第二章 蛋白质(2)

蛋白质(2) 第二章 蛋白质
2.3 多肽 2.4蛋白质结构 蛋白质结构
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2.3.1 肽的结构
一个氨基酸的氨基与另一个 氨基酸的羧基之间失水形成 的酰胺键称为肽键， 的酰胺键称为肽键，所形成 的化合物称为肽。 的化合物称为肽。组成肽的 氨基酸单元称为氨基酸残基 氨基酸单元称为氨基酸残基 由两个氨基酸组成的肽 称为二肽; 称为二肽 ; 由三个组成的 为三肽…… ……; 为三肽……; 12由 12-20 个 残 基 组 成 的 称为寡肽； 称为寡肽； 由 20 个 以 上 氨 基 酸 组 成的肽则称为多肽。 成的肽则称为多肽。 2
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左手和右手螺旋 Cα
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（2）β-折叠结构
存在于纤维状蛋白质（ β-角蛋白：蚕丝、蜘蛛丝中丝心蛋白）和球蛋白中。 存在于纤维状蛋白质（ 角蛋白：蚕丝、蜘蛛丝中丝心蛋白）和球蛋白中。
β-折叠是由两条或多条几乎完 全伸展的肽链平行排列，通过链间 的氢键交联而形成的。肽链的主链 呈锯齿状折叠构象。 ①在β-折叠中，α-碳原子总是处于 折叠的角上，氨基酸的R基团处于 折叠的棱角上并与棱角垂直； ② β-折叠结构的氢键主要是由两 条肽链之间形成的；也可以在同一 肽链的不同部分之间形成。几乎所 有肽键都参与链内氢键的交联，氢 键与链的长轴接近垂直。 ③β-折叠有两种类型。一种为平行 式，即所有肽链的N-端都在同一边。 另一种为反平行式，即相邻两条肽 15/01/2011 链的方向相反。
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两个氨基酸之间的轴心距为0.35nm.
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（3）β-转角
• 在β-转角部分，由四个氨基酸 转角部分， 转角部分 残基组成，常见氨基酸： 残基组成，常见氨基酸： Pro,Gly; • 弯曲处的第一个氨基酸残基的 C=O 和第四个残基的 –N-H 之 间形成氢键， 间形成氢键，形成一个不很稳 定的环状结构。 定的环状结构。 • 这类结构主要存在于球状蛋白 这类结构主要存在于球状蛋白 分子中。 分子中。
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β-转角
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Cα3 N C O H Cα2 H R O
ψ
肽平面 1
Φ
C N Cα1 H
肽平面及其旋转
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（1）α-螺旋
存在于纤维状蛋白质（ 角蛋白 皮肤、毛发、指甲、和角）和球状蛋白质中。 角蛋白： 存在于纤维状蛋白质（α角蛋白：皮肤、毛发、指甲、和角）和球状蛋白质中。
结构要点： 结构要点： 1）螺旋的每圈有3.6个氨基酸，螺旋间距离为 ）螺旋的每圈有 个氨基酸 螺旋间距离为0.54nm，每个残基 个氨基酸， ， 沿轴旋转100°。 沿轴旋转 ° 2）每个肽键的羰基氧与远在第四个氨基酸氨基上的氢形成氢 ） ），氢键的走向平行于螺旋轴 键（hydrogen bond），氢键的走向平行于螺旋轴，所有肽键 ），氢键的走向平行于螺旋轴， 都能参与链内氢键的形成。 都能参与链内氢键的形成。 O H —C—(NH—C—CO)3 H N—
•来源 来源
细胞合成
调节体内的有关酶， 调节体内的有关酶，控制代谢
•作用机制 作用机制
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控制转录和翻译而影响蛋白质的合成
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•天然的活性肽 天然的活性肽
（一）谷胱甘肽（glutathione，GSH） 存在于动植物、微生物细胞中的重要三肽，由Glu、Cys 和Gly组成。 GSH的特殊性：具有一个γ-肽键，由谷氨酸的γ-羧基和半 胱氨酸的α-氨基缩合而成。
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肽键
O C N O C C N H C O
+
C
N
• •
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——酰胺平面。
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肽键中的C-N键
• 肽键中的 肽键中的C-N键具有部分双键性质，不能自由旋转。 键具有部分双键性质， 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。 在大多数情况下，以反式结构存在。
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2.3.2 生物活性肽的功能
• 生物活性肽的定义
能够调节生物机体的生命活动或具体某些生理活性的寡 肽和多肽的总称。 肽和多肽的总称。 •存在形式 存在形式
多以非活性状态存在于蛋白质长链中，被酶解成适当长度时， 多以非活性状态存在于蛋白质长链中，被酶解成适当长度时，生理活 性才会表现出来。 性才会表现出来。
H N C OH O
• Gly的侧链为 ，适合于充当多肽链大幅度转向的成员。Pro残基的环 的侧链为H，适合于充当多肽链大幅度转向的成员。 的侧链为 残基的环 状侧链的固定取向有利于多肽链β-转角的形成， 状侧链的固定取向有利于多肽链 转角的形成，它往往出现在转角部 转角的形成 位。
