高級生物化學(xué)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能馮明菊407205117024營養(yǎng)與食品衛(wèi)生學(xué)高級生物化學(xué)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能馮明菊1蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能第一節(jié)

蛋白質(zhì)的分子組成1第二節(jié)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)2第三節(jié)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)1第四節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系234蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能第一節(jié)蛋白質(zhì)的分子組成1第二節(jié)蛋白質(zhì)的2蛋白質(zhì)（protein）是由許多氨基酸通過肽鍵相連形成的高分子含氮化合物。蛋白質(zhì)是由一條或多條多肽鏈以特殊方式組合成的生物大分子。蛋白質(zhì)與多肽并無嚴(yán)格的界線，通常是將分子量在6000道爾頓(Dalton,d)以上的多肽稱為蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)分子量變化范圍很大,從大約6000到100萬道爾頓甚至更大。1.蛋白質(zhì)的定義第一節(jié)

蛋白質(zhì)的分子組成蛋白質(zhì)（protein）是由許多氨基酸通過肽鍵相連形成3(1)蛋白質(zhì)是生物體重要組成成分分布廣：所有器官、組織都含有蛋白質(zhì)；細(xì)胞的各個部分都含有蛋白質(zhì)。含量高：蛋白質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)最豐富的有機(jī)分子，占人體干重的45％，某些組織含量更高，例如脾、肺及橫紋肌等高達(dá)80％。2.蛋白質(zhì)的生物學(xué)重要性(1)蛋白質(zhì)是生物體重要組成成分2.蛋白質(zhì)的生物學(xué)重要性4(2)蛋白質(zhì)具有重要的生物學(xué)功能作為生物催化劑（酶）代謝調(diào)節(jié)作用免疫保護(hù)作用物質(zhì)的轉(zhuǎn)運和存儲運動與支持作用參與細(xì)胞間信息傳遞(3)氧化供能(2)蛋白質(zhì)具有重要的生物學(xué)功能53.蛋白質(zhì)的分子組成組成蛋白質(zhì)的元素:主要有C、H、O、N和S。有些蛋白質(zhì)含有少量磷或金屬元素鐵、銅、鋅、錳、鈷、鉬，個別蛋白質(zhì)還含有碘

。蛋白質(zhì)元素組成的特點

各種蛋白質(zhì)的含氮量很接近，平均為16％。由于體內(nèi)的含氮物質(zhì)以蛋白質(zhì)為主，因此，只要測定生物樣品中的含氮量，就可以根據(jù)以下公式推算出蛋白質(zhì)的大致含量：100克樣品中蛋白質(zhì)的含量(g%)=每克樣品含氮克數(shù)×6.25×1001/16%3.蛋白質(zhì)的分子組成組成蛋白質(zhì)的元素:主要有C、H、O、N6(1)蛋白質(zhì)的基本組成單位---氨基酸組成蛋白質(zhì)的氨基酸除脯氨酸外，其余均屬于α-氨基酸。

α-氨基酸根據(jù)其光學(xué)活性具有不同的構(gòu)型4.組成蛋白質(zhì)的氨基酸

COOHCOOH∣∣H2N－Cα－HH－Cα－NH2∣∣RRL-α-氨基酸D-α-氨基酸(2)組成人體蛋白質(zhì)的20種氨基酸均屬于L-α-氨基酸（甘氨酸除外），稱為編碼氨基酸。(1)蛋白質(zhì)的基本組成單位---氨基酸4.組成蛋白質(zhì)的氨基酸7RC+NH3COO-HL-氨基酸的通式RC+NH3COO-HL-氨基酸的通式8根據(jù)側(cè)鏈結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)的不同，將氨基酸分為以下幾類非極性脂肪族氨基酸極性中性氨基酸芳香族氨基酸酸性氨基酸堿性氨基酸根據(jù)側(cè)鏈結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)的不同，將氨基酸分為以下幾類非極性脂肪9(一)側(cè)鏈含烴鏈的氨基酸屬于非極性脂肪族氨基酸(一)側(cè)鏈含烴鏈的氨基酸屬于非極性脂肪族氨基酸10(二)側(cè)鏈有極性但不帶電荷的氨基酸是極性中性氨基酸(二)側(cè)鏈有極性但不帶電荷的氨基酸是極性中性氨基酸11(三)側(cè)鏈含芳香基團(tuán)的氨基酸是芳香族氨基酸(三)側(cè)鏈含芳香基團(tuán)的氨基酸是芳香族氨基酸12(四)側(cè)鏈含負(fù)性解離基團(tuán)的氨基酸是酸性氨基酸(四)側(cè)鏈含負(fù)性解離基團(tuán)的氨基酸是酸性氨基酸13(五)側(cè)鏈含正性解離基團(tuán)的氨基酸屬于堿性氨基酸(五)側(cè)鏈含正性解離基團(tuán)的氨基酸屬于堿性氨基酸14(一)氨基酸具有兩性解離的性質(zhì)兩性解離及等電點

