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1、关于蛋白质的结构与功能(5)第1页，讲稿共101张，创作于星期三u核酸具有传递遗传信息的功能核酸具有传递遗传信息的功能u蛋白质几乎涉及所有的生理过程蛋白质几乎涉及所有的生理过程生生命现象的执行者命现象的执行者蛋白质与核酸是体内主要的生物大分子蛋白质与核酸是体内主要的生物大分子第2页，讲稿共101张，创作于星期三什么是蛋白质什么是蛋白质(protein)?蛋白质是由许多氨基酸（蛋白质是由许多氨基酸（aminoacids）通过肽键（通过肽键（peptidebond）相连形成的高分子）相连形成的高分子化合物。化合物。第3页，讲稿共101张，创作于星期三u 蛋白质研究的历史蛋白质研究的历史183318
2、33年，从麦芽中分离淀粉酶，随后从胃液中分离到类似胃蛋白年，从麦芽中分离淀粉酶，随后从胃液中分离到类似胃蛋白酶的物质。酶的物质。18641864年，血红蛋白被分离并结晶。年，血红蛋白被分离并结晶。1919世纪末，证实蛋白质有氨基酸组成，并合成了多种短世纪末，证实蛋白质有氨基酸组成，并合成了多种短肽。肽。2020世纪初，发现蛋白质的二级结构，完成胰岛素一级结构世纪初，发现蛋白质的二级结构，完成胰岛素一级结构测定。测定。2020世纪中叶，各种蛋白质分析技术相继建立，促进了蛋白质研究世纪中叶，各种蛋白质分析技术相继建立，促进了蛋白质研究迅速发展。迅速发展。19621962年，确定了血红蛋白的四级结构
3、。年，确定了血红蛋白的四级结构。2020世纪世纪9090年代，功能基因组与蛋白质组研究展开。年代，功能基因组与蛋白质组研究展开。第4页，讲稿共101张，创作于星期三第一节第一节 蛋白质是生命的物质蛋白质是生命的物质基础基础第5页，讲稿共101张，创作于星期三分布广：所有器官、组织都含有蛋白质；细胞的分布广：所有器官、组织都含有蛋白质；细胞的各个部分都含有蛋白质。各个部分都含有蛋白质。朊病毒朊病毒含量高：人体的含量高：人体的45%45%为蛋白质，脾、肺、肌肉含为蛋白质，脾、肺、肌肉含量均超过量均超过80%80%，细菌的含量为细菌的含量为5080%5080%，干酵母的，干酵母的含量为含量为46.6
4、%46.6%。蛋白质的生物学重要性蛋白质的生物学重要性1.1.蛋白质是构成生物体的重要组成物质蛋白质是构成生物体的重要组成物质第6页，讲稿共101张，创作于星期三生物催化作用生物催化作用代谢调节作用代谢调节作用转运储存作用转运储存作用运动与支持作用运动与支持作用生物生物膜功能膜功能功能多样性功能多样性免疫保护作用免疫保护作用调控生长与分化调控生长与分化接受和传递接受和传递遗传信息遗传信息总而言之，没有蛋白质就没有生命总而言之，没有蛋白质就没有生命2.2.蛋白质具有重要的生物学功能蛋白质具有重要的生物学功能第7页，讲稿共101张，创作于星期三很多蛋白质本身就为药物（如一些多肽、激素等）；很多蛋白
5、质本身就为药物（如一些多肽、激素等）；即使有效成分不是蛋白质，但在提取、分离时必然遇到即使有效成分不是蛋白质，但在提取、分离时必然遇到有关蛋白质的处理问题；有关蛋白质的处理问题；蛋白质的研究对有关药物的生产、储存、分析和应蛋白质的研究对有关药物的生产、储存、分析和应用等也具有重要的现实意义。用等也具有重要的现实意义。药学领域药学领域第8页，讲稿共101张，创作于星期三第二节第二节 蛋白质的化学组成蛋白质的化学组成第9页，讲稿共101张，创作于星期三蛋蛋白白质质平平均均含含N N量量为为总总蛋蛋白白的的1616，这这是是凯凯氏氏定定氮氮法法测测蛋白质含量的理论依据：蛋白质含量的理论依据：蛋白质含
6、量蛋白质含蛋白质含量蛋白质含N N量量6.256.25 注意：一定要排除非蛋白质的注意：一定要排除非蛋白质的 氮对蛋白质含量测定的影响氮对蛋白质含量测定的影响主要元素组成：主要元素组成：C、H、O、N、S；有些还含有少量的有些还含有少量的P或金属元素或金属元素Fe、Cu、Zn、Mn等；个别等；个别蛋白质还含有碘。蛋白质还含有碘。蛋白质的元素组成蛋白质的元素组成第10页，讲稿共101张，创作于星期三组成蛋白质的基本结组成蛋白质的基本结构单位是什么呢？构单位是什么呢？第11页，讲稿共101张，创作于星期三蛋白质的水解蛋白质的水解酸水解、酸水解、碱水解、蛋白酶水解碱水解、蛋白酶水解第12页，讲稿共1
7、01张，创作于星期三蛋白质的基本结构单位蛋白质的基本结构单位氨基酸氨基酸R=H-GlycineR=CH3-AlanineCOOHR groupH2 NH（一）氨基酸的结构（一）氨基酸的结构第13页，讲稿共101张，创作于星期三 存在自然界的氨基酸有存在自然界的氨基酸有180180余种，但组成人体余种，但组成人体蛋白质的氨基酸仅有蛋白质的氨基酸仅有2020余种（基本氨基酸），且余种（基本氨基酸），且均属于均属于L-L-氨基酸（除甘氨酸）。氨基酸（除甘氨酸）。第14页，讲稿共101张，创作于星期三从氨基酸的结构通式可以看出：从氨基酸的结构通式可以看出：构成蛋白质的基本氨基酸为构成蛋白质的基本氨基酸
