【正文】 C HO HC H2O HC HH N C N H C H C N H C H2CC OC HNHH OC H2N HN HC H C HC H3C H2C H3C OOOOC H2C H2SOO H鵝 膏 覃 堿 的 化 學 結 構Met腦啡肽 Leu腦啡肽 牛催產素（九肽 ） 短桿菌肽 S(環(huán)十肽 ) 谷胱甘肽 ?谷氨酰半胱氨酰甘氨酸，簡寫為 GSH，是廣泛存在于動物和植物細胞中的一種三肽，在生物體內發(fā)生的氧化還原反應中起重要作用。 蛋白質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。 蛋白質結構層次的界定 蛋白質結構非常復雜， 1969年國際純化學與應用化學聯(lián)合會（ IUPAC）對蛋白質高級結構的不同層次作了界定 主要包括以肽鏈線性結構為基礎的一級結構，以及由肽鏈卷曲、折疊而形成的三維結構 蛋白質的二級、三級和四級結構。 其中最重要的是多肽鏈的氨基酸順序，它是蛋白質生物功能的基礎。自從 1953年 構以來，現在已經有上千種不同蛋白質的一級結構被測定。 蛋白質一級結構的測定的步驟 （ 1） 測定蛋白質氨基酸殘基組成 ， 根據蛋白質分子量 ， 計算出構成蛋白質的各種氨基酸的數量 。 （ 3） 二硫鍵的斷裂及多肽鏈的拆分 。 （ 5） 利用酶選擇性降解和溴化氰選擇性降解得到的各肽段的氨基酸順序彼此間的交錯重疊 ， 拼湊出整條多肽鏈的氨基酸順序 ， 并確定多肽鏈中二硫鍵的位置 。它只涉及肽鏈主鏈的構象及鏈內或鏈間形成的氫鍵。組成肽鍵的原子都處于同一平面。由于 C?N 和 C?C鍵可以自由旋轉，因此，在保持肽鍵平面結構不變的條件下，能夠形成不同的空間排列。這兩個旋轉角度叫二面角。主鏈中的 C=O 和 NH 能夠相互形成鏈內或鏈間的氫鍵。 蛋白質二級結構主要有 ?螺旋、 ?折疊、?轉角和無規(guī)則卷曲。 肽鏈內形成氫鍵，氫鍵的取向幾乎與軸平行，第一個氨基酸殘基的酰胺基團的 CO基與第四個氨基酸殘基酰胺基團的 NH基形成氫鍵。 （ 1） ?螺旋 肽鏈 ?螺旋結構的四種表示方法 ?螺旋 （ 2） ?折疊 ?折疊是由兩條或多條幾乎完全伸展的肽鏈平行排列，通過鏈間的氫鍵交聯(lián)而形成的。幾乎所有肽鍵都參與鏈內氫鍵的交聯(lián)，氫鍵與鏈的長軸接近垂直。一種為平行式，即所有肽鏈的 N端都在同一邊。 （ 2） ?折疊 蛋白質 ?折疊結構的順反形式 （ 3） ?轉角 ?turn 在 ?轉角部分，由四個氨基酸殘基組成 。 這類結構主要存在于球狀蛋白分子中。 a： ?I(普通轉角 )； b： ?II(甘氨酸轉角 ) （ 4）無規(guī)則卷曲 指沒有明確規(guī)律性的肽鏈構象，但仍然是緊密有序的穩(wěn)定結構，可以通過主鏈間氫鍵，甚至在主鏈與側鏈間形成氫鍵而維持其構象。 ① 緊密環(huán)（ pact loop） 肽鏈片段的主體結構形成一端開放的環(huán)狀，其主鏈卷曲成希臘字母 ?，所以又稱 ?環(huán)。 ?環(huán)可能與蛋白質的識別功能有關，并參與催化作用。 三、 蛋白質的三級結構 蛋白質的三級結構 (Tertiary Structure)是指在二級結構基礎上，肽鏈的不同區(qū)段的側鏈基團相互作用在空間進一步盤繞、折疊形成的包括主鏈和側鏈構象在內的特征三維結構。尤其是疏水鍵，在蛋白質三級結構中起著重要作用。 它可以作為構成三級結構的元件。 蛋白質中的幾種超二級結構 ?? ??? ??? ??? 結構域（ structural domain） 對于一些相當大的蛋白質分子 ， 一條長的多肽鏈 ， 有時要先分別折疊成幾個相對獨立的區(qū)域 ，再組裝成球狀或顆粒狀的復雜構象 （ 三級結構 ） 。 每個結構域自身都是緊密裝配的 ， 但結構域之間的聯(lián)系是比較松散的 ， 因此在兩個結構域間常常形成空穴 。 蛋白質分子分成幾個結構域的現象 ， 通常與蛋白質的功能有關 。 （ 1）全 ?類型 蛋白質結構中的二級結構以 ?螺旋為主 ，各段 ?螺旋通過反平行或近于相互垂直的狀態(tài)連接 ， 排列成層 ， 再平行疊起 ，從而形成三級結構的構象基礎 。