第一章 蛋白质

第一章蛋白质化学第一节蛋白质通论第二节氨基酸第三节肽第四节蛋白质的结构第五节蛋白质的分子结构与功能第六节蛋白质的性质

protein来源于protos，意为“first”or“foremost”

第一节蛋白质通论

一、蛋白质的化学组成

碳50％氢7％氧23％氮16%

硫0—3％其他微量如：磷、铁、碘、钼、锌和铜蛋白系数：6.25

其中，在不同蛋白质样品中，N元素的含量相对稳定，约为16%，故每克氮相当于6.25（100/16）克蛋白质

因此食物与饲料中蛋白质的含量可以通过凯氏定N（Kjeldahl法）进行大致估计举例：三聚氰胺事件皮革奶事件凯氏定氮法的原理共热有机物+浓硫酸氨+硫酸

硫酸铵+强碱氨，用硼酸吸收标准盐酸溶液滴定根据酸的消耗量计算含氮量计算蛋白质的含量二、蛋白质的生物学功能1、结构蛋白是生物体的组成成分如：人的皮肤、肌肉、内脏、毛发、韧带、骨骼和血液2、催化作用如：酶、核酶（几种小分子RNA)3、运输功能如：HB血红蛋白、MB肌红蛋白、铁结合球蛋白、Cytc细胞色素C等，膜转运蛋白4、肌肉运动肌动蛋白和肌球蛋白，鞭毛5、调节作用如：胰岛素、促肾上腺皮质激素、生长激素等，基因调控因子6、免疫作用如：免疫球蛋白、抗冰冻蛋白、丝心蛋白7.支架作用-接头蛋白起传递信号的作用8.贮存功能-乳、蛋、谷蛋白此外，蛋白质还在遗传信息的表达、生物膜的功能以及高等动物的记忆、识别，细胞的生长和分化等方面起重要的作用三、蛋白质的分类1、从外形分纤维蛋白:多为结构蛋白球蛋白:具有广泛的生物学功能。如酶、蛋白类

激素等。

2、从组成分简单蛋白

simpleprotein

单纯蛋白，完全由氨基酸组成结合蛋白

conjugatedprotein多肽链+辅助因子由简单蛋白与其它非蛋白成分结合而成简

单

蛋

白清蛋白和球蛋白广泛存在于动物组织谷蛋白和醇溶谷蛋白植物蛋白，不溶于水，易溶于稀酸/碱精蛋白和组蛋白碱性蛋白存在于细胞核硬蛋白：执行保护机体的功能蛋白。主要有角蛋白、胶原蛋白、网硬蛋白和弹性蛋白结

合

蛋

白核蛋白：简单蛋白+核酸脂蛋白：简单蛋白+脂类结合糖蛋白：简单蛋白+糖类物质色蛋白：简单蛋白+色素物质如：叶绿体中含有叶绿素和类胡萝卜素的蛋白质、

血红蛋白含有血红素第二节蛋白质的基本结构单位—氨基酸(AminoAcids)

氨基酸是蛋白质的基本组成单位。氨基酸是具有氨基（-NH3+）或亚氨基和羧基（-COOH）的有机分子。氨基酸种类多，但构成蛋白质具有遗传密码的氨基酸只有20种。氨基酸的结构通式为：氨基酸的结构特点：(1).与羧基相邻的α-碳原子上都有一个氨基，因而称为α-氨基酸；(2).除甘氨酸外,其它所有氨基酸分子中的α-碳原子连接的四个基团各不相同称为不对称碳原子或手性碳，特点：

A.氨基酸都具有旋光性。实物与镜像互为旋光异构体

B.每一种氨基酸都具有D-型和L-型两种立体异构体。目前已知的天然蛋白质中氨基酸都为L-型。-氨基酸的立体异构体(一)手性当时认为规定右旋的甘油醛（构型标准物）（即当醛基—CHO排在上面时,OH在右边）,并且用符号“D“标记它的构型“dextro”即右旋；OH在左边的为左旋的甘油醛，用符号L标记它的构型“levo”即左旋。右旋甘油醛就称为D-(+)-甘油醛，左旋甘油醛称为L-(-)-甘油醛，在这里+、-表示旋光方向，D,L表示构型。注意AA各C原子的编号HCOOHNHC2CH2CH2CH2CH22HNε

αβγδε

氨基二、氨基酸的分类（一）、根据R基团的化学结构可把氨基酸分为四类：1、脂肪族氨基酸（脂肪族是指结构简单，饱和度不定的直链有机化合物）一氨基一羧基氨基酸：Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Met、Cys、Ser、Thr

一氨基二羧基氨基酸及其酰胺：Glu、Gln、Asp、Asn

二氨基一羧基氨基酸：Lys、Arg2、芳香族氨基酸：Phe、Tyr、

Trp3、杂环氨基酸：His、Pro

氨基酸的结构（二）从营养学角度分类必需氨基酸（人类不能自行合成，依赖食物供给）

谐音记忆："笨蛋来宿舍，晾一晾鞋"

笨（苯丙氨酸）蛋（蛋氨酸）来（赖氨酸）宿（苏氨酸）舍（色氨酸），晾（亮氨酸）一晾（异亮氨酸）鞋（缬氨酸）半必须氨基酸：半斤组［精（斤）氨酸，组氨酸］

非必需氨基酸（人类能自行合成）（三）、根据R基团极性分类：

非极性氨基酸：Ala、Val、Leu、Ile、Pro、Phe、Trp、Met极性不带电荷：Gly、Ser、Thr、Cys、Tyr、Gln、Asn

极性带正电荷：Lys、Arg、His极性带负电荷：Glu、Asp

侧链为脂肪烃：丙氨酸（Ala）缬氨酸（Val）

亮氨酸（Leu）异亮氨酸（Ile）

侧链为含硫氨基酸：甲硫氨酸（Met）侧链含芳香环：色氨酸（Trp）苯丙氨酸（Phe）侧链为杂环：脯氨酸（Pro）

非极性氨基酸8种

Ala（丙氨酸）Leu（亮氨酸)Ile（异亮氨酸）Met(蛋氨酸）Phe（苯丙氨酸）Trp（色氨酸）Pro（脯氨酸）Val（缬氨酸）特点：不易溶于水（疏水性氨基酸）R基疏水性大小

Ala＜Met＜Pro＜Val＜Leu＝Ile＜Phe

＜Trp这类氨基酸R基的疏水性，在维持蛋白质的三维结构中起着重要作用。Pro是唯一的一种α-亚氨基酸，它在蛋白质空间结构中具有极重要的作用，一般出现在两段α-螺旋之间的拐角处.侧链为羟基：丝氨酸（Ser）、苏氨酸（Thr）、

