蛋白质的共价结构课件
合集下载
第四章蛋白质的共价结构
三字母符号时，氨基酸之间用连字符(－)或(· )隔开。
• 一级结构的全部内容包括： 多肽链数目、氨基酸组成、氨基酸顺序、连接方式、 二硫键的数目和位置、非氨基酸成分等
自1953年Sanger F.报道了牛胰岛素两条多肽链 的氨基酸序列以来，已有100，000多个不同蛋白质 的氨基酸序列被测定（简称蛋白质测序）。
蛋白质的一级结构研究
研究一级结构需要阐明的内容： • 1）蛋白质分子的多肽链数目。 • 2）每条肽链的末端残基种类。 • 3）每条肽链的氨基酸顺序。 • 4）链内或链间二硫键的配置等。
测定蛋白质的一级结构的主要意义： • 一级结构是研究高级结构的基础。 • 可以从分子水平阐明蛋白质的结构与功能的关系。 • 可以为生物进化理论提供依据。 • 可以为人工合成蛋白质提供参考顺序。
CH C
N
CH COO -
O
Peptide bond
* 两分子氨基酸缩合形成二肽，三分子氨基酸 缩合则形成三肽……
* 由二十个以内氨基酸相连而成的肽称为寡肽 (oligopeptide)，由更多的氨基酸相连形成的 肽称多肽(polypeptide)。
* 肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团不全， 被称为氨基酸残基(residue)。
R2 O
R3 O
H2N CH C HN CH C HN CH C
N端
氨基酸残基 氨基酸残基
肽链书写方式：N端→C端 肽链有链状、环状和分支状。
Rn O HN CH COH
C端
命名：根据氨基酸组成，由N端→C端命名
O
O
H3C CH C HN CH2 C HN CH COOH
NH2
CH2
CH H3C CH3
蛋白质的一级结构是指蛋 白质多肽链中氨基酸的排 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。
• 一级结构的全部内容包括： 多肽链数目、氨基酸组成、氨基酸顺序、连接方式、 二硫键的数目和位置、非氨基酸成分等
自1953年Sanger F.报道了牛胰岛素两条多肽链 的氨基酸序列以来，已有100，000多个不同蛋白质 的氨基酸序列被测定（简称蛋白质测序）。
蛋白质的一级结构研究
研究一级结构需要阐明的内容： • 1）蛋白质分子的多肽链数目。 • 2）每条肽链的末端残基种类。 • 3）每条肽链的氨基酸顺序。 • 4）链内或链间二硫键的配置等。
测定蛋白质的一级结构的主要意义： • 一级结构是研究高级结构的基础。 • 可以从分子水平阐明蛋白质的结构与功能的关系。 • 可以为生物进化理论提供依据。 • 可以为人工合成蛋白质提供参考顺序。
CH C
N
CH COO -
O
Peptide bond
* 两分子氨基酸缩合形成二肽，三分子氨基酸 缩合则形成三肽……
* 由二十个以内氨基酸相连而成的肽称为寡肽 (oligopeptide)，由更多的氨基酸相连形成的 肽称多肽(polypeptide)。
* 肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团不全， 被称为氨基酸残基(residue)。
R2 O
R3 O
H2N CH C HN CH C HN CH C
N端
氨基酸残基 氨基酸残基
肽链书写方式：N端→C端 肽链有链状、环状和分支状。
Rn O HN CH COH
C端
命名：根据氨基酸组成，由N端→C端命名
O
O
H3C CH C HN CH2 C HN CH COOH
NH2
CH2
CH H3C CH3
蛋白质的一级结构是指蛋 白质多肽链中氨基酸的排 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。
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
第三节蛋白质的共价结构
ψ
C
二面角取值的定义： 二面角取值的定义
N–Cα 两侧 两侧: Cα–C2与N1–H呈反式：φ=0º 呈反式：φ 呈反式： 顺式：φ 顺式：φ=180º Cα–C，两侧 两侧: Cα–N1与 C2=O呈反式：ψ =0º 呈反式：ψ 呈反式： 顺式： ψ=180º
N
肽的物理和化学性质： 二 肽的物理和化学性质：
天然存在的活性肽： 三 天然存在的活性肽：
脑啡肽（ 脑啡肽（enkephalin)：5 ~ 6 肽，神经系统 ： 鹅膏蕈碱： α - 鹅膏蕈碱：环八肽 Glu- γ-Cys-Gly 谷胱甘肽： 谷氨酰胱氨酰甘氨酸 谷胱甘肽：γ-谷氨酰胱氨酰甘氨酸
|
GSH（还原型）：三肽 （还原型）：三肽 ）： GSSG（氧化型）：六肽 ）：六肽 （氧化型）： 鹅肌肽（ 甲基-his) 鹅肌肽（β-Ala-1-甲基 甲基 肌肽（ 肌肽（β-Ala-his)
3 趋同进化与趋异进化： 趋同进化与趋异进化：
