生物化学课件第五章蛋白质的共价结构
合集下载
2023-生物化学课件 第五章蛋白质的共价结构
二硫键的断裂：几条多肽链通过二硫键交 联在一起。可在可用8mol/L尿素或 6mol/L盐酸胍存在下，用过量的 -巯基 乙醇处理，使二硫键复原为巯基，然后 用烷基化试剂保护生成的巯基，以防止 它重新被氧化。可以通过参加盐酸胍方 法解离多肽链之间的非共价力；应用过 甲酸氧化法或巯基复原法拆分多肽链间 的二硫键。
一蛋级 白结质构一测 级定结策构略测定步骤
蛋白质一级结构测定的步骤
1、蛋白质的别离纯化
2、测定蛋白质分子中多肽链的数目
3、亚基别离
4、二硫键的拆分与保护
5、分析每一多肽链的氨基酸组成
6、鉴定多肽链的N-末端和C-末端残基
7 、多种方法的局部水解
8、测序
9、重叠
10 、二硫键位置确实定
N端的测定方法
SEO
• PS
WTOU
• EOVE
VERL
• RLA
APS
• HOWT
HO
• 借助重叠肽确定肽段次序：
• 末端残基 H
S
• 末端肽段HOWT
APS 或
•
OUS
• 第一套肽段：HOWT OUS EOVE RLA PS
• 第二套肽段：HO WTOU SEO VERL APS
• 推断全序列: HOWTOUSEOVERLAPS
多种方法确定
酶解法末端测序
酶解法末端测序
利用外切蛋白水解酶 (exo-peptidase) 将肽链的氨基酸从N端 (aminopeptidase) 或C端 (carboxypeptidase) 一个接一个游 离出来， 在不同时间取样进行分析，根 据所游离的氨基酸的摩尔数的多少来判
断氨基酸的排列顺序。
quanternary structure 四级结构： 蛋白质多聚体
生物化学蛋白质化学讲课文档
酪氨酸 max＝278nm
苯丙氨酸
max＝259nm
色氨酸 max＝279nm
第三十六页，共149页。
3. 化学性质
（1）-氨基参与的反应 ①与亚硝酸反应：得到-羟基酸并放出氮气。 是范斯来克法定量测定氨基酸的基本反应。 可以用氨基氮与总蛋白氮的比例表示蛋白质的 水解程度。
N H 2
蛋白质含量 = N含量×6.25
第二页，共149页。
二、蛋白质的分类
1. 分类依据——蛋白质不能按化学结构分类
常用依据：生物来源、理化性质、分子形状、化学组成 等。 2. 三种分类方法——按组成分类常用
1）根据分子形状：球状和纤维状蛋白；
球状蛋白：轴比小于10，较易溶解。 常见：血红蛋白，血清球蛋白，豆类球蛋白等。 纤维状蛋白：轴比大于10，不溶于水。
NH2 O
H2N CHC OH
-CO2
CH2NH2 -氨基丁酸
(CH2)2
(CH2)2
COOH
第四十三页，共149页。
COOH
（3）氨基和羧基共同参与的反应
①与茚三酮的反应：
O
O
O+ HR-CH-COH O+RHC+C H2+ O O N3H
OH O
N2H
OH O
水合茚三酮
还原茚三酮
OO
OO
O+ H N3+ HH
O H
RC H C O O H + H N O 2 RC H C O O H + N 2 + H 2 O
第三十七页，共149页。
3. 化学性质
（1）-氨基参与的反应
②与甲醛发生羟甲基化反应：
R—CH—COO-
生物化学课件3_蛋白质的共价结构
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。
2020/5/8
29
§3.4 蛋白质一级结构测序
3、 测序前的准备工作
§3.3 肽
1、 肽和肽键的结构
2020/5/8
14
§3.3 肽
1、 肽和肽键的结构
★多肽链可以看成由Cα 串联起来的无数个酰胺平 面组成
2020/5/8
15
§3.3 肽
2、 肽的物理和化学性质
（1）、 旋光性 一般短肽的旋光度等于其各个氨基酸的旋光度的总和。 （2）、 酸碱性质 短肽在晶体和水溶液中也是以偶极离子形式存在。 肽的酸碱性质主要取决于Ｎ端α－ＮＨ２和Ｃ端α－ COOH以及侧链Ｒ上可解离的基团。
Leu+ Pro0 Val-
此肽除Glx外，净电荷为0，可根据此肽的电
泳行为确定是Glu或是Gln。
2020/5/8
38
§3.4 蛋白质一级结构测序
5、 二硫键、酰胺及其他修饰基团的确定
（3）、 糖、脂、磷酸基位置的确定
糖类通过Asn、Ser与蛋白质连接，-N-糖苷 -0-糖 苷
脂类：Ser、 Thr、Cys 磷酸：Ser、 Thr、His 经验性序列：
§3.4 蛋白质一级结构测序
1、蛋白质测序的基本策略 对于一个纯蛋白质，理想方法是从N端直接测至 C端，目前能测100多个N端氨基酸。
（1）、 直接法（测蛋白质的序列） 两种以上特异性裂解法
N A 法裂解 A1 A2 B 法裂解 B1 B2
★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。
