氨基端残基开始，依次称为某氨基酰、氨基酰酰某氨基酸。如：某氨基酸。如：2.2 2.2 肽肽2.2 2.2 肽肽反式构型的肽键 2.3
16、 2.3 肽的结构肽的结构l由于肽键不能自由由于肽键不能自由旋转，组成肽基的旋转，组成肽基的4 4个个原子和与之相连的原子和与之相连的2 2个个 - -碳原子都处于一个碳原子都处于一个平面内，此刚性结构平面内，此刚性结构的平面称为肽平面或的平面称为肽平面或酰胺平面酰胺平面 2.3 2.3 肽的结构肽的结构l许多短肽的晶体，均为离子晶格，熔点很高，在水许多短肽的晶体，均为离子晶格，熔点很高，在水溶液中以偶极离子存在；溶液中以偶极离子存在；l肽的酸碱性质主要来自游离末端肽的酸碱性质主要来自游离末端 -NH-NH2 2、 -COOH-COOH以以及侧链及侧链R R基上可解离的基团；基上可解离的基团；
17、l小肽的很多性质与游离的氨基酸相似；小肽的很多性质与游离的氨基酸相似；l每一种肽也有其等电点，其中小肽的计算方法与氨每一种肽也有其等电点，其中小肽的计算方法与氨基酸相同；基酸相同；l肽的游离肽的游离 -NH-NH2 2、 -COOH-COOH以及侧链以及侧链R R基也可以发生与基也可以发生与氨基酸中相应的基团类似的反应。氨基酸中相应的基团类似的反应。2.4 2.4 肽的理化性质肽的理化性质谷胱甘肽（谷胱甘肽（GSHGSH）：）： 多肽类激素：催产素（多肽类激素：催产素（ OxytocinOxytocin ）等）等脑啡肽（脑啡肽（enkephalinenkephalin ）：）： 多肽类抗生素：
18、短杆菌肽多肽类抗生素：短杆菌肽S S（Gramicidin SGramicidin S ）等）等肽类毒素：肽类毒素： - -鹅膏蕈碱（鹅膏蕈碱（ - - amanitinamanitin ） GSHGSHOxytocin Oxytocin Enkephalin Enkephalin Gramicidin S Gramicidin S - - amanitinamanitin2.5 2.5 天然存在的活性肽天然存在的活性肽l蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构就是蛋白质多肽链中氨基酸残就是蛋白质多肽链中氨基酸残基的排列顺序，又被称为基的排列顺序，又被称为氨基酸序列；氨基酸序列；l在有二硫键的蛋白质中
19、，一级结构也包括二硫键在有二硫键的蛋白质中，一级结构也包括二硫键和其配对方式。和其配对方式。3.1 3.1 蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构3.1 3.1 蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构我国我国19651965年在世界上第年在世界上第一个用化学方法人工合一个用化学方法人工合成的蛋白质就是这种牛成的蛋白质就是这种牛胰岛素。胰岛素。3.1 3.1 蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构1 1测定氨基酸的组成测定氨基酸的组成2 2蛋白质的蛋白质的N-N-末端和末端和C-C-末端的测定末端的测定3 3二硫键的拆开和肽链的分离二硫键的拆开和肽链的分离4 4肽链的部分水解和肽段的分离肽链的部分水解和肽段的分离
