【文章內(nèi)容簡介】 69 ? （ 3）抗菌肽 是生物體內(nèi)經(jīng)誘導產(chǎn)生的一種具有生物活性的小分子多肽。 ? 青霉素 （ Benzylpenicillin / Penicillin）又被稱為青霉素 G、盤尼西林、青霉素鈉、芐青霉素鈉、青霉素鉀、芐青霉素鉀。 ? 青霉素是抗菌素的一種，是指從青霉菌培養(yǎng)液中提制的分子中含有青霉烷、能破壞細菌的細胞壁并在細菌細胞的繁殖期起殺菌作用的一類抗生素，是第一個能夠治療人類疾病的抗生素。 ? 青霉素類抗生素屬 β內(nèi)酰胺類抗生素 。 2022/2/13 ZhangJGBiochemistry 70 ? （ 4）腦肽 ? 有鎮(zhèn)痛作用而又不會像嗎啡，使病人成癮的藥物，中科院上海生化所 1982年利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)成功地合成 Leu— 腦啡肽。 2022/2/13 ZhangJGBiochemistry 71 ? （ 5）膽囊收縮素 ? 由 33個氨基酸組成 ? （ 6）胰高血糖素 ? 胰臟 α 細胞分泌，它含有 29個氨基酸殘基。 ? 胰高血糠素可調(diào)節(jié)控制肝糖原降解產(chǎn)生葡萄糖、以維持血施水平，還能引起血管疏張，抑制腸的蠕動及分泌。 2022/2/13 ZhangJGBiochemistry 72 ? 蛋白質(zhì)是 由一條或多條多肽 (polypeptide)鏈以特殊方式結(jié)合而成的生物大分子。 ? 蛋白質(zhì)與多肽并無嚴格的界線，通常是 將分子量在 6000道爾頓以上的多肽稱為蛋白質(zhì)。 ? 蛋白質(zhì)分子量變化范圍很大 , 從大約 6000到100萬道爾頓甚至更大。 二、 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)概述 2022/2/13 ZhangJGBiochemistry 73 （二）蛋白質(zhì)的構(gòu)象和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的組織層次 ? 每一種天然蛋白質(zhì)都有自己 特有的空間結(jié)構(gòu)或稱三維結(jié)構(gòu)， 這種三維結(jié)構(gòu)通常被稱為蛋白質(zhì)的構(gòu)象 。 ? 為了表示蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同組織層次，一般采 用下列專門術(shù)語： ? 一級結(jié)構(gòu)（ primary structure) ? 二級結(jié)構(gòu)（ secondary structure) ? 三級結(jié)構(gòu) (tertiary structure) ? 四級結(jié)構(gòu)（ quarternary structure) 2022/2/13 ZhangJGBiochemistry 74 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)層次 2022/2/13 ZhangJGBiochemistry 75 三 、 蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu) （ 共價結(jié)構(gòu) ） ： ? 概念 ? 蛋白質(zhì)分子中氨基酸殘基的種類 、 數(shù)量 、 連接方式和排列順序稱為一級結(jié)構(gòu) 。 ? 是蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu) ， 它是由基因 （ 遺傳信息 、遺傳密碼 ） 決定的 。 ? 涉及的化學鍵是 肽鍵 和少量的 二硫鍵 。 ? 從分子水平上研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能 ， 為蛋白質(zhì)的人工合成奠定了物質(zhì)基礎 。 ? 診斷遺傳病 、 合成基因探針等高新技術(shù)的研究具有重要意義 。 2022/2/13 ZhangJGBiochemistry 76 2022/2/13 ZhangJGBiochemistry 77 ?二級結(jié)構(gòu)：是多肽主鏈本身在空間的排列 ,或規(guī)則的幾何走向 、 折疊和盤繞的方式 。 ?不涉及側(cè)鏈的結(jié)構(gòu) 。 ?氫鍵 等次級鍵是維持二級結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的作用力 。 ?蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)單位 ， 主要有： ?α 螺旋 、 β 折疊 、 β 轉(zhuǎn)角 、 無規(guī)卷曲 等 。 四、 蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu) 2022/2/13 ZhangJGBiochemistry 78 （ 一 ） α螺旋結(jié)構(gòu) 2022/2/13 ZhangJGBiochemistry 79 蛋白質(zhì) α 螺旋結(jié)構(gòu) ?右手螺旋 (順時針 )。 ?肽鏈的主鏈形成緊密的螺旋 ,側(cè)鏈伸向外側(cè)，每一圈包含 ,每個殘基跨距為 ,螺旋上升一圈的距離 (螺距 )為 =，環(huán)內(nèi)原子數(shù) 13。 ?螺旋通過氫鍵維持穩(wěn)定。