第01章蛋白质的结构与功能优秀课件
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CH 2 CO OH
氨基酸的分类
天冬氨酸 Aspartate 谷氨酸 Glutamate
酸性氨基酸
O H 2 N CH C OH
CH 2 CH 2 CO OH
含酰胺键的氨基酸
天冬酰胺Asparagine
含酰胺氨基酸
O H 2 N CH C OH
CH 2 CO NH 2
氨基酸的分类
天冬酰胺 Asparagine 谷氨酰胺 Glutamine
第二节 蛋白质的分子结构
蛋
一级结构
白
质
的 结
二级结构 超二级结构
模体
构 层
空间结构 三级结构 结构域
次
四级结构
一级结构
蛋
二级结构
白
质
超二级结构
结
模体
构
结构域
的 主
三级结构
要
层
次
四级结构
一、蛋白质的一级结构
多肽链N端到C端 的氨基酸残基排列 顺序
主要的化学键:肽 键，也包括特殊的 二硫键。
二、蛋白质的二级结构
N含量
16
蛋白质含量 ＝ 100
蛋白质含量＝ N含量×6.25
三聚氰胺
二、蛋白质的分子组成 —— 氨基酸
1.组成人体蛋白质有20种氨基酸，19种为L-α-氨基酸
COO-
CHRH3
C +NH3
H L-氨基酸的甘通丙氨式氨酸酸
根据甘油醛构型确定D型和L型
-氨基酸结构通式
H R C COOH
NH2 非解离形式
O H 2 N CH C OH
CH 2 CH 2 S CH 3
氨基酸的分类
蛋氨酸 Methionine 半胱氨酸 Cysteine
含硫氨基酸
O H 2N CH C OH
CH 2 SH
唯一的亚氨基酸▲
脯氨酸 Proline
酸性氨基酸★★
天冬氨酸 Aspartate
含有两个羧基
O H 2 N CH C OH
第01章蛋白质的结构与功能
主要内容
第一节 蛋白质的分子组成──氨基酸 第二节 蛋白质的分子结构 第三节 蛋白质结构与功能的关系 第四节 蛋白质的理化性质 第五节 蛋白质的分离、纯化与结构分析
第一节 蛋白质的化学组成
一、蛋白质的元素组成
C、H、O、N、S
蛋白质的平均含氮量:16％
生物体的主要含氮物------蛋白质
O H 2 N CH C OH
CH 2
HN
含羟基的氨基酸
丝氨酸 Serine 苏氨酸 Threonine
含羟基氨基酸
O
H 2N CH C OH CH OH
CH 3
酪氨酸 Tyrosine
芳香族氨基酸
O H 2 N CH C OH
CH 2
OH
含硫氨基酸
蛋氨酸（甲硫氨酸） Methionine
含硫氨基酸
NH3+
+H+
R CH COO- +OH- R CH COO-
NH3+
+H+
NH2
pH<pI
pH=pI
pH>pI
阳离子
氨基酸的兼性离子
阴离子
（2）紫外吸收特性
▪ 酪酸有氨在吸酸收近、 光紫外色 的氨 能区酸 力(22和0苯-3丙00氨nm)摩尔吸收 系 数
最大光吸收在280nm
波长
（3）茚三酮显色
α-螺旋结构形成的限制因素:
Pro不能形成 静电斥力防碍α螺旋的形成 空间位阻大防碍α螺旋的形成
（二） -折叠
-折叠的特点
两条以上平行排列成锯齿
状
侧链交替位于平面上下方。 氢键与长轴垂直。 -折叠有两种类型
平行式：相邻肽段走向平行 反平行式：相邻肽段的走向相 反
N N N
平行式
+
水合性茚三酮
加热 (弱酸)
NH3
+ CO2
RCHO
还原性茚三酮
+ 2NH3 +
还原性茚三酮
水合性茚三酮 3H20
蓝紫色化合物
三、氨基酸的连接
O
O
NH2-CH-C + NH-CH-C
H
甘氨酸
OH H H OH
甘氨酸
-HOH
O
O
NH2-CH-C-N-CH-C
H HH OH
肽键
甘氨酰甘氨酸
肽单元,肽键平面
H
R C COO N+ H3
两性离子形式
2.氨基酸的分类▲（根据侧链和理化性质）
非极性脂肪族氨基酸
结构最简单、分子最小
甘氨酸 Glycine
O
H2N CH C OH H
氨基酸的分类
甘氨酸 丙氨酸
Glycine Alanine
非极性脂肪族氨基酸
O H2N CH C OH
CH3
氨基酸的分类
甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine 缬氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine 异亮氨酸 Ileucine