氨基酸是兩性電解質(zhì)，其解離程度取決于所處溶液的酸堿度。等電點(isoelectricpoint,pI)在某一pH的溶液中，氨基酸解離成陽離子和陰離子的趨勢及程度相等，成為兼性離子，呈電中性。此時溶液的pH值稱為該氨基酸的等電點。

5.氨基酸的理化性質(zhì)(一)氨基酸具有兩性解離的性質(zhì)5.氨基酸的理化性質(zhì)15(1)氨基酸通過肽鍵連接而形成肽(peptide)肽鍵(peptidebond)是由一個氨基酸的-羧基與另一個氨基酸的-氨基脫水縮合而形成的化學(xué)鍵。

兩分子氨基酸縮合形成二肽，三分子氨基酸縮合則形成三肽……

由十個以內(nèi)氨基酸相連而成的肽稱為寡肽(oligopeptide)，由更多的氨基酸相連形成的肽稱多肽(polypeptide)。

肽鏈中的氨基酸分子因為脫水縮合而基團(tuán)不全，被稱為氨基酸殘基(residue)。6.蛋白質(zhì)中氨基酸的連接(1)氨基酸通過肽鍵連接而形成肽(peptide)6.蛋白16多肽鏈(polypeptidechain)是指許多氨基酸之間以肽鍵連接而成的一種結(jié)構(gòu)。多肽鏈有兩端：N末端：多肽鏈中有游離α-氨基的一端;C末端：多肽鏈中有游離α-羧基的一端C末端N末端多肽鏈(polypeptidechain)是指許多氨基酸之17定義:蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)指在蛋白質(zhì)分子從N-端至C-端的氨基酸排列順序。蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)包括組成蛋白質(zhì)的多肽鏈數(shù)目，多肽鏈的氨基酸序列，以及多肽鏈內(nèi)或鏈間二硫鍵的數(shù)目和位置主要的化學(xué)鍵:肽鍵，有些蛋白質(zhì)還包括二硫鍵。

二硫鍵（disulfidebond）：由肽鏈中相應(yīng)部位上兩個半胱氨酸殘基的側(cè)鏈脫氫形成。

一級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)和生物學(xué)功能的基礎(chǔ)。不是決定蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的唯一因素。第二節(jié)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)定義:蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)指在蛋白質(zhì)分子從N-端至C-端的氨基酸18蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)測定的步驟（1）蛋白質(zhì)樣品的預(yù)處理；（2）測定每條多肽鏈的氨基酸組成；（3）測定多肽鏈的N-末端和C-末端；（4）應(yīng)用兩種或兩種以上不同的水解方法將所要測定的蛋白質(zhì)斷裂，各自得到一系列大小不同的肽段；（5）分離提純所產(chǎn)生的肽，并測定它們的序列；（6）從有重疊結(jié)構(gòu)的各個肽的序列中推斷出蛋白質(zhì)中全部氨基酸順序。分析多肽鏈的N-末端和C-末端;N-端氨基酸分析法：DNFB法、Edman法、氨肽酶法（肽鏈外切酶，它能從多肽鏈的N-端逐個的向里水解）C-端氨基酸分析法：羧肽酶法（肽鏈外切酶，它能從多肽鏈的C-端逐個的向里水解）、肼解法蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)測定的步驟（1）蛋白質(zhì)樣品的預(yù)處理；19一.蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)它只涉及肽鏈主鏈的構(gòu)象及鏈內(nèi)或鏈間形成的氫鍵。主要有:第三節(jié)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)定義:蛋白質(zhì)分子中某一段肽鏈的局部空間結(jié)構(gòu)，即該段肽鏈主鏈骨架原子的相對空間位置，并不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象主要的化學(xué)鍵：氫鍵

-螺旋(-helix)

-折疊(-pleatedsheet)

-轉(zhuǎn)角(-turn)無規(guī)卷曲(randomcoil)

一.蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)第三節(jié)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)定義:蛋白質(zhì)分子20(一)蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)肽鍵平面：參與肽鍵的6個原子C1、C、O、N、H、C2位于同一平面，稱為肽鍵平面或肽單元。C1和C2在平面上所處的位置為反式構(gòu)型。(一)蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)肽鍵平面：參與肽鍵的6個原子C1、C21