酪氨酸（Tyr）

酰胺基：天冬酰胺（Asn）、谷氨酰胺（Gln）

巯基：半胱氨酸（Cys）氢：甘氨酸（Gly）②极性不带电荷R基团氨基酸（7种）：Gly（甘氨酸）Ser（丝氨酸）Thr（苏氨酸）Cys（半胱氨酸）Asn天冬酰胺Gln谷氨酰胺Tyr（酪氨酸）特点：侧链含极性基团，在生理条件下不解离，易溶于水。天冬氨酸（Asp）谷氨酸（Glu）AspGlu在生理条件下,侧链羧基完全解离，带负电荷。

③

R基团带负电荷氨基酸：*为酸性氨基酸

味精即为谷氨酸的钠盐④

R基团带正电荷氨基酸：

赖氨酸（Lys）精氨酸（Arg）组氨酸（His）*为碱性氨基酸，在生理条件（PH=7)下，带正电荷

胍基H+咪唑基δγβε胍基

咪唑基在pH为6时，组氨酸分子50%以上质子化，既可以接受质子又可以放出质子，具有很强的缓冲能力芳香族氨基酸

苯丙氨酸（Phe,F）酪氨酸（Tyr,Y）色氨酸（Trg,W）酚羟基吲哚基苯甲基

常见20种蛋白质氨基酸都有对应的遗传密码。近年发现谷胱甘肽过氧化物酶中存在硒代半胱氨酸，有证据表明此氨基酸由终止密码UGA编码，可能是第21种蛋白质氨基酸。HSe-CH2-CH-COOH│NH2硒代半胱氨酸

记忆技巧（按字母顺序记忆）AlaArgAspAsn

丙

精

天

天酰

Cys

Glu

Gln

Gly

半

谷

谷酰甘

HisIleLeuLys

组

异亮亮

赖

MetPhePro

甲硫

苯丙

脯

SerThr

TrpTyrVal

丝

苏

色

酪

缬

（三）、不常见的蛋白质氨基酸

(四）、非蛋白质氨基酸约180种不参与蛋白质的合成1.作为细菌细胞壁中肽聚糖的组分：D-GluD-Ala2.作为一些重要代谢物的前体或中间体:-丙氨酸（VB3）、鸟氨酸（Orn）、胍氨酸（Cit）(尿素)绝大部分非蛋白氨基酸的功能不清楚。请注意：AA的相同部分是骨架CCOOHNH3+1要求记住AA的缩写符号2注意碱性，酸性和芳香族AA3三、氨基酸的理化性质(一)氨基酸的一般物理性质常见氨基酸均为无色结晶,其形状因构型而异溶解性：各种氨基酸在水中的溶解度差别很大，并能溶解于稀酸或稀碱中，但不能溶解于有机溶剂。通常酒精能把氨基酸从其溶液中沉淀析出。(2)熔点：氨基酸的熔点极高，一般在200℃以上。(3)味感：其味随不同氨基酸有所不同，有的无味、有的为甜、有的味苦，谷氨酸的单钠盐有鲜味，是味精的主要成分。旋光性：除甘氨酸外，氨基酸都具有旋光性，能使偏振光平面向左或向右旋转，左旋者通常用（-）表示，右旋者用（+）表示。(5)光吸收：构成蛋白质的20种氨基酸在可见光区都没有光吸收，但在远紫外区(<220nm)均有光吸收。在近紫外区(220-300nm)只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力。Tyr、Trp、Phe在近紫外光区的最大吸收峰（λmax）和摩尔消光系数ε酪氨酸的max＝275nm，275=1.4x103;苯丙氨酸的max＝257nm，257=2.0x102;色氨酸的max＝280nm，280=5.6x103;（二）、氨基酸的两性解离和等电点

不带电形式

H2N—Cα—HCOOHR+H3N—Cα—HCOO-R两性离子形式

氨基酸的解离性质

氨基酸在结晶形态或在水溶液中，并不是以不解离的中性分子存在，而是离解成两性离子。在两性离子中，氨基是以质子化(-NH3+)形式存在，羧基是以离解状态(-COO-)存在。兼性离子在酸性溶液中可接受质子形成阳离子，在碱性溶液中则释放质子形成阴离子。也就是说究竟是酸解离还是碱解离与溶液的PH有关。

在反应中它可以释放质子，起酸的作用：

N+H3NH2

RCCOO-RCCOO-+H2O

HH

也可以接受质子，起碱的作用：

N+H3N+H3

RCCOO-+H+

RCCOOHHH

因此氨基酸是两性电解质。+OH-+H+

+H+

阳离子（A+）兼性离子（A0）兼性离子（A0）阴离子（A-）K1=[A0][H+][A+]K2=[A-][H+][A0]以甘氨酸的解离为例：Gly的滴定曲线二元酸一元酸亨德森-哈塞尔巴尔赫方程得出：pH=pK+Log[质子受体]／[质子供体][A0]=[A+][A0]=[A-]氨基酸的等电点如果在某一pH值下，氨基酸所带正电荷的数目与负电荷的数目正好相等，即净电荷为零，则称该pH值为该氨基酸的等电点(pI)。

各种氨基酸都有其特定的等电点。中性氨基酸的pI在微酸性；碱性氨基酸的pI在碱性pH范围；酸性氨基酸的pI在酸性pH范围。氨基酸在等电点时溶解度最小，易发生沉淀。工业上利用这一性质提取氨基酸。

pH<pI,样品带正电荷，样品点向阴极移动

pH>pI,样品带负电荷，样品点向阳极移动

pH=pI,样品不带电荷，样品点不移动解离常数：指电解质达到解离平衡时，已解离的分子数与原有的分子数之比当甘氨酸在酸性溶液中，它是以带净的正电荷的形式存在的，可以看作是一个二元弱酸，具有两个可解离的H＋，即－COOH和-NH3+上的H＋。根据上述甘氨酸的解离方程可得到：K1、K2为解离常数，当达到等电点时，[Gly+]＝[Gly－

]，即：则：K1K2=[H+]2方程两边取负对数：pH=1/2*(PK1+PK2)1.举例介绍氨基酸的PI值计算中性氨基酸

侧链不含离解基团的中性氨基酸，其等电点是它的pK’1和pK’2的算术平均值：

pI=(pK’1+pK’2)/2

对多氨基和多羧基氨基酸的解离解离原则：

先解离a-COOH,随后其他-COOH,然后解离a-NH3+，随后其他NH3+。一般氨基酸的等电点pI等于氨基酸两性离子状态两侧的基团pK之和的一半酸、碱性氨基酸在溶液中氨基酸随pH升高而逐级解离时，总是pK＇值小的基团先解离，pK＇值大者后解离。因此，对于具有三个解离基团的氨基酸，只有靠近等电离子的两个pK＇值影响等电离子的浓度。所以，只要正确写出解离反应式，皆可根据等电离子两边的pK＇计算其pI值。酸性氨基酸：pI=(pK’1+pK’R-COO-)/2硷性氨基酸：pI=(pK’2+pK’R-NH2)/2

