生物化学王镜岩第四章蛋白质的共价结构ppt课件.ppt
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1、 第第二章二章 蛋白质蛋白质 第一节第一节 蛋白质蛋白质通通论论 P157P157 一、蛋白质的定义一、蛋白质的定义一、蛋白质的定义一、蛋白质的定义 18381838年,年,J.J.BerzeliusJ.J.Berzelius提出,由提出,由proteiosproteios衍生而来衍生而来 第一重要,首要的第一重要,首要的物质。物质。蛋白质:蛋白质:蛋白质:蛋白质:是一切生物体中普遍存在的,是一切生物体中普遍存在的,是一切生物体中普遍存在的,是一切生物体中普遍存在的,由由由由天然氨基酸天然氨基酸天然氨基酸天然氨基酸通过肽键连接而成的通过肽键连接而成的通过肽键连接而成的通过肽键连接而成的生物大分
2、子;生物大分子;生物大分子;生物大分子;是表达生物遗传性状是表达生物遗传性状是表达生物遗传性状是表达生物遗传性状的一类主要物质的一类主要物质的一类主要物质的一类主要物质。.二二.蛋白质在生命中的重要性蛋白质在生命中的重要性 1.1.蛋白质是生物体内必不可少的重要成分蛋白质是生物体内必不可少的重要成分 蛋白质占干重蛋白质占干重蛋白质占干重蛋白质占干重 人体中(中年人)人体中(中年人)人体中(中年人)人体中(中年人)人体人体人体人体 45%45%45%45%水水水水55%55%55%55%细菌细菌细菌细菌 50%50%50%50%-80%80%80%80%蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质19%19%19%
3、19%真菌真菌真菌真菌 14%14%14%14%-52%52%52%52%脂肪脂肪脂肪脂肪19%19%19%19%酵母菌酵母菌酵母菌酵母菌 14%14%14%14%-50%50%50%50%糖类糖类糖类糖类1%1%1%1%白地菌白地菌白地菌白地菌50%50%50%50%无机盐无机盐无机盐无机盐7%7%7%7%2.2.蛋白质是生物功能的主要体现者蛋白质是生物功能的主要体现者(1 1 1 1)酶的催化作用)酶的催化作用)酶的催化作用)酶的催化作用(2 2 2 2)调节作用)调节作用)调节作用)调节作用(3 3 3 3)运输功能)运输功能)运输功能)运输功能(4 4 4 4)运动功能)运动功能)运动
4、功能)运动功能(5 5 5 5)免疫保护作用)免疫保护作用)免疫保护作用)免疫保护作用 (6 6 6 6)遗传信息的控制)遗传信息的控制)遗传信息的控制)遗传信息的控制(7 7 7 7)接受、传递信息)接受、传递信息)接受、传递信息)接受、传递信息(8 8 8 8)结构蛋白参与细胞和组织的建成)结构蛋白参与细胞和组织的建成)结构蛋白参与细胞和组织的建成)结构蛋白参与细胞和组织的建成三三.蛋白质的化学组成与分类蛋白质的化学组成与分类1.1.元素组成元素组成:蛋白质中元素的组成百分比约为蛋白质中元素的组成百分比约为:碳碳 5050 氢氢 7 7 氧氧 2323 氮氮 16%16%硫硫 0 0-3
5、3 其他微量元素其他微量元素:磷、铁、铜、碘、锌磷、铁、铜、碘、锌 、钼、钼 蛋白质含量的测定:蛋白质含量的测定:凯氏定氮法凯氏定氮法 优点:对原料无选择性,仪器简单,优点:对原料无选择性,仪器简单,优点:对原料无选择性,仪器简单,优点:对原料无选择性,仪器简单,方法也简单;方法也简单;方法也简单;方法也简单;缺点:易将无机氮缺点:易将无机氮缺点:易将无机氮缺点:易将无机氮(如核酸中的氮如核酸中的氮如核酸中的氮如核酸中的氮)都归入蛋白质中都归入蛋白质中都归入蛋白质中都归入蛋白质中,不精确。不精确。不精确。不精确。蛋白质含量蛋白质含量=氮的量氮的量6.256.25 2.2.分类分类 P158 P