（1）-螺旋(-helix)

多肽鏈中的各個肽平面圍繞同一軸旋轉(zhuǎn)，形成螺旋結(jié)構(gòu)，螺旋一周，沿軸上升的距離即螺距為0.54nm,含3.6個aa殘基；兩個aa之間的距離為0.15nm；aa殘基側(cè)鏈R基團(tuán)伸向外側(cè)，相鄰的螺圈之間形成鏈內(nèi)氫鍵；天然蛋白質(zhì)的-螺旋通常都是右手-螺旋。螺旋穩(wěn)定因素:

每個肽鏈的C=O,與第4個氨基酸殘基的N-H形成氫鍵。α-螺旋結(jié)構(gòu)是常見的蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)

（1）-螺旋(-helix)

多肽鏈中的各個肽平面圍繞22影響-helix穩(wěn)定的因素：R基團(tuán)電荷影響α螺旋的形成：酸堿性氨基酸集中的區(qū)域，同性相斥，不利α螺旋。

R基團(tuán)大小影響α螺旋的形成：

（Phe、Try、Ile）集中的區(qū)域，不利α螺旋。Gly，Pro不能形成典型的α螺旋。β折疊的氨基酸R基團(tuán)較小。影響-helix穩(wěn)定的因素：R基團(tuán)電荷影響α螺旋的形成：23（2）β－折疊(β－pleatedsheet)兩條或多條幾乎完全伸展的肽鏈通過鏈間的氫鍵交聯(lián)而形成的；肽鏈的主鏈呈鋸齒狀折疊構(gòu)象，R基團(tuán)處于折疊平面的兩側(cè)。-折疊使多肽鏈形成片層結(jié)構(gòu)（2）β－折疊(β－pleatedsheet)兩條或多條幾24結(jié)構(gòu)特點：折紙狀結(jié)構(gòu)：以Cα為轉(zhuǎn)折點，R基團(tuán)在折紙狀結(jié)構(gòu)的上下方。穩(wěn)定因素：兩條肽鏈或一條肽鏈兩段之間的C=O與N-H形成氫鍵。兩段肽鏈走向：

平行：N端到C端同方向，肽鏈間距0.65nm；

反平行:N端到C端不同方向,肽鏈間距0.70nm。蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)主要以α螺旋和

-折疊為主，許多蛋白質(zhì)既有α螺旋又有

-折疊。結(jié)構(gòu)特點：25（3）β－轉(zhuǎn)角（β－turn）多肽鏈經(jīng)常出現(xiàn)180°的回折，這個回折角就是β－轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點：4個氨基酸殘基組成，第1個殘基的C=0

與第4個殘基的N-H形成氫鍵,形成一個不很穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)第二個殘基常為Pro.(4)無規(guī)卷曲：沒有一定規(guī)律的松散的肽鏈結(jié)構(gòu)，通常酶的活性中心常處在這一構(gòu)象區(qū)域里。（3）β－轉(zhuǎn)角（β－turn）多肽鏈經(jīng)常出現(xiàn)180°的回折，26(二)超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域

超二級結(jié)構(gòu)(supersecondarystructure)：是指若干相鄰的二級結(jié)構(gòu)中的構(gòu)象單元彼此相互作用，形成有規(guī)則的，在空間上能辨認(rèn)的二級結(jié)構(gòu)組合體。常見的超二級結(jié)構(gòu)：αα、βαβ、ββ模體(motif)：作用的超二級結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)分具有特殊功能子中，2個或3個具有二級結(jié)構(gòu)的肽段，相互接近形成一個特殊的空間結(jié)構(gòu)，并發(fā)揮專一的功能。模體常見的形式α-螺旋-β轉(zhuǎn)角（或環(huán)）-α-螺旋模體鏈-β轉(zhuǎn)角-鏈模體鏈-β轉(zhuǎn)角-α-螺旋-β轉(zhuǎn)角-鏈模體(二)超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域超二級結(jié)構(gòu)(supersecon27

結(jié)構(gòu)域（domain）

：是在超二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)一步卷曲折疊成緊密的近似球狀的結(jié)構(gòu)，在空間上彼此分隔，各自具有部分生物功能的結(jié)構(gòu)。