小结1.当外液pH为某一pH值时，氨基酸分子中所含的-NH3+和-COO-数目正好相等，净电荷为0。这一pH值即为氨基酸的等电点，简称pI。2.某氨基酸的等电点即为该氨基酸两性离子两边的pK值和的一半。3.在氨基酸等电点以上任何pH，AA带净的负电荷，在电场中向阳极移动；在氨基酸等电点以下任何pH，AA带净的正电荷，在电场中向阴极移动。4.在一定pH范围中，溶液的pH离AA等电点愈远，AA带净电荷愈多。四、氨基酸的化学反应

1、与甲醛的反应（能测定氨基酸的含量）R—CH—COO-NH3+R—CH—COO-NH2+H+HCHOR—CH—COO-NHCH2OHHCHOR—CH—COO-N(CH2OH)2OH-中和滴定羟甲基氨基酸二羟甲基氨基酸PK=9.69.67反应特点A.为α-NH2的反应B.在常温，中性条件，甲醛与α-NH2很快反应，生成羟甲基衍生物，释放氢离子。应用：氨基酸定量分析—甲醛滴定法（间接滴定）A.直接滴定，终点pH过高（12），没有适当指示剂。B.与甲醛反应，滴定终点在9左右，可用酚酞作指示剂。C.释放一个氢离子，相当于一个氨基（摩尔比1：1）2.与亚硝酸反应反应特点：（1）脯氨酸不发生该反应；（2）只有α–氨基氮可发生此反应，R上的氮几乎不参与反应。（3）通过测定N2

的体积（摩尔数），可测定游离氨基氮。测定N2的体积测aa的含量3、氨基酸与茚三酮反应（α-氨基和α-羧基共同参与的反应）水合茚三酮(无色)NH3CO2RCHO+还原性茚三酮+(弱酸)加热水合茚三酮3H20紫色化合物570nm+2NH3+还原性茚三酮用途：常用于氨基酸的定性或定量分析。4.成肽反应一个氨基酸的α–氨基和另一个氨基酸α–羧基脱水缩合，生成的酰胺叫做肽，这种酰胺键叫做肽键。5、氨基酸与2,4一二硝基氟苯(DNFB)的反应（sanger反应）DNFB（dinitrofiuorobenzene）DNP-AA(黄色)++HF弱碱中氨基酸用途：可以用来测定多肽或蛋白质NH2末端氨基酸.DNFB+多肽蛋白弱碱DNP-多肽DNP-蛋白+HF酸解DNP-AA（有机相）

+游离AA（水相）6MHCL,105,16h反应特点A.为α-NH2的反应B.氨基酸α-NH2的一个H原子可被烃基取代(卤代烃)C.在弱碱性条件下，与DNFB发生芳环取代，生成二硝基苯氨基酸应用：鉴定多肽或蛋白质的N-末端氨基酸6、与5－二甲基氨基萘磺酰氯（Dansyl-cl）的反应

在碱性条件下，丹磺酰氯（二甲氨基萘磺酰氯）可以与N-端氨基酸的游离氨基作用，得到丹磺酰-氨基酸。此法的优点是丹磺酰-氨基酸有很强的荧光性质，检测灵敏度可以达到110-9mol。用途：可以用来鉴定多肽或蛋白质NH2末端氨基酸.DNS+

AA多肽

蛋白弱碱DNS-AA多肽

蛋白6mol/L的HCLDNS-AA+游离AA直接用纸层析和薄层层析加以鉴定苯异硫氰酸酯（PITC）在弱碱性条件下，与氨基酸反应生成苯乙内酰硫脲（PTH）衍生物，即PTH-氨基酸（图1.8c），此反应又称为Edman反应，该反应是蛋白质或多肽氨基酸序列测定常用的反应。7、苯异硫氰酸酯（PITC)法PITC

弱碱PITC+多肽

蛋白

PTC—多肽

蛋白无水甲酸或HFPTH-AA+少一个AA的多肽或蛋白（乙酸乙酯）Edman反应鉴定多肽或蛋白质NH2末端氨基酸.苯异硫氰酸酯（PITC)法

此法经反应后的多肽少一个氨基酸的多肽链，多肽链未断裂，所以可用此反应连续降解氨基酸，重复测定多肽链N端氨基酸排列顺序，设计出“多肽顺序自动分析仪”。可测末端的氨基酸可测短肽的氨基酸应用：多肽顺序自动分析仪基本要求熟悉蛋白质的组成、分类和生理功能熟练掌握20种氨基酸的分类、符号；熟悉氨基酸的结构特点。了解氨基酸的物理性质，重点掌握氨基酸的两性解离性质掌握氨基酸的等电点定义，特点，及应用；熟悉氨基酸等电点的计算方法。熟悉氨基酸的化学反应，重点掌握其应用。

第三节肽(Peptides)(一）肽的命名由两个AA组成的肽称为二肽。《10寡肽由》10个AA组成的肽则称为多肽。组成多肽的AA单元称为氨基酸残基。共价主链：肽链的骨干是由--N--Cα--C--序列重复排列而成，称为共价主链。

Ser-Gly-Tyr-Ala-Leu读为：丝氨酰甘氨酰酪氨酰丙氨酰亮氨酸

从肽链的N-末端开始，残基用酰称呼。书写时，通常把NH2末端AA残基放在左边，COOH末端AA残基放在右边。多肽链中AA残基按一定顺序排列：氨基酸顺序肽链短的叫肽，长肽链叫蛋白质含游离-氨基的一端：氨基端或N-端含游离-羧基的一端：羧基端或C-端

AA顺序是从N-端开始以C-端氨基酸残基为终点（一）、肽和肽键的结构肽键的C、O和N原子间的共振相互作用sp2sp2sp2sp3共振杂化体结构1结构2不稳定结构3

共振产生的重要结果：限制绕肽键的自由旋转

形成酰胺平面，6个原子处于同一平面

产生键的平均化

肽键呈反式构型-+Ｃ－Ｎ键虽是单键却有双键性质，不能自由旋转周边六个原子被约束在同一平面上前后两个Cα在对角(trans)CNCHaNCOCa0.125nm0.133nm0.153nm0.145nm

1、肽平面C-N0.149nmC=N0.127nm肽平面肽键(-CONH-)中的４个原子和２个α碳原子(Cα)构成一个刚性平面，即肽平面，或肽单元。肽平面IICa-C和Ca-N之间是s键，可以自由旋转：两个相邻肽平面绕Ca的旋转1、肽平面肽平面ICaCaCaCCHOONNRHHfy肽键中的Ｃ＝Ｏ和Ｃ－Ｎ均不能自由旋转肽平面与α-碳原子的二面角（φ和ψ）