趋异进化（divergence）：同一祖先蛋白质序列随着基因突变 趋异进化（ ） 和进化而趋向于差异。 各种Ser蛋白酶 和进化而趋向于差异。如：各种 蛋白酶 趋同进化（ 趋同进化（convergence） ）
结论：从构建的无根树来看 种 结论：从构建的无根树来看50种nuleocapsid-protein (病毒 病毒 衣壳蛋白， 蛋白 聚成了三枝， 蛋白） 衣壳蛋白，N蛋白）聚成了三枝，而SARS的N蛋白并不属于 的 蛋白并不属于 这三枝，因此结论为从由N蛋白构建的进化树中可以看出 这三枝，因此结论为从由 蛋白构建的进化树中可以看出 SARS在进化上是一个特殊的病毒 在进化上是一个特殊的病毒. 在进化上是一个特殊的病毒
Hale Waihona Puke 肽平面结构特征: 肽平面结构特征
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-
第3章蛋白质的共价结构PPT课件
3.多肽链的部分裂解和肽段混合物 的分离纯化
（
• 酶解法:
1
）
• 胰蛋白酶，胰凝乳蛋白酶，胃蛋白酶，嗜热菌蛋白酶
多 肽
• 裂解后通过凝胶过滤、凝胶电泳和高效液相色谱分离纯化。
• (6)多肽链断裂成多个肽段，可采用两种或多 种不同的断裂方法将多肽样品断裂成两套或 多套肽段或肽碎片，并将其分离开来。
第24页/共46页
(4)二硫键的断裂
• 由几条多肽链构成的蛋白质分子存在两种形式： • 1.几条多肽链借助非共价键连接在一起，可用
8mol/L尿素或6mol/L盐酸胍处理，即可分 开多肽链(亚基). • 2.几条多肽链通过二硫键交联在一起。可在 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。
2.肽的命名
H3N+ N-端
Ser H
O
CC
Val H
O
NCC
CH2
H CH
OH
CH3 CH3
肽键
Tyr H
O NCC H CH2
OH
Asp H
NCC
H CH2 CO2H
Gln H
N C COOH CH2 C-端
CH2
CONH2
• 根据参与其组成的氨基酸残基从N-末端开始命 名。
• 如上述五肽可称为丝氨酰缬氨酰酪氨酰天门冬 氨酰谷氨酰氨，N-末端氨基酸残基在左，C末端氨基酸残基在右。
第19页/共46页
1. 测序的一般策略
• (2)多肽链的拆分。
• 由多条多肽链组成的蛋白质分子，必须先进 行拆分。
• 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。
第二节蛋白质的共价结构
作业：
什么叫氨基酸的等电点？
现有含Asp、Arg、Ala的待测样品， 若在pH为6.8的缓冲系统中电泳，按下图 标出各氨基酸的名称，并说明之。
-
+
试述蛋白质多肽链的氨基酸排列顺序 测定的一般步骤。
一个七肽，其氨基酸组成是：Lys 、
Pro、Arg、Phe、Ala、Tyr、Ser ； 未经糜蛋白酶处理，与DNFB反应， 不产生α-DNP-氨基酸，经糜蛋白酶处 理后，断裂成两个肽段（Ala、Tyr、 Ser 和Lys、Pro、Arg、Phe），两肽 分别与DNFB反应，产生DNP- Ser和 DNP- Lys；此七肽与胰蛋白酶反应， 生成两个肽段（ Pro、Arg 和Lys、 Phe、Ala、Tyr、Ser 。问此七肽的一 级结构？
R n-1O
Rn O
HN CH C HN CH C OH
N-端氨基酸
C-端氨基酸
H+
RO
Rn O
NH2NH2H2N CH C NHNH2 +H2N CH C OH
氨基酸酰肼
C-端氨基酸
羧肽酶法
羧肽酶是一种肽链外切酶，它能从多肽链的 C-端逐个的水解。根据不同的反应时间测出 酶水解所释放出的氨基酸种类和数量，从而 知道蛋白质的C-末端残基顺序。
B法水解得到三个小肽： B1 Ala-Phe-Gly-Lys B2 Asn-Tyr-Arg B3 Tyr- His-Val
9.确定原多肽链中二硫键的位置。
一般采用胃蛋白酶处理没有断开二硫 键的多肽链，(切点多，二硫键稳定)
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，
多肽链断裂法：酶解法和化学法
酶解法: 胰蛋白酶，糜蛋白酶，胃蛋白酶，嗜热菌蛋白 酶，羧肽酶和氨肽酶 化学法：可获得较大的肽段 溴化氰水解法，它能选择性地切割由甲硫氨酸 的羧基所形成的肽键。
蛋白质的共价结构
蛋白质构象和 蛋白质结构的组织层次
蛋白质的一级结构 蛋白质的二级结构 蛋白质的三级结构 蛋白质的四级结构
4.1.4 蛋白质功能的多样性
蛋白质的种类估计在1010 ～1012数量级。 由20种氨基酸组成的20肽，有2×1018种序列异 构体。 蛋白质的生物功能：
蛋白质功能的多样性
肽和肽键的结构
由于酰胺氮上的孤电子对离域与羰基轨道重 叠，因此在酰胺氮和羰基氧之间发生共振相 互作用(resonance interaction) 。
Ca C O
..