6、158 P158 P158 表表表表4-1 4-1 4-1 4-1 表表表表4-2 4-2 4-2 4-2 表表表表4-34-34-34-3 (1 1 1 1)按组成)按组成)按组成)按组成:简单蛋白:水解为简单蛋白:水解为简单蛋白:水解为简单蛋白:水解为 -氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸 结合蛋白结合蛋白结合蛋白结合蛋白=简单蛋白简单蛋白简单蛋白简单蛋白+辅基辅基辅基辅基 (2 2 2 2)按分子外形的对称程度)按分子外形的对称程度)按分子外形的对称程度)按分子外形的对称程度:球状蛋白质、纤维状蛋白质、膜蛋白质球状蛋白质、纤维状蛋白质、膜蛋白质球状蛋白质、纤维状蛋白质、膜蛋白质球状蛋白质、纤维状蛋
7、白质、膜蛋白质 (3 3 3 3)按功能分:)按功能分:)按功能分:)按功能分:酶、酶、酶、酶、转转转转运蛋白运蛋白运蛋白运蛋白、调节蛋白、贮存蛋白、调节蛋白、贮存蛋白、调节蛋白、贮存蛋白、调节蛋白、贮存蛋白、受体蛋白、运动蛋白、结构蛋受体蛋白、运动蛋白、结构蛋受体蛋白、运动蛋白、结构蛋受体蛋白、运动蛋白、结构蛋白、支架白、支架白、支架白、支架 蛋白等。蛋白等。蛋白等。蛋白等。、蛋白质的分类、蛋白质的分类(1 1)、依据外形分类)、依据外形分类球状蛋白质:球状蛋白质:globular protein 纤维状蛋白质纤维状蛋白质:fibrous protein 膜蛋白质膜蛋白质:membrane
8、protein (2 2)、依据蛋白质的组成分类)、依据蛋白质的组成分类简单蛋白简单蛋白 simple protein 单纯蛋白,仅由氨基酸组成单纯蛋白,仅由氨基酸组成结合蛋白结合蛋白 conjugated protein由简单蛋白与其它非蛋白成分结合而成由简单蛋白与其它非蛋白成分结合而成简简单单蛋蛋白白清蛋白和球蛋白清蛋白和球蛋白 albumin and globulin 广泛存在于动物组织广泛存在于动物组织谷蛋白和醇溶谷蛋白谷蛋白和醇溶谷蛋白 glutelin and prolamin 植物蛋白,不溶于水,易溶于稀酸植物蛋白,不溶于水,易溶于稀酸/碱碱精蛋白和组蛋白精蛋白和组蛋白 碱性蛋白
9、存在于细胞核碱性蛋白存在于细胞核硬蛋白硬蛋白 结结合合蛋蛋白白色蛋白:色蛋白:简单蛋白简单蛋白+色素物质色素物质糖蛋白:糖蛋白:简单蛋白简单蛋白+糖类物质糖类物质脂蛋白:脂蛋白:简单蛋白简单蛋白+脂类结合脂类结合核蛋白核蛋白:简单蛋白:简单蛋白+核酸核酸四四.蛋白质的形状、大小与分子的构象蛋白质的形状、大小与分子的构象蛋白质与多肽无严格的界线蛋白质与多肽无严格的界线蛋白质与多肽无严格的界线蛋白质与多肽无严格的界线 通常将通常将通常将通常将6000Dr6000Dr6000Dr6000Dr以上的多肽称为蛋白以上的多肽称为蛋白以上的多肽称为蛋白以上的多肽称为蛋白质。质。质。质。蛋白质分子量变化范围很
10、大蛋白质分子量变化范围很大蛋白质分子量变化范围很大蛋白质分子量变化范围很大少于少于少于少于50505050个个个个氨基酸的低分子量氨基酸氨基酸的低分子量氨基酸氨基酸的低分子量氨基酸氨基酸的低分子量氨基酸多多多多聚物称为聚物称为聚物称为聚物称为肽肽肽肽,多于多于多于多于12121212个少于个少于个少于个少于20202020个的个的个的个的称称称称寡肽寡肽寡肽寡肽,多于,多于,多于,多于20202020个的称个的称个的称个的称多肽多肽多肽多肽。多于。多于。多于。多于50505050个个个个氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸(AA)(AA)(AA)(AA)的称为的称为的称为的称为蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质。蛋
