第三章：蛋白质.ppt

第3章 蛋白质Proteins1 所有蛋白质均含有 ： C 50%-55% H 6%-8% O 20%-23% N 15%-17% 某些蛋白质含有： S 0.3%-2.5% 以及P 少数蛋白质含有：Fe, Cu，Zn，Mo和I等元素 2.2.1 氨基酸的基本结构和构型 存在于自然界的氨基酸有300种。动物机体的蛋白质经强酸水解之后可以得到20种氨基酸，并且均为L-氨基酸（除了甘氨酸），含不对称的α-碳原子。它们之间的差别在于有不同的侧链基团 R。 2.2.2 组成蛋白质的20种氨基酸 2.2.3 氨基酸的分类 2.2.4 氨基酸的主要理化性质 （1）非共价键 氢键 离子键 范德瓦尔力 疏水作用 （2） S-S键 3.4.6 四级结构 四级结构（quaternary structure）：多个具有三级结构的多肽链（称亚基，Subunit）的聚合。或者说四级结构指亚基的种类、数目及各个亚基在寡聚蛋白中的空间排布和亚基之间的相互作用。 血红蛋白的四级结构 四级结构的稳定主要靠是疏水作用力，另外还有离子键、氢键、范德华引力等 。 血红蛋白由4个亚基组成（α2β2）， 每个亚基都与肌红蛋白非常相似。 4.多肽、蛋白结构与功能的关系 4.1 一级结构与功能的关系 氨基酸组成变化改变其功能 一级结构改变引起分子病 基因突变导致蛋白质一级结构的突变，导致蛋白质生物功能的下降或丧失，就会产生疾病，这种病称为分子病（molecular disease）。 最早从分子水平证 明的先天性遗传病—— 镰刀形红细胞贫血症 (sickle-cell anemia)。 镰刀形红细胞 正常血细胞 hemoglobin ?6: GAA(Glu) - GTA(Val) 分子进化 细胞色素c 是由 104个氨基酸组 成的蛋白质。 比较50种不同的 生物，发现由35 个是保守的。 凡与人类亲缘关 系越远的生物， 其氨基酸顺序与 人类的差异越大。 从细胞色素c的一级结构看生物进化 蛋白质前体的激活 一些蛋白质或酶在细胞中首先合成(翻译)的是其前体,在成为有功能的蛋白质或酶之前需要激活. 例如,胰岛素(insulin ).的前体是胰岛素原(proinsulin),要在切除C肽之后才转变为活性的胰岛素 胰岛素原的一级结构 4.2 高级结构与功能的关系 蛋白质的变性与复性 变性（denaturation）是指一些理化因素，如热、光、机械力、酸碱、有机溶剂、重金属离子、变性剂（如尿素等），破坏了维持蛋白质空间构象的非共价作用力，使其空间结构发生改变，结果导致其生物活性的丧失。变性一般并不引起肽键的断裂，但蛋白质的溶解度可能降低，可能凝固和沉淀。 变性有时是可逆的。消除变性的因素，有些蛋白质的生物活性可能得以恢复，称为复性（renaturation）。 核糖核酸酶RNase的变性与复性 蛋白质的正确折叠与分子伴侣 多肽链的特定空间结构是其功能的保证。 肽链的正确折叠或者亚基的装配常常需要由一些蛋白质，例如热激蛋白（Heat shock protein , Hsp）和某些酶的帮助，并且消耗ATP。但是，这样的蛋白质与酶并不加入到最终的折叠产物或装配复合物中。它们被称为分子伴侣（molecular chaperone）。 疯牛病病牛的海绵样脑组织 疯牛病(BSE)可能是由于朊蛋白（Pron protein，PrP）的错误折叠引起的 蛋白质的变构与血红蛋白的输氧功能 变构作用（Allosteric effect ）是指效应剂（变构剂）作用于多亚基的蛋白质或酶的某个亚基后，导致其构象改变，继而引起其他亚基构象的改变，结果是蛋白质或酶的生物活性的变化。可能是变构激活，也可能是变构抑制。 血红蛋白中的4个亚基与氧分子的亲和性不同。氧分子与血红蛋白的一个亚基结合后，引起其构象发生改变，这种变化在亚基之间传递，从而改变了其他亚基与氧的结合能力。（邮票模型） 氧合可以引发维系血红蛋白4个亚基的8对离子键相继断开，从比较紧凑的T构象转变为比较松弛的R构象。 血红蛋白和肌红蛋白的氧合曲线 与肌红蛋白相比，血红蛋白的多个亚基之间的相互作用使其与氧的结合 能力总体上削弱了（氧合曲线右移,由双曲线转变成S形曲线），但是赋予了 其新的能力—— 可以容易地将其结合的氧从氧分压高的组织（肺泡）向氧