分子生物学-蛋白质【高中生物竞赛 细胞生物学】
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同学们，早上好！
分子生物学
张晓军
第四章
蛋白质（protein)
第一节 蛋白质概述
一、 化学组成 C、H、O、N、S、P、Fe、Zn、Cu
二、蛋白质分类 1、从结构单位分
简单蛋白质：氨基酸 结合蛋白质：氨基酸+辅基 2、根据所带电荷 碱性蛋白：带正电荷（—N+H 3 ）
CH2 CH2 CO NH2
第三节 蛋白质结构的层次体系
• 蛋白质分子是由氨基酸首尾相连而成的共价多肽 链，但是天然的蛋白质分子并不是走向随机的松 散肽链。每一种蛋白质都有自己特有的空间结构 或三维结构，被称谓蛋白质的构象。
• 一个给定的蛋白质理论上可采取多种构象，但在 生理条件下，只有一种或很少几种在能量上有利 的。指导蛋白质多肽链折叠成能量上有利的构象 的规律至今仍不完全清楚，寻找这些规律是当前 奋力研究的课题之一。
R1
R2
H2N CH COOH + H2N CH COOH
肽键
R1
H R2
H2N CH C N CH COOH
O
二肽
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。
Ser
Val
Tyr
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-
脯氨酸（亚氨酸）
H2 C
H2C
CH2
HN——CH——COOH
具有构象刚性
顺反构象的转变需要异构酶的催化才能进行
二、氨基酸的分类
脂肪族氨基酸
甘氨酸 Glycine
O H2N CH C OH
H
脂肪族氨基酸
甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine
O H2N CH C OH
CH3
脂肪族氨基酸
芳香族氨基酸
苯丙氨酸 Phenylalanine
O H2N CH C OH
CH2
芳香族氨基酸
苯丙氨酸 Phenylalanine 酪氨酸 Tyrosine
O H2N CH C OH
CH2
OH
芳香族氨基酸
苯丙氨酸 Phenylalanine 酪氨酸 Tyrosine 色氨酸 Trytophan
O H2来自百度文库 CH C OH
CH2
HN
精氨酸 Arginine
碱性氨基酸
H2N
O CH C OH CH2 CH2 CH2 NH C NH NH2
碱性氨基酸
精氨酸 Arginine 赖氨酸 Lysine
O H2N CH C OH
CH2 CH2 CH2 CH2 NH2
碱性氨基酸
精氨酸 Arginine 赖氨酸 Lysine 组氨酸 Histidine
甘氨酸 丙氨酸 缬氨酸
Glycine Alanine Valine
O H2N CH C OH
CH CH3 CH3
脂肪族氨基酸
甘氨酸 丙氨酸 缬氨酸 亮氨酸
Glycine Alanine Valine Leucine
O
H2N
CH C OH CH2 CH CH3 CH3
脂肪族氨基酸
甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine 缬氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine 异亮氨酸 Ileucine
O
H2N
CH C OH CH CH3 CH2 CH3
亚氨基酸
甘氨酸 Glycine
丙氨酸 Alanine
缬氨酸 Valine
亮氨酸 Leucine
H
异亮氨酸 Ileucine
N
脯氨酸 Proline
CO OH
含硫氨基酸
甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine 缬氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine 异亮氨酸 Ileucine 脯氨酸 Proline 甲硫氨酸 Methionine
O H2N CH C OH
CH2
N NH
酸性氨基酸
天冬氨酸 Aspartate
O H2N CH C OH
CH2 CO OH
酸性氨基酸
天冬氨酸 Aspartate 谷氨酸 Glutamate
O H2N CH C OH
CH2 CH2 CO OH
含羟基氨基酸
丝氨酸 Serine
O H2N CH C OH
CH2 OH
含羟基氨基酸
丝氨酸 Serine 苏氨酸 Threonine
O H2N CH C OH
CH OH CH3
含酰胺氨基酸
天冬酰胺 Asparagine
O H2N CH C OH
