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第二讲 蛋白质的结构与功能 授课用 (1)


蛋白质结构与功能

蛋白质与核酸是体内主要的生物大分子
?核酸具有传递遗传信息的功能 ?蛋白质几乎涉及所有的生理过程——

生命现象的执行者

什么是蛋白质(protein)?
蛋白质是由许多氨基酸(amino acids)通过肽键(peptide bond)相连形 成的高分子化合物。


? 蛋白质研究的历史
? 1833年,从麦芽中分离淀粉酶,随后从胃液中分离到 类似胃蛋白酶的物质。 ? 1864年,血红蛋白被分离并结晶。 ? 19世纪末,证实蛋白质有氨基酸组成,并合成了多种 短肽。 ? 20世纪初,发现蛋白质的二级结构,完成胰岛素一级 结构测定。 ? 20世纪中叶,各种蛋白质分析技术相继建立,促进了 蛋白质研究迅速发展。 ? 1962年,确定了血红蛋白的四级结构。 ? 20世纪90年代,功能基因组与蛋白质组研究展开。

第一节

蛋白质是生命的物质 基础

?蛋白质的生物学重要性
1.蛋白质是构成生物体的重要组成物质 ? 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。朊病毒 ? 含量高:人体的45%为蛋白质,脾、肺、肌肉 含量均超过80%, 细菌的含量为50~80%,干酵 母的含量为46.6%。

2.蛋白质具有重要的生物学功能
生物催化作用 生物膜功能 代谢调节作用

免疫保护作用

功能多样性
接受和传递 遗传信息 调控生长与分化 转运储存作用 运动与支持作用

总而言之,没有蛋白质就没有生命……

药学领域
? 很多蛋白质本身就为药物(如一些多肽、激素 等); ? 即使有效成分不是蛋白质,但在提取、分离时必 然遇到有关蛋白质的处理问题; ? 蛋白质的研究对有关药物的生产、储存、分析和 应用等也具有重要的现实意义。

第二节

蛋白质的化学组成

?蛋白质的元素组成
主要元素组成:C、H、O、N、S ; 有些还含有少量的P 或金属元素Fe、Cu、Zn、Mn等; 个别蛋白质还含有碘。 蛋白质平均含N量为总蛋白的16%,这是凯氏定氮法 测蛋白质含量的理论依据: 蛋白质含量=蛋白质含N量×6.25

注意:一定要排除非蛋白质的
氮对蛋白质含量测定的影响

组成蛋白质的基本结

构单位是什么呢?

蛋白质的水解 酸水解、碱水解、蛋白酶水解

?蛋白质的基本结构单位——氨基酸
(一)氨基酸的结构

COOH
H2 N

a
R group

H
R=H -Glycine R=CH3-Alanine

存在自然界的氨基酸有180余种,但组成 人体蛋白质的氨基酸仅有20余种(基本氨基 酸),且均属于L-α-氨基酸(除甘氨酸)。

从氨基酸的结构通式可以看出:
? 构成蛋白质的基本氨基酸为α-氨基

酸,脯氨酸例外,为α-亚氨基酸。
? 各种氨基酸的区别在于R侧链,R不同蛋白

质的空间结构和理化性质也会发生变化。
? 除R为H(甘氨酸)外,其余氨 基酸的α-碳原子都是不对称的, 可形成不同的构型,具有旋光性。 天然蛋白质中基本氨基酸均为L-型。
+N H 2

CH2 H2C C COOH H CH2

(二)氨基酸的分类 组成蛋白质的氨基酸共有20 种

1.根据R基团的理化性质
非极性氨基酸

不同的 aa 在于 R基团 的不同

极性不带电荷的氨基酸
极性氨基酸 带负电荷的氨基酸

带正电荷的氨基酸

H

丙氨酸

Ala

CH3

C NH2

COOH

I 非 极 性 氨 基 酸 ( 八 种 ) 缬氨酸
CH3

H
CH C NH2 COOH

Val

CH3

亮氨酸

CH3

H CH CH2 C COOH

Leu

CH3

NH2
H

异亮氨酸

Ile

CH3 CH2

CH CH3

C NH2

COOH

H

甲硫氨酸

Met

CH3 S CH2 CH2

C NH2 H

COOH

I 非 极 性 氨 基 酸
( 八 种 )