二面角

两相邻肽平面之间，能以共同的Cα为定点而旋转，绕Cα-N键旋转的角度称φ角，绕C-Cα键旋转的角度称ψ角。φ和ψ称作二面角，亦称构象角。①肽键中C-N键介于单键和双键之间，有部分双键性质

——不能自由旋转②组成肽键原子处于同一平面（肽平面）③键长及键角一定④大多数情况以反式结构存在三、肽的重要理化性质1.每种肽也有其晶体，晶体的熔点都很高。2.在pH0-14范围内，肽的酸碱性质主要来自游离末端-NH2和游离末端-COOH以及侧链上可解离的基团。3.每一种肽都有其相应的等电点，计算方法与AA一致且复杂。

4.肽的化学反应：也能发生茚三酮反应、Sanger反应、DNS反应和Edman反应；

5.具有双缩脲反应——肽和Pr特有的反应。双缩脲反应含有两个以上肽键的多肽，具有与双缩脲相似的结构特点，也能发生双缩脲反应，生成紫红色或蓝紫色络合物。这是多肽定量测定的重要反应。红紫色络合物(硷性溶液)Cu2+双缩脲是两分子的尿素经加热失去一分子NH3而得到的产物肽和蛋白质所特有而氨基酸所没有的颜色反应双缩脲四、天然存在的重要多肽在生物体中，多肽最重要的存在形式是作为蛋白质的亚单位。但是，也有许多分子量比较小的多肽以游离状态存在。这类多肽通常都具有特殊的生理功能，常称为活性肽（activepeptide）。如：脑啡肽；激素类多肽；抗生素类多肽；谷胱甘肽；蛇毒多肽等。

+H3N-Tyr-Gly-Gly-Phe-Met-COO-

+H3N-Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu-COO-Met-脑啡肽Leu-脑啡肽

均为九肽，分子中含有二硫键，有两个氨基酸不同，两者结构类似。前者第七位为Ile，后者为Phe。前者可刺激子宫的收缩，促进分娩有可能减退记忆。后者可促进小动脉收缩，使血压升高，促进记忆；也有抗尿作用，参与水、盐代谢的调节。

谷胱甘肽（glutathione,GSH）：谷胱甘肽是一种称为-谷氨酰半胱氨酰甘氨酸的三肽化合物。

谷胱甘肽分子中半胱氨酸的巯基可氧化或还原，故有还原型（GSH)与氧化型（GSSG)两种存在形式。H2O2+2H2O解毒作用：与毒物或药物结合，消除其毒性作用；GSH对丙烯腈、氟化物、一氧化碳、重金属及有机溶剂等的中毒均有解毒作用。能够清除掉人体内的自由基，做为体内一种重要的抗氧化剂，保护许多蛋白质和酶等分子中的巯基参与氧化还原反应：作为重要的还原剂，参与体内多种氧化还原反应；保护巯基酶的活性：使巯基酶的活性基团-SH维持还原状态；维持红细胞膜结构的稳定,保护红细胞膜上蛋白质的巯基处于还原状态：消除氧化剂对红细胞膜结构的破坏作用。GSH的生理作用

高级神经系统活动的物质基础可能

与形成RNA和短肽有关

如：人的记忆肽和RNA的合成和分解人的情绪

第四节蛋白质的结构化学结构和空间结构

1、化学结构：主要强调的是蛋白质的化学组成，它包括蛋白质中多肽链的数目，多肽链中氨基酸的种类、数目和排列顺序，每条多肽链的末端氨基酸组成以及链内及链间二硫键的数目和位置。2、空间结构：是指分子中每一个原子在三维空间中特有的排布和走向。空间结构也叫蛋白质的构象、三维结构、立体结构、高级结构。任何一种蛋白质在其自然状态或活性形式时，都有其独特而稳定的空间结构，而且这种空间结构的轻微变化都能影响蛋白质的正常的生理功能。蛋白质的一级结构→二级结构→超二级结构→结构域→三级结构→四级结构

蛋白质的一级结构仅指蛋白质多肽链中各种氨基酸的排列顺序。蛋白质二级结构指的是其多肽链主链本身折叠形成的有规则的空间结构，不包括侧链基团的构象。二级结构的稳定靠氢键维系。蛋白质的三级结构是指多肽链在二级结构的基础上借助次级键进一步盘旋、折叠，从而生成相对独立的完整空间结构。包括主链和侧链的所有原子的空间排布．蛋白质由两个或两个以上独立的三级结构通过非共价键结合成的多聚体，称为寡聚蛋白。寡聚蛋白中的每个独立三级结构单元称为亚基。亚基之间的组合方式。一、蛋白质的一级结构(primarystructure)

定义——1969年，国际纯化学与应用化学委员会（IUPAC）规定：蛋白质的一级结构指蛋白质多肽连中AA的排列顺序，包括二硫键的位置。其中最重要的是多肽链的氨基酸顺序，它是蛋白质生物功能的基础。

1953年F.Sanger第一个测定了牛胰岛素的一级结构，现在已经有上千种不同蛋白质的一级结构被测定。

胰岛素：肾上腺髓质分泌的激素胰岛素由51个氨基酸组成，A链含有21个氨基酸，B链含有30个氨基酸，两条链由两个二硫键连接。另外在A链还存在一个链内二硫健。2、蛋白质一级结构的测定

片段重叠法和氨基酸组分分析法1.样品必需纯（>97%以上）2.知道蛋白质的分子量3.知道蛋白质由几个亚基组成4.测定蛋白质的AA组成并根据分子量计算每种AA的个数5.测定水解液中的氨量计算酰胺的含量前提蛋白质一级结构测定基本步骤1.测定多肽链的数目。2.拆分多肽链。3.分析每一条多肽链的氨基酸组成。4.鉴定多肽链的N—末端和C—末端氨基酸残基。5.用两种以上方法裂解多肽链成较小的肽段。6.测定各肽段的氨基酸序列。7.用偏心轴拼接各肽段成完整的多肽链。8.确定二硫键的位置。1、测定多肽链的数目。

(1)测定Pr分子量

(化学成分分析法，SDS,凝胶过滤法,沉降系数法等)

算出蛋白质的摩尔数。

(2)测N端氨基酸的摩尔数。（3）根据分子量和N末端数的关系确定多肽链数目。。。如果蛋白质分子只含一条多肽链,蛋白质的摩尔数与末端基的摩尔数相等。

。如果后者是前者的倍数,蛋白质分子则含一条以上的多肽链;

