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1、关于蛋白质的结构关于蛋白质的结构PPT第1页，讲稿共97张，创作于星期三 按分子形状分按分子形状分按组成分按组成分按溶解度分（按溶解度分（见见P158表表4-1）只含由只含由只含由只含由 -氨基酸组成的肽链，氨基酸组成的肽链，氨基酸组成的肽链，氨基酸组成的肽链，不含其它成分不含其它成分不含其它成分不含其它成分球状蛋白质球状蛋白质球状蛋白质球状蛋白质纤维状蛋白质纤维状蛋白质纤维状蛋白质纤维状蛋白质蛋白质分类蛋白质分类简单蛋白质：简单蛋白质：简单蛋白质：简单蛋白质：结合蛋白质结合蛋白质第2页，讲稿共97张，创作于星期三n n清蛋白和球蛋白：清蛋白和球蛋白：（albuminandglobulinal
2、buminandglobulin）广泛广泛广泛广泛存在于动物组织中。清蛋白易溶于水，球蛋白微存在于动物组织中。清蛋白易溶于水，球蛋白微存在于动物组织中。清蛋白易溶于水，球蛋白微存在于动物组织中。清蛋白易溶于水，球蛋白微溶于水，易溶于稀酸中。溶于水，易溶于稀酸中。溶于水，易溶于稀酸中。溶于水，易溶于稀酸中。n n谷蛋白谷蛋白谷蛋白谷蛋白（glutelinglutelin）和醇溶谷蛋白和醇溶谷蛋白和醇溶谷蛋白和醇溶谷蛋白（prolaminprolamin）：植植植植物蛋白，不溶于水，易溶于稀酸、稀碱中，后者物蛋白，不溶于水，易溶于稀酸、稀碱中，后者物蛋白，不溶于水，易溶于稀酸、稀碱中，后者物蛋白，
3、不溶于水，易溶于稀酸、稀碱中，后者可可可可溶于溶于溶于溶于70708080乙醇中。乙醇中。n n精蛋白和组蛋白：碱性蛋白质，存在于细胞核中。精蛋白和组蛋白：碱性蛋白质，存在于细胞核中。精蛋白和组蛋白：碱性蛋白质，存在于细胞核中。精蛋白和组蛋白：碱性蛋白质，存在于细胞核中。n n硬蛋白：存在于各种软骨、腱、毛、发、丝等组织硬蛋白：存在于各种软骨、腱、毛、发、丝等组织硬蛋白：存在于各种软骨、腱、毛、发、丝等组织硬蛋白：存在于各种软骨、腱、毛、发、丝等组织中，分为角蛋白、胶原蛋白、弹性蛋白和丝蛋白。中，分为角蛋白、胶原蛋白、弹性蛋白和丝蛋白。中，分为角蛋白、胶原蛋白、弹性蛋白和丝蛋白。中，分为角蛋白
4、、胶原蛋白、弹性蛋白和丝蛋白。单纯蛋白质的分类单纯蛋白质的分类第3页，讲稿共97张，创作于星期三 结合蛋白质的分类结合蛋白质的分类n糖蛋白：由简单蛋白与糖类物质组成。糖蛋白：由简单蛋白与糖类物质组成。如细胞膜中的如细胞膜中的糖蛋白等。糖蛋白等。n脂蛋白：由简单蛋白与脂类结合而成。脂蛋白：由简单蛋白与脂类结合而成。含三酰甘油、含三酰甘油、胆固醇、磷脂。如血清胆固醇、磷脂。如血清-，-脂蛋白等。脂蛋白等。n核蛋白：由简单蛋白与核酸结合而成。核蛋白：由简单蛋白与核酸结合而成。如细胞核如细胞核中的核糖核蛋白等。中的核糖核蛋白等。n色蛋白：由简单蛋白与色素物质结合而成。色蛋白：由简单蛋白与色素物质结合而
5、成。如血红如血红蛋白、叶绿蛋白和细胞色素等。蛋白、叶绿蛋白和细胞色素等。n磷蛋白：由简单蛋白质和磷酸组成。磷蛋白：由简单蛋白质和磷酸组成。如胃蛋白酶、酪如胃蛋白酶、酪蛋白、角蛋白、弹性蛋白等。蛋白、角蛋白、弹性蛋白等。第4页，讲稿共97张，创作于星期三（二）蛋白质分子的形状和大小（二）蛋白质分子的形状和大小第5页，讲稿共97张，创作于星期三n n估算蛋白质的相对分子质量估算蛋白质的相对分子质量n n对于不含辅基的简单蛋白质，用对于不含辅基的简单蛋白质，用110除它除它的相对分子质量即可约略估计其氨基酸的相对分子质量即可约略估计其氨基酸残基的数目。残基的数目。n n蛋白质中蛋白质中20种氨基酸的
6、平均相对分子质量种氨基酸的平均相对分子质量约为约为138，但在多数蛋白质中较小的氨基，但在多数蛋白质中较小的氨基酸占优势。因此平均相对分子质量接近酸占优势。因此平均相对分子质量接近128。又因每形成一个肽键将除去一分子。又因每形成一个肽键将除去一分子水（水（128-18）。）。n n蛋白质分子量蛋白质分子量=氨基酸数目氨基酸数目110第6页，讲稿共97张，创作于星期三二、肽二、肽（一）（一）肽和肽键的结构及命名肽和肽键的结构及命名一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基之间之间失水失水形成的酰胺键称为形成的酰胺键称为肽键肽键，所形成的，所形成的化合物称为化合物称