H
N Ca
肽和肽键的结构
肽键共振产生几个重要结果： ①限制绕肽键的自由旋转。 ②组成肽基的 4个原子和 2个相邻的C形成多肽 主链的酰胺平面 (amide plane)，也称肽基平 面或肽平面。 ③ C==N 键具有约 40%双键性质。由于C—N具有 部分双键性质，绕键旋转的能障比较高 ,保持 酰胺基处于平面。 ④肽键具有永久偶极。
4.2.3 天然存在的活性肽
天然存在的活性肽
OH CH3 CH CH2OH CH O CH2 C O H HO CH N O S O CH2 O 鹅膏覃碱的化学结构 N H O OH O O
HN CH C NH CH C NH CH2 C
NH
4.1.1 蛋白质的化学组成和分类
化学组成：
碳 氢 氧 氮 硫 其他 50% 7% 23% 16% 0-3% 微量
凯氏定氮法的基础： 蛋白质含量 = 蛋白氮 ×6.25
蛋白质的化学组成和分类
蛋白质的分类：
单纯蛋白质： 仅由氨基酸组成，如核糖核酸 酶，肌动蛋白。 缀合蛋白质： 除氨基酸外还其他化学成分作 为结构的一部分。 (辅基或配体)
蛋白质的一级结构(共价结构)
1.蛋白质的一级结构（共价结构）蛋白质的一级结构也称共价结构、主链结构。
2.蛋白质结构层次一级结构（氨基酸顺序、共价结构、主链结构）↓是指蛋白质分子中氨基酸残基的排列顺序二级结构↓超二级结构↓构象（高级结构）结构域↓三级结构(球状结构)↓四级结构(多亚基聚集体)3.一级结构的要点．4.蛋白质测序的一般步骤祥见 P116（1）测定蛋白质分子中多肽链的数目。
（2）拆分蛋白质分子中的多肽链。
（3）测定多肽链的氨基酸组成。
（4）断裂链内二硫键。
（5）分析多肽链的N末端和C末端。
（6）多肽链部分裂解成肽段。
（7）测定各个肽段的氨基酸顺序（8）确定肽段在多肽链中的顺序。
（9）确定多肽链中二硫键的位置。
5.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，但目前只能测60个N端氨基酸。
6. 直接法（测蛋白质的序列）两种以上特异性裂解法 N CA 法裂解 A1 A2 A3 A4B 法裂解 B1 B2 B3 B4用两种不同的裂解方法，产生两组切点不同的肽段，分离纯化每一个肽段，分离测定两个肽段的氨基酸序列，拼接成一条完整的肽链。
7. 间接法（测核酸序列推断氨基酸序列）核酸测序，一次可测600-800bp8. 测序前的准备工作9. 蛋白质的纯度鉴定纯度要求，97%以上，且均一，纯度鉴定方法。
（两种以上才可靠）⑴聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)要求一条带⑵DNS —cl （二甲氨基萘磺酰氯）法测N 端氨基酸10. 测定分子量用于估算氨基酸残基n=方法：凝胶过滤法、沉降系数法11. 确定亚基种类及数目多亚基蛋白的亚基间有两种结合方式：⑴非共价键结合8mol/L 尿素，SDS SDS-PAGE 测分子量⑵二硫键结合过甲酸氧化：—S —S —+HCOOOH → SO 3Hβ巯基乙醇还原：举例:： 血红蛋白 (α2β2)（注意，人的血红蛋白α和β的N 端相同。
）分子量： M拆亚基： M 1 、M 2 两条带拆二硫键： M 1 、M 2 两条带分子量关系： M = 2M 1 + 2M 212. 测定氨基酸组成主要是酸水解，同时辅以碱水解。
第4章蛋白质化学-蛋白质的共价结构
2.纤维状蛋白 外形细长，分子量大，大都是结构蛋白， 如胶原蛋白，弹性蛋白，角蛋白等。纤维蛋白按溶解性可 分为可溶性纤维蛋白与不溶性纤维蛋白。前者如血液中的 纤维蛋白原、肌肉中的肌球蛋白等，后者如胶原蛋白，弹 性蛋白，角蛋白等结构蛋白。
按结构与功能分类 （p158页表4-3）
1、酶 2、调节蛋白：某些激素、一切激素受体和许多其他调节因子都是
（一）肽和肽键及结构
1、蛋白质通过肽键连接
蛋白质肽链结构学说的证据：肽键是一个酰胺键。 （1）蛋白质水解前后的结果分析。 （2）人工合成的多肽和天然蛋白质，都可被蛋白水解酶水解，
人工合成多肽中氨基酸是肽键连接的。 （3）天然蛋白质有双缩脲反应。 （4）人工合成的聚合aa的X-光衍射谱和红外光谱与天然纤维蛋