8、为-氨基氨基 酸酸，脯氨酸例外，为，脯氨酸例外，为-亚氨基酸。亚氨基酸。各种氨基酸的区别在于各种氨基酸的区别在于R R侧链，侧链，R R不同蛋白不同蛋白 质的空间结构和理化性质也会发生变化。质的空间结构和理化性质也会发生变化。除除R R为为H H（甘氨酸）（甘氨酸）外，其余氨外，其余氨 基酸的基酸的-碳原子都是碳原子都是不对称的，不对称的，可形成不同的构型，可形成不同的构型，具有具有旋光性。旋光性。天然蛋白质中天然蛋白质中基本氨基酸均为基本氨基酸均为L-L-型。型。COOHH2CCH2CH2CH2H+N第15页，讲稿共101张，创作于星期三组成蛋白质的氨基酸共有组成蛋白质的氨基酸共有组成蛋白质
9、的氨基酸共有组成蛋白质的氨基酸共有组成蛋白质的氨基酸共有组成蛋白质的氨基酸共有20 20 20 20 20 20 种种种种种种（二）氨基酸的分类（二）氨基酸的分类非极性氨基酸非极性氨基酸 极性氨基酸极性氨基酸 极性不带电荷的氨基酸极性不带电荷的氨基酸极性不带电荷的氨基酸极性不带电荷的氨基酸带负电荷的氨基酸带负电荷的氨基酸带负电荷的氨基酸带负电荷的氨基酸带正电荷的氨基酸带正电荷的氨基酸带正电荷的氨基酸带正电荷的氨基酸不不不不同同同同的的的的 aa aa aa aa 在在在在于于于于 R R R R基团基团基团基团 的不同的不同的不同的不同1.1.根据根据R R基团的理化性质基团的理化性质第16页
10、，讲稿共101张，创作于星期三I I 非非非非极极极极性性性性氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸（八八八八种种种种）丙氨酸丙氨酸AlaCOOHCOOHCHCH3 3C CHHNHNH22 CHCHC CHHCOOHCOOHNHNH22 CHCH3 3CHCH3 3 缬氨酸缬氨酸ValCOOHCOOHCHCH2 2C CHHNHNH2 2 CHCH3 3CHCH3 3CHCH亮氨酸亮氨酸Leu异亮氨酸异亮氨酸IleCOOHCOOHC CHHNHNH22 CHCHCHCH3 3CHCH2 2CHCH3 3第17页，讲稿共101张，创作于星期三I I 非非非非极极极极性性性性氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸（八八八八
11、种种种种）脯氨酸脯氨酸ProCOOHCOOHC CHHNHNHCHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2 苯丙氨酸苯丙氨酸PheCOOHCOOHC CHHNHNH2 2 CHCH2 2COOHCOOHCHCH2 2C CHHNHNH22 色氨酸色氨酸TrpN NHH 甲硫氨酸甲硫氨酸MetCOOHCOOHC CHHNHNH22 CHCH2 2CHCH2 2S SCHCH3 3吲哚基吲哚基第18页，讲稿共101张，创作于星期三I II I 极极极极性性性性不不不不带带带带电电电电荷荷荷荷的的的的氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸（七七七七种种种种）CHCHCOOHCOOHC CHHNHNH22 苏氨酸苏氨
12、酸ThrCHCH3 3HOHO 丝氨酸丝氨酸SerCOOHCOOHC CHHNHNH2 2 CHCH2 2HOHO半胱氨酸半胱氨酸CysCOOHCOOHC CHHNHNH22 CHCH2 2HSHS 酪氨酸酪氨酸TyrCOOHCOOHC CHHNHNH2 2CHCH2 2HOHO巯基巯基第19页，讲稿共101张，创作于星期三I II I 极极极极性性性性不不不不带带带带电电电电荷荷荷荷的的的的氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸（七七七七种种种种）天冬酰胺天冬酰胺AsnCOOHCOOHC CHHNHNH2 2 CHCH2 2C COOHH2 2N NCOOHCOOHC CHHNHNH22 谷氨酰胺谷氨酰胺