7、为肽肽。由两个氨基酸组成的肽称为由两个氨基酸组成的肽称为二肽二肽，由多个，由多个氨基酸组成的肽则称为氨基酸组成的肽则称为多肽多肽。组成多肽的氨。组成多肽的氨基酸单元称为基酸单元称为氨基酸残基氨基酸残基。第7页，讲稿共97张，创作于星期三在多肽链中，在多肽链中，氨基酸残基氨基酸残基按一定的顺按一定的顺序排列，这序排列，这种排列顺序种排列顺序称为称为氨基酸氨基酸顺序顺序。第8页，讲稿共97张，创作于星期三 n n通常在多肽链的一端含有一个游离的通常在多肽链的一端含有一个游离的通常在多肽链的一端含有一个游离的通常在多肽链的一端含有一个游离的 -氨基，氨基，氨基，氨基，称为称为称为称为氨基端氨基端氨基
8、端氨基端或或或或N-端端端端；在另一端含有一个游离的；在另一端含有一个游离的；在另一端含有一个游离的；在另一端含有一个游离的 -羧基，称羧基，称羧基，称羧基，称为为为为羧基端羧基端羧基端羧基端或或或或C-C-端端。n n氨基酸的顺序是从氨基酸的顺序是从氨基酸的顺序是从氨基酸的顺序是从N-N-端的氨基酸残基开始，以端的氨基酸残基开始，以端的氨基酸残基开始，以端的氨基酸残基开始，以C-C-端端端端氨基酸残基为终点的排列顺序。如上述五肽可表示为：氨基酸残基为终点的排列顺序。如上述五肽可表示为：氨基酸残基为终点的排列顺序。如上述五肽可表示为：氨基酸残基为终点的排列顺序。如上述五肽可表示为：肽和肽键的结
9、构及命名肽和肽键的结构及命名Ser-Val-Tyr-Asp-GlnSer-Val-Tyr-Asp-Gln第9页，讲稿共97张，创作于星期三肽和肽键的结构及命名肽和肽键的结构及命名主干链：主干链：N-C-C-N-C-C-N-C-C-N-C-C-N-C-C丝氨酰丝氨酰-甘氨酰甘氨酰-酪氨酰酪氨酰-甘氨酰甘氨酰-亮氨酸（五肽）亮氨酸（五肽）第10页，讲稿共97张，创作于星期三天冬氨酰苯丙氨酸甲酯甜味素天冬氨酰苯丙氨酸甲酯甜味素APM第11页，讲稿共97张，创作于星期三n n从五肽结构可以看出，肽链的骨干是由从五肽结构可以看出，肽链的骨干是由-N-C-C-序列重复排列而成，称为序列重复排列而成，称为共
10、价主链共价主链，这里这里N是酰胺氮，是酰胺氮，C是氨基酸残基的是氨基酸残基的碳，碳，C是羰基碳。是羰基碳。n n各种肽的主链结构都是一样的各种肽的主链结构都是一样的，但侧链，但侧链R基的序列不同。基的序列不同。第12页，讲稿共97张，创作于星期三n n肽键是一种酰胺键，通常用羰基碳和酰胺氮肽键是一种酰胺键，通常用羰基碳和酰胺氮之间的单键表示。之间的单键表示。n n肽链中的酰胺基（肽链中的酰胺基（-CO-NH-）称为）称为肽基肽基（peptidegroup）或肽单位（）或肽单位（peptideunit）.n n肽键的特点是氮原子上的孤对电子与羰基肽键的特点是氮原子上的孤对电子与羰基具有明显的共振
11、相互作用。具有明显的共振相互作用。n n肽键具有肽键具有部分双键部分双键的性质。的性质。第13页，讲稿共97张，创作于星期三肽键的特点是氮原肽键的特点是氮原子上的孤对电子与羰子上的孤对电子与羰基具有明显的共振相基具有明显的共振相互作用。互作用。组成肽键的原子组成肽键的原子处于处于同一平面同一平面。肽键具有肽键具有部分双部分双键性质键性质，不能自由旋，不能自由旋转。转。在大多数情况下，在大多数情况下，以以反式结构反式结构存在。存在。第14页，讲稿共97张，创作于星期三限制绕肽键的自由旋转，给肽主链的每一氨基酸残限制绕肽键的自由旋转，给肽主链的每一氨基酸残限制绕肽键的自由旋转，给肽主链的每一氨基酸
12、残限制绕肽键的自由旋转，给肽主链的每一氨基酸残基只保留两个自由度：绕基只保留两个自由度：绕基只保留两个自由度：绕基只保留两个自由度：绕N-C键的旋转和绕键的旋转和绕C-C键的旋转。键的旋转。键的旋转。键的旋转。组成肽基的组成肽基的组成肽基的组成肽基的4 4个原子和相邻的个原子和相邻的个原子和相邻的个原子和相邻的C原子原子倾向于共平面形成多肽主链的倾向于共平面形成多肽主链的酰胺平面（酰胺平面（酰胺平面（酰胺平面（amideamideplaneplane），也称肽基平面或，也称肽基平面或，也称肽基平面或，也称肽基平面或肽平面（肽平面（肽平面（肽平面（peptideplanepeptideplane
13、），肽键的这一性质在多肽链折叠成三维结构中是很肽键的这一性质在多肽链折叠成三维结构中是很肽键的这一性质在多肽链折叠成三维结构中是很肽键的这一性质在多肽链折叠成三维结构中是很重要的。重要的。重要的。重要的。C-NC-N的长度为的长度为0.133nm0.133nm，比正常的，比正常的，比正常的，比正常的C-NC-N键键键键（例如（例如（例如（例如C-NC-N键长为键长为0.145nm0.145nm）短，但比典型的）短，但比典型的C=NC=N双键（双键（双键（双键（0.125nm0.125nm）长。）长。）长。）长。在大多数情况下，肽链中肽在大多数情况下，肽链中肽在大多数情况下，肽链中肽在大多数情况