图4-6 α-鹅膏蕈碱的化学结构
三、蛋白质一级结构的测定
（一）蛋白质一级结构的定义 （二）N末端分析 （三） C末端分析 （四）二硫键的拆开和肽链的分离 （五）肽链的完全水解和氨基酸组成的测定 （六）肽链的部分水解和肽段的分离 （七）多肽链中氨基酸顺序的测定 （八）二硫键位置的确定
（一）蛋白质一级结构的定义
③胃蛋白酶
Phe(Trp、Try、Leu)——Phe(Trp、Try、Leu)
如果肽链之间以二硫键交联，或肽链中含有链内二硫键， 则必须用氧化或还原的方法将二硫键拆开。
最普遍的方法是用过量的巯基乙醇处理，然后用碘乙酸 保护生成的半胱氨酸的巯基，防止重新氧化。
二硫键拆开后形成的肽链，可用纸层析、离子交换柱层 析、电泳等方法进行分离。
4、肽链的完全水解和氨基酸组成的测定
在测定氨基酸顺序之前，需要知道多肽链的氨基酸组成 和比例。一般用酸水解，得到氨基酸混合物，再分离测定 氨基酸。目前用氨基酸自动分析仪，2－4小时即可完成。
按结构与功能分类 （p158页表4-3）
1、酶 2、调节蛋白：某些激素、一切激素受体和许多其他调节因子都是
（一）肽和肽键及结构
1、蛋白质通过肽键连接
蛋白质肽链结构学说的证据：肽键是一个酰胺键。 （1）蛋白质水解前后的结果分析。 （2）人工合成的多肽和天然蛋白质，都可被蛋白水解酶水解，
人工合成多肽中氨基酸是肽键连接的。 （3）天然蛋白质有双缩脲反应。 （4）人工合成的聚合aa的X-光衍射谱和红外光谱与天然纤维蛋
图4-6 α-鹅膏蕈碱的化学结构
三、蛋白质一级结构的测定
（一）蛋白质一级结构的定义 （二）N末端分析 （三） C末端分析 （四）二硫键的拆开和肽链的分离 （五）肽链的完全水解和氨基酸组成的测定 （六）肽链的部分水解和肽段的分离 （七）多肽链中氨基酸顺序的测定 （八）二硫键位置的确定
（一）蛋白质一级结构的定义
③胃蛋白酶
Phe(Trp、Try、Leu)——Phe(Trp、Try、Leu)
如果肽链之间以二硫键交联，或肽链中含有链内二硫键， 则必须用氧化或还原的方法将二硫键拆开。
最普遍的方法是用过量的巯基乙醇处理，然后用碘乙酸 保护生成的半胱氨酸的巯基，防止重新氧化。
二硫键拆开后形成的肽链，可用纸层析、离子交换柱层 析、电泳等方法进行分离。
4、肽链的完全水解和氨基酸组成的测定
在测定氨基酸顺序之前，需要知道多肽链的氨基酸组成 和比例。一般用酸水解，得到氨基酸混合物，再分离测定 氨基酸。目前用氨基酸自动分析仪，2－4小时即可完成。
相关主题
- 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)。
5.分析多肽链的N-末端和C-末端 多肽链端基氨基酸分为两类：N-端氨基 酸和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。
（二）N-末端和C-末端氨基酸的鉴定
N-端 C-端
Sanger法（二硝基氟苯反应） DNS法（丹磺酰氯反应） Edman法（苯异硫氰酸脂反应） 氨肽酶法 肼解法 还原法 羧肽酶法
要
三级结构
Tertiary structure
层
次
四级结构
quariernary structure
蛋 一级结构 primary structure
白
质
二级结构
结 secondary structure
构 超二级结构 supersecondary structure
的
结构域
主
Structure doman
中含氮的克数 6.25 （凯氏定氮法）
蛋白质的分类
1. 蛋白质形状
球状蛋白 纤维状蛋白
蛋白质的分类
根据分子 形状分类
球状蛋白质 膜蛋白
纤维状蛋白质
根据组 简单蛋白质 成分类
缀合蛋白质
溶解度分类 营养价值分类
2. 分子组成
简单蛋白 （按溶解度）
清蛋白 球蛋白 醇溶蛋白 谷蛋白 精蛋白 组蛋白 硬蛋白
要
三级结构
Tertiary structure
层
次
四级结构
quariernary structure
蛋
-螺旋体
白
质
分
子
的
构 三级结构 象
示
意