13、GlnCHCH2 2C COOHH2 2N NCHCH2 2 甘氨酸甘氨酸GlyCOOHCOOHC CHHNHNH2 2HH第20页，讲稿共101张，创作于星期三I II II I 带带带带负负负负电电电电荷荷荷荷的的的的氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸（两两两两种种种种）天冬氨酸天冬氨酸AspCOOHCOOHC CHHNHNH2 2 CHCH2 2C COOHOHOCOOHCOOHC CHHNHNH22 谷氨酸谷氨酸GluCHCH2 2C COOHOHOCHCH2 2第21页，讲稿共101张，创作于星期三I IV V 带带带带正正正正电电电电荷荷荷荷的的的的氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸（三三三三种种种种
14、）(CH(CH2 2)4 4 赖氨酸赖氨酸LysCOOHCOOHC CHHNHNH2 2HH2 2N N 精氨酸精氨酸ArgCOOHCOOHC CHHNHNH2 2(CH(CH2 2)3 3NHNHC CNHNHHH2 2N NCOOHCOOHC CHHNHNH22 组氨酸组氨酸组氨酸组氨酸HisHisCHCH2 2N NHNHN胍基胍基咪唑基咪唑基第22页，讲稿共101张，创作于星期三非极性氨基酸：缬、甲、脯、丙、亮、异亮、苯、色非极性氨基酸：缬、甲、脯、丙、亮、异亮、苯、色非极性氨基酸：缬、甲、脯、丙、亮、异亮、苯、色非极性氨基酸：缬、甲、脯、丙、亮、异亮、苯、色 写写写写 家家家家 谱谱
15、谱谱 并并并并 晾晾晾晾 一晾一晾一晾一晾 本本本本 色色色色记忆方法记忆方法记忆方法记忆方法 极性氨基酸：酪、丝、苏、半、甘、天酰、谷酰极性氨基酸：酪、丝、苏、半、甘、天酰、谷酰极性氨基酸：酪、丝、苏、半、甘、天酰、谷酰极性氨基酸：酪、丝、苏、半、甘、天酰、谷酰 老老老老 师师师师 说说说说 半半半半 干干干干 天谷天谷天谷天谷 咸咸咸咸 带负电：天冬氨酸、谷氨酸带负电：天冬氨酸、谷氨酸带负电：天冬氨酸、谷氨酸带负电：天冬氨酸、谷氨酸 带正电：赖氨酸、精氨酸、组氨酸带正电：赖氨酸、精氨酸、组氨酸带正电：赖氨酸、精氨酸、组氨酸带正电：赖氨酸、精氨酸、组氨酸第23页，讲稿共101张，创作于星期三
16、通常是常见氨基酸的衍生物。例如：通常是常见氨基酸的衍生物。例如：通常是常见氨基酸的衍生物。例如：通常是常见氨基酸的衍生物。例如：2.稀有氨基酸稀有氨基酸羟基化的氨基酸羟基化的氨基酸4-4-4-4-羟脯氨酸、羟脯氨酸、羟脯氨酸、羟脯氨酸、5-5-5-5-羟赖氨酸羟赖氨酸羟赖氨酸羟赖氨酸 存在于存在于存在于存在于结缔组织胶原蛋白中结缔组织胶原蛋白中结缔组织胶原蛋白中结缔组织胶原蛋白中甲基化的氨基酸甲基化的氨基酸甲基组氨酸甲基组氨酸、甲基赖氨酸甲基赖氨酸 存在于存在于存在于存在于肌球蛋白中肌球蛋白中肌球蛋白中肌球蛋白中-羟基谷氨酸存在于凝血酶原中，参与凝血羟基谷氨酸存在于凝血酶原中，参与凝血第24页
17、，讲稿共101张，创作于星期三1986年年-硒代半胱氨酸硒代半胱氨酸，硒元素取代了半胱氨酸中，硒元素取代了半胱氨酸中的硫元素；的硫元素；2002年年-吡咯赖氨酸吡咯赖氨酸，赖氨酸的，赖氨酸的-氨基与（氨基与（4R，5R）-4-取代取代-吡咯啉吡咯啉-5-羧酸以酰胺键相连而形成羧酸以酰胺键相连而形成的化合物。的化合物。是生物体内组成蛋白质的第是生物体内组成蛋白质的第21和第和第22种种基本氨基酸基本氨基酸，均属于均属于L-L-氨基酸氨基酸。SeH第25页，讲稿共101张，创作于星期三以游离或结合态存在细胞或组织中，大部分是常见氨基以游离或结合态存在细胞或组织中，大部分是常见氨基以游离或结合态存在
18、细胞或组织中，大部分是常见氨基以游离或结合态存在细胞或组织中，大部分是常见氨基酸的衍生物或异构型。例如：酸的衍生物或异构型。例如：酸的衍生物或异构型。例如：酸的衍生物或异构型。例如：3.非蛋白质氨基酸非蛋白质氨基酸鸟氨酸、瓜氨酸鸟氨酸、瓜氨酸是尿素循环的中间代谢产物；是尿素循环的中间代谢产物；D-D-谷氨酸、谷氨酸、D-D-丙氨酸丙氨酸 存在于细菌细胞壁肽聚糖中；存在于细菌细胞壁肽聚糖中；-氨基丁酸氨基丁酸由谷氨酸脱羧产生，为重要的神经递质。由谷氨酸脱羧产生，为重要的神经递质。第26页，讲稿共101张，创作于星期三 1.1.物理性质物理性质形态：形态：均为白色结晶或粉末，不同氨基酸的晶型结构不
19、同。均为白色结晶或粉末，不同氨基酸的晶型结构不同。溶解性：溶解性：一般都溶于水，不溶或微溶于醇，不溶于丙酮，在稀酸和稀一般都溶于水，不溶或微溶于醇，不溶于丙酮，在稀酸和稀碱中溶解性好。碱中溶解性好。熔点：熔点：氨基酸的熔点一般都比较高，一般都大于氨基酸的熔点一般都比较高，一般都大于200200，超过熔，超过熔点以上氨基酸分解产生胺和二氧化碳。点以上氨基酸分解产生胺和二氧化碳。旋光性：旋光性：除甘氨酸外都有旋光性，左旋用（除甘氨酸外都有旋光性，左旋用（-）表示，右旋用（）表示，右旋用（+）表示。）表示。氨基酸的旋光性和大小取决于氨基酸的旋光性和大小取决于R R基的性质，并且与基的性质，并且与D/