14、下，肽链中肽键以键以键以键以反式构型反式构型存在。存在。第15页，讲稿共97张，创作于星期三肽键具有部分肽键具有部分双键性质双键性质，不能自由旋转。在大不能自由旋转。在大多数情况下，以反式结构存在。多数情况下，以反式结构存在。绕绕绕绕C C-N-N键轴旋转的角称键轴旋转的角称键轴旋转的角称键轴旋转的角称；绕；绕C C-C-C键轴旋转的角称键轴旋转的角称键轴旋转的角称键轴旋转的角称第16页，讲稿共97张，创作于星期三（二）二面角（二）二面角(参看参看P204)n n -碳是两个相邻酰胺平面的连接点，绕碳是两个相邻酰胺平面的连接点，绕碳是两个相邻酰胺平面的连接点，绕碳是两个相邻酰胺平面的连接点，绕
15、C-N键轴旋键轴旋键轴旋键轴旋转的二面角（转的二面角（转的二面角（转的二面角（C-N-C-CC-N-C-C）称为）称为）称为）称为，绕，绕C-C键轴旋键轴旋键轴旋键轴旋转的二面角（转的二面角（转的二面角（转的二面角（N-C-C-NN-C-C-N）称为）称为）称为）称为。n n当当当当或或或或旋转键所在酰胺平面的取向二等分旋转键所在酰胺平面的取向二等分旋转键所在酰胺平面的取向二等分旋转键所在酰胺平面的取向二等分H-C-H-C-R R（侧链）平面，且该旋转键两侧的主链处于顺式构（侧链）平面，且该旋转键两侧的主链处于顺式构（侧链）平面，且该旋转键两侧的主链处于顺式构（侧链）平面，且该旋转键两侧的主链
16、处于顺式构型时，规定型时，规定型时，规定型时，规定=0，=0=0。n n原则上原则上原则上原则上和和和和可以取可以取可以取可以取-180-+180-180-+180之间的任一值。当之间的任一值。当=180，=180=180时，时，时，时，CC的两个相邻肽单位将呈现充的两个相邻肽单位将呈现充的两个相邻肽单位将呈现充的两个相邻肽单位将呈现充分伸展的肽链构象。分伸展的肽链构象。分伸展的肽链构象。分伸展的肽链构象。第17页，讲稿共97张，创作于星期三Phi=0,psi=0第18页，讲稿共97张，创作于星期三肽键肽键C-N的部分双键性质其键长小于胺中的的部分双键性质其键长小于胺中的C-N第19页，讲稿共
17、97张，创作于星期三n从从C沿键轴方向观察沿键轴方向观察n顺时针旋转的顺时针旋转的和和角度为正值（角度为正值（+）n逆时针旋转的为负值逆时针旋转的为负值（）第20页，讲稿共97张，创作于星期三不可能的空间构象不可能的空间构象第21页，讲稿共97张，创作于星期三 （三）（三）肽的性质肽的性质n n肽的化学反应与氨基酸一样，游离的肽的化学反应与氨基酸一样，游离的-氨基氨基-羧基羧基R基团可发生与氨基基团可发生与氨基酸中相应基团类似的反应；酸中相应基团类似的反应；n n含有两个以上肽键的化合物在碱性溶液中与含有两个以上肽键的化合物在碱性溶液中与Cu2+生成紫红色到蓝紫色的络合物，称为生成紫红色到蓝紫
18、色的络合物，称为双缩脲反应双缩脲反应，可以测定多肽和蛋白质含量。，可以测定多肽和蛋白质含量。第22页，讲稿共97张，创作于星期三 在生物体中，多肽最重要的存在形式是在生物体中，多肽最重要的存在形式是作为作为蛋蛋白质的亚单位白质的亚单位。但是，也有许多分子量比较小的多肽以游离但是，也有许多分子量比较小的多肽以游离状状态存在。这类多肽通常都具有特殊的生理功能，态存在。这类多肽通常都具有特殊的生理功能，常称为常称为活性肽活性肽。如：脑啡肽；激素类多肽；抗生素类多肽；如：脑啡肽；激素类多肽；抗生素类多肽；谷胱甘谷胱甘肽；蛇毒多肽等。肽；蛇毒多肽等。（四）（四）重要的天然多肽重要的天然多肽第23页，讲稿
19、共97张，创作于星期三 +H3N-Tyr-Gly-Gly-Phe-Met-COO-+H3N-Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu-COO-Met-脑啡肽脑啡肽 Leu-脑啡肽脑啡肽第24页，讲稿共97张，创作于星期三谷胱甘肽谷胱甘肽第25页，讲稿共97张，创作于星期三第26页，讲稿共97张，创作于星期三 包括包括包括包括：（1 1）组成蛋白质的多肽链数目）组成蛋白质的多肽链数目）组成蛋白质的多肽链数目）组成蛋白质的多肽链数目。（2 2）多肽链的氨基酸顺序，）多肽链的氨基酸顺序，）多肽链的氨基酸顺序，）多肽链的氨基酸顺序，（3 3）多肽链内或链间二硫键的数目和位置。）多肽链内或链间二硫键的数目