盐酸胍/尿素解离多肽链间的非共价力。应用过甲酸氧化法或巯基还原法拆分多肽链间和链内的二硫键。2、拆分多肽链，并分别分离纯化二硫键的断裂：断裂二硫键的方法有很多，但主要是过甲酸氧化法和巯基化合物还原法。

过甲酸二硫苏糖醇碘乙酸二硫苏糖醇

CH2O3两类多肽链末端氨基酸残基：

N-端氨基酸

C-端氨基酸在肽链氨基酸顺序分析中，最重要的是N-端氨基酸分析法。3、末端氨基酸残基测定(1).N端分析★DNS-cl法：最常用，黄色荧光，灵敏度极高，DNS-多肽水解后的DNS-氨基酸不需要提取。

★DNFB法：Sanger试剂，DNP-多肽，酸水解，黄色DNP-氨基酸，有机溶剂（乙酸乙酯）抽提分离，纸层析、薄层层析、液相等

★PITC法：Edman法，逐步切下。无色PTH-氨基酸，有机溶剂抽提，层析。此法还可用来测肽段的氨基酸序列。★氨肽酶法：一类肽链外切酶。(2).C-端氨基酸的测定方法羧肽酶法肼解法肼解法：它是目前测定C－末端aa残基最重要的化学法。多肽链与无水肼加热发生肼解，反应中除C－末端aa以游离形式存在外，其他的aa都转变为相应的氨基酸酰肼化合物。反应中生成的氨基酸酰肼可与苯甲醛作用形成水不溶性的化合物而沉淀。上清液中的游离的C－末端aa可用DNFB法或DNS法进行鉴定。无水肼羧肽酶法：目前测定C－末端残基的各种方法中以羧肽酶法最为有效，也最常用。

目前最常用的羧肽酶有四种，分别是羧肽酶A、B、C、Y。羧肽酶是肽链外切酶，专一地从肽链的C端开时逐个降解，释放出游离氨基酸。如图：C末端的顺序：

Val-Ser-Gly酸水解辅以碱水解常用6mol/L的盐酸在105-110℃条件下进行水解，反应时间约20小时。缺点是色氨酸被沸酸完全破坏；含有羟基的氨基酸丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸有一小部分被分解；天冬酰胺和谷氨酰胺侧链的酰胺基被水解成了羧基。酰氨基总量可由水解液中的氨量算出。需要辅以碱水解（5mol/LNaOH)，虽然很多种氨基酸遭到破坏，但Trp能定量回收。近年来用甲基磺酸代替盐酸水解蛋白质，它最大的特点是Trp不被破坏，已被广泛使用。4、氨基酸组成的分析：5.

肽链的部分裂解和肽段的分离纯化1、

化学裂解法溴化氰是常用的一种化学试剂（1）只裂解蛋氨酸Met残基参与的肽键—Met—X—产率85%

（2）Met在蛋白质中含量适中，一般为1-2%，所以裂解后产生的片段不多，且为大片段。

BrCN的特异裂解作用高丝氨酸内酯2、

酶法裂解

胰蛋白酶糜蛋白酶胃蛋白酶嗜热菌蛋白酶R1=Lys（K）和Arg（R）专一性较强，水解速度快，羧基端R2=Pro（抑制）肽链水解位点胰蛋白酶trypsinR1=Lys或ArgR1=Phe（F）、Trp（W）Tyr（Y）等疏水性AA羧基端R2=Pro（抑制）pH8-9肽链水解位点糜蛋白酶/胰凝乳蛋白酶（chymotrypsin）R2=Phe（F）、Trp（W）、Tyr（Y）、Leu（L）、Ile（I）、Met（M）、Val（V）及其它疏水性强的AA水解速度较快氨基端的肽键R2=Pro或Gly，不水解R1或R3=Pro，抑制水解肽链水解位点嗜热菌蛋白酶（thermolysin)R1和/或R2＝Phe（F）、Trp（W）、Tyr（Y）、Leu（L）及其它疏水性AA水解速度较快氨基端或羧基端R1=Pro（抑制）最适pH为2二硫键在酸性条件下稳定，因此，胃蛋白酶常用于确定二硫键的位置肽链水解位点胃蛋白酶Pepsin6．肽段氨基酸序列的测定

Edman化学降解法：

Edman化学降解法是Edman于1950年提出的，实际上就是利用苯异硫氰酸酯法（PITC法）重复测定多肽链的N－末端氨基酸残基。实际分析时，常把肽链的羧基端与不溶性树脂相偶连，这样每轮反应后，只要通过过滤即可回收剩余的肽链，以利反应循环进行Edman降解法测定氨基酸序列异硫氰酸苯酯7、重建完整多肽链的顺序肽

氨基酸顺序A1Ala-Phe

B1Ala-Phe-Gly-LysA2

Gly-Lys-Asn-TyrB2

Asn-Tyr-ArgA3

Arg-TyrB3Tyr-His-ValA4His-Val十肽

Ala-Phe-Gly-Lys-Asn-Tyr-Arg-Tyr-His-Val8、二硫键位置的确定

1.胃蛋白酶处理水解未断开二硫键的多肽链2.经对角线电泳分离各肽段，找出迁移率发生变化的肽段，分析其肽段的组成及顺序。用过甲酸断开二硫键，含有-S-S-的肽段变成一对含磺基丙氨酸的肽，带电性质发生变化，转向90℃二次电泳，曾含二硫键的肽段迁移率发生变化3.然后与完整多肽链进行比较分析，确定二硫键的位置将肽段顺序进行叠联以确定完整的顺序

