蛋白质化学课件 (2)

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1、生物化学Biochemistry第二章 蛋白质化学第一节蛋白质的化学组成第二节蛋白质的分子结构一级结构蛋白质的结构层次四级结构二级结构三级结构氨基酸一、蛋白质的一级结构（一）蛋白质一级结构的概念指多肽链中氨基酸（残基）的排列顺序。含有二硫键也包括生成二硫键的半胱氨酸残基位置区分不同蛋白质最基本、最重要的标志之一是空间结构的基础二、蛋白质的空间结构蛋白质分子中各个原子、各个基团在三维空间的相对位置。决定蛋白质性质和功能的结构基础（一）维持蛋白质空间结构的化学键共价键次级键氢键盐键疏水键范德华引力（二）蛋白质的二级结构的概念及类型指多肽链主链骨架盘旋折叠形成的局部有规则的空间

2、结构不涉及氨基酸残基R侧链的构象1.α-螺旋绝大部分是右手螺旋氨基酸残基的R-侧链位于螺旋外侧蛋白质多肽链像螺旋一样盘曲上升，每3.6个氨基酸残基螺旋上升一圈，每圈螺旋的高度为0.54nm，每个氨基酸残基沿轴上升0.15nm。在同一肽链内相邻的螺圈之间形成氢链。2.-折叠是肽键中比较伸展的空间结构肽链的主链略呈锯齿状或扇形折叠构象-折叠可由2~5个肽段之间经C=O与N-H形成氢键形成,氢键方向与肽链长轴方向垂直。氢键组成-折叠的氨基酸分子通常较小,R基团处于折叠的上下-折叠可塑性大蚕丝蜘蛛羊很多科学家把蜘蛛丝叫做“生物钢”，有着超强的抗张强度。研究人员称，如果把很

3、多蜘蛛丝拧成一股绳的话，它足够强韧，可制成防弹背心、降落伞绳，或者从飞机到航母等设备。蜘蛛丝还可被制成人造韧带和人造腱，支撑组织、骨骼和神经细胞，让它们在生长期间保持稳定。2010年11月29日美国科学家把蜘蛛DNA添加到山航DNA中，使得羊奶经过提炼晒干后变成蜘蛛丝。-折叠-折叠有两种类型。一种为平行式，即所有肽链的N-端都在同一边。另一种为反平行式，即相邻两条肽链的方向相反。3.β转角(β-turn）肽链出现1800回折的转角处形成的U型结构称为β-转角。多发生在含甘氨酸或脯氨酸残基处对球蛋白形成很重要大多存在球蛋白分子表面由四个氨基酸残基组成,弯曲处的第一个氨基

4、酸残基的-C=O和第四个残基的–N-H之间形成氢键，形成一个不很稳定的环状结构。没有共同规律的空间结构,无序构象总称,也象其他二级结构一样是明确而稳定的结构，这类结构常构成酶活性部位和其他一些蛋白质特异的功能部位。4.无规卷曲（randomcoil）H2NCOOH无规则卷曲示意图细胞色素C的三级结构无规则卷曲核糖核酸酶分子中的二级结构β-折叠β-转角无规卷曲α-螺旋(三)蛋白质的三级结构1.概念蛋白质的三级结构是指在二级结构基础上，多肽链再进一步折叠盘绕成更复杂的空间结构.包括由主链和侧链原子在空间排布所形成的全部分子结构.由于多肽链进一步盘曲折叠使得多肽链长轴缩短而成球

5、状或椭圆形一些在一级结构上相距很远的R基团经过折叠后在空间结构上可以相互靠近形成能发挥生物学功能的特定区域如酶的活性中心.2、三级结构的特点亲水基团位于分子表面疏水R-侧链内裹形成疏水分子内核分子内部形成疏水键和氢键等维持空间结构分子表面有空穴（裂沟、凹槽或口袋等）往往是活性中心蛋白质的三级结构研究最早的肌红蛋白，肌红蛋白是哺乳动物肌肉中运输氧的蛋白质，由一条多肽链构成，有153个氨基酸残基和一个血红素辅基鲸肌红蛋白(四)蛋白质的四级结构两个或以上的具有独立三级结构的多肽链集结,并经非共价键缔合而成的蛋白质空间结构.具有独立三级结构的多肽链称为亚基.一般来说亚基不具有生物

6、活性，即使有也很小，只有当这些亚基聚合成一个完整的蛋白质分子后，才具有生物活性。如血红蛋白血红蛋白是由四个亚基组成，2个α-亚基，2个β-亚基，每个亚基由一条多肽链与一个血红素辅基组成。４个亚基以正四面体的方式排列，彼此之间以非共价键相连（主要是离子键、氢键）。三蛋白质分子结构与功能的关系(一)蛋白质分子一级结构和功能的关系一级结构不同，生物学功能各异蛋白质分子中关键活性部位氨基酸残基的改变会影响其生理功能甚至造成分子病仅仅由于这一点微细的差别，就使患者的红血球在氧气缺乏时呈镰刀状，易胀破发生溶血，运氧机能降低，引起头昏，胸闷等贫血症状。HbAβ-链：Val-His-Le

7、u-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys…HbSβ-链：Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys…促肾上腺皮质激素或胰岛素促肾上腺皮质激素（ACTH），由39个氨基酸残基组成，不同种属动物的ACTH，其N—端1~24的氨基酸残基相同，若切去25~39片段，余下1~24肽仍具有全部活性，若在N—末端切去一个氨基酸，反而会使活性明显降低。这表明1~24肽是ACTH的“关键”部分。非关键部位氨基酸残基的改变或缺失不影响生物活性用化学法合成ACTH时，只需合成有活性的24肽即可，不必合成39肽。一级结构中“关键