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1、第四章第四章 蛋白质的共价结构蛋白质的共价结构主要内容主要内容1 1、蛋白质通论、蛋白质通论2 2、肽、肽3 3、蛋白质一级结构的测定、蛋白质一级结构的测定4 4、蛋白质的氨基酸序列与生物功能、蛋白质的氨基酸序列与生物功能第四章第四章 蛋白质的共价结构蛋白质的共价结构(一)蛋白质的化学组成(一)蛋白质的化学组成v蛋蛋白白质质是是一一类类含含氮氮有有机机化化合合物物,除除含含有有碳碳、氢氢、氧氧外外,还还有有氮氮和和少少量量的的硫硫。某某些些蛋蛋白白质质还还含含有有其其他他一一些些元元素素,主主要要是是磷磷、铁铁、碘碘、碘碘、锌锌和和铜等。这些元素在蛋白质中的组成百分比约为:铜等。这些元素在蛋白
2、质中的组成百分比约为:碳碳 5050 氢氢 7 7 氧氧 2323 氮氮 16%16%硫硫 0303 其他其他 微微 量量4.1 4.1 蛋白质通论蛋白质通论蛋白质的含氮量蛋白质的含氮量v蛋白质中氮占生物组织中所有含氮物质的绝大部分。因此,可以将生物组织的含氮量近似地看作蛋白质的含氮量。由由于于大大多多数数蛋蛋白白质质的的含含氮氮量量接接近近于于16%16%,所以,可以根据生物样品中的含氮量来计算蛋白质的大概含量:v蛋蛋白白质质含含量量(克克%)=每每克克生生物物样样品品中中含含氮的克数氮的克数 4.1 4.1 蛋白质通论蛋白质通论蛋白质的分类蛋白质的分类组成上分:单纯蛋白质、缀合蛋白质。组成
3、上分:单纯蛋白质、缀合蛋白质。功能上分:酶、调节蛋白、转运蛋白、功能上分:酶、调节蛋白、转运蛋白、贮存蛋白等贮存蛋白等9 9类。类。形状上分:纤维蛋白、球蛋白、膜蛋白。形状上分:纤维蛋白、球蛋白、膜蛋白。4.1 4.1 蛋白质通论蛋白质通论(二)蛋白质的大小(二)蛋白质的大小 蛋白质是相对分子量很大的生物蛋白质是相对分子量很大的生物分子。对任一种给定的蛋白质来说,分子。对任一种给定的蛋白质来说,它的所有分子在氨基酸的组成和顺它的所有分子在氨基酸的组成和顺序以及肽链的长度方面都应该是相序以及肽链的长度方面都应该是相同的,即所谓同的,即所谓均一的蛋白质均一的蛋白质。4.1 4.1 蛋白质通论蛋白质
4、通论蛋白质分子量的上下限是人为规定的,蛋白质分子量的上下限是人为规定的,因为这决定于蛋白质和分子量概念的定因为这决定于蛋白质和分子量概念的定义。义。一般规定最小的蛋白质是胰岛素,一般规定最小的蛋白质是胰岛素,相对分子量为。相对分子量为。某些蛋白质是由两个或更多个多肽链通某些蛋白质是由两个或更多个多肽链通过非共价键结合而成的,称寡聚蛋白质。过非共价键结合而成的,称寡聚蛋白质。每条多肽链称为亚基或亚单位。每条多肽链称为亚基或亚单位。有些寡有些寡聚蛋白质的分子量可高达数百万甚至数聚蛋白质的分子量可高达数百万甚至数千万。千万。4.1 4.1 蛋白质通论蛋白质通论(三)(三)蛋白质结构层次蛋白质结构层次
