生物学蛋白质结构与功能
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* 肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团不全， 被称为氨基酸残基(residue)。
* 多肽链(polypeptide chain)是指许多氨基酸 之间以肽键连接而成的一种结构。
多肽链有方向性： 氨基末端（amino terminal）或 N 末端： 多肽链中有自由氨基的一端 羧基末端（carboxyl terminal）或C 末端： 多肽链中有自由羧基的一端
分子，占人体干重的45％，某些组织含量更 高，例如脾、肺及横纹肌等高达80％。
2. 蛋白质具有重要的生物学功能
1）作为生物催化剂（酶，具有高效率的特点） 2）代谢调节作用（胰岛素等） 3）免疫保护作用（抗体） 4）物质的转运（血红蛋白）和存储（卵清蛋白等） 5）运动（肌动蛋白）与支持（多蛋白复合体）作用 6）参与细胞间信息传递（细胞膜糖蛋白） 7）异常功能
维系二级结构的主要化学键： 氢键
（一）肽键是一个刚性的平面
参与肽键的6个原子C1、C、O、 N、H、C2位于同一平面，C1和C2在 平面上所处的位置为反式(trans)构型，此 同一平面上的6个原子构成了所谓的肽单 元 (peptide unit) 。
胰岛素空间结构
目录
四、多肽链中的局部特殊构象是 蛋白质的二级结构
• 蛋白质二级结构(secondary structure)是 指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，并不涉及氨基酸残基 侧链的构象 。
• 蛋白质二级结构的主要形式：
• -螺旋 ( -helix ) • -折叠 ( -pleated sheet ) • -转角 ( -turn ) • 无规卷曲 ( random coil )
二、蛋白质的分子组成和结构极其复杂
组成蛋白质的元素：
主要有C、H、O、N和S。 有些蛋白质含有少量磷或金属元素铁、 铜、锌、锰、钴、钼，个别蛋白质还含有 碘。
蛋白质元素组成的特点：
各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16％。
由于体内的含氮物质以蛋白质为主， 因此，只要测定生物样品中的含氮量， 就可以根据以下公式推算出蛋白质的大 致含量： （排除非蛋白质N的影响）
3. 氧化供能
第一节
多肽和蛋白质
Polypeptides and Proteins
一、多肽和蛋白质是氨基酸的多聚体
（一）氨基酸是多肽与蛋白质的基本组成单位
• 氨基酸通过肽键(peptide bond) 相互 连接而形成多肽和蛋白质。
• 肽键是由一个氨基酸的-羧基与另 一个氨基酸的-氨基脱水缩合而形 成的化学键。
（辅基） （prosthetic group）
缀合蛋白质及其辅基
分类 脂蛋白
糖蛋白 核蛋白 磷蛋白 血红素蛋白 黄素蛋白
金属蛋白
辅基
举例
脂类
血浆脂蛋白（VLDL、LDL、 HDL等）
糖基或糖链
胶原蛋白、纤连蛋白等
核酸
核糖体
磷酸基团
酪蛋白（casein）
血红素（铁卟啉） 血红蛋白、细胞色素c
黄素核苷酸（FAD、琥珀酸脱氢酶 FMN）
100克样品中蛋白质的含量 ( g % ) = 每克样品含氮克数× 6.215/×161%00
(一)蛋白质根据分子组成分为单纯蛋白质 和结合蛋白质两类
•根据蛋白质组成成分，可分为：
单纯蛋白质（simple protein）
缀合蛋白质 = 蛋白质部分 + 非蛋白质部分
（conjugated protein）
铁
铁蛋白
锌
乙醇脱氢酶
钙
钙调蛋白
锰
丙酮酸羧化酶
铜
细胞色素氧化酶
•根据蛋白质形状，可分为：
纤维状蛋白质 球状蛋白质
形状决定性质
膜蛋白？
•根据蛋白质结构与功能的关系，可分为： 超家族（super family） 家族（family） 亚家族（subfamily）
(二)蛋白质分子结构可区分为4个层次
一级结构(primary structure) 二级结构(secondary structure) 三级结构(tertiary structure) 四级结构(quaternary structຫໍສະໝຸດ Baidure)
蛋白质的结构与功能 (1)
Structure and Function of Protein