脯氨酸

Pro

CH2

CH2

C

COOH

CH2

NH
H

苯丙氨酸 Phe

CH2

C

COOH

NH2
H

色氨酸

Trp
吲哚基

CH2

C
NH2

COOH

N H

H

丝氨酸

Ser

HO

CH2

C

COOH

II 极 性 不 带 电 荷 的 氨 基 酸 ( 七 种 )

NH2
H

苏氨酸

Thr

HO

CH CH3

C

COOH

NH2
H

酪氨酸

Tyr

HO

CH2

C NH2 H

COOH

半胱氨酸

Cys

HS 巯基

CH2

C NH2

COOH

II 极 性 不 带 电 荷 的 氨 基 酸 ( 七 种 )
甘氨酸 Gly
H O

H
C NH2 H COOH

天冬酰胺 Asn

H 2N

C

CH2

C NH2 H

COOH

O

谷氨酰胺

Gln

H 2N

C

CH2 CH2

C

COOH

NH2

III 带 负 电 荷 的 氨 基 酸 ( 两 种 )
O H CH2 C NH2 COOH

天冬氨酸 Asp

HO

C

O

H
CH2 CH2 C NH2 COOH

谷氨酸

Glu

HO

C

H

IV 带 正 电 荷 的 氨 基 酸 ( 三 种 )

赖氨酸

Lys

H2N ( CH2)4

C

COOH

NH2
NH H NH ( CH2)3 C NH2 H COOH

精氨酸

Arg

H 2N

C

胍基

组氨酸

His
HN N

CH2

C NH2

COOH

咪唑基

记忆方法 非极性氨基酸:缬、甲、脯、丙、亮、异亮、苯、色 写 家 谱 并 晾 一晾 本 色

极性氨基酸:酪、丝、苏、半、甘、天酰、谷酰 老 师 说 半 干 天谷 咸

带负电:天冬氨酸、谷氨酸 带正电:赖氨酸、精氨酸、组氨酸

2. 稀有氨基酸
通常是常见氨基酸的衍生物。例如:
羟基化的氨基酸4-羟脯氨酸、5-羟赖氨酸 存在于结缔组织胶原蛋白中

甲基化的氨基酸甲基组氨酸、甲基赖氨酸 存在于肌球蛋白中

γ-羟基谷氨酸存在于凝血酶原中,参与 凝血

? 1986年--硒代半胱氨酸,硒元素取代了半胱氨 酸中的硫元素; ? 2002年--吡咯赖氨酸,赖氨酸的ε-氨基与( 4R,5R)-4-取代-吡咯啉-5-羧酸以酰胺键相 连而形成的化合物。 ? 是生物体内组成蛋白质的第21和第22种基本氨 基酸,均属于L-α-氨基酸。

SeH

3. 非蛋白质氨基酸
以游离或结合态存在细胞或组织中,大部分是常见 氨基酸的衍生物或异构型。例如: 鸟氨酸、瓜氨酸是尿素循环的中间代谢产物;

D-谷氨酸、D-丙氨酸

存在于细菌细胞壁肽聚糖中;

γ-氨基丁酸由谷氨酸脱羧产生,为重要的神经递质。

?氨基酸的性质
1.物理性质 形态:均为白色结晶或粉末,不同氨基酸的晶型结构不同。 溶解性:一般都溶于水,不溶或微溶于醇,不溶于丙酮, 在稀酸和稀碱中溶解性好。 熔点:氨基酸的熔点一般都比较高,一般都大于200℃,超 过熔点以上氨基酸分解产生胺和二氧化碳。

旋光性:除甘氨酸外都有旋光性,左旋用(-)表示,右旋 用(+)表示。氨基酸的旋光性和大小取决于R基的性质, 并且与D/L型没有直接的对应关系。

2.化学性质

? 氨基酸的两性解离与等电点
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(isoeletric point,PI):当溶液浓度为某 一pH值时,氨基酸分子中所含的-NH3+和-COO-数目正好相 等,成为兼性离子,净电荷为0,呈电中性,此时溶液的 pH值即为氨基酸的等电点。 在等电点时,氨基酸既不向正极也不向负极移动, pH