20、和位置。）多肽链内或链间二硫键的数目和位置。）多肽链内或链间二硫键的数目和位置。n n其中最重要的是其中最重要的是其中最重要的是其中最重要的是多肽链的氨基酸顺序多肽链的氨基酸顺序多肽链的氨基酸顺序多肽链的氨基酸顺序，它是蛋白，它是蛋白，它是蛋白，它是蛋白质生物功能的基础质生物功能的基础质生物功能的基础质生物功能的基础。三、三、蛋白质分子结构蛋白质分子结构（一）蛋白质的一级结构一）蛋白质的一级结构（Primarystructure）第27页，讲稿共97张，创作于星期三蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构链内二硫键链间二硫键第28页，讲稿共97张，创作于星期三蛋白质氨基酸顺序的测定是蛋白质化学研究蛋白
21、质氨基酸顺序的测定是蛋白质化学研究蛋白质氨基酸顺序的测定是蛋白质化学研究蛋白质氨基酸顺序的测定是蛋白质化学研究的基础。自从的基础。自从的基础。自从的基础。自从1953年年F.SangerF.Sanger测定了胰岛素的一级测定了胰岛素的一级测定了胰岛素的一级测定了胰岛素的一级结构以来，现在已经有上千种不同蛋白质的一级结构以来，现在已经有上千种不同蛋白质的一级结构以来，现在已经有上千种不同蛋白质的一级结构以来，现在已经有上千种不同蛋白质的一级结构被测定。结构被测定。结构被测定。结构被测定。测定步骤：测定步骤：测定步骤：测定步骤：多肽链的拆分：多肽链的拆分：由多条多肽链组成的蛋白质分子，由多条多肽链
22、组成的蛋白质分子，由多条多肽链组成的蛋白质分子，由多条多肽链组成的蛋白质分子，必须先进行拆分。几条多肽链借助非共价键连接在必须先进行拆分。几条多肽链借助非共价键连接在必须先进行拆分。几条多肽链借助非共价键连接在必须先进行拆分。几条多肽链借助非共价键连接在一起，称为寡聚蛋白质，如，血红蛋白为四聚体，一起，称为寡聚蛋白质，如，血红蛋白为四聚体，一起，称为寡聚蛋白质，如，血红蛋白为四聚体，一起，称为寡聚蛋白质，如，血红蛋白为四聚体，烯醇化酶为二聚体；可用烯醇化酶为二聚体；可用烯醇化酶为二聚体；可用烯醇化酶为二聚体；可用8mol/L尿素或尿素或尿素或尿素或6mol/L6mol/L盐酸盐酸盐酸盐酸胍处理
23、，即可分开多肽链胍处理，即可分开多肽链胍处理，即可分开多肽链胍处理，即可分开多肽链(亚基亚基亚基亚基)。第29页，讲稿共97张，创作于星期三测定蛋白质分子中多肽链的数目测定蛋白质分子中多肽链的数目测定蛋白质分子中多肽链的数目测定蛋白质分子中多肽链的数目：通过测定末端：通过测定末端：通过测定末端：通过测定末端氨基酸残基的摩尔数与蛋白质分子量之间的关系，氨基酸残基的摩尔数与蛋白质分子量之间的关系，氨基酸残基的摩尔数与蛋白质分子量之间的关系，氨基酸残基的摩尔数与蛋白质分子量之间的关系，即可确定多肽链的数目。即可确定多肽链的数目。即可确定多肽链的数目。即可确定多肽链的数目。第30页，讲稿共97张，创作
24、于星期三二硫键的断裂二硫键的断裂：几条多肽链通过二硫键交：几条多肽链通过二硫键交联在一起。可在联在一起。可在8mol/L尿素或尿素或6mol/L盐酸胍盐酸胍存在下，用过量的存在下，用过量的-巯基乙醇处理，使二硫巯基乙醇处理，使二硫键还原为巯基，然后用烷基化试剂保护生成键还原为巯基，然后用烷基化试剂保护生成的巯基，以防止它重新被氧化。的巯基，以防止它重新被氧化。可以通过加可以通过加入盐酸胍方法解离多肽链之间的非共价力；入盐酸胍方法解离多肽链之间的非共价力；应用过甲酸氧化法或巯基还原法拆分多肽链应用过甲酸氧化法或巯基还原法拆分多肽链间的二硫键。间的二硫键。第31页，讲稿共97张，创作于星期三测定每
25、条多肽链的氨基酸组成，并计算测定每条多肽链的氨基酸组成，并计算出氨基酸成分的分子比；出氨基酸成分的分子比；分析多肽链的分析多肽链的N-末端和末端和C-末端末端末端氨基酸的测定：多肽链端基氨基酸分末端氨基酸的测定：多肽链端基氨基酸分为两类，为两类，N-端氨基酸和端氨基酸和C-端氨基酸端氨基酸。在肽链。在肽链氨基酸顺序分析中，最重要的是氨基酸顺序分析中，最重要的是N-端氨基酸端氨基酸分析法。分析法。第32页，讲稿共97张，创作于星期三末端氨基酸测定的主要方法有：末端氨基酸测定的主要方法有：A.A.二硝基氟苯（二硝基氟苯（二硝基氟苯（二硝基氟苯（DNFBDNFB）法）法）法）法B.丹磺酰氯法丹磺酰氯