将肽段分离并测出顺序专一性裂解末端氨基酸测定二硫键拆开纯蛋白质蛋白质顺序测定基本战略

氨基酸组分分析测定多肽链数目确定二硫键的位置练习题

今有一个七肽，经分析它的氨基酸组成是：Lys、pro、Arg、Phe、Ala、Tyr和Ser。此肽未经糜蛋白酶时，与DNFB反应不产生α-DNP-氨基酸。经糜蛋白酶作用后，此肽断裂成两个肽段，其氨基酸组成分别为：Ala、Tyr、Ser和Pro、Phe、Lys、Arg。这两个肽段分别与DNFB反应，可分别产生DNP-Ser和DNP-Lys。此肽与胰蛋白酶反应，同样能生成两个肽段，它们的氨基酸组成分别是Arg、Pro和Phe、Tyr、Lys、Ser、Ala。试问此七肽的一级结构是怎样的？答案1.与DNFB反应不产生α-DNP-氨基酸不产生,推出此肽无游离的N端，是一环肽。2.糜蛋白酶专一性作用于Phe、Tyr、Trp的羧基端，推出：Ala、Tyr、Ser中Tyr是羧基端的氨基酸；Pro、Phe、Lys、Arg中Phe是羧基端的氨基酸。3.这两个肽段分别与DNFB反应，可分别产生DNP-Ser和DNP-Lys，推出：Ala、Tyr、Ser中Ser是氨基端的氨基酸，所以此肽顺序为-Ser-Ala-Tyr；Pro、Phe、Lys、Arg中Lys是氨基端的氨基酸。Pro、Phe、Lys、Arg的顺序为：-Lys-Pro-Arg-Phe-4.胰蛋白酶专一性作用于Lys、Arg的羧基端，推出：Arg、Pro的顺序为：-Pro-Arg-;Phe、Tyr、Lys、Ser、Ala的顺序为：-Phe--Ser-Ala-Tyr-Lys-5.所以：此环肽为：-Phe--Ser-Ala-Tyr-Lys--Pro-Arg-二、蛋白质分子内部的作用力肽键、二硫键——一级结构氢键、疏水作用、范德华力、离子键、二硫键——三维结构1.氢键：是弱键，生物大分子中存在数量较多氢键（hydrogenbond）的形成常见于连接在一电负性很强的原子X（如O、N、S）上的氢原子，与另一电负性很强的原子Y之间形成的非共价的作用力，如>N-H┅┅O=C<。氢键的特点

X-H‥Y1.X、Y原子的电负性很强，X是质子供体，Y是质子受体，2.X-H是共价键,H‥Y是氢键如：O－H···O3.具方向性:受体Y与供体X角度接近180度4.具饱和性，X-H只能和一个原子结合蛋白质分子中氢键的形成H2.疏水作用：维持蛋白质空间结构关键核心非极性物质在含水的极性环境中存在时，会产生一种相互聚集的力，这种作用称为疏水作用（hydrophobicinteraction）。蛋白质分子中的许多氨基酸残基侧链也是非极性的，这些非极性的基团在水中也可相互聚集，形成疏水作用，如Leu，Ile，Val，Phe，Ala等的侧链基团。3.离子键：较普遍，单个来讲作用力较强离子键，又称为盐键（saltbond）是由带正电荷基团与带负电荷基团之间相互吸引而形成的化学键。在近中性环境中，蛋白质分子中的酸性氨基酸残基侧链电离后带负电荷，而碱性氨基酸残基侧链电离后带正电荷，二者之间可形成离子键。蛋白质分子中离子键的形成4．范德华氏引力（vanderWaalsforce)：普遍

原子之间存在的相互作用力。广义包括：定向力：极性基团之间的吸引力和排斥力为定向力诱导力：极性基团与非极性基团之间的诱导力分散效应：非极性基团之间出现瞬时偶极矩的分散效应（由于组成分子的正、负微粒不断运动，电子云瞬时偏转，产生瞬间正、负电荷重心不重合）。狭义只指：分散效应条件：相互作用的原子之间达到合适的距离注：蛋白质相互折叠后某些基团靠近达到原子之间合适的距离就会产生范德华引力，原子之间距离太近会产生排斥力。5.二硫键最强

2个-SH基在氧化脱氢后形成的-S-S键，是共价键，在生物体内有特定的酶来催化，对蛋白质的形成和稳定其重要作用。

a.盐键b.氢键c.疏水键d.范徳华力e.二硫键

SS维系蛋白质分子的一级结构：肽键、二硫键维系蛋白质分子的二级结构：氢键维系蛋白质分子的三级结构：疏水作用、氢键、范德华力、盐键维系蛋白质分子的四级结构：疏水作用、范德华力、盐键1.构型和构象：构型(configuration)：（如几何异构体和光学异构体）分子中取代原子或基团在空间的取向。两种构型之间互变需断裂共价键。构象(conformation)：取代基团当单键旋转时会形成不同的立体结构。这种空间位置的改变不涉及共价键的断裂。

那么是不是可以设想一种蛋白质可能有无限种构象呢？

三、蛋白质的二级结构(secondarysturcture)2、多肽链折叠的空间限制

（1）肽键的部分双键性质（2）非键合原子之间的最小接触距离（3）侧链R基团之间的空间位阻蛋白质中非键合原子之间的最小接触距离(nm)

CNOHCNOH

0.320a(0.300)

0.290(0.280)

0.280(0.270)

0.240(0.220)

0.270(0.260)0.270(0.260)

0.240(0.220)

0.270(0.260)

0.240(0.220)

0.200(0.190)

一个蛋白质的多肽链在生物体正常的温度和pH条件下，只有一种或很少几种构象。这种天然构象保证了它的生物学活性，并且相当稳定。3、蛋白质二级结构的概念

蛋白质二级结构指的是其多肽链主链本身折叠形成局部的有规则的空间结构，不包括侧链基团的构象。二级结构的稳定靠氢键维系。3、蛋白质二级结构的基本类型：（1）、α－螺旋(theαhelix)（2）、β－折叠(-pleatedsheet)（3）、β－转角(βturns)（4）无规卷曲（randomcoil）（1）、α－螺旋(theαhelix)α－螺旋是蛋白质中最常见、最典型、含量最丰富的二级结构，是由Pauling和Cory通过研究羊毛、马鬃的α－角蛋白于1950年提出的。α－螺旋是多肽链主链围绕一个中心轴形成的规则的重复螺旋结构。其内容主要有三点：—C—(NH—C—CO)3N—OHHR3.613(ns)1.α－螺旋是多肽链珠帘围绕一个中心轴形成的规则的重复螺旋结构，α－螺旋的每一圈（一个螺旋）由3.6个aa残基组成，每隔3.6个aa残基沿螺旋轴方向上升一圈0.54nm（螺距），即每个aa残基沿螺旋轴上升0.15nm，绕轴旋转1000。2.残基的侧链伸向外侧。二面角是φ=-57o

，ψ=-47o3.相邻的螺圈之间形成氢键。氢键的取向几乎与中心轴平行。从N端出发，氢键由每一个aa残基羰基C上的O与其前面第四个aa残基酰胺N上的H之间形成。是13元环。4.α－螺旋有左手螺旋和右手螺旋。天然蛋白质中的α－螺旋绝大多数是右手螺旋。0.15nm0.54nm原子模型图球棒模型俯视图影响-螺旋形成的因素有：⑴AA的侧链大小，极大的侧链基团（存在空间位阻），AA的β-碳原子上有分支如：Thr，Ile,Val(2)特别小的侧链不易形成α－螺旋如：Gly的侧链是H，无约束，形不成-57的二面角。(3)R集团带电性。连续存在的侧链带有相同电荷的氨基酸残基（同种电荷的互斥效应不能形成键内氢键）如：Lys(4)AA的组成。有Pro等亚氨基酸存在（不能形成氢键）

