蛋白质-氨基酸、肽、蛋白分子结构课件.ppt

1、氨基酸蛋白质的 构件单元 第一节第一节 蛋白质的元素组成蛋白质的元素组成 第二节第二节 蛋白质的构件单元蛋白质的构件单元 氨基酸氨基酸 第三节第三节 肽肽 第四节第四节 蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构 第五节第五节 蛋白质结构与功能的关系蛋白质结构与功能的关系 第六节第六节 蛋白质的重要性质蛋白质的重要性质 第七节第七节 蛋白质的分离提纯蛋白质的分离提纯 第八节第八节 蛋白质的分类蛋白质的分类 第二章 蛋白质 一、蛋白质一、蛋白质基本氨基酸基本氨基酸二、基本氨基酸的二、基本氨基酸的分类分类三、蛋白质的三、蛋白质的稀有稀有氨基酸氨基酸四、四、非蛋白质非蛋白质氨基酸氨基酸五、氨基酸的五、氨基酸的

2、酸碱性酸碱性六、氨基酸的六、氨基酸的立体化学立体化学第二节第二节 氨氨 基基 酸酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 酪氨酸酪氨酸 色氨酸色氨酸 有显著紫外吸收的氨基酸：有显著紫外吸收的氨基酸：Tyr 275nmTyr 275nmPhe 257nmPhe 257nmTrp 280nmTrp 280nm七、氨基酸的吸收光谱氨基酸的紫外吸收光谱氨基酸的紫外吸收光谱蛋白质的特蛋白质的特异吸收波长异吸收波长在在 280 nm280 nm紫外法测定紫外法测定蛋白质含量蛋白质含量的的理论基础理论基础氨基酸a a-碳原子碳原子八、氨基酸的重要化学反应 茚三酮反应：茚三酮反应：-水合茚三酮试剂水合茚三酮试剂 桑格桑格(San

3、ger)(Sanger)反应：反应：-DNFB(2DNFB(2，4-4-二硝基氟苯二硝基氟苯)艾德曼艾德曼(Edman(Edman)反应：反应：PITC(PITC(苯异硫氰酸苯异硫氰酸)成成肽肽反应反应Peptide 酰胺键酰胺键 肽键肽键 一、蛋白质一、蛋白质基本氨基酸基本氨基酸二、基本氨基酸的二、基本氨基酸的分类分类三、蛋白质的三、蛋白质的稀有稀有氨基酸氨基酸四、四、非蛋白质非蛋白质氨基酸氨基酸五、氨基酸的五、氨基酸的酸碱性酸碱性六、氨基酸的六、氨基酸的立体化学立体化学七、氨基酸的七、氨基酸的吸收光谱吸收光谱八、氨基酸的八、氨基酸的重要化学反应重要化学反应第二节第二节 氨氨 基基 酸酸肽键

4、（酰胺键）蛋白质是以氨基酸为基本单位的生物大分子。许多个氨基酸由酰胺键连接在一起，形成不分支的多聚物,称为多肽链。（聚合体聚合体/多聚物多聚物）（单体单体）（寡聚体寡聚体）一、肽键 二、肽的命名 三、天然多肽 第三节 肽肽键：一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的 a a-氨基脱去一分子水缩合后形成的酰胺键，也称为肽键（peptide bond.）肽的命名与方向肽的命名与方向 丝氨丝氨酰酰甘氨甘氨酰酰酪氨酪氨酰酰丙氨丙氨酰酰亮氨亮氨酸酸NC残基残基天然多肽天然多肽新陈代谢的产物，具有特殊的生物学功能。天然多肽天然多肽 谷氨酸谷氨酸a ab bg gg g-肽键肽键 天然多肽天然多肽新陈代谢的产物，具

5、有特殊的生物学功能。含含D-氨基酸；含氨基酸；含a-a-肽键肽键以外的以外的其他类型其他类型酰胺键。酰胺键。一、肽键 二、肽的命名 三、天然多肽 第三节 肽（聚合体聚合体/多聚物多聚物）（单体单体）（寡聚体寡聚体）第一节第一节 蛋白质的元素组成蛋白质的元素组成 第二节第二节 蛋白质的构件单元蛋白质的构件单元 氨基酸氨基酸 第三节第三节 肽肽 第四节第四节 蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构 第五节第五节 蛋白质结构与功能的关系蛋白质结构与功能的关系 第六节第六节 蛋白质的重要性质蛋白质的重要性质 第七节第七节 蛋白质的分离提纯蛋白质的分离提纯 第八节第八节 蛋白质的分类蛋白质的分类 第二章 蛋白