20、LD/L型型没有直接的对应关系。没有直接的对应关系。氨基酸的性质氨基酸的性质第27页，讲稿共101张，创作于星期三2.2.化学性质化学性质 氨基酸的两性解离与等电点氨基酸的两性解离与等电点 氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于所处溶液的酸碱度。氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于所处溶液的酸碱度。等电点等电点（isoeletric pointisoeletric point，PIPI）：当溶液浓度为某一）：当溶液浓度为某一pHpH值值时，氨基酸分子中所含的时，氨基酸分子中所含的-NHNH3 3+和和-COOCOO-数目正好相等，成为兼数目正好相等，成为兼性离子，净电荷为性离子，净电荷为0 0，
21、呈电中性，此时溶液的，呈电中性，此时溶液的pHpH值即为氨基酸值即为氨基酸的等电点。的等电点。在在等等电电点点时时，氨氨基基酸酸既既不不向向正正极极也也不不向向负负极极移移动动，pHpH变变化化时时，迁迁移发生变化。移发生变化。第28页，讲稿共101张，创作于星期三pI是氨基酸的特征常数是氨基酸的特征常数pH pI阳离子阳离子pH=pI两性离子两性离子pH pI阴离子阴离子第29页，讲稿共101张，创作于星期三l 紫外吸收性质紫外吸收性质 酪酪氨氨酸酸、色色氨氨酸酸R R基基团团有有共共轭轭双双键键，具具有有紫紫外外吸吸收收特特性性，其其最最大大吸收波长在吸收波长在280nm280nm附近。附
22、近。大大多多数数蛋蛋白白质质含含有有这这两两种种氨氨基基酸酸，因因此此测测定定蛋蛋白白溶溶液液280nm280nm处处吸吸光光值值是是检检测测蛋蛋白白浓浓度度的的快快速速简简便便有有效的方法效的方法第30页，讲稿共101张，创作于星期三 在在加热条件及弱酸加热条件及弱酸环境下，氨基酸环境下，氨基酸与茚三酮与茚三酮反应生成反应生成蓝紫蓝紫色化合物色化合物，其最大吸收峰在，其最大吸收峰在570nm570nm处。处。由于此吸收峰值与氨基酸的含量存在正比关系，因此可由于此吸收峰值与氨基酸的含量存在正比关系，因此可以作为氨基酸的定量分析方法。以作为氨基酸的定量分析方法。茚三酮反应（灵敏度为茚三酮反应（灵
23、敏度为1ug1ug）第31页，讲稿共101张，创作于星期三寡肽、多肽的组成单位寡肽、多肽的组成单位多种生物活性物质的前体：多种生物活性物质的前体：NONO前体前体精氨酸；褪黑精氨酸；褪黑色素前体色素前体-色氨酸。色氨酸。作为神经递质作为神经递质（谷氨酸、（谷氨酸、-氨基丁酸）氨基丁酸）氧化分解产生氧化分解产生ATPATP作为糖异生的前体作为糖异生的前体氨基酸的生理功能氨基酸的生理功能第32页，讲稿共101张，创作于星期三蛋白质分子中氨基酸是蛋白质分子中氨基酸是如何连接的呢？如何连接的呢？第33页，讲稿共101张，创作于星期三两个氨基酸分子头尾连接起来肽键肽键的形成的形成NH2COOH1NH2C
24、OOH2NH2C NCOOHOH21脱水CarbodiimideJuang RH(2004)BCbasics第34页，讲稿共101张，创作于星期三第35页，讲稿共101张，创作于星期三 一个氨基酸的一个氨基酸的羧基羧基与另一个氨基酸的与另一个氨基酸的氨基氨基之间失水形成的之间失水形成的酰胺键酰胺键称为称为肽键，肽键，所形成的化所形成的化合物称为合物称为肽。肽。肽键与肽链肽键与肽链第36页，讲稿共101张，创作于星期三 由由两两个个氨氨基基酸酸组组成成的的肽肽称称为为二二肽肽，三三个个氨氨基基酸酸组组成成的的肽肽称称为为三肽三肽，依此类推。依此类推。由十个以下氨基酸组成的肽称为由十个以下氨基酸组
25、成的肽称为寡肽（寡肽（oligope-oligope-ptideptide）;十十 个个 以以 上上 氨氨 基基 酸酸 组组 成成 的的 肽肽 称称 为为多多 肽肽 或或 多多 肽肽 链链（polypeptidepolypeptide）。）。肽肽链链中中的的氨氨基基酸酸因因为为脱脱水水缩缩合合而而非非原原来来的的完完整整分分子子单单元，故将其称为元，故将其称为氨基酸残基（氨基酸残基（residueresidue）。）。第37页，讲稿共101张，创作于星期三肽肽链链中中AA的的排排列列顺顺序序和和命命名名在多肽链中，氨基酸残基按一定的顺序排列，这种排列顺序称为在多肽链中，氨基酸残基按一定的顺序排