2020/5/8
29
§3.4 蛋白质一级结构测序
3、 测序前的准备工作
§3.3 肽
1、 肽和肽键的结构
2020/5/8
14
§3.3 肽
1、 肽和肽键的结构
★多肽链可以看成由Cα 串联起来的无数个酰胺平 面组成
2020/5/8
15
§3.3 肽
2、 肽的物理和化学性质
（1）、 旋光性 一般短肽的旋光度等于其各个氨基酸的旋光度的总和。 （2）、 酸碱性质 短肽在晶体和水溶液中也是以偶极离子形式存在。 肽的酸碱性质主要取决于Ｎ端α－ＮＨ２和Ｃ端α－ COOH以及侧链Ｒ上可解离的基团。
Leu+ Pro0 Val-
此肽除Glx外，净电荷为0，可根据此肽的电
泳行为确定是Glu或是Gln。
2020/5/8
38
§3.4 蛋白质一级结构测序
5、 二硫键、酰胺及其他修饰基团的确定
（3）、 糖、脂、磷酸基位置的确定
糖类通过Asn、Ser与蛋白质连接，-N-糖苷 -0-糖 苷
脂类：Ser、 Thr、Cys 磷酸：Ser、 Thr、His 经验性序列：
§3.4 蛋白质一级结构测序
1、蛋白质测序的基本策略 对于一个纯蛋白质，理想方法是从N端直接测至 C端，目前能测100多个N端氨基酸。
（1）、 直接法（测蛋白质的序列） 两种以上特异性裂解法
N A 法裂解 A1 A2 B 法裂解 B1 B2
蛋白质的共价结构优秀课件
定义 蛋白质的一级结构指多肽链中氨基酸的排列
顺序。
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。
（三）蛋白质构象和结构的组织层次
(二) 蛋白质的二级结构
定义 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 。
• 1. 催化功能-酶 • 2. 调节功能-激素、基因调控因子 • 3. 转运功能-膜转运蛋白、血红/血清蛋白 • 4. 贮存功能-乳、蛋、谷蛋白 • 5. 运动功能-鞭毛、肌肉蛋白 • 6. 结构成分-皮、毛、骨、牙、细胞骨架 • 7. 支架作用-接头蛋白 • 8. 防御功能-免疫球蛋白 • 9. 异常功能
（三）蛋白质构象和结构的组织层次
蛋白质的分子结构包括
一级结构(primary structure) 二级结构(secondary structure) 三级结构(tertiary structure) 四级结构(quaternary structure)
（三）蛋白质构象和结构的组织层次
(一)、蛋白质的一级结构(Primary structure）
Ser
Val
T yr
Asp
Gln
H
H
H
H
H
O
O
O
O
H3N+ C C N C C N C C N C C N C COO-
N-端 CH2
H CH
H CH2
H CH2
H CH2 C-端
OH
CH3CH3
CO2H
CH2
肽键 OH
CONH2
• 多肽链中AA残基按一定顺序排列：氨基酸顺序 • 含游离-氨基的一端：氨基端或N-端
顺序。
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。
（三）蛋白质构象和结构的组织层次
(二) 蛋白质的二级结构
定义 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 。
• 1. 催化功能-酶 • 2. 调节功能-激素、基因调控因子 • 3. 转运功能-膜转运蛋白、血红/血清蛋白 • 4. 贮存功能-乳、蛋、谷蛋白 • 5. 运动功能-鞭毛、肌肉蛋白 • 6. 结构成分-皮、毛、骨、牙、细胞骨架 • 7. 支架作用-接头蛋白 • 8. 防御功能-免疫球蛋白 • 9. 异常功能
（三）蛋白质构象和结构的组织层次
蛋白质的分子结构包括
一级结构(primary structure) 二级结构(secondary structure) 三级结构(tertiary structure) 四级结构(quaternary structure)
（三）蛋白质构象和结构的组织层次
(一)、蛋白质的一级结构(Primary structure）
Ser
Val
T yr
Asp
Gln
H
H
H
H
H
O
O
O
O
H3N+ C C N C C N C C N C C N C COO-
N-端 CH2
H CH
H CH2
H CH2
H CH2 C-端
OH
CH3CH3
CO2H
CH2
肽键 OH
CONH2
• 多肽链中AA残基按一定顺序排列：氨基酸顺序 • 含游离-氨基的一端：氨基端或N-端
生物化学 第5章蛋白质三维结构
310螺旋
α螺旋
π螺旋
（二）β-折叠片(β-pleated sheet)
• β-折叠片是蛋白质二级结构元件，是两条或两条以 上充分伸展成锯齿状折叠构象的多肽链，侧向聚集， 按肽键的长轴方向平行并列，通过氢键形成折扇状 的结构。
