第一部分蛋白质的结构与功能教学课件名师编辑PPT课件.ppt

《第一部分蛋白质的结构与功能教学课件名师编辑PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第一部分蛋白质的结构与功能教学课件名师编辑PPT课件.ppt（69页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、第一章第一章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能Chapter 1 Structure and Function of Proteins n生物体内的蛋白质含量生物体内的蛋白质含量 除水以外，机体组织中最多的是蛋除水以外，机体组织中最多的是蛋白质，占人体干重的白质，占人体干重的45%n蛋白质功能十分复杂，机体任何功能均蛋白质功能十分复杂，机体任何功能均与蛋白质有直接关系，大体可以分为：与蛋白质有直接关系，大体可以分为：结构，运动，运输，防御，催化，信息结构，运动，运输，防御，催化，信息等。等。第一节第一节 蛋白质的分子组成蛋白质的分子组成n元素：元素：C、H、O、N、S，特点是含，特点是含N

2、 13-19%，平均平均16%n蛋白质中氮的含量比较恒定，平均为蛋白质中氮的含量比较恒定，平均为16%，故可以用定氮法测量蛋白质含量，故可以用定氮法测量蛋白质含量n每克氮相当于每克氮相当于6.25克蛋白质克蛋白质一一 氨基酸氨基酸 Amino Acid自然界组成蛋白质的氨基酸有自然界组成蛋白质的氨基酸有20种，都属于种，都属于L-氨基酸（氨基酸（D系氨基酸也有，构成自然界小分系氨基酸也有，构成自然界小分子，而不构成蛋白质大分子）子，而不构成蛋白质大分子）通式为通式为 也可写为也可写为HOHCRNHO2CHOCRNHOC3+_氨基酸氨基酸 Amino Acid 2n氨基氨基(NH2-)和羧基和羧

3、基(-COOH)同共连于同共连于-碳原子上。碳原子上。n其中其中19种为种为L-氨基酸氨基酸(除甘氨酸外除甘氨酸外)，另外，脯氨基酸为亚氨基酸，不过一般另外，脯氨基酸为亚氨基酸，不过一般统称氨基酸统称氨基酸n由于组成蛋白质的氨基酸是不完整的，由于组成蛋白质的氨基酸是不完整的，所以称为氨酸酸残所以称为氨酸酸残基（一）氨基酸的分类（一）氨基酸的分类 n20种氨基酸，依其种氨基酸，依其R侧链可以分为以下侧链可以分为以下4种：种：n非极性疏水性氨基酸非极性疏水性氨基酸（7种）：种）：侧链为烃基或氢 甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸n极性中性氨酸酸极性中性氨酸酸（8种）：种）：

4、侧链含有杂环、羟基、酰胺基、巯基等 色氨酸、丝氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、苏氨酸氨基酸的分类氨基酸的分类 2n酸性氨酸（酸性氨酸（2种）：侧链含有羧基种）：侧链含有羧基 天冬氨酸、谷氨酸n碱性氨基酸（碱性氨基酸（3种）：种）：侧链含有氨基、胍基或咪唑基 赖氨酸、精氨酸、组氨酸n在蛋白质中，脯氨酸可被修饰为羟脯氨在蛋白质中，脯氨酸可被修饰为羟脯氨酸、两个半胱氨酸的巯基可脱氢形成二酸、两个半胱氨酸的巯基可脱氢形成二硫键，称为胱氨酸硫键，称为胱氨酸（二）氨基酸的理化性质（二）氨基酸的理化性质n1 两性电离与等电点两性电离与等电点n氨基酸的氨基和羧基具有一定碱性和酸性，在氨基酸

5、的氨基和羧基具有一定碱性和酸性，在酸性环境下，氨基可以接受酸性环境下，氨基可以接受H+生成生成+H3N-，在，在碱性环境下，羧基可以游离碱性环境下，羧基可以游离H+生成生成-COO-，因此氨基酸是两性电解质。在某一因此氨基酸是两性电解质。在某一pH的溶液的溶液中，氨基酸离解成阳离子和阴离子的趋势相等，中，氨基酸离解成阳离子和阴离子的趋势相等，成为兼性离子，对外呈电中性，此时该溶液的成为兼性离子，对外呈电中性，此时该溶液的pH值称为此氨基酸的等电点值称为此氨基酸的等电点pI氨基酸的理化性质氨基酸的理化性质 2n2 紫外吸收性质紫外吸收性质:色氨酸、酪氨酸的最大吸收色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在峰在