26、列，这种排列顺序称为氨基酸顺序。氨基酸顺序。多肽链有两端：多肽链有两端：N-N-端：端：多肽链中有游离多肽链中有游离-氨基的氨基的一端，也称氨基端；一端，也称氨基端；C-C-端：端：多肽链中有游离多肽链中有游离-羧基的羧基的一端，也称羧基端。一端，也称羧基端。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端的氨基酸残基开始，以，以C-C-端氨基酸残基为终端氨基酸残基为终点点的排列顺序。如上述五肽可表示为：的排列顺序。如上述五肽可表示为：Ser-Gly-Tyr-Ala-LeuSer-Gly-Tyr-Ala-Leu第38页，讲稿共101张，创作于星期三第39页，讲稿共101张，创作于星
27、期三第40页，讲稿共101张，创作于星期三蛋白质是具有三维空间结构的高分蛋白质是具有三维空间结构的高分子物质，根据蛋白质肽链的折叠方子物质，根据蛋白质肽链的折叠方式和复杂程度，将蛋白质结构分为式和复杂程度，将蛋白质结构分为.第41页，讲稿共101张，创作于星期三1234 蛋蛋白白质质的的结结构构层层次次Mathews et al(2000)Biochemistry(3e)p.195第42页，讲稿共101张，创作于星期三一级结构（一级结构（primary structure primary structure）-氨基酸序列氨基酸序列二级结构（二级结构（secondary structure se
28、condary structure）-主要由主要由氢键氢键稳固的局部构象，如稳固的局部构象，如-helix,helix,-sheet-sheet等等三级结构（三级结构（tertiary structure tertiary structure）-一条多肽链中所有原子或基团在三维空间的一条多肽链中所有原子或基团在三维空间的整体排布整体排布四级结构（四级结构（quarternary structure quarternary structure）-多个多肽链的组合多个多肽链的组合空空间间结结构构蛋白质结构的层次蛋白质结构的层次第43页，讲稿共101张，创作于星期三 蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构
29、 蛋白质的一级结构指蛋白质分子中多肽链的氨基蛋白质的一级结构指蛋白质分子中多肽链的氨基酸排列顺序（注意方向），包括酸排列顺序（注意方向），包括二硫键二硫键的位置。的位置。主要的化学键：肽键，二硫键主要的化学键：肽键，二硫键第44页，讲稿共101张，创作于星期三 一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学的基础，但一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学的基础，但不是决定蛋白质空间构象的唯一因素。不是决定蛋白质空间构象的唯一因素。第45页，讲稿共101张，创作于星期三 蛋白质的一级结构的测定蛋白质的一级结构的测定l蛋白质的一级结构指蛋白质蛋白质的一级结构指蛋白质多肽链中多肽链中AAAA的排列顺序的排列顺序
30、以以及多肽链内或链间及多肽链内或链间二硫键的二硫键的数目数目和和位置。位置。l其中最重要的是其中最重要的是多肽链的氨基多肽链的氨基酸顺序，酸顺序，它是蛋白质生物学它是蛋白质生物学功能的基础。功能的基础。第46页，讲稿共101张，创作于星期三 如何如何测测定定蛋白质蛋白质一级结构：一级结构：氨基酸序列氨基酸序列(1)直接进行氨基酸测序直接进行氨基酸测序：EdmandegradationF.Sanger(CambridgeU.)Insulin-胰岛素胰岛素(A,Bchains)(2)由由cDNA序列反推序列反推氨基酸氨基酸序列：序列：DNA定序法：定序法：F.Sanger Juang RH(200
31、4)BCbasics第47页，讲稿共101张，创作于星期三1.小片段肽链测序小片段肽链测序：二硝基氟苯二硝基氟苯（FDNB）法法二甲氨基磺酰氯二甲氨基磺酰氯（DNS-Cl）法）法Edman降解法（苯异硫氰酸酯法）降解法（苯异硫氰酸酯法）氨肽酶法氨肽酶法肼解法肼解法羧肽酶法羧肽酶法N末端氨基酸的分析末端氨基酸的分析C末端氨基酸的分析末端氨基酸的分析第48页，讲稿共101张，创作于星期三N N末末端端基基氨氨基基酸酸测测定定主要涉及三步反应：主要涉及三步反应：偶联反应、环化断裂反应、转化反应。偶联反应、环化断裂反应、转化反应。此此法的特点是能够不断重复循环，将肽链法的特点是能够不断重复循环，将肽链
32、N-N-端氨基酸残基逐一端氨基酸残基逐一进行标记和解离。进行标记和解离。EdmanEdman降解法降解法（苯异硫氰酸酯法，（苯异硫氰酸酯法，PITCPITC法）法）脱去脱去N N末端氨基酸后，剩下的肽链仍然是完整的。末端氨基酸后，剩下的肽链仍然是完整的。第49页，讲稿共101张，创作于星期三苯异硫氰酸酯（苯异硫氰酸酯（PITC)PITC)碱性条碱性条件，偶件，偶联联酸性条件，酸性条件，断裂环化断裂环化PTC-肽肽第50页，讲稿共101张，创作于星期三l多肽多肽与与肼肼在无水条件下加热，在无水条件下加热，C-C-端氨基酸端氨基酸即从肽链即从肽链上解离出来，其余的氨基酸则变成上解离出来，其余的氨基