11、白质分子量蛋白质分子量蛋白质分子量蛋白质分子量=AAAAAAAA数目数目数目数目*110110110110 对任一种给定的蛋白质,其所有分对任一种给定的蛋白质,其所有分对任一种给定的蛋白质,其所有分对任一种给定的蛋白质,其所有分子在子在子在子在AAAAAAAA组成和顺序以及肽链的长度组成和顺序以及肽链的长度组成和顺序以及肽链的长度组成和顺序以及肽链的长度方面都应是相同的,即所谓均一的方面都应是相同的,即所谓均一的方面都应是相同的,即所谓均一的方面都应是相同的,即所谓均一的蛋白质。蛋白质。蛋白质。蛋白质。蛋白质的构象与蛋白质的结构组织层次蛋白质的构象与蛋白质的结构组织层次 每一种天然蛋白质都有自
12、己特有的空间每一种天然蛋白质都有自己特有的空间每一种天然蛋白质都有自己特有的空间每一种天然蛋白质都有自己特有的空间结构结构结构结构,蛋白质特有的这种天然空间结构,蛋白质特有的这种天然空间结构,蛋白质特有的这种天然空间结构,蛋白质特有的这种天然空间结构,称为称为称为称为构象构象构象构象。一级结构:一级结构:一级结构:一级结构:氨基酸顺序氨基酸顺序氨基酸顺序氨基酸顺序二级结构二级结构二级结构二级结构 :螺旋、螺旋、螺旋、螺旋、折叠、折叠、折叠、折叠、转角转角转角转角,无规卷曲无规卷曲无规卷曲无规卷曲三级结构:三级结构:三级结构:三级结构:螺旋、螺旋、螺旋、螺旋、折叠、折叠、折叠、折叠、转角转角转角
13、转角 松散肽段松散肽段松散肽段松散肽段借借借借次级键形成球状次级键形成球状次级键形成球状次级键形成球状四级结构四级结构四级结构四级结构 :多亚基聚集:多亚基聚集:多亚基聚集:多亚基聚集第二节第二节.蛋白质的共价结构蛋白质的共价结构 一一.肽和肽键肽和肽键 二二.蛋白质一级结构蛋白质一级结构 蛋白质结构层次蛋白质结构层次 一级结构(氨基酸顺序、共价主链结构)一级结构(氨基酸顺序、共价主链结构)一级结构(氨基酸顺序、共价主链结构)一级结构(氨基酸顺序、共价主链结构)二级结构二级结构二级结构二级结构 超二级结构超二级结构超二级结构超二级结构 结构域结构域结构域结构域(高级结构高级结构高级结构高级结构
14、)三级结构三级结构三级结构三级结构(球状结构球状结构球状结构球状结构)四级结构四级结构四级结构四级结构(多亚基聚集体多亚基聚集体多亚基聚集体多亚基聚集体)一一.肽和肽键肽和肽键(一)概念(一)概念 肽:肽:氨基酸的羧基和另一个氨基酸的氨氨基酸的羧基和另一个氨基酸的氨氨基酸的羧基和另一个氨基酸的氨氨基酸的羧基和另一个氨基酸的氨 基脱水缩合而成的化合物。基脱水缩合而成的化合物。基脱水缩合而成的化合物。基脱水缩合而成的化合物。多肽的线性结构叫多肽的线性结构叫多肽的线性结构叫多肽的线性结构叫肽链肽链肽链肽链 其中的氨基酸单位称其中的氨基酸单位称其中的氨基酸单位称其中的氨基酸单位称氨基酸残基氨基酸残基氨
15、基酸残基氨基酸残基。肽键:肽键:氨基酸间脱水后形成的共价键称氨基酸间脱水后形成的共价键称氨基酸间脱水后形成的共价键称氨基酸间脱水后形成的共价键称 肽键(酰氨键)。肽键(酰氨键)。肽键(酰氨键)。肽键(酰氨键)。肽键:肽键:肽键:肽键:氨基酸间脱水后形成的共价氨基酸间脱水后形成的共价氨基酸间脱水后形成的共价氨基酸间脱水后形成的共价 键称肽键(酰氨键)。键称肽键(酰氨键)。键称肽键(酰氨键)。键称肽键(酰氨键)。(二)二).肽和肽键的结构肽和肽键的结构1.1.肽的结构肽的结构 5 5 5 5肽肽肽肽 名称:名称:名称:名称:丝氨酰丝氨酰丝氨酰丝氨酰缬氨酰酪氨酰天冬氨酰谷氨酰氨缬氨酰酪氨酰天冬氨酰谷