变化时,迁移发生变化。

H3N

+

+ COOH - H+ COO - H COO C H pK1 ' H3N+ C H pK2' H N C H 2 + + +H R R +H R
pH﹤pI 阳离子 pH=pI 两性离子 pI 是氨基酸的特征常数 pH﹥pI

阴离子

? 紫外吸收性质

酪氨酸、色氨酸R基团有共 轭双键,具有紫外吸收特性, 其最大吸收波长在280nm附近。 大多数蛋白质含有这两种

氨基酸,因此测定蛋白溶液
280nm处吸光值是检测蛋白浓度 的快速简便有效的方法

? 茚三酮反应(灵敏度为1ug)
在加热条件及弱酸环境下,氨基酸与茚三酮反应

生成蓝紫色化合物,其最大吸收峰在570nm处。
由于此吸收峰值与氨基酸的含量存在正比关系,

因此可以作为氨基酸的定量分析方法。

?氨基酸的生理功能 ? 寡肽、多肽的组成单位 ? 多种生物活性物质的前体:NO前体—精氨酸; 褪黑色素前体-色氨酸。 ? 作为神经递质(谷氨酸、γ-氨基丁酸) ? 氧化分解产生ATP ? 作为糖异生的前体

蛋白质分子中氨基酸
是如何连接的呢?

肽键的形成 两个氨基酸分子头尾连接起来
NH2

1

COOH
Carbodiimide

NH2
脱水

2

COOH

O
NH2

1

C N H

2

COOH

Juang RH (2004) BCbasic

肽键与肽链
一个氨基酸的羧

基与另一个氨基酸的
氨基之间失水形成的 酰胺键称为肽键,所 形成的化合物称为肽。

由两个氨基酸组成的肽称为二肽,三个氨基酸组成 的肽称为三肽,依此类推。 由十个以下氨基酸组成的肽称为寡肽(oligopeptide ) ; 十个以上氨基酸组成的肽称为多肽或多肽链

(polypeptide)。
肽链中的氨基酸因为脱水缩合而非原来的完整分子 单元,故将其称为氨基酸残基(residue)。

肽 链 中 的 排? 列 顺 序? 和 命 名?

AA

在多肽链中,氨基酸残基按一定的顺序排列,这种排列顺 序称为氨基酸顺序。 多肽链有两端: N-端:多肽链中有游离a-氨基的一端,也称氨基端; C-端:多肽链中有游离a-羧基的一端,也称羧基端。 氨基酸的顺序是从N-端的氨基酸残基开始,以C-端氨基酸 残基为终点的排列顺序。如上述五肽可表示为:

Ser-Gly-Tyr-Ala-Leu

? 蛋白质是具有三维空间结构的高 分子物质,根据蛋白质肽链的折 叠方式和复杂程度,将蛋白质结 构分为…….

蛋 白 质 的 结 构 层 次

1 2
3 4
Mathews et al (2000) Biochemistry (3e) p.195

蛋白质结构的层次
? ? 空 间? 结 构 ? 一级结构(primary structure ) - 氨基酸序列 二级结构(secondary structure ) - 主要由氢键稳固的局部构象,如ahelix, ?-sheet等 三级结构(tertiary structure ) - 一条多肽链中所有原子或基团在三 维空间的整体排布 四级结构(quarternary structure ) - 多个多肽链的组合

蛋白质的一级结构
蛋白质的一级结构指蛋白质分子中多肽链 的氨基酸排列顺序(注意方向),包括二硫键 的位置。 ? 主要的化学键:肽键,二硫键

一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学 的基础,但不是决定蛋白质空间构象的唯一因素。

蛋白质的一级结构的测定
?

蛋白质的一级结构指蛋白 质多肽链中AA的排列顺序 以及多肽链内或链间二硫

键的数目和位置。
?

