生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)課件

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)、二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)和四級(jí)結(jié)構(gòu)

多肽鏈氨基酸順序分析生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)是由一條或多條多肽鏈以特殊方式組合而成。當(dāng)多肽的分子量大到足夠具有一定的空間結(jié)構(gòu)時(shí)就稱為蛋白質(zhì)。

蛋白質(zhì)與多肽的主要差別：分子量，空間結(jié)構(gòu)

生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)三維結(jié)構(gòu)生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)（primarystructure）

1．定義：

蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)包括組成蛋白質(zhì)的多肽鏈數(shù)目、多肽鏈的氨基酸順序，以及多肽鏈內(nèi)或鏈間二硫鍵的數(shù)目和位置。其中最重要的是多肽鏈的氨基酸順序，它是蛋白質(zhì)生物功能的基礎(chǔ)。蛋白質(zhì)氨基酸順序的改變，不僅影響蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)，而且將直接影響其生理功能。

生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)—氨基酸順序

鐮形細(xì)胞貧血的遺傳性疾病，特征是病者的血紅蛋白發(fā)生變異。變異的血紅蛋白與正常的血紅蛋白差異是在一條多肽鏈上第6位的Glu被Val替代。由于Glu與Val在形成氫鍵上的差異很大，變異蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)變化顯著，水溶性降低，血液粘度增大，導(dǎo)致貧血癥狀。蛋白質(zhì)氨基酸順序的改變會(huì)引起異常功能或病變。生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)2．蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定

胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)1952年英國(guó)生化學(xué)家Sanger首次測(cè)定結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1.由51個(gè)氨基酸殘基組成2.分兩條鏈：

A鏈：21個(gè)氨基酸殘基,B鏈：30個(gè)氨基酸殘基3.含三個(gè)二硫鏈：一個(gè)A鏈內(nèi)的二硫鍵,兩個(gè)鏈間二硫鍵生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定步驟

1.肽鏈的數(shù)目：通過測(cè)定末端氨基酸殘基的量與蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量之間的關(guān)系,確定多肽鏈的數(shù)目.2.多肽鏈的拆分:加入鹽酸胍,解離非共價(jià)力,過氧酸氧化或巰基還原法拆分二硫鍵.4.測(cè)定多肽鏈氨基酸順序3.測(cè)定多肽鏈氨基酸組成:酸水解,測(cè)定計(jì)算各種氨基酸分子比.生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)多肽鏈氨基酸順序分析1.多肽鏈的選擇性降解酶解法:胰蛋白酶化學(xué)法:CNBr水解2.多肽鏈末端氨基酸的測(cè)定二硝基氟苯(DNFB)法:N端丹磺酰氯法:N端阱解法:C端3.Edman氨基酸順序法:N端生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)酶解法帶正電荷的氨基酸R1-Lys-Ala-R2R1-Lys-COO-+NH3+-Ala-R2胰蛋白酶RmRnRn預(yù)測(cè)端基氨基酸類型生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)思考題用胰蛋白酶處理下列小肽，會(huì)斷裂成什么樣的肽片斷？Ala-Ser-Thr-Lys-Gly-Arg-Ser-Gly生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)答案Ala-Ser-Thr-LysGly-ArgSer-Gly生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)思考題

今有一個(gè)九肽，分別用（1）胰蛋白酶（2）胰凝乳蛋白酶（3）羧肽酶（4）溴化氰處理，試用箭頭及號(hào)碼表示出它們對(duì)肽鍵作用的位置。Leu-Met-Arg-Pro-Ala-Lys-Tyr-Ser-Arg生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)化學(xué)方法

溴化氰（CNBr）水解法:

選擇性地切割由甲硫氨酸(Met)形成的肽鍵高絲氨酸內(nèi)酯生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)思考題一個(gè)肽用CNBr切成兩個(gè)小肽段，又用胰蛋白酶切成另外兩個(gè)小肽段。CNBr1,Gly-Thr-Lys-Ala-GluCNBr2,Ser-Met胰蛋白酶1,Ser-Met-Gly-Thr-Lys胰蛋白酶2,Ala-Glu推斷該多肽的氨基酸順序.生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)答案Ser-Met-Gly-Thr-Lys-Ala-Glu生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)末端氨基酸分析：包括N端分析，C端分析

N端分析方法二硝基氟苯（DNFB)法DNP-氨基酸（黃色）酸性水解生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)丹磺酰氯法N端分析方法丹磺酰氯丹磺酰氨基酸有很強(qiáng)的熒光性質(zhì)，檢測(cè)靈敏度高生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)肼解法C端分析方法阱化物能與苯甲醛縮合成不溶于水的物質(zhì)而與C-端氨基酸分離.生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)Edman氨基酸順序分析法N端分析方法異硫氰酸苯酯特點(diǎn)：不斷重復(fù)循環(huán)，將肽鏈N-端氨基酸殘基逐一進(jìn)行標(biāo)記和解離。PTH-苯乙內(nèi)酰硫脲生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)（三維結(jié)構(gòu)）天然活性蛋白質(zhì)都有穩(wěn)定的三維結(jié)構(gòu)。一旦這種三維結(jié)構(gòu)遭到破壞，即使一級(jí)結(jié)構(gòu)不變，蛋白質(zhì)的生物功能也會(huì)完全喪失。具有獨(dú)特的三維結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)區(qū)別于普通有機(jī)分子最顯著的特征。生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)1.蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)是指肽鏈的主鏈在空間的排列。只涉及肽鏈主鏈的構(gòu)象及鏈內(nèi)或鏈間形成的氫鍵。生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)