6、质 第一节第一节 蛋白质的元素组成蛋白质的元素组成 第二节第二节 蛋白质的构件单元蛋白质的构件单元 氨基酸氨基酸 第三节第三节 肽肽 第四节第四节 蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构 第五节第五节 蛋白质结构与功能的关系蛋白质结构与功能的关系 第六节第六节 蛋白质的重要性质蛋白质的重要性质 第七节第七节 蛋白质的分离提纯蛋白质的分离提纯 第八节第八节 蛋白质的分类蛋白质的分类 第二章 蛋白质肽键（酰胺键）-Glu-Ala-Cys-Pro-Thr-Ile-Met-His-(PROTEIN)(DNA)生命之歌生命之歌?.蛋白质的分子结构 第四节 蛋白质的分子结构 一级结构与 高级结构 第四节 蛋白质

7、的分子结构 一级结构与 高级结构 生理生理 功能功能自身所感知的生命现象或自身所感知的生命现象或 功能；功能；在已有理论基础上的推测；在已有理论基础上的推测；借助相关仪器和试验所得出借助相关仪器和试验所得出 的结果；的结果；综上，得出结论。第四节第四节 蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构一、基本认识 二、入手点 三、蛋白质的 结构层次.一、基本认识 1.构型与构象构型构型的改变必须的改变必须断裂共价键断裂共价键;构象构象的改变仅是的改变仅是 C-C 单键自由单键自由旋转旋转的结果。的结果。肽键（酰胺键）蛋白质高级结构的构建属于构象范畴!超分子集合体超分子集合体 基本认识：基本认识：2.2.蛋白质

8、分子是氨基酸的多聚物，每一种蛋白质均有其唯一而确定的氨基酸顺序。3.蛋白质分子的折叠 过程应该是自发的，并且应该是一个高度定向和协同的过程。4.4.蛋白质折叠蛋白质折叠所形成的天所形成的天然的且高度有组织的然的且高度有组织的构象构象应该是应该是蛋白质蛋白质自身分子自身分子之之间以及与间以及与周围溶剂周围溶剂分子之分子之间间各种相互作用各种相互作用精确平衡精确平衡的的必然必然结果。结果。5、每一种蛋白质的空间构象应该是唯一而确定的，应该是一种能量最低状态。5.蛋白质的生理功能是由其高级结构（空间构象）完成的。结构 功能-?一、基本认识 二、入手点？第四节第四节 蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构

9、入手点：入手点：1.1.蛋白质是大分子多聚物！蛋白质是大分子多聚物！2.2.结构物质的基本特性？结构物质的基本特性？3.3.生理环境因素的影响生理环境因素的影响水？！水？！4.4.各种作用力的相互平衡？各种作用力的相互平衡？5.5.多肽链中可能存在的有组织的多肽链中可能存在的有组织的 局部排列？局部排列？蛋白质结构层次的推测蛋白质结构层次的推测 一、基本认识 二、入手点 第四节第四节 蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构三、蛋白质空间构象的形成与蛋白质的结构层次（一）构建过程中需要考虑的相关 因素：1.1.折叠过程是高度定向和折叠过程是高度定向和 协同的过程，主要是两方协同的过程，主要是两方 面因

10、素的平衡：面因素的平衡：.能量因素：能量因素：非共价键的非共价键的 键合键合.几何因素：几何因素：空间位阻和空间位阻和 立体效应立体效应 2.2.水的化学特性是决定水的化学特性是决定 蛋白质构象的重要因素蛋白质构象的重要因素 极性分子极性分子AAAA的的R R基团？基团？（亲水性）（亲水性）（疏水性）（疏水性）氢键体系氢键体系 3.3.决定蛋白质构象的决定蛋白质构象的 主要作用力：主要作用力：氢键、氢键、静电作用力、静电作用力、疏水作用力疏水作用力（逃避水相环境（逃避水相环境 的趋势，疏水内核的形成）、的趋势，疏水内核的形成）、分子间作用力（范德华力，分子间作用力（范德华力，范德华半径）。范德