5、4.1 4.1 蛋白质通论蛋白质通论二、二、肽肽PEPTIDE4.2 4.2 肽肽1、肽与肽键结构、肽与肽键结构 蛋白质中氨基酸之间的基本连接为肽键(蛋白质中氨基酸之间的基本连接为肽键(peptide bond),除此之外还有二硫键(除此之外还有二硫键(disulfide bond)。)。肽键的形成4.2 4.2 肽肽1、肽与肽键结构、肽与肽键结构某五肽某五肽命名:丝氨酰甘氨酰酪氨酰丙氨酰亮氨酸命名:丝氨酰甘氨酰酪氨酰丙氨酰亮氨酸Ser-Gly-Tyr-Ala-Leu4.2 4.2 肽肽1、肽与肽键结构、肽与肽键结构肽平面(酰胺平面):由六个原子组成(肽平面(酰胺平面):由六个原子组成(2C、
6、C、H、O、N)C-N具有部分双键性质具有部分双键性质4.2 4.2 肽肽1、肽与肽键结构、肽与肽键结构C-N具有部分双键性质具有部分双键性质4.2 4.2 肽肽2、肽的理化性质、肽的理化性质肽晶体的熔点均较高;肽晶体的熔点均较高;肽的酸碱性质主要处决于游离末端肽的酸碱性质主要处决于游离末端-NH2和和-COOH及及 侧链侧链R R基的可解离功能基团;在长肽上主要是侧链上的;基的可解离功能基团;在长肽上主要是侧链上的;小肽的滴定曲线与氨基酸相似;小肽的滴定曲线与氨基酸相似;肽的化学反应与氨基酸相似;肽的化学反应与氨基酸相似;双缩脲反应是二个或二个以上肽键化合物所特有的反应;双缩脲反应是二个或二
7、个以上肽键化合物所特有的反应;小肽的旋光度约等于组成氨基酸的旋光度之和;小肽的旋光度约等于组成氨基酸的旋光度之和;4.2 4.2 肽肽双缩脲反应:当脲(即尿素)加热到当脲(即尿素)加热到180180时,两分子脲缩合,放出一分子氨而时,两分子脲缩合,放出一分子氨而形成双缩脲,然后在碱性溶液中与形成双缩脲,然后在碱性溶液中与CuCu2+2+结合生成复杂的紫红色结合生成复杂的紫红色化合物。化合物。+Cu2+4.2 4.2 肽肽3、天然存在的活性肽、天然存在的活性肽GSH(谷胱甘肽)(谷胱甘肽)GSH可被氧化成可被氧化成GSSGGSH作用:作用:在红细胞中作为巯基缓在红细胞中作为巯基缓 冲剂存在;冲剂
8、存在;维持血红蛋白和其它红维持血红蛋白和其它红 细胞蛋白质的半胱氨酸细胞蛋白质的半胱氨酸 残基处于还原状态。残基处于还原状态。例如,它可防止例如,它可防止H2O2将红细胞中血色素的二价铁氧化将红细胞中血色素的二价铁氧化成三价铁形成高铁血红蛋白。成三价铁形成高铁血红蛋白。4.2 4.2 肽肽短杆菌肽(抗生素)L-OrnL-LeuD-PheL-ProL-ValL-OrnL-LeuD-Phe L-ProL-Val对革兰氏阳性菌有强大抑制作用。见P5324.2 4.2 肽肽加压素和催产素两者只差两个氨基酸,但生理作用不同 4.2 4.2 肽肽甜味素Asp-Phe-OCH3,比蔗糖甜200倍。三、蛋白质
9、一级结构的测定三、蛋白质一级结构的测定 19691969年,国际纯粹与应用化学委员会年,国际纯粹与应用化学委员会(IUPACIUPAC)规定:)规定:蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构指蛋指蛋白质多肽连中氨基酸的排列顺序,包括白质多肽连中氨基酸的排列顺序,包括二硫键的位置。其中最重要的是多肽链二硫键的位置。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的氨基酸顺序,它是蛋白质生物功能的基础。基础。4.3 4.3 蛋白质一级结构的测定蛋白质一级结构的测定牛牛胰胰腺腺核核糖糖核核酸酸酶酶A A的的一一级级结结构构4.3 4.3 蛋白质一级结构的测定蛋白质一级结构的测定蛋白质一级结构的测定蛋白
