蛋白质结构和功能[讲]..
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➢ 食用被疯牛病污染了的牛肉、牛脊髓的人，有可能染上 . ➢ 疯牛病曾于80年代中后期在英国大规模流行。以后又蔓延到法国等国
家。疯牛病和老年性痴呆症一直以来是发病机制不明的绝症 ➢ 疯牛病因子既不是细菌和病毒，也不是寄生虫。目前能够预防和杀灭
感染性细菌、病毒的所有一般性措施都不能有效地消灭“疯牛病因 子”。
α-螺旋和β-折叠（有规则） β-转角和Ω环（部分有规则） 无序结构
蛋白质的二级结构
氢键
1, 肽平面（peptide plane）与二面角
肽单元 (peptide unit)／酰胺平面(amide planes)
Cα C
O
Cα C
-O
H N
Cα
H N+
Cα
肽键具有部分双键的性质
➢ 二面角(构象角)
➢ 硕士生 选实验课( 现代基因工程技术)者请登记 (2008,1月上旬考试)
被集体宰杀的疑似疯牛
疯牛病-- Mad cow diseases
➢ 疯牛病学名牛海绵状脑病，克罗伊茨费尔德—雅各布氏症（简称克－
雅氏症），是一种危害牛中枢神经系统的传染性疾病。其典型临床 症状为出现痴呆或神经错乱，视觉模糊，平衡障碍，肌肉 收缩等。病牛最终因精神错乱而死亡。
他们查明了疯牛病病原体———变异普里昂蛋白中有毒部分的结构。由
253个氨基酸构成。在正常普里昂中，氨基酸链扭曲折叠成一种称为 “阿尔法(a)螺旋构造”的特殊结构，这种结构比较脆弱，容易发生变异。 变异普里昂则具有非常稳定的“贝塔(ß )板状或片层构造”，它能够促
使正常普里昂发生变异，形成粉状纤维，杀死神经细胞。
痛风症(gout) 磷酸核糖焦磷酸合成酶缺乏
白化症(albinism) 酪氨酸酶缺乏
糖尿病
胰岛素缺乏
➢ 构象病 折叠错误导至功能改变
如： 帕金森氏病，Alzheimer’s病, Mad cow diseases.
第一篇 蛋白质
1. 蛋白质的结构和功能 2. 脂蛋白
3. 糖蛋白与蛋白聚糖 4. 细胞外基质蛋白质(自学) 5. 蛋白质的转运、加工与修饰(自学)
构象／高级(2;3;4)结构
➢ 构象(conformation) 指构成分子的原子和基团因为化学键
的旋转而形成在三维空间上不同的排布、 走向。构象的改变不涉及共价键的破裂， 仅涉及氢键、疏水键等次级键的变化。
第三节 蛋白质的二级结构
（secondary structure）
➢ 定义 ➢ 稳定因素：氢键 ➢ 基本类型：
蛋白质结构异常与分子病
➢ 分子病(Molecular Diseases) 结构异常; 分子减少或缺失
举例: 结构异常 镰刀状细胞贫血(Sickle cell anemia)—HbS ß 亚基第6位谷
aa变成疏水的缬aa.
分子减少或缺失
蚕豆病(favism) 葡萄糖-6-磷酸脱氢酶缺乏.
家族性高胆固醇血症 LDL-receptor缺乏.
疯牛病
➢ 引起疯牛病和羊瘙痒病病原因子的真正性质目前尚不清楚。 ➢ 疯牛病成因在于金属锰中毒?