1、-折叠片的结构特征
1) 多肽链充分伸展，肽平面折叠成锯齿状； 2) 侧链交错位于锯齿状结构的上下方；
酰胺平面与二面角(Φ 、Ψ )
酰胺平面（肽平面）：每个肽单位的六个 原子（Cα －CO－NH－Cα ）都被酰胺键 固定在同一个平面上，该平面称为酰胺平 面（或肽平面）。
四、蛋白质的二级结构
四、蛋白质的二级结构
蛋白质的二级结构(secondary structure)是指多 肽链主链骨架中若干肽单位各自沿一定的轴盘 旋或折叠，并以氢键为主要次级键而形成的有 规则的构象。
第五章 蛋白质的三维结构
本章要点
研究蛋白质构象的方法 稳定蛋白质三维结构的作用力 多肽主链折叠的空间限制 蛋白质的二级结构 超二级结构和结构域 蛋白质的三级结构 蛋白质的四级结构
一、研究蛋白质构象的方法
X-射线衍射法
单色的X射线通过蛋白质晶体产 生衍射图，对衍射图中衍射斑点的位 置与强度进行测定和计算，可以确定 晶体的结构。
B．肽链平面充分伸展
C．每隔3.6个氨基酸螺旋上升一圈
D．每个氨基酸残基上升高度为0.15nm
2、列哪些因素妨碍蛋白质形成α-螺旋结构？
(E)
A．脯氨酸的存在
B．氨基酸残基的大的支链
C．酸性氨基酸的相邻存在 D．碱性氨基酸的相邻存在
E．以上各项都是
5、其他类型的螺旋
螺旋末端的最后一圈 不稳定，胶原蛋白中存在
生物化学课件之蛋白质(共119张PPT)
缬氨酸 valine Val V
亮氨酸 leucine Leu L
异亮氨酸 isoleucine Ile I
苯丙氨酸 phenylalanine Phe F
脯氨酸 proline Pro P
目录
2. 极性中性氨基酸
色氨酸 tryptophan Try W
丝氨酸 serine
Ser S
酪氨酸 tyrosine Try Y
第一节 蛋白质是生命的物质基础
一、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。
二、蛋白质的生物学重要性
1. 蛋白质是生物体重要组成成分 分布广：
普遍存在于生物界，动物、植物、微生物主要是由 蛋白质构成。
蛋白质元素组成的特点
各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16％。
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：
100克样品中蛋白质的含量 ( g % ) = 每克样品含氮克数× 6.25×100
1/16%
二、氨基酸 —— 组成蛋白质的基本单位
赖氨酸 lysine Lys K
精氨酸 arginine Arg R
组氨酸 histidine His H
目录
几种特殊氨基酸
• 脯氨酸
（亚氨基酸）
半胱氨酸
+
-HH
二硫键
胱氨酸
（二）氨基酸的理化性质
1. 两性解离性质 2. 紫外吸收性质 3. 茚三酮反应
1. 两性解离及等电点
氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于所处溶液的 酸碱度。
蛋白质共价结构生物化学优秀课件
蛋白质一级结构测定的基本策略
1、测定蛋白质中多肽链的数目； 2、拆分蛋白质分子的多肽链，分离纯化各肽链； 3、拆开多肽链内的二硫键； 4、分析各肽链的氨基酸组成； 5、鉴定多肽链的氨基末端残基和羧基末端残基； 6、用两种不同的裂解方式裂解多肽链成较小的片段； 7、测定各片段的氨基酸顺序； 8、用片段重叠法重建完整多肽链的一级结构； 9、确定二硫键的形成方式。
七、蛋白质氨基酸顺序的遗传编码
三个连续的碱基顺序为一个密码单位即密码 子或密码三联体，每个三联体代表一个氨基 酸。 每条多肽链的氨基酸顺序由RNA的碱基顺序决 定，而RNA的碱基顺序决定于DNA，因此一条 多肽链的氨基酸顺序最终由DNA分子中的一段 碱基顺序所决定。
§4-2 蛋白质的共价结构 -肽（peptide）
寡肽：由2-10个氨基酸组成的肽。
一个氨基酸的羧基与另一个 氨基酸的氨基之间失水形成 的酰胺键称为肽键，所形成 的化合物称为肽。
由两个氨基酸组成的肽称为二肽， 由多个氨基酸组成的肽则称为多 肽。组成多肽的氨基酸单元称为 氨基酸残基。
二、肽键（peptide bond）
-C-N-比大多数C-N 键短，具有部分双 键性质，不能自由 旋转。
一、蛋白质的一
级结构
A链
二、肽键的性质
三、肽平面
B链
四、肽链的方向 性
五、天然存在的 活性肽
A链21个aa残基
B链30个aa残基
一个链内二硫键 两个链间二硫键 分子量5700
一、蛋白质的一级结构
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。 多肽链即为蛋白质一级结构的主 体。-NCCNCC-
蛋白质—蛋白质的结构及性质(食品生物化学课件)
