蛋白质化学一级结构及分析

CH2 CCOOH
H2N-gGamlmu-aC-Gylus--LG-Clyys--AClaOOH
谷胱甘肽 Glutathion(e)
（GSH） (GSSG)
GSH可被氧化成GSSG GSH作用：在红细胞中作为巯基缓冲剂存在；
维持血红蛋白和其它红细胞蛋白质的半胱氨酸残基
处于还原状态。
酪蛋白 铁蛋白
质体蓝素
肽的物理化学性质
• 肽末端α-羧基pKa值比游离AA中的大， 而肽末端α-氨基pKa值比游离AA中的小， 侧链R基的差别不大。
• 等电点（两性）。
• 酸碱性质取决于：
α-羧基、α-氨基、侧链基团的解离
• 具有双缩脲(biuret)反应(H2N-CO-NHCO-NH2) --Pr特有的反应（与硫酸铜-氢 氧化钠溶液产生紫红色或蓝紫色颜色反 应，可用于肽和蛋白质定量测定）。
• 与许多抗生素一样，一些极毒的毒蘑菇毒素， 如鹅膏蕈碱（毒素）(双环的8 肽毒素） (amanitin)，对动物有致死作用，与真核生物 RNA II聚合酶作用抑制转录。
+H3N-Tyr-Gly-Gly-Phe-Met-COO-
Met-脑啡肽
C ys Tyr IL e S G ln S A sn C ys P ro Leu G ly N H 2
No Image
有些蛋白质含有非氨基酸的化学基团
很多蛋白质，如核糖核苷酸酶、胰凝乳蛋 白酶，仅含有氨基酸残基，没有其他化学基团单纯蛋白质。但有些蛋白质，除氨基酸残基外， 还含有永久连接的化学组成，被称为复合蛋白质， 非氨基酸连接的化学基团被称为辅基(prosthetic group)。复合蛋白质的分类根据辅基的化学特性， 如脂蛋白含有脂、糖蛋白含有糖、金属蛋白含有 特异的金属。有些蛋白质甚至含有不止一种辅基， 辅基通常对蛋白质的功能起重要作用。
CO
H
CH
HO N
CH2
OS N H
O CH2
OH O
NH CH3 CH CH
CH2CH3
CO
C CH2 NH C CH NH C CH2 NH O
鹅膏蕈碱（鹅鹅膏膏毒覃 碱素的、化蝇学 结蕈构素）的化学结构
蛋白质可以有不同的多肽亚基
• 一些蛋白质只含有一条简单的多肽链，而另一些蛋白 质成为多亚基蛋白质，含有两条或更多条非共价结合 的多肽链。多亚基蛋白质的独立的多肽链可以是同一 多肽链，也可以是不同的多肽链。
• 有时，不同的亚基形成小的寡聚体(oligomeric) ，并 以此进一步装配。这种小的寡聚体被称为原体 (protomers)，原体再装配成更大的聚集体。如血红蛋 白，四条非共价结合的多肽链，两条一致的链和两 条相同的链，可以称为四条多肽亚基的四聚体或者 原体的二聚体；天冬氨酸氨甲酰磷酸转移酶由6个 调节亚基（R）和6个催化亚基（C）组成，装配时先 由1个C亚基和1个R亚基组成一个原体CR ，再由6个 原体装配成一个有活性的酶。
例如，它可防止H2O2将红细胞中血色素的二价铁氧化成 三价铁形成高铁血红蛋白。
蛋白质中多肽链的长度差异极大
肌联蛋白
一些小肽在极低浓度下发挥作用
• 一些脊椎动物的激素是小肽，包括催产素 （oxytocin）（9个氨基酸残基），由垂体后叶 制造 ，能刺激子宫收缩；舒缓激肽 （bradykinin）（9肽）能使呼吸道平滑肌收 缩，抑制组织炎症；甲状腺激素释放因子（3 肽），下丘脑分泌，能刺激垂体前叶促甲状腺 素的释放，它们发挥作用的浓度极低。
• 组成肽键的原子处于同一平面。 • 肽键中的C-N键具有部分双键性质，不能自由旋
牛牛催催产产素素
+H3N-Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu-COO-
Leu-脑啡肽
C ys Tyr Phe S G ln S A sn C ys P ro A rg G ly N H 2
牛牛 加加 压压 素素
OH
CH3 CH CH2OH
CH O
O
O
HN CH C NH CH C NH CH2 C
一些蛋白质的两条或多条 多肽链是共价连接的
胰岛素的两条多肽链通过二硫键共 价连接，这种情况下，单条多肽链不 是亚基，通常被简单地认为是肽链。 因此一条多肽链及共价连接的多肽链 不是四级结构。
从蛋白质的大小估算氨基酸残基数
• 可以从一个不含有其他化学基团的蛋白质分子 估算其中的氨基酸残基的大概数目，用蛋白质 的分子量除以110，即为组成氨基酸的数目。
1965年由科学家James Schlatter在研究蛋白质时发现，经16年 100多次的科学研究及验证后，阿斯巴甜于1981年(FDA批准） 以Nutrasweet（纽特健康糖）品牌正式推出市面。1986年我国 卫生部批准可用于除罐头以外的所有食品中。
CO NH CH CO NH CH2 COOH
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 quarternary structure 四级结构： 蛋白质多聚体
1969年正式将一级结构定义为氨基酸序列和二硫键 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（在空间上相对独立的 三维结构的实体）这两个层次。
肽键将氨基酸与氨基酸头尾相连
肽
O CN
键
OC N+
O
C
CN
C
H
• 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。
• 20种氨基酸的平均分子量为138，较小的氨基 酸在多数蛋白质中的丰度高，如果考虑不同氨 基酸在蛋白质中出现的比例，平均分子量只有 128，形成肽键时失去一分子水（18），因此， 蛋白质分子中氨基酸残基的平均分子量为12818=110。
多肽具有特征性的氨基酸 组成，多肽或蛋白质以酸 水解产生游离-氨基酸的 混合物。当完全水解时， 每一种类型的蛋白质产生 一种特征性的氨基酸比例 或混合物。20种氨基酸几 乎从不以相同的比例出现 在一个蛋白质中，有高有 低，甚至有的只出现一次 或根本不出现。