1、1生物化學（碩士班） 第一章 蛋白質化學 2 本章內(nèi)容 多肽，蛋白質一級結構與功能 蛋白質一級結構與分子進化蛋白質一級結構與分子病蛋白質一級結構的測定蛋白質的空間結構免疫球蛋白與補體纖維狀蛋白質膠原3本章要點：基本概念多肽，蛋白質結構層次 舉例說明一級結構，空間結構與功能的關系分子病4 多肽和蛋白質 在蛋白質分子中，氨基酸之間以肽鍵 相連 氨基酸之間通過肽鍵聯(lián)結起來的化合物稱為肽。兩個氨基酸形成的肽叫二肽，三個氨基酸形成的肽叫三肽， 一般將十肽以下稱為寡肽，十肽以上者稱多肽。分子相對小，沒有嚴密和相對穩(wěn)定的空間結構 5多肽舉例：3肽紅細胞谷胱甘肽 下丘腦促甲狀腺素釋放素9肽垂體催產(chǎn)素，加壓素

2、10肽 促黃體生成素釋放素 39肽 促腎上腺皮質激素53肽 表皮生長因子6蛋白質：一般50100個以上氨基酸組成，分子大，具有嚴密和穩(wěn)定的三維空間結構。結構層次包括一，二，三及四級結構。另外尚有超二級結構及結構域7 一級結構：指氨基酸在蛋白質分子中的排列順序。 表示法：從左到右表示從多肽鏈的氨基末端到 羧基末端?，F(xiàn)用單字母代表一種氨基酸 甘：Gly G絲：Ser S 89 牛催產(chǎn)素結構： NCys. Tyr. Ile. Gln. Asn. Cys. Pro. Leu. GlyC S S *活性中心2位Tyr -C=O 與5位Asn NH 間形成氫鍵， Tyr 的苯環(huán)位于環(huán)狀結構內(nèi)部 3位Ile

3、 與8位Leu是其活性與作用專一性的關鍵位置 催產(chǎn)素和血管加壓素（九肽）10血管加壓素:NCys. Tyr. Phe. Gln. Asn. Cys. Pro. Arg. GlyC * 2位Tyr與3位Phe間由范德華力引起堆積效應， Tyr與5位Asn 間不能形成氫鍵，Tyr的酚羥基被 排于環(huán)狀結構外11功能：催產(chǎn)素為增強子宮平滑肌收縮和泌乳血管加壓素為增強血管平滑肌收縮，升高血壓及利尿12促腎上腺皮質激素ACTH ：39肽1-18區(qū)為生物活性區(qū)，活性中心位于N端14肽區(qū) 15-18區(qū)為加強對受體結合的部位 25-39區(qū)增強分子穩(wěn)定性，免受酶破壞。與生物活性關系不大，切去仍保留活性人工合成的1

4、-24肽具有ACTH相同活性，可用于臨床 功能：促進腎上腺皮質激素合成分泌ACTH, MSH, LPH, POMC 等多肽13阿黑皮素原(POMC)：結構上為ACTH，促黑素細胞激素(MSH)，內(nèi)啡肽, 脂酸動員激素(LPH)的前體ACTH 1-13區(qū)，同a-MSH分子結構，但無N端乙?；δ芴攸c：一級結構決定其功能，His-Phe-Arg-Trp-Gly 有MSH活性 a， MSH中有此結構1415類阿片活性肽：一組有嗎啡樣作用的內(nèi)源肽類物質，包括腦啡肽(5肽)，內(nèi)啡肽和強啡肽甲硫腦啡肽N-tyr.gly.gly.phe.met-OH bLPH61-65亮腦啡肽N-tyr.gly.gly.p

5、he. leu -OH a內(nèi)啡肽N-tyr.gly.gly.phe.met.thr. bLPH61-77 .leu.val.thr-OHg內(nèi)啡肽 N-tyr.gly.gly.phe.met.thr. bLPH61-77 .leu.val.thr.leu-OH16功能特點:類阿片活性肽, 能與嗎啡受體結合, 產(chǎn)生嗎啡樣作用。完成生物活性功能的基本結構單位是腦啡肽。結構完整性是生理功能必需, 兩個gly.gly是功能所必需。N端不可缺少, 取代或延伸, C端不可缺少, 但可延伸17激肽（kinin）：來源于血漿和組

6、織的一組蛋白質舒緩激肽（BK）：9肽 NArg-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe-ArgC1. 結構完整性是生理功能必需2. N，C端的Arg及兩個Phe為生物活性必不可少3. 鏈中Pro對維持肽鏈走向，分子構象穩(wěn)定起關鍵作用4. 鏈中Ser和Gly側鏈小，利于活性區(qū)域形成18功能：增加毛細血管通透性，血管擴張平滑肌收縮或松弛引起疼痛19胰島素：不同物種提取的胰島素含51個氨基酸，A，B 兩條肽鏈, A鏈和B鏈通過兩條二硫鍵互相連接成胰島素分子，分子量約為6000。20胰島素的一級結構21 A鏈含有11種共21個氨基酸殘基，N-端為甘氨酸，C-端為天冬酰胺；B-鏈含有16種共30

7、個氨基酸殘基，N-端為苯丙氨酸，C-端為丙氨酸。 22A鏈B鏈8910 30人 Thr Ser Ile Thr 狗Thr Ser Ile Ala 豬Thr Ser Ile Ala 牛Ala Ser Val Ala 一級結構存在種屬變異：23特點：肽鏈中可變氨基酸不是胰島素的活性部位維持空間結構的關鍵部位保守性強，對功能無明顯干擾牛，豬胰島素在臨床上被用于治療糖尿病，而豬胰島素更易于被人接受 24 蛋白質一級結構與分子進化同源蛋白質：不同種屬中執(zhí)行同一功能的蛋白質。對其一級結構的比較, 可以反映物種種屬的進化舉例: 細胞色素C近百種屬35個氨基酸殘基完全不變25細胞色素C與物種進化細胞色素C的基

