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　　* 三、蛋白质的三级结构(tertiary structure) 疏水键、离子键、氢键、 Van der Waals力等。 整条肽链 全部氨基酸 所有原子 （一）什么是？ 主要的化学键： 三维空间的位置排布 * b + c c c c b a a a 维持蛋白质分子构象的各种化学键 a 氢键 b 离子键 c 疏水键 三级结构中疏水键数量最多，往往居于球状蛋白质内部。 + * 30k 40k 20k 75k 60k 35k 30k H2N- COOH A H2N- COOH B 肝素 纤维蛋白 肌动蛋白 细胞 胶原蛋白 纤维蛋白 肝素 纤维蛋白 （二）结构域(domain) 纤连蛋白分子的结构域 举例 结构域： 三级结构中、分割成折叠较为紧密的区域，各行使其功能。 （三）分子伴侣(chaperon) * 四级结构— 亚基 (subunit)— 维持因素— 各亚基的空间排布 亚基间相互作用关系 四级结构中每条具有完整三级结构的多肽链 离子键、氢键 不包括共价键 四、蛋白质的四级结构(quaternary structure) * 一级结构 二级结构 三级结构 四级结构 定义 肽键 氨基酸残基 基本单位 主要键 备注 模体 肽单元 整条肽链 亚基 氢键 疏离氢Van 离氢 结构域 亚基 蛋白质结构层次比较 * 五、蛋白质的分类 按组成分 按形状分 单纯蛋白质 结合蛋白质 球状蛋白质 纤维状蛋白质 （只含氨基酸） （还含辅基） * 第 三 节 蛋白质结构与功能的关系 The Relation of Structure and Function of Protein * （一）一级结构是空间构象的基础 一、一级结构与功能的关系 （二）一级结构与功能的关系 * （一）肌红蛋白与血红蛋白的结构 二、空间结构与功能的关系 （二）血红蛋白的构象变化与结合氧 * 第一个氧分子与Fe2+结合 Fe2+半径变小，进入卟啉平面 牵动F8组aa残基 牵动其它亚基← Hb由T型变R型← 第二亚基结合氧的速度↑ 第三亚基结合氧的速度↑↑ 第四亚基结合氧的速度↑↑↑ Hb结合氧的过程： * 变构效应(allosteric effect): 正协同效应 负协同效应 蛋白质空间结构的改变引起其功能的变化。 变构效应剂/配体 协同效应(cooperativity) 几个概念： * （三）蛋白质构象改变与疾病 蛋白质构象疾病：蛋白质的折叠错误→构象改变 →影响功能→导致疾病。 发病机理：蛋白质错误折叠相互聚集，形成抗蛋白 水解酶的淀粉样纤维沉淀，产生毒性。 包括：人纹状体脊髓变性病、老年痴呆症、 亨停顿舞蹈病、疯牛病等。 * 第 四 节 蛋白质的理化性质与分离纯化 The Physical and Chemical Characters and Separation and Purification of Protein * （一）蛋白质的两性电离 （二）蛋白质的胶体性质 蛋白质胶体 的稳定因素 一、理化性质 蛋白质的两性电离和等电点( isoelectric point, pI) 情况基本同前述的氨基酸。 蛋白质为生物大分子，分子直径在胶粒范围。 颗粒表面电荷 水化膜 * （三）蛋白质的变性、沉淀和凝固 变性的本质：破坏非共价键和二硫键，肽键未 被破坏，一级结构未改变。 应用：变性和防止变性可用来消毒灭菌和保存 蛋白质制剂等。 1.蛋白质的变性(denaturation)与复性 定义：理化因素作用下→空间构象→理化性质 改变活性的丧失。 复性(renaturation)：若去除变性因素后，蛋白 质仍可恢复原有的构象和功能。 * 3.蛋白质的凝固作用(protein coagulation) 2.