其中最重要的是多肽链的

氨基酸顺序,它是蛋白质
生物学功能的基础。

如何测定蛋白质一级结构:氨基酸序列
(1)直接进行氨基酸测序: Edman degradation F. Sanger (Cambridge U.) → Insulin---- 胰岛素 (A, B chains)

(2) 由 cDNA 序列反推氨基酸序列: DNA 定序法: F. Sanger

Juang RH (2004) BCbasics

1. 小片段肽链测序:
二硝基氟苯(FDNB)法

二甲氨基磺酰氯(DNS-Cl)法
N末端氨基酸的分析 Edman降解法(苯异硫氰酸酯法) 氨肽酶法 肼解法 C末端氨基酸的分析 羧肽酶法

Edman降解法(苯异硫氰酸酯法,PITC法)

末 端 基 氨 基 酸 测 定

N

主要涉及三步反应:偶联反应、环化断裂反应、转 化反应。此法的特点是能够不断重复循环,将肽链 N-端氨基酸残基逐一进行标记和解离。

脱去N末端氨基酸后,剩下的肽链仍然是完整的。

苯异硫氰酸酯(PITC)

PTC-肽

碱性条 件,偶 联 酸性条件, 断裂环化

①肼解法
?

末 端 基 氨 基 酸 测 定

多肽与肼在无水条件下加热,C-端氨基酸即 从肽链上解离出来,其余的氨基酸则变成肼 化物。肼化物能够与苯甲醛缩合成不溶于水 的物质而与C-端氨基酸分离。
R H2N O HN R n -1O CH C HN Rn O OH CH C CH C

C

N- 端 氨 基 酸 H HN NH2NH2 2
+

C -端 氨 基 酸 O Rn O OH

R

CH C NHNH2 +H2N 氨基酸酰肼

CH C

C -端 氨 基 酸

②羧肽酶法
?

羧肽酶是一种肽链外切酶,它能特异地从多肽链的 C-端将氨基酸依次水解下来,是C末端分析常用的 方法。目前常用的羧肽酶有四种:A,B,C和Y;

末 端 基 氨 基 酸 测 定

C

羧肽酶种类 羧肽酶A 羧肽酶B 羧肽酶C 羧肽酶Y

能水解氨基酸种类 脂肪族或芳香族氨基酸(Pro除外)C-末端肽键 只能水解由碱性氨基酸构成的C-末端肽键 C-末端的Pro 能切断各种氨基酸在C-末端的肽键

2. 大片段肽链测序:

非共价键(需要用变性剂 拆分蛋白质分子中的多肽链 尿素或SDS)二硫键需要 用还原法

测定蛋白质分子中多肽链的数目 蛋白质末端分析或SDS- 聚丙烯酰胺凝胶电泳 分析多肽链的N-末端和C-末端残基(二硝基氟苯法,丹酰氯法) 用两种不同的裂解方式裂解多肽链为较小片段 测定各片段的氨基酸顺序

用片段重叠法重新建立完整多肽链的一级结构

测序步骤
A.多肽链的拆分 由多条多肽链组成的蛋白质分子,必须先进行 蛋 拆分。可用8mol/L尿素或6mol/L盐酸胍处理,即可 白 分开多肽链(亚基) 质 一 级 结 构 的 测 B.二硫键的断裂 定 可在尿素或盐酸胍存在时,用过量的?-巯基乙醇处 理,使二硫键还原为巯基,然后用烷基化试剂保护生成 的巯基,以防止它重新被氧化。

蛋 白 质 一 级 结 构 的 测 定

C.测定蛋白质分子中多肽链的数目 蛋白质末端分析 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳

D.多肽链断裂成多个肽段 蛋 以便建立两个重要的氨基酸序列参考点 白 可采用两种或多种不同的断裂方法(断裂点不同) 质 一 将多肽样品断裂成两套或多套肽段,并将其分离开来。 级 ? 酶解法: 胰蛋白酶、糜蛋白酶、胃蛋白酶、嗜热菌蛋 结 构 白酶、羧肽酶和氨肽酶 的 ? 化学法:(Cyanogen bromide) 测 溴化氰水解法,它能选择性地切割由甲硫氨 定 酸的羧基所形成的肽键。

蛋 E.分析多肽链的N-末端和C-末端残基 白 以便建立两个重要的氨基酸序列参考点 质 N末端 二硝基氟苯(DNFB)法 一 丹磺酰氯(DNS)法 级 Edman降解法 结 氨肽酶法 构 C末端 肼解法 的 还原法 测 羧肽酶 定

