整个多肽链上所有原子的空间排布
四级结构
由球状亚基或分子缔合而成的聚合体结构
蛋白质的一级结构
1.定义：蛋白质的一级结构指多肽链中氨基酸的排列顺序。 2.化学键：主要化学键是肽键，有些蛋白质还包括二硫键。
蛋白质一级结构测定流程
确定多肽链的数目 拆开并分离出每条肽链 水解测定肽链的氨基酸组成 测定肽链两末端氨基酸残基 肽链水解为小片段并测序 片段重叠得出整个肽链的序列 确定二硫键的位置
Gln
Val
Asp
Pro Val Asn Thr
Thr
Val
His
Glu
Ala Ser Leu
50
多肽链结构示意图
天然活性肽
在生物体内存在许多游离状态的天然肽，他们各自具有特殊 的生物学功能，叫活性肽。
自然界中有自由存在的活性肽，主要有：
1.谷胱甘肽（GSH）：三肽（Glu—Cys—Gly），含有自由的巯[qiú] 基，具有很强的还原性。所以，谷胱甘肽在体内参与氧化还原过程 ，作为某些氧化还原酶的辅因子，或保护巯基酶，或防止过氧化物 积累。
1.肽是由1个氨基酸分子的-羧基与另1个氨基酸分子的-氨基脱水 缩合而形成的化合物。
2.肽键是指-羧基与-氨基脱水缩合而形成的酰胺键。 3.两分子氨基酸缩合形成二肽，三分子氨基酸缩合则形成三肽…… 4.由十个以内氨基酸相连而成的肽称为寡肽，由更多的氨基酸相连形
成的肽称多肽。 5.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。 6.多肽链是指由许多氨基酸残基通过肽键彼此连接而成的链状多肽。
CONH2
氨基酸残基
肽单位
书写多肽链结构要从左到右，将N端放在左端，C端放在右端。
N末端
牛核糖核酸酶
10
+H3N
1
Glu
Thr
Ala
Ala
Ala
Lys
Phe Glu
Arg Gln His Met
Lys
20
Asp
30
Asn Ser
Ser
Ser
Ala
Ala
Ser
Thr
Ser Ser
Tyr
C末端 Lys Met
• 色氨酸 max＝279nm；
• 酪氨酸 max＝278nm；
• 苯丙氨酸 max＝259nm；
（3）氨基酸的化学反应
氨基酸的化学反应主要是指α氨基和α羧基以及R基团所 参与的反应。
a.茚三酮反应
在弱酸条件下，茚三酮与α-氨基酸共热，氨基酸被氧化脱 氨、脱羧，生成醛、CO2和NH3，剩余茚三酮再与反应产物──氨 和还原茚三酮发生作用，生成蓝紫色化合物。
蛋白质的分类
2 按分子对称性分类
（1）球状蛋白质：分子对称性好，外形接近球状或椭圆状，溶解 性较好，能结晶，生物体内的蛋白质大多数属于这一类。典型 的有：胞质酶类等。
（2）纤维状蛋白质：分子很不对称，形状类似细棒或纤维。 可溶性纤维状蛋白质：肌球蛋白、纤维蛋白原等。 不可溶性纤维状蛋白质：胶原蛋白、弹性白质、角蛋白等。
Ser
Arg
Gly
Ser Asn
Ser 90
Leu Lys
Thr Tyr
Lys
Pro
Met Gln Thr Glu
Ser Val
124
Asn Arg
Ala
Cys Thr
Cys Asp
120
Asp Phe His
C
Ile
Ser Met
80
Thr Ser
Tyr
Ser
Gln
Thr Cys
Cys
Asn
70 Thr
Lys
Val Pro Val Tyr Pro
Gln Glu Asn
Asn Gly Glu 110
Ala Val Asn Lys
O
Cys
Gln
Ala
Ser
Cys 60
Asp
Asn
Arg
O
Val
Ile
Ala
Cys Cys
40 Lys
Ala
Tyr
Lys
100
Thr Thr Gln
Ala
Asn
Lys
His
Ile
氨基酸的分类
（1）常见氨基酸
蛋白质的常见氨基酸有20种，根据侧链R基极性和电荷的 不同，可分为：
据R基团极性 和电荷分类
非极性R基团AA（8种） Ala、Val、Leu、Ile、Phe、Met、
Pro、Trp
不带电荷（7种） Gly、Ser、Thr、Asn、
极性R基团AA
Gln、Tyr、Cys
带电荷：正电荷（３种） His、Lys、Arg
桑格尔反应
b.桑格尔反应
在弱碱性溶液中条件下，氨基酸的α-氨基很容易与 2,4-二硝基氟苯（DNFB）作用，生成稳定的黄色的2，4二硝基苯氨基酸（简写为DNP-氨基酸）。