33、酸则变成肼化物肼化物。肼化。肼化物能够与物能够与苯甲醛缩合苯甲醛缩合成不溶于水的物质而与成不溶于水的物质而与C-C-端氨端氨基酸分离基酸分离。C末末端端基基氨氨基基酸酸测测定定肼解法肼解法第51页，讲稿共101张，创作于星期三l羧肽酶羧肽酶是一种肽链是一种肽链外切酶外切酶，它能特异地从多肽链的，它能特异地从多肽链的C-C-端将氨基酸依次水解下来，是端将氨基酸依次水解下来，是C C末端分析常用的方法。末端分析常用的方法。目前常用的羧肽酶有四种：目前常用的羧肽酶有四种：A,B,CA,B,C和和Y Y；C C 末末端端基基氨氨基基酸酸测测定定羧肽酶法羧肽酶法第52页，讲稿共101张，创作于星期三2.
34、2.大片段肽链测序大片段肽链测序：分析多肽链的分析多肽链的N-N-末端和末端和C C末端残基末端残基(二硝基氟苯法二硝基氟苯法,丹酰氯法丹酰氯法)非共价键（需要用变性剂非共价键（需要用变性剂尿素或尿素或SDSSDS）二硫键需要）二硫键需要用还原法用还原法用两种不同的裂解方式裂解多肽链为较小片段用两种不同的裂解方式裂解多肽链为较小片段测定各片段的氨基酸顺序测定各片段的氨基酸顺序用片段重叠法重新建立完整多肽链的一级结构用片段重叠法重新建立完整多肽链的一级结构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拆分蛋白质分子中的多肽链拆分蛋白质分子中的多肽链蛋白质末端分析或蛋白质末端分析或SDS
35、SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳聚丙烯酰胺凝胶电泳第53页，讲稿共101张，创作于星期三测序步骤测序步骤A.A.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，必须先进行拆由多条多肽链组成的蛋白质分子，必须先进行拆分。可用分。可用8mol/L8mol/L尿素或尿素或6mol/L6mol/L盐酸胍处理，即可分开多盐酸胍处理，即可分开多肽链肽链(亚基亚基)B.B.二硫键的断裂二硫键的断裂 可在可在尿素尿素或或盐酸胍盐酸胍存在时，用过量的存在时，用过量的-巯基乙醇巯基乙醇处理，使处理，使二硫键还原为巯基，然后用烷基化试剂保护生成的巯基，二硫键还原为巯基，然后用烷基化试剂保护生成的巯基，以防止它重新被
36、氧化。以防止它重新被氧化。蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质一一一一级级级级结结结结构构构构的的的的测测测测定定定定第54页，讲稿共101张，创作于星期三C.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蛋白质末端分析蛋白质末端分析SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳聚丙烯酰胺凝胶电泳蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质一一一一级级级级结结结结构构构构的的的的测测测测定定定定第55页，讲稿共101张，创作于星期三D.多肽链断裂成多个肽段多肽链断裂成多个肽段以便建立两个重要的氨基酸序列参考点以便建立两个重要的氨基酸序列参考点可采用两种或多种不同的断裂方法（可采用两种或多种不同的断裂方法（断裂点不同断裂点不同）将多肽样）
37、将多肽样品断裂成两套或多套肽段，并将其分离开来。品断裂成两套或多套肽段，并将其分离开来。酶解法酶解法:胰蛋白酶、糜蛋白酶、胃蛋白酶、嗜热菌蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、胃蛋白酶、嗜热菌蛋白酶、羧肽酶和氨肽酶羧肽酶和氨肽酶化学法：化学法：(Cyanogenbromide)溴化氰水解法，它能选择性地切割由甲硫氨酸的溴化氰水解法，它能选择性地切割由甲硫氨酸的羧基所形成的肽键。羧基所形成的肽键。蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质一一一一级级级级结结结结构构构构的的的的测测测测定定定定第56页，讲稿共101张，创作于星期三蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质一一一一级级级级结结结结构构构构的的的的测测测测定定定定E.分析多肽链