➢ 目前最被认可的理论是一种叫做“Prion”的正常细胞蛋白发生结构变 异而造成的，暂且称之为“疯牛病因子”。疯牛病和老年痴呆症的病变蛋白
氨基酸序列惊人相似。朊毒体的复制传播都较细菌、病毒更快.利用正常细胞 中氨基酸排列顺序一致的蛋白（不利用DNA或RNA)进行复制，其过程不清楚。 ➢ 日本岐阜大学医学系副教授桑田一夫等在美国《全国科学院学报》上报告说，
（dihedral angle）连结两 个相邻肽平面的Cα产生的 角
a. 单键的旋转角度 Cα-C:Ψ（psi） Cα-N:Φ（phi）
b.二面角决定了两个相邻肽 平面的空间相对位置
肽平面,二面角(构象角)
Ⅱ型(顺式)
Ⅰ型(反式)
2, α-螺旋（α-helix）
结构特征：以3.613螺旋为例
3.613螺旋
第二节 蛋白质的一级结构
➢ 基本概念
（primary structure）
肽键 / 肽 / 二肽 / 多肽
肽链 / 氨基酸残基 / 主链与侧链
HO NH2 Cα C
R
HO
HO
N Cα C N Cα C OH
HR
HR
N-末端
氨基酸残基
C-末端
一级结构 ：指多肽链中氨基酸的排列顺序，
稳定因素：肽键
蛋白质的空间结构
任课教师
➢ 张祖辉
1986年华西硕士生毕业 1991-1994 University of
Washinton Seattle USA 2001-2005 University of Toronto 2006-2007 Unversity of Calgory
Calgory Canada
通知
➢ 博士生 选实验课( 重组DNA技术)者请登记 ( 2008,1月中旬前交综述)
α
的α-碳原子均为不对称性
碳原子(asymmetric)或手
性碳原子（chiral）
氨基酸的分类
➢ 非极性疏水氨基酸：侧链为非极性疏水基团，
如脂肪烃或芳香烃
➢ 不解离的极性氨基酸：侧链中含不解离的极性
基团，如巯基、羟基和酰胺基团
➢ 解离的极性氨基酸：
a. 酸性氨基酸：侧链中有羧基
b. 碱性氨基酸：侧链中有碱性基团
a. 3.6 指每圈螺旋含3.6个残基
b. 13表示氢键封闭的环内含13个原子
(氢键在第一个肽键的亚氨基-NH的H原子与其 前方第四个肽键的羰基C=O的O原子之间形成 )
O
H OH
CN H
Cα C
N
n=3
R
其它局部螺旋
➢ α-左手螺旋 ➢ 310 -螺旋 ➢ 4.4 16-螺旋 (π螺旋)
➢ 左手超螺旋（left-handed superhelix）
第一章 蛋白质的结构与功能
蛋白质的一至四级结构
生物大分子 (分子量从104~1012 道尔顿不等)
➢ 蛋白质 主要的结构和功能分子
➢ 核酸 遗传信息的载体
➢ 多糖 Fra Baidu bibliotek供能量
第一节 组成蛋白质的氨基酸
➢ 氨基酸的结构特点 1.与羧基相邻的α-碳原子 上都有氨基(Pro除外)
2.除Gly外，所有α-氨基酸
α-氨基酸的两种构型
COO
COO
H3N+ C H
H C NH3+
R
L-α-氨基酸
R
D-α-氨基酸
构型：指在立体异构体中取代原子或基 团在空间的取向。构型的改变涉及共价 键的破裂和重建。
➢ 两种结构特殊的氨基酸
CH2 CH2
CH2
COOH CH
NH
脯氨酸(Pro）
H H C COOH
NH2
甘氨酸(Gly)
家。疯牛病和老年性痴呆症一直以来是发病机制不明的绝症 ➢ 疯牛病因子既不是细菌和病毒，也不是寄生虫。目前能够预防和杀灭
感染性细菌、病毒的所有一般性措施都不能有效地消灭“疯牛病因 子”。
α-螺旋和β-折叠（有规则） β-转角和Ω环（部分有规则） 无序结构
蛋白质的二级结构
氢键
1, 肽平面（peptide plane）与二面角
肽单元 (peptide unit)／酰胺平面(amide planes)
Cα C
O
Cα C
-O
H N
Cα
H N+
Cα
肽键具有部分双键的性质
➢ 二面角(构象角)
➢ 硕士生 选实验课( 现代基因工程技术)者请登记 (2008,1月上旬考试)
被集体宰杀的疑似疯牛
疯牛病-- Mad cow diseases
➢ 疯牛病学名牛海绵状脑病，克罗伊茨费尔德—雅各布氏症（简称克－
雅氏症），是一种危害牛中枢神经系统的传染性疾病。其典型临床 症状为出现痴呆或神经错乱，视觉模糊，平衡障碍，肌肉 收缩等。病牛最终因精神错乱而死亡。
他们查明了疯牛病病原体———变异普里昂蛋白中有毒部分的结构。由
253个氨基酸构成。在正常普里昂中，氨基酸链扭曲折叠成一种称为 “阿尔法(a)螺旋构造”的特殊结构，这种结构比较脆弱，容易发生变异。 变异普里昂则具有非常稳定的“贝塔(ß )板状或片层构造”，它能够促
使正常普里昂发生变异，形成粉状纤维，杀死神经细胞。
痛风症(gout) 磷酸核糖焦磷酸合成酶缺乏
白化症(albinism) 酪氨酸酶缺乏
糖尿病
胰岛素缺乏
➢ 构象病 折叠错误导至功能改变
如： 帕金森氏病，Alzheimer’s病, Mad cow diseases.