图
四级结构
-折叠片
松散肽段 亚基
Levels of structure in proteins
蛋白质的主要功能：
催化 调节 转运 储存 运动 结构成分 支架作用 防御与进攻 异常功能
血清球蛋白等。 3.组蛋白 组成染色体的蛋白质，含Arg和 Lys较多。呈碱
性。例：H1，H2a，H2b，H3和H4等
根据蛋白质的营养价值分类
1.完全蛋白质 含有人体必需的各种氨基酸。 2.不完全蛋白质 缺乏人体必需的某种氨基酸。
（二）蛋白质的形状与大小
1.形状 2.大小
球状蛋白 纤维状蛋白
膜蛋白
N
CH2
N OS O CH2 H
OH O
NH
CH3
CH CH
CH2CH3
CO
C CH2 NH C CH NH C CH2 NH O
鹅膏覃碱的化学结构
促甲状腺素释放因子（TRH）
蛋白质一级结构的测定
• 胰岛素（Insulin）由51个氨基酸残基组成， 分为A、B两条链。A链21个氨基酸残基，B链30 个氨基酸残基。A、B两条链之间通过两个二硫 键联结在一起，A链另有一个链内二硫键。
第二节 蛋白质的共价结构
• 蛋白质(protein)是由氨基酸为单位 组成的一类重要的生物大分子，是 生命的物质基础。
蛋白质的化学组成
• 蛋白质分子中主要的元素组成是： C、H、O、N、S等。其中N元素的 含量相对稳定，约为16%，故每克 氮相当于6.25克蛋白质。
❖蛋白质含量（克%）=每克生物样品
测定蛋白质的一级结构的主要意义：
• 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F.Sanger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。主要意义：
• 一级结构是研究高级结构的基础。 • 可以从分子水平阐明蛋白质的结构与功能的
关系。 • 可以为生物进化理论提供依据 • 可以为人工合成蛋白质提供参考顺序。
• 多肽链具有方向性，头端为氨基端（N端）， 尾端为羧基端（C端）。
• 凡氨基酸残基数目在50个以上，且具有特定 空间结构的肽称蛋白质；凡氨基酸残基数目 在50个以下，且无特定空间结构?者称多肽。
H3N+ N-端
Ser H
O
CC
Val H
O
NCC
CH2
H CH
OH
CH3 CH3
肽键
Tyr H
O NCC H CH2
（四）蛋白质功能的多样性
1、催化功能 2、调节功能 3、运动功能 4、运输功能 5、防御功能 6、储存功能 7、结构成分 8、支架作用 9、异常功能
酶 （淀粉酶）
激素（胰岛素） 肌球蛋白 血红蛋白 免疫球蛋白 酪蛋白 胶原蛋白
蛋白质（protein） 是生活细胞内含量最 丰富、功能最复杂的 生物大分子，并参与 了几乎所有的生命活 动和生命过程。因此 ，研究蛋白质的结构 与功能始终是生命科
肽键中的C-N键具有部分双键性质，不能自由旋转。 在大多数情况下，以反式结构存在。
2. 肽键（反式）
3. 肽单位
肽的结构
4. 肽平面
肽键具有一定 程度的双键性 质，参与肽键 的六个原子C、 பைடு நூலகம்、O、N、 Cα1、Cα2不 能自由转动， 位于同一平面， 此平面就是肽 平面。
5. 肽的二面角
OH
Asp H
O NCC
H CH2 CO2H
Gln H
N C COOH CH2 C-端
CH2
CONH2
Ser-Val-Tyr-Asp-Gln
（一）肽和肽键的结构
肽平面
肽键
0.127nm 键长=0.132nm
0.148nm
肽键的特点是氮原子上的孤对电子与羰基具有 明显的共轭作用。
组成肽键的原子处于同一平面。
二面角 两相邻酰胺平面之间， 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。
肽基的C、O和N原子间的共振相互作用
sp3 sp2
sp2 sp2
共振杂化体
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 •产生键的平均化 •肽键呈反式构型
•蛋白质一级结构与蛋白质共价结构 肽键 二硫键
肽(peptide)