10、质一级结构的测定蛋白质氨基酸顺序的测定是蛋白质化学研究的蛋白质氨基酸顺序的测定是蛋白质化学研究的基础。自从基础。自从19531953年测定了胰岛素的一级结构以年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来,现在已经有上千种不同蛋白质的一级结构被测定。被测定。氨基酸序列测定有直接法和间接法两种:氨基酸序列测定有直接法和间接法两种:直接直接法法,用酶和特异性试剂直接作用于蛋白质而测,用酶和特异性试剂直接作用于蛋白质而测定出氨基酸顺序;定出氨基酸顺序;间接法间接法,通过测定蛋白质之,通过测定蛋白质之基因的核苷酸顺序,用遗传密码来推断氨基酸基因的核苷酸顺序,用遗传密码来推断氨基酸
11、的顺序。这是因为核苷酸的测序比蛋白质的测的顺序。这是因为核苷酸的测序比蛋白质的测序工作要更方便、更准确。序工作要更方便、更准确。4.3 4.3 蛋白质一级结构的测定蛋白质一级结构的测定第一步、前期准备第一步、前期准备分离纯化蛋白质分离纯化蛋白质 (纯度纯度97%97%以上)以上)蛋白质分子量的测定蛋白质分子量的测定 (电泳法、凝胶过(电泳法、凝胶过滤法、超离心法等滤法、超离心法等 )4.3 4.3 蛋白质一级结构的测定蛋白质一级结构的测定第二步、多肽链的数目测定与拆分第二步、多肽链的数目测定与拆分A A、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。通过测定末端氨基酸残基的摩尔
12、数与蛋通过测定末端氨基酸残基的摩尔数与蛋白质摩尔数之间的关系,即可确定多肽白质摩尔数之间的关系,即可确定多肽链的数目。链的数目。4.3 4.3 蛋白质一级结构的测定蛋白质一级结构的测定 B.B.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,必由多条多肽链组成的蛋白质分子,必须先进行拆分。须先进行拆分。4.3 4.3 蛋白质一级结构的测定蛋白质一级结构的测定 对于借助对于借助非共价键非共价键连接在一起的几连接在一起的几条多肽链,如,四聚体血红蛋白,条多肽链,如,四聚体血红蛋白,可用可用8mol/L8mol/L尿素或尿素或6mol/L6mol/L盐酸胍处盐酸胍处理,即可分开多肽链理,即
13、可分开多肽链(亚基亚基).).4.3 4.3 蛋白质一级结构的测定蛋白质一级结构的测定 对于几条多肽链通过对于几条多肽链通过二硫键二硫键交联在一起交联在一起的。可在的。可在8mol/L8mol/L尿素或尿素或6mol/L6mol/L盐酸胍存盐酸胍存在下,用过量的在下,用过量的-巯基乙醇巯基乙醇(还原法还原法)处处理,使二硫键还原为巯基,然后用烷基理,使二硫键还原为巯基,然后用烷基化试剂(化试剂(ICHICH2 2COOHCOOH)保护生成的巯基,以)保护生成的巯基,以防止它重新被氧化。防止它重新被氧化。也可应用也可应用过甲酸氧化法过甲酸氧化法拆分多肽链间的拆分多肽链间的二硫键二硫键4.3 4.