8、本知識 本質：細胞色素C=一條肽鏈（含104個氨基酸殘基）+鐵卟啉 （說明：不同生物其多肽鏈的氨基酸殘基數(shù)不同，如昆蟲有108個氨基酸殘基，植物有112個） 作用：傳遞電子，即Fe3+e-Fe2+ 26細胞色素C與生物進化 細胞色素C是一種比較古老的蛋白質，從酵母菌到人，各種生物都具有細胞色素，這種蛋白質已進化了15億年。目前已測定了近百種生物的細胞色素C的氨基酸順序，由于種屬遺傳差異，其一級結構有較大的不同。 27細胞色素C結構示意圖N-C 28與鐵原子結合的氨基酸 18: His 和 80: Met 35個氨基酸殘基（約1/3）保持不變，稱保守部位賴氨酸的集中存在，在空間集結成由一負電荷區(qū)

9、相隔的兩個正電荷區(qū)域，為其功能必不可少82: Phe, 對電子傳遞起作用Gly及其它疏水性氨基酸的排部可變部位氨基酸，了解種屬間差別和相互親緣關系29細胞色素C中有35不變殘基，對于維持細胞色素C的分子構象和傳遞電子的功能是必需的，正是由于有此共同點，不同生物來源的細胞色素C都能傳遞電子。30Cytc種屬變異量（與人比較）生物殘基改變數(shù)黑猩猩0恒河猴1袋 鼠10烏 龜15狗，魚23小 麥35酵 母443132功能異化: 有些蛋白質分子進化后表現(xiàn)出新的功能。 功能不同，而結構有同源性的現(xiàn)象。 舉例： a乳清蛋白 / 溶菌酶 催產(chǎn)素/ 加壓素33牛乳清蛋白 （124AA） / 卵清 溶菌酶（129

10、AA） 結構：-53個AA殘基位置相同， -4對二硫鍵，定位相同 -肽鏈折迭方式相似，接近橢球形分子功能：乳清蛋白，可使半乳糖苷轉移酶 酶促作用發(fā) 生改變，半乳糖 + G 乳糖 溶菌酶，水解細菌細胞壁的多糖34 蛋白質一級結構與分子病分子?。褐窪NA分子結構改變而引起表達蛋白質的結構和功能異常。目前發(fā)現(xiàn)的分子病與100多種蛋白質有關舉例：血紅蛋白分子病膠原蛋白分子病35苯酮尿癥-苯丙氨酸羥化酶缺陷 蠶豆病-G6PD缺陷 白化病-酪氨酸酶缺陷 血友病-血漿凝血因子缺乏 36血紅蛋白分子（Hb）病機制：1 異常Hb病， Hb氨基酸殘基異?；蛑脫Q。鐮刀狀細胞貧血癥：最早發(fā)現(xiàn)的血紅蛋白分子病，患者常在

11、成年之前死亡 表現(xiàn)為純合Hbs/Hbs, 紅細胞Hbs占95% 或雜合HbA/Hbs, 紅細胞Hbs占35% 37Hbs一級結構變化：b 6 谷 纈 （基因為3CTT 3CAT） 另外， Hbc b6谷賴 HbD b121谷谷酰胺 HbE b26谷賴 Hbs-G b6谷纈 / a68天門冬酰胺賴 正常成人Hb分子的四個亞基為兩條鏈，兩條鏈38正常DNATGT GGG CTT CTT TTTmRNA ACA CCC GAA GAA AAAhb(亞基）N端蘇-脯-谷-谷-賴異常DNATGT GGG GAT CTT TTTmRNAACA CCC GUA GAA AAAhbs(亞基）N端蘇-脯-纈-谷

12、-賴圖1-13鐮刀狀紅細胞性貧血血紅蛋白遺傳信息的異常39血紅蛋白是紅細胞中所含有的一種結合蛋白質，它的蛋白質部分稱為珠蛋白(globin)，非蛋白質部分(輔基)稱為血紅素402 地中海貧血：珠蛋白中一條肽鏈（a或b） 的合成缺陷或速率降低引起 分子病結構基因突變方式包括點突變，移碼突變：單氨基酸改變 Hbs Hbc HbA 肽鏈氨基酸順序延長 移碼突變Hb constant spring a， C + 31AA 多肽鏈氨基酸順序缺失 Hb GunHill b， 92-9641阿黑皮素原(POMC)：結構上為ACTH，促黑素細胞激素(MSH)，內(nèi)啡肽, 脂酸動員激素(LPH)的前體ACTH 1-13區(qū)，同a-MSH分子結構，但無N端乙?；δ芴攸c：一級結構決定其功能，His-Phe-Arg-Trp-Gly 有MSH活性 a， MSH中有此結構4243特點：肽鏈中可變氨基酸不是胰島素的活性部位維持空間結構的關鍵部位保守性強，對功能無明顯干擾牛，豬胰島素在臨床上被用于治療糖尿病，而豬胰島素更易于被人接受 44細胞色素C中有35不變殘基，對于維持細胞色素C的分子構象和傳遞電子的功能是必需的，正是由于有此共同點，不同生物來源的細胞色素C都能傳遞電子。45Hbs一級結構變化：b 6 谷 纈 （基因為3CTT 3CAT） 另外， Hbc b6谷賴 HbD b121谷谷酰胺 HbE b2