肽键与肽链：
• 蛋白质是由若干氨基酸的氨基与羧基经 脱水缩合而连接起来形成的长链化合物。 一个氨基酸分子的α-羧基与另一个氨基 酸分子的α-氨基在适当的条件下经脱水 缩合即生成肽。
• 两氨基酸单位之间的酰胺键，称为肽键。多 肽链中的氨基酸单位称为氨基酸残基。
3.二硫键的断裂
几条多肽链通过二硫键交联在一起。可在用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。
(过甲酸）
s s
HcoooH SO3H
SO3H
4.测定每条多肽链的氨基酸组成 水解 氨基酸分析仪
测定步骤
• 蛋白质多肽链的氨基酸顺序分析，即蛋白质一
级结构的测定，主要包括以下几个步骤： 1.测定蛋白质分子中多肽链的数目。
• 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。 2.多肽链的拆分 几条多肽链借助非共价键连接在一起，称为寡聚 蛋白质，如，血红蛋白为四聚体，烯醇化酶为 二聚体；可用8mol/L尿素或6mol/L盐酸胍处 理，即可分开多肽链(亚基).
膜蛋白： 与细胞的膜系统结合，疏水氨基酸在分子外部， 不溶于水但能溶于去污剂溶液。
根据蛋白质的溶解度分类
1.清蛋白（白蛋白） 易溶于水、中性盐、稀酸、稀碱，被 饱和硫酸铵沉淀。甘氨酸含量较少。
2.球蛋白 可被半饱和硫酸铵沉淀。 （1）拟球蛋白 （假球蛋白）溶于水。 （2）优球蛋白 不溶于水，溶于稀盐 例： 肌球蛋白，
• Sanger因创造了蛋白质一级结构和DNA序 列的测定方法两次获诺贝尔奖。
• DNFB（2，4-二硝基氟苯， Sanger 试 剂）。 DNFB只与蛋白质的游离末端氨基 酸的氨基反映，脱去一分子HF，形成 DNP多肽或DNP蛋白质。由于DNFB与氨 基形成的键对酸水解远比肽键稳定，因此 DNP-多肽经酸水解后，只有N-末端氨基 酸为黄色的DNP-氨基酸衍生物，其余的 都是游离氨基酸。其溶于乙酸乙酯。后可 用色谱提取分离。虽然可能和侧链氨基反 应，但产物不溶于乙酸乙酯。
（二）肽的物理化学性质
1.物理性质
离子晶体，熔点很高，在PH 0～14范围内酰胺氢不解离， 酸碱性质主要决定于 α-NH2和α-COOH以及R基团。
2.化学性质
和氨基酸一样，游离的α-NH2和α-COOH以R基团可以发生和 氨基酸中相应的基团的反应。特殊的反应为双缩脲反应。
生物活性肽：
• 生物体内具有一定生物学活性的肽 类物质称生物活性肽。重要的有谷 胱甘肽、神经肽、肽类激素等。
测定蛋白质的一级结构的要求
1，样品必需纯（>97%以上）；（分离纯
化蛋白质，得到一定量的蛋白质纯品。）
2，知道蛋白质的分子量； 3，知道蛋白质由几个亚基组成； 4，测定蛋白质的氨基酸组成；并根据
分子量计算每种氨基酸的个数。（取一定量
的样品进行完全水解，再用氨基酸自动分析仪，测定蛋白质的 氨基酸组成。）
蛋白质分子量为6000到 1×106 更大一些。最小 的分子量为5700。多肽 中一个氨基酸残基的分
子量为110。
蛋 一级结构 primary structure
白
质
二级结构
结 secondary structure
构 超二级结构 supersecondary structure
的
结构域
主
Structure doman
谷胱甘肽的生理功用：
• 解毒作用：与毒物或药物结合，消除其 毒性作用；
• 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；
（二）N-末端和C-末端氨基酸的鉴定
N-端 C-端
Sanger法（二硝基氟苯反应） DNS法（丹磺酰氯反应） Edman法（苯异硫氰酸脂反应） 氨肽酶法 肼解法 还原法 羧肽酶法
要
三级结构
Tertiary structure
层
次
四级结构
quariernary structure
蛋 一级结构 primary structure
白
质
二级结构
结 secondary structure
构 超二级结构 supersecondary structure
的
结构域
主
Structure doman