蛋 白 质 一 级 结 构 的 测 定

F.片段重叠法确定肽段在多肽链中顺序示意 两套或两套以上不同方 法断裂的肽段样品,切口彼 此错位,两套肽段正好相互 跨过切口而重合,达到互补 的目的。

所 举例: 得 资 料

氨基末端残基 H 第一套肽段 OUS PS EOVE RLA HOWT

羧基末端残基 S 第二套肽段 SEO WTOU VERL APS HO

借助重叠肽确定肽段次序:
末端残基 H S 末端肽段 HOWT APS (OUS) 第一套肽段 HOWT OUS EOVE RLA PS 第二套肽段 HO WTOU SEO VERL APS 推断全顺序 HOWTOUSEO VERLAPS

核酸推导法
?

原理:蛋白质的氨基酸顺序是由核酸 的核苷酸顺序决定的。
测出核酸的核苷酸顺序 根据三个核苷酸确定一个氨基酸的 密码子推导出蛋白质的氨基酸顺序

小结
? ? ?

掌握:片段重叠法确定肽段在多肽链中顺序;
熟记:组成蛋白质的各种氨基酸以及缩写符号;

熟悉:分析多肽链的N-末端和C-末端残基的方法;

蛋白质的二级结构
? 蛋白质分子的构象又称空间结构、立体结构、

高级结构、三维构象等,是指蛋白质分子中原
子和基团在三维空间上的排列、分布及肽链的

走向。
? 蛋白质的分子构象取决于一级结构,是蛋白质 生物学功能或活性所必需的。 ? 蛋白质的构象可分为二、三、四级结构。

蛋白质的二级结构
? 定义
是指肽链的主链骨架中若干肽单位,各自沿一定的轴盘旋 或折叠形成的有规则的构象,以氢键为主要的次级键。 蛋白质的二级结构中不涉及氨基酸残基侧链的构象。

主链:是由氨基酸的羧基与氨基形成的肽键部分规 则的重复排列而成。 侧链:R基部分。

以肽键为平面连接成多肽长链

两肽键平面的交接点为α-碳

注意:α-碳上面接有各种大小不等的基团

?肽单位(peptide unit):肽键与相邻的两个Cα组成的基团
?其中肽键具有部分双键性质,不能自由旋转。 ?肽单位是刚性平面,其上面6个原子处于同一平面,称为

肽平面。
?肽单位中与C-N相连的氢和氧 原子与两个α碳原子呈反向分 布。 ?肽链主链上只有两个α碳原子 连接单键可旋转。

肽链中的肽平面

蛋白质空间结构单元

肽键平面对多肽链 构象的限制

β-折叠 (β-

pleated sheet)

α-螺旋

(α- helix)

β-转角(βturn) 环(loop)

无规则卷曲

(random coil )

Ribbon model of the bacterial catabolite gene activator protein (CAP)

肽平面的相叠形成α螺旋

a-螺旋(a-helix)
? 指蛋白质分子中多个 肽平面通过氨基酸a碳原子的旋转,使多 肽链的主骨架沿中心

轴盘曲成稳定的a-螺
旋构象。

a-螺旋结构特征

? 右手a-螺旋,螺距为0.54nm,每
圈含3.6个氨基酸残基;两个氨基

酸残基之间的距离为0.15nm;
? 稳定因素:链内氢键,每隔三个

氨基酸残基形成一个氢键,氢键
取向与主轴基本平行。 ? R基团在外侧,其大小、形状及电 荷等均影响a-螺旋的稳定性和形 成。
0.54 nm

? -折叠的结构特征
? 肽链伸展使肽键平面 之间折叠成锯齿状;

? ?-折叠借相邻主链之 间的氢键维系。
? 肽链中氨基酸残基的 R侧链分布在片层的 上下。

? ?-折叠有两种类型。一种为顺式,肽链的N-端在同侧。

另一种为反式,即相邻两条肽链的方向相反。一般反式
较为稳定。

?-转角(?-turn)
? 在?-转角部分,由四个连续的

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,产生一个不很 稳定的环状结构。
? 这类结构主要存在于球状蛋白