26、法:在碱性条件下，丹磺酰氯（二甲氨基在碱性条件下，丹磺酰氯（二甲氨基在碱性条件下，丹磺酰氯（二甲氨基在碱性条件下，丹磺酰氯（二甲氨基萘磺酰氯）可以与萘磺酰氯）可以与萘磺酰氯）可以与萘磺酰氯）可以与N-N-端氨基酸的游离氨基作用，端氨基酸的游离氨基作用，得到得到丹磺酰丹磺酰丹磺酰丹磺酰-氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸。此法的优点是丹磺酰。此法的优点是丹磺酰-氨基氨基氨基氨基酸有很强的荧光性质，检测灵敏度可以达到酸有很强的荧光性质，检测灵敏度可以达到酸有很强的荧光性质，检测灵敏度可以达到酸有很强的荧光性质，检测灵敏度可以达到1 1 1010-9 9molmol。第33页，讲稿共97张，创作于星期三Edm
27、an降解法降解法苯异硫氰酸苯异硫氰酸第34页，讲稿共97张，创作于星期三第35页，讲稿共97张，创作于星期三丹磺酰氯法丹磺酰氯法荧光第36页，讲稿共97张，创作于星期三C.C.肼解法：肼解法：此法是多肽链此法是多肽链此法是多肽链此法是多肽链C-C-端氨基酸分析法端氨基酸分析法端氨基酸分析法端氨基酸分析法。多肽与。多肽与。多肽与。多肽与肼在无水条件下加热，肼在无水条件下加热，肼在无水条件下加热，肼在无水条件下加热，C-端端氨基酸即从肽链上解离氨基酸即从肽链上解离氨基酸即从肽链上解离氨基酸即从肽链上解离出来，其余的氨基酸则变成肼化物。肼化物能够与苯出来，其余的氨基酸则变成肼化物。肼化物能够与苯出来
28、，其余的氨基酸则变成肼化物。肼化物能够与苯出来，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甲醛缩合成不溶于水的物质而与甲醛缩合成不溶于水的物质而与甲醛缩合成不溶于水的物质而与C-C-端氨基酸分离。端氨基酸分离。端氨基酸分离。端氨基酸分离。第37页，讲稿共97张，创作于星期三D.D.氨肽酶法氨肽酶法氨肽酶法氨肽酶法：氨肽酶是一种肽链外切酶，它能从氨肽酶是一种肽链外切酶，它能从多肽链的多肽链的N-端逐个的向里水解。根据不同的反端逐个的向里水解。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应时间测出酶水解所释放出的氨基酸种类和数量，按反应时间和氨基酸残基释放量作动力
29、学量，按反应时间和氨基酸残基释放量作动力学曲线，从而知道蛋白质的曲线，从而知道蛋白质的N-末端残基顺序。末端残基顺序。最常用的氨肽酶是最常用的氨肽酶是亮氨酸氨肽酶亮氨酸氨肽酶，水解以亮氨酸，水解以亮氨酸残基为残基为N-末端的肽键速度最大。末端的肽键速度最大。第38页，讲稿共97张，创作于星期三E.E.羧肽酶法羧肽酶法羧肽酶法羧肽酶法：羧肽酶是一种肽链外切酶，它能从羧肽酶是一种肽链外切酶，它能从羧肽酶是一种肽链外切酶，它能从羧肽酶是一种肽链外切酶，它能从多肽链的多肽链的多肽链的多肽链的C-端逐个的水解。端逐个的水解。端逐个的水解。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根据不同
30、的反应时间测出酶水解所释放出的氨基酸根据不同的反应时间测出酶水解所释放出的氨基酸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，从而知道蛋白质的种类和数量，从而知道蛋白质的种类和数量，从而知道蛋白质的种类和数量，从而知道蛋白质的C-C-末端残基顺序。末端残基顺序。末端残基顺序。末端残基顺序。目前常用的羧肽酶有四种：目前常用的羧肽酶有四种：目前常用的羧肽酶有四种：目前常用的羧肽酶有四种：A A，B B，C C和和和和Y Y；A A和和和和B B来来来来自胰脏；自胰脏；自胰脏；自胰脏；C C来自柑桔叶；来自柑桔叶；来自柑桔叶；来自柑桔叶；Y Y来自面包酵母。羧肽酶来自面包酵母。羧肽酶来自面
31、包酵母。羧肽酶来自面包酵母。羧肽酶A A能水解除能水解除能水解除能水解除ProPro，ArgArg和和和和LysLys以外的所有以外的所有以外的所有以外的所有C-C-末端氨基酸残末端氨基酸残末端氨基酸残末端氨基酸残基；基；基；基；B B只能水解只能水解只能水解只能水解ArgArg和和和和LysLys为为为为C-C-末端残基的肽键。末端残基的肽键。末端残基的肽键。末端残基的肽键。第39页，讲稿共97张，创作于星期三多肽链断裂成多个肽段多肽链断裂成多个肽段，可采用两种或多，可采用两种或多种不同的断裂方法将多肽样品断裂成两种不同的断裂方法将多肽样品断裂成两套或多套肽段或肽碎片，并将其分离开套或多套肽
