第二章蛋白質(zhì)的共價(jià)結(jié)構(gòu)第一頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四一、蛋白質(zhì)通論（一）蛋白質(zhì)的化學(xué)組成與分類(lèi)1元素組成CHONSPFeC：50%H：7%O：23%N：16%S：0－3%其他：微量P：牛奶中的酪蛋白含磷Fe:血中的血紅蛋白含鐵。I：甲狀腺中甲狀腺球蛋白含碘。第二頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四2．蛋白質(zhì)的平均含N量16%凱氏定氮的基礎(chǔ)蛋白質(zhì)含量＝蛋白N×1/16%=蛋白N×6.253．蛋白質(zhì)由20種L－型、α－AA組成的長(zhǎng)鏈分子第三頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四4．蛋白質(zhì)的分類(lèi)三種方法①．根據(jù)組成簡(jiǎn)單蛋白――蛋白質(zhì)完全由AA組成。Eg．核糖核酸酶、胰島素

結(jié)合蛋白――除了蛋白質(zhì)部分外，還有非蛋白質(zhì)成分（輔基、配基）eg.血紅蛋白、核蛋白第四頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四表3－1簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)的分類(lèi)1．清蛋白（albumin）：溶于水及稀鹽、稀酸或稀堿溶液。為飽和硫酸銨所沉淀。廣泛存在于生物體內(nèi)，如血清清蛋白、乳清蛋白等。2．球蛋白（globulin）:為半飽和硫酸銨所沉淀。不溶于水而溶于稀鹽溶液的稱擬球蛋白（euglobulin）;溶于水的稱擬球蛋白（pseudoglobulin）.普遍存在于生物體內(nèi)，如血清球蛋白、肌球蛋白和植物種子球蛋白等。第五頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四3．谷蛋白（glutelin）:不溶于水、醇及中性鹽溶液，但易溶于稀酸或稀堿。如米谷蛋白（oryzenin）和麥谷蛋白（glutanin）等。4．醇溶谷蛋白（prolamine）:不溶于水及無(wú)水乙醇，但溶于70－80%乙醇中。組成上的特點(diǎn)是脯氨酸和酰胺較多，非極性側(cè)鏈遠(yuǎn)較極性側(cè)鏈多。這類(lèi)蛋白質(zhì)主要存在于植物種子中。如玉米醇溶蛋白（zein）、麥醇溶蛋白（gliadin）等。5．組蛋白（histone）:溶于水及稀酸，但為稀氨水所沉淀。分子中組氨酸、賴氨酸較多，分子呈堿性。如小牛胸腺組蛋白等。第六頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四6．魚(yú)精蛋白（protamine）:溶于水及稀酸，不溶于氨水。分子呈堿性。如鮭精蛋白（salmin）等。7．硬蛋白（scleroprotain）:不溶于水、鹽、稀酸或稀堿。這類(lèi)蛋白是動(dòng)物體內(nèi)作為結(jié)締及保護(hù)功能的蛋白質(zhì)。例如，角蛋白（keratin）、膠原（collagen）、網(wǎng)硬蛋白（reticulin）和彈性蛋白（elastin）等。第七頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四表3－2結(jié)合蛋白質(zhì)的分類(lèi)1．核蛋白（nucleoprotain）：輔基是核酸，如脫氧核糖核蛋白、核糖體、煙草花葉病毒等。2．脂蛋白（lipoprotain）:與脂質(zhì)結(jié)合的蛋白質(zhì)。脂質(zhì)成分有磷脂、固醇和中性脂等。如血中的β1－脂蛋白。卵黃球蛋白（lipovitellin）等。3．糖蛋白（glycoprotein）和粘蛋白（mucoprotein）:輔基成分為半乳糖、甘露糖、己糖胺、己糖醛酸、唾液酸、硫酸或磷酸等。如卵清蛋白、γ－球蛋白，血清類(lèi)粘蛋白（seromucoid）等。第八頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四4．磷蛋白（phosphoprotein）：磷酸基通過(guò)酯鍵與蛋白質(zhì)中的絲氨酸或蘇氨酸殘基側(cè)鏈相連。如酪蛋白胃蛋白酶等。5．血紅素蛋白（hemoprotein）:輔基為血紅素，它是卟啉類(lèi)化合物，卟啉環(huán)中心含有金屬。含鐵的如血紅蛋白、細(xì)胞色素c，含的有葉綠蛋白，含銅的有血藍(lán)蛋白（Hemocyanin)等。6．黃素蛋白（flavoprotein）:輔基為黃素嘌呤二核苷酸。如琥珀酸脫氫、D－氨基酸氧化酶等。7．金屬蛋白（metalloprotein）:與金屬直接結(jié)合的蛋白質(zhì)。如鐵蛋白（ferritin）含鐵，乙醇脫氫酶含鋅，黃嘌呤氧化酶含鉬和鐵等。第九頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四②根據(jù)分子的形狀球狀蛋白質(zhì)――分子對(duì)稱性佳，外形接近球狀或橢球狀，溶解度較好，能結(jié)晶。Eg.血紅蛋白、血清球蛋白。纖維狀蛋白質(zhì)――對(duì)稱性差，分子類(lèi)似細(xì)棒或纖維可溶性纖維狀蛋白質(zhì)――肌球蛋白。不溶性纖維狀蛋白質(zhì)――膠原、彈性蛋白。第十頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四③根據(jù)功能分類(lèi)酶、運(yùn)輸?shù)鞍?