1
双缩脲反应
2
与水合茚三酮反应
3
乙醛酸反应
双缩脲反应
双缩脲反应
•两分子双缩脲与碱性硫酸铜作用，生成紫红 色的复合物。 •含有两个或两个以上肽键的化合物，能发生 同样的反应。 •肽键的反应，肽键越多颜色越深。 •受蛋白质特异性影响小。 •蛋白质定量测定；测定蛋白质水解程度。
乙醛酸反应
• 乙醛酸反应 –在蛋白质溶液中加入HCOCOOH，将浓硫酸 沿管壁缓慢加入，不使相混，在液面交界处， 即有紫色环形成。
本实验采用改良式凯氏定氮装置，将该装置用铁夹和铁环固定于铁架台的适当高度 蒸馏瓶颈部，铁环托住蒸馏瓶底部，并垫上石棉网，套妥冷凝水胶管，准备好用于加 约300瓦的小电炉。
3、实验步骤 （3）蒸馏 ①加吸收液和指示剂 将接受瓶即小锥形瓶中加入4%硼酸溶液10毫升及混合指示剂2滴，置于冷凝管下方
下口尖端插入酸液液面以下。 ②加夹层水（发生蒸汽用） 开通冷凝水，并使自来水由进水口注入蒸馏瓶外侧夹层中，使夹层内水面稍低于蒸
①硫酸铜。 ②硫酸钾。 ③硫酸。 ④混合指示液：1份1g/L甲基红乙醇溶液与5份1g/L溴甲酚绿乙醇溶液临用时混合。 ⑤氢氧化钠溶液(400g/L)。 ⑥硼酸溶液(20g/L)。 ⑦标准滴定溶液：0.0100mol／L HCl标准溶液。 ⑧牛乳
（七）蛋白质
3、实验步骤 （1）准确称取牛乳10ml小心移入已干燥的250mL定氮瓶中，加入0.5g硫酸铜，6g硫
1、原理 蛋白质为含氮有机物，牛乳中的蛋白质与硫酸和催化剂一同
蛋白质分解，其中C、H形成CO2及H2O逸去，分解的氨与硫酸结 后碱化蒸馏使氨游离，用硼酸吸收后，再以盐酸的标准溶液滴定 耗量得到样液中N的含量，乘以换算系数，即为蛋白质的含量。
第五章 蛋白质的共价结构-习题
第五章蛋白质的共价结构一、选择题⒈关于蛋白质构象的下列描述，其中正确的是；（）A、指手性碳原子上某一原子或基团的方位；B、指几何异构体中顺式或反式；C、指多肽链中一切原子（基团）随α-碳原子旋转，盘曲而产生的空间排布；D、指原子或基团改变涉及共价键的断裂和生成；E、不涉及蛋白质分子中的次级键和共价键⒉蛋白质的一级结构指：（）A、蛋白质所含氨基酸的种类和数目；B、蛋白质氨基酸的排列顺序；C、蛋白质分子多肽链的折叠盘曲；D、包括A、B、和C；E、以上都不对⒊蛋白质一级结构和功能关系的特点是：（）A、相同氨基酸组成的蛋白质功能一定相同；B、一级结构相近的蛋白质，其功能类似性越大；C、一级结构中任何氨基酸的改变，其生物活性立即丧失；D、不同生物来源的同种蛋白质，其一级结构完全相同；E、一级结构中任何氨基酸残基的改变，都不会影响其功能⒋为了充分还原核糖核酸酶，除了应用巯基乙醇，还需要（）A、过甲酸；B、尿素；C、调节pH到碱性；D、加热到50℃；⒌如果要测定一个小肽的氨基酸顺序，下列试剂中选择一个你认为最合适的（）A、茚三酮；B、CNBr；C、胰蛋白酶；D、PITC⒍蛋白质与碱共热而水解，虽然这个过程会破坏一些氨基酸，但它却被常用来定量蛋白质中的（）A、Ser；B、Cys；C、Thr；D、Trp⒎双缩脲反应主要用来测定（）A、DNA；B、RNA；C、胍基；D、肽⒏肽键在下列哪一个波长具有最大光吸收。
（）A、215nm；B、260nm；C、280nm；D、340nm；E、以上都不是。
⒐有一多肽经酸水解后产生等摩尔的Lys，Gly和Ala。
如果用胰蛋白酶水解该肽，仅发现有游离的Gly和一中二肽。
下列多肽的一级结构中，哪一个符合该肽的结构？（）A、Gly-Lys-Ala-Lys-Gly-Ala；B、Ala- Lys-Gly；C、Lys- Gly-Ala；D、Gly-Lys-Ala；E、Ala- Gly-Lys ⒑测定小肽氨基酸序列的最好方法是：（）A、2，4-二硝基氟苯法（FDNB）；B、二甲基萘磺酰氯法（DNS-Cl法）；C、氨肽酶法；D、苯异硫氰酸酯法；E、羧肽酶法二、判断是非⒈所有的蛋白质都具有催化活性。
王镜岩-生物化学-第5章_蛋白质的三维结构
（一）-螺旋 -helix
1.α螺旋的结构
在 α 螺 旋 中， 多 肽 主 链按 右 手 或 左 手方 向 盘 绕 ，形 成右手螺旋或左手螺旋 ， 相 邻 的 螺 圈之 间 形 成 链内 氢键，构成螺旋的每个Cα 都取相同的二面角Φ、Ψ。
典型的α螺旋特征：
① 二面角：Φ= -57°, Ψ= - 48°，是一种右手螺旋； ② 每圈螺旋：3.6个a.a残基， 高度：0.54nm ; ③ 每个残基绕轴旋转100°，沿轴上升0.15nm；
共价键和次级键键能对比
• 肽键
• 二硫键 • 离子键 • 氢键 • 疏水键
90kcal/mol
3kcal/mol 1kcal/mol 1kcal/mol 0.1kcal/mol
数量巨大
• 范德华力
这四种键能远小于共价键，称次级键
提问：次级键微弱但却是维持蛋白质三级结构中主 要的作用力,原因何在?