20、5 5肽段氨基酸顺序的测定肽段氨基酸顺序的测定6 6二硫键位置的确定二硫键位置的确定3.2 3.2 蛋白质的一级结构测定蛋白质的一级结构测定l确定蛋白质所含氨基酸确定蛋白质所含氨基酸的种类，并明确每种氨基的种类，并明确每种氨基酸有多少。酸有多少。l目前较为成功的是将蛋目前较为成功的是将蛋白质经白质经6 mol/L HCl6 mol/L HCl在在110110下水解下水解24 h24 h后，用后，用氨基酸自动分析仪进行测氨基酸自动分析仪进行测定。定。 3.2.1 3.2.1 氨基酸组成氨基酸组成lSangerSanger法。法。2,4-2,4-二硝基氟苯在碱性条件下，能够与肽链二硝基氟苯在碱性条
21、件下，能够与肽链N-N-端端的游离氨基作用，生成二硝基苯衍生物（的游离氨基作用，生成二硝基苯衍生物（DNPDNP）。）。l在酸性条件下水解，得到黄色在酸性条件下水解，得到黄色DNP-DNP-氨基酸。该产物能够用乙氨基酸。该产物能够用乙醚抽提分离。不同的醚抽提分离。不同的DNP-DNP-氨基酸可以用色谱法进行鉴定。氨基酸可以用色谱法进行鉴定。2,4-2,4-二硝基氟苯法二硝基氟苯法 3.2.2 N-3.2.2 N-末端氨基酸测定末端氨基酸测定氰酸盐法氰酸盐法 此法最大优点是除去此法最大优点是除去N N末端氨基酸后剩下的肽链部分仍是完末端氨基酸后剩下的肽链部分仍是完整的。因此，可以用来一步步地测定
22、多肽链整的。因此，可以用来一步步地测定多肽链N N末端的氨基酸末端的氨基酸顺序。氨基酸分析仪就是根据此原理制成的。顺序。氨基酸分析仪就是根据此原理制成的。3.2.2 N-3.2.2 N-末端氨基酸测定末端氨基酸测定丹磺酰氯法丹磺酰氯法 l在碱性条件下，丹磺酰氯（二甲氨基萘磺酰氯）可以与在碱性条件下，丹磺酰氯（二甲氨基萘磺酰氯）可以与N-N-端氨基酸的游离氨基作用，得到丹磺酰端氨基酸的游离氨基作用，得到丹磺酰- -氨基酸。氨基酸。l此法的优点是丹磺酰此法的优点是丹磺酰- -氨基酸有很强的荧光性质，检测灵氨基酸有很强的荧光性质，检测灵敏度可以达到敏度可以达到1 1 1010-9-9molmol。3
23、.2.2 N-3.2.2 N-末端氨基酸测定末端氨基酸测定氨肽酶法氨肽酶法 l从多肽链的从多肽链的N-N-端逐个的向里水解端逐个的向里水解。l可根据可根据不同的反应时间测出酶水解所释放出的不同的反应时间测出酶水解所释放出的氨基酸种类和数量，从而知道蛋白质的氨基酸种类和数量，从而知道蛋白质的N-N-末端末端残基顺序残基顺序。l最常用的氨肽酶是亮氨酸氨肽酶，水解以亮氨最常用的氨肽酶是亮氨酸氨肽酶，水解以亮氨酸残基为酸残基为N-N-末端的肽键速度最大末端的肽键速度最大。3.2.2 N-3.2.2 N-末端氨基酸测定末端氨基酸测定多肽与肼在无水条件下加热，多肽与肼在无水条件下加热，C-C-端氨基酸即从
24、肽链端氨基酸即从肽链上解离出来，其余的氨基酸则变成肼化物。肼化物上解离出来，其余的氨基酸则变成肼化物。肼化物能够与苯甲醛缩合成不溶于水的物质而与能够与苯甲醛缩合成不溶于水的物质而与C-C-端氨基端氨基酸分离。酸分离。肼解法肼解法 3.2.3 C-3.2.3 C-末端氨基酸测定末端氨基酸测定羧肽酶水解法羧肽酶水解法 l能从多肽链的能从多肽链的C-C-端逐个的水解。根据不同的反应端逐个的水解。根据不同的反应时间测出酶水解所释放出的氨基酸种类和数量，时间测出酶水解所释放出的氨基酸种类和数量，从而知道蛋白质的从而知道蛋白质的C-C-末端残基顺序末端残基顺序。l目前常用的羧肽酶有四种：目前常用的羧肽酶有