、營(yíng)養(yǎng)和貯存蛋白質(zhì)，結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)、防御蛋白質(zhì)、運(yùn)動(dòng)蛋白質(zhì)第十一頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四第十二頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四（二）蛋白質(zhì)的大小與分子量蛋白質(zhì)是分子量很大的生物分子1．均一的蛋白質(zhì)它的所有分子在AA的組成和順序以及肽鏈的長(zhǎng)度方面是相同的2．寡聚蛋白質(zhì)某些蛋白質(zhì)是由兩個(gè)或更多個(gè)蛋白質(zhì)亞基（多肽鏈）通過(guò)非共價(jià)結(jié)合而成的。特點(diǎn)：a.可解離成亞基，但相當(dāng)穩(wěn)定。b.可以結(jié)晶的形式從組織中分離。c.有此蛋白質(zhì)以寡聚蛋白質(zhì)表現(xiàn)其活性的。第十三頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四3．簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)AA殘基數(shù)目的估算。蛋白分子量AA殘基的數(shù)目＝――――――――110因?yàn)?，AA殘基的平均分子量＝128－18＝110。第十四頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四（三）蛋白質(zhì)的構(gòu)象――每一種天然的蛋白質(zhì)都有自己特有的空間結(jié)構(gòu)稱蛋白質(zhì)的構(gòu)象。纖維狀蛋白質(zhì)――α螺旋：多肽鏈沿著纖維縱軸的方向借助鏈內(nèi)氫鍵卷曲而成。β折疊片：借助鏈間氫鍵連接而成球狀蛋白質(zhì)――多肽鏈盤(pán)繞成緊密的球狀結(jié)構(gòu)。第十五頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四-KeratinAfibrousstructuralproteincoiledintoaright-handedhelicalsecondarystructure,-helixstabilizedbyH-bondsbbetweenamideN–HgroupsandC=Ogroupsfourresiduesawaya-helicalsegmentsintheirchains第十六頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同組織層次（level,hierarchy)一級(jí)結(jié)構(gòu)――指多肽鏈共價(jià)主鏈的AA順序。二級(jí)結(jié)構(gòu)――指多肽鏈借助氫鍵排列成沿一維方向具有周期性結(jié)構(gòu)的構(gòu)象。eg.α螺旋β折疊三級(jí)結(jié)構(gòu)――指多肽鏈借助各種次級(jí)鍵（非共價(jià)鍵）盤(pán)繞成具有特定肽鏈走向的緊密球狀構(gòu)象。四級(jí)結(jié)構(gòu)――指寡聚蛋白質(zhì)中各亞基之間在空間上的相互關(guān)系或結(jié)合方式。亞基又有自己特定的三維構(gòu)象。第十七頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四Proteinshierarchy第十八頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四第十九頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四第二十頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四（四）蛋白質(zhì)功能的多樣性蛋白質(zhì)順序異構(gòu)現(xiàn)象是蛋白質(zhì)生物功能多樣性和種屬特異性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。（A2020＝20?。?×1018種）第二十一頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四1．作為有機(jī)體新陳代謝的催化劑――酶。2．作為有機(jī)體的結(jié)構(gòu)成分。膠原纖維。3．具有貯存AA的功能。用作有機(jī)體及其胚胎或幼體生長(zhǎng)發(fā)育的原料。卵清蛋白4．具有運(yùn)輸?shù)墓δ?。血紅蛋白5．有些蛋白是肌肉收縮系統(tǒng)的必要成分。肌球蛋白、肌動(dòng)蛋白第二十二頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四6．具有激素的功能。對(duì)生物體內(nèi)的新陳代謝起調(diào)節(jié)作用。胰島素7．具有防御功能。免疫反應(yīng)。（抗體、抗原）。8．具有接受和傳遞信息的作用――受體。9．調(diào)節(jié)或控制細(xì)胞的生長(zhǎng)，分化和遺傳信息的表達(dá)。阻遏蛋白。第二十三頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四二、蛋白質(zhì)的共價(jià)結(jié)構(gòu)→蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)→AA順序