问题：
1. β折叠两个片断的平行和反平行怎么理解？ P210 2. 模体是功能域吗？如果是，是结构域构成模体还是模体构成
结构域？p222-223 3. 分子伴侣？ 4. 肽链相对分子质量的计算。 5. 寡肽氨基酸数。 6. “多肽链从氨基酸末端走向羧基末端”是什么意思？ 7. 二硫键的形成。 8. 超家族、家族、亚家族怎么划分的？ 9. 肽键的刚性平面怎么理解？ 10. 二级结构、三、四级结构类型复杂，不好理解？
高级结构 或
空间构象 (conformation)
构象？
三、氨基酸残基的排列顺序决定 蛋白质的一级结构
• 蛋白质一级结构(primary structure)是指蛋 白质分子中，从N端到C端的氨基酸排列 顺序。
• 形成一级结构的化学键：
•肽键（主要化学键） •二硫键
一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能 的基础，但不是决定蛋白质空间构象的唯一因素。
O
NH2-CH-C +
H OH
甘氨酸
O NH-CH-C
H H OH
甘氨酸
-HOH
O
O
NH2-CH-C-N-CH-C
H H H OH
肽键
甘氨酰甘氨酸
* 肽是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化合物。
* 两分子氨基酸缩合形成二肽，三分子氨基酸缩 合则形成三肽……（N肽）
* 由二十个以内氨基酸相连而成的肽称为寡肽 (oligopeptide)，由更多的氨基酸相连形成的肽 称多肽(polypeptide)。
一、什么是蛋白质?
蛋 白 质 (protein) 是 由 许 多 氨 基 酸 (amino acids)通过肽键(peptide bond)相连 形成的高分子含氮化合物。
二、蛋白质的生物学重要性
1. 蛋白质是生物 体重要组成成分 分布广：所有器官、组织都含有蛋白质；
细胞的各个部分都含有蛋白质。 含量高：蛋白质是细胞内最丰富的有机
多肽链从氨基末端走向羧基末端。
N末端
C末端
牛核糖核酸酶
（二）体内存在多种重要的生物活性肽
1.谷胱甘肽是体内重要的还原剂
谷胱甘肽 (glutathione, GSH)
2.体内有许多激素属寡肽或多肽
3. 神经肽是脑内一类重要的肽
• 在神经传导过程中起重要作用的肽类 称为神经肽(neuropeptide)。
* 多肽链(polypeptide chain)是指许多氨基酸 之间以肽键连接而成的一种结构。
多肽链有方向性： 氨基末端（amino terminal）或 N 末端： 多肽链中有自由氨基的一端 羧基末端（carboxyl terminal）或C 末端： 多肽链中有自由羧基的一端
分子，占人体干重的45％，某些组织含量更 高，例如脾、肺及横纹肌等高达80％。
2. 蛋白质具有重要的生物学功能
1）作为生物催化剂（酶，具有高效率的特点） 2）代谢调节作用（胰岛素等） 3）免疫保护作用（抗体） 4）物质的转运（血红蛋白）和存储（卵清蛋白等） 5）运动（肌动蛋白）与支持（多蛋白复合体）作用 6）参与细胞间信息传递（细胞膜糖蛋白） 7）异常功能
维系二级结构的主要化学键： 氢键
（一）肽键是一个刚性的平面
参与肽键的6个原子C1、C、O、 N、H、C2位于同一平面，C1和C2在 平面上所处的位置为反式(trans)构型，此 同一平面上的6个原子构成了所谓的肽单 元 (peptide unit) 。
胰岛素空间结构
目录
四、多肽链中的局部特殊构象是 蛋白质的二级结构
• 蛋白质二级结构(secondary structure)是 指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，并不涉及氨基酸残基 侧链的构象 。
• 蛋白质二级结构的主要形式：
• -螺旋 ( -helix ) • -折叠 ( -pleated sheet ) • -转角 ( -turn ) • 无规卷曲 ( random coil )
二、蛋白质的分子组成和结构极其复杂
组成蛋白质的元素：
主要有C、H、O、N和S。 有些蛋白质含有少量磷或金属元素铁、 铜、锌、锰、钴、钼，个别蛋白质还含有 碘。
蛋白质元素组成的特点：
各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16％。
