生物化学-5-2012幻灯片.pptVIP

第二章?蛋白质化学 一、蛋白质的一级结构 （一）蛋白质一级结构的概念 指多肽链中氨基酸（残基）的排列顺序。含有二硫键也包括生成二硫键的半胱氨酸残基位置 区分不同蛋白质最基本、最重要的标志之一 是空间结构的基础 二、蛋白质的空间结构 蛋白质分子中各个原子、各个基团在三维空间的相对位置。 决定蛋白质性质和功能的结构基础 （一）维持蛋白质空间结构的化学键 共价键 次级键 （二）蛋白质的二级结构的概念及类型 指多肽链主链骨架盘旋 折叠形成的局部有规则的空间结构 不涉及氨基酸残基R侧链的构象 1. α-螺旋 在同一肽链内相邻的螺圈之间形成氢链。 2. ?-折叠 是肽键中比较伸展的空间结构 肽链的主链略呈锯齿状或扇形折叠构象 ?-折叠可由2~5个肽段之间经C=O与N-H形成氢键形成,氢键方向与肽链长轴方向垂直。 组成?-折叠的氨基酸分子通常较小, R基团处于折叠的上下 ?-折叠可塑性大 蚕丝 蜘蛛羊 　　很多科学家把蜘蛛丝叫做“生物钢”，有着超强的抗张强度。研究人员称，如果把很多蜘蛛丝拧成一股绳的话，它足够强韧，可制成防弹背心、降落伞绳，或者从飞机到航母等设备。 蜘蛛丝还可被制成人造韧带和人造腱，支撑组织、骨骼和神经细胞，让它们在生长期间保持稳定。 2010年11月29日美国科学家把蜘蛛DNA添加到山航DNA中，使得羊奶经过提炼晒干后变成蜘蛛丝。 ?-折叠 由四个氨基酸残基组成,弯曲处的第一个氨基酸残基的 -C=O 和第四个残基的 –N-H 之间形成氢键，形成一个不很稳定的环状结构。 核糖核酸酶分子中的二级结构 由于多肽链进一步盘曲折叠使得多肽链长轴缩短而成球状或椭圆形 一些在一级结构上相距很远的R基团经过折叠后在空间结构上可以相互靠近形成能发挥生物学功能的特定区域如酶的活性中心. 2、 三级结构的特点 亲水基团位于分子表面 疏水R-侧链内裹形成疏水分子内核 分子内部形成疏水键和氢键等维持空间结构 分子表面有空穴（裂沟、凹槽或口袋等）往往是活性中心 蛋白质的三级结构研究最早的肌红蛋白，肌红蛋白是哺乳动物肌肉中运输氧的蛋白质，由一条多肽链构成，有153个氨基酸残基和一个血红素辅基 三 蛋白质分子结构与功能的关系 (一)蛋白质分子一级结构和功能的关系 一级结构不同，生物学功能各异 蛋白质分子中关键活性部位氨基酸残基的改变会影响其生理功能甚至造成分子病 促肾上腺皮质激素或胰岛素 促肾上腺皮质激素（ACTH），由39个氨基酸残基组成，不同种属动物的ACTH，其N—端1~24的氨基酸残基相同，若切去25~39片段，余下1~24肽仍具有全部活性，若在N—末端切去一个氨基酸，反而会使活性明显降低。这表明1~24肽是ACTH的“关键”部分。 非关键部位氨基酸残基的改变或缺失不影响生物活性 用化学法合成ACTH时，只需合成有活性的24肽即可，不必合成39肽。 一级结构中“关键部分”相同，功能也相同 不同来源的胰岛素都是由A链（21个氨基酸）和B链（30个氨基酸）组成，其氨基酸的种类和顺序不完全相同，但都具有同样的降血糖的作用。 对胰岛素的一级结构的研究发现，组成胰岛素的51个氨基酸中，有22个氨基酸残基恒定不变，其中多数为带有疏水侧链的非极性氨基酸，分子中6个半胱氨酸的数量和排列位置也恒定不变。 这些恒定不变的氨基酸和形成三对二硫键的半胱氨酸是维持胰岛素分子空间构象的“关键”部分，而那些可变的氨基酸残基对形成和稳定胰岛素分子的空间构象不起决定作用，故不影响其生物活性。 (二)蛋白质分子空间结构和功能的关系 空间结构与生理功能密切相关 酶的特异性 蛋白质的变构现象 一些蛋白质由于受某些因素的影响，其一级结构不变而空间构象发生一定的变化，导致其生物学功能的改变，称为蛋白质的变构效应或别构效应。 变构现象是蛋白质表现其生物学功能的一种普遍而十分重要的现象，也是调节蛋白质生物学功能的极有效的方式。 第三节 蛋白质的重要理化性质 一 、蛋白质两性电离和等电点 蛋白质分子除两端的氨基和羧基可解离外，氨基酸残基侧链中某些基团，在一定的溶液pH条件下都可解离成带负电荷或正电荷的基团。 受蛋白质自身可解离基团的性质、数量、溶液pH影响 PI 当蛋白质溶液处于某一PH时，蛋白质解离成正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电荷为零，此时溶液的pH称为蛋白质的等电点。 蛋白质溶液的pH大于等电点时，该蛋白质颗粒带负电荷，反之则带正电荷。 可以用来分离蛋白质 二 、 蛋白质的亲水胶体性质 蛋白质属于生物大分子，分子量可自1万至100万 其分子的直径可达1～100nm，为胶粒范围之内。 蛋白质胶体稳定的因素 颗粒表面电荷 水化膜 破坏其中一个就可导致蛋白质析出 检验蛋白质方法 加入生物