11、华半径）。（二）蛋白质的结构层次（二）蛋白质的结构层次 为了研究和讨论的方便，为了研究和讨论的方便，人人为划分为划分为：为：一级结构一级结构、二二级结构级结构、超二级结构超二级结构、结构域结构域、三级结构三级结构、四四级结构级结构。蛋白质的一级结构：蛋白质的一级结构：由酰胺键连接而成的蛋白质多肽链中氨基酸的种类、数量和排列顺序。共价键连接，共价主链共价键连接，共价主链蛋白质多肽链的结构特点：蛋白质多肽链的结构特点：多肽链由一个规则的无分支的单调重复的主链和变化多端的侧链两部分构成。主链主链 R 基团基团 肽键肽键天然构象的折叠信息贮存于氨基酸的排列顺序之中！即：蛋白质的一级结构决定其折叠特性H

12、2OH2OH2OH2O（二）蛋白质的结构层次（二）蛋白质的结构层次1.1.蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构 决定其折叠特性决定其折叠特性肽键肽键（酰（酰胺胺键）键）2.构象的空间限制：构象的空间限制：孤对电子孤对电子离域离域d-d-d+d+共振杂化体共振杂化体肽平面肽平面的形成的形成肽平面肽平面a-a-C 原子为肽平面间的连接点原子为肽平面间的连接点 .肽平面肽平面/酰胺平面酰胺平面 的刚性的刚性.侧链基团的空间侧链基团的空间 位阻位阻 2.构象的空间限制：构象的空间限制：a-a-C 原子为肽平面间的连接点原子为肽平面间的连接点 二面角多肽链折叠的空间限制多肽链折叠的空间限制F:Ca a-NY

13、:Ca a-CF=0 y=0多肽链折叠的多肽链折叠的空间限制空间限制Ra-a-Ca-a-Ca-a-C 二面角F=180 y=180多肽链折叠的空间限制180=0 角肽平面、侧链基团 构象的空间限制。进一步折叠的倾向性?（二）蛋白质的结构层次（二）蛋白质的结构层次1.1.蛋白质的一级结构决定其折叠特性蛋白质的一级结构决定其折叠特性 2.构象的空间限制：构象的空间限制：由由L-L-型氨基酸的型氨基酸的a-a-C连接而成连接而成的的“肽平面肽平面”长链的链状特点？长链的链状特点？非极性疏水非极性疏水R基团的折叠倾基团的折叠倾 向性与主链基团折叠倾向性的向性与主链基团折叠倾向性的矛盾？矛盾？构建单元的

14、元素组成特点？构建单元的元素组成特点？二级 结构？一、基本认识 二、入手点 第四节 蛋白质的分子结构三、蛋白质空间构象的形成与蛋白质的结构层次:（一）构建过程中需要考虑的相关因素：（一）构建过程中需要考虑的相关因素：（二）蛋白质的结构层次（二）蛋白质的结构层次:1.1.蛋白质的一级结构决定其折叠特性蛋白质的一级结构决定其折叠特性2.构象的空间限制构象的空间限制继续预习第四节继续预习第四节作业：1.1.计算计算AlaAla、HisHis、GluGlu的的pIpI值。值。2.2.写出写出 pH 7 pH 7 时的二肽时的二肽Asp-HisAsp-His。3.3.画出画出GlyGly的的Fische

15、rFischer投影并指出它的哪一个投影并指出它的哪一个H H被被CHCH3 3取取代就生成代就生成D-AlaD-Ala。4.4.我们胃液中（我们胃液中（pH=1.5pH=1.5）的胃蛋白酶的等电点约为）的胃蛋白酶的等电点约为1 1，远低于其他蛋白质的远低于其他蛋白质的pIpI，试问等电点如此之低的，试问等电点如此之低的胃蛋白酶必定存在大量的什么样的官能团？什么胃蛋白酶必定存在大量的什么样的官能团？什么氨基酸才能提供这样的基团？氨基酸才能提供这样的基团？5.5.总结教材上所涉及的氨基酸的三种重要化学反应的总结教材上所涉及的氨基酸的三种重要化学反应的试剂、反应特点及其应用。试剂、反应特点及其应用。6.6.何谓肽平面？其形成原因是什么？何谓肽平面？其形成原因是什么？下次上课前交