32、段或肽碎片，并将其分离开来。来。第40页，讲稿共97张，创作于星期三多肽选择性降解的方法有：多肽选择性降解的方法有：n n酶解法酶解法：胰蛋白酶，糜蛋白酶，胃蛋白：胰蛋白酶，糜蛋白酶，胃蛋白酶，嗜热菌蛋白酶，羧肽酶和氨肽酶。酶，嗜热菌蛋白酶，羧肽酶和氨肽酶。n n化学法化学法：溴化氰水解法，它能选择性地切：溴化氰水解法，它能选择性地切割由甲硫氨酸的羧基所形成的肽键。割由甲硫氨酸的羧基所形成的肽键。第41页，讲稿共97张，创作于星期三溴化氰水解法，溴化氰水解法，它能选择性地切割由它能选择性地切割由甲硫氨酸的羧基甲硫氨酸的羧基所所形成的肽键形成的肽键。溴化氰基锍溴化氰基锍甲基硫氰酸甲基硫氰酸Br-
33、Br-第42页，讲稿共97张，创作于星期三测定每个肽段的氨基酸顺序测定每个肽段的氨基酸顺序。确定肽段在多肽链中的次序确定肽段在多肽链中的次序：利用两套或多套肽段的：利用两套或多套肽段的：利用两套或多套肽段的：利用两套或多套肽段的氨基酸顺序彼此间的交错重叠，拼凑出整条多肽链的氨基酸氨基酸顺序彼此间的交错重叠，拼凑出整条多肽链的氨基酸氨基酸顺序彼此间的交错重叠，拼凑出整条多肽链的氨基酸氨基酸顺序彼此间的交错重叠，拼凑出整条多肽链的氨基酸顺序。顺序。顺序。顺序。第43页，讲稿共97张，创作于星期三所得资料所得资料所得资料所得资料：N-N-末端残基末端残基末端残基末端残基HHC-C-末端残基末端残基末
34、端残基末端残基S S第一套肽段第一套肽段第一套肽段第一套肽段第二套肽段第二套肽段第二套肽段第二套肽段OUSOUSSEOSEOPSPSWTOUWTOUEOVEEOVEVERLVERLRLARLAAPSAPSHOWTHOWTHOHO借助重叠肽确定肽段次序：借助重叠肽确定肽段次序：借助重叠肽确定肽段次序：借助重叠肽确定肽段次序：末端残基末端残基末端残基末端残基 HSHS末端肽段末端肽段末端肽段末端肽段 HOWTHOWT或或或或第一套肽段第一套肽段第一套肽段第一套肽段第二套肽段第二套肽段第二套肽段第二套肽段推断全序列推断全序列推断全序列推断全序列第44页，讲稿共97张，创作于星期三确定原多肽链中二硫键
35、的位置确定原多肽链中二硫键的位置：一般采用胃蛋白酶处理没有断开二硫键的多肽链，再一般采用胃蛋白酶处理没有断开二硫键的多肽链，再一般采用胃蛋白酶处理没有断开二硫键的多肽链，再一般采用胃蛋白酶处理没有断开二硫键的多肽链，再利用双向电泳技术分离出各个肽段，用过甲酸处理利用双向电泳技术分离出各个肽段，用过甲酸处理利用双向电泳技术分离出各个肽段，用过甲酸处理利用双向电泳技术分离出各个肽段，用过甲酸处理后，将每个肽段进行组成及顺序分析，然后同其它后，将每个肽段进行组成及顺序分析，然后同其它后，将每个肽段进行组成及顺序分析，然后同其它后，将每个肽段进行组成及顺序分析，然后同其它方法分析的肽段进行比较，确定二
36、硫键的位置。方法分析的肽段进行比较，确定二硫键的位置。方法分析的肽段进行比较，确定二硫键的位置。方法分析的肽段进行比较，确定二硫键的位置。第45页，讲稿共97张，创作于星期三蛋白质一级结构测定的步骤蛋白质一级结构测定的步骤1.1.蛋白质的分离纯化蛋白质的分离纯化蛋白质的分离纯化蛋白质的分离纯化PurificationPurification2.二硫键的拆分与保护二硫键的拆分与保护S-Scleavage&blockingS-Scleavage&blocking3.(3.(亚基分离）亚基分离）亚基分离）亚基分离）SubunitseparationSubunitseparation4.4.多种方法的
37、部分水解多种方法的部分水解Partialhydrolyze5.5.分离水解后得到的多肽分离水解后得到的多肽分离水解后得到的多肽分离水解后得到的多肽 PeptidePeptideseparateseparate6.测序测序测序测序SequencingSequencing7.7.重叠重叠OverlappingOverlapping第46页，讲稿共97张，创作于星期三蛋白质序列数据库蛋白质序列数据库n n蛋白质信息库蛋白质信息库（ProteinInformationResource,PIR）n n基因序列数据库（基因序列数据库（GenBank,GenSequenceDataBank）n n欧洲分子生