多肽鏈的主鏈由許多酰胺平面組成，平面之間以α碳原子相隔。而Cα-C鍵和Cα-N鍵是單鍵，可以自由旋轉(zhuǎn)，因此，在保持肽鍵平面結(jié)構(gòu)不變的條件下，能夠形成不同的空間排列。生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)維持主鏈空間排列的另一個(gè)重要因素是氫鍵。主鏈中的-C=O和-N-H-能夠相互形成鏈內(nèi)或鏈間的氫鍵。生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)主要有：（1）α-螺旋（2）β-折疊（3）β-轉(zhuǎn)角生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)(1)α-螺旋1950年美國(guó)Pauling等人發(fā)現(xiàn)α-螺旋是蛋白質(zhì)中最常見的二級(jí)結(jié)構(gòu)。主鏈按右手方向盤繞成螺旋形，相鄰螺圈之間形成鏈內(nèi)氫鍵。生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)(2)β-折疊①β-折疊主鏈骨架以一定的折疊形式形成一個(gè)折疊的片層。②在兩條相鄰的肽鏈之間形成氫鏈。幾乎所有的肽鍵都參與了鏈間氫鍵交聯(lián)。因此，結(jié)構(gòu)牢固。生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)(3)β-轉(zhuǎn)角由第一個(gè)氨基酸殘基的C=O與第四個(gè)氨基酸殘基的N—H之間形成氫鍵。不穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，主要存在于球狀蛋白分子中。生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)2.蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)是指在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，多肽鏈再進(jìn)一步折疊盤繞成更復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)。三級(jí)結(jié)構(gòu)主要靠非共價(jià)鍵來維持。包括氫鍵、疏水鍵、離子鍵、范德華力等。

生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)1963年Kendrew等通過肌紅蛋白的x-射線衍射分析，測(cè)得了為它的三級(jí)結(jié)構(gòu)。生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽按一定的空間排列方式，通過非共價(jià)鍵締合在一起形成蛋白質(zhì)大分子。生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)和高級(jí)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)是在一級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上形成的，因此，一級(jí)結(jié)構(gòu)的改變必然影響到它的高級(jí)結(jié)構(gòu)。

-螺旋的形成及其穩(wěn)定性取決于它的氨基酸組成和排列順序。氨基酸殘基的R基團(tuán)比較小，不帶電荷，有利于-螺旋的形成和穩(wěn)定。由于脯氨酸的特殊結(jié)構(gòu)，肽鏈的主鏈在脯氨酸所在位置會(huì)發(fā)生骨架方向變化，不能形成內(nèi)氫鍵。因此，多薹鏈只要存在脯氨酸，-螺旋即發(fā)生中斷。生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)幾種重要的蛋白質(zhì)類型纖維狀蛋白質(zhì)球狀蛋白角蛋白絲蛋白血紅蛋白免疫球蛋白—抗體生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)球狀蛋白結(jié)構(gòu)最復(fù)雜，功能最多的一類蛋白質(zhì)。結(jié)構(gòu)緊密，分子外層為親水性殘基；內(nèi)部主要為疏水性氨基酸殘基。生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)血紅蛋白結(jié)合蛋白質(zhì)，血紅素中的Fe原子以配價(jià)鍵與肽鏈分子中的組氨酸咪唑基的氮原子相連。主要功能是運(yùn)輸氧和二氧化碳。生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)免疫球蛋白——抗體結(jié)合蛋白質(zhì)，血漿糖蛋白。主要在脾、肝、淋巴等組織的細(xì)胞內(nèi)合成?？贵w是高等動(dòng)物免疫反應(yīng)的產(chǎn)物，是機(jī)體防止外界物質(zhì)侵入的防御物質(zhì)。當(dāng)外來的大分子物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、多糖、核酸以及細(xì)菌等侵入機(jī)體時(shí)，引起抗體的產(chǎn)生，這就是機(jī)體的免疫反應(yīng)?？贵w就是免疫球蛋白，外來的大分子物質(zhì)就稱為抗原。生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)抗體的特點(diǎn)1.高度的特異性：

一種抗體一般只與相應(yīng)的抗原發(fā)生作用，形成抗體-抗原復(fù)合物?？贵w-抗原復(fù)合物一般不溶于水，常從溶液中沉淀出來，稱為抗體-抗原沉淀反應(yīng)。2.多樣性：不同的抗原可以誘導(dǎo)產(chǎn)生不同的抗體?？乖N類的多樣性決定了抗體的多樣性。生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)抗體蛋白Ig