14、3 蛋白质一级结构的测定蛋白质一级结构的测定第三步、蛋白质的氨基酸组成分析第三步、蛋白质的氨基酸组成分析首先用首先用6M HCl6M HCl将蛋白质样品水解将蛋白质样品水解水解后样品用离子交换色谱分离,然后水解后样品用离子交换色谱分离,然后与茚三酮反应后,被检测器定量检测。与茚三酮反应后,被检测器定量检测。也可通过反相也可通过反相HPLCHPLC分离检测。方法是先分离检测。方法是先将样品与将样品与EdmanEdman试剂(试剂(PITCPITC)反应,然后)反应,然后利用氨基酸侧链疏水性的差异进行分离。利用氨基酸侧链疏水性的差异进行分离。4.3 4.3 蛋白质一级结构的测定蛋白质一级结构的测定
15、4.3 4.3 蛋白质一级结构的测定蛋白质一级结构的测定第四步、分析多肽链的第四步、分析多肽链的N-末端和末端和C-末端末端多肽链端基氨基酸分为两类:多肽链端基氨基酸分为两类:N-N-端氨基端氨基酸和酸和C-C-端氨基酸。端氨基酸。N-N-端氨基酸和端氨基酸和C-C-端氨基酸分析的目的是端氨基酸分析的目的是建立两个重要的氨基酸序列参考点。建立两个重要的氨基酸序列参考点。4.3 4.3 蛋白质一级结构的测定蛋白质一级结构的测定N-N-端氨基酸测定端氨基酸测定DNFBDNFB法法测定路线:测定路线:DNFBDNP-DNFBDNP-肽肽酸水解酸水解乙醚萃取乙醚萃取层析鉴定层析鉴定 。特点:特点:-D
16、NP-DNP氨基酸容易和侧链氨基酸容易和侧链DNPDNP氨基酸分离。氨基酸分离。4.3 4.3 蛋白质一级结构的测定蛋白质一级结构的测定N-N-端氨基酸测定端氨基酸测定丹磺酰氯法丹磺酰氯法测定路线:测定路线:DNS-DNS-DNS-DNS-肽肽酸水解酸水解乙醚萃取乙醚萃取层析鉴定层析鉴定 。特点:特点:DNS-DNS-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。4.3 4.3 蛋白质一级结构的测定蛋白质一级结构的测定N-N-端氨基酸测定端氨基酸测定PITCPITC法法测定路线:测定路线:PITCPTC-PITCPTC
17、-肽肽PTH-PTH-氨基酸氨基酸乙醚乙醚萃取萃取层析鉴定层析鉴定 。特点:只切去特点:只切去N N端端-氨基酸,其余肽端保持完整。氨基酸,其余肽端保持完整。4.3 4.3 蛋白质一级结构的测定蛋白质一级结构的测定N-N-端氨基酸测定端氨基酸测定氨肽酶法氨肽酶法氨肽酶是一种肽链外切酶,它能从多肽氨肽酶是一种肽链外切酶,它能从多肽链的链的N-N-端逐个的向里水解肽键。端逐个的向里水解肽键。根据不同的反应时间测出酶水解所释放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,按反应时间和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学曲线,从而氨基酸残基释放量作动力学曲线,从而知道蛋
18、白质的知道蛋白质的N-N-末端残基顺序。末端残基顺序。常用的有亮氨酸氨肽酶(水解常用的有亮氨酸氨肽酶(水解N-N-末端为末端为LeuLeu的肽键速度最快)、焦谷氨酸氨肽酶的肽键速度最快)、焦谷氨酸氨肽酶(水解(水解N-N-末端为焦谷氨酸,即环化的谷末端为焦谷氨酸,即环化的谷氨酸)。氨酸)。4.3 4.3 蛋白质一级结构的测定蛋白质一级结构的测定测定路线:多肽与肼在无水条件下加热,测定路线:多肽与肼在无水条件下加热,C-C-端氨基酸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。即从肽链上解离出来,其余的氨基酸则变成肼化物。肼化物能够与苯甲醛缩合成不溶于水的物质而与肼化物能够与苯甲醛缩合成