肽平面内各个键的键长和键角
肽健
肽键和肽的结构如图所示 丝氨酰 甘氨酰 酪氨酰 丙氨酰 亮氨酸
“Beads on a string”
N-term inus
C
Peptide unit
Backbone
C-term inus
谷胱甘肽(glutathione, GSH)
1. 三肽 2.γ-羧基形成肽键 3. -SH为功能基团 4. 具有还原性
N C N
反平行式
（三）- 转角和无规卷曲
（四）超二级结构和模体
•超二级结构：有规则的二级结构组合体 侧重结构
含酰胺氨基酸
O H 2 N CH C OH
CH 2 CH 2 CO NH 2
碱性氨基酸★
精氨酸 Arginine
含有胍基
O H 2 N CH C OH
CH 2 CH 2 CH 2 NH C NH NH 2
氨基酸的分类
精氨酸 Arginine 赖氨酸 Lysine
◆含有两个氨基
碱性氨基酸
O H 2 N CH C OH
CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 NH 2
氨基酸的分类
精氨酸 Arginine 赖氨酸 Lysine 组氨酸 Histidine
含有咪唑基 碱性氨基酸
O H 2 N CH C OH
CH 2
N NH
3.氨基酸的理化性质
（1）两性解离
R CH COOH NH2
等电点
R CH COOH +OH-
非极性脂肪族氨基酸
O H 2 N CH C OH
CH CH 3 CH 2 CH 3
芳香族氨基酸
苯丙氨酸 Phenylalanine
芳香族氨基酸
O H 2 N CH C OH
CH 2
氨基酸的分类
苯丙氨酸 Phenylalanine 酪氨酸 Tyrosine 色氨酸 Trytophan
芳香族氨基酸
局部肽段主链骨架原子的相对空间位置， 不涉及侧链的构象。
主要的化学键：氢键 主要形式有： • α－螺旋
• β－折叠
• β－转角
• 无规则卷曲
（一）-螺旋
目录
Байду номын сангаас
-螺旋的结构要点：
1.右手螺旋 2.每圈螺旋含3.6个氨基酸残基 螺距为0.54nm 3. 侧链伸向螺旋外侧 4. 每 个 肽 键 C=O 的 O 与 C 端 方 向 第四个肽键N-H的H形成氢键， 氢键的方向与螺旋轴平行
氨基酸的分类
天冬氨酸 Aspartate 谷氨酸 Glutamate
酸性氨基酸
O H 2 N CH C OH
CH 2 CH 2 CO OH
含酰胺键的氨基酸
天冬酰胺Asparagine
含酰胺氨基酸
O H 2 N CH C OH
CH 2 CO NH 2
氨基酸的分类
天冬酰胺 Asparagine 谷氨酰胺 Glutamine
第二节 蛋白质的分子结构
蛋
一级结构
白
质
的 结
二级结构 超二级结构
模体
构 层
空间结构 三级结构 结构域
次
四级结构
一级结构
蛋
二级结构
白
质
超二级结构
结
模体
构
结构域
的 主
三级结构
要
层
次
四级结构
一、蛋白质的一级结构
多肽链N端到C端 的氨基酸残基排列 顺序
主要的化学键:肽 键，也包括特殊的 二硫键。
二、蛋白质的二级结构
N含量
16
蛋白质含量 ＝ 100
蛋白质含量＝ N含量×6.25
三聚氰胺
二、蛋白质的分子组成 —— 氨基酸
1.组成人体蛋白质有20种氨基酸，19种为L-α-氨基酸
COO-
CHRH3
C +NH3
H L-氨基酸的甘通丙氨式氨酸酸
根据甘油醛构型确定D型和L型
-氨基酸结构通式
H R C COOH
NH2 非解离形式
O H 2 N CH C OH
CH 2 CH 2 S CH 3
氨基酸的分类
蛋氨酸 Methionine 半胱氨酸 Cysteine
含硫氨基酸
O H 2N CH C OH
CH 2 SH
唯一的亚氨基酸▲
脯氨酸 Proline
酸性氨基酸★★
天冬氨酸 Aspartate
含有两个羧基
O H 2 N CH C OH
第01章蛋白质的结构与功能
主要内容
第一节 蛋白质的分子组成──氨基酸 第二节 蛋白质的分子结构 第三节 蛋白质结构与功能的关系 第四节 蛋白质的理化性质 第五节 蛋白质的分离、纯化与结构分析
第一节 蛋白质的化学组成
一、蛋白质的元素组成
C、H、O、N、S
蛋白质的平均含氮量:16％
生物体的主要含氮物------蛋白质
O H 2 N CH C OH
CH 2
HN
含羟基的氨基酸
丝氨酸 Serine 苏氨酸 Threonine