16、氨酰氨缬氨酰酪氨酰天冬氨酰谷氨酰氨缬氨酰酪氨酰天冬氨酰谷氨酰氨 写法:写法:写法:写法:Ser-Ser-Ser-Ser-ValValValVal-Try-A-Try-A-Try-A-Try-Aspspspsp-GlnGlnGlnGln或或或或 V Y D QV Y D QV Y D QV Y D Q2.2.肽键的结构:肽键的结构:肽键的结构肽键的结构特点特点:(1 1 1 1)组成肽键的)组成肽键的)组成肽键的)组成肽键的4 4 4 4个原子和个原子和个原子和个原子和2 2 2 2个个个个CCCC几乎处几乎处几乎处几乎处 在同一平面内(在同一平面内(在同一平面内(在同一平面内(酰氨平面酰氨平面
17、酰氨平面酰氨平面)。)。)。)。(2 2 2 2)肽键中的肽键中的肽键中的肽键中的C C C C-N-N-N-N键具有部分双键性质,键具有部分双键性质,键具有部分双键性质,键具有部分双键性质,不能自由旋转不能自由旋转不能自由旋转不能自由旋转 ;而;而;而;而CCCC-C-C-C-C与与与与CCCC-N-N-N-N键键键键 是单键,可自由旋转。是单键,可自由旋转。是单键,可自由旋转。是单键,可自由旋转。(3 3 3 3)肽键亚氨基在)肽键亚氨基在)肽键亚氨基在)肽键亚氨基在pH0-14pH0-14pH0-14pH0-14内不解离内不解离内不解离内不解离。(4 4 4 4)在大多数情况下,以反式结
18、构存在大多数情况下,以反式结构存在大多数情况下,以反式结构存在大多数情况下,以反式结构存 在。在。在。在。而而而而ProProProPro的肽键可能出现顺、反两的肽键可能出现顺、反两的肽键可能出现顺、反两的肽键可能出现顺、反两 种构型种构型种构型种构型 P165P165P165P165图图图图4-44-44-44-4 多肽链可以看成由多肽链可以看成由多肽链可以看成由多肽链可以看成由CCCC串联起来的无数串联起来的无数串联起来的无数串联起来的无数 个酰胺平面组成个酰胺平面组成个酰胺平面组成个酰胺平面组成3.3.肽平面与肽单位肽平面与肽单位 P164P164肽平面肽平面:连接在肽键上的六个原子共连
19、接在肽键上的六个原子共连接在肽键上的六个原子共连接在肽键上的六个原子共 处于一个平面上处于一个平面上处于一个平面上处于一个平面上(酰氨平面酰氨平面酰氨平面酰氨平面)肽单位肽单位:肽链主链上的重复结构,肽链主链上的重复结构,肽链主链上的重复结构,肽链主链上的重复结构,CCCC-CO-CO-CO-CO NH NH NH NH CCCC。(三)(三).肽的重要性质:肽的重要性质:1.1.1.1.旋光性旋光性旋光性旋光性 一般一般一般一般短肽短肽短肽短肽的旋光度等于其各个氨基酸的的旋光度等于其各个氨基酸的的旋光度等于其各个氨基酸的的旋光度等于其各个氨基酸的 旋光度的总和。旋光度的总和。旋光度的总和。旋
20、光度的总和。2.2.2.2.酸碱性质酸碱性质酸碱性质酸碱性质 偶极离子形式存在。偶极离子形式存在。偶极离子形式存在。偶极离子形式存在。pH014pH014pH014pH014范围内,肽键中的亚氨基不解离范围内,肽键中的亚氨基不解离范围内,肽键中的亚氨基不解离范围内,肽键中的亚氨基不解离 酸碱性质主要取决于:酸碱性质主要取决于:酸碱性质主要取决于:酸碱性质主要取决于:COOHCOOHCOOHCOOH 侧链上可解离的基团。侧链上可解离的基团。侧链上可解离的基团。侧链上可解离的基团。肽末端肽末端肽末端肽末端-羧基羧基羧基羧基pKapKapKapKa值比游离值比游离值比游离值比游离AAAAAAAA中的