第一個肽鍵的 NH和第四個肽鍵的 CO形成氫鍵 ,第 n個肽鍵的 NH和第 n+3個肽鍵的 CO形成氫鍵。氫鍵取向與主軸基本平行。 α 螺旋結(jié)構(gòu)形成的限制因素 ?凡是有 Pro存在的地方 ,不能形成。因 Pro形成的肽鍵 N原子上沒有 H,不能形成氫鍵。 ?靜電斥力。若一段肽鏈有多個 Glu或 Asp相鄰 ,則因 pH= ,防礙 α 螺旋的形成 。同樣多個堿性氨基酸殘基在一段肽段內(nèi) ,正電荷相斥 ,也防礙 α 螺旋的形成。 ?位阻。如 Asn、 Leu側(cè)鏈很大，防礙 α 螺旋的形成。 2022/2/13 ZhangJGBiochemistry 80 2022/2/13 ZhangJGBiochemistry 81 蛋白質(zhì) β— 折疊 結(jié)構(gòu) （二） β 折迭又叫 β 折迭片或 β 片層結(jié)構(gòu)，也是蛋白質(zhì)分子中常見的主鏈構(gòu)象之一。所謂β 折迭是兩條或兩條以上充分伸展成鋸齒狀折迭構(gòu)象的膚鏈側(cè)向聚集，按肽鏈的長軸方向平行并列，形成的折扇狀構(gòu)象。 β 折迭構(gòu)象靠相鄰肽鏈主鏈亞氨基（ NH）和羰基氧原子之間形成有規(guī)律的氫鍵聯(lián)結(jié)維系。 平行式 N端 N端 平行式與反平行式 2022/2/13 ZhangJGBiochemistry 82 （三）蛋白質(zhì)的 β 轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu) 又叫 U型回折、 β 轉(zhuǎn)彎或發(fā)夾結(jié)構(gòu)。是近年來在球狀蛋白質(zhì)分子中發(fā)現(xiàn)的一種主鏈構(gòu)象。球狀蛋白質(zhì)分子主鏈在盤曲折迭運行中往往發(fā)生 180176。 的急轉(zhuǎn)彎，這種回折部位的構(gòu)象即所謂 β 轉(zhuǎn)角。 β 轉(zhuǎn)角是由 4個連續(xù)的殘基組成的，第一個殘基的羰基與第四個殘基的亞氨基間形成氫鍵聯(lián)結(jié)，穩(wěn)定構(gòu)象。 2022/2/13 ZhangJGBiochemistry 83 二級結(jié)構(gòu)的多元性 球狀蛋白質(zhì)分子的二級結(jié)構(gòu)一般都不是單一構(gòu)象。主鏈的不同段落構(gòu)象不同，多種構(gòu)象單元交替連接組成整條肽鏈的二級構(gòu)象。 2022/2/13 ZhangJGBiochemistry 84 ? 超二級結(jié)構(gòu)： ? 由兩個以上二級結(jié)構(gòu)單元相互聚集形成的有規(guī)則的二級結(jié)構(gòu)的組合體如 αα、 βαβ、 βββ。 2022/2/13 ZhangJGBiochemistry 85 ? 五、蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu) ? （一）概念 ? 三級結(jié)構(gòu)是在二級結(jié)構(gòu)的基礎上進一步盤繞、折疊，形成的包括主鏈和側(cè)鏈構(gòu)象在內(nèi)的特定空間結(jié)構(gòu)。 ? 也指多肽鏈中所有原子和基團的構(gòu)象，也包括所有主鏈和側(cè)鏈的結(jié)構(gòu)。 ? 三級結(jié)構(gòu)主要是靠氨基酸側(cè)鏈之間的 氫鍵、疏水鍵、范德華力和靜電作用 維持的。 2022/2/13 ZhangJGBiochemistry 86 （ 二 ） 結(jié)構(gòu)域： 大的球蛋白分子中 ， 多肽鏈形成幾個緊密的球狀構(gòu)象 ， 彼此以松散的肽鏈相連 ， 此球狀構(gòu)象是結(jié)構(gòu)域 ， 結(jié)構(gòu)域是多肽鏈的獨立折疊單位 ， 一般由100200個氨基酸殘基構(gòu)成 。 2022/2/13 ZhangJGBiochemistry 87 結(jié)構(gòu)域 有些較大的球狀蛋白質(zhì)分子或亞基，常常先由幾個二級結(jié)構(gòu)單元組合在一起形成超二級結(jié)構(gòu)，以此作為形成三級結(jié)構(gòu)的實體，這些超二級結(jié)構(gòu)實體稱為結(jié)構(gòu)域，又叫轄區(qū)。結(jié)構(gòu)域進一步締合則形成近似球形的三級結(jié)構(gòu)。 2022/2/13 ZhangJGBiochemistry 88 2022/2/13 ZhangJGBiochemistry 89 蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu) ? 蛋白質(zhì)分子在一、二級結(jié)構(gòu)基礎上，再進行三維空間的多向性盤曲折迭。形成特定的近似球狀的構(gòu)象，稱為蛋白質(zhì)分子的三級結(jié)構(gòu)。 ? 三級結(jié)構(gòu)包括蛋白質(zhì)分子主鏈和側(cè)鏈所有原子或原子團的空間排布關(guān)系。 蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)的構(gòu)象特點 （ 1）三級結(jié)構(gòu)構(gòu)象近似球形。 （ 2）分子中的親水基團相對集中在球形分子的表面，疏水基團相對集中在分子內(nèi)部，形成所謂 “ 親水表面，疏水核 ” 。 （ 3）三級結(jié)構(gòu)構(gòu)象的穩(wěn)定性主要靠疏水相互作用維系。親水表面能吸附形成厚厚的水化膜和雙電層，對蛋出質(zhì)分子構(gòu)象起很好的保護作用。 （ 4）三級結(jié)構(gòu)形成之后，蛋白質(zhì)分子的生物活性部位就形成了。 