含羟基氨基酸
O
H 2N CH C OH CH OH
CH 3
酪氨酸 Tyrosine
芳香族氨基酸
O H 2 N CH C OH
CH 2
OH
含硫氨基酸
蛋氨酸（甲硫氨酸） Methionine
含硫氨基酸
NH3+
+H+
R CH COO- +OH- R CH COO-
NH3+
+H+
NH2
pH<pI
pH=pI
pH>pI
阳离子
氨基酸的兼性离子
阴离子
（2）紫外吸收特性
▪ 酪酸有氨在吸酸收近、 光紫外色 的氨 能区酸 力(22和0苯-3丙00氨nm)摩尔吸收 系 数
最大光吸收在280nm
波长
（3）茚三酮显色
α-螺旋结构形成的限制因素:
Pro不能形成 静电斥力防碍α螺旋的形成 空间位阻大防碍α螺旋的形成
（二） -折叠
-折叠的特点
两条以上平行排列成锯齿
状
侧链交替位于平面上下方。 氢键与长轴垂直。 -折叠有两种类型
平行式：相邻肽段走向平行 反平行式：相邻肽段的走向相 反
N N N
平行式
+
水合性茚三酮
加热 (弱酸)
NH3
+ CO2
RCHO
还原性茚三酮
+ 2NH3 +
还原性茚三酮
水合性茚三酮 3H20
蓝紫色化合物
三、氨基酸的连接
O
O
NH2-CH-C + NH-CH-C
H
甘氨酸
OH H H OH
甘氨酸
-HOH
O
O
NH2-CH-C-N-CH-C
H HH OH
肽键
甘氨酰甘氨酸
肽单元,肽键平面
H
R C COO N+ H3
两性离子形式
2.氨基酸的分类▲（根据侧链和理化性质）
非极性脂肪族氨基酸
结构最简单、分子最小
甘氨酸 Glycine
O
H2N CH C OH H
氨基酸的分类
甘氨酸 丙氨酸
Glycine Alanine
非极性脂肪族氨基酸
O H2N CH C OH
CH3
氨基酸的分类
甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine 缬氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine 异亮氨酸 Ileucine
肽平面内各个键的键长和键角
肽健
肽键和肽的结构如图所示 丝氨酰 甘氨酰 酪氨酰 丙氨酰 亮氨酸
“Beads on a string”
N-term inus
C
Peptide unit
Backbone
C-term inus
谷胱甘肽(glutathione, GSH)
1. 三肽 2.γ-羧基形成肽键 3. -SH为功能基团 4. 具有还原性
N C N
反平行式
（三）- 转角和无规卷曲
（四）超二级结构和模体
•超二级结构：有规则的二级结构组合体 侧重结构
含酰胺氨基酸
O H 2 N CH C OH
CH 2 CH 2 CO NH 2
碱性氨基酸★
精氨酸 Arginine
含有胍基
O H 2 N CH C OH
CH 2 CH 2 CH 2 NH C NH NH 2
氨基酸的分类
精氨酸 Arginine 赖氨酸 Lysine
◆含有两个氨基
碱性氨基酸
O H 2 N CH C OH
CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 NH 2
氨基酸的分类
精氨酸 Arginine 赖氨酸 Lysine 组氨酸 Histidine
含有咪唑基 碱性氨基酸
O H 2 N CH C OH
CH 2
N NH
3.氨基酸的理化性质
（1）两性解离
R CH COOH NH2
等电点
R CH COOH +OH-
非极性脂肪族氨基酸
O H 2 N CH C OH
CH CH 3 CH 2 CH 3
芳香族氨基酸
苯丙氨酸 Phenylalanine
芳香族氨基酸
O H 2 N CH C OH
CH 2
氨基酸的分类
苯丙氨酸 Phenylalanine 酪氨酸 Tyrosine 色氨酸 Trytophan
芳香族氨基酸
局部肽段主链骨架原子的相对空间位置， 不涉及侧链的构象。
主要的化学键：氢键 主要形式有： • α－螺旋
• β－折叠
• β－转角
• 无规则卷曲
（一）-螺旋
目录
Байду номын сангаас
-螺旋的结构要点：
1.右手螺旋 2.每圈螺旋含3.6个氨基酸残基 螺距为0.54nm 3. 侧链伸向螺旋外侧 4. 每 个 肽 键 C=O 的 O 与 C 端 方 向 第四个肽键N-H的H形成氢键， 氢键的方向与螺旋轴平行