CH2 CO NH2
含酰胺氨基酸
天冬酰胺 Asparagine 谷酰胺 Glutamine
O H2N CH C OH
O H2N CH C OH
CH2 CH2 S CH3
含硫氨基酸
甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine 缬氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine 异亮氨酸 Ileucine 脯氨酸 Proline 甲硫氨酸 Methionine 半胱氨酸 Cysteine
O H2N CH C OH
CH2 SH
一、蛋白质的一级结构
从多肽链的N端到C端的共价主链
及氨基酸的排列顺序。它是蛋白
质结构层次体系的基础，是决定
更高层次结构的主要因素。
主要因素
（一级结构 ）
高级结构
辅助因素
（分子伴侣）
一、蛋白质的一级结构(多肽)
（一）多肽的结构
• 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，所形成的化合物称为肽。
蛋白质的结构就像一座精美的建筑， 层 次丰富， 构造多彩
• 一级结构：多肽链中氨基酸顺序 共价键 含有复杂机构的全部信息
• 二级结构：ɑ－螺旋、B-折叠 非共价力（氢键）
• 三级结构：球状构象 非共价力（氢键、二硫键、疏水力）
• 四级结构：各亚基之间在空间上 的相互关系和结合方式 非共价力（氢键、二硫键、疏水力）
-氨基酸
COOH H2N C H
R
不变部分 可变部分
各种氨基酸的区别在于侧链R基的不同。20种基本氨基酸按R的极性可分为非 极性氨基酸、极性氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸。
甘氨酸
COOH H2N C H
HR
具有构象柔性
由于其侧链的几何学特性，不能形成规则的α-螺旋结构，而经常出现在α-螺 旋的终点部位，即形成环肽链或转角。
如：组蛋白 酸性蛋白：带负电荷（—COO-）
如：非组蛋 白
二、蛋白质分类
3、从空间结构 3.1 纤维状蛋白质
在生物体内，作为结构成分而存在 例如：胶原蛋白、角蛋白、丝蛋白 3.2 球状蛋白质 在细胞内承担动态的功能，即起酶学和 调节的作用 例如：酶
第二节 氨基酸
一、氨基酸的结构通式
除甘氨酸和脯氨酸外，其他均具有如下结构通式：
同学们，早上好！
分子生物学
张晓军
第四章
蛋白质（protein)
第一节 蛋白质概述
一、 化学组成 C、H、O、N、S、P、Fe、Zn、Cu
二、蛋白质分类 1、从结构单位分
简单蛋白质：氨基酸 结合蛋白质：氨基酸+辅基 2、根据所带电荷 碱性蛋白：带正电荷（—N+H 3 ）
CH2 CH2 CO NH2
第三节 蛋白质结构的层次体系
• 蛋白质分子是由氨基酸首尾相连而成的共价多肽 链，但是天然的蛋白质分子并不是走向随机的松 散肽链。每一种蛋白质都有自己特有的空间结构 或三维结构，被称谓蛋白质的构象。
• 一个给定的蛋白质理论上可采取多种构象，但在 生理条件下，只有一种或很少几种在能量上有利 的。指导蛋白质多肽链折叠成能量上有利的构象 的规律至今仍不完全清楚，寻找这些规律是当前 奋力研究的课题之一。
R1
R2
H2N CH COOH + H2N CH COOH
肽键
R1
H R2
H2N CH C N CH COOH
O
二肽
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。
Ser
Val
Tyr
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-
脯氨酸（亚氨酸）
H2 C
H2C
CH2
HN——CH——COOH
具有构象刚性
顺反构象的转变需要异构酶的催化才能进行
二、氨基酸的分类
脂肪族氨基酸
甘氨酸 Glycine
O H2N CH C OH
H
脂肪族氨基酸
甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine
O H2N CH C OH
CH3
脂肪族氨基酸
芳香族氨基酸
苯丙氨酸 Phenylalanine
O H2N CH C OH
CH2
芳香族氨基酸
苯丙氨酸 Phenylalanine 酪氨酸 Tyrosine
O H2N CH C OH
CH2
OH
芳香族氨基酸
苯丙氨酸 Phenylalanine 酪氨酸 Tyrosine 色氨酸 Trytophan
O H2来自百度文库 CH C OH
CH2
HN
精氨酸 Arginine
碱性氨基酸
H2N