6、280nm波长附近，由于大多数蛋白质都波长附近，由于大多数蛋白质都含有此二种氨基酸，所以可以利用此性质快速含有此二种氨基酸，所以可以利用此性质快速测定蛋白质。测定蛋白质。n3 茚三酮反应茚三酮反应:氨基酸与茚三酮水合物共热，氨基酸与茚三酮水合物共热，茚三酮水合被还原，后者再与氨基酸分解出的茚三酮水合被还原，后者再与氨基酸分解出的氨反应，生成蓝色化合物，可在氨反应，生成蓝色化合物，可在570nm波长波长处测定，用于氨基酸的定量处测定，用于氨基酸的定量二、二、肽肽 peptiden(一一)肽肽(peptide)n1 肽键：一个氨基酸的肽键：一个氨基酸的-COOH 和另一个和另一个氨基酸的氨基酸的-

7、NH2脱水形成肽键，化学上一脱水形成肽键，化学上一般称为酰胺键般称为酰胺键(p10)n2 氨基酸之间借肽键连接起来叫肽，由氨基酸之间借肽键连接起来叫肽，由两个氨基酸残基组成的肽称二肽，由三两个氨基酸残基组成的肽称二肽，由三个氨基酸残基组成的肽称三肽，个氨基酸残基组成的肽称三肽，肽肽（peptide）n由多个氨基酸残基组成的肽叫多肽由多个氨基酸残基组成的肽叫多肽n蛋白质是由多个氨基酸残基组成的肽，蛋白质是由多个氨基酸残基组成的肽，因此，称为多肽，有时也称多肽链因此，称为多肽，有时也称多肽链n寡肽：氨基酸残基数不大于寡肽：氨基酸残基数不大于10的肽链。的肽链。（一）生物活性肽（一）生物活性肽n人体

8、内有许多具有特殊作用的肽，在神人体内有许多具有特殊作用的肽，在神经传导、代谢调节、保护机体功能等方经传导、代谢调节、保护机体功能等方面有重要作用，统称为活性肽，常见的面有重要作用，统称为活性肽，常见的有：有：n1 谷胱甘肽（谷胱甘肽（GSH）是由谷氨酸、半胱是由谷氨酸、半胱氨酸、甘氨酸组成的三肽。氨酸、甘氨酸组成的三肽。n其结构上的特点是：第一个肽键由谷氨其结构上的特点是：第一个肽键由谷氨酸的酸的羧基与半胱氨酸的氨基组成羧基与半胱氨酸的氨基组成生物活性肽生物活性肽 2n生理活性：谷胱甘肽分子中半胱氨酸上生理活性：谷胱甘肽分子中半胱氨酸上的巯基具有还原性，是体内重要的还原的巯基具有还原性，是体内

9、重要的还原剂，保护体内蛋白质、酶分子中的巯基剂，保护体内蛋白质、酶分子中的巯基不被氧化；在谷胱甘肽过氧化物酶的催不被氧化；在谷胱甘肽过氧化物酶的催化下，化下，GSH还原细胞内产生的还原细胞内产生的H2O2；阻；阻断外源嗜电子毒物，保护断外源嗜电子毒物，保护DNA、RNA。生物活性肽生物活性肽 3n2 多肽类激素及神经肽多肽类激素及神经肽n激素肽类：多为促激素类激素肽类：多为促激素类 如催产素（如催产素（9肽）、肽）、加压素（加压素（9肽）促肾上腺皮质激素（肽）促肾上腺皮质激素（39肽）、肽）、促甲状腺素释放激素（焦谷氨酰组氨酰脯氨酸促甲状腺素释放激素（焦谷氨酰组氨酰脯氨酸 3肽）肽）n神经肽：

10、有信号转导作用神经肽：有信号转导作用 如脑啡肽（如脑啡肽（5肽）、肽）、-内啡肽（内啡肽（31肽）、强啡肽（肽）、强啡肽（17肽）、肽）、P物质物质（10肽）、神经肽肽）、神经肽Y等等三三 蛋白质的分类蛋白质的分类n1 依分子形状分：球状蛋白质和纤维状依分子形状分：球状蛋白质和纤维状蛋白质蛋白质n球状蛋白质，形状为球形或椭圆形，多球状蛋白质，形状为球形或椭圆形，多数可溶于水，如酶、转运蛋白、抗体等数可溶于水，如酶、转运蛋白、抗体等n纤维状蛋白质，分子长轴比短轴长纤维状蛋白质，分子长轴比短轴长10倍倍以上，多为结构蛋白质，较难溶于水，以上，多为结构蛋白质，较难溶于水，作为细胞的支架作为细胞的支架

11、蛋白质的分类蛋白质的分类n2 依组成分：单纯蛋白质和结合蛋白质依组成分：单纯蛋白质和结合蛋白质n单纯蛋白质，只由氨基酸残基组成，即单纯蛋白质，只由氨基酸残基组成，即只由肽链组成。只由肽链组成。n结合蛋白质，蛋白质部分结合蛋白质，蛋白质部分+非蛋白质部非蛋白质部分，蛋白质部分为肽链，非蛋白质分部分，蛋白质部分为肽链，非蛋白质分部称为辅基。辅基是蛋白质功能不可或缺称为辅基。辅基是蛋白质功能不可或缺的重要组分。常见的有色素、寡糖、脂的重要组分。常见的有色素、寡糖、脂类、磷酸、金属离子，核酸等类、磷酸、金属离子，核酸等第二节第二节 蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构n体内有生理活性的蛋白质有着特定的结构