中含氮的克数 6.25 （凯氏定氮法）
蛋白质的分类
1. 蛋白质形状
球状蛋白 纤维状蛋白
蛋白质的分类
根据分子 形状分类
球状蛋白质 膜蛋白
纤维状蛋白质
根据组 简单蛋白质 成分类
缀合蛋白质
溶解度分类 营养价值分类
2. 分子组成
简单蛋白 （按溶解度）
清蛋白 球蛋白 醇溶蛋白 谷蛋白 精蛋白 组蛋白 硬蛋白
要
三级结构
Tertiary structure
层
次
四级结构
quariernary structure
蛋
-螺旋体
白
质
分
子
的
构 三级结构 象
示
意
图
四级结构
-折叠片
松散肽段 亚基
Levels of structure in proteins
蛋白质的主要功能：
催化 调节 转运 储存 运动 结构成分 支架作用 防御与进攻 异常功能
血清球蛋白等。 3.组蛋白 组成染色体的蛋白质，含Arg和 Lys较多。呈碱
性。例：H1，H2a，H2b，H3和H4等
根据蛋白质的营养价值分类
1.完全蛋白质 含有人体必需的各种氨基酸。 2.不完全蛋白质 缺乏人体必需的某种氨基酸。
（二）蛋白质的形状与大小
1.形状 2.大小
球状蛋白 纤维状蛋白
膜蛋白
N
CH2
N OS O CH2 H
OH O
NH
CH3
CH CH
CH2CH3
CO
C CH2 NH C CH NH C CH2 NH O
鹅膏覃碱的化学结构
促甲状腺素释放因子（TRH）
蛋白质一级结构的测定
• 胰岛素（Insulin）由51个氨基酸残基组成， 分为A、B两条链。A链21个氨基酸残基，B链30 个氨基酸残基。A、B两条链之间通过两个二硫 键联结在一起，A链另有一个链内二硫键。
第二节 蛋白质的共价结构
• 蛋白质(protein)是由氨基酸为单位 组成的一类重要的生物大分子，是 生命的物质基础。
蛋白质的化学组成
• 蛋白质分子中主要的元素组成是： C、H、O、N、S等。其中N元素的 含量相对稳定，约为16%，故每克 氮相当于6.25克蛋白质。
❖蛋白质含量（克%）=每克生物样品
测定蛋白质的一级结构的主要意义：
• 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F.Sanger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。主要意义：
• 一级结构是研究高级结构的基础。 • 可以从分子水平阐明蛋白质的结构与功能的
关系。 • 可以为生物进化理论提供依据 • 可以为人工合成蛋白质提供参考顺序。
• 多肽链具有方向性，头端为氨基端（N端）， 尾端为羧基端（C端）。
• 凡氨基酸残基数目在50个以上，且具有特定 空间结构的肽称蛋白质；凡氨基酸残基数目 在50个以下，且无特定空间结构?者称多肽。
H3N+ N-端
Ser H
O
CC
Val H
O
NCC
CH2
H CH
OH
CH3 CH3
肽键
Tyr H
O NCC H CH2
（四）蛋白质功能的多样性
1、催化功能 2、调节功能 3、运动功能 4、运输功能 5、防御功能 6、储存功能 7、结构成分 8、支架作用 9、异常功能
酶 （淀粉酶）
激素（胰岛素） 肌球蛋白 血红蛋白 免疫球蛋白 酪蛋白 胶原蛋白
蛋白质（protein） 是生活细胞内含量最 丰富、功能最复杂的 生物大分子，并参与 了几乎所有的生命活 动和生命过程。因此 ，研究蛋白质的结构 与功能始终是生命科
肽键中的C-N键具有部分双键性质，不能自由旋转。 在大多数情况下，以反式结构存在。
2. 肽键（反式）
3. 肽单位
肽的结构
4. 肽平面
肽键具有一定 程度的双键性 质，参与肽键 的六个原子C、 பைடு நூலகம்、O、N、 Cα1、Cα2不 能自由转动， 位于同一平面， 此平面就是肽 平面。
5. 肽的二面角
OH
Asp H
O NCC
H CH2 CO2H
Gln H
N C COOH CH2 C-端
CH2
CONH2
Ser-Val-Tyr-Asp-Gln
（一）肽和肽键的结构
肽平面
肽键
0.127nm 键长=0.132nm
0.148nm