19、不溶于水的物质而与C-C-端端氨基酸分离。游离氨基酸分离。游离C-C-端氨基酸可用端氨基酸可用DNFBDNFB法或法或DNSDNS法并通法并通过层析技术鉴定。过层析技术鉴定。特点:是目前特点:是目前C-C-末端残基测定的最重要的化学方法,末端残基测定的最重要的化学方法,但但GlnGln、AsnAsn、CysCys被破坏,被破坏,C-C-末端的末端的ArgArg变成变成OrnOrn,不能,不能分析。分析。C-C-端氨基酸测定端氨基酸测定肼解法肼解法4.3 4.3 蛋白质一级结构的测定蛋白质一级结构的测定C-末端鉴定末端鉴定还原法还原法肽链肽链C-末端末端AA残基可用硼氢化锂还原成相应的残基可用硼
20、氢化锂还原成相应的-氨基醇然后用酸将肽完全水解,用层析法加以鉴定氨基醇然后用酸将肽完全水解,用层析法加以鉴定生成的生成的-氨基醇。氨基醇。Sanger早期用此法鉴定胰岛素早期用此法鉴定胰岛素A、B链的链的C-末端氨基酸残基。末端氨基酸残基。4.3 4.3 蛋白质一级结构的测定蛋白质一级结构的测定C-C-端氨基酸测定端氨基酸测定羧肽酶法羧肽酶法羧肽酶是一种肽链外切酶,它能从多肽链的羧肽酶是一种肽链外切酶,它能从多肽链的C-C-端逐个的水解氨基酸。根据不同的反应时间测端逐个的水解氨基酸。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
21、知道蛋白质的C-C-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:A,B,CA,B,C和和Y Y;A A和和B B来来自胰脏;自胰脏;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。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-末端氨基酸残基;末端氨基酸残基;B B只能水解只能水解ArgArg和和LysLys为为C-C-末末端残基的肽键,羧肽酶端残基的肽键,羧肽酶Y Y 可作用于任何一个可作用于任何一个C-C-末端氨基酸残基。末端氨基酸残基。4.3 4.3 蛋白质一级结构的测定蛋白质一级结
22、构的测定Val-Ser-Gly A A、多肽链断裂成多个肽段,可采用两种多肽链断裂成多个肽段,可采用两种或多种不同的断裂方法将多肽样品断裂成或多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,并将其分离开两套或多套肽段或肽碎片,并将其分离开来。来。第五步、多肽链的部分裂解和肽段混合第五步、多肽链的部分裂解和肽段混合物的分离纯化物的分离纯化B B、常用的断裂方法是:、常用的断裂方法是:酶裂解法酶裂解法和和化学化学裂解法。裂解法。4.3 4.3 蛋白质一级结构的测定蛋白质一级结构的测定1、酶裂解法、酶裂解法常用的蛋白水解酶包括:胰蛋白酶常用的蛋白水解酶包括:胰蛋白酶,糜蛋白酶,嗜热菌蛋白酶
23、,胃蛋白糜蛋白酶,嗜热菌蛋白酶,胃蛋白酶,木瓜蛋白酶等。酶,木瓜蛋白酶等。酶裂解的特点是:酶裂解的特点是:蛋白酶只裂解特蛋白酶只裂解特定的肽键定的肽键。4.3 4.3 蛋白质一级结构的测定蛋白质一级结构的测定A、胰蛋白酶(、胰蛋白酶(Trypsin)仅作用于仅作用于ArgArg、LysLys的羧基与别的氨基酸的羧基与别的氨基酸的氨基之间形成的肽键。的氨基之间形成的肽键。产生的肽段数目等于多肽链中产生的肽段数目等于多肽链中ArgArg和和LysLys总数加总数加1 1(多肽链的(多肽链的C C末端肽段)末端肽段)4.3 4.3 蛋白质一级结构的测定蛋白质一级结构的测定B、糜蛋白酶(、糜蛋白酶(C
