第二章蛋白质结构基础[可修改版ppt]

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蛋白质结构基础

Thr Asn Gln Tyr His Asp Glu Lys Arg
简写
S
T N Q Y H D E K R
生物技术学院
氨基酸的化学组成与结构

均含有C 、H 、O 、N 、S，以一定比例存在。有些含有微量的金属元素（如铁、锌、钼、镍等）分子质量大（10 000～ 1 000 000 Da）易被酸、碱和蛋白酶催化水解为胨、肽。共同的化学结构（除脯氨酸）
蛋白质工程的概念？

以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通
过化学、物理和分子生物学的手段进行基因修饰或基因合成，
对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人
类对生产和生活的需求的一门科学。

---Deliberate design and production of proteins with novel or

能如结合小分子。

模体或基序（motif）是结构域的亚单位通常由2～3二级结构单位组成，一般为α螺旋、β折叠
和环（loop）。
生物技术学院
结构域的特点
（1）结构域是球状蛋白质的独立折叠单位。对一些较小的球状蛋白质分子或亚基来说，结构域和三级结构是一个意思。例如红氧还蛋白，核糖核酸酶、肌红蛋白等。
生物技术学院
结构域的特点

（2）对于较大的球状蛋白质或亚基，其三级结构往往由两个或多个结构域缔合而成也即它们是多结构域的，例如免疫球蛋白的轻链含2个结构域。
生物技术学院
结构域的特点

（3）结构域有时也指功能域。功能域可以是一个结
构域，也可以是由两个结构域或两个以上结构域组成，从功能角度看许多多结构域的酶，其活性中心都位于结构域之间，因为通过结构域容易构建具有特定三维排布的活性中心。结构域之间常常只有一

第二章蛋白质的结构与功能PPT课件

生物氧化和能量代谢
分子生物学基础
复制、转录、翻译、表达调控、重组DNA技术
.
8
牛奶加鸡蛋的早餐是否合理？多吃糖，让人发胖，原因何在？人为什么要呼吸？维生素、矿物质不能变成热量，为什么必须摄取？糖尿病患者血糖为何升高？胰岛素治疗糖尿病机理何在？
药物、毒物如何被排出体外？
黄疸如何发生？
子女与父母在多方面相似，.为什么？
赖
缬
异
假设来写. 一两本书
亮 23
二、氨基酸的理化性质
1、两性解离及等电点
*氨基酸的等电点(isoelectric point,
pI)
.
24
2、紫外吸收：280nm 芳香族氨基酸，共轭双
键
3、茚三酮反应：
蓝紫色化合物, 570nm,
氨基酸的定量分析
.
25
三、肽键与肽*
二肽
寡肽
多肽
蛋白质
.
26
氨基酸残基
SUCCESS
THANK YБайду номын сангаасU
2020/6/22
.
27
*谷胱甘肽（glutathione, GSH）
γ-酰胺键
Cys
H
Gly
Glu
.
28
第二节蛋白质的分子结构
蛋白质是氨基酸通过肽键连接形成的具有三维结构的生物大分子。在研究中，一般将蛋白质分子的结构分为四个层次。
一级结构二级结构
of
hemoglobins（血红蛋白）. , the oxygen-
14
The protein keratin （角蛋白） is the chief structural components of. hair, scales, horn, 15