結(jié)構(gòu)域小的蛋白質(zhì)分子只有一個結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域＝三級結(jié)構(gòu)大的蛋白質(zhì)分子有數(shù)個結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域（domain）：是在超二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)一步卷曲折28(三)蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)（TertiaryStructure）在二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，肽鏈不同區(qū)段的側(cè)鏈基團(tuán)相互作用，進(jìn)一步盤繞、折疊形成的的空間結(jié)構(gòu)。定義:整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對空間位置。即肽鏈中所有原子在三維空間的排布位置。包括主鏈和側(cè)鏈原子。

具有功能作用的完整蛋白質(zhì)分子。維系這種特定結(jié)構(gòu)的力主要有氫鍵、疏水鍵、離子鍵、范德華力和二硫鍵、配位鍵等。(三)蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)（TertiaryStructure29多肽鏈?zhǔn)杷I氫鍵二硫鍵離子鍵CH2OH

CH2OH范德華力維持三級結(jié)構(gòu)的作用力多肽鏈?zhǔn)杷I氫鍵二硫鍵離子鍵CH2OHCH2OH范德華力維30(四)蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)（QuaternaryStructure）由兩條或兩條以上具有三級結(jié)構(gòu)的肽鏈聚合而成的特定構(gòu)象的蛋白質(zhì)分子叫蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)；其中具有獨立三級結(jié)構(gòu)的一條肽鏈叫亞基（subunit)，無生物功能；亞基之間的結(jié)合主要是氫鍵和離子鍵。由幾個亞基聚集而成的蛋白質(zhì)常常稱為寡聚蛋白。均一四級結(jié)構(gòu)：相同亞基組成。同聚體非均一四級結(jié)構(gòu)：不相同亞基組成。異聚體(四)蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)（QuaternaryStruct31

4個亞基締合而成2種亞基（α、β）亞基呈球形亞基間靠次級鍵連接亞基兩兩相同，分別為α1、α2、β1、β2每個亞基都含有一個血紅素輔基血紅蛋白的四級結(jié)構(gòu)4個亞基締合而成血紅蛋白的四級結(jié)構(gòu)32第四節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（1）蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系1.蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)是高級結(jié)構(gòu)與功能的基礎(chǔ)

天然狀態(tài)，有催化活性

尿素、β-巰基乙醇

去除尿素、β-巰基乙醇非折疊狀態(tài)，無活性牛核糖核酸酶的一級結(jié)構(gòu)第四節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（1）蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)與功能的332.氨基酸序列提供重要的生物化學(xué)信息細(xì)胞色素(cytochromeC)，比較一級結(jié)構(gòu)，可以幫助了解物種進(jìn)化間的關(guān)系。3.同種蛋白質(zhì)中氨基酸順序的個體差異（分子?。┭t蛋白的一級結(jié)構(gòu)變化引起鐮刀型貧血病

4.一級結(jié)構(gòu)相似的蛋白質(zhì)具有相似的高級結(jié)構(gòu)與功能如:同源蛋白質(zhì)2.氨基酸序列提供重要的生物化學(xué)信息34（2）蛋白質(zhì)構(gòu)象與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)構(gòu)象并不是固定不變的，有些蛋白質(zhì)表現(xiàn)其生物功能時，構(gòu)象發(fā)生改變，從而改變了整個分子的性質(zhì)，這種現(xiàn)象稱為別構(gòu)（變構(gòu)）現(xiàn)象。別構(gòu)蛋白各部位之間的影響是通過構(gòu)象變化傳遞的，這種構(gòu)象變化可以從一個亞基傳到另一個亞基，引起協(xié)同的相互作用。以血紅蛋白的載O2為例（2）蛋白質(zhì)構(gòu)象與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)構(gòu)象并不是固定不變的，有些35肌紅蛋白氧分子環(huán)境氧低時Hb

迅速釋放氧分子動脈環(huán)境氧高時Hb

快速吸收氧分子(R)松弛態(tài)(T)緊張態(tài)靜脈釋放氧分子后Hb變回

T

態(tài)肌肉肺血紅蛋白血中氧分子的運送：肌紅蛋白氧環(huán)境氧低時動脈環(huán)境氧高時(R)(T)靜脈釋放氧分36肌紅蛋白（Mb）

/血紅蛋白（Hb）血紅素結(jié)構(gòu):

鐵卟啉化合物

4個吡咯環(huán)、

4個甲炔基、

2個丙酸基與aa連接Fe2+6個配位鍵：

4N、組aa、O2（一）血紅蛋白亞基與肌紅蛋白結(jié)構(gòu)相似肌紅蛋白（Mb）血紅素結(jié)構(gòu):（一）血紅蛋白亞基與肌紅蛋白結(jié)37