12、，体内有生理活性的蛋白质有着特定的结构，这种特定结构的改变，就会使其活性受到影这种特定结构的改变，就会使其活性受到影响，甚至失去活性。响，甚至失去活性。n这种特定结构包含两方面的意义：这种特定结构包含两方面的意义：1 组成肽链的氨基酸的种类和顺序；组成肽链的氨基酸的种类和顺序；2 肽链中各残基及其侧链在空间的相对位肽链中各残基及其侧链在空间的相对位置。前者称为蛋白质的一级结构，后者称为置。前者称为蛋白质的一级结构，后者称为蛋白质的空间结构，空间结构包括二、三、蛋白质的空间结构，空间结构包括二、三、四级结构四级结构一一 蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构n蛋白质的一级结构是指在多肽链中氨基蛋白质的

13、一级结构是指在多肽链中氨基酸残基的排列顺序，以及它们之间的连酸残基的排列顺序，以及它们之间的连接方式接方式n化学键：共价键连接化学键：共价键连接 主键是肽键，其次是二硫键主键是肽键，其次是二硫键 蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构n肽链一级结构的写法有一定要求：肽链一级结构的写法有一定要求：N端端或称氨基末端位于左侧，或称氨基末端位于左侧，C端或称羧基末端或称羧基末端位于右侧，氨基酸残基的顺序从左到端位于右侧，氨基酸残基的顺序从左到右顺序排列右顺序排列n一级结构是蛋白质空间构象和特异生物一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础，但一级结构并不是决定学功能的基础，但一级结构并不是决定蛋白质空

14、间构象的唯一因素蛋白质空间构象的唯一因素二二 蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构n是指蛋白质分子中某一肽段肽链的局部是指蛋白质分子中某一肽段肽链的局部空间结构，也就是该肽段主链骨架原子空间结构，也就是该肽段主链骨架原子的相对空间位置，并不涉及氨基酸残基的相对空间位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象侧链的构象n空间结构的研究方法空间结构的研究方法：X射线晶体衍射射线晶体衍射法（法（X-ray diffraction）蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构 n参与肽键的参与肽键的6个原子组成的平面叫肽单元个原子组成的平面叫肽单元包括：包括：C1，C，O，N，H，C2n肽单元（肽单元（peptide unit

15、）特征：特征：1 参与肽键的参与肽键的6个原子位于同一平面个原子位于同一平面 2 肽键有部分双键性质不能自由旋转肽键有部分双键性质不能自由旋转 3 C1与与C2为反式结构，其上连接的两为反式结构，其上连接的两个单键可自由旋转个单键可自由旋转蛋白质二级结构蛋白质二级结构 n二级结构的形式：二级结构的形式：n-螺旋（螺旋（-Helix）n-折叠（折叠（-pleated sheets）n-转角（转角（-bend orturn）n无规卷曲（无规卷曲（random coil)-螺旋（螺旋（-Helix）n蛋白质分子肽链中的某些段落，可蛋白质分子肽链中的某些段落，可以沿着其的长轴，以右手螺旋方式以沿着其的

16、长轴，以右手螺旋方式进行反复、规律、周期性的排列。进行反复、规律、周期性的排列。-角蛋白中肽链螺旋结构就是这样，角蛋白中肽链螺旋结构就是这样，故称为故称为-螺旋螺旋n特点：特点：n1右手螺旋右手螺旋 n2每每3.6个氨基酸上升一圈个氨基酸上升一圈 n3螺距为螺距为0.54nm n4肽键的肽键的N-H与第与第4个肽键的羰基氧形个肽键的羰基氧形成氢键，氢键与螺旋长轴基本平行成氢键，氢键与螺旋长轴基本平行-折叠（折叠（-pleated sheets）n肽链沿长轴充分伸展，整个肽链形成一肽链沿长轴充分伸展，整个肽链形成一个锯齿状结构，几条肽链彼此平行，靠个锯齿状结构，几条肽链彼此平行，靠H键维系固定，就形成了片层结构键维系固定，就形成了片层结构n特点：折纸状，平行或反平行排列特点：折纸状，平行或反平行排列 -转角（转角（-bend orturn）n在球状蛋白质分子中，肽链常常会出现在球状蛋白质分子中，肽链常常会出现180o回折，回折部分即成为回折，回折部分即成为-转角转角n特点：特点：4残基组成，第一个残基的羰基氧残基组成，第一个残基的羰基氧与第四个残基的氨基氢形成氢键，第二与第四个残基的氨基