第二章_蛋白质结构基础

半胱氨酸 Cys 组氨酸 His 酪氨酸 Tyr 色氨酸 Trp
极性氨基酸
二硫键的作用 1 稳定蛋白质的三维结构； 2 将不同的多肽链连接在一起； 3 分子内二硫键可稳定单肽链的折叠，使蛋白质不易被降解。
特点：侧链都可以解离使残基带上正或负电荷
天冬氨酸 Asp 谷氨酸 Glu 精氨酸 Arg 赖氨酸 Lys
HN
精氨酸 Arginine
碱性氨基酸
O H2 N CH C CH2 CH2 CH2 NH C NH2 NH OH
精氨酸 Arginine
赖氨酸 Lysine
碱性氨基酸
O H2N CH C CH2 CH2 CH2 CH2 NH2 OH
精氨酸 Arginine
赖氨酸 Lysine 组氨酸 Histidine
稳定α -螺旋的因素
α-螺旋具有极性：
N
所有氢键都沿螺旋轴指向同一方向
α -螺旋的特征
• • • • 肽平面的键长和键角一定；肽键的原子排列呈反式构型；相邻的肽平面构成两面角； α -螺旋的中心没有空腔
C
-helix不稳定的因素：
R基团带同种电荷： pH=7时，多聚Lys或多聚 Glu ； R基团较大时造成空间位阻，如Ile；多肽链中有 Pro 或 HO-Pro，α—helix 中断，产生‘结节’kink 它改变多肽链的方向，并终止螺旋。
含酰胺氨基酸
O H2 N CH C CH2 CH2 C NH2 O OH
氨基酸的分类
疏水氨基酸
氨基酸
极性氨基酸
荷电氨基酸
特点： 1 残基的侧链一般没有化学反应性； 2 疏水作用，趋于彼此间或与其他非极性原子相互作用
丙氨酸 Ala 缬氨酸 Val 亮氨酸 Leu 异亮氨酸 Ile

第二章蛋白质化学蛋白质的结构(共67张PPT)

肽键为一平面
相邻的a碳原子呈反式构型
3、肽的命名及结构
• 1、根据所含AA数目：二肽、三肽、四肽等 • 2、根据来源和功能：如，脑啡肽、短杆菌肽S等。 • 3、肽结构：自然界中存在的肽有开链式结构和
环状结构。环状结构中没有游离的氨基末端和游离的羧基末端，微生物中常见，如，短杆菌肽S 。
4、多肽链的表达式
〔1〕组成蛋白质的多肽链数目； 2、根据来源和功能：如，脑啡肽、短杆菌肽S等。
2、亚基间呈特定的三维空间排布，依赖次级键维持其结构稳定．
〔2〕多肽链的氨基酸顺序； 3、蛋白质分子中亚基可相同，也可不相同。
常用的有巯基乙醇(mercaptoethanol) 、巯基乙酸(mercaptoacetic acid) 、二硫苏糖醇(dithiothreitol, DTT)等。硼氢化锂〔LiBH4〕
2H2O
GSSG
NADP+
GSH复原酶
NADPH+H+
2. 多肽类激素及神经肽
• 体内许多激素属寡肽或多肽
• 神经肽(neuropeptide)
(三)蛋白质一级结构的测定
要求
• 样品必须是均一的。纯度在>97%以上 • 知道蛋白质的相对分子质量
• (1)组成蛋白质的多肽链数目 (2)多肽链的氨基酸种类、数目及排列顺序; (3)多肽链内或链间二硫键的数目和位置。 ★其中最重要的是多肽链的氨基酸顺序，它是蛋白质高级结构及其生物功能的根底。
化学裂解法
溴化氰法〔CNBr〕:特异性水解对Met羧基形成的肽键羟胺法:羟胺专一裂解Asn-Gly的肽键，酸性条件下裂解Asn-Pro肽键。
酶水解法〔专一性高，水解产率高〕
胰蛋白酶: 胰凝乳蛋白酶〔糜蛋白酶〕: 胃蛋白酶:

蛋白质结构解析Ppt讲课文档

第29页，共117页。
1、样品制备
大量表达、分离和纯化目标蛋白
一般要求纯度大于97%，浓度达到5mg/ml以上。
第30页，共117页。
2、蛋白质结晶和晶体生长
蛋白质结晶原理与小分子结晶一样，蛋白质在溶液中处于过饱和状态时，分子间可以规则的方式堆积起来形成晶体析出
第31页，共117页。
蛋白质晶体生长的影响因素
子内层电子在高速运动电子流冲击下，产生跃迁而发射的电磁辐射。
第11页，共117页。
A
一般由高速电子撞击金属产生。如图所示，是一种产生X射线的真
空管，K是发射电子的热阴极，A是由钼、钨或铜等金属制成的
阳极。两极之间加有数万伏特的高电压，使电子流加速，向阳极A
撞击而产生X射线。
第12页，共117页。
为“X射线” 。
图片出处:
伦琴实验室
第7页，共117页。
人类第一张X光照片
图片出处:
伦琴妻子之手
第8页，共117页。
1896年1月23日伦琴将这一重大发现在维尔兹堡物理医学会上报告。Kolliker教授提议将该射线命名为“伦琴射线”,但伦琴却说： “我还没有彻底解释这种射线的发生现象，还是称它为X射线最恰当。”
X射线衍射测定蛋白和核酸精细结构，为新药设计提供了全新方向
中国科学家研制抗癌新药首获瑞典爱明诺夫奖
第27页，共117页。
施一公抗癌抗乙肝病毒新药Birinapant，进入临床二期
第28页，共117页。
蛋白质X射线晶体结构测定程序
1、样品制备 2、蛋白质结晶和晶体生长 3、衍射数据收集和处理 4、位相求解 5、模型建立和修正
蛋白质结构解析Ppt
第1页，共117页。

