2011暑假生化3.蛋白质

1、 结构通式： ( 脯氨酸除外) L型 旋光性aa（一）常见氨基酸（20种）的结构及分类(兼性离子形式)（中性分子形式）* 分类脂肪族aa（15）芳香族aa (3)杂环族aa (2)一氨基一羧基 aa ：Gly, Ala, Val, Leu, Ile含羟基 aa ：Ser, Thr含硫 aa ：Cys, Met含酰胺基 aa ： Asn, Gln一氨基二羧基 aa (酸性 aa )： Asp, Glu二氨基一羧基 aa(碱性 aa )：Lys, ArgPheTyrTrpHisPro+-根据R基化学结构和极性分类黑色：非极性R基氨基酸绿色：极性R基氨基酸 一氨基一羧基氨基酸脂肪族氨基酸 （甘氨酸、

2、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸）返回羟基氨基酸：（丝氨酸、苏氨酸）返回含硫氨基酸：（半胱氨酸、甲硫氨酸）返回 含酰胺基氨基酸（天冬酰胺、谷氨酰胺） 一氨基二羧基氨基酸（天冬氨酸、谷氨酸）返回返回 二氨基一羧基氨基酸：（赖氨酸、精氨酸）返回芳香族氨基酸（ 苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸）返回杂环族氨基酸（组氨酸、脯氨酸） 因为其特殊的环状R基团，脯氨酸（Proline）一般不出现在-螺旋中，而经常出现在-螺旋的开始处。 由常见AA经修饰而来的不常见的蛋白质AA 羟脯氨酸 ：亚氨基酸之一，一般蛋白不存在这种氨基酸。在动物胶和骨胶原中含有L-羟脯氨酸。在生物体内羟脯氨酸是由脯氨酸合成的，但不是以游离状态

3、，而是在肽链中被羟基化。 5-羟赖氨酸：与羟辅氨酸同在胶原中发现，是一种特异的氨基酸，在5位上带有羟基。一般认为其合成是和羟辅氨酸一样，是赖氨酸在胶原前驱物质肽中被氧化而产生的，但与羟辅氨酸比较，其含量很少。 鸟氨酸瓜氨酸 鸟氨酸 ：是一种碱性氨基酸，在蛋白质中不能找到。作为尿素循环的一部分与尿素生成相关，在生物体内与精氨酸、谷氨酸、脯氨酸能相互转变。在鸟类中它与2分子的苯甲酸或苯乙酸等结合成鸟尿酸的形式起解毒作用。 其他的非蛋白质AA20种氨基酸在可见光区都没有光吸收，但在远紫外区( pIpH pI 电场中静电荷+ 0 -不移动移向正极移向负极 氨基酸的等电点（isoelectric poi

4、nt, pI） pK1 pK2pKRpI侧链不解离中性氨基酸2.03.09.010.056酸性氨基酸AspGlu2.092.199.829.673.864.252.973.22碱性氨基酸ArgLysHis2.172.181.829.048.959.1712.4810.536.0010.769.747.59 pI为兼性离子两侧相应解离基团pK 的算数平均值。 2005.40赖氨酸有3个pK值，pKl=2.1；pK2=9.0；pK3=10.5。赖氨酸的pI为： A2.2 B5.55 C6.3 D9.75 E10.5 与2，4-二硝基氟苯（DNFB 或 FDNB） 的反应弱碱中DNP-氨基酸（黄色）

5、Sanger 试剂此反应是Sanger法鉴定多肽或蛋白质N末端氨基酸的依据。(四) 氨基酸的化学反应1. -NH2参加的反应2. -羧基参加的反应例：成盐和成酯反应氨基酸钠盐干燥HCL回流氨基酸乙酯盐酸盐 aa羧基成盐成酯后，-COOH被保护，而-NH2的反应活性加强。3. -氨基、-羧基共同参加的反应紫色物质注意： 脯氨酸、羟脯氨酸与茚三酮反应生成黄色物质。水合茚三酮此反应用于定性、定量鉴定氨基酸。茚三酮反应成肽反应肽键氨基末端（N末端）羧基末端（C末端）蛋白质一级结构定义：蛋白质多肽链的氨基酸排列顺序和连接方式。杂聚物氨基酸残基1. 肽的结构通式例：胰岛素的一级结构英 Sanger 等，1

6、953Frederick Sanger3对二硫键A链：20aaB链：31aa0.36nm2. 肽键C-N键具有部分双键性质肽键一般为反式构型肽平面3. 肽的物理和化学性质物理性质酸碱性质化学反应茚三酮反应、双缩脲反应主要取决于游离末端的-NH2和-COOH及R基上可解离基团。短肽为晶体，熔点很高。在水溶液中以兼性离子形式存在。具旋光性。胰蛋白酶： R1= Lys, Arg R2Pro麋蛋白酶（胰凝乳蛋白酶）： R1= Phe, Trp, Tyr R2Pro胃蛋白酶：R1, R2 =Phe, Trp, Tyr , Leu等 R1Pro嗜热菌蛋白酶：R2=Leu, Ile, Phe, Trp, V