O CH C OH CH2 CH2 CH2 NH C NH NH2
碱性氨基酸
精氨酸 Arginine 赖氨酸 Lysine
O H2N CH C OH
CH2 CH2 CH2 CH2 NH2
碱性氨基酸
精氨酸 Arginine 赖氨酸 Lysine 组氨酸 Histidine
甘氨酸 丙氨酸 缬氨酸
Glycine Alanine Valine
O H2N CH C OH
CH CH3 CH3
脂肪族氨基酸
甘氨酸 丙氨酸 缬氨酸 亮氨酸
Glycine Alanine Valine Leucine
O
H2N
CH C OH CH2 CH CH3 CH3
脂肪族氨基酸
甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine 缬氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine 异亮氨酸 Ileucine
O
H2N
CH C OH CH CH3 CH2 CH3
亚氨基酸
甘氨酸 Glycine
丙氨酸 Alanine
缬氨酸 Valine
亮氨酸 Leucine
H
异亮氨酸 Ileucine
N
脯氨酸 Proline
CO OH
含硫氨基酸
甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine 缬氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine 异亮氨酸 Ileucine 脯氨酸 Proline 甲硫氨酸 Methionine
O H2N CH C OH
CH2
N NH
酸性氨基酸
天冬氨酸 Aspartate
O H2N CH C OH
CH2 CO OH
酸性氨基酸
天冬氨酸 Aspartate 谷氨酸 Glutamate
O H2N CH C OH
CH2 CH2 CO OH
含羟基氨基酸
丝氨酸 Serine
O H2N CH C OH
CH2 OH
含羟基氨基酸
丝氨酸 Serine 苏氨酸 Threonine
O H2N CH C OH
CH OH CH3
含酰胺氨基酸
天冬酰胺 Asparagine
O H2N CH C OH
CH2 CO NH2
含酰胺氨基酸
天冬酰胺 Asparagine 谷酰胺 Glutamine
O H2N CH C OH
O H2N CH C OH
CH2 CH2 S CH3
含硫氨基酸
甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine 缬氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine 异亮氨酸 Ileucine 脯氨酸 Proline 甲硫氨酸 Methionine 半胱氨酸 Cysteine
O H2N CH C OH
CH2 SH
一、蛋白质的一级结构
从多肽链的N端到C端的共价主链
及氨基酸的排列顺序。它是蛋白
质结构层次体系的基础，是决定
更高层次结构的主要因素。
主要因素
（一级结构 ）
高级结构
辅助因素
（分子伴侣）
一、蛋白质的一级结构(多肽)
（一）多肽的结构
• 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，所形成的化合物称为肽。
蛋白质的结构就像一座精美的建筑， 层 次丰富， 构造多彩
• 一级结构：多肽链中氨基酸顺序 共价键 含有复杂机构的全部信息
• 二级结构：ɑ－螺旋、B-折叠 非共价力（氢键）
• 三级结构：球状构象 非共价力（氢键、二硫键、疏水力）
• 四级结构：各亚基之间在空间上 的相互关系和结合方式 非共价力（氢键、二硫键、疏水力）
-氨基酸
COOH H2N C H
R
不变部分 可变部分
各种氨基酸的区别在于侧链R基的不同。20种基本氨基酸按R的极性可分为非 极性氨基酸、极性氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸。
甘氨酸
COOH H2N C H
HR
具有构象柔性
由于其侧链的几何学特性，不能形成规则的α-螺旋结构，而经常出现在α-螺 旋的终点部位，即形成环肽链或转角。
如：组蛋白 酸性蛋白：带负电荷（—COO-）
如：非组蛋 白
二、蛋白质分类
3、从空间结构 3.1 纤维状蛋白质
在生物体内，作为结构成分而存在 例如：胶原蛋白、角蛋白、丝蛋白 3.2 球状蛋白质 在细胞内承担动态的功能，即起酶学和 调节的作用 例如：酶
第二节 氨基酸
一、氨基酸的结构通式
除甘氨酸和脯氨酸外，其他均具有如下结构通式：