第2章2蛋白质的构件氨基酸及多肽ppt课件

含羟基氨基酸
O H 2N CH C OH
CH OH CH 3
2019/12/29
氨基酸的结构
天冬酰胺 Asparagine
2019/12/29
含酰胺氨基酸
O H 2 N CH C OH
CH 2 CO NH 2
氨基酸的结构
天冬酰胺 Asparagine 谷酰胺 Glutamine
2019/12/29
• [a]=100a/lc，[a]为比旋度、a为旋度值、l为旋光管长（单位为dm）、c为每100ml溶液中的样品重量（单位为g ）
2019/12/29
氨基酸的光吸收
• 构成蛋白质的20种氨基酸在可见光区都没有光吸收，但在远紫外区(<220nm)均有光吸收。
• 在近紫外区(220-300nm)只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力。
2019/12/29
2.1 氨基酸
• 2.1.1蛋白质氨基酸的一般结构及其分类 • 除甘氨酸和脯氨酸外，其他均具有如下
结构通式。
-氨基酸
2019/12/29
2.1.1蛋白质氨基酸的一般结构及其分类
• 氨基酸分类的方法有多种，目前常以氨基酸的R基团的结构和性质作为氨基酸分类的基础。
• 根据R基团的结构可将20种氨基酸分为七类：①R为脂肪族基团的氨基酸；②R为芳香族基团的氨基酸；③R 为含硫基团的氨基酸；④R为含羟基基团的氨基酸；⑤ R为碱性基团的氨基酸；⑥R为酸性基团的氨基酸；⑦ R为含酰胺基团的氨基酸。
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

