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Chapter 3 Protein: Primary Structure

Chapter 3 Protein: Primary Structure. 2010.9.3. Proteins: polymers of amino acids. amino acids. peptides. protein. 单体蛋白质 (monomeric protein) 寡聚蛋白质 (oligomeric protein) 多聚蛋白质 (multimeric protein) 亚基 (subunit). Formation of Peptide. peptide bond. 肽键（酰胺键）.

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Chapter 3 Protein: Primary Structure

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Presentation Transcript

  1. Chapter 3Protein: Primary Structure 2010.9.3

  2. Proteins: polymers of amino acids amino acids peptides protein 单体蛋白质(monomeric protein) 寡聚蛋白质(oligomeric protein) 多聚蛋白质(multimeric protein) 亚基 (subunit)

  3. Formation of Peptide peptide bond 肽键（酰胺键）

  4. 肽键是由一个氨基酸的a-羧基和另一个氨基酸（含侧链）的a-氨基除去一分子水缩合而形成。肽键是由一个氨基酸的a-羧基和另一个氨基酸（含侧链）的a-氨基除去一分子水缩合而形成。 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（dipeptide），三分子氨基酸缩合则形成三肽（tripeptide）…… 由二十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)。

  5. 多肽链有方向性： S–G–Y–A–L N末端 C末端 serylglycyltyrosylalanylleucine, orSer–Gly–Tyr–Ala–Leu N 末端：多肽链中有游离α-氨基的一端 C 末端：多肽链中有游离α-羧基的一端

  6. 多肽链的主链(backbone) ——N —— Ca —— C —— 肽基(peptide group)或肽单位(peptide unit) ——CO ——NH —— 蛋白质分子量的估算： 20种氨基酸的平均分子量为138 但多数蛋白质中，较小的氨基酸占优势，统计结果为氨基酸的平均分子量接近128，减去一分子水(Mr 18) ，因此氨基酸残基的平均分子量为110 蛋白质分子量=氨基酸残基数X110

  7. 肽平面(peptide plane)

  8. 体内存在多种重要的生物活性肽 谷胱甘肽(glutathione, GSH)

  9. 蛋白质的分子结构包括: 一级结构(primary structure) 二级结构(secondary structure) 三级结构(tertiary structure) 四级结构(quaternary structure)

  10. The primary structure is the amino acid sequence (including the locations of disulfide bonds). 1º: 多肽链的氨基酸顺序 • The secondary structure refers to the regular, recurring arrangements of adjacent residues resulting mainly from hydrogen bonding between backbone groups, with a-helices and b-pleated sheets as the two most common ones. 2º: 多肽链按氢键排列成有规律的a螺旋和b折叠片段

  11. The tertiary structure refers to the spatial relationship among all amino acid residues in a polypeptide chain, that is, the complete three-dimensional structure. 3º: 多肽链借助各种非共价键弯曲折叠而形成在空间上的相互关系, 一般球状构象(最低的表面积/体积之比,使蛋白质和周末环境的相互作用力最小) • The quaternary structure refers to the spatial arrangements of each subunit in a multisubunit protein, including nature of their contact. 4º: 多亚基的蛋白,各亚基之间在空间上的相互关系和结合方式

  12. 蛋白质序列的测定 • 确定蛋白质中不同肽链的数目----末端分析 • 拆分多肽链 • 断裂多肽链内的二硫键 • 分析多肽链的氨基酸组成 • 确定多肽链N-末端或C-末端残基 • 裂解多肽链成为较小的片断 • 测定各多肽段的氨基酸序列 • 重建完整多肽链的氨基酸序列 • 确定二硫键的位置

  13. 蛋白质测序的常用方法 （一）末端分析 （一）末端分析 N-末端 N-末端 Frederick Sanger, 1-fluoro-2,4-dinitrobenzene(1- 氟-2,4-硝基苯）

  14. （一）末端分析 C-末端 羧肽酶(carboxypeptidase): 从C-末端逐一降解肽链，释放氨基酸 （二）二硫键的断裂 过甲酸氧化或DTT还原 （三）氨基酸组成分析 多肽链完全水解后分离游离氨基酸

  15. （四）多肽链的部分裂解： 酶水解 • Trypsin（胰蛋白酶）：Arg、Lys羧基端肽键; • Chymotrypsin（胰凝乳蛋白酶, 糜蛋白酶）： Phe、Tyr、Trp羧基端肽键，pH8~9 • Pepsin (胃蛋白酶）：专一性和Chymotrypsin相似，但断裂的是氨基端肽键, pH2 • Staphylococcus aureus Vs protease (葡萄球菌蛋白酶）：Glu、Asp羧基端肽键

  16. （四）多肽链的部分裂解： 化学裂解 • Cyanogen bromide (溴化氰，CNBr)：Met羧基端肽键 多肽链必须用至少2种试剂裂解，以得到可以重叠的肽段

  17. （五）肽段氨基酸序列的测定： Edman化学降解法 phenylisothiocyanate(苯异硫氰酸酯，PITC)

  18. Disulfide bonds(二硫键）位置的确定 胃蛋白酶水解 一向电泳 过甲酸氧化 二向电泳 Diagnoal electrophoresis（对角线电泳）

  19. 通过核酸来推演蛋白质中的氨基酸序列 分离编码蛋白质的基因 测定DNA序列 排列出mRNA序列 按照三联密码的原则推演出氨基酸的序列

  20. 肽链的化学合成 • 化学合成肽链是由C-端向N-端延长的，和生物体内合成顺序相反 • 氨基基团被BOC或Fmoc所保护，保护剂可以用过氟乙酸除去 • 肽键是由接肽缩合剂DCC使一个羧基被保护的和一个氨基被保护的两个氨基酸脱水形成，DCC转变成不溶物被除去 • 肽键形成后，洗去未反应的游离氨基酸，N-端去保护，加入需要接入的下一个氨基酸，重复接肽反应

  21. 少于150个氨基酸残基组成的肽链可以用固相肽合成仪(solid-phase peptide synthesizer)自动合成 • 用合成仪合成100个氨基酸残基组成的肽链需要耗时4天，但生物体合成同样的肽只需要5秒且精度更高！ • 完成肽链的合成后，用HF将肽链从树脂上脱离下来

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