分子中。
H2C
+NH 2

CH2 CH
2

C H COOH

无规卷曲(random coil)
? 指多肽链主链部分形成的无规律构象。

? 一种蛋白质往往具有多种不同类型的二
级结构构象,只是不同蛋白质各占多少 不同而已。

β-转角

核糖核酸酶的分子结构
β-折叠

α-螺旋

无规卷曲

基序
? 基序(motif)又称为超二级结构、模体或模 序:多肽链内顺序上相邻的二级结构常在空间 中相互接近,相互作用而形成有规则的二级结

构聚集体。
? 超二级结构在结构的组织层次上高于二级结构,

但没有完整的结构域。
? 常见的有:αα,βββ,βαβ

αα

结构域(domain)
? 三级结构层次上的局部折叠区。

? 结构域:在较大的蛋白质分子中,多肽链上相邻
的基序(超二级结构)紧密联系,进一步折叠成

一个或多个相对独立的致密的三维实体。
? 具有独特的空间构象,与分子整体以共价键相连,

并承担特定的生物学功能。
? 蛋白质分子可以有多个相同或不同的结构域;不

同的蛋白质分子可以有相同的结构域。

丙酮酸激酶的结构域

蛋白质的三级结构(Tertiary Structure)
? 具有二级结构、超二级结构及结构域的一条多 肽链上,序列上相隔较远的AA残基侧链相互作 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。 ? 指在一条多肽链上所有原子和基团在三维空间 的整体排布。 ? 大多数蛋白质的三级结构为球状或近似球状。 ? 大多数的亲水的侧链分布于球形结构的表面, 而疏水的侧链链分布于球形结构的内部,形成 疏水的核心。
溶菌酶分子三级结构

维系三级 结构的化学键

主要是非共价
键:氢键、离

子键、疏水键
和范德华力。

蛋白质的四级结构 ?蛋白质的四级结构(Quaternary
Structure):二个或二个以上的亚基之

间相互作用,彼此以非共价键相连而形 成更复杂的构象。

1.蛋白亚基
? 具有一、二、三级结构的多肽链,称为亚基 或亚单位(subunit),四级结构的实质是亚基在 空间排列的方式。

? 2-10个亚基组成具有四级结构的蛋白质为寡
聚体(oligomer),多于10个称为多聚体
(polymer)。

? 单独亚基无生物学功能,当亚基聚合成为具
有完整四级结构的蛋白质后才有功能。

2.亚基间的结合力
?维持亚基之间的化学键主要是疏水键。

?亚基间的疏水基团为了避开水相而相互
作用形成疏水键,导致亚基聚合。

?此外,氢键、离子键、范德华力、二硫
键等在维持蛋白质的四级结构也起一定

的作用。

血红蛋白(hemoglobin)四级结构

蛋白质的分子结构小结
20种氨基酸 蛋白质的一级结构 二级结构

超二级结构

四级结构

三级结构

结构域

第四节

蛋白质的结构与功能

一级结构是空间结构的基础,并且决定高级 结构,而高级结构决定它的生物学功能。

一、蛋白质一级结构与功能的关系
在蛋白质的一级结构中,有少数氨 基酸残基参与功能活性部位的构成或处 于特定构象的关键部位,这部分残基对 于蛋白质正常发挥功能至关重要。

? 一级结构不同,生物学功能各异: 如催产素和加压素均为9肽,仅第3、第8两个 氨基酸残基不同,但功能迥异。 ? 一级结构中关键部分相同,其功能也相同:如不

同动物来源的同种激素(胰岛素)。
表明:一些蛋白质或多肽的生物功能并不要求

分子的完整性。这就启示我们不必合成完整蛋白
质,只需合成关键部分即可。

? 一级结构中关键部分变化,其生物活性也改变。 所以选择性的基因突变或化学修饰可以得到 自然界中不存在而功能更优的多肽,这对新药研 究有重要意义。 ? 一级结构的变化与疾病的关系 基因突变会导致蛋白质一级结构发生改变, 使蛋白功能降低或丧失,甚至引起疾病。

镰刀形红细胞贫血病
正常红 细胞

由基因突变所导 致的一级结构改变而 影响高级结构与功能 所引起的疾病,称为 “分子病”。

镰刀形 红细胞

?-链N端氨基酸排列顺序 1

2

3

4

5

6

7

8

Hb-A(正常人)
Hb-S(患 者)

Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys…
Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys…