氢键是两个极性基团之间的弱键，也就是一个偶极 (dipole) 的带正电荷的一端被另一偶极带负电荷的一端所吸引形成的 键。存在于肽链与肽链之间，亦存在于同一螺旋肽链之中。 氢键虽然是弱键，但蛋白质分子中的氢键很多，故对蛋白质 分子的构象起着重要的作用。 方向用键角表示，是 指X—H与H…Y之间的 夹角，一般为180～ 250。
包括 三种弱的作用力： 定向效应: 极性基团间 诱导效应: 极性与非极性基团 间 分散效应: 非极性基团间
范德华力非常依赖原子间的距离，只有当两个非键合 原子处于一定距离时(当相互靠近到大约0.4～ 0.6nm(4～6A)时)，才能达到最大。
疏水键是蛋白质分子中疏水性较强的一些氨基酸(如缬氨酸、 亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸等)的侧链避开水相自相粘附聚 集在一起，形成孔穴，对维持蛋白质分子的稳定性起一定作 用。 它在维持蛋白质的三级结
生物化学-生化知识点_蛋白质的共价结构
⽣物化学-⽣化知识点_蛋⽩质的共价结构1.6 肽：P162肽为氨基酸的线性聚合物，蛋⽩质是由⼀条或多条多肽链构成。
①①①肽和肽键结构肽的命名从N端开始到COOH端，氨基酸残基按顺序从左向右写，-NH2末端在左，-COOH端在右。
如Ser-Gly-Phe，称为：丝氨酰⽢氨酰苯丙氨酸。
⼀般氨基酸数⽬<12~20的肽为寡肽（⼩肽）；>20的肽为多肽。
①①①肽的物理化学性质①1①与氨基酸同，为离⼦晶格，熔点⾼，在⽔溶液中以偶极离⼦存在。
多肽中酰胺的氢不易解离，肽的酸碱性质主要取决于游离末端的α-氨基和α-羧基，以及侧链R基上的可解离基团，如Glu的γ-COOH、Lys的ε-NH2。
①2①滴定曲线：也有等电点，为多价离⼦等电点。
以Gly-Glu-Lys-Ala四肽为例 (P166表4-6)：①当pH <3.5，末端可解离基团全部质⼦化，2个+NH-、2个COOH，净电荷 +2；3①pH 3.5-4.5，C-末端COOH解离（pK a-=3.7），为2个+NH3、⼀个COOH、⼀个COO-，净电荷+1；①pH 4.5~7.5，Glu的γ-COOH解离，2个+NH3、2个COO-(pK a=4.6)，为等电点，净电荷为0；①pH7.8~10.2，N末端-+NH3解离（pK a=7.8），⼀个+NH3、⼀个NH2、2个COO-、净电荷-1；①pH>10.2，ε-+NH3解离，2个NH2、2个COO-，净电荷-2。
pH在等电点以上（碱性），多肽带负电荷。
pH在等电点以下（酸性），多肽带正电荷。
蛋⽩质滴定曲线更加复杂。
①3①化学反应①与茚三酮在弱酸性溶液中共热显紫⾊，为α-NH2反应（注意：伯胺也可使茚三酮显紫⾊），氨基酸、多肽均有此反应。
Pro为仲胺（亚氨基氨基酸），与茚三酮⽣成黄⾊物质。
茚三酮反应可⽤于定性、定量测定氨基酸和多肽。
②肽键的双缩脲反应：多肽，蛋⽩质中有肽键，有此反应，氨基酸没有此反应。
生物化学蛋白质
生物化学蛋白质《生物化学蛋白质：化学式背后的奇妙世界》嘿，同学们！今天咱们来聊聊生物化学里超级重要的蛋白质以及与之相关的一些化学概念的化学式哦。
一、蛋白质的基本组成——氨基酸与化学键咱们先得知道蛋白质是由氨基酸组成的。
氨基酸就像一个个小积木块。
那这些小积木块是怎么连接起来形成长长的蛋白质链的呢？这就靠化学键啦。
化学键就像是原子之间的小钩子哦。
比如说，氨基酸之间连接靠的是一种特殊的共价键，就像原子们共用小钩子连接起来一样。
这个共价键可厉害了，它能让氨基酸稳稳地连在一起，就像咱们用绳子把珠子串起来做成手链一样，一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基之间通过这个共价键，手拉手形成了肽键，很多个氨基酸这样连接起来就变成了多肽链，多肽链再经过一些折叠、卷曲等复杂过程就形成了各种各样功能神奇的蛋白质啦。
二、蛋白质分子结构中的化学平衡蛋白质的结构可不是一成不变的哦，在体内存在着一种像拔河比赛一样的化学平衡。
咱们把蛋白质的不同构象（也就是不同的形状啦）看成是拔河比赛的两队人。
有时候，蛋白质可能是一种比较松散的结构，就像一队人有点放松；有时候它又会变成一种紧密的、有功能的结构，就像另一队人在使劲把绳子往自己这边拉。
当达到化学平衡的时候呢，就像是拔河的两队人力量相当了，正反应（从松散到紧密结构的变化）和逆反应（从紧密到松散结构的变化）的速率相等了，这个时候蛋白质在体内的这种结构状态的浓度就不再变化了。
这就保证了蛋白质在身体里能恰到好处地发挥作用，就像拔河比赛达到平衡后大家都停下来，场面稳定下来一样。
三、蛋白质分子的极性与溶解性咱们再来看看蛋白质分子的极性。
同学们都知道水是极性分子吧，它就像一个小磁针一样。
氧原子那一端就像是磁针的南极，带负电；氢原子那一端就像是北极，带正电。
蛋白质分子呢，它有的部分是极性的，有的部分是非极性的。
如果一个蛋白质分子极性的部分比较多，就像它身上带了很多小磁针，那它就比较容易和水这样的极性分子相处，就会比较容易溶解在水里，就像磁铁吸铁屑一样，极性相似的东西就容易凑在一起。
大学生物化学之 蛋白质(共89张PPT)
（1）测定蛋白质一级结构的要求