7、al, Tyr, Met R2Pro,Gly肽链内切酶4. 肽链的断裂酶解法和化学裂解法酶解法肽链外切酶氨肽酶羧肽酶 维持蛋白质高级结构的作用力主要是较弱的相互作用，即非共价键或次级键。 包括： 氢键、 范德华力、 疏水相互作用、 盐键（离子键）二硫键在维持蛋白质构象中也发挥重要作用。(二)蛋白质的二级结构(seconary structure)-螺旋（ -helix ）-折叠（ -pleated sheet）-转角（ -turn）-凸起 ( -bulge )无规卷曲（random coil） 定义：指多肽链借助H键折叠盘绕成沿一维方向具有周期性结构的构象。 常见类型： -螺旋（- helix

8、） 鲍林0. 54nm0.15nm0. 5nm-螺旋的结构要点：1）多肽主链沿中心轴盘绕成右手或左手螺旋；2）每圈螺旋含3.6个氨基酸残基，螺距0.54nm，每个氨基酸残基绕轴旋转100，沿轴上升0.15nm；螺旋直径0.5nm;3） -螺旋中氨基酸残基的侧链伸向外侧；4）相邻螺旋间形成氢键，氢键几乎与螺旋的长轴平行，是由肽键上酰胺氢与其前面N端第四个残基上羰基氧之间形成。 NH-CH-CO 3CNOH3.613-螺旋影响-螺旋形成的因素 R基的电荷性质：同种电荷可产生静电斥力。例：多聚Lys(pH7)。 R基的结构： 例：Pro、Hyp可中断-螺旋。 R基的大小：R基大，空间位阻大。例:多聚

9、Ile -折叠片（ -pleated sheet） -折叠股1）肽链主链取锯齿状折叠构象。2）两条或多条多肽链之间侧向聚集在一起，相邻多肽链羰基氧和酰胺氢之间形成氢键，氢键与肽链的长轴几乎成直角。3）侧链R基交替分布于片层平面两侧。4）肽链的走向可以是平行的，也可以是反平行的。 -折叠结构要点： -转角（ - turn）AB The Structures of two kinds of - turns. 含有4个氨基酸残基。第一个残基的羰基氧和第四个残基的酰胺氢之间形成氢键。Gly 和Pro 常在- turn中出现。-转角结构要点：-转角可改变肽链走向。 -凸起（ -bugle） 大多数作为反

10、平行折叠中的一种不规则情况。 可认为是折叠股中额外插入一个残基。 无规卷曲（random coil）多具有明确、稳定的结构。常构成酶的活性部位和蛋白质的特异功能部位。 钙结合蛋白中的 E-F hand 结构 （二） 超二级结构 蛋白质中，由若干相邻的二级结构单元（如-螺旋、-折叠、 - 转角）组合在一起，彼此相互作用，形成有规则、在空间上能辨认的二级结构组合体，以充当三级结构的构件，称为超二级结构。 三种基本组合形式：、 、 。 定义 Rossman折叠 （ -螺旋束）2-4股右手 -螺旋相互缠绕形成左手超螺旋连接链折叠股-螺旋（三）结构域（structure domain） 定义：对于较大的

11、蛋白质分子（或亚基），多肽链往往由两个或两个以上相对独立的三维实体缔合而成三级结构，这种独立的折叠单位称为结构域。单结构域多结构域一般含100-200个氨基酸残基。例：肌红蛋白（153aa）例：己糖激酶（约1000aa）2个结构域（四）蛋白质的三级结构定义：指多肽链在二级结构的基础上借助各种次级键进一步盘绕成具有特定肽链走向的紧密球状构象。含有多种二级结构元件，具有明显的折叠层次。紧密的球状实体，但活性部位具松散区域，以利于构象变化。疏水侧链埋藏在分子内部，亲水侧链暴露在分子表面。分子表面有一个空穴（裂缝、口袋、凹槽），是结合配体并行使生物学功能的部位。-角蛋白：分子结构取反平行式-折叠片以平行的方式堆积成多层结构，链间主要以氢键连接，层间主要靠范德华力维系，如丝心蛋白。共同特征：（五）蛋白质的四级结构定义 具三级结构的球状蛋白质以非共价键缔合在一起，形成的聚集体称为蛋白质的四级结构。其中每个球状蛋白质称为亚基。 指蛋白质与配基结合改变蛋