38、的分析多肽链的N-末端和末端和C-末端残基末端残基以便建立两个重要的氨基酸序列参考点以便建立两个重要的氨基酸序列参考点N末端末端二硝基氟苯（二硝基氟苯（DNFB）法）法丹磺酰氯（丹磺酰氯（DNS）法）法Edman降解法降解法氨肽酶法氨肽酶法C末端末端肼解法肼解法还原法还原法羧肽酶羧肽酶第57页，讲稿共101张，创作于星期三蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质一一一一级级级级结结结结构构构构的的的的测测测测定定定定F.片段重叠法确定肽段在多肽链中顺序示意片段重叠法确定肽段在多肽链中顺序示意 两套或两套以上不同方法两套或两套以上不同方法断裂的肽段样品，切口彼此错断裂的肽段样品，切口彼此错位，两套肽段正好相互跨
39、过切位，两套肽段正好相互跨过切口而重合，达到互补的目的。口而重合，达到互补的目的。第58页，讲稿共101张，创作于星期三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HS末端肽段末端肽段HOWTAPS（OUS）第一套肽段第一套肽段HOWTOUSEOVERLAPS第二套肽段第二套肽段HOWTOUSEOVERLAPS推断全顺序推断全顺序HOWTOUSEOVERLAPS氨基末端残基氨基末端残基H羧基末端残基羧基末端残基S第一套肽段第一套肽段第二套肽段第二套肽段OUSSEOPSWTOUEOVEVERLRLAAPSHOWTHO举例：举例：所所得得资资料料第59页，讲稿共101张，创作于
40、星期三核酸推导法核酸推导法l原理：原理：蛋白质的氨基酸顺序是由核酸的蛋白质的氨基酸顺序是由核酸的核苷酸顺序决定的。核苷酸顺序决定的。测出核酸的测出核酸的核苷酸顺序核苷酸顺序根据根据三个核苷酸确定一个氨基酸的三个核苷酸确定一个氨基酸的密码子密码子推导出蛋白质的氨基酸顺序推导出蛋白质的氨基酸顺序第60页，讲稿共101张，创作于星期三小结小结掌握：掌握：片段重叠法确定肽段在多肽链中顺序片段重叠法确定肽段在多肽链中顺序；熟记：组成蛋白质的各种氨基酸以及缩写符号；熟记：组成蛋白质的各种氨基酸以及缩写符号；熟悉：分析多肽链的熟悉：分析多肽链的N-N-末端和末端和C-C-末端残基的方法；末端残基的方法；第6
41、1页，讲稿共101张，创作于星期三蛋白质分子的蛋白质分子的构象构象又称空间结构、立体结构、高级结又称空间结构、立体结构、高级结构、三维构象等，是指蛋白质分子中构、三维构象等，是指蛋白质分子中原子原子和和基团在三维基团在三维空间空间上的上的排列、分布排列、分布及及肽链的走向。肽链的走向。蛋白质的分子构象蛋白质的分子构象取决于一级结构，是蛋白质生物取决于一级结构，是蛋白质生物学功能或活性所必需的。学功能或活性所必需的。蛋白质的构象可分为蛋白质的构象可分为二、三、四级结构。二、三、四级结构。蛋白质的二级结构第62页，讲稿共101张，创作于星期三蛋白质的二级结构 定义定义是指肽链的是指肽链的主链主链骨
42、架中若干骨架中若干肽单位，肽单位，各自沿一定的轴盘旋或折各自沿一定的轴盘旋或折叠形成的有规则的构象，以叠形成的有规则的构象，以氢键氢键为主要的次级键。为主要的次级键。蛋白质的二级结构中蛋白质的二级结构中不涉及氨基酸残基不涉及氨基酸残基侧链侧链的构象。的构象。主链：是由氨基酸的羧基与氨基形成的肽键部分规则的重复主链：是由氨基酸的羧基与氨基形成的肽键部分规则的重复排列而成。排列而成。侧链：侧链：R R基部分。基部分。第63页，讲稿共101张，创作于星期三两两肽肽键键平面的交接平面的交接点为点为-碳碳以以肽键为肽键为平面平面连接连接成成多肽长链多肽长链注意注意：-碳上面接有各碳上面接有各种种大小不等
43、的基大小不等的基团团第64页，讲稿共101张，创作于星期三肽单位肽单位（peptideunit）：肽键与相邻的两个肽键与相邻的两个C C组成的基团组成的基团其中肽键具有其中肽键具有部分双键部分双键性质，不能自由旋转。性质，不能自由旋转。肽单位是刚性平面，其上面肽单位是刚性平面，其上面6 6个原子个原子处于同一平面，称为处于同一平面，称为 肽肽平面。平面。肽链主链上只有两个肽链主链上只有两个碳原子碳原子 连接单键连接单键可旋转可旋转。肽单位中与肽单位中与C-NC-N相连的氢和氧原子相连的氢和氧原子与两个与两个碳原子呈反向分布。碳原子呈反向分布。第65页，讲稿共101张，创作于星期三肽链中的肽平面