应用：用来鉴定多肽或蛋白质N端的氨基酸。英国生物化 学家桑格尔第一个用此法确定了胰岛素的一级结构。
桑格尔反应
氨基酸与2,4一二硝基氟苯(DNFB)的反应
蛋白质的二级结构
肽单位平面结构和二面角
肽键不能自由旋转，它的4个原子和2个相邻的α碳原子都处 于同一个平面内，此刚性结构的平面称为肽平面或酰胺平面。
Cα C
O
H N
Cα
多肽链主链骨架上的重复结构称为肽单位。 肽单位实际就是一个肽平面。
肽单位平面结构和二面角
二面角 两个相邻肽平面之间，能以共同的Cα 为定点而旋转，绕Cα-N键旋转的角度 称φ角，绕C-Cα键旋转的角度称ψ角。 φ角和ψ角称作二面角。
(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;每个aa残基沿轴旋转100度。
• 相邻的螺旋之间形成链内的氢键。
• 各氨基酸残基的R基团均伸向螺旋外侧。
• -螺旋有左手和右手之分。绝大多数 天然蛋白质中的-螺旋几乎都是右手 螺旋。
应用：这个反应首先被Edman用于鉴定多肽或蛋白质的N末端氨基酸。它是“蛋白质顺序自动分析仪”的工作原理。
埃德曼反应
氨基酸与苯异硫氰酯（PITC）的反应
+
PITC
弱碱中 (400 C)
(硝基甲烷 400 C) H+
苯乙内酰硫脲衍生物 (PTH-AA)
苯氨基硫甲酰衍生物 (PTC-AA)
肽
肽与肽链
O
O
O
O
OH
2
+ R-CH-COOH
OH
NH2
O
N O
+ RCHO + CO2 + H+
水合茚三酮
罗曼紫
(蓝紫色)
茚三酮反应
所有具有游离α氨基的氨基酸及肽都能发生此反应， 但两个亚氨基酸──脯氨酸和羟脯氨酸，由于α氨基被束 缚，与茚三酮反应并不释放NH3，而直接形成黄色化合物。
应用：此反应非常灵敏，应用纸层析、离子交换层析等技术 分离氨基酸时，常利用茚三酮反应定性或定量测定各种氨基 酸。
• 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。
• 各种蛋白质的含氮量比较恒定，平均值为16%。
氨基酸
氨基酸是组成蛋白质的基本单位。 存在自然界中的氨基酸有300余种，但组成蛋白质的常见氨 基酸仅有20种。除脯氨酸为亚氨基酸外，其余均为α-氨基酸， 其结构通式如下：
(1)-螺旋
(2) -折叠
• -折叠，也称-折叠片、-结构或-构象，它是蛋白质中 第二种最常见的二级结构。
3 按生物功能分类
酶；调节蛋白；贮存蛋白质；转运蛋白质；运动蛋白；防御蛋白和
毒蛋白；受体蛋白；支架蛋白；结构蛋白；异常蛋白等。
蛋白质的分子结构
蛋白质分子的结构层次
一级结构
多肽链上的氨基酸排列顺序
二级结构
多肽链主链骨架的局部空间结构
超二级结构
二级结构单位的集合体
结构域
多肽链上可以明显区分的球状区域
三级结构
分别有： 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。
肽与肽链
H3N+ N-端
Ser H
O
CC
Val H
O
NCC
CH2
H CH
OH
CH3 CH3
肽键
Tyr H
O NCC H CH2
OH
Asp H
O NCC
H CH2 CO2H
Gln H
N C COOH CH2 C-端
CH2
（3）非蛋白质的氨基酸
除了参与蛋白质组成的20种氨基酸外，还在各种组织 和细胞中找到150多种其他氨基酸。
这些氨基酸大多是蛋白质中L型α-氨基酸的衍生物。 但也有一些β、γ、δ-氨基酸及D型氨基酸，如细菌 细胞壁的肽聚糖中发现有D-谷氨酸和D-丙氨酸。
氨基酸的主要理化性质
（1）氨基酸的两性解离及等电点
天然活性肽
2.有些抗生素也属于肽类或肽的衍生物。如短杆菌肽S。
短杆菌肽S（Orn鸟氨酸） Leu-(D)phe-pro-val-Orn
Orn-val-pro-(D)phe-Leu
3.许多激素也属于肽类物质。如催产素，加压素，促甲状腺激素释放 激素，脑啡肽。
Cys Tyr ILe S Gln S Asn Cys Pro Leu Gly NH2
负电荷（２种） Asp、Glu
氨基酸的分类
（2）稀有氨基酸
除常见的20种氨基酸外，还有一些仅存在于少数蛋质 中的稀有L型氨基酸，它们都是常见氨基酸的衍生物。