【chemistry 2】蛋白质的共价结构

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📆首发时间：🌹2024年3月26日🌹

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蛋白质的共价结构

蛋白质的结构层次

• 一级结构(1º):独特的氨基酸序列，由遗传物质决定。
• 二级结构(2º):多肽链的主链骨架本身（不包括R基团）在空间上有规律的折叠和盘绕，它是由氨基酸残基非侧链基团之间的氢键决定的。
• 三级结构(3º):是指多肽链在二级结构的基础上，进一步盘绕、卷曲和折叠，形成主要通过氨基酸侧链以次级键以及二硫键维系的完整的三维结构。
• 四级结构(4º):具有两条和两条以上多肽链的寡聚蛋白质或多聚蛋白质才会有四级结构。其内容包括亚基的种类、数目、空间排布以及亚基之间的相互作用。

    蛋白质的一级结构是蛋白质分子中氨基酸残基的排列顺序，即氨基酸的线性序列。维系蛋白质一级结构的主要化学键为肽键。蛋白质一级结构与蛋白质共价结构肽键二硫键一种。

蛋白质的一级结构由编码它的基因的核苷酸序列决定。

多肽链具有方向性，头端为氨基端（N端），尾端为羧基端（C端）。

生物活性肽

生物体内具有一定生物学活性的肽类物质称生物活性肽。重要的有谷胱甘肽、神经肽、肽类激素等。比如谷胱甘肽。

蛋白质一级结构的测定

间接测定法

   先得到某一种蛋白质基因的核苷酸序列，然后根据通用的遗传密码表间接推导出由其决定的氨基酸序列。

直接测定法测定步骤主要包括

（1）纯化蛋白质

（2）测定蛋白质分子中多肽链的数目。

（3）多肽链的拆分

（4）二硫键的断裂

（5）测定每条多肽链的氨基酸组成，水解氨基酸分析仪

（6）分析多肽链的N-末端和C-末端

        多肽链端基氨基酸分为两类：N-端氨基酸和C-端氨基酸。在肽链氨基酸顺序分析中，最重要的是N-端氨基酸分析法。

（7）多肽链断裂成多个肽段，可采用两种或多种不同的断裂方法将多肽样品断裂成两套或多套肽段或肽碎片，并将其分离开来。

多肽链断裂法：酶解法和化学法

①酶解法:胰蛋白酶，糜蛋白酶，胃蛋白酶，嗜热菌蛋白酶，羧肽酶和氨肽酶。

②化学法：可获得较大的肽段溴化氰水解法，它能选择性地切割由甲硫氨高数帮酸的羧基所形成的肽键。

（8）分离肽段测定每个肽段的氨基酸顺序。

Edman（苯异硫氰酸酯法）氨基酸顺序分析法实际上也是一种N-端分析法。此法的特点是能够不断重复循环，将肽链N-端高数帮氨基酸残基逐一进行标记和解离。

（9）确定肽段在多肽链中的次序。

利用两套或多套肽段的氨基酸顺序彼此间的交错重叠，拼凑出整条多肽链的氨基酸顺序。

确定原多肽链中二硫键的位置。

a.一般采用胃蛋白酶处理没有断开二硫键的多肽链，(切点多，二硫键稳定)

b.再利用双向电泳技术分离出各个肽段，用过甲酸处理后，将每个肽段进行组成及顺序分析.

c.然后同其它方法分析的肽段进行比较，确定二硫键的位置。

d.Brown及Hartlay的对角线电泳技术+--第二向第一向ab+pH6.5

图中a、b两个斑点是由一个二硫键断裂产生的肽段Brown和Hartlay对角线电泳图解

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蛋白质的功能及其与结构的关系

蛋白质复杂的组成和结构是其多种多样生物学功能的基础；

而蛋白质独特的性质和功能则是其结构的反映。

蛋白质的生物功能

酶——核糖核酸酶

信息转导——胰岛素与其受体

基因表达的调控——转录因子

免疫——抗体

运输和贮存——血红蛋白和肌红蛋白

结构蛋白——毛发，胶原

收缩蛋白——肌动蛋白和肌球蛋白

奇异蛋白——南极鱼的抗冻蛋白

蛋白质结构与功能关系的一般原则

• 大多数蛋白质都具有特定的三维结构，也具有特定的功能。一旦高级结构破坏，其功能随之丧失。
• 蛋白质的高级结构决定蛋白质的功能。
• 蛋白质的一级结构决定其高级结构，因此，最终决定了蛋白质的功能。
• 结构相似的蛋白质具有相似的功能，反之也然。
• 功能相似的蛋白往往能显示它们在进化上的亲缘关系，这是研究分子进化的基础。
• 一级结构相似的蛋白质往往具有共同的起源。
• 许多疾病是蛋白质结构异常引起。（例如镰状红细胞贫血和疯牛病）

蛋白质结构的变异与分子病

（1）分子病—指蛋白质分子中由于AA排列顺序与正常蛋白质不同而发生的一种遗传病(基因突变造成的)。

a.镰刀状细胞贫血病：病人体内血红蛋白的含量乃至红细胞的量都较正常人少，且红细胞的形状为新月形，即镰刀状。此种细胞壁薄，而且脆性大，极易涨破而发生溶血；再者，发生镰变的细胞粘滞加大，易栓塞血管；由于流速较慢，输氧机能降低，使脏器官供血出现障碍，从而引起头昏、胸闷而导致死亡。

b.病因：血红蛋白AA顺序的细微变化

几类重要的蛋白质的结构与功能

肌红蛋白的结构与功能

血红蛋白的结构与功能

肌红蛋白的结构与功能

（1）肌红蛋白的功能：哺乳动物肌肉中储存氧并运输氧的蛋白。

（2）

a.肌红蛋白的结构特点：1963年，Kendrewa.一条多肽链，153个氨基酸残基，一个血红素辅基，分子量17600。

b.肌红蛋白的整个分子具有外圆中空的不对称结构，肽链共折叠成8段螺旋体（A-H），最长的有23个氨基酸残基，最短的有7个氨基酸残基。拐弯处多由Pro、Ser、Ile、Thr等组成。

c.具有极性侧链的氨基酸残基分布于分子表面，而带非极性侧链的氨基酸残基多分布于分子内部，使肌红蛋白成为可溶性蛋高。

蛋白质的性质、分类和研究方法

[1]高数帮