38、物学实验室数据库欧洲分子生物学实验室数据库(EuropeanMolecularBiologyLaboratoryDataBank,EMBL)第47页，讲稿共97张，创作于星期三（二）稳定蛋白质三维结构的作用力（二）稳定蛋白质三维结构的作用力n n稳定蛋白质三维结构的作用力主要是一些非稳定蛋白质三维结构的作用力主要是一些非共价键或次级键，包括共价键或次级键，包括氢键、范德华力、氢键、范德华力、疏水作用和盐键疏水作用和盐键。a盐键盐键b氢键氢键c疏水相互作用疏水相互作用d范德华力范德华力e二硫键二硫键第48页，讲稿共97张，创作于星期三 维持蛋白质构象的作用力维持蛋白质构象的作用力n氢键、范德华力
39、、疏水相互作用力、盐键，均氢键、范德华力、疏水相互作用力、盐键，均为为次级键。次级键。n氢键、范德华力氢键、范德华力虽然键能小，但数量大虽然键能小，但数量大n疏水相互作用力对维持三级结构特别重要。疏水相互作用力对维持三级结构特别重要。n盐键数量小。盐键数量小。n二硫键对稳定蛋白质构象很重要，二硫键越多，二硫键对稳定蛋白质构象很重要，二硫键越多，蛋白质分子构象越稳定。蛋白质分子构象越稳定。第49页，讲稿共97张，创作于星期三维持蛋白质构象的作用力维持蛋白质构象的作用力第50页，讲稿共97张，创作于星期三n n疏水作用疏水作用是指极性基团间的是指极性基团间的是指极性基团间的是指极性基团间的静电力和
40、氢键使极性基团倾静电力和氢键使极性基团倾静电力和氢键使极性基团倾静电力和氢键使极性基团倾向于聚集在一起，因而排斥向于聚集在一起，因而排斥向于聚集在一起，因而排斥向于聚集在一起，因而排斥疏水基团，使疏水基团相互疏水基团，使疏水基团相互疏水基团，使疏水基团相互疏水基团，使疏水基团相互聚集所产生的能量效应和熵聚集所产生的能量效应和熵聚集所产生的能量效应和熵聚集所产生的能量效应和熵效应。效应。效应。效应。n n蛋白质和酶的表面通常具有蛋白质和酶的表面通常具有蛋白质和酶的表面通常具有蛋白质和酶的表面通常具有极性链或区域，这是由构成极性链或区域，这是由构成极性链或区域，这是由构成极性链或区域，这是由构成它
41、们的氨基酸侧链上的烷基它们的氨基酸侧链上的烷基它们的氨基酸侧链上的烷基它们的氨基酸侧链上的烷基链或苯环在空间上相互接近链或苯环在空间上相互接近链或苯环在空间上相互接近链或苯环在空间上相互接近时形成的。时形成的。时形成的。时形成的。n n高分子的蛋白质可形成分子内疏水链、疏水腔或疏高分子的蛋白质可形成分子内疏水链、疏水腔或疏高分子的蛋白质可形成分子内疏水链、疏水腔或疏高分子的蛋白质可形成分子内疏水链、疏水腔或疏水缝隙，可以稳定生物大分子的高级结构。水缝隙，可以稳定生物大分子的高级结构。水缝隙，可以稳定生物大分子的高级结构。水缝隙，可以稳定生物大分子的高级结构。第51页，讲稿共97张，创作于星期三
42、四、蛋白质的二级结构四、蛋白质的二级结构n蛋白质的二级（蛋白质的二级（Secondary）结构是指肽）结构是指肽链的主链在空间的排列链的主链在空间的排列,或规则的几何或规则的几何走向、旋转及折叠。走向、旋转及折叠。它只涉及肽链主链它只涉及肽链主链的构象及链内或链间形成的氢键的构象及链内或链间形成的氢键。n主要有主要有-螺旋、螺旋、-折叠、折叠、-转角转角。第52页，讲稿共97张，创作于星期三“Forhisresearchintothenatureofthechemicalbondanditsapplicationtotheelucidationofthestructureofcomplexsu
43、bstances”lLinusCarlPauling（February28,1901August19,1994）wasanAmericanchemist,peaceactivist,author,andeducator.Hewasoneofthemostinfluentialchemistsinhistoryandranksamongthemostimportantscientistsinanyfieldofthe20thcentury.Paulingwasamongthefirstscientiststoworkinthefieldsofquantumchemistryandofmolecu
44、larbiology.第53页，讲稿共97张，创作于星期三LinusPauling（aged93）lHeisoneofonlyfourindividualstohavewonmultipleNobelPrizes.HeisoneofonlytwopeopleawardedtwoNobelPrizesindifferentfields（theChemistryandPeaceprizes）,andtheonlypersonawardedtwounsharedprizes.第54页，讲稿共97张，创作于星期三（一）（一）-螺旋（螺旋（-helix）在在-螺旋中肽平面的键长和键角一定螺旋中肽平面的键
