蛋白質的結構與功能

1、H甘氨酸甘氨酸CH3丙氨酸丙氨酸L-L-氨基酸的通式氨基酸的通式RC+NH3COO-H色氨酸色氨酸 tryptophan Try W 5.89絲氨酸絲氨酸 serine Ser S 5.68酪氨酸酪氨酸 tyrosine Try Y 5.66 半胱氨酸半胱氨酸 cysteine Cys C 5.07 蛋氨酸蛋氨酸 methionine Met M 5.74天冬酰胺天冬酰胺 asparagine Asn N 5.41 谷氨酰胺谷氨酰胺 glutamine Gln Q 5.65 蘇氨酸蘇氨酸 threonine Thr T 5.602. 極性中性氨基酸極性中性氨基酸甘氨酸甘氨酸 glycine G

2、ly G 5.97丙氨酸丙氨酸 alanine Ala A 6.00纈氨酸纈氨酸 valine Val V 5.96亮氨酸亮氨酸 leucine Leu L 5.98 異亮氨酸異亮氨酸 isoleucine Ile I 6.02 苯丙氨酸苯丙氨酸 phenylalanine Phe F 5.48脯氨酸脯氨酸 proline Pro P 6.30非極性疏水性氨基酸非極性疏水性氨基酸天冬氨酸天冬氨酸 aspartic acid Asp D 2.97谷氨酸谷氨酸 glutamic acid Glu E 3.22賴氨酸賴氨酸 lysine Lys K 9.74精氨酸精氨酸 arginine Arg R

3、 10.76組氨酸組氨酸 histidine His H 7.593. 酸性氨基酸酸性氨基酸4. 堿性氨基酸堿性氨基酸CH2CHCOO-NH2+CH2CH2CH2CHCOO-NH2+CH2CH2-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3 +胱氨酸胱氨酸二硫鍵二硫鍵-HH-OOC-CH-CH2-SH+NH3-OOC-CH-CH2-SH+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3（二）氨基酸的理化性質（二）氨基酸的理化性質1. 兩性解離及等電點兩性解離及等電點等電點等電

4、點(isoelectric point, pI) 在某一在某一pH的溶液中，氨基酸解離成的溶液中，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。此時溶液的兼性離子，呈電中性。此時溶液的pH值值稱為該氨基酸的稱為該氨基酸的等電點等電點。CHNH2COOHR CHNH2COOHRCHNH3+COO-R CHNH3+COO-RCHNH2COO-R CHNH2COO-RCH COOHRNH3+CH COOHRNH3+NH2-CH-CHOOH甘甘氨氨酸酸NH2-CH-CHOOH甘甘氨氨酸酸NH-CH-CHOHO OH甘甘氨氨酸酸+-HOH甘氨酰甘

5、氨酸甘氨酰甘氨酸肽鍵NH2-CH-C-N-CH-COOHHHHONH2-CH-C-N-CH-COOHHHHON末端末端C末端末端牛核糖核酸酶牛核糖核酸酶GSH過氧過氧化物酶化物酶H2O2 2GSH 2H2O GSSG GSH還原酶還原酶NADPH+H+ NADP+ （四）（四） -轉角和無規(guī)卷曲轉角和無規(guī)卷曲 - -轉角轉角無規(guī)卷曲是用來闡述沒有確定規(guī)律性的那部無規(guī)卷曲是用來闡述沒有確定規(guī)律性的那部分肽鏈結構。分肽鏈結構。 （五）模體（五）模體在許多蛋白質分子中，可發(fā)現(xiàn)二個或在許多蛋白質分子中，可發(fā)現(xiàn)二個或三個具有二級結構的肽段，在空間上相互三個具有二級結構的肽段，在空間上相互接近，形成一個特

6、殊的空間構象，被稱為接近，形成一個特殊的空間構象，被稱為模體模體(motif)。鈣結合蛋白中結鈣結合蛋白中結合鈣離子的模體合鈣離子的模體 鋅指結構鋅指結構 （六）氨基酸殘基的側鏈對二級結構形成（六）氨基酸殘基的側鏈對二級結構形成的影響的影響蛋白質二級結構是以一級結構為基礎的。蛋白質二級結構是以一級結構為基礎的。一段肽鏈其氨基酸殘基的側鏈適合形成一段肽鏈其氨基酸殘基的側鏈適合形成 - -螺旋螺旋或或-折疊，它就會出現(xiàn)相應的二級結構。折疊，它就會出現(xiàn)相應的二級結構。 肌紅蛋白肌紅蛋白 (Mb) N 端端 C端端纖連蛋白分子的結構域纖連蛋白分子的結構域 （三）分子伴侶（三）分子伴侶分子伴侶分子伴侶(