24、hymotypsin)专一性不如胰蛋白酶,作用于专一性不如胰蛋白酶,作用于TrpTrp、TyrTyr、PhePhe等疏水氨基酸的羧基与别的氨基酸的等疏水氨基酸的羧基与别的氨基酸的氨基之间形成的肽键。氨基之间形成的肽键。如疏水氨基酸为如疏水氨基酸为TrpTrp、TyrTyr、PhePhe时,水解时,水解快,为快,为LeuLeu,MetMet和和HisHis时水解稍慢。时水解稍慢。4.3 4.3 蛋白质一级结构的测定蛋白质一级结构的测定C、胃蛋白酶、胃蛋白酶专一性与糜蛋白酶类似,但要求断裂点两侧的氨基酸都是疏水性氨基酸。最适pH为2。(糜蛋白酶为8-9)确定二硫键位置时常用胃蛋白酶水解。4.3 4
25、.3 蛋白质一级结构的测定蛋白质一级结构的测定2、化学裂解法、化学裂解法化学裂解法获得的肽端一般都比较大,适化学裂解法获得的肽端一般都比较大,适合在自动序列仪种测定序列,因此,化学合在自动序列仪种测定序列,因此,化学法对相对分子量大的蛋白质序列测定是很法对相对分子量大的蛋白质序列测定是很重要的。重要的。溴化氰断裂溴化氰断裂是最常用的化学断裂方法。是最常用的化学断裂方法。仅仅作用于作用于MetMet的羧基与别的氨基酸的氨基之的羧基与别的氨基酸的氨基之间形成的肽键间形成的肽键。4.3 4.3 蛋白质一级结构的测定蛋白质一级结构的测定羟胺(羟胺(NHNH2 2OHOH):):专一性断裂专一性断裂-A
26、sn-Asn-Gly-Gly-之之间的肽键。也能部分裂解间的肽键。也能部分裂解-Asn-Asn-Leu-Leu-之间之间的肽键以及的肽键以及-Asn-Asn-Ala-Ala-之间的肽键。之间的肽键。4.3 4.3 蛋白质一级结构的测定蛋白质一级结构的测定第六步、分离肽段,测定氨基酸序列第六步、分离肽段,测定氨基酸序列多肽链用上述方法断裂后,所得的肽段混合物通常使用凝胶过滤、凝胶电泳和HPLC等方法进行分离纯化。氨基酸序列测定主要使用Edman化学降解法,此外还有酶降解法、质谱法等。4.3 4.3 蛋白质一级结构的测定蛋白质一级结构的测定A、Edman化学降解法Edman (苯异硫氰酸酯法)氨基
27、酸顺序分析苯异硫氰酸酯法)氨基酸顺序分析法实际上也是一种法实际上也是一种N-N-端分析法。此法的特点端分析法。此法的特点是能够不断重复循环,将肽链是能够不断重复循环,将肽链N-N-端氨基酸残端氨基酸残基逐一进行解离。基逐一进行解离。氨氨基基酸酸序序列列测测定定仪仪测测序序过过程程示示意意图图B、质谱法、质谱法质谱法测序的优质谱法测序的优点是灵敏度高,点是灵敏度高,所需样品少,测所需样品少,测定速度快,蛋白定速度快,蛋白质的水解液经毛质的水解液经毛细管电泳或细管电泳或HPLCHPLC分离后直接进样分离后直接进样MS/MSMS/MS,免去繁重,免去繁重的肽分离纯化工的肽分离纯化工作。作。质谱测定的
28、基本步骤质谱测定的基本步骤电离电离a a)蛋白质溶液在高电场中通过毛细管静电喷射,形成)蛋白质溶液在高电场中通过毛细管静电喷射,形成携带高电荷的微滴;携带高电荷的微滴;b b)蛋白质分子从微滴中被解吸进)蛋白质分子从微滴中被解吸进入气相;入气相;c c)蛋白质离子进入质谱进行分析。)蛋白质离子进入质谱进行分析。多肽分子量的确定多肽分子量的确定用计算机分析多肽核质比数据,得出多肽的准用计算机分析多肽核质比数据,得出多肽的准确分子量。确分子量。选定的多肽在碰撞池中裂解成更小的离子碎片,进入第二选定的多肽在碰撞池中裂解成更小的离子碎片,进入第二台质谱仪进行分析。台质谱仪进行分析。裂解主要发生在多肽中