45、长和键角一定,肽键肽键的原子排列呈的原子排列呈反式构型反式构型,相邻的肽平面构成相邻的肽平面构成两面角两面角。多肽链中的多肽链中的各个肽平面围绕同一轴旋转，形各个肽平面围绕同一轴旋转，形成螺旋结构成螺旋结构，螺旋一周，沿轴上升的距离即，螺旋一周，沿轴上升的距离即螺距为螺距为0.54nm，含，含3.6个氨基酸残基；两个个氨基酸残基；两个氨基酸之间的距离氨基酸之间的距离0.15nm。第55页，讲稿共97张，创作于星期三PitchoftheHelix0.15nm0.54nmTranslationRotationof100degreePitch（螺距螺距）(3.6residues/turn)(aris
46、eof0.15nmalongthehelixaxis/residue)=0.54nm第56页，讲稿共97张，创作于星期三肽链内形成肽链内形成氢键氢键，氢键的取向几乎与轴氢键的取向几乎与轴平行，从平行，从N-末端出发，末端出发，由每个肽基的由每个肽基的-CO基基与其后第与其后第3个肽基个肽基（或第（或第4个氨基酸残个氨基酸残基）的基）的-NH基基形成形成氢键。氢键。第57页，讲稿共97张，创作于星期三Hydrogen-bondingschemeforanhelix.Inthehelix,theCOgroupofresiduenformsahydrogenbondwiththeNHgroupofr
47、esiduen+4.HydrogenBondinginHelices第58页，讲稿共97张，创作于星期三螺旋一周，沿螺旋一周，沿轴上升的距离轴上升的距离即螺距为即螺距为0.54nm，含，含3.6个氨基酸残基。个氨基酸残基。第59页，讲稿共97张，创作于星期三第60页，讲稿共97张，创作于星期三-螺旋螺旋羧基端羧基端的后的后3个肽键内个肽键内C=O不不能形成能形成螺旋氢键螺旋氢键螺旋的氢键连接发生螺旋的氢键连接发生在在C=O和和NH之间之间第第n个残基个残基（第（第n个肽键）个肽键）第第n+4个残基个残基（第（第n+3个肽键）个肽键）氨基端氨基端的前的前3个肽键内个肽键内NH不能不能形成形成螺旋
48、氢键螺旋氢键第61页，讲稿共97张，创作于星期三n n从从N-末端出发，氢键是由每个肽基的末端出发，氢键是由每个肽基的C=O与与其前面第其前面第3个肽基的个肽基的N-H之间形成的。由氢键之间形成的。由氢键封闭的环是封闭的环是13元元环，因此环，因此-螺旋也称螺旋也称3.613-螺旋螺旋。-C-NH-CH-CO-N-=OHR3第62页，讲稿共97张，创作于星期三蛋白质蛋白质分子为右分子为右手手 -螺旋。螺旋。螺旋。螺旋。第63页，讲稿共97张，创作于星期三影响影响螺旋形成的因素：螺旋形成的因素：n一条肽链能否形成一条肽链能否形成螺旋，以及形成的螺螺旋，以及形成的螺旋是否稳定，与它的氨基酸组成和序
49、列有极旋是否稳定，与它的氨基酸组成和序列有极大的关系。大的关系。nR基大（如基大（如Ile）不易形成）不易形成螺旋，脯氨螺旋，脯氨酸中止酸中止螺旋。螺旋。nR基较小，且不带电荷的氨基酸利于基较小，且不带电荷的氨基酸利于螺旋的形成。如多聚丙氨酸在螺旋的形成。如多聚丙氨酸在pH7的水溶液的水溶液中自发卷曲成中自发卷曲成螺旋。螺旋。第64页，讲稿共97张，创作于星期三（二）（二）-折叠折叠（-pleatedsheet）n n-折叠是由两条或多条几乎完全伸展的肽折叠是由两条或多条几乎完全伸展的肽链平行排列，通过链间的氢键交联而形成链平行排列，通过链间的氢键交联而形成的。肽链的主链呈锯齿状折叠构象。的。
50、肽链的主链呈锯齿状折叠构象。第65页，讲稿共97张，创作于星期三在在-折叠中，折叠中，-碳原子总是处于折叠的角上，碳原子总是处于折叠的角上，氨基酸的氨基酸的R基团处于折叠的棱角上并与棱基团处于折叠的棱角上并与棱角垂直，两个氨基酸之间的轴心距为角垂直，两个氨基酸之间的轴心距为0.35nm。-折叠结构的氢键主要是由两条肽链之间折叠结构的氢键主要是由两条肽链之间形成的形成的；也可以在同一肽链的不同部分之间；也可以在同一肽链的不同部分之间形成。几乎所有肽键都参与链内氢键的交联，形成。几乎所有肽键都参与链内氢键的交联，氢键与链的长轴接近垂直。氢键与链的长轴接近垂直。第66页，讲稿共97张，创作于星期三3