44、第66页，讲稿共101张，创作于星期三蛋白质空间结构单元蛋白质空间结构单元-折叠折叠折叠折叠(-pleatedsheet)pleatedsheet)-转角转角转角转角(-(-turn)turn)环环环环(loop)(loop)无规则卷曲无规则卷曲无规则卷曲无规则卷曲（randomcoilrandomcoil）Ribbonmodelofthebacterialcatabolitegeneactivatorprotein(CAP)-螺旋螺旋螺旋螺旋(-(-helix)helix)肽键平面对多肽链构象肽键平面对多肽链构象的限制的限制第67页，讲稿共101张，创作于星期三肽平面的相叠形成肽平面的相叠形
45、成螺旋螺旋第68页，讲稿共101张，创作于星期三-螺旋螺旋(-helix)指蛋白质分子中多个肽平指蛋白质分子中多个肽平面通过氨基酸面通过氨基酸-碳原子碳原子的旋转，使多肽链的主的旋转，使多肽链的主骨架沿中心轴盘曲成稳骨架沿中心轴盘曲成稳定的定的-螺旋构象。螺旋构象。第69页，讲稿共101张，创作于星期三右手右手-螺旋螺旋，螺距螺距为为0.54nm，每圈，每圈含含3.6个氨基酸残基；两个氨基酸残基个氨基酸残基；两个氨基酸残基之间的距离为之间的距离为0.15nm;稳定因素：稳定因素：链内氢键，链内氢键，每隔三个氨每隔三个氨基酸残基形成一个氢键，基酸残基形成一个氢键，氢键取向氢键取向与主轴基本平行。
46、与主轴基本平行。R基团在外侧，其基团在外侧，其大小、形状及电荷大小、形状及电荷等均影响等均影响-螺旋的稳定性和形成。螺旋的稳定性和形成。0.54 nm-螺旋结构特征第70页，讲稿共101张，创作于星期三肽链伸展使肽键平面肽链伸展使肽键平面之间折叠成之间折叠成锯齿状锯齿状；-折折折折叠借相邻主链之间叠借相邻主链之间的的氢键氢键维系。维系。肽链中氨基酸残基的肽链中氨基酸残基的R R侧链侧链分布在片层的分布在片层的上下。上下。-折叠的结构特征折叠的结构特征第71页，讲稿共101张，创作于星期三-折叠有折叠有两种类型两种类型。一种为。一种为顺式顺式，肽链的，肽链的N-N-端在同侧。另一端在同侧。另一种
47、为种为反式反式，即相邻两条肽链的方向相反。一般，即相邻两条肽链的方向相反。一般反式较为稳定反式较为稳定。第72页，讲稿共101张，创作于星期三-转角（-turn）在在-转角部分，由四个连续的氨基酸转角部分，由四个连续的氨基酸残基组成；残基组成；弯曲处的第一个氨基酸残基的弯曲处的第一个氨基酸残基的-C=O C=O 和第四个残基的和第四个残基的N-H N-H 之之间形成氢键，产生一个间形成氢键，产生一个不很稳不很稳定定的环状结构。的环状结构。这类结构主要存在于球状蛋白分这类结构主要存在于球状蛋白分子中。子中。COOHH2CCH2CH2CH2H+N第73页，讲稿共101张，创作于星期三无规卷曲（无规
48、卷曲（randomcoil）|指多肽链主链部分形成的无规律构象。指多肽链主链部分形成的无规律构象。|一种蛋白质往往具有多种不同类型的二级结一种蛋白质往往具有多种不同类型的二级结构构象，只是不同蛋白质各占多少不同而已。构构象，只是不同蛋白质各占多少不同而已。第74页，讲稿共101张，创作于星期三核糖核酸酶的分子结构核糖核酸酶的分子结构-螺旋螺旋-折叠折叠-转角转角无规卷曲无规卷曲第75页，讲稿共101张，创作于星期三基序基序基序（基序（motifmotif）又称为又称为超二级结构、模体超二级结构、模体或或模序：模序：多肽链内顺序上相邻的二级结构常在空间中相互多肽链内顺序上相邻的二级结构常在空间中
49、相互接近，相互作用而形成有规则的接近，相互作用而形成有规则的二级结构聚集体。二级结构聚集体。超二级结构在结构的组织层次上超二级结构在结构的组织层次上高于二级结构高于二级结构，但，但没有完整的结构域没有完整的结构域。常见的有：常见的有：，第76页，讲稿共101张，创作于星期三第77页，讲稿共101张，创作于星期三结构域（结构域（domain）三级结构层次上的局部折叠区。三级结构层次上的局部折叠区。结构域：结构域：在较大的蛋白质分子中，多肽链上相邻的基序在较大的蛋白质分子中，多肽链上相邻的基序（超二级结构）紧密联系，进一步折叠成一个或多个相（超二级结构）紧密联系，进一步折叠成一个或多个相对独立的致
50、密的三维实体。对独立的致密的三维实体。具有独特的空间构象，与分子整体以共价键相连，并具有独特的空间构象，与分子整体以共价键相连，并承担特定的生物学功能。承担特定的生物学功能。蛋白质分子可以有多个相同或不同的结构域；不同的蛋白蛋白质分子可以有多个相同或不同的结构域；不同的蛋白质分子可以有相同的结构域。质分子可以有相同的结构域。第78页，讲稿共101张，创作于星期三丙酮酸激酶的结构域丙酮酸激酶的结构域第79页，讲稿共101张，创作于星期三蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构(TertiaryStructure)具有二级结构、超二级结构及结构域的一条多肽链具有二级结构、超二级结构及结构域的一条多肽链上，