蛋白質(zhì)分子中AA連接的基本方式肽鍵第二十四頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四（一）肽和肽鍵的結(jié)構(gòu)肽：是由一個(gè)氨基酸的羧基和另一個(gè)氨基酸的氨基脫水縮合而成的化合物。

第二十五頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四肽鍵：氨基酸間脫水后形成的共價(jià)鍵稱肽鍵（酰氨鍵），其中的氨基酸單位稱氨基酸殘基。第二十六頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四實(shí)驗(yàn)依據(jù)：（1）蛋白質(zhì)分子中游離的α-氨基，α-羧基很少。若水解，游離α-氨基，α-羧基以等mol數(shù)增加→說(shuō)明α氨基，α-羧基參與某種結(jié)合，水解時(shí)，這種結(jié)合斷開(kāi)。（2）人工合成肽能被蛋白酶水解。

O‖（3）包含-C-N-H基團(tuán)的化合物如雙縮脲H2N-CO-NH-NH2能與酸銅--氫氧化鈉溶液產(chǎn)生雙縮脲顏色反應(yīng)。天然蛋白質(zhì)也存同樣反應(yīng)。第二十七頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四（4）人工合成的多聚AA的X射線衍射圖案和紅外吸收光譜與天然的纖維狀蛋白質(zhì)十分相似。（5）我國(guó)在世界上首次人工合成蛋白質(zhì)-結(jié)晶牛胰島素的成功，完全證明了蛋白質(zhì)的肽鏈結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)的正確性。第二十八頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四二肽：二個(gè)AA組成，包含一個(gè)肽鍵三肽：包含三個(gè)AA四肽：包含四個(gè)AA五肽：包含五個(gè)AA

AA殘基--肽鏈中的AA由于參加肽鏈的形成已經(jīng)不是原來(lái)完整的分子．第二十九頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四由兩個(gè)氨基酸形成的肽叫二肽，

少于10個(gè)氨基酸的肽叫寡肽，

多于10個(gè)氨基酸的肽叫多肽。

第三十頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四肽鏈的書(shū)寫(xiě)NH2末端AA殘基放在左邊COOH末端AA殘基放在右邊共價(jià)主鏈－－肽鏈中的骨干是由（分子式）NCCNCCNCCNCC….NCC單位規(guī)則地重復(fù)排列而成。側(cè)鏈Ｒ：由不同的氨基酸殘基構(gòu)成

第三十一頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四在多肽鏈中，肽鏈的一端保留著一個(gè)α－氨基，另一端保留一個(gè)α－羧基，帶α－氨基的末端稱氨基末端(N端)；帶α－羧基的末端稱羧基末端(C端)。書(shū)寫(xiě)多肽鏈時(shí)可用略號(hào)，N端寫(xiě)于左側(cè)，用H做標(biāo)志，C端于右側(cè)用OH表示。肽詳細(xì)命名時(shí)為××?！痢刘！痢了?。第三十二頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四第三十三頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四名稱：絲氨酰甘氨酰酪氨酰丙氨酰亮氨酸