第一篇 蛋白质
1. 蛋白质的结构和功能 2. 脂蛋白
3. 糖蛋白与蛋白聚糖 4. 细胞外基质蛋白质(自学) 5. 蛋白质的转运、加工与修饰(自学)
构象／高级(2;3;4)结构
➢ 构象(conformation) 指构成分子的原子和基团因为化学键
的旋转而形成在三维空间上不同的排布、 走向。构象的改变不涉及共价键的破裂， 仅涉及氢键、疏水键等次级键的变化。
第三节 蛋白质的二级结构
（secondary structure）
➢ 定义 ➢ 稳定因素：氢键 ➢ 基本类型：
蛋白质结构异常与分子病
➢ 分子病(Molecular Diseases) 结构异常; 分子减少或缺失
举例: 结构异常 镰刀状细胞贫血(Sickle cell anemia)—HbS ß 亚基第6位谷
aa变成疏水的缬aa.
分子减少或缺失
蚕豆病(favism) 葡萄糖-6-磷酸脱氢酶缺乏.
家族性高胆固醇血症 LDL-receptor缺乏.
疯牛病
➢ 引起疯牛病和羊瘙痒病病原因子的真正性质目前尚不清楚。 ➢ 疯牛病成因在于金属锰中毒?
➢ 目前最被认可的理论是一种叫做“Prion”的正常细胞蛋白发生结构变 异而造成的，暂且称之为“疯牛病因子”。疯牛病和老年痴呆症的病变蛋白
氨基酸序列惊人相似。朊毒体的复制传播都较细菌、病毒更快.利用正常细胞 中氨基酸排列顺序一致的蛋白（不利用DNA或RNA)进行复制，其过程不清楚。 ➢ 日本岐阜大学医学系副教授桑田一夫等在美国《全国科学院学报》上报告说，
（dihedral angle）连结两 个相邻肽平面的Cα产生的 角
a. 单键的旋转角度 Cα-C:Ψ（psi） Cα-N:Φ（phi）
b.二面角决定了两个相邻肽 平面的空间相对位置
肽平面,二面角(构象角)
Ⅱ型(顺式)
Ⅰ型(反式)
2, α-螺旋（α-helix）
结构特征：以3.613螺旋为例
3.613螺旋
第二节 蛋白质的一级结构
➢ 基本概念
（primary structure）
肽键 / 肽 / 二肽 / 多肽
肽链 / 氨基酸残基 / 主链与侧链
HO NH2 Cα C
R
HO
HO
N Cα C N Cα C OH
HR
HR
N-末端
氨基酸残基
C-末端
一级结构 ：指多肽链中氨基酸的排列顺序，
稳定因素：肽键
蛋白质的空间结构
任课教师
➢ 张祖辉
1986年华西硕士生毕业 1991-1994 University of
Washinton Seattle USA 2001-2005 University of Toronto 2006-2007 Unversity of Calgory
Calgory Canada
通知
➢ 博士生 选实验课( 重组DNA技术)者请登记 ( 2008,1月中旬前交综述)
α
的α-碳原子均为不对称性
碳原子(asymmetric)或手
性碳原子（chiral）
氨基酸的分类
➢ 非极性疏水氨基酸：侧链为非极性疏水基团，
如脂肪烃或芳香烃
➢ 不解离的极性氨基酸：侧链中含不解离的极性
基团，如巯基、羟基和酰胺基团
➢ 解离的极性氨基酸：
a. 酸性氨基酸：侧链中有羧基
b. 碱性氨基酸：侧链中有碱性基团
a. 3.6 指每圈螺旋含3.6个残基
b. 13表示氢键封闭的环内含13个原子
(氢键在第一个肽键的亚氨基-NH的H原子与其 前方第四个肽键的羰基C=O的O原子之间形成 )
O
H OH
CN H
Cα C
N
n=3
R
其它局部螺旋
➢ α-左手螺旋 ➢ 310 -螺旋 ➢ 4.4 16-螺旋 (π螺旋)
➢ 左手超螺旋（left-handed superhelix）
第一章 蛋白质的结构与功能
蛋白质的一至四级结构
生物大分子 (分子量从104~1012 道尔顿不等)
➢ 蛋白质 主要的结构和功能分子
➢ 核酸 遗传信息的载体
➢ 多糖 Fra Baidu bibliotek供能量
第一节 组成蛋白质的氨基酸
➢ 氨基酸的结构特点 1.与羧基相邻的α-碳原子 上都有氨基(Pro除外)
2.除Gly外，所有α-氨基酸
α-氨基酸的两种构型
COO
COO
H3N+ C H
H C NH3+
R
L-α-氨基酸
R
D-α-氨基酸
构型：指在立体异构体中取代原子或基 团在空间的取向。构型的改变涉及共价 键的破裂和重建。
➢ 两种结构特殊的氨基酸
CH2 CH2
CH2
COOH CH
NH
脯氨酸(Pro）
H H C COOH
NH2
甘氨酸(Gly)