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缬氨酸 Val
亮氨酸 Leu
异亮氨酸 Ile
脯氨酸 Pro
蛋氨酸 Met
苯丙氨酸 Phe
疏水氨基酸残基的作用：
1 堆积在蛋白质的内部，形成疏水内核，是稳定蛋白质三维结构的主要因素；
2 残基间的疏水相互作用是多肽链折叠(folding)的原始推动力
特点：侧链都含有极性基团，可以是
氢的供体或受体，有不同程度的化学反应性
COOH
不变部分
H2N C H
R
-氨基酸
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、极性性氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸。
脯氨酸的侧链R-基与主链N原子共价结合，形成一个环状的亚氨基酸。
CH2 CH2
CH2
CHCOONH2+
甘氨酸 Glycine
亚氨基酸
H N
CO OH
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
含硫氨基酸
O H 2 N CH C OH
CH 2 CH 2 S CH 3
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
H
O
C
HO
C
H
O
H
C
H C OH
CH 2 OH
L-甘油醛
CH 2 OH
D-甘油醛
-O
O
C
H 3N + C
H
O C
HC
O-
NH
+ 3
CH 3
L-丙氨酸
含硫氨基酸
O H 2N CH C OH
CH 2 SH
苯丙氨酸 Phenylalanine
芳香族氨基酸
O H 2 N CH C OH
CH 2
苯丙氨酸 Phenylalanine 酪氨酸 Tyrosine
芳香族氨基酸
O H 2 N CH C OH
CH 2
OH
苯丙氨酸 Phenylalanine 酪氨酸 Tyrosine 色氨酸 Trytophan
脂肪族氨基酸
O H 2 N CH C OH
CH 2 CH CH 3 CH 3
甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine 缬氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine 异亮氨酸 Ileucine
脂肪族氨基酸
O H 2 N CH C OH
CH CH 3 CH 2 CH 3
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
精氨酸 Arginine 赖氨酸 Lysine 组氨酸 Histidine
碱性氨基酸
O H 2 N CH C OH
CH 2
N NH
天冬氨酸 Aspartate
酸性氨基酸
O H 2 N CH C OH
CH 2 CO OH
天冬氨酸 Aspartate 谷氨酸 Glutamate
酸性氨基酸
O H 2 N CH C OH
天冬酰胺 Asparagine
谷氨酰胺 Glutamine
含酰胺氨基酸
O H 2 N CH C OH
CH 2 CH 2 CO NH 2
氨基酸的分类
疏水氨基酸
氨基酸
极性氨基酸
荷电氨基酸
特点： 1 残基的侧链一般没有化学反应性； 2 疏水作用，趋于彼此间或与其他
非极性原子相互作用
疏水氨基酸
丙氨酸 Ala
极性氨基酸
丝氨酸 Ser
苏氨酸 Thr
天冬酰胺 Asn
谷胺酰胺 Gln
半胱氨酸 Cys
组氨酸 His
酪氨酸 Tyr 色氨酸 Trp
二硫键的作用
1 稳定蛋白质的三维结构； 2 将不同的多肽链连接在一起； 3 分子内二硫键可稳定单肽链的
折叠，使蛋白质不易被降解。
特点：侧链都可以解离使残基带上正
或负电荷
脂肪族氨基酸
O H2N CH C OH
H
甘氨酸丙氨酸
Glycine Alanine
脂肪族氨基酸
O H2N CH C OH
CH3
甘氨酸丙氨酸缬氨酸
Glycine Alanine Valine
脂肪族氨基酸
O H 2N CH C OH
CH CH 3 CH 3
甘氨酸丙氨酸缬氨酸亮氨酸
Glycine Alanine Valine Leucine
荷电氨基酸
天冬氨酸 Asp
谷氨酸 Glu
精氨酸 Arg
赖氨酸 Lys
B、除了甘氨酸外，其他均具有不对称碳原子或手性中心，具有旋光性；
C、除了甘氨酸外，其余具有光学异构体, 从蛋白质水解得到的α--氨基酸均为 L-型氨基酸
构型：一个分子中各原子的特定空间排布。
当一种构型改变为另一种构型时必须有共价键的断裂和重新形成，最基本的分子构型是L-型和D-型。不同构型分子间除镜面操作外不能以任何方式重合。
CH 2 CH 2 CO OH
丝氨酸 Serine
含羟基氨基酸
O H 2N CH C OH
CH 2 OH
丝氨酸 Serine 苏氨酸 Threonine
含羟基氨基酸
O H 2N CH C OH
CH OH CH 3
天冬酰胺 Asparagine
含酰胺氨基酸
O H 2 N CH C OH
CH 2 CO NH 2
蛋白质含量=蛋白氮×6.25
三聚氰胺是一种三嗪类含氮杂环有机化合物，重要的氮杂环有机化工原料。俗称蜜胺、蛋白精
2、组成单位——氨基酸
化学结构
R-CH(NH2)-COOH 含有氨基的羧酸
R代表氨基酸之间相异的部分，叫 R 基，又称为侧链。
酪Байду номын сангаас酸分子
构成蛋白质的常见氨基酸有20种
A、除脯氨酸外，其他均具有如下结构通式。
芳香族氨基酸
O H 2 N CH C OH
CH 2
HN
精氨酸 Arginine
碱性氨基酸
O H 2 N CH C OH
CH 2 CH 2 CH 2 NH C NH NH 2
精氨酸 Arginine 赖氨酸 Lysine
碱性氨基酸
O H 2 N CH C OH
CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 NH 2
第二章蛋白质结构基础
蛋白质的生物学功能
催化结构成分贮存运动转运
• 调节 • 信息传递 • 支架作用 • 防御与进攻 • 其他特定功能
第一节蛋白质的功能及应用
蛋白质 Protein
一、蛋白质的组成单位——氨基酸
1、元素的组成：
C、H、O、N、S等，N的含量一般为16% 凯氏定氮法测定蛋白质的含量：