(immuneglobulin)人的抗體蛋白分為5類：IgA,IgD,IgE,IgG（含量最高）,IgM.抗體蛋白的相對(duì)分子質(zhì)量范圍：

150000~950000生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)習(xí)題課蛋白質(zhì)生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)甘氨酸的解離常數(shù)是pK1=2.34,pK2=9.60，它的等電點(diǎn)（pI）是()

A、7.26

B、5.97C、7.14

D、10.77維持蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的主要因素是：

A、靜電作用力B、氫鍵C、疏水鍵D、范德華作用力

蛋白質(zhì)變性是由于（）

A、一級(jí)結(jié)構(gòu)改變B、空間構(gòu)象破壞C、輔基脫落D、蛋白質(zhì)水解選擇題生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)4.在下列所有氨基酸溶液中，不引起偏振光旋轉(zhuǎn)的氨基酸是（）

A、丙氨酸B、亮氨酸C、甘氨酸D、絲氨酸

5.谷氨酸的pK’1(-COOH)為2.19，pK’2(-NH3)為9.67，pK’3(-COOH)為4.25，其pI是（）

A、4.25B、3.22C、6.96D、5.936.在生理pH情況下，下列氨基酸中哪個(gè)帶凈負(fù)電荷？（）

A、Pro

B、Lys

C、His

D、Glu生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)7.蛋白質(zhì)分子中-S-S-斷裂的方法是（）A、加尿素B、透析法C、加過甲酸D、加重金屬鹽8.含有兩個(gè)羧基的氨基酸是：（）。A.甘氨酸B.谷氨酸C.纈氨酸D.甲硫氨酸9.所有的α-氨基酸共有的顯色反應(yīng)是：（）A.茚三酮反應(yīng)B.雙縮脲反應(yīng)C.坂口反應(yīng)D.福林酚試劑反應(yīng)10.下列關(guān)于氨基酸的敘述錯(cuò)誤的一項(xiàng)是：（）A.酪氨酸和苯丙氨酸含苯環(huán)B.谷氨酸和天冬氨酸含兩個(gè)氨基C.亮氨酸和纈氨酸是支鏈氨基酸D.酪氨酸和絲氨酸含羥基

生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)11.維持蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵是：（）A．鹽鍵B．疏水鍵C．肽鍵D.氫鍵12.多肽Giy－Ars－Lys－phe－Asp（C）經(jīng)Edman降解除去一個(gè)氨基酸后，其產(chǎn)物是：（）A.Gly－Arg（C）＋Lys－pheAsp（C）B.Gly－Arg－Lys－phe（C）＋AspC.Arg－LyS－phe－Asp（C）＋GlyD.Arg－Lys－phe（C）＋Gly＋Asp生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)13.下列肽鏈不能形成α-螺旋的一個(gè)是：（）A．Ile-Asn-Met-Val-GlnB．Trp-Val-Gly-Ala-AsnC．Ala-Pro-Tyr-phe-GlnD．Ser-Phe-Ala-Gln-Lys14.有一混合的蛋自質(zhì)溶液，各種蛋自質(zhì)的pI為4.6、5,0、5.3、6.7,7.3,電泳時(shí)欲使其中四種泳向正極，緩沖液的pH值應(yīng)該是：（）A．5.0B.6.0C．7.0D．8.0生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)15.從組織提取液沉淀活性蛋白而又不使之變性的方法是加入A．硫酸銨B．三氯乙酸C．氯化汞D．1mol／LHCl16.可用于測(cè)定蛋白質(zhì)分子量的方法是：（）A．SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳B．離子交換層析C．凱氏定氮法D．親和層析生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)17.下列方法中可用于蛋白質(zhì)多肽鏈N未端的氨基酸分析法是：（）A．茚三酮法B．二硝基氟苯法C．Edman降解D．丹磺酞氯法18.下列方法中可用于蛋自質(zhì)多肽鏈c未端的氨基酸分析的方法是：（）A．Edman降解B．肼解法C．硼氫化銀還原法D．羧肽酶法19.分離純化蛋白質(zhì)可用離子交換層析法，其原理是：（）A．蛋白質(zhì)的溶解度不同B．組成蛋白質(zhì)的氨基酸種類和數(shù)目不同C．蛋白質(zhì)分子能與其對(duì)應(yīng)的配基進(jìn)行特異性結(jié)合D．蛋白質(zhì)所帶電荷不同生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)填空題1.構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的構(gòu)型除甘氨酸外均為＿＿＿型2.含巰基的氨基酸是＿＿＿。兩個(gè)＿＿＿通過氧化巰基形成＿＿＿鍵而在穩(wěn)定蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)中起重要作用。3.蛋自質(zhì)分子中，肽鏈?zhǔn)怯梢粋€(gè)氨基酸的＿＿＿基與后一個(gè)氨基酸的＿＿＿基縮合而成的。其中的每一個(gè)氨基酸單位稱為氨基酸＿＿＿＿＿生物化學(xué)-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)4.維持蛋自質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的共價(jià)鍵有＿＿