生物化学01蛋白质结构与功能.ppt

陈耕夫：中药学04(1,2)生物化学课件 蛋白质的结构与功能 蛋 白 质 的 分 子 组 成The Molecular Component of Protein ? 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 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，就可以推算出蛋白质的大致含量： 一、组成蛋白质的基本单位——氨基酸 亮氨酸 (Leucine, Leu, L) 谷氨酸(Glutamic acid, Glu, E) 最新发现的有遗传密码子编码的氨基酸 —— 硒代半胱氨酸、吡咯赖氨酸 等电点(isoelectric point, pI) 在某一pH的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电中性。此时溶液的pH值称为该氨基酸的等电点（pI）。 二、肽 （二） 几种生物活性肽 1.谷胱甘肽(glutathione, GSH) 三、蛋白质的分类 蛋 白 质 的 分 子 结 构The Molecular Structure of Protein （一）肽单元（肽平面，peptide unit） （一）肽单元（肽平面，peptide unit） （一）肽单元（肽平面，peptide unit） a-螺旋的结构特点： 多肽链的主链围绕中心轴形成右手螺旋 每3.6个氨基酸残基螺旋上升一圈，螺距为0.54nm 稳定力：氢键 氨基酸残基的侧链在螺旋的外侧，并影响到a-螺旋的稳定性 b-折叠走向示意图 b-折叠的结构特点： 呈折纸状，即以每个肽单元的Ca为旋转点，依次折叠成锯齿状 两条以上的肽链或一条肽链内的若干肽段的锯齿状结构可平行排列，走向可以相同，也可相反 稳定力：氢键 氨基酸残基的侧链基团交替地位于锯齿状结构的上下方，并影响到折叠的稳定性 常见蛋白激酶结构示意图 兔的丙酮酸激酶 （二）稳定三级结构主要的化学键 疏水键、离子键、氢键和 Van der Waals力等。 钙肌蛋白C（Troponin C）结构与功能 钙肌蛋白C（Troponin C）结构与功能 钙肌蛋白C的两个结构域分别与钙肌蛋白I、T结合。当钙肌蛋白C与Ca2+结合时，结构发生改变，激发了肌肉的收缩。 （四）分子伴侣（chaperon） 分子伴侣是一种引导蛋白质正确折叠的蛋白质。当蛋白质折叠时，它们能保护蛋白质分子免受其它蛋白质的干扰。 很多分子伴侣属于热休克蛋白（例如HSP-60），它们在细胞受热时大量合成。热激可导致蛋白质稳定性降低，增加错误折叠的几率，因此在受到热刺激时，细胞中的蛋白质需要更多热休克蛋白的帮助。 分子伴侣示意图 血红蛋白的四级结构 蛋白质一至四级结构的关系 正常红细胞与镰形红细胞的比较 肌红蛋白与血红蛋白的结构 天冬氨酸-氨甲磷酸转移酶变构激活示意图 蛋白质的两性解离性 蛋白质不能透过半透膜的应用——透析 电泳现象的应用——蛋白质的分离 蛋白质的脱水作用（沉淀剂） 盐析：大量中性盐使蛋白质沉淀的现象。常用的中性盐有NH4Cl、(NH4)2SO4、NH4Ac等。 有机溶剂：如丙酮、乙醇等。要保持沉淀后的蛋白质还有活性，一般应控制在低温（如0-4℃）下尽量使用低浓度的有机溶剂，获得沉淀蛋白质后尽快除去有机溶剂。 天然状态，有催化活性 尿素、 β-巯基乙醇 去除尿素、 β-巯基乙醇 非折叠状态，无活性 牛核糖核酸酶的变性与复性 （二）一级结构与功能的关系 例：镰刀形红细胞贫血 N-val · his · leu · thr · pro · glu · glu · · · · ·C(146) HbS β 肽链 HbA β 肽 链 N-val · his · leu · thr · pro · val · glu · · · · ·C(146) 这种由蛋白质分子发生变异所导致的疾病，称为“分子病”。 一级结构关键部分相似，功能相似；一级结构关键部分改变，功能或活性改变。 蛋白质空间相似，功能相似； 蛋白质空间结构改变，活性改变； 蛋白质的空间结构破坏，活性丧失。 二、蛋白质空间结构与功能的关系 疯牛病中的蛋白质构象改变 疯牛病是由朊病毒蛋白(prion protein, PrP)引起的一组人和动物神经退行性病变。 正常的PrP富含α-螺旋，称为PrPc。 PrPc在某种未知蛋白质的作用下可转变成全为β-折叠的PrPsc，从而致病。 PrPc α-螺旋 PrPsc β-折叠 正常 疯牛病 无活性构象 变构激活后构象 第四节 蛋白质的理化性质与分离纯化 The Physical and Chemic