7、chaperon)通過提供一個保護環(huán)境從通過提供一個保護環(huán)境從而加速蛋白質折疊成天然構象或形成四級結構。而加速蛋白質折疊成天然構象或形成四級結構。* * 分子伴侶可逆地與未折疊肽段的疏水部分結合隨分子伴侶可逆地與未折疊肽段的疏水部分結合隨后松開，如此重復進行可防止錯誤的聚集發(fā)生，后松開，如此重復進行可防止錯誤的聚集發(fā)生，使肽鏈正確折疊。使肽鏈正確折疊。 * * 分子伴侶也可與錯誤聚集的肽段結合，使之解聚分子伴侶也可與錯誤聚集的肽段結合，使之解聚后，再誘導其正確折疊。后，再誘導其正確折疊。 * * 分子伴侶在蛋白質分子折疊過程中二硫鍵的正確分子伴侶在蛋白質分子折疊過程中二硫鍵的正確形成起了重要的

8、作用。形成起了重要的作用。 血紅蛋白血紅蛋白的四級結構的四級結構 蛋白質結構與功能的關系蛋白質結構與功能的關系The Relation of Structure and Function of Protein第第 三三 節(jié)節(jié)（一）一級結構是空間構象的基礎（一）一級結構是空間構象的基礎 一、蛋白質一級結構與功能的關系一、蛋白質一級結構與功能的關系 牛核糖核酸酶的牛核糖核酸酶的一級結構一級結構二二硫硫鍵鍵 天然狀態(tài)，天然狀態(tài)，有催化活性有催化活性 尿素、尿素、 -巰基乙醇巰基乙醇 去除尿素、去除尿素、-巰基乙醇巰基乙醇非折疊狀態(tài)，無活性非折疊狀態(tài)，無活性（一）肌紅蛋白與血紅蛋白的結構（一）肌紅蛋白

9、與血紅蛋白的結構 二、蛋白質空間結構與功能的關系二、蛋白質空間結構與功能的關系 目目 錄錄Hb與與Mb一樣能可逆地與一樣能可逆地與O2結合，結合， Hb與與O2結合后稱為結合后稱為氧合氧合Hb。氧合。氧合Hb占總占總Hb的百的百分數(shù)（稱分數(shù)（稱百分飽和度百分飽和度）隨）隨O2濃度變化而改變。濃度變化而改變。（二）血紅蛋白的構象變化與結合氧（二）血紅蛋白的構象變化與結合氧 肌紅蛋白肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白和血紅蛋白(Hb)的氧解離曲線的氧解離曲線* 協(xié)同效應協(xié)同效應(cooperativity) 一個寡聚體蛋白質的一個亞基與其配體結合一個寡聚體蛋白質的一個亞基與其配體結合后，能影響此寡聚體中另

10、一個亞基與配體結合能后，能影響此寡聚體中另一個亞基與配體結合能力的現(xiàn)象，稱為力的現(xiàn)象，稱為協(xié)同效應協(xié)同效應。 如果是促進作用則稱為如果是促進作用則稱為正協(xié)同效應正協(xié)同效應 (positive cooperativity)如果是抑制作用則稱為如果是抑制作用則稱為負協(xié)同效應負協(xié)同效應 (negative cooperativity)O2血紅素與氧結血紅素與氧結合后，鐵原子半徑合后，鐵原子半徑變小，就能進入卟變小，就能進入卟啉環(huán)的小孔中，繼啉環(huán)的小孔中，繼而引起肽鏈位置的而引起肽鏈位置的變動。變動。變構效應變構效應(allosteric effect)蛋白質空間結構的改變伴隨其功蛋白質空間結構的改變