2022/2/13 ZhangJGBiochemistry 90 六、蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu) ? （一）概念 ? 由 兩條或多條具有三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈通過次級鍵締合形成的聚集體稱為蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu) 。 ? 其中每一個具有三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈單位稱為 亞基（ subunit）。 ? 蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)包括亞基的種類，數(shù)目及各個亞基在寡聚蛋白中的空間排布和亞基之間的互相作用。但不涉及亞基內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 ? 蛋白質(zhì)亞基之間主要通過 疏水作用、氫鍵、范德華力 等作用力形成四級結(jié)構(gòu)，其中最主要的是疏水作用。 2022/2/13 ZhangJGBiochemistry 91 ? 蛋白質(zhì)分子的 亞基數(shù)目一般為偶數(shù) ，大多數(shù)蛋白質(zhì)含 2個或 4個亞基，亞基可以是相同的或不同。 ? 由兩個或兩個以上亞基組成的蛋白質(zhì)稱為寡聚蛋白質(zhì)，無四級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)稱為單體蛋白質(zhì)。 ? （二）亞基與蛋白質(zhì)生物活性的關(guān)系 ? 亞基單獨存在時無生物活性，只有相互聚合成特定構(gòu)象時才有完整的生物活性。 ? 如血紅蛋白是由 4個亞基構(gòu)成的四聚體，其中兩個 α 亞基，兩個 β亞基。 2022/2/13 ZhangJGBiochemistry 92 蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu) 有些球狀蛋白質(zhì)分子是由兩個或兩個以上的三級結(jié)構(gòu)單位締合而織成的，通常稱為寡聚蛋白。寡聚蛋白分子中的每個三級結(jié)構(gòu)單位稱為一個 亞基 （或亞單位）。 所謂蛋白質(zhì)分子的四級結(jié)構(gòu)就是指寡聚蛋白質(zhì)分子中亞基與亞基間的立體排布及相互作用關(guān)系，亞基的數(shù)目和類型也屬四級結(jié)構(gòu)研究的內(nèi)容，但不涉及亞基本身的構(gòu)象。 兩個亞基的結(jié)構(gòu) 血紅蛋白 2022/2/13 ZhangJGBiochemistry 93 寡聚蛋白質(zhì)分子的亞基組成 據(jù)統(tǒng)計，已經(jīng)研究過的寡聚蛋白質(zhì)分子達 700多種。它們的亞基數(shù)目差別很大，少則幾個，多則十幾個，數(shù)十個。大多數(shù)寡聚蛋白質(zhì)是由偶數(shù)亞基組成的。其中，兩個或四個亞基者最多。奇數(shù)亞基的分子很少見。 亞基類別組成有兩種類型。一種是由相同亞基組成的均一寡聚蛋白，如過氧化氫酶，是由四個相同亞其組成的四聚體，每個亞基的一、二、三級結(jié)構(gòu)都相同，功能也相同。另一種是由結(jié)構(gòu)不同的亞基組成的非均 — 寡聚蛋白，如血紅蛋白（ α 2β 2）。 維持四級結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素為各亞基之間的作用力如氫鍵、離子鍵、疏水鍵。 含有四級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，單獨的亞基一般沒有生物學功能，只有完整的四級結(jié)構(gòu)才有生物學功能。 2022/2/13 ZhangJGBiochemistry 94 蛋白質(zhì)的一、二、三、四級結(jié)構(gòu) 2022/2/13 ZhangJGBiochemistry 95 （三）維系蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的作用力 2022/2/13 ZhangJGBiochemistry 96 2022/2/13 ZhangJGBiochemistry 97 （ 一 ） 蛋白質(zhì)的相對分子量 ? 測分子量的方法： ? 化學組成法測定最低分子量 ? 超速離心法 ? 分子篩層析法 ? SDSPAGE法 ? 沉降系數(shù)法 ? 沉降平衡法 七、 蛋白質(zhì)的性質(zhì) 2022/2/13 ZhangJGBiochemistry 98 ? （二）蛋白質(zhì)的旋光性 ? 蛋白質(zhì)分子的旋光性是由構(gòu)成他的各種氨基酸旋光度和 α螺旋結(jié)構(gòu)所決定的。 ? 通常蛋白質(zhì)溶液是右旋的，但變性后 螺旋結(jié)構(gòu)松開，其左旋性增大。利用這一性質(zhì)可推算蛋白質(zhì)分子中 α螺旋結(jié)構(gòu)的百分含量。 ? （三）蛋白質(zhì)的紫外光吸收 ? 大多數(shù)蛋白質(zhì)含有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸，因此蛋白質(zhì)在 280nm有最大光吸收。利用這一性質(zhì)可用紫外分光光度法測定溶液中蛋白質(zhì)的