肌紅蛋白（Mb）一條肽鏈，含1個血紅素，可結(jié)合1個O2血紅蛋白（Hb）4個亞基，亞基結(jié)構(gòu)與Mb相似含4個血紅素，各結(jié)合4個O2亞基之間8對鹽鍵。肌紅蛋白（Mb）血紅蛋白（Hb）38氧合Hb（Mb）：與O2結(jié)合后的Hb（Mb）百分飽和度：氧Hb(Mb)占總Hb(Mb)的百分?jǐn)?shù)。氧解離曲線：氧分壓與氧百分飽和度的關(guān)系曲線。血紅蛋白的構(gòu)象變化與結(jié)合氧的功能

氧合Hb（Mb）：與O2結(jié)合后的Hb（Mb）血紅蛋白的構(gòu)39肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白(Hb)的氧解離曲線Mb:

呈直角雙曲線

MB易與O2結(jié)合

Hb:

呈S狀曲線

O2分壓低時：Hb不易與O2結(jié)合；

O2分壓升高：逐漸增強(qiáng)結(jié)合力。肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白(Hb)的氧解離曲線Mb:呈直角40緊密型（T態(tài)）：鹽鍵連接，亞基緊密結(jié)合，O2親合力低。松弛型（R態(tài)）：

鹽鍵斷裂，亞基松弛結(jié)合，O2親合力高。（二）血紅蛋白亞基構(gòu)象變化影響亞基與氧結(jié)合亞基之間8對鹽鍵，使Hb形成2種空間結(jié)構(gòu)。緊密型（T態(tài)）：（二）血紅蛋白亞基構(gòu)象變化影響亞基與氧結(jié)合亞41

缺O(jiān)2

時，Hb呈T態(tài)；

O2升高與亞基結(jié)合，鹽鍵斷裂；

Hb由T態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)镽態(tài)；

R態(tài)Hb與O2親合力提高。缺O(jiān)2時，Hb呈T態(tài)；42O2血紅素與O2結(jié)合；鐵原子半徑變小，進(jìn)入卟啉環(huán)小孔中；肽鏈位置變動,影響亞基的構(gòu)象；鹽鍵斷裂，T態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)镽態(tài)；亞基結(jié)合O2能力增強(qiáng)。O2血紅素與O2結(jié)合；43高級生物化學(xué)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能馮明菊407205117024營養(yǎng)與食品衛(wèi)生學(xué)高級生物化學(xué)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能馮明菊44蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能第一節(jié)

蛋白質(zhì)的分子組成1第二節(jié)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)2第三節(jié)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)1第四節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系234蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能第一節(jié)蛋白質(zhì)的分子組成1第二節(jié)蛋白質(zhì)的45蛋白質(zhì)（protein）是由許多氨基酸通過肽鍵相連形成的高分子含氮化合物。蛋白質(zhì)是由一條或多條多肽鏈以特殊方式組合成的生物大分子。蛋白質(zhì)與多肽并無嚴(yán)格的界線，通常是將分子量在6000道爾頓(Dalton,d)以上的多肽稱為蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)分子量變化范圍很大,從大約6000到100萬道爾頓甚至更大。1.蛋白質(zhì)的定義第一節(jié)

蛋白質(zhì)的分子組成蛋白質(zhì)（protein）是由許多氨基酸通過肽鍵相連形成46(1)蛋白質(zhì)是生物體重要組成成分分布廣：所有器官、組織都含有蛋白質(zhì)；細(xì)胞的各個部分都含有蛋白質(zhì)。含量高：蛋白質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)最豐富的有機(jī)分子，占人體干重的45％，某些組織含量更高，例如脾、肺及橫紋肌等高達(dá)80％。2.蛋白質(zhì)的生物學(xué)重要性(1)蛋白質(zhì)是生物體重要組成成分2.蛋白質(zhì)的生物學(xué)重要性47(2)蛋白質(zhì)具有重要的生物學(xué)功能作為生物催化劑（酶）代謝調(diào)節(jié)作用免疫保護(hù)作用物質(zhì)的轉(zhuǎn)運和存儲運動與支持作用參與細(xì)胞間信息傳遞(3)氧化供能(2)蛋白質(zhì)具有重要的生物學(xué)功能483.蛋白質(zhì)的分子組成組成蛋白質(zhì)的元素:主要有C、H、O、N和S。有些蛋白質(zhì)含有少量磷或金屬元素鐵、銅、鋅、錳、鈷、鉬，個別蛋白質(zhì)還含有碘