Pro上的N原子位于吡咯环的形成，无游离的H,无法形成链内氢键。（2）、β－折叠(-pleatedsheet)

β－折叠是蛋白质中第二种最常见的二级结构，也是由Pauling和Cory在1950年首先提出来的。

由两/多条几乎完全伸展的肽链平行排列，通过链间的氢键交联而形成。

β－折叠有两种类型：一种是平行式，即所有肽链的N端都处于同一端；另一种是反平行式，即所有肽链的N端一顺一倒地排列。从能量角度看，反平行结构更稳定。-折叠结构特点1.肽链主链呈锯齿状折叠构象。

C总是处于折叠的角上2.AA的R基团处于折叠的棱角上，R基团与C间的键几乎垂直于片层。3.氢键主要在多肽链间或同一肽链的不同部分形成，相邻主链间靠C=O与N-H形成氢键。4.几乎所有肽键都参与链内氢键的交联5.氢键的取向与肽链的长轴接近垂直氢键NHO几乎在一条直线上，此时氢键最强。

-转角（-turn）是多肽链180°回折部分所形成的一种二级结构，大部分是球状蛋白。（3）、-转角（3）、β－转角(βturns)比较稳定的环状结构主要存在于球状蛋白分子中多数处在蛋白质分子的表面特征：⑴主链骨架本身以大约180°回折;⑵回折部分通常由四个氨基酸残基构成;⑶构象依靠第一残基的-CO基与第四残基的-NH基之间形成氢键来维系。

（4）某些氨基酸常见于β－转角中，如：Pro、Gly

——泛指不能归入明确的二级结构如折叠片和螺旋的多肽片断。（4）无规卷曲（randomcoil）特征：

1.无规卷曲是指多肽链主链部分形成的无规律的卷曲构象。无规是相对的，不是绝对的。

2.对于特定的蛋白质分子而言，其无规卷曲部分的构象则是特异的。使得蛋白质赋予柔性，和方向改变，比如;酶的活性中心核糖核酸酶分子中的二级结构α-螺旋β-折叠β-转角无规卷曲四、超二级结构与结构域（一）超二级结构

若干相邻的二级结构单元按照一定规律有规则组合在一起、相互作用，形成在空间构象上可彼此区别的二级结构组合单位。超二级结构类型βββααβ×β12345

52341

Β-链βαβ希腊钥匙拓扑结构β–曲折五、蛋白质的结构域(structuraldomain)

蛋白质的结构域是指在超二级结构基础上组装而成的，多肽链折叠成近乎球状的组装体，这种相对独立的三维实体叫结构域。

对于较大的蛋白质分子或亚基，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组成的。这种相对独立的三维实体就称结构域。结构域是球状蛋白的折叠单位。

蛋白质三级结构的基本结构单位是结构域。一个蛋白质可以只包含一个结构域也可以由几个结构域组成，故结构域是能够独立折叠为稳定的三级结构的多肽链的一部分或全部。结构域也是功能单位，通常多结构域蛋白质中不同的结构域是与不同的功能相关联的。纤连蛋白(fibronectin)分子的结构域(部分序列)己糖激酶的结构域卵溶菌酶的三级结构中的两个结构域-螺旋-转角-折叠二硫键结构域1结构域2

蛋白质的结构域的特点结构域通常是几个超二级结构的组合，对于较小的蛋白质分子，结构域与三级结构等同，即这些蛋白为单结构域。结构域一般由100-200个氨基酸残基组成，但大小范围可达40-400个残基。氨基酸可以是连续的，也可以是不连续的．结构域之间常形成裂隙，比较松散，往往是蛋白质优先被水解的部位。结构域之间由“铰链区”相连，使分子构象有一定的柔性，通过结构域之间的相对运动，使蛋白质分子实现一定的生物功能。如：酶的活性中心。在蛋白质分子内，结构域可作为结构单位进行相对独立的运动，水解出来后仍能维持稳定的结构，甚至保留某些生物活性．免疫球蛋白G的结构域movie木瓜蛋白酶的裂解位点抗原结合位点铰链区六、蛋白质的三级结构(tertiarystructure)1、三级结构的概念

蛋白质的三级结构是指多肽链在二级结构的基础上进一步盘旋、折叠，从而生成特定的空间结构。包括主链和侧链的所有原子的空间排布．特征：一般非极性侧链埋在分子内部，形成疏水核，极性侧链在分子表面．2.维持三级结构的作用力

氢键（主链内部、侧链之间、侧链与主链、侧链与介质水、主链与介质水）范德华力疏水相互作用-疏水效应（疏水键）——在水介质中球状蛋白质的折叠总是倾向于把疏水残基埋藏在分子的内部。这一现象称为疏水相互作用。离子键（盐键）二硫键疏水相互作用，在蛋白质三级结构中起着重要作用，它是使蛋白质多肽链进行折叠的主要驱动力。2、球状蛋白质三级结构的特征（1）、球状蛋白分子含多种二级结构元件。如肌红蛋白：78％α－螺旋、16％β－折叠、6％无规卷曲溶菌酶：40％α－螺旋、12％β－折叠、19％β－转角和29％无规卷曲（2）、球蛋白质三级结构具有明显的折叠层次从二级结构超二级结构结构域（3）、球蛋白分子是紧密的球状体或椭球状体（4）、球蛋白疏水侧链埋在分子内部，亲水侧链暴露在分子表面。因此球蛋白是水溶性的。（5）、球蛋白分子的表面有一个空穴（裂沟、凹槽），它是结合底物、效应物等配体并行使生物功能的活性部位。空穴周围分布着许多疏水侧链，为底物等发生化学反应营造了一个低介电区域。肌红蛋白

a.一条多肽链，153个氨基酸残基，一个血红素辅基，分子量17600。

b.肌红蛋白的整个分子具有外圆中空的不对称结构，肽链共折叠成8段较直的-螺旋体（75%，A-H），最长的有23个氨基酸残基，最短的有7个氨基酸残基。拐弯处多由Pro、Ser、Ile、Thr等组成。c.Mb整体分子十分结实，分子内部有一个能容纳4个H2O的空间。这个空间形成了疏水微环境，使得血红素伏击伸入其中。血红素（铁卟啉）辅基的结构及其氧合部位93（Ｆ８）肌红蛋白的亚基铁卟啉肌红蛋白的氧合曲线

肌红蛋白为单体蛋白,在氧分压较低时即易于与氧结合;并随氧分压的增加逐渐达饱和;其氧合曲线为双曲线;

煤气中毒的机制一氧化碳（CO）也能与血红素Fe原子结合。由于CO与血红素的结合能力是O2的250倍(单独时是25000倍)，因此，人体吸入少量的CO即可完全抑制肌红蛋白或血红蛋白与O2的结合，从而造成缺氧死亡。急救方法是尽快将病人转移到富含O2的环境中（如新鲜空气、纯氧气或高压氧气），使与血红素结合的CO被O2置换出来。

