2011暑假生化3.蛋白質(zhì)

1、 結(jié)構(gòu)通式： ( 脯氨酸除外) L型 旋光性aa（一）常見氨基酸（20種）的結(jié)構(gòu)及分類(兼性離子形式)（中性分子形式）* 分類脂肪族aa（15）芳香族aa (3)雜環(huán)族aa (2)一氨基一羧基 aa ：Gly, Ala, Val, Leu, Ile含羥基 aa ：Ser, Thr含硫 aa ：Cys, Met含酰胺基 aa ： Asn, Gln一氨基二羧基 aa (酸性 aa )： Asp, Glu二氨基一羧基 aa(堿性 aa )：Lys, ArgPheTyrTrpHisPro+-根據(jù)R基化學(xué)結(jié)構(gòu)和極性分類黑色：非極性R基氨基酸綠色：極性R基氨基酸 一氨基一羧基氨基酸脂肪族氨基酸 （甘氨酸、

2、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸）返回羥基氨基酸：（絲氨酸、蘇氨酸）返回含硫氨基酸：（半胱氨酸、甲硫氨酸）返回 含酰胺基氨基酸（天冬酰胺、谷氨酰胺） 一氨基二羧基氨基酸（天冬氨酸、谷氨酸）返回返回 二氨基一羧基氨基酸：（賴氨酸、精氨酸）返回芳香族氨基酸（ 苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸）返回雜環(huán)族氨基酸（組氨酸、脯氨酸） 因為其特殊的環(huán)狀R基團，脯氨酸（Proline）一般不出現(xiàn)在-螺旋中，而經(jīng)常出現(xiàn)在-螺旋的開始處。 由常見AA經(jīng)修飾而來的不常見的蛋白質(zhì)AA 羥脯氨酸 ：亞氨基酸之一，一般蛋白不存在這種氨基酸。在動物膠和骨膠原中含有L-羥脯氨酸。在生物體內(nèi)羥脯氨酸是由脯氨酸合成的，但不是以游離狀態(tài)

3、，而是在肽鏈中被羥基化。 5-羥賴氨酸：與羥輔氨酸同在膠原中發(fā)現(xiàn)，是一種特異的氨基酸，在5位上帶有羥基。一般認為其合成是和羥輔氨酸一樣，是賴氨酸在膠原前驅(qū)物質(zhì)肽中被氧化而產(chǎn)生的，但與羥輔氨酸比較，其含量很少。 鳥氨酸瓜氨酸 鳥氨酸 ：是一種堿性氨基酸，在蛋白質(zhì)中不能找到。作為尿素循環(huán)的一部分與尿素生成相關(guān)，在生物體內(nèi)與精氨酸、谷氨酸、脯氨酸能相互轉(zhuǎn)變。在鳥類中它與2分子的苯甲酸或苯乙酸等結(jié)合成鳥尿酸的形式起解毒作用。 其他的非蛋白質(zhì)AA20種氨基酸在可見光區(qū)都沒有光吸收，但在遠紫外區(qū)( pIpH pI 電場中靜電荷+ 0 -不移動移向正極移向負極 氨基酸的等電點（isoelectric poi

4、nt, pI） pK1 pK2pKRpI側(cè)鏈不解離中性氨基酸2.03.09.010.056酸性氨基酸AspGlu2.092.199.829.673.864.252.973.22堿性氨基酸ArgLysHis2.172.181.829.048.959.1712.4810.536.0010.769.747.59 pI為兼性離子兩側(cè)相應(yīng)解離基團pK 的算數(shù)平均值。 2005.40賴氨酸有3個pK值，pKl=2.1；pK2=9.0；pK3=10.5。賴氨酸的pI為： A2.2 B5.55 C6.3 D9.75 E10.5 與2，4-二硝基氟苯（DNFB 或 FDNB） 的反應(yīng)弱堿中DNP-氨基酸（黃色）

5、Sanger 試劑此反應(yīng)是Sanger法鑒定多肽或蛋白質(zhì)N末端氨基酸的依據(jù)。(四) 氨基酸的化學(xué)反應(yīng)1. -NH2參加的反應(yīng)2. -羧基參加的反應(yīng)例：成鹽和成酯反應(yīng)氨基酸鈉鹽干燥HCL回流氨基酸乙酯鹽酸鹽 aa羧基成鹽成酯后，-COOH被保護，而-NH2的反應(yīng)活性加強。3. -氨基、-羧基共同參加的反應(yīng)紫色物質(zhì)注意： 脯氨酸、羥脯氨酸與茚三酮反應(yīng)生成黃色物質(zhì)。水合茚三酮此反應(yīng)用于定性、定量鑒定氨基酸。茚三酮反應(yīng)成肽反應(yīng)肽鍵氨基末端（N末端）羧基末端（C末端）蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)定義：蛋白質(zhì)多肽鏈的氨基酸排列順序和連接方式。雜聚物氨基酸殘基1. 肽的結(jié)構(gòu)通式例：胰島素的一級結(jié)構(gòu)英 Sanger 等，1

6、953Frederick Sanger3對二硫鍵A鏈：20aaB鏈：31aa0.36nm2. 肽鍵C-N鍵具有部分雙鍵性質(zhì)肽鍵一般為反式構(gòu)型肽平面3. 肽的物理和化學(xué)性質(zhì)物理性質(zhì)酸堿性質(zhì)化學(xué)反應(yīng)茚三酮反應(yīng)、雙縮脲反應(yīng)主要取決于游離末端的-NH2和-COOH及R基上可解離基團。短肽為晶體，熔點很高。在水溶液中以兼性離子形式存在。具旋光性。胰蛋白酶： R1= Lys, Arg R2Pro麋蛋白酶（胰凝乳蛋白酶）： R1= Phe, Trp, Tyr R2Pro胃蛋白酶：R1, R2 =Phe, Trp, Tyr , Leu等 R1Pro嗜熱菌蛋白酶：R2=Leu, Ile, Phe, Trp, V