升降螺旋捆由各鄰近的 ?螺旋頭尾相連，反向排列成桶狀，常為四螺旋捆 。 丙 酮 酸 激 酶 己 糖 激 酶 （ 3）反平行 ?類型 主要由 ?折疊片層反平行排列形成， ?鏈之間以 ?轉角連接，或者以跳過相鄰 ?鏈的條帶而進行連接。有些蛋白質富含金屬元素，有些富含二硫鍵。 四 、 蛋白質的四級結構 蛋白質的四級結構 (Quaternary Structure)是指由多條各自具有一 、 二 、 三級結構的肽鏈通過非共價鍵連接起來的結構形式；各個亞基在這些蛋白質中的空間排列方式及亞基之間的相互作用關系 。許多天然球狀蛋白質多是由兩條或多條肽鏈構成的，在這些蛋白質分子中，肽鏈之間沒有共價鍵連接，每條肽鏈各自具有一、二、三級結構。由多個亞基聚集而成的蛋白質常常稱為寡聚蛋白。 隨著人們對環(huán)境保護和生活質量要求的提高 ， 蛋白質在食品 、 醫(yī)藥 （ 生化藥物 、臨床檢驗 、 藥物篩選等 ） 、 環(huán)保 （ 環(huán)境分析 ） 、農業(yè) 、 日用化工 （ 化妝品 ） 、 精細化工 （ 酶催化合成 ） 等領域的應用日益廣泛 。 一、化學物質對蛋白質的沉淀作用 由于蛋白質的分子量很大 ， 它在水中能夠形成膠體溶液 。 由于膠體溶液中的蛋白質不能通過半透膜 ， 因此可以應用透析法將非蛋白的小分子雜質除去 。 蛋白質膠體溶液的穩(wěn)定性與它的分子量大小、所帶的電荷和水化作用有關。在適當的條件下，蛋白質能夠從溶液中沉淀出來。蛋白質在沉淀過程中 結構和性質都沒有發(fā)生變化，在適 當的條件下，可以重新溶解形成溶 液，又稱為非變性沉淀。 抗體和抗原蛋白通過相互識別 和結合而發(fā)生的沉淀現象。 沉淀劑的類型 無機物沉淀 等電點沉淀 有機物沉淀 聚合物沉淀 鹽析 最常用 的鹽析 劑是硫 酸銨、 硫酸鈉 磷酸鉀 磷酸鈉 金屬離子 應用較 廣的是 Zn2+， Ca2+， Mg2+， Ba2+， Mn2+ 在等電點 時，蛋白 質的溶解 度最小， 在電場中 不移動。 2050% 乙醇， 丙酮 有機 物 包括鞣酸 苦味酸（ 即 2,4,6 三硝基苯 酚）、三 氯乙酸、 磺基水楊 酸等。 二、化學物質對蛋白質的穩(wěn)定作用 許多蛋白質在一般緩沖溶液中的穩(wěn)定性相當低，某些酶蛋白溶液在 37C?放置的半衰期僅幾個小時。 蛋白質不可逆失活的化學因素 強酸和強堿 強的酸堿可 以改變蛋白 質溶液的 pH 引起蛋白質 表面必需基 團的電離， 使蛋白質的 空間結構發(fā) 生變化，造 成蛋白質分 子聚集，導 致變性。酪 氨酸側鏈的 酚羥基可以 被氧化成醌 再與巰基、 氨基發(fā)生邁 克爾加成反 應形成交聯(lián) 產物。 脲或鹽酸胍 與蛋白質多 肽鏈作用， 破壞了蛋白 質分子內維 持其二級結 構和高級結 構的氫鍵。 三、化學物質對蛋白質的穩(wěn)定作用 蛋白質的穩(wěn)定性是指蛋白質抵抗各種因素的影響，保持其生物活性的能力。 通過研究蛋白質的變性及穩(wěn)定性，可以了解蛋白質的結構功能與穩(wěn)定性的關系等。其中常用的方法有以下幾種： 固定化：將酶或蛋白質多點連接于載體上（無機載體、高分子載體）； 添加劑：保護蛋白質（酶）不受氧化劑氧化、不受變性劑變性等 化學修飾：共價交聯(lián)，使蛋白質構象固化。 抗氧化劑 底物、輔酶 金屬離子 化學交聯(lián)劑 半胱氨酸， 2巰基乙醇 還原谷胱甘 肽，二巰基 赤蘚醇等巰 基試劑可防 止巰基氧化 植物抗氧化 劑如兒茶酚 黃酮等也具 有保護作用 酶可被底 物輔酶、 競爭性抑 制劑及反 應產物等 所穩(wěn)定。 交聯(lián)劑可在 相隔較近的 兩個氨基酸 殘基之間， 或蛋白質與 其他分子之 間（如固定 化載體）發(fā) 生交聯(lián)反應 使蛋白質的 構象穩(wěn)定。 該方法是研究蛋白質結構與功能的一種重要的基礎手段。 當外源化合物的活性代謝產物與細胞內重要生物大分子，如核酸、蛋白質、脂質等共價結合，發(fā)生烷基化或芳基化，即導致 DNA損傷、蛋白質正常功能喪失，乃至細胞的損傷或死亡、外源化合物與生物大分子相互作用主要有兩