蛋白质沉淀 变性的蛋白质易于沉淀，沉淀并不一定变性。 蛋白质变性后的絮状物加热可变成比较坚固的 凝块，此凝块不易再溶于强酸和强碱中。 定义：一定条件下，疏水侧链暴露在外，肽链 相互缠绕聚集，蛋白质从溶液中析出。 * （四）蛋白质的紫外吸收 蛋白质分子中的酪氨酸和色氨酸，在280nm波 长处有特征性吸收峰。可作蛋白质定量测定。 （五）蛋白质的呈色反应 ⒈茚三酮反应(ninhydrin reaction) ⒉双缩脲反应(biuret reaction) * 二、蛋白质的分离和纯化 （一）透析及超滤法 （二）丙酮沉淀、盐析及免疫沉淀 （三）电泳 （四）层析(chromatography) （五）超速离心法(ultracentrifugation) * 三、多肽链中氨基酸序列分析 氨基酸序列的测定 根据核酸推演蛋白质中的氨基酸序列 * 四、蛋白质空间结构测定 二级结构测定 三级结构测定 * 第 一 章 蛋白质的结构与功能 Structure and Function of Protein * 总特点： 结构基础 蛋白质是所有细胞、组织、器官的重要组成成分 生物催化剂（酶） 代谢调节作用 免疫保护作用 物质的转运和存储 运动与支持作用 参与细胞间信息传递 其他功能 功用 含量高、 种类繁多、功能多样 普遍存在、 功能基础 氧化供能 * 第 一 节 蛋白质的分子组成 The Molecular Component of Protein * 元素组成： 分子组成： 主要含C、H、O、N 和S 有些蛋白含磷/铁、铜、锌、锰、钴、钼 个别蛋白质含碘 （平均16％） 体内的含氮物质主要是蛋白质 得出计算公式 100克生物样品中蛋白质的含量 ( g % ) ≈ 每克样品含氮克数× 6.25×100 氨基酸是蛋白质分子的基本组成单位 * 一、氨基酸（amino acid） 自然界中的氨基酸有300多种 组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种 人体氨基酸除甘氨酸除外均属 L-氨基酸 * L-氨基酸的结构通式 CH3 L-丙氨酸 R 根据R的不同进行分类 * （一）氨基酸的分类 根据氨基酸侧链基团R的结构、性质 非极性疏水性氨基酸 Gly Ala Val Leu Ile Phe Pro 分四类 极性中性氨基酸 酸性氨基酸 碱性氨基酸 Trp Ser Tyr Cys Met Asn Gln Thr Asp Glu Lys Arg His * 其它分类也能体现氨基酸的性质 如亚氨基酸（环状）— Pro 含硫氨基酸— Cys （巯基氨基酸） 、Met 羟基氨基酸— Tyr 、Ser 、 Thr 芳香族氨基酸— Trp 、 Tyr、Phe 羟基的磷酸化与去磷酸化调节 如紫外线吸收性质 * 营养学上对氨基酸的分类 必需氨基酸： 非必需氨基酸： 动物自身不能合成而必须从食物中获得，缺乏会导致营养不良。 人体有8种:赖、色、苯丙、甲硫/蛋、亮、异亮、苏和缬。 8种以外 * pH=pI +OH- pHpI +H+ +OH- +H+ pHpI 兼性离子 （二）氨基酸的理化性质 1. 两性解离、等电点 两性电解质，其解离程度取决于所处溶液的酸碱度。 CH NH 2 COOH R CH NH 2 COOH R 阳离子 CH COOH R NH 3 + CH COOH R NH 3 + 阴离子 CH NH 2 COO - R CH NH 2 COO - R * 2.芳香族氨基酸紫外吸收 色氨酸、酪氨酸 芳香族氨基酸的吸收光谱 280 nm: 多数蛋白含这两种氨基酸残基，测定蛋白溶液280nm光吸收值可快速简便分析蛋白含量。 0 240 250 260 270 280 290 300 310 波 长 (nm) 光密度 色氨酸 酪氨酸 苯丙氨酸 * 3. 