11、伴隨其功能的變化，稱為能的變化，稱為變構效應變構效應。（三）蛋白質構象改變與疾?。ㄈ┑鞍踪|構象改變與疾病 蛋白質構象疾病蛋白質構象疾病：若蛋白質的折疊發(fā)生：若蛋白質的折疊發(fā)生錯誤，盡管其一級結構不變，但蛋白質的構錯誤，盡管其一級結構不變，但蛋白質的構象發(fā)生改變，仍可影響其功能，嚴重時可導象發(fā)生改變，仍可影響其功能，嚴重時可導致疾病發(fā)生。致疾病發(fā)生。蛋白質構象改變導致疾病的機理蛋白質構象改變導致疾病的機理：有些蛋：有些蛋白質錯誤折疊后相互聚集，常形成抗蛋白水解白質錯誤折疊后相互聚集，常形成抗蛋白水解酶的淀粉樣纖維沉淀，產(chǎn)生毒性而致病，表現(xiàn)酶的淀粉樣纖維沉淀，產(chǎn)生毒性而致病，表現(xiàn)為蛋白質淀粉樣纖

12、維沉淀的病理改變。為蛋白質淀粉樣纖維沉淀的病理改變。這類疾病包括這類疾病包括：人紋狀體脊髓變性病、老：人紋狀體脊髓變性病、老年癡呆癥、亨停頓舞蹈病、瘋牛病等。年癡呆癥、亨停頓舞蹈病、瘋牛病等。瘋牛病中的蛋白質構象改變瘋牛病中的蛋白質構象改變瘋牛病是由朊病毒蛋白瘋牛病是由朊病毒蛋白(prion protein, PrP)引起的一組人和動物神經(jīng)退行性病變。引起的一組人和動物神經(jīng)退行性病變。正常的正常的PrP富含富含-螺旋，稱為螺旋，稱為PrPc。PrPc在某種未知蛋白質的作用下可轉變成全在某種未知蛋白質的作用下可轉變成全為為-折疊的折疊的PrPsc，從而致病。，從而致病。PrPc-螺旋螺旋PrPs

13、c-折疊折疊正常正常瘋牛病瘋牛病第四節(jié)第四節(jié)蛋白質的理化性質與分離純化蛋白質的理化性質與分離純化The Physical and Chemical Characters and Separation and Purification of Protein（一）蛋白質的兩性電離（一）蛋白質的兩性電離 一、理化性質一、理化性質 蛋白質分子除兩端的氨基和羧基可解離外，蛋白質分子除兩端的氨基和羧基可解離外，氨基酸殘基氨基酸殘基側鏈側鏈中某些基團，在一定的溶液中某些基團，在一定的溶液pHpH條條件下都可解離成帶負電荷或正電荷的基團。件下都可解離成帶負電荷或正電荷的基團。 * 蛋白質的等電點蛋白質的等電點

14、( isoelectric point, pI) 當?shù)鞍踪|溶液處于某一當?shù)鞍踪|溶液處于某一pH時，蛋白質解離成時，蛋白質解離成正、負離子的趨勢相等，即成為兼性離子，凈電正、負離子的趨勢相等，即成為兼性離子，凈電荷為零，此時溶液的荷為零，此時溶液的pH稱為稱為蛋白質的等電點蛋白質的等電點。（二）蛋白質的膠體性質（二）蛋白質的膠體性質 蛋白質屬于生物大分子之一，分子量可自蛋白質屬于生物大分子之一，分子量可自1萬至萬至100萬之巨，其分子的直徑可達萬之巨，其分子的直徑可達1100nm，為膠粒范圍之內。，為膠粒范圍之內。 * * 蛋白質膠體穩(wěn)定的因素蛋白質膠體穩(wěn)定的因素顆粒表面電荷顆粒表面電荷水化膜水化膜+帶正電荷的蛋白質帶正電荷的蛋白質帶負電荷的蛋白質帶負電荷的蛋白質在等電點的蛋白質在等電點的蛋白質水化膜水化膜+帶正電荷的蛋白質帶正電荷的蛋白質帶負電荷的蛋白質帶負電荷的蛋白質不穩(wěn)定的蛋白質顆粒不穩(wěn)定的蛋白質顆粒酸酸堿堿酸酸堿堿酸酸堿堿脫水作用脫水作用脫水