第01章蛋白质结构与功能.pptVIP

蛋白质的结构与功能 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)相连形成的高分子含氮化合物。 蛋白质研究的历史 蛋白质的生物学重要性 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％。 蛋白质的分子组成The Molecular Component of Protein 组成蛋白质的元素 主要有C、H、O、N和 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： 一、组成人体蛋白质的20种氨基酸均属于L-?-氨基酸 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-氨基酸（甘氨酸除外）。 四、蛋白质是由许多氨基酸残基组成的多肽链 （二）体内存在多种重要的生物活性肽 1. 谷胱甘肽(glutathione, GSH) 蛋白质的分子结构The Molecular Structure of Protein 肽键上亚氨基上的氢与羰基上的氧，方向几乎总是相反； 肽键上的碳氮键不能自由旋转，键长0.132nm，有部分双键性质。 围绕中心轴的右手螺旋，侧链R基团伸向螺旋外侧； 每隔3.6个氨基酸残基螺旋上升一周，每个氨基酸残基上升0.15nm，螺距0. 54nm； 每一个肽平面羰基上的氧与第四个肽平面亚氨基上的氢形成氢键，与长轴平行。 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的百分数（称百分饱和度）随O2浓度变化而改变。 协同效应(cooperativity) 一个寡聚体蛋白质的一个亚基与其配体结合后，能影响此寡聚体中另一个亚基与配体结合能力的现象，称为协同效应。 如果是促进作用则称为正协同效应 (positive cooperativity) 如果是抑制作用则称为负协同效应 (negative cooperativity) 变构效应(allosteric effect) 蛋白质空间结构的改变伴随其功能的变化，称为变构效应。 O2 血红素与氧结合后，铁原子半径变小，就能进入卟啉环的小孔中，继而引起肽链位置的变动。 （三）蛋白质构象改变可引起疾病 蛋白质构象疾病：若蛋白质的折叠发生错误，尽管其一级结构不变，但蛋白质的构象发生改变，仍可影响其功能，严重时可导致疾病发生。 这类疾病包括：人纹状体脊髓变性病、老年痴呆症、亨停顿舞蹈病、疯牛病等。 蛋白质的分子结构包括: 高级结构 一级结构(primary structure) 二级结构(secondary structure) 三级结构(tertiary structure) 四级结构(quaternary structure) 定义: 蛋白质的一级结构指在蛋白质分子从N-端至C-端的氨基酸排列顺序。 一、一级结构 主要的化学键: 肽键，有些蛋白质还包括二硫键。 一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础，但不是决定蛋白质空间构象的唯一因素。 二、多肽链的局部主链构象为蛋白质 二级结构 蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，即该段肽链主链骨架原子的相对空间位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象 。 定义: 主要的化学键：氢键 （一）肽单元 (peptide unit) 参与肽键的6个原子C?1、C、O、N、H、C?2位于同一平面，C?1和C?2在平面上所处的位置为反式(trans)构型，此同一平面上的6个原子构成了所谓的肽单元 (peptide unit) 。 ?-螺旋 (? -helix) ?-折叠 (?-pleated sheet) ?-转角 (?-turn) 无规卷曲 (random coil) （二）二级结构包括 ?-螺旋 ?-折叠使多肽链形成片层结构 多肽链充分伸展，各肽键平面之间折叠成锯齿状结构，侧链R基团交错位于锯齿状结构的上、下方； 两条以上或一条肽链的若干肽段平行排列，靠羰基上的氧与亚氨基上的氢形成氢键，氢键的方向与?-折叠的长轴垂直； 若两条链走向相同，称顺平行折叠，两残基间距为0.65nm；反之，两条链走向相反，称反平行折叠，两残基间距为0.70nm。 ?-折叠 ?-转角和无规卷曲 ?-转角 无规卷曲是用来阐述没有确定规律性的那部分肽链结构。 （三）模体是具有特殊功能的超二级结构 在许多蛋白质分子中，可发现二个或三个具有二级结构的肽段，在空间上相