。蛋白質(zhì)元素組成的特點

各種蛋白質(zhì)的含氮量很接近，平均為16％。由于體內(nèi)的含氮物質(zhì)以蛋白質(zhì)為主，因此，只要測定生物樣品中的含氮量，就可以根據(jù)以下公式推算出蛋白質(zhì)的大致含量：100克樣品中蛋白質(zhì)的含量(g%)=每克樣品含氮克數(shù)×6.25×1001/16%3.蛋白質(zhì)的分子組成組成蛋白質(zhì)的元素:主要有C、H、O、N49(1)蛋白質(zhì)的基本組成單位---氨基酸組成蛋白質(zhì)的氨基酸除脯氨酸外，其余均屬于α-氨基酸。

α-氨基酸根據(jù)其光學(xué)活性具有不同的構(gòu)型4.組成蛋白質(zhì)的氨基酸

COOHCOOH∣∣H2N－Cα－HH－Cα－NH2∣∣RRL-α-氨基酸D-α-氨基酸(2)組成人體蛋白質(zhì)的20種氨基酸均屬于L-α-氨基酸（甘氨酸除外），稱為編碼氨基酸。(1)蛋白質(zhì)的基本組成單位---氨基酸4.組成蛋白質(zhì)的氨基酸50RC+NH3COO-HL-氨基酸的通式RC+NH3COO-HL-氨基酸的通式51根據(jù)側(cè)鏈結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)的不同，將氨基酸分為以下幾類非極性脂肪族氨基酸極性中性氨基酸芳香族氨基酸酸性氨基酸堿性氨基酸根據(jù)側(cè)鏈結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)的不同，將氨基酸分為以下幾類非極性脂肪52(一)側(cè)鏈含烴鏈的氨基酸屬于非極性脂肪族氨基酸(一)側(cè)鏈含烴鏈的氨基酸屬于非極性脂肪族氨基酸53(二)側(cè)鏈有極性但不帶電荷的氨基酸是極性中性氨基酸(二)側(cè)鏈有極性但不帶電荷的氨基酸是極性中性氨基酸54(三)側(cè)鏈含芳香基團(tuán)的氨基酸是芳香族氨基酸(三)側(cè)鏈含芳香基團(tuán)的氨基酸是芳香族氨基酸55(四)側(cè)鏈含負(fù)性解離基團(tuán)的氨基酸是酸性氨基酸(四)側(cè)鏈含負(fù)性解離基團(tuán)的氨基酸是酸性氨基酸56(五)側(cè)鏈含正性解離基團(tuán)的氨基酸屬于堿性氨基酸(五)側(cè)鏈含正性解離基團(tuán)的氨基酸屬于堿性氨基酸57(一)氨基酸具有兩性解離的性質(zhì)兩性解離及等電點

氨基酸是兩性電解質(zhì)，其解離程度取決于所處溶液的酸堿度。等電點(isoelectricpoint,pI)在某一pH的溶液中，氨基酸解離成陽離子和陰離子的趨勢及程度相等，成為兼性離子，呈電中性。此時溶液的pH值稱為該氨基酸的等電點。

5.氨基酸的理化性質(zhì)(一)氨基酸具有兩性解離的性質(zhì)5.氨基酸的理化性質(zhì)58(1)氨基酸通過肽鍵連接而形成肽(peptide)肽鍵(peptidebond)是由一個氨基酸的-羧基與另一個氨基酸的-氨基脫水縮合而形成的化學(xué)鍵。

兩分子氨基酸縮合形成二肽，三分子氨基酸縮合則形成三肽……

由十個以內(nèi)氨基酸相連而成的肽稱為寡肽(oligopeptide)，由更多的氨基酸相連形成的肽稱多肽(polypeptide)。

肽鏈中的氨基酸分子因為脫水縮合而基團(tuán)不全，被稱為氨基酸殘基(residue)。6.蛋白質(zhì)中氨基酸的連接(1)氨基酸通過肽鍵連接而形成肽(peptide)6.蛋白59多肽鏈(polypeptidechain)是指許多氨基酸之間以肽鍵連接而成的一種結(jié)構(gòu)。多肽鏈有兩端：N末端：多肽鏈中有游離α-氨基的一端;C末端：多肽鏈中有游離α-羧基的一端C末端N末端多肽鏈(polypeptidechain)是指許多氨基酸之60定義:蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)指在蛋白質(zhì)分子從N-端至C-端的氨基酸排列順序。蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)包括組成蛋白質(zhì)的多肽鏈數(shù)目，多肽鏈的氨基酸序列，以及多肽鏈內(nèi)或鏈間二硫鍵的數(shù)目和位置主要的化學(xué)鍵:肽鍵，有些蛋白質(zhì)還包括二硫鍵。

