[理学]有机化学第十三章 蛋白质.ppt

第三节 蛋白质 蛋白质存在于所有的生物细胞中，是构成生物体最基本的结构物质和功能物质。 蛋白质是生命活动的物质基础，它参与了几乎所有的生命活动过程。 一、 蛋白质的结构组成 蛋白质是一类含氮有机化合物，除含有碳、氢、氧外，还有氮和少量的硫。某些蛋白质还含有其他一些元素，主要是磷、铁、碘、碘、锌和铜等。这些元素在蛋白质中的组成百分比约为： 碳 50％ 氢 7％ 氧 23％ 氮 16% 硫 0—3％ 其他 微 量 1.蛋白质的含氮量 氮占生物组织中所有含氮物质的绝大部分。因此，可以将生物组织的含氮量近似地看作蛋白质的含氮量。 由于大多数蛋白质的含氮量接近于16%，所以，可以根据生物样品中的含氮量来计算蛋白质的大概含量： 蛋白质含量（克%）=每克生物样品中含氮的克数 ? 6.25 2.蛋白质的大小与分子量 蛋白质是分子量很大的生物分子。对任一种给定的蛋白质来说，它的所有分子在氨基酸的组成和顺序以及肽链的长度方面都应该是相同的，即所谓均一的蛋白质。 3.蛋白质的副键 次级键（非共价键）： 氢键O-H-N 盐碱 疏水键 （疏水基团之间也有引力） 范德华引力(分子和分子间的引力) 二硫键（共价键）：Cys-SH+HS-Csy Cys-S-S-Csy 二、蛋白质的结构 蛋白质的一级结构(Primary structure) 多肽链中氨基酸的排列顺序 主要的化学键:肽键 肽单元:是由肽键和-碳原子 肽键平面(酰胺平面):组成肽单元的六个原子基本处于同一个平面上。 2.蛋白质的二级(Secondary)结构 蛋白质在一级结构的基础上自行卷曲折叠，借氢键连接形成以?-螺旋、?-折叠为主空间结构。 主要的次级键：氢键 基本形式主要：有?-螺旋、?-折叠、?-转角、不规则卷曲。 （1）?-螺旋 多肽链中的各个肽平面围绕同一轴旋转，形成螺旋结构，螺旋一周，沿轴上升的距离即螺距为0.54nm,含3.6个氨基酸残基；两个氨基酸之间的距离为0.15nm;（第一个aaN上的H和第四个aaC上的O） 肽链内形成氢键，氢键的取向几乎与轴平行，第一个氨基酸残基的酰胺基团的-CO基与第四个氨基酸残基酰胺基团的-NH基形成氢键。 蛋白质分子为右手?-螺旋。 （2）?-折叠 ?-折叠结构的氢键主要是由两条肽链之间形成的；也可以在同一肽链的不同部分之间形成。几乎所有肽键都参与链内氢键的交联，氢键与链的长轴接近垂直。 ?-折叠有两种类型。一种为平行式，即所有肽链的N-端都在同一边。另一种为反平行式，即相邻两条肽链的方向相反。 （3）?-转角 ?-turn 在?-转角部分，由四个氨基酸残基组成; 弯曲处的第一个氨基酸残基的 -C=O 和第四个残基的 –N-H 之间形成氢键，形成一个不很稳定的环状结构。 这类结构主要存在于球状蛋白分子中。 3.蛋白质的三级结构 蛋白质的三级结构(Tertiary Structure)是指在二级结构基础上，肽链的不同区段的侧链基团相互作用在空间进一步盘绕、折叠形成的包括主链和侧链构象在内的特征三维结构。 维系这种特定结构的力主要有氢键、疏水键、离子键和范德华力等。尤其是疏水键，在蛋白质三级结构中起着重要作用。 主要的次级键：疏水键 结构特点:疏水基团在内，亲水基团在外。 4.蛋白质的四级结构 蛋白质的四级结构(Quaternary Structure)是指由两条或两条以上具有三级结构的多肽链借次级键组成的蛋白质。 具有四级结构的蛋白质分子中，每一条多肽链称为亚基或亚单位Subunit，无生理活性。 主要的次级键：盐碱、范德华引力和氢键等 5.结构与功能的关系 一、一级结构决定蛋白质的空间构象。 血红蛋白携带氧500多钟便以 压基上第六个氨基酸本来应该是酰胺酸被古氨酸取代了，结果血红蛋白本来应该是圆盘状的，结果变成了镰刀状的了，携带氧的功能发生了改变，木瓜酶200多个氨基酸，切掉180个仍然发挥功能，癌症碱基30个亿每天都有碱基改变，癌基因） 相似结构有相似功能 糖尿病注射胰岛素 功能改变一定有相似结构的改变 空间结构决定蛋白质的生物学功能 三、蛋白质的理化性质 蛋白质与多肽一样，能够发生两性离解，也有等电点。在等电点时(Isoelectric point pI)，蛋白质的溶解度最小，在电场中不移动。 在不同的pH环境下，蛋白质的电学性质不同。在等电点偏酸性溶液中，蛋白质粒子带正电荷，在电场中向负极移动；在等电点偏碱性溶液中，蛋白质粒子带负电荷，在电场中向正极移动。这种现象称为蛋白质电泳(Electrophores