7、al, Tyr, Met R2Pro,Gly肽鏈內(nèi)切酶4. 肽鏈的斷裂酶解法和化學(xué)裂解法酶解法肽鏈外切酶氨肽酶羧肽酶 維持蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的作用力主要是較弱的相互作用，即非共價鍵或次級鍵。 包括： 氫鍵、 范德華力、 疏水相互作用、 鹽鍵（離子鍵）二硫鍵在維持蛋白質(zhì)構(gòu)象中也發(fā)揮重要作用。(二)蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)(seconary structure)-螺旋（ -helix ）-折疊（ -pleated sheet）-轉(zhuǎn)角（ -turn）-凸起 ( -bulge )無規(guī)卷曲（random coil） 定義：指多肽鏈借助H鍵折疊盤繞成沿一維方向具有周期性結(jié)構(gòu)的構(gòu)象。 常見類型： -螺旋（- helix

8、） 鮑林0. 54nm0.15nm0. 5nm-螺旋的結(jié)構(gòu)要點：1）多肽主鏈沿中心軸盤繞成右手或左手螺旋；2）每圈螺旋含3.6個氨基酸殘基，螺距0.54nm，每個氨基酸殘基繞軸旋轉(zhuǎn)100，沿軸上升0.15nm；螺旋直徑0.5nm;3） -螺旋中氨基酸殘基的側(cè)鏈伸向外側(cè)；4）相鄰螺旋間形成氫鍵，氫鍵幾乎與螺旋的長軸平行，是由肽鍵上酰胺氫與其前面N端第四個殘基上羰基氧之間形成。 NH-CH-CO 3CNOH3.613-螺旋影響-螺旋形成的因素 R基的電荷性質(zhì)：同種電荷可產(chǎn)生靜電斥力。例：多聚Lys(pH7)。 R基的結(jié)構(gòu)： 例：Pro、Hyp可中斷-螺旋。 R基的大?。篟基大，空間位阻大。例:多聚

9、Ile -折疊片（ -pleated sheet） -折疊股1）肽鏈主鏈取鋸齒狀折疊構(gòu)象。2）兩條或多條多肽鏈之間側(cè)向聚集在一起，相鄰多肽鏈羰基氧和酰胺氫之間形成氫鍵，氫鍵與肽鏈的長軸幾乎成直角。3）側(cè)鏈R基交替分布于片層平面兩側(cè)。4）肽鏈的走向可以是平行的，也可以是反平行的。 -折疊結(jié)構(gòu)要點： -轉(zhuǎn)角（ - turn）AB The Structures of two kinds of - turns. 含有4個氨基酸殘基。第一個殘基的羰基氧和第四個殘基的酰胺氫之間形成氫鍵。Gly 和Pro 常在- turn中出現(xiàn)。-轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)要點：-轉(zhuǎn)角可改變肽鏈走向。 -凸起（ -bugle） 大多數(shù)作為反

10、平行折疊中的一種不規(guī)則情況。 可認為是折疊股中額外插入一個殘基。 無規(guī)卷曲（random coil）多具有明確、穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。常構(gòu)成酶的活性部位和蛋白質(zhì)的特異功能部位。 鈣結(jié)合蛋白中的 E-F hand 結(jié)構(gòu) （二） 超二級結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)中，由若干相鄰的二級結(jié)構(gòu)單元（如-螺旋、-折疊、 - 轉(zhuǎn)角）組合在一起，彼此相互作用，形成有規(guī)則、在空間上能辨認的二級結(jié)構(gòu)組合體，以充當三級結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，稱為超二級結(jié)構(gòu)。 三種基本組合形式：、 、 。 定義 Rossman折疊 （ -螺旋束）2-4股右手 -螺旋相互纏繞形成左手超螺旋連接鏈折疊股-螺旋（三）結(jié)構(gòu)域（structure domain） 定義：對于較大的

11、蛋白質(zhì)分子（或亞基），多肽鏈往往由兩個或兩個以上相對獨立的三維實體締合而成三級結(jié)構(gòu)，這種獨立的折疊單位稱為結(jié)構(gòu)域。單結(jié)構(gòu)域多結(jié)構(gòu)域一般含100-200個氨基酸殘基。例：肌紅蛋白（153aa）例：己糖激酶（約1000aa）2個結(jié)構(gòu)域（四）蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)定義：指多肽鏈在二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上借助各種次級鍵進一步盤繞成具有特定肽鏈走向的緊密球狀構(gòu)象。含有多種二級結(jié)構(gòu)元件，具有明顯的折疊層次。緊密的球狀實體，但活性部位具松散區(qū)域，以利于構(gòu)象變化。疏水側(cè)鏈埋藏在分子內(nèi)部，親水側(cè)鏈暴露在分子表面。分子表面有一個空穴（裂縫、口袋、凹槽），是結(jié)合配體并行使生物學(xué)功能的部位。-角蛋白：分子結(jié)構(gòu)取反平行式-折疊片以平行的方式堆積成多層結(jié)構(gòu)，鏈間主要以氫鍵連接，層間主要靠范德華力維系，如絲心蛋白。共同特征：（五）蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)定義 具三級結(jié)構(gòu)的球狀蛋白質(zhì)以非共價鍵締合在一起，形成的聚集體稱為蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)。其中每個球狀蛋白質(zhì)稱為亞基。 指蛋白質(zhì)與配基結(jié)合改變蛋