a、样品必需纯（>97%以上）； b、知道蛋白质的分子量；可以预测AA
数目，工作量大小。 c、知道蛋白质由几个亚基组成；
(2) 测定步骤
A.测定蛋白质分子中多肽链的数目和种类。
通过测定末端氨基酸残基的摩尔数与蛋白质分子量 之间的关系，即可确定多肽链的数目。
蛋白质一级结构的测定
CO-NH-CH-CO-NH-CH Nhomakorabea-COOH
CH2 CH2
谷胱甘肽—存在与动、植物及
CH2 SH CHNH2
微生物中：
1.参与体内氧化还原反应 2.作为辅酶参与氧化还原反应
保护巯基酶或含Cys的蛋白质中
COOH
SH的还原性,防止氧化物积累
2GSH
GS-SG
2.蛋白质一级结构的测定
蛋白质氨基酸顺序的测定是蛋白质化学 研究的基础。自从1953年测定了胰岛素 的一级结构以来，现在已经有上千种不 同蛋白质的一级结构被测定。
氨基酸的顺序是从N-端的氨基酸残基开始，以C-端氨基
酸残基为终点的排列顺序。如上述五肽可表示为：
Ser-Val-Tyr-Asp-Gln
肽的命名
❖ 从肽链的N-末端开始，残基用酰称呼。 例如：丝氨酰甘氨酰酪氨酰丙氨酰亮氨酸,
简写：Ser-Gly--Tyr -- Ala -- Leu，
书写时，通常把NH2末端AA残基放在左边，COOH末端AA
催化代谢反应。这是蛋白 质的一个最重要的生物学 功能
调
启
节
动 操纵
乳糖结构基因
基
子 基因
因R
P O LacZ
LacY Laca
1. 催化
mRNA
生物化学与分子生物学第五、六章 蛋白质的三维结2
是脊椎和无脊椎动物体含量最丰富的蛋白，能使 肌腱、软原骨胶、原蛋牙白、的皮头 和血管等结缔组织具有机械强度。
胶原原纤维中原胶 原分子的排列
一股原胶原 蛋白分子
原胶原（右手螺旋） 中的单链（左手螺旋）
胶原蛋白原纤维结构列
18
胶原原纤维通过原胶原分子内N-末端Lys-Lys之间交联
19
胶原原纤维通过相邻原胶原分子间N-末端和C-末端的Lys 以及吡啶啉交联形成锁链素（交联体）得到进一步稳定和增强
形成因素：与ＡＡ组成和排列
顺序直接相关。
多态性：多数为右手（较稳定
），亦有少数左手螺旋存在,e.g. 嗜 热 菌 蛋 白 酶 Asp-Asn-GlyGly(226-229) ； 存 在 尺 寸 不 同 的螺旋。
10
β－折叠
特征：两条或多条伸展 的多肽链（或一条多肽 链的若干肽段）侧向集 聚，通过相邻肽链主链 上的N-H与C=O之间有 规则的氢键，形成锯齿 状片层结构，即β－折 叠片。 类别：平行
6
非键合原子 接触半径
酰胺平面
α-碳原子 侧链
Φ=00，ψ=00
Φ=00，ψ=00 的多肽主链构象
酰胺平面
Φ=1800，ψ=1800
完全伸展的多肽主链构7象
（二）可允许的φ和ψ值： Ramachandran构象图
8
四、蛋白质的二级结构
蛋白质的二级结构（secondary structure）指肽链主 链不同区段通过自身的相互作用，形成氢键，沿某一主轴 盘旋折叠而形成的由氢键维系的局部规则构象，是蛋白质 结构的构象单元，主要有以下类型：
高级结构
3
研究蛋白质构象的方法
X-射线衍射法
核磁共振（NMR）法 圆二色谱（CD） 荧光偏振 拉曼光谱 扫描隧道显微术（STM）
生物化学第5章-蛋白质的三维结构(共41张PPT)
锌指结构，Zinc finger；
亮氨酸拉链结构，Leucin zipper；
EF手型钙结合性模序
(EF-hand Ca2+-binding motif）
肌钙蛋白的两个结构域。
七、球状蛋白与三级结构
1、定义：蛋白质的三级结构是指多肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置，即整 条肽链的三维构象。蛋白质的三级结构是在多种二级结构的基础上进一步
早在20世纪30年代，科学家就开始有X-射线衍射方法研究了肽的结构。 1、酰胺平面：参与肽键形成的两个原子及相邻的四个原子处于同一平面
，形成了酰胺平面，也称肽键平面，又称一个肽单位；多肽链的主链 由许多酰胺平面组成，平面之间以α碳原子相隔。
肽键的键长介于C-N单键和双键之间，具有部分双键的性质，不能自由旋 转;(肽键中C-N键长0.132nm, C-N单键0.148nm,C=N键）
基酸,某些氨基酸如脯氨酸和甘氨酸经常存在其中,由于甘氨酸缺少侧链(只有一个H),在β-转
角中能很好的调整其他残基的空间阻碍,因此使立体化学上最合适的氨基酸；而脯氨酸残
基的R与其α氨基己形成吡咯环，不能形成α-螺旋，因此在一定程度上迫使β-转角形成 。
四、Protein的二级结构——无规则卷曲
random coil
侧链与介质水，主链肽基与侧链或主链肽基与水之间形成。
②稳定蛋白质三维结构的作用力——盐键
盐键又称盐桥或离子键，它是正电荷与负电荷之间的一种静电相互作用。 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。多数情况下，可解离侧链基团分布在球状蛋白的表面，与介 质水形成水化层，稳定蛋白构象。
酰胺平面中的键长、键角是一定的；
亮氨酸拉链结构，Leucin zipper；
EF手型钙结合性模序
(EF-hand Ca2+-binding motif）