二硫鍵（disulfidebond）：由肽鏈中相應(yīng)部位上兩個半胱氨酸殘基的側(cè)鏈脫氫形成。

一級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)和生物學(xué)功能的基礎(chǔ)。不是決定蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的唯一因素。第二節(jié)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)定義:蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)指在蛋白質(zhì)分子從N-端至C-端的氨基酸61蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)測定的步驟（1）蛋白質(zhì)樣品的預(yù)處理；（2）測定每條多肽鏈的氨基酸組成；（3）測定多肽鏈的N-末端和C-末端；（4）應(yīng)用兩種或兩種以上不同的水解方法將所要測定的蛋白質(zhì)斷裂，各自得到一系列大小不同的肽段；（5）分離提純所產(chǎn)生的肽，并測定它們的序列；（6）從有重疊結(jié)構(gòu)的各個肽的序列中推斷出蛋白質(zhì)中全部氨基酸順序。分析多肽鏈的N-末端和C-末端;N-端氨基酸分析法：DNFB法、Edman法、氨肽酶法（肽鏈外切酶，它能從多肽鏈的N-端逐個的向里水解）C-端氨基酸分析法：羧肽酶法（肽鏈外切酶，它能從多肽鏈的C-端逐個的向里水解）、肼解法蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)測定的步驟（1）蛋白質(zhì)樣品的預(yù)處理；62一.蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)它只涉及肽鏈主鏈的構(gòu)象及鏈內(nèi)或鏈間形成的氫鍵。主要有:第三節(jié)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)定義:蛋白質(zhì)分子中某一段肽鏈的局部空間結(jié)構(gòu)，即該段肽鏈主鏈骨架原子的相對空間位置，并不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象主要的化學(xué)鍵：氫鍵

-螺旋(-helix)

-折疊(-pleatedsheet)

-轉(zhuǎn)角(-turn)無規(guī)卷曲(randomcoil)

一.蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)第三節(jié)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)定義:蛋白質(zhì)分子63(一)蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)肽鍵平面：參與肽鍵的6個原子C1、C、O、N、H、C2位于同一平面，稱為肽鍵平面或肽單元。C1和C2在平面上所處的位置為反式構(gòu)型。(一)蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)肽鍵平面：參與肽鍵的6個原子C1、C64

（1）-螺旋(-helix)

多肽鏈中的各個肽平面圍繞同一軸旋轉(zhuǎn)，形成螺旋結(jié)構(gòu)，螺旋一周，沿軸上升的距離即螺距為0.54nm,含3.6個aa殘基；兩個aa之間的距離為0.15nm；aa殘基側(cè)鏈R基團(tuán)伸向外側(cè)，相鄰的螺圈之間形成鏈內(nèi)氫鍵；天然蛋白質(zhì)的-螺旋通常都是右手-螺旋。螺旋穩(wěn)定因素:

每個肽鏈的C=O,與第4個氨基酸殘基的N-H形成氫鍵。α-螺旋結(jié)構(gòu)是常見的蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)

（1）-螺旋(-helix)

多肽鏈中的各個肽平面圍繞65影響-helix穩(wěn)定的因素：R基團(tuán)電荷影響α螺旋的形成：酸堿性氨基酸集中的區(qū)域，同性相斥，不利α螺旋。

R基團(tuán)大小影響α螺旋的形成：

（Phe、Try、Ile）集中的區(qū)域，不利α螺旋。Gly，Pro不能形成典型的α螺旋。β折疊的氨基酸R基團(tuán)較小。影響-helix穩(wěn)定的因素：R基團(tuán)電荷影響α螺旋的形成：66（2）β－折疊(β－pleatedsheet)兩條或多條幾乎完全伸展的肽鏈通過鏈間的氫鍵交聯(lián)而形成的；肽鏈的主鏈呈鋸齒狀折疊構(gòu)象，R基團(tuán)處于折疊平面的兩側(cè)。-折疊使多肽鏈形成片層結(jié)構(gòu)（2）β－折疊(β－pleatedsheet)兩條或多條幾67結(jié)構(gòu)特點：折紙狀結(jié)構(gòu)：以Cα為轉(zhuǎn)折點，R基團(tuán)在折紙狀結(jié)構(gòu)的上下方。穩(wěn)定因素：兩條肽鏈或一條肽鏈兩段之間的C=O與N-H形成氫鍵。兩段肽鏈走向：

平行：N端到C端同方向，肽鏈間距0.65nm；

反平行:N端到C端不同方向,肽鏈間距0.70nm。蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)主要以α螺旋和