25、四种：A,B,CA,B,C和和Y Y。A A和和B B来自来自胰脏；胰脏；C C来自柑桔叶；来自柑桔叶；Y Y来自面包酵母来自面包酵母。l羧肽酶羧肽酶A A能水解除能水解除Pro,ArgPro,Arg和和LysLys以外的所有以外的所有C-C-末端末端氨基酸残基；氨基酸残基；B B只能水解只能水解ArgArg和和LysLys为为C-C-末端残基的末端残基的肽键肽键。l但实际有时相连的氨基酸以相近的速度释放，结但实际有时相连的氨基酸以相近的速度释放，结果不好分析。果不好分析。3.2.3 C-3.2.3 C-末端氨基酸测定末端氨基酸测定羧肽酶水解法羧肽酶水解法 3.2.3 C-3.2.3 C-末端
26、氨基酸测定末端氨基酸测定氨氨基基酸酸的的释释放放量量（摩摩尔尔数数）反应时间反应时间GlySerVal判断序列判断序列 -Val-Ser-Gly-COOH羧肽酶水解法羧肽酶水解法 3.2.3 C-3.2.3 C-末端氨基酸测定末端氨基酸测定l最普遍的方法是用过量的巯基乙醇处理，然后用最普遍的方法是用过量的巯基乙醇处理，然后用碘乙酸保护还原时生成的半胱氨酸巯基，以防它碘乙酸保护还原时生成的半胱氨酸巯基，以防它重新被氧化。重新被氧化。l二硫键拆开后形成的个别肽链，可能用纸层析、二硫键拆开后形成的个别肽链，可能用纸层析、离子交换柱层析、逆流分溶、区带电泳等方法进离子交换柱层析、逆流分溶、区带电泳等方
27、法进行分离。行分离。3.2.4 3.2.4 二硫键拆开和肽链分离二硫键拆开和肽链分离SH +SHS SHOCH2CH2SHICH2COOH 涉及反应涉及反应pH8.09.0,室温室温S CH2COO3.2.4 3.2.4 二硫键拆开和肽链分离二硫键拆开和肽链分离化学法化学法 l有溴化氰法、部分酸水解法、羟胺法和有溴化氰法、部分酸水解法、羟胺法和N-N-溴代溴代琥珀酰亚胺法等。琥珀酰亚胺法等。酶解法酶解法 l有较强专一性，水解产率也较高。有较强专一性，水解产率也较高。l常用的酶有胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、胃蛋白常用的酶有胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、胃蛋白酶和嗜热菌蛋白酶等。酶和嗜热菌蛋白酶等。l处理后
28、得到的肽段，主要通过凝胶过滤法分离，处理后得到的肽段，主要通过凝胶过滤法分离，常辅以离子交换层析法。常辅以离子交换层析法。3.2.5 3.2.5 肽链部分水解和分离肽链部分水解和分离主要是主要是EdmanEdman降解法。降解法。P. EdmanP. Edman于于19501950年首先提年首先提出。出。lEdmanEdman降解试剂降解试剂（PITCPITC）与多肽链的游离）与多肽链的游离末端氨基作用，降解反应末端氨基作用，降解反应分偶联、环化断裂和转化分偶联、环化断裂和转化三个步骤。三个步骤。3.2.6 3.2.6 肽段氨基酸顺序测定肽段氨基酸顺序测定酶解法酶解法l主要是肽谱重迭法，是在化