茚三酮反应(ninhydrin reaction) 原理：氨基酸与茚三酮水合物共热，可生成蓝紫色化合物，其最大吸收峰在570nm处。 4.氨基酸的其它性质 旋光性及晶体性质等 应用：此法可以对氨基酸进行定量分析（吸收峰值与氨基酸的含量存在正比关系）。 * + H2O 肽键 二、肽（peptide) 肽键的形成 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酰甘氨酸 * … 肽链的两个末端 氨基酸残基 肽键 氨基末端 羧基末端 * 肽(peptide) 肽键( peptide bond) 寡肽(oligopeptide) 多肽(polypeptide) 多肽链( polypeptide chanin ） 氨基酸残基(residue) 肽链两端 一组概念： * 三、生物活性肽 人体内具有特殊生物活性的肽类，如： 谷胱甘肽（glutathione，GSH） 谷胱甘肽的结构 谷胱甘肽参加的反应及功能 * 寡肽、多肽类激素 神经肽中有一些是多肽 促甲状腺素释放激素、催产素、加压素等 在神经传导过程中起信号转导作用 * 第 二 节 蛋白质的分子结构 The Molecular Structure of Protein * 一级结构 二级结构 三级结构 四级结构 高级结构/空间构象 蛋白质结构的四个层次 基础结构 * 一、蛋白质的一级结构(primary structure) 什么是？ 多肽链中从N→C端氨基酸的排列顺序。 主要的化学键— 肽键 有些蛋白质还包括二硫键 * 可测序得到蛋白质一级结构的氨基酸序列 一级结构的阐明具有重要意义： * 二、蛋白质的二级结构(secondary structure) 蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，即该段肽链主链骨架原子的相对空间位置，不涉及氨基酸残基侧链的构象 。 (关键词:主链、肽段、局部) 什么是？ 二级结构的主要化学键— 氢键 二级结构的基本单位— 肽单元 * （一）二级结构的基础—肽单元(peptide unit) 对肽单元的说明： C?1和C?2为反式(trans)构型,O和H也是反式构型。 肽键键长0.132nm ＜0.149 nm 0.127 nm ＜ Cα与羰基Co和N相连的单键能自由旋转，角度为

　　 、 ? ,该旋转角度决定了相邻2肽单元的相对空间位置。 部分双键性质,不能自由旋转。 C?1、C、O、N、H、C?2 6个原子在同一平面,称为肽键平面。 * 相邻2肽单元（肽键平面）的相对空间位置 Cα1 O H N Co

　　 酰胺平面-1 酰胺平面-2 O H N Co Cα3 Cα2 R H ? * ?-螺旋 ( ? -helix ) ?-折叠 ( ?-pleated sheet ) ?-转角 ( ?-turn ) 无规卷曲 ( random coil ) （二）蛋白质二级结构的主要形式 * ①外观：右手螺旋（顺）。 ?-螺旋结构要点： 1、?-螺旋 ( ? -helix ) ②螺距：3.6个氨基酸、0.54nm。 ③维持因素：氢键。 ④R基团的位置：螺旋外侧， R基团影响?-螺旋的形成。 * ①肽段折纸状、锯齿状，相对伸展。 ?-折叠结构要点： 2、?-折叠 ( ?-pleated sheet ) ②几个肽段顺向平行、反向平行0.70nm。 ③维持因素：氢键。 ④R基团的位置：锯齿的上下方。 * 4个氨基酸残基 第二个常为脯氨酸 180?回折 氢键维持 无确定规律性的肽段的结构 ?-转角结构要点： 无规卷曲： 3、?-转角和无规卷曲 * 二个或三个二级结构 空间上靠近 特殊的构象 特殊的功能 4、模体(motif) 定义 举例 * R基团的电荷 R基团的大小 R基团的形状 （三）氨基酸侧链基团R对二级结构的影响