29、连接相继氨基酸的肽键上,因此产裂解主要发生在多肽中连接相继氨基酸的肽键上,因此产生的碎片代表一套大小只差一个氨基酸残基的肽段。生的碎片代表一套大小只差一个氨基酸残基的肽段。质谱测定的基本步骤质谱测定的基本步骤二级电离二级电离第七步、肽段在多肽链中位置的第七步、肽段在多肽链中位置的确定确定利用两套或多套肽段的氨基酸顺序彼此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间的交错重叠,拼凑出整条多肽链的氨基酸顺序。基酸顺序。4.3 4.3 蛋白质一级结构的测定蛋白质一级结构的测定示例示例(十六肽的水解十六肽的水解)所得资料:端:所得资料:端:H H,端:端:法裂解:法裂解:DN
30、S PS EDVE RLA HDWT 法裂解:法裂解:SED WTDN VERL APS HD重叠法确定序列重叠法确定序列:HDWTAPSWTDNRLADNSVERLEDVE4.3 4.3 蛋白质一级结构的测定蛋白质一级结构的测定第八步、确定二硫键位置第八步、确定二硫键位置一般采用胃蛋白酶处理含有二硫键的多一般采用胃蛋白酶处理含有二硫键的多肽链肽链(切点多;酸性环境下防止二硫键发生交切点多;酸性环境下防止二硫键发生交换换)。将所得的肽段利用将所得的肽段利用BrownBrown及及HartlayHartlay的对的对角线电泳技术进行分离。角线电泳技术进行分离。然后同其它方法分析的肽段进行比较,然
31、后同其它方法分析的肽段进行比较,确定二硫键的位置。确定二硫键的位置。4.3 4.3 蛋白质一级结构的测定蛋白质一级结构的测定对角线电泳对角线电泳技术技术a)a)混合肽段点到滤混合肽段点到滤纸中央。纸中央。b)b)第一向电泳,将第一向电泳,将产物分开。产物分开。c)c)用过甲酸将二硫用过甲酸将二硫键打断键打断d)d)进行第二向电泳进行第二向电泳e)e)偏离对角线的样偏离对角线的样品就是含二硫键的品就是含二硫键的片段片段EXERCISE 1一一A肽由肽由Lys/His/Asp/2Glu/Ala/Val/Tyr组成;(组成;(1)此肽与)此肽与FDNB反应得反应得DNP-Asp;(;(2)此肽用羧肽
32、酶)此肽用羧肽酶A处理得游离处理得游离Val;(3)此肽经胰蛋白酶水解,得二种肽,其中一种()此肽经胰蛋白酶水解,得二种肽,其中一种(Lys/Asp/Glu/Ala/Tyr)在时净电荷为)在时净电荷为0;另一种(;另一种(His/Glu/Val)可给出可给出DNP-His,在时带正电荷;(,在时带正电荷;(4)此肽经糜蛋白酶)此肽经糜蛋白酶水解也得二种肽,其中一种(水解也得二种肽,其中一种(Asp/Ala/Tyr)在时呈电中)在时呈电中性,另一种(性,另一种(Lys/His/2Glu/Val)在时带正电荷。)在时带正电荷。试推断此肽的氨基酸顺序。试推断此肽的氨基酸顺序。解:解:a.由(由(1)
33、知:此肽)知:此肽N-末端为末端为Asp(Asn);b.由(由(2)知:此肽)知:此肽C-末端为末端为Val;c.由(由(3)第二种肽知小肽的顺序为:)第二种肽知小肽的顺序为:His-Gln-Val;(此肽的(此肽的pI,净电荷,净电荷=0)d.由(由(3)第一肽知此小肽的)第一肽知此小肽的C-末端为末端为Lys(由胰蛋白(由胰蛋白酶性质决定),由其净电荷为酶性质决定),由其净电荷为0可知可知Asp和和Glu仅有一个为仅有一个为酰氨形式酰氨形式,因,因Lys带正电荷;带正电荷;e.由(由(4)第一肽知此小肽的顺序:)第一肽知此小肽的顺序:Asn-Ala-Tyr (时电荷为(时电荷为0知知Asn