由于体内的含氮物质以蛋白质为主， 因此，只要测定生物样品中的含氮量， 就可以根据以下公式推算出蛋白质的大 致含量： （排除非蛋白质N的影响）
3. 氧化供能
第一节
多肽和蛋白质
Polypeptides and Proteins
一、多肽和蛋白质是氨基酸的多聚体
（一）氨基酸是多肽与蛋白质的基本组成单位
• 氨基酸通过肽键(peptide bond) 相互 连接而形成多肽和蛋白质。
• 肽键是由一个氨基酸的-羧基与另 一个氨基酸的-氨基脱水缩合而形 成的化学键。
（辅基） （prosthetic group）
缀合蛋白质及其辅基
分类 脂蛋白
糖蛋白 核蛋白 磷蛋白 血红素蛋白 黄素蛋白
金属蛋白
辅基
举例
脂类
血浆脂蛋白（VLDL、LDL、 HDL等）
糖基或糖链
胶原蛋白、纤连蛋白等
核酸
核糖体
磷酸基团
酪蛋白（casein）
血红素（铁卟啉） 血红蛋白、细胞色素c
黄素核苷酸（FAD、琥珀酸脱氢酶 FMN）
100克样品中蛋白质的含量 ( g % ) = 每克样品含氮克数× 6.215/×161%00
(一)蛋白质根据分子组成分为单纯蛋白质 和结合蛋白质两类
•根据蛋白质组成成分，可分为：
单纯蛋白质（simple protein）
缀合蛋白质 = 蛋白质部分 + 非蛋白质部分
（conjugated protein）
铁
铁蛋白
锌
乙醇脱氢酶
钙
钙调蛋白
锰
丙酮酸羧化酶
铜
细胞色素氧化酶
•根据蛋白质形状，可分为：
纤维状蛋白质 球状蛋白质
形状决定性质
膜蛋白？
•根据蛋白质结构与功能的关系，可分为： 超家族（super family） 家族（family） 亚家族（subfamily）
(二)蛋白质分子结构可区分为4个层次
一级结构(primary structure) 二级结构(secondary structure) 三级结构(tertiary structure) 四级结构(quaternary structຫໍສະໝຸດ Baidure)
蛋白质的结构与功能 (1)
Structure and Function of Protein
问题：
1. β折叠两个片断的平行和反平行怎么理解？ P210 2. 模体是功能域吗？如果是，是结构域构成模体还是模体构成
结构域？p222-223 3. 分子伴侣？ 4. 肽链相对分子质量的计算。 5. 寡肽氨基酸数。 6. “多肽链从氨基酸末端走向羧基末端”是什么意思？ 7. 二硫键的形成。 8. 超家族、家族、亚家族怎么划分的？ 9. 肽键的刚性平面怎么理解？ 10. 二级结构、三、四级结构类型复杂，不好理解？
高级结构 或
空间构象 (conformation)
构象？
三、氨基酸残基的排列顺序决定 蛋白质的一级结构
• 蛋白质一级结构(primary structure)是指蛋 白质分子中，从N端到C端的氨基酸排列 顺序。
• 形成一级结构的化学键：
•肽键（主要化学键） •二硫键
一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能 的基础，但不是决定蛋白质空间构象的唯一因素。
O
NH2-CH-C +
H OH
甘氨酸
O NH-CH-C
H H OH
甘氨酸
-HOH
O
O
NH2-CH-C-N-CH-C
H H H OH
肽键
甘氨酰甘氨酸
* 肽是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化合物。
* 两分子氨基酸缩合形成二肽，三分子氨基酸缩 合则形成三肽……（N肽）
* 由二十个以内氨基酸相连而成的肽称为寡肽 (oligopeptide)，由更多的氨基酸相连形成的肽 称多肽(polypeptide)。
一、什么是蛋白质?
蛋 白 质 (protein) 是 由 许 多 氨 基 酸 (amino acids)通过肽键(peptide bond)相连 形成的高分子含氮化合物。
二、蛋白质的生物学重要性
1. 蛋白质是生物 体重要组成成分 分布广：所有器官、组织都含有蛋白质；
细胞的各个部分都含有蛋白质。 含量高：蛋白质是细胞内最丰富的有机
多肽链从氨基末端走向羧基末端。
N末端
C末端
牛核糖核酸酶
（二）体内存在多种重要的生物活性肽
1.谷胱甘肽是体内重要的还原剂
谷胱甘肽 (glutathione, GSH)
2.体内有许多激素属寡肽或多肽
3. 神经肽是脑内一类重要的肽
• 在神经传导过程中起重要作用的肽类 称为神经肽(neuropeptide)。