29、学法所得结果的前主要是肽谱重迭法，是在化学法所得结果的前期下进行的氨基酸序列分析。期下进行的氨基酸序列分析。 l 测定多肽链中分离出来的各个小肽段，可以测定多肽链中分离出来的各个小肽段，可以应用化学方法或酶学方法测出其中的氨基酸顺序。应用化学方法或酶学方法测出其中的氨基酸顺序。然后比较用不同方法获得的几套肽段的氨基酸顺然后比较用不同方法获得的几套肽段的氨基酸顺序，根据它们彼此有重叠的部分，确定每个肽段序，根据它们彼此有重叠的部分，确定每个肽段的适当位置。拼凑出整个肽链的氨基酸顺序。的适当位置。拼凑出整个肽链的氨基酸顺序。 3.2.6 3.2.6 肽段氨基酸顺序测定肽段氨基酸顺序测定肽肽顺序顺序
30、A A1 1 B B1 1A A2 2B B2 2 A A3 3B B3 3 A A4 4Ala.Phe(Ala.Phe(丙丙- -苯丙苯丙) )Ala.Phe.Gly.Lys(Ala.Phe.Gly.Lys(甘甘- -赖赖) ) Gly.Lys.Asn.Tyr(- Gly.Lys.Asn.Tyr(-天冬酰天冬酰- -酪酪) ) Asn.Tyr.Arg(-Asn.Tyr.Arg(-精精) ) Arg.Trp(- Arg.Trp(-色色) ) Trp.His(-Trp.His(-组组) ) His.Val(- His.Val(-缬缬) )十肽十肽顺序顺序Ala.Phe.Gly.Lys.Asn.T
31、yr.Arg.Trp.His.Val Ala.Phe.Gly.Lys.Asn.Tyr.Arg.Trp.His.Val 3.2.6 3.2.6 肽段氨基酸顺序测定肽段氨基酸顺序测定l一般可用蛋白酶或酸直接水解原来的蛋白质，从部分一般可用蛋白酶或酸直接水解原来的蛋白质，从部分水解产物中分离出含有二硫键的肽段，所得到的肽段水解产物中分离出含有二硫键的肽段，所得到的肽段混合物可用混合物可用BrownBrown及及HarltayHarltay的对角线电泳技术进行分的对角线电泳技术进行分离，确定二硫键位置。离，确定二硫键位置。l一般用胃蛋白酶水解原来的含二硫链的蛋白质。因为一般用胃蛋白酶水解原来的含二硫链
32、的蛋白质。因为胃蛋白酶专一性较低，切点多，这样生成的肽段（包胃蛋白酶专一性较低，切点多，这样生成的肽段（包括含有二硫桥的肽段）都比较小，后面的分离、鉴定括含有二硫桥的肽段）都比较小，后面的分离、鉴定工作均比较容易进行。其次是胃蛋白酶的工作均比较容易进行。其次是胃蛋白酶的pHpH在酸性范在酸性范围（围（1 12 2），有利于防止二硫键发生交换反应而造成），有利于防止二硫键发生交换反应而造成麻烦。麻烦。3.2.7 3.2.7 二硫键位置测定二硫键位置测定3.2.7 3.2.7 二硫键位置测定二硫键位置测定BrownBrown和和HartlayHartlay对角线电泳图解对角线电泳图解+ +- -+
33、 +- -第第二二向向第一向第一向a ab bpH6.5pH6.5图中图中a a、b b两个斑点是两个斑点是由一个二硫键断裂产由一个二硫键断裂产生的肽段。生的肽段。3.2.7 3.2.7 二硫键位置测定二硫键位置测定4.1 4.1 一级结构的生物学意义一级结构的生物学意义l生物形态与分子结构在进化过程中是向着多样化生物形态与分子结构在进化过程中是向着多样化和专一化方向发展的。和专一化方向发展的。l蛋白质的合成是受核酸控制的，但是随着生物环蛋白质的合成是受核酸控制的，但是随着生物环境的变化，境的变化，DNADNA也会发生偶然的突变，这将必然影也会发生偶然的突变，这将必然影响蛋白质的生物合成，引起