寫(xiě)法：

ＮSer-Gly--Try-Ala---Leu或ＳＧＹＡＬ，如果倒過(guò)來(lái)寫(xiě)，則表示不同的肽，如Leu—Ala---Tyr---Gly---Ser。

第三十四頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四肽鍵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：（1）酰胺氮上的孤對(duì)電子與相鄰羰基之間的共振作用，形成共振雜化體，穩(wěn)定性高。

（2）肽鍵具有部分雙鍵性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)，具有平面性。第三十五頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四第三十六頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四C－N鍵長(zhǎng)：0.184nmC＝N鍵長(zhǎng)：0.127nmC---N鍵長(zhǎng)：0.132nmC---N具40％雙鍵性質(zhì)C＝O具40％單鍵性質(zhì)第三十七頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四（3）肽鍵亞氨基在pH0---14內(nèi)不解離。（4）肽鏈中的肽鍵一般是反式構(gòu)型，而Pro的肽鍵可能出現(xiàn)順、反兩種構(gòu)型．

第三十八頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四第三十九頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四二硫鍵－－使兩條單獨(dú)的肽鏈共價(jià)交聯(lián)起來(lái)（鏈間二硫鍵）使一條鏈的某一部份形成（鏈內(nèi)二硫鍵）兩個(gè)半胱AA殘基的側(cè)鏈之間形成的二硫鍵，即胱AA殘基的二硫鍵第四十頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四DisulfidesThiolsinadjacentchainscanformadisulfideRS–SRthroughspontaneousoxidation(see18.10)Adisulfidebondbetweencysteineresiduesindifferentpeptidechainslinkstheotherwiseseparatechainstogether,whileadisulfidebondbetweencysteineresiduesinthesamechainformsaloop第四十一頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四（二）

肽的重要性質(zhì)

1、

旋光性

一般短肽的旋光度等于其各個(gè)氨基酸的旋光度的總和。蛋白質(zhì)水解得到的各種短肽，只要不發(fā)生消旋作用，也具有旋光性。

第四十二頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四2、

肽的酸堿性質(zhì)短肽在晶體和水溶液中也是以偶極離子形式存在。

在pH0―14范圍內(nèi)，肽鍵中的亞氨基不解離，因此肽的酸堿性質(zhì)主要取決于Ｎ端α－ＮＨ２和Ｃ端α－COOH以及側(cè)鏈Ｒ上可解離的基團(tuán)。第四十三頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四在長(zhǎng)肽或蛋白質(zhì)中，可解離的基團(tuán)主要是側(cè)鏈基團(tuán)。

肽中的末端α－COOHpK值比游離a.a中的大一些，而末端α－Ｎ＋Ｈ３的pK值比游離氨基酸中的小一些，R基變化不大。第四十四頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四規(guī)則：當(dāng)溶液pH大于解離側(cè)鏈的pK‘值，占優(yōu)的離子形式是該側(cè)鏈的共軛堿。當(dāng)溶液pH小于解離側(cè)鏈的pK'值，占優(yōu)的離子形式是它的共軛酸。

第四十五頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四Gly—Glu—Lys—Ala的解離：pH占優(yōu)勢(shì)離子的凈電荷：

<3.5+2

3.5-4.5+1

4.5-7.80

7.8-10.2-1

>10.2-2

第四十六頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四凈電荷為零時(shí)的溶液pH就是該肽的等電點(diǎn)（pI）。多肽的等電點(diǎn)，隨著肽鏈內(nèi)酸性氨基酸殘基數(shù)的增加而下降，隨著肽鏈內(nèi)堿性氨基酸殘基數(shù)的增加而上升。

多肽的等電點(diǎn)可以通過(guò)計(jì)算求得（如上例中），但殘基數(shù)增大時(shí)，此法不行。可將肽鏈內(nèi)酸性殘基和堿性殘基進(jìn)行清點(diǎn)比較，推測(cè)等電點(diǎn)偏酸還是偏堿，然后用等電點(diǎn)聚焦電泳進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定。第四十七頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期四3、

肽的化學(xué)反應(yīng)和游離氨基酸一樣，肽的α—羧基，α—氨基和側(cè)鏈R基上的活性基團(tuán)都能發(fā)生與游離氨基酸相似的反應(yīng)。

凡是有肽鍵結(jié)