34、;糜蛋白酶水解知;糜蛋白酶水解知C-Tyr););f.由(由(4)第二肽知此小肽中有一)第二肽知此小肽中有一Glu为酰氨形式;且综为酰氨形式;且综合知此小肽的合知此小肽的 顺序为:顺序为:Glu-Lys-His-Gln-Val;g.综合综合e和和f知此知此A肽的氨基酸顺序为:肽的氨基酸顺序为:Asn-Ala-Tyr-Glu-Lys-His-Gln-ValEXERCISE 2有一缓激肽组成顺序为有一缓激肽组成顺序为Arg-Pro-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe-Arg,试问经(,试问经(1)羧肽酶)羧肽酶B;(;(2)糜蛋白酶;()糜蛋白酶;(3)胰蛋白酶;(胰蛋白酶;(4)DN
35、FB作用后生成的肽或氨基酸是什么?作用后生成的肽或氨基酸是什么?解:(解:(1)得)得Arg和多肽和多肽Arg-Pro-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe;(2)得)得Arg-Pro-Pro-Gly-Phe和和Ser-Pro-Phe和和Arg;(3)不能被胰蛋白酶水解;)不能被胰蛋白酶水解;(4)得)得DNP-Arg和和Pro-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe-Arg四、四、蛋白质的氨基酸序列与生物功能蛋白质的氨基酸序列与生物功能蛋白质一级结构是对蛋白质的结构蛋白质一级结构是对蛋白质的结构与功能研究的基础与功能研究的基础是一些疾病诊断的分子生物学基础是一些疾病诊断的分
36、子生物学基础为进化论提供了强有力的证据为进化论提供了强有力的证据4.4 4.4 蛋白质的氨基酸序列与生物功能蛋白质的氨基酸序列与生物功能同源蛋白质的物种差异与生物进化同源蛋白质的物种差异与生物进化同源蛋白质:在不同的生物体内具有同同源蛋白质:在不同的生物体内具有同一功能的蛋白质。一功能的蛋白质。如:血红蛋白在不同如:血红蛋白在不同的脊椎动物中都具有输送氧气的功能,的脊椎动物中都具有输送氧气的功能,细胞色素在所有的生物中都是电子传递细胞色素在所有的生物中都是电子传递链的组分。链的组分。4.4 4.4 蛋白质的氨基酸序列与生物功能蛋白质的氨基酸序列与生物功能同源蛋白质的特点:同源蛋白质的特点:1)
37、1)多肽链长度相同或相近多肽链长度相同或相近 2)2)同源蛋白质的氨基酸顺序中有许多位置的氨同源蛋白质的氨基酸顺序中有许多位置的氨基酸对所有种属来说都是相同的,称不变残基,基酸对所有种属来说都是相同的,称不变残基,不变残基高度保守,是必需的。不变残基高度保守,是必需的。3)3)除不变残基以外,其它位置的氨基酸对不同除不变残基以外,其它位置的氨基酸对不同的种属有很大变化,称可变残基,可变残基中,的种属有很大变化,称可变残基,可变残基中,个别氨基酸的变化不影响蛋白质的功能。个别氨基酸的变化不影响蛋白质的功能。通过比较同源蛋白质的氨基酸序列的差异可以通过比较同源蛋白质的氨基酸序列的差异可以研究不同物种间的亲源关系和进化,亲源关系研究不同物种间的亲源关系和进化,亲源关系越远,同源蛋白的氨基酸顺序差异就越大。越远,同源蛋白的氨基酸顺序差异就越大。4.4 4.4 蛋白质的氨基酸序列与生物功能蛋白质的氨基酸序列与生物功能不同物种间细胞色素不同物种间细胞色素C C氨基酸序列的差异氨基酸序列的差异4.4 4.4 蛋白质的氨基酸序列与生物功能蛋白质的氨基酸序列与生物功能根根据据细细胞胞色色素素C C序序列列的的物物种种差差异异建建立立的的进进化化树树