34、蛋白质某些氨基酸的变响蛋白质的生物合成，引起蛋白质某些氨基酸的变化。化。l氨基酸的改变可能导致蛋白质的生物学功能丧失氨基酸的改变可能导致蛋白质的生物学功能丧失或更加完善。或更加完善。4.2 4.2 一级结构的进化一级结构的进化l半乳糖苷酶是一种催化半乳糖水解为单糖的水半乳糖苷酶是一种催化半乳糖水解为单糖的水解酶蛋白，在细菌、真菌、动物和人体内均被发现。解酶蛋白，在细菌、真菌、动物和人体内均被发现。l来源于细菌中的来源于细菌中的半乳糖苷酶为四聚体。半乳糖苷酶为四聚体。l每个亚基又有五个不同的结构域组成。每个亚基又有五个不同的结构域组成。l在第三个结构域中存在在第三个结构域中存在/或称为或称为“T
35、IMTIM”桶的桶的结构，酶的活性中心就存在于该结构的结构，酶的活性中心就存在于该结构的C C末端。因末端。因此，该酶蛋白具有四个活性中心。此，该酶蛋白具有四个活性中心。4.3 4.3 蛋白质的一级结构与高级结构蛋白质的一级结构与高级结构半乳糖苷酶的立体结构半乳糖苷酶的立体结构 4.3 4.3 蛋白质的一级结构与高级结构蛋白质的一级结构与高级结构l血红蛋白是高等动物体内负血红蛋白是高等动物体内负责运载氧的一种蛋白质。责运载氧的一种蛋白质。l人体血红蛋白由四个亚基构人体血红蛋白由四个亚基构成，分别为两个成，分别为两个亚基（亚基（141141个残基）和两个个残基）和两个亚基（亚基（146146个残
36、基），可以自动组装成个残基），可以自动组装成2222的形态。的形态。l每个亚基的血红素结合每个亚基的血红素结合1 1分子分子氧，血红蛋白四聚体可结合氧，血红蛋白四聚体可结合4 4分子氧。分子氧。4.3 4.3 蛋白质的一级结构与高级结构蛋白质的一级结构与高级结构l分子病是指由于基因突变导致蛋白质一级结构发分子病是指由于基因突变导致蛋白质一级结构发生变异，使蛋白质的生物学功能减退或丧失，从而生变异，使蛋白质的生物学功能减退或丧失，从而造成生物体生理功能变化而引起的疾病，镰刀形红造成生物体生理功能变化而引起的疾病，镰刀形红细胞贫血病的血红细胞成镰刀状，容易发生溶血，细胞贫血病的血红细胞成镰刀状，容
37、易发生溶血，从而造成严重贫血。从而造成严重贫血。l原因是患者血红蛋白（原因是患者血红蛋白（HbSHbS）与正常人血红蛋白）与正常人血红蛋白（HbAHbA）亚基中有一个氨基酸残基不同。亚基中有一个氨基酸残基不同。链链N端氨基酸序列端氨基酸序列 1 2 3 4 5 6 7 8HbS（患者）（患者） ValHisLeuThrProValGluLysHbA（正常人）（正常人） ValHisLeuThrProGluGluLys4.3 4.3 蛋白质的一级结构与高级结构蛋白质的一级结构与高级结构正常红细胞（左）与镰刀形红细胞（右）正常红细胞（左）与镰刀形红细胞（右） 4.3 4.3 蛋白质的一级结构与高级结构蛋白质的一级结构与高级结构9-fluorenyl(芴基) -methoxycarbobyl (Fmoc) Group5. 5. 蛋白质或多肽的人工合成蛋白质或多肽的人工合成l多肽合成就是把氨基酸按一定的顺序排列起来，多肽合成就是把氨基酸按一定的顺序排列起来，利用氨基和羧基的脱水形成肽键，进而得到人们所利用氨基和羧基的脱水形成肽键，进而得到人们所需要结构的多肽。需要结构的多肽。 5. 5. 蛋白质或多肽的人工合成蛋白质或多肽的人工合成