二、蛋白质的空间构象与功能

蛋白质特定的空间构象是表现蛋白 质功能所必需的。 ? 构象破坏,功能丧失,如蛋白质变性。

1.蛋白质前体的活化 ? 酶原的激活,蛋白质前体的活化(改变 一级结构以产生有活性的特定构象) 如:胰岛素原 (一条多肽链) 胰岛素 + C肽 (两条多肽链)

猪胰岛素原激活形成胰岛素示意图

2.蛋白质的变构效应(allosteric effect):一级结构不变,空间构象发 生一定变化,导致生物学功能改变。 ? 如血红蛋白的变构效应和输氧功能、变 构酶。

? 当血红蛋白的一个亚基与氧分子结合以后,可 引起其他亚基的构象发生改变,对氧的亲和力 增加,从而导致整个分子的氧结合力迅速增高, 使血红蛋白的氧饱和曲线呈“S”形。

? 协同效应
一个寡聚体蛋白质的一个亚基与其配体结
合后,能影响此寡聚体中另一个亚基与配体结

合能力的现象,称为协同效应。
如果是促进作用就是正协同效应(positive

cooperativity)
如果是抑制作用就是负协同效应(negative

cooperativity)

3.蛋白质构象的改变与疾病(疯牛病-朊病毒)
蛋白质构象疾病:若蛋白质的折叠发生错误,尽管其一级结构 不变,但蛋白质的构象发生改变,仍可影响其功能,严重时可导 致疾病发生。 ? 蛋白质立体结构的改变导致朊病毒发生 ? 正常PrP a螺旋很多,异常PrP ?-折叠很多。

蛋白质构象改变导致疾病的机理:有些蛋白质错误
折叠后相互聚集,常形成抗蛋白水解酶的淀粉样纤维 沉淀,产生毒性而致病,表现为蛋白质淀粉样纤维沉 淀的病理改变。 这类疾病包括:人纹状脊髓变性病、老年痴呆症、 疯牛病、亨廷顿舞蹈病等。 神经系统的错误折叠导致了大量错误折叠蛋白质在

神经系统的聚集,而影响了神经系统的功能。

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必修1 第二单元 第二讲 课下综合检测_政史地_...蛋白质组成 B.不同功能的细胞,其细胞膜上蛋白质的...4.将小分子药物或酶、抗体、核酸等生物大分子用...


2016高考生物一轮复习 第二单元 第二讲 神经系统的结构与功能课时跟踪检测 浙教版必修3

2016高考生物一轮复习 第二单元 第二讲 神经系统的结构与功能课时跟踪检测 ...13.解析:(1)神经末梢及其支配的肌肉或腺体构成效应器。分泌蛋白的合成、分泌过...


必修1 第二单元 第二讲 细胞膜与细胞核的结构和功能

必修1 第二单元 第二讲 细胞膜与细胞核的结构和功能_高三理化生_理化生_高中...果胶酶来催化水 解,而细胞膜主要成分是磷脂和蛋白质,要用磷脂酶和蛋白酶来...


专题二细胞的分子组成和细胞的基本结构

、错题回顾 1.下列事实中,没有支持“生命活动离...吸收作用 二、新课讲授第一讲:蛋白质的结构和功能...( ) A、洋葱根尖细胞染色体的复制 B、用纤维素酶...


2015年浙江省学业水平测试必修一第二章

第二讲 细胞的结构 、考试内容、考试要求、近几年考查情况考试内容 ▲3....核的结构: 1 染色质:是细胞核中或粗或细的长丝,由_DNA 和蛋白质_组成。...


必修1 第二单元 第二讲 细胞器——系统内的分工合作

特点选择透过性膜结构的主 要成分是由蛋白质和磷脂细胞器膜细胞膜核膜等结构共同构成细胞的生物膜 系统 答案 1 高尔基体 细胞膜 核膜 功能高 选择透过 度统一...


【创新方案】2014年高考生物一轮复习课时达标检测:第三章 第二讲 细胞器——系统内的分工合作

细胞结构 内质网 中心体 溶酶体 核仁 功能 ) ) 蛋白质的合成与加工,及脂质...解析:(1)要观察内质网的结构一定要用电子显微镜。(2)核糖体在细胞内存在有两种...

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