-折疊為主，許多蛋白質(zhì)既有α螺旋又有

-折疊。結(jié)構(gòu)特點：68（3）β－轉(zhuǎn)角（β－turn）多肽鏈經(jīng)常出現(xiàn)180°的回折，這個回折角就是β－轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點：4個氨基酸殘基組成，第1個殘基的C=0

與第4個殘基的N-H形成氫鍵,形成一個不很穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)第二個殘基常為Pro.(4)無規(guī)卷曲：沒有一定規(guī)律的松散的肽鏈結(jié)構(gòu)，通常酶的活性中心常處在這一構(gòu)象區(qū)域里。（3）β－轉(zhuǎn)角（β－turn）多肽鏈經(jīng)常出現(xiàn)180°的回折，69(二)超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域

超二級結(jié)構(gòu)(supersecondarystructure)：是指若干相鄰的二級結(jié)構(gòu)中的構(gòu)象單元彼此相互作用，形成有規(guī)則的，在空間上能辨認(rèn)的二級結(jié)構(gòu)組合體。常見的超二級結(jié)構(gòu)：αα、βαβ、ββ模體(motif)：作用的超二級結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)分具有特殊功能子中，2個或3個具有二級結(jié)構(gòu)的肽段，相互接近形成一個特殊的空間結(jié)構(gòu)，并發(fā)揮專一的功能。模體常見的形式α-螺旋-β轉(zhuǎn)角（或環(huán)）-α-螺旋模體鏈-β轉(zhuǎn)角-鏈模體鏈-β轉(zhuǎn)角-α-螺旋-β轉(zhuǎn)角-鏈模體(二)超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域超二級結(jié)構(gòu)(supersecon70

結(jié)構(gòu)域（domain）

：是在超二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)一步卷曲折疊成緊密的近似球狀的結(jié)構(gòu)，在空間上彼此分隔，各自具有部分生物功能的結(jié)構(gòu)。

結(jié)構(gòu)域小的蛋白質(zhì)分子只有一個結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域＝三級結(jié)構(gòu)大的蛋白質(zhì)分子有數(shù)個結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域（domain）：是在超二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)一步卷曲折71(三)蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)（TertiaryStructure）在二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，肽鏈不同區(qū)段的側(cè)鏈基團(tuán)相互作用，進(jìn)一步盤繞、折疊形成的的空間結(jié)構(gòu)。定義:整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對空間位置。即肽鏈中所有原子在三維空間的排布位置。包括主鏈和側(cè)鏈原子。

具有功能作用的完整蛋白質(zhì)分子。維系這種特定結(jié)構(gòu)的力主要有氫鍵、疏水鍵、離子鍵、范德華力和二硫鍵、配位鍵等。(三)蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)（TertiaryStructure72多肽鏈?zhǔn)杷I氫鍵二硫鍵離子鍵CH2OH

CH2OH范德華力維持三級結(jié)構(gòu)的作用力多肽鏈?zhǔn)杷I氫鍵二硫鍵離子鍵CH2OHCH2OH范德華力維73(四)蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)（QuaternaryStructure）由兩條或兩條以上具有三級結(jié)構(gòu)的肽鏈聚合而成的特定構(gòu)象的蛋白質(zhì)分子叫蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)；其中具有獨立三級結(jié)構(gòu)的一條肽鏈叫亞基（subunit)，無生物功能；亞基之間的結(jié)合主要是氫鍵和離子鍵。由幾個亞基聚集而成的蛋白質(zhì)常常稱為寡聚蛋白。均一四級結(jié)構(gòu)：相同亞基組成。同聚體非均一四級結(jié)構(gòu)：不相同亞基組成。異聚體(四)蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)（QuaternaryStruct74

4個亞基締合而成2種亞基（α、β）亞基呈球形亞基間靠次級鍵連接亞基兩兩相同，分別為α1、α2、β1、β2每個亞基都含有一個血紅素輔基血紅蛋白的四級結(jié)構(gòu)4個亞基締合而成血紅蛋白的四級結(jié)構(gòu)75第四節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（1）蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系1.蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)是高級結(jié)構(gòu)與功能的基礎(chǔ)

天然狀態(tài)，有催化活性

尿素、β-巰基乙醇

去除尿素、β-巰基乙醇非折疊狀態(tài)，無活性牛核糖核酸酶的一級結(jié)構(gòu)第四節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（1）蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)與功能的762.氨基酸序列提供重要的生物化學(xué)信息細(xì)胞色素(cyto