21、大。中的大。中的大。中的大。肽末端肽末端肽末端肽末端-氨基氨基氨基氨基pKapKapKapKa值比游离值比游离值比游离值比游离AAAAAAAA中的小。中的小。中的小。中的小。3.3.肽的化学反应肽的化学反应 肽的肽的肽的肽的羧基,羧基,羧基,羧基,氨基和侧链氨基和侧链氨基和侧链氨基和侧链R R R R基上的活性基团都能发生与游离氨基上的活性基团都能发生与游离氨基上的活性基团都能发生与游离氨基上的活性基团都能发生与游离氨基酸相似的反应。基酸相似的反应。基酸相似的反应。基酸相似的反应。(四四).).天然存在的活性肽天然存在的活性肽 活性肽活性肽(active peptide)(active pep
22、tide):生物体内存在大量的多生物体内存在大量的多生物体内存在大量的多生物体内存在大量的多 肽和寡肽有很强的生物肽和寡肽有很强的生物肽和寡肽有很强的生物肽和寡肽有很强的生物 活性,称活性肽。活性,称活性肽。活性,称活性肽。活性,称活性肽。1.1.谷胱甘肽谷胱甘肽:Glu-Cys-GlyGlu-Cys-Gly (1)(1)(1)(1)有一个特殊的有一个特殊的有一个特殊的有一个特殊的-肽键肽键肽键肽键,(2)(2)(2)(2)有一个活泼的有一个活泼的有一个活泼的有一个活泼的SH-SH-SH-SH-,很容易氧化,两,很容易氧化,两,很容易氧化,两,很容易氧化,两 分子分子分子分子GSHGSHGSH
23、GSH以二硫键相连成氧化性的谷以二硫键相连成氧化性的谷以二硫键相连成氧化性的谷以二硫键相连成氧化性的谷 胱甘肽(胱甘肽(胱甘肽(胱甘肽(GSSG)GSSG)GSSG)GSSG)(3)(3)(3)(3)参与细胞内氧化还原过程,作为某些氧参与细胞内氧化还原过程,作为某些氧参与细胞内氧化还原过程,作为某些氧参与细胞内氧化还原过程,作为某些氧 化还原酶的辅因子,清除内源性过氧化化还原酶的辅因子,清除内源性过氧化化还原酶的辅因子,清除内源性过氧化化还原酶的辅因子,清除内源性过氧化 物和自由基,防止过氧化物积累维护巯物和自由基,防止过氧化物积累维护巯物和自由基,防止过氧化物积累维护巯物和自由基,防止过氧化
24、物积累维护巯 基酶活性中心的巯基处于还原状态。基酶活性中心的巯基处于还原状态。基酶活性中心的巯基处于还原状态。基酶活性中心的巯基处于还原状态。2.2.脑啡肽脑啡肽(5 5肽)肽)Met-Met-Met-Met-脑啡肽:脑啡肽:脑啡肽:脑啡肽:TyrTyrTyrTyrGlyGlyGlyGlyGlyGlyGlyGly PhePhePhePheMetMetMetMet LeuLeuLeuLeu-脑啡肽:脑啡肽:脑啡肽:脑啡肽:TyrTyrTyrTyrGlyGlyGlyGlyGlyGlyGlyGly PhePhePhePheLeuLeuLeuLeu 具类吗啡的镇痛作用具类吗啡的镇痛作用具类吗啡的镇痛作
25、用具类吗啡的镇痛作用 3.3.催产素与加压素催产素与加压素 催产素催产素催产素催产素:使子宫和乳腺使子宫和乳腺使子宫和乳腺使子宫和乳腺平滑肌收缩,具有催产平滑肌收缩,具有催产平滑肌收缩,具有催产平滑肌收缩,具有催产和使乳腺排乳的作用。和使乳腺排乳的作用。和使乳腺排乳的作用。和使乳腺排乳的作用。升压素升压素升压素升压素:使血管平滑肌使血管平滑肌使血管平滑肌使血管平滑肌收缩收缩收缩收缩 ,升高血压,并有,升高血压,并有,升高血压,并有,升高血压,并有减少排尿的作用,也称减少排尿的作用,也称减少排尿的作用,也称减少排尿的作用,也称抗利尿激素。抗利尿激素。抗利尿激素。抗利尿激素。二二.蛋白质的一级结构
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