生物化学课件 2008~2009 医药部 王燕群

Structure and Function of Protein 第 一 章 蛋白质的结构与功能 Structure and Function of Protein

概述 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 3. 氧化供能 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 3. 氧化供能

蛋 白 质 的 分 子 组 成 The Molecular Component of Protein 第 一 节 蛋 白 质 的 分 子 组 成 The Molecular Component of Protein

一、 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： 100克样品中蛋白质的含量 ( g % ) = 每克样品含氮克数× 6.25×100 1/16%

二、蛋白质的基本单位-氨基酸 (一)氨基酸的结构(通式) 存在自然界中的氨基酸有300余种，但组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种(20-22)，且均属 L-氨基酸（甘氨酸除外）如图示。

L-氨基酸的通式 R CH3 丙氨酸 H 甘氨酸

COOH C H H2N R R:H 甘AA; R:CH3 丙AA R:CH-OH 苏AA CH3

(二）氨基酸的分类 非极性側链氨基酸 非电离极性側链氨基酸 酸性氨基酸 碱性氨基酸 * 20种氨基酸的英文名称、缩写符号及分类如下:

苯丙氨酸 phenylalanine Phe F 5.48 非极性側链氨基酸 甘氨酸 glycine Gly G 5.97 丙氨酸 alanine Ala A 6.00 缬氨酸 valine Val V 5.96 亮氨酸 leucine Leu L 5.98 异亮氨酸 isoleucine Ile I 6.02 苯丙氨酸 phenylalanine Phe F 5.48 脯氨酸 proline Pro P 6.30 目 录

2. 非电离极性側链氨基酸 色氨酸 tryptophan Try W 5.89 丝氨酸 serine Ser S 5.68 酪氨酸 tyrosine Try Y 5.66 半胱氨酸 cysteine Cys C 5.07 蛋氨酸 methionine Met M 5.74 天冬酰胺 asparagine Asn N 5.41 谷氨酰胺 glutamine Gln Q 5.65 苏氨酸 threonine Thr T 5.60 目 录

天冬氨酸 aspartic acid Asp D 2.97 3. 酸性氨基酸 天冬氨酸 aspartic acid Asp D 2.97 谷氨酸 glutamic acid Glu E 3.22 4. 碱性氨基酸 赖氨酸 lysine Lys K 9.74 精氨酸 arginine Arg R 10.76 组氨酸 histidine His H 7.59 目 录

几种特殊氨基酸 脯氨酸 （亚氨基酸）

 半胱氨酸 + -HH 二硫键 胱氨酸

三. 氨基酸在蛋白质中的连接方式 * 以肽键相连接,肽键(peptide bond)是由一个氨基酸的-羧基上的羟基与另一个氨基酸的-氨基上的氢原子脱水缩合而形成的化学键,如图示:

+ -HOH 甘氨酰甘氨酸 肽键

H O H2N C C OH H N H C COOH R1 R2 O C N H

* 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…… * 由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)。 * 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。 多肽链有两端 N 末端：多肽链中有自由氨基的一端 C 末端：多肽链中有自由羧基的一端

N末端 C末端 牛核糖核酸酶

. 几种生物活性肽 1. 谷胱甘肽(glutathione, GSH)

H2O2 2GSH NADP+ GSH过氧化物酶 GSH还原酶 2H2O GSSG NADPH+H+

2. 多肽类激素及活性肽 体内许多激素属寡肽或多肽 神经肽(neuropeptide)

抗利尿素与催产素(9肽)、胰高血糖素（29肽）、脑啡肽（5肽）、 降钙素（32肽）、 ACTH（39肽）、胰岛素（51肽）肌肽（2肽）、 P物质（10肽、属神经肽类）、β内啡肽（31肽）

根据蛋白质的氨基酸序列预测其三维空间结构 * 用分子力学、分子动力学的方法，根据物理化学的基本原理，从理论上计算蛋白质分子的空间结构。 * 通过对已知空间结构的蛋白质进行分析，找出一级结构与空间结构的关系，总结出规律，用于新的蛋白质空间结构的预测。