肌钙蛋白的两个结构域。
七、球状蛋白与三级结构
1、定义：蛋白质的三级结构是指多肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置，即整 条肽链的三维构象。蛋白质的三级结构是在多种二级结构的基础上进一步
早在20世纪30年代，科学家就开始有X-射线衍射方法研究了肽的结构。 1、酰胺平面：参与肽键形成的两个原子及相邻的四个原子处于同一平面
，形成了酰胺平面，也称肽键平面，又称一个肽单位；多肽链的主链 由许多酰胺平面组成，平面之间以α碳原子相隔。
肽键的键长介于C-N单键和双键之间，具有部分双键的性质，不能自由旋 转;(肽键中C-N键长0.132nm, C-N单键0.148nm,C=N键）
基酸,某些氨基酸如脯氨酸和甘氨酸经常存在其中,由于甘氨酸缺少侧链(只有一个H),在β-转
角中能很好的调整其他残基的空间阻碍,因此使立体化学上最合适的氨基酸；而脯氨酸残
基的R与其α氨基己形成吡咯环，不能形成α-螺旋，因此在一定程度上迫使β-转角形成 。
四、Protein的二级结构——无规则卷曲
random coil
侧链与介质水，主链肽基与侧链或主链肽基与水之间形成。
②稳定蛋白质三维结构的作用力——盐键
盐键又称盐桥或离子键，它是正电荷与负电荷之间的一种静电相互作用。 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。多数情况下，可解离侧链基团分布在球状蛋白的表面，与介 质水形成水化层，稳定蛋白构象。
酰胺平面中的键长、键角是一定的；
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
嗜热菌蛋白酶（thermolysin）；
木瓜蛋白酶（papain）；
X-Y (X=R, K,Q, H, Y)
胃蛋白酶（pepsin）；
枯草杆菌碱性蛋白酶（subtilisin）
专一酶：
Lys-X; X-Lys; Arg-X; Glu-X; X-Asp; Pro-X;
Asn-X , 商品名：Endoproteinase Asn-C
PPT文档演模板
生物化学课件第五章蛋白质的共价结 构
•氨基酸的确定
氨基酸的鉴定、分离纯化
•PTH-AA
PPT文档演模板
生物化学课件第五章蛋白质的共价结 构
太短在多肽链中次序的决定
• 资料：N-末端残基H,C-末端残基S;
• 第一套肽段 第二套肽段
• OUS
SEO
• PS
WTOU
• EOVE
VERL
••羧羧肽肽酶酶
•（Phe. Trp）
•（脂肪族）
•胃蛋白酶
•胰凝乳 •弹性蛋白酶 •胰蛋白酶 蛋白酶
•酶法专一性水解
肽键的专一性水解(酶法)
泛用酶：
胰蛋白酶（trypsin）；
Lys-X, Arg-X (X≠Pro)
胰糜乳蛋白酶（chymotrypsin）；Y-X（Y=Phe,Trp,Tyr;
X≠Pro)
1969年正式将一级结构定义为氨基酸序列和双硫键的位置。 介于二级结构和三级结构之间还存在超二级结构（二级结 构的组合）和结构域（在空间上相对独立）这两个层次。
PPT文档演模板
生物化学课件第五章蛋白质的共价结 构
PPT文档演模板
生物化学课件第五章蛋白质的共价结 构
PPT文档演模板
生物化学课件第五章蛋白质的共价结 构
•蛋白质结构层次
蛋白质的结构层次
1952年丹麦人Linderstrom-Lang最早提出蛋白质 的结构可以分成四个层次: primary structure 一级结构： 氨基酸序列 secondary structure 二级结构： α螺旋，β折叠 tertiary structure 三级结构：所有原子空间位置 quanternary structure 四级结构： 蛋白质多聚体
PPT文档演模板
生物化学课件第五章蛋白质的共价结 构
•C端的测定方法
1、肼法 2、还原法 3、酶降解法
PPT文档演模板
生物化学课件第五章蛋白质的共价结 构
•肼法C端测定
肼(hydrazine)法测定
蛋白质与无水肼加热
-------NH-CH-CONH-CH-COOH
|
|
Rx
Ry
•＋NH2NH2，100℃，5～10h
2、测定蛋白质分子中多肽链的数目
3、亚基分离
4、二硫键的拆分与保护
5、分析每一多肽链的氨基酸组成
6、鉴定多肽链的N-末端和C-末端残基
7 、多种方法的部分水解
8、测序
9、重叠
10 、二硫键位置的确定
PPT文档演模板
生物化学课件第五章蛋白质的共价结 构
N端的测定方法
1、Sanger（二硝基氟苯）法 2、丹磺酰氯法 3、Edman法 4、酶降解法
PPT文档演模板
生物化学课件第五章蛋白质的共价结 构
常利用蛋白质数据库
//www.espasy.ch/swissmod/ /// ///pdb/
PPT文档演模板
生物化学课件第五章蛋白质的共价结 构
蛋白质氨基酸顺序与生物功能
•研究蛋白质一级结构与功能的关系主要是：研究多肽链中不同 部位的残基与生物功能的关系。 • 进行这方面的研究常用的方法有：同源蛋白质氨基酸顺序 相似性分析、氨基酸残基的化学修饰及切割实验等。 •例1 镰刀形贫血病 患者血红细胞合成了一种不正常的血红蛋白（Hb-S） 它与正常的血红蛋白（Hb-A）的差别：仅仅在于β链的N-末端 第6位残基发生了变化 （Hb-A）第6位残基是极性谷氨酸残基，（Hb-S）中换成了非 极性的缬氨酸残基 使血红蛋白细胞收缩成镰刀形，输氧能力下降，易发生溶血 这说明了蛋白质分子结构与功能关系的高度统一性