七、蛋白质的四级结构(quaternarystructure)

四级结构是指由两条或两条以上的多肽链（亚基）按一定方式聚合而成的具有特定构象的蛋白质分子。四级结构中的每个独立三级结构单元称为亚基。实质：蛋白质的四级结构实际上研究亚基之间的相互作用、空间排布及亚基接触部位的空间布局。亚基单独存在时无生物学活性。由两个以上，12个以下的亚基组成的蛋白称为寡聚蛋白（oligomeric

protern）。（寡聚蛋白中亚基可以是相同的或不相同的，亚基相同时，分子具有对称性）各亚基之间靠次级键连接。

如血红蛋白（Hb）的四级结构,含四个亚基。两条α链，两条β链α链：141个残基；β链：146个残基每个亚基含一个血红素辅基亲水性侧链基团在分子表面，疏水性基团在分子内部

别构蛋白：具有别构效应的蛋白质称为别构蛋白，若此蛋白质是酶，则为别构酶。A.几个概念别构效应：蛋白质与配体结合后能改变蛋白质的构象，进而改变蛋白质分子其他部位结合配体的能力。别构蛋白的结构特点都是寡聚蛋白质，有四级结构.分子中每个亚基上都有活性部位，或者还有别构部位；某些蛋白质的活性部位和别构部位分属不同的亚基。不同亚基各部位之间存在相互作用，部位之间的影响是通过构象变化传递的.

同促效应（homotropiceffect）：不同亚基之间发生作用的部位是相同的，如都是活性部位，则产生同位效应.★同促效应（同位效应）：蛋白质与一种配体的结合影响其它部位结合同种配体的能力包括（正）协同效应和负协同效应。同位效应一般是指活性部位之间的效应。正协同效性：一种配基的结合促进后续配基的结合，S型配体结合曲线。★负协同效性：一种配基的结合抑制后续配基的结合。

同促效应（homotropiceffect）正协同效应负协同效应S形配体结合曲线类似双曲线（血红蛋白）★异促效应（异位效应）：就是别构效应，活性部位的结合行为将受到别构部位与效应物结合的影响。★正效应物：促进活性部位与配基结合的别构效应物。★负效应物：抑制活性部位与配基结合的别构效应物。同位效应是别构效应的基础，别构效应可以看成`是对同位效应的一种修饰2.维持蛋白质四级结构的主要作用力在蛋白质四级结构中，亚基之间的作用力主要包括：氢键、离子键、范德华力、疏水相互作用。即亚基之间主要通过次级键彼此缔合在一起疏水相互作用是最主要的作用力。蛋白质的一、二、三、四级结构第五节蛋白质分子结构与功能的关系

一、蛋白质一级结构与功能的关系蛋白质的一级结构决定了空间构象，空间构象决定了蛋白质的生物学功能。

White和Anfinsen核糖核酸酶复性经典实验核糖核酸酶：

1.含124个氨基酸残基，含4对二硫键

2.在体内含量高，结构稳定

已有大量的实验结果证明，如果多肽或蛋白质一级结构相似，其折叠后的空间构象以及功能也相似1.一级结构的种属差异与分子进化

同源蛋白质：1.定义：不同物种中氨基酸序列明显相似且行使相同或相似功能的蛋白质。2.特点：

a.来源于同一祖先，在一级结构上存在种属差异性。

b.它们的基因编码序列及蛋白质氨基酸组成有较大的保守性，把这些具高度保守性的氨基酸残基称为不变残基。

c.同源蛋白质序列的相似性大小反映蛋白质之间的进化关系的近远。如细胞色素C的一级结构，通过分析不同物种的细胞色素C一级结构间相似程度，可反映出该物种在进化中的位置。细胞色素C是广泛存在于需氧生物细胞线粒体中的蛋白质，由一条多肽链和血红素辅基组成，在生物氧化过程中起传递电子的作用。陆上脊椎动物的Cytc有104个氨基酸残基，鱼类为107个，绿色植物为111或112个，酵母及霉菌中为107－109个。生物与人不同的AA数目黑猩猩0恒河猴1兔9袋鼠牛、猪、羊、狗11马12鸡、火鸡13响尾蛇14海龟15金枪鱼21角饺23小蝇25蛾31小麦35粗早链孢霉43酵母44

不同生物与人的Cytc的AA差异数目从100余种不同种属的Cytc的一级结构研究中发现，（1）亲缘关系越近，AA顺序的同源性（相似性）越大。（2）尽管不同生物间亲缘关系差别很大，但与细胞色素C功能密切相关的AA顺序，即保守顺序不变，称为不变残基。

14106100134323029271817675952514845413887848280706891GlyGlyPheCysGlyGlyGlyArgLysGlyCysLysPheHisProLeuGlyArgTyrAlaAsnTrpTyr707580LysLysLysProProTyrIleGlyThrMetAsnLeu血红素不同生物来源的细胞色素c中不变的AA残基

不变的AA残基35个不变的AA残基，是CytC的生物功能所不可缺少的。其中有的可能参加维持分子构象；有的可能参与电子传递；有的可能参与“识别”并结合细胞色素还原酶和氧化酶。教材是28个根据细胞色素C的顺序种属差异建立起来的进化树1.亲缘关系越远，进化上分道扬镳的时间就越早2.分叉离得越近的亲缘关系就越近3.进化树和传统分类学得到的进化系统图非常相近，因此可研究进化方面系统演化的关系。4.人和黑猩猩最近5.现在研究非常热门，用分子的手段来研究物种进化通过比较蛋白质和核苷酸的排列顺序研究，形成分子系统学。

胰岛素●有24个氨基酸残基位置始终不变：A．B链上6个Cys

不变，其余18个氨基酸多数为非极性侧链，对稳定蛋白质的空间结构起重要作用。不同动物来源的胰岛素，其空间结构可能大致相同。●其它可变氨基酸对稳定蛋白质的空间结构作用不大，但对免疫反应起作用。●猪与人接近，而狗则与人不同，因此可用猪的胰岛素治疗人的糖尿病。2、分子病

由于基因突变导致蛋白质一级结构发生变异，使蛋白质的生物功能减退或丧失而引起的遗传病叫分子病。最典型的例子是镰刀形红细胞贫血病，这是一种引起人类恶性贫血的疾病。病人的红细胞在缺氧时变成镰刀形，易破胀发生溶血，严重影响了与氧的结合。β链N－端aa排列顺序

12345678

Hb-AVal-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys

Hb-SVal-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys

HbAH2NVal-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys-COOH

HbSH2N