肽键的特点是氮原子上的孤对电子与羰基具有 明显的共轭作用。
组成肽键的原子处于同一平面。
二面角 两相邻酰胺平面之间， 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。
肽基的C、O和N原子间的共振相互作用
sp3 sp2
sp2 sp2
共振杂化体
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 •产生键的平均化 •肽键呈反式构型
•蛋白质一级结构与蛋白质共价结构 肽键 二硫键
肽(peptide)
肽键与肽链：
• 蛋白质是由若干氨基酸的氨基与羧基经 脱水缩合而连接起来形成的长链化合物。 一个氨基酸分子的α-羧基与另一个氨基 酸分子的α-氨基在适当的条件下经脱水 缩合即生成肽。
• 两氨基酸单位之间的酰胺键，称为肽键。多 肽链中的氨基酸单位称为氨基酸残基。
3.二硫键的断裂
几条多肽链通过二硫键交联在一起。可在用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。
(过甲酸）
s s
HcoooH SO3H
SO3H
4.测定每条多肽链的氨基酸组成 水解 氨基酸分析仪
测定步骤
• 蛋白质多肽链的氨基酸顺序分析，即蛋白质一
级结构的测定，主要包括以下几个步骤： 1.测定蛋白质分子中多肽链的数目。
• 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。 2.多肽链的拆分 几条多肽链借助非共价键连接在一起，称为寡聚 蛋白质，如，血红蛋白为四聚体，烯醇化酶为 二聚体；可用8mol/L尿素或6mol/L盐酸胍处 理，即可分开多肽链(亚基).
膜蛋白： 与细胞的膜系统结合，疏水氨基酸在分子外部， 不溶于水但能溶于去污剂溶液。
根据蛋白质的溶解度分类
1.清蛋白（白蛋白） 易溶于水、中性盐、稀酸、稀碱，被 饱和硫酸铵沉淀。甘氨酸含量较少。
2.球蛋白 可被半饱和硫酸铵沉淀。 （1）拟球蛋白 （假球蛋白）溶于水。 （2）优球蛋白 不溶于水，溶于稀盐 例： 肌球蛋白，
• Sanger因创造了蛋白质一级结构和DNA序 列的测定方法两次获诺贝尔奖。
• DNFB（2，4-二硝基氟苯， Sanger 试 剂）。 DNFB只与蛋白质的游离末端氨基 酸的氨基反映，脱去一分子HF，形成 DNP多肽或DNP蛋白质。由于DNFB与氨 基形成的键对酸水解远比肽键稳定，因此 DNP-多肽经酸水解后，只有N-末端氨基 酸为黄色的DNP-氨基酸衍生物，其余的 都是游离氨基酸。其溶于乙酸乙酯。后可 用色谱提取分离。虽然可能和侧链氨基反 应，但产物不溶于乙酸乙酯。
（二）肽的物理化学性质
1.物理性质
离子晶体，熔点很高，在PH 0～14范围内酰胺氢不解离， 酸碱性质主要决定于 α-NH2和α-COOH以及R基团。
2.化学性质
和氨基酸一样，游离的α-NH2和α-COOH以R基团可以发生和 氨基酸中相应的基团的反应。特殊的反应为双缩脲反应。
生物活性肽：
• 生物体内具有一定生物学活性的肽 类物质称生物活性肽。重要的有谷 胱甘肽、神经肽、肽类激素等。
测定蛋白质的一级结构的要求
1，样品必需纯（>97%以上）；（分离纯
化蛋白质，得到一定量的蛋白质纯品。）
2，知道蛋白质的分子量； 3，知道蛋白质由几个亚基组成； 4，测定蛋白质的氨基酸组成；并根据
分子量计算每种氨基酸的个数。（取一定量
的样品进行完全水解，再用氨基酸自动分析仪，测定蛋白质的 氨基酸组成。）
蛋白质分子量为6000到 1×106 更大一些。最小 的分子量为5700。多肽 中一个氨基酸残基的分
子量为110。
蛋 一级结构 primary structure
白
质
二级结构
结 secondary structure
构 超二级结构 supersecondary structure
的
结构域
主
Structure doman
谷胱甘肽的生理功用：
• 解毒作用：与毒物或药物结合，消除其 毒性作用；
• 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；