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申请。
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现代营养学研究发现：人类摄食蛋白质经消化道的酶作用后，大多是以 低肽形式消化吸收的，以游离氨基酸形式吸收的比例很小。进一步的试验又 揭示了肽比游离氨基酸消化更快、吸收更多，表明肽的生物效价和营养价值 比游离氨基酸更高。这也正是活性肽的无穷魅力所在。 生物活性肽是蛋白质中20个天然氨基酸以不同组成和排列方式构成的从 二肽到复杂的线性、环形结构的不同肽类的总称，是源于蛋白质的多功能化 合物。活性肽具有多种人体代谢和生理调节功能，易消化吸收，有促进免疫、 激素调节、抗菌、抗病毒、降血压、降血脂等作用，食用安全性极高，是当 前国际食品界最热门的研究课题和极具发展前景的功能因子。
甲硫氨酸脑啡肽： 甲硫氨酸脑啡肽： Tyr–Gly–Gly–Phe- Met
亮氨酸脑啡肽： 亮氨酸脑啡肽：
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Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu
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2.4 蛋白质的结构
• 蛋白质是由各种氨基酸通过肽键连接而成的多肽链， 再由一条或多条以上的多肽链按各自特殊方式组合 成具有完整生物活性的分子。 • 蛋白质与多肽的主要区别：分子量和空间结构。
催产、 催产、排乳
升血压、 升血压、减排尿
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（三）脑肽
• 种类很多，脑啡肽（enkephalin）是在高等动物大脑中发 现的，具有镇痛功能，比吗啡的功能更强。 • 1975年脑啡肽的结构被阐明，并分离出两种脑啡肽。 • 1982年我国人工合成了Leu-脑啡肽。 1982 Leu-
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但是氨基酸顺序为X-Pro的情况除外
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资料： ， 资料：6，多肽的研究意义 目前，活性肽的研究领域发展很快，已经受到了各国科学家和政府的高度重 视，短短的几年内，就有众多的生物活性肽被辩认出来。有些活性肽已经作为 功能性食品实现了工业化生产。生物活性肽的研究与开发作为国际上新兴的生 物高科技领域，具有极大市场潜力。 此外，活性肽类还可作为药物使用。目前，已经生产出的肽类药物达数百 种，涉及到大部分疾病的临床治疗。例如胰岛素的人工合成，它已解救无数糖 尿病患者的生命。2003年，我国爆发了非典型肺炎（ＳＡＲＳ）。第四军医大 学研究人员在进行抗非典药物研究中，发现了３个对ＳＡＲＳ病毒有明确抑制 作用的多肽。这一抑制冠状病毒的研究对系列多肽药物的合成、为研制抗非典 药物奠定了坚实的基础。这３个多肽已正式通过中国疾病预防控制中心病毒病 预防控制所、病毒资源中心的鉴定。研究人员认为非典冠状病毒是一种单链核 糖核酸病毒。在非典病原体被确定后，研究人员发现非典冠状病毒外围有一个 类似“日冕”的圆环，其内部的４个结构蛋白，尤其是Ｓ蛋白在非典病毒的自 身复制、侵蚀人体细胞中起关键作用，而多肽可以阻止冠状病毒侵入细胞，从 而抑制冠状病毒入侵人体细胞。专家们说，在世界范围内，临床上还没有特效 的药物治疗ＳＡＲＳ，因此，这一类多肽对非典冠状病毒具有明确的抑制作用。 2003年５月１５日，中国国家知识产权局已经对我国这个研究成果受理了专利
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氨基酸排列顺序决定蛋白质的生物功能
例：镰形红细胞贫血 患者血红细胞合成了一种不正常的血红蛋白（Hb-S） 变化
β链
症状
形成氢键的性能差异很大，导致蛋白质空 间结构发生很大变化。 这种镰形细胞极易黏附于血管内皮,从而阻 碍正常血流及氧在重要器官和组织中的释放
变异原因：基因突变！ 15/01/2011
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A、蛋白质的二级结构
• 肽链的主链在空间的排列，只涉及肽链主链的 构象及链内或链间形成的氢键。 • 组成肽键的原子都处于同一平面，两个肽键通 过一个α碳原子相连，Cα-N和Cα-C键可以自由 旋转，这样在保持肽键平面结构不变的情况下， 可以形成不同的空间排列！ α-螺旋 β-折叠
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GSH含有一个活泼的-SH，很容易被氧化，两分子GSH脱H以 二硫键相连形成氧化型的GSSG。
作用： 作用：保护体内蛋白质或酶分子中的巯基免遭氧化
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（二）催产素和升压素
• 属于激素类（Hormone）。 属于激素类（ ）。 • 均由下丘脑神经细胞合成， 均由下丘脑神经细胞合成， 最终释放到血液。 最终释放到血液。 • 都是9肽，分子中有环状结构。 都是 肽 分子中有环状结构。
C CH2 OH
N-端
CH2 C-端 CH2 CONH2
CH3 CH3 肽肽 OH
CO2H
氨基端
羧基端
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 端的氨基酸残基开始， 端的氨基酸残基开始 端氨基酸残 基为终点的排列顺序。如上述五肽可表示为： 基为终点 Ser-Val-Tyr-Asp-Gln 氨基酸之间通过肽键连接形成的链称肽链。 氨基酸之间通过肽键连接形成的链称肽链。 肽链书写方式： 端 肽链书写方式：N端→C端 端 15/01/2011 肽链有链状、环状和分支状。 肽链有链状、环状和分支状。