第三部分 蛋白质的分子结构及功能 2009

第三部分 蛋白质的组成及分子结构

蛋白质的生物学功能1. 作为生物催化剂 (酶) 2. 代谢调节作用 3. 免疫保护作用 4. 物质的转运和存储 5. 运动与支持作用 6. 参与细胞间信息传递

蛋白质的分类1. 根据蛋白质组成成分，可分为： 单纯蛋白质 不含有非蛋白质部分，水解后的最终产物只有氨基酸。 结合蛋白质 由单纯蛋白和辅基 (无机离子或有机化合物) 结合而成的 蛋白质。

2. 根据蛋白质形状，可分为： 纤维状蛋白质

球状蛋白质

结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 脂类 糖基或糖链 核酸 磷酸基团 血红素 (铁卟啉)

辅 基

举 例血浆脂蛋白 (VLDL、LDL、HDL等) 胶原蛋白、纤连蛋白等 核糖体 酪蛋白 (casein) 血红蛋白、细胞色素 c

黄素蛋白金属蛋白

黄素核苷酸 (FAD、FMN)铁 锌 钙 锰 铜

琥珀酸脱氢酶铁蛋白 乙醇脱氢酶 钙调蛋白 丙酮酸羧化酶 细胞色素氧化酶

第一节

蛋白质的基本组成单位及其 连接方式

一、蛋白质的基本组成单位 — 氨基酸(一) 氨基酸的结构与分类1. 结构

COOHH2N CH R -碳原子 (C )

(1) 与羧基相邻的 -碳原 子上都有一个氨基，因而 称为 -氨基酸；生物体内 构成蛋白质的 20 种氨基 酸均为 -氨基酸。

R 基团

C 的基本结构

(2) 除甘氨酸外，其他氨 基酸分子中的 -碳原子 为不对称碳原子，使氨 基酸具有旋光性。每一 种氨基酸具有 D-型和 L型两种立体异构体。

天然蛋白质中氨基酸都 为 L-型。

L-构型

D-构型

2. 分类 (1) 按 R 基团在中性溶液中的极性和解离状态分类： 非极性疏水性氨基酸 极性中性氨基酸 酸性氨基酸 碱性氨基酸 (2) 中性氨基酸按 R 基团的结构不同分为： 脂肪族氨基酸 芳香族氨基酸 羟基氨基酸 含硫氨基酸 亚氨基酸 酰胺类氨基酸

甘氨酸 丙氨酸 缬氨酸 亮氨酸 异亮氨酸 苯丙氨酸 脯氨酸 半胱氨酸 丝氨酸 色氨酸 酪氨酸 甲硫氨酸 苏氨酸 谷氨酰胺 天冬酰胺 赖氨酸 精氨酸 组氨酸 天冬氨酸 谷氨酸

Glycine Alanine Valine Leucine Isoleucine Phenylalanine Proline Cysteine Serine Tryptophan Tyrosine Methionine Threonine Glutamine Asparagine Lysine Arginine Histidine Aspartic Acid Glutamic acid

Gly Ala Val Leu Ile Phe Pro Cys Ser Trp Tyr Met Thr Gln Asn Lys Arg His Asp Glu

G A V L I F P C S W Y M T Q N K R H D E

(二) 氨基酸的理化性质1. 氨基酸的两性解离 (amphoteric dissociation) 与等电点 (isoelectric point) 氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于所处溶液的酸 碱度。

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。

2. 氨基酸的紫外吸收和呈色反应

色氨酸与酪氨酸在接 近 280 nm 波长处有吸 收峰，且与其含量呈 正比，可用于蛋白质 的定量分析。

三种芳香族氨基酸的紫外吸收光谱

茚三酮反应 (Ninhydrin reaction)O OH OH O O

+

R CH COOH NH 2 O

H OH

+ RCHO + NH3 + CO2

茚三酮

氨基酸

茚三酮 (还原型)O

醛

O

O N

2O

H OH

+ NH3O

O

茚三酮 (还原型)

蓝色或紫色化合物

蓝紫色化合物的最大吸收峰在 570 nm 处， 茚三酮反应为氨基酸定量分析方法。

二、氨基酸在蛋白质中的连接方式 肽键

肽键是由一个氨基酸的 -羧 基与另一个氨基酸的 -氨基 脱水缩合形成的化学键

两个半胱氨酸的 -SH 基脱氢生成二硫键 (-S-S-)

肽链的书写：一般从 N 端向 C 端书写，N 端在左侧， C 端在右侧。

第二节 蛋白质的分子结构

高级结构或空间构象一级结构二级结构

三级结构

四级结构

一、蛋白质的一级结构(一) 蛋白质一级结构的概念蛋白质的一级结构是指蛋白质分子中，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 胰岛素的一级结构： A 链由 21 个氨基酸残基组成，B 链由 30 个氨基酸残 基组成，A 链含一个链内二硫键， A 链与 B 链之间有二 个二硫键

人胰岛素的一级结构

胰岛素由 A、B 两条多肽链组成，A 有一个链内二硫键，A 与 B 之间有两个链间二硫键。由于两条链之间由共价键相连接，所以 胰岛素没有四级结构。

(二) 多肽链的氨基酸序列分析 1. Edman 降解法分析多肽链的N 端氨基酸序列 2. 质谱法分析多肽链的氨基酸序列 用蛋白水解酶水解多肽链成小片段； 测定小片段的序列； 拼出完整的多肽链序列。