PPT文档演模板
生物化学课件第五章蛋白质的共价结 构
氨基酸与2,4一二硝基氟苯(DNFB)的反应
（sanger反应）
•+
•DNFB（dinitrofiuorobenzene）
•弱碱 中
•氨基酸
•DNP-AA(黄色)
•+ HF
•Sanger试剂标记反应
Sanger试剂(FDNB)标记N末端
PPT文档演模板
酸
•取代DNFB测定蛋白质N端氨基酸，灵敏度高
PPT文档演模板
生物化学课件第五章蛋白质的共价结 构
氨基酸与苯异硫氰酯（PITC）的反应 （Edman反应）
•+
•PITC（phenylisothiocyanate）
•弱硷 中•(400 C)
•(硝基甲烷 400 C) •H+
•苯乙内酰硫脲衍生物(PTH-AA) （phenylisothiohydantion-AA）
生物化学课件第五章蛋白质的共价结 构
•Sanger试剂标记测序
ABCDE ↓ •FDNB
*ABCDE ↓ •部分水解
*A，*AB，*ABC，*ABCD，*ABCDE ↓ •完全水解
*A,*A+B,… … *A+B+C+D+E ↓ •FDNB
*A,*A+*B,… … *A+*B+*C+*D+*E
PPT文档演模板
PPT文档演模板
生物化学课件第五章蛋白质的共价结 构
PPT文档演模板
生物化学课件第五章蛋白质的共价结 构
二硫键的断裂：几条多肽链通过二硫键交联在
一起。可在可用8mol/L尿素或6mol/L盐酸胍存 在下，用过量的-巯基乙醇处理，使二硫键还 原为巯基，然后用烷基化试剂保护生成的巯基， 以防止它重新被氧化。可以通过加入盐酸胍方 法解离多肽链之间的非共价力；应用过甲酸氧 化法或巯基还原法拆分多肽链间的二硫键。
生物化学课件第五章蛋 白质的共价结构
PPT文档演模板
2020/11/26
生物化学课件第五章蛋白质的共价结 构
PPT文档演模板
生物化学课件第五章蛋白质的共价结 构
PPT文档演模板
生物化学课件第五章蛋白质的共价结 构
PPT文档演模板
生物化学课件第五章蛋白质的共价结 构
PPT文档演模板
生物化学课件第五章蛋白质的共价结 构
• 1943－53年，Sanger确定了牛胰岛素 的一级结构，1958年获得Nobel化学奖；
• 1981年，Berg（因DNA重组技术得奖） 在大肠杆菌中表达了人胰岛素.
PPT文档演模板
生物化学课件第五章蛋白质的共价结 构
•一蛋级白结质构 一测级定结策构略测定步骤
蛋白质一级结构测定的步骤
1、蛋白质的分离纯化
PPT文档演模板
生物化学课件第五章蛋白质的共价结 构
•蛋白质一级结构的个体差异
PPT文档演模板
生物化学课件第五章蛋白质的共价结 构
PPT文档演模板
生物化学课件第五章蛋白质的共价结 构
PPT文档演模板
生物化学课件第五章蛋白质的共价结 构
•胰岛素
二
硫
• -巯基乙醇
键
的
断 裂
•碘乙酸
确定原多肽链重二硫键的位置：
一般采用胃蛋白酶处理没有断开二硫键 的多肽链，再利用双向电泳技术分离出 各个肽段，用过甲酸处理后，将每个肽 段进行组成及顺序分析，然后同其它方 法分析的肽段进行比较，确定二硫键的 位置。
过隐居生活,1967年研制的自动化仪器可以达到每小时一个 氨基酸的速度; 他坚持不申请专利, 给了美国公司得以随便开 发仪器的方便. 1972年到德国,77年因脑瘤过世.
• 由于Edman降解产物需要在紫外域进行检测, 只有HPLC和 相应的紫外检测手段进步后才得到普及;60年代后期Moore & Stein利用该反应测定了RNase的一级结构, 遗憾的是 Edman没有和他们分享Nobel化学奖.
胰岛素的历史 第一个生化药物
• 最小的蛋白质，由A链(21 AA)和B (30 AA)组成；动物胰腺ß 细胞分泌的一种激 素,告诉细胞往里面运输糖、氨基酸、K+；
• 1921年Banting & Best 从胰腺中抽提 出了有活性的胰岛素，1923年Banting & Macleod获Nobel医学奖；
•Edman降解法1
Edman 降解法(I)
PPT文档演模板
•DABITC ：有色Edman试剂
•在Edman试剂上加发色基团
生物化学课件第五章蛋白质的共价结 构
•Edman降解法2
Edman 降解法(II)
PPT文档演模板
生物化学课件第五章蛋白质的共价结 构
无冕英雄Pehr Victor Edman
• RLA
APS
• HOWT
HO
PPT文档演模板
生物化学课件第五章蛋白质的共价结 构
• 借助重叠肽确定肽段次序：
• 末端残基 H
S
• 末端肽段HOWT
APS 或
•
OUS
• 第一套肽段：HOWT OUS EOVE RLA PS
• 第二套肽段：HO WTOU SEO VERL APS
• 推断全序列: HOWTOUSEOVERLAPS
经典的二硫键位置的确定法
1、为防止Cys跟Cys-Cys发生交换反 应，先将自由SH基封闭;
2、进行专一性部分水解; 3、纸层析分离水解产物; 4、气相过甲酸法切断S-S键，作第二