蛋白质的结构与功能-生物化学.ppt

蛋白质的结构与功能 一、什么是蛋白质? 蛋白质(protein)是由许多氨基酸(amino acids)通过肽键(peptide bond)相连形成的一条或多条链状高分子含氮化合物。 二、蛋白质的生物学意义 1. 蛋白质是生物体重要组成成分 分布广：所有器官、组织都含有蛋白质；细胞的各个部分都含有蛋白质。 含量高：蛋白质是细胞内最丰富的有机分子，占人体干重的45％，某些组织含量更高，例如脾、肺及横纹肌等高达80％。 生物中蛋白质含量 三、蛋白质研究的意义 蛋白质技术是现在生物工程的热门技术： 蛋白质表达 分离纯化 抗体特别是单克隆抗体的筛选研究 蛋白质药物设计和生产(胸腺五肽） 氨基酸发酵 营养保健品 蛋 白 质 的 分 子 组 成The Molecular Component of Protein 一、组成蛋白质的元素 C H O N S 有些蛋白质含有少量磷或金属元素铁、铜、锌、锰、钴、钼，个别蛋白质还含有碘 。 蛋白质的元素组成 碳 50％ 氢 7％ 氧 23％ 氮 16% 硫 0—3％ 其他 微 量 蛋白质元素组成的特点 由于体内的含氮物质以蛋白质为主，因此，只要测定生物样品中的含氮量，就可以根据以下公式推算出蛋白质的大致含量： 二、氨基酸 —— 组成蛋白质的基本单位 存在自然界中的氨基酸有300余种，但组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种，且均属 L-α-氨基酸（甘氨酸除外）。 （2） 与甲醛反应 (3) 与2,4-二硝基氟苯（DNFB）反应 ★首先由Sanger应用，确定了胰岛素的一级结构 A.肽分子与DNFB反应，得DNP-肽 B.水解DNP-肽，得DNP-N端氨基酸及其他游离氨基酸 C.分离DNP-氨基酸 D.层析法定性DNP-氨基酸，得出N端氨基酸的种类、数目 (4)与异硫氰酸苯酯（PITC）的反应 Edman （苯异硫氰酸酯法）氨基酸顺序分析法实际上也是一种N-端分析法。此法的特点是能够不断重复循环，将肽链N-端氨基酸残基逐一进行标记和解离。 肽链（N端氨基酸）与PITC偶联，生成PTC-肽 环化断裂：最靠近PTC基的肽键断裂，生成PTC-氨基酸和少 一残基的肽链，同时PTC-氨基酸环化生成PTH-氨基酸 分离PTH-氨基酸 层析法鉴定 Edman降解法的改进方法--- DNS-Edman降解法 用DNS(二甲基萘磺酰氯)测定N端氨基酸 原理DNFB法相同 但水解后的DNS-氨基酸不需分离，可直接用电泳或层析法鉴定 由于DNS有强烈荧光，灵敏度比DNFB法高100倍，比Edman法高几到十几倍 可用于微量氨基酸的定量 三、肽 （二） 几种生物活性肽 1. 谷胱甘肽(glutathione, GSH) 蛋白质的分子结构The Molecular Structure of Protein 一级结构的测定 (1) 测定蛋白质的一级结构的要求 A.样品必需纯（97%以上）； B.知道蛋白质的分子量； C.知道蛋白质由几个亚基组成； D.测定蛋白质的氨基酸组成；并根据分子量计算每种氨基酸的个数。 E.测定水解液中的氨量，计算酰胺的含量。 (2)测定步骤 ①多肽链的拆分： ②测定蛋白质分子中多肽链的数目： ③二硫键的断裂： ④测定每条多肽链的氨基酸组成，并计算出氨基酸成分的分子比 ⑤分析多肽链的N-末端和C-末端 ⑥多肽链断裂成多个肽段 ⑦测定每个肽段的氨基酸顺序。 ⑧确定肽段在多肽链中的次序 ⑨确定原多肽链中二硫键的位置： 在?-螺旋中肽平面的键长和键角一定,肽键的原子排列呈反式构型,相邻的肽平面构成两面角. ①多肽链中的各个肽平面围绕同一轴旋转，形成螺旋结构，螺旋一周，沿轴上升的距离即螺距为0.54nm,含3.6个氨基酸残基；两个氨基酸之间的距离0.15nm.蛋白质分子为右手?-螺旋。 ②肽链内形成氢键，氢键的取向几乎与轴平行，第一个氨基酸残基的酰胺基团的-CO基与第四个氨基酸残基酰胺基团的-NH基形成氢键。 ③侧链：氨基酸残基的侧链分布在螺旋外侧，其形状、大小及电荷等均会影响?－螺旋的形成和稳定性。 4.无规卷曲 　　没有一定规律的松散肽链结构，但仍是紧密有序的稳定结构，通过主链间及主链与侧链间氢键维持其构象．不同的蛋白质，自由回转的数量和形式各不相同．分两类： 　　① 紧密环 　　② 连接条带 一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础。 （二）一级结构与功能的关系 蛋白质一级结构不同，生物学功能各异 一级结构关键部位影响其生物学活性 一级结构变化与分子病 （二）蛋白质的变构作用 Hb与Mb一样能可逆地与O2结合， Hb与O2结合后称为氧合Hb。氧合Hb占总Hb