第一章 蛋白质与核酸化学ppt课件

,第一章蛋白质,第一节蛋白质概述第二节氨基酸第三节肽第四节蛋白质的结构第五节蛋白质的理化性质,第一节蛋白质概述,一、蛋白质的形成过程,二、蛋白质的功能,三、蛋白质的元素组成,四、蛋白质的基本组成单位,什么是蛋白质?,蛋白质是由许多氨基酸通过肽键相连形成的高分子含氮化合物。,一、形成过程,二、功能,蛋白质是生命活动的物质基础,结构成分,酶,运动,防御等,运输,三、元素组成特点：,碳50-55氢6-8氧20-23氮15-17硫03其他微量,其中N含量16,蛋白质含量氮含量/16氮含量6.25,蛋白质含量？,凯氏定氮法测定蛋白质含量的理论依据,四、基本组成单位,蛋白质肽氨基酸,水解,水解,酸碱酶,单纯蛋白质：仅由氨基酸组成,结合蛋白质：还含有其它成分,第二节氨基酸,一、氨基酸的基本结构,二、氨基酸的分类,三、氨基酸的性质,氨基酸是指含有氨基的羧酸。在天然蛋白质中共有种。,它们都有,共同的基本结构（脯氨酸除外）,20,氢原子,氨基,羧基,侧链基团,-碳原子,一基本结构,R侧链基团,20种氨基酸的不同在于侧链基团R-的不同。,脯氨酸Pro,亚氨基酸,除甘氨酸外，均是L-氨基酸。,二、分类（pH=7.0）,非极性,极性,带负电荷（酸性氨基酸）,带正电荷（碱性氨基酸）,不带电荷,极性与非极性与蛋白质空间结构形成密切相关。,非极性氨基酸,R-:脂肪族，芳香族等非极性侧链基团。,包括甘氨酸Gly、丙氨酸Ala、缬氨酸Vla、亮氨酸Leu、异亮氨酸Ile、苯丙氨酸Phe、甲硫氨酸Met、色氨酸Trp或Try、脯氨酸Pro共9种。,甘氨酸Glycine(Gly),丙氨酸Alanine(Ala),缬氨酸Val,亮氨酸Leu,异亮氨酸Ile,苯丙氨酸Phe,甲硫氨酸Met,色氨酸Trp,吲哚环,脯氨酸Pro,极性不带电荷氨基酸,R：极性侧链基团，如-CH2-OH、-CH2-SH等。,包括丝氨酸Ser、苏氨酸Thr、酪氨酸Tyr、半胱氨酸Cys、天冬酰胺Asn，谷酰胺Gln共6种。,半胱氨酸Cys,半胱氨酸,+,胱氨酸,二硫键,-HH,半胱氨酸,胱氨酸,丝氨酸Ser,苏氨酸Thr,酪氨酸Tyr,天冬酰胺Asn谷酰胺Gln,包括天冬氨酸Asp、谷氨酸Glu共2种。,极性带负电荷（酸性氨基酸）,R-含有-COOH，可解离H带负电荷。,天冬氨酸Asp谷氨酸Glu,极性带正电荷（碱性氨基酸）,R-含有NH2，可接受H带正电荷。,包括精氨酸Arg、组氨酸His、赖氨酸Lys共3种。,精氨酸Arg,胍基,赖氨酸Lys组氨酸His,咪唑基,特殊,属于芳香族氨基酸的是：,色氨酸Trp、酪氨酸Tyr、苯丙氨酸Phe,属于亚氨基酸的是：,脯氨酸Pro,含硫氨基酸包括：,半胱氨酸Cys、甲硫氨酸Met,分子量最小的氨基酸是,甘氨酸Gly,能形成二硫键的氨基酸是,半胱氨酸Cys,含二羧基一氨基的氨基酸有,谷氨酸Glu、天冬氨酸Asp,不常见的蛋白质氨基酸,三、氨基酸的性质,（一）物理性质,旋光性,除甘氨酸外，都具有旋光性。左旋用（-）表示，右旋用（）表示。,光吸收,在近紫外区(220-300nm)只有酪氨酸Tyr、苯丙氨酸Phe和色氨酸Trp有吸收光的能力。,蛋白质的紫外吸收峰在280nm,形态：,这三个性质使氨基酸具有离子化合物的特征。,溶解性：,熔点：,两性解离,水溶液或结晶状态氨基酸是以两性离子形式存在的。,两性离子,氨基酸是不是只有两性离子形式？,pH=7,pH=1,pH=10,净电荷为正正离子AA+,氨基酸所带电荷取决于溶液的pH值。,净电荷为0两性离子AA0,净电荷为负负离子AA-,两性解离过程,氨基酸的等电点,氨基酸分子所带的-NH3+和-COO-数目相等时溶液的pH值即为该氨基酸的等电点，简称pI。,pHpI正电荷两性离子负电荷负极移动（电场中）不移动正极移动,溶液的pH偏离pI越远，氨基酸带净电荷越多，在电场中越容易分离。,氨基酸溶解度最小，容易聚集沉淀。,应用：,丙氨酸Ala的pI6.02，在pH7时，在电场中向（）极移动。,答案：正,自测,pI值决定于两性离子两边的pK值的算术平均值。,等电点计算,（二）化学性质,脯氨酸是亚氨基酸，生成黄色化合物,1.与茚三酮反应,2、甲醛反应,3.Sanger反应,2，4-二硝基氟苯（DNFB）氨基酸二硝基苯基氨基酸（DNP氨基酸）,弱碱,4.Edman反应,蛋白质顺序自动分析仪测序原理,5.与荧光胺反应,6.与5，5双硫基双（2-硝基苯甲酸）反应,第三节肽,肽键肽多肽（链）天然活性肽,肽键：羧基和氨基之间脱去一分子水形成的酰胺键（CO-NH）是蛋白质中氨基酸间最基本的连接方式。,N端,C端,多肽（链）：多个氨基酸残基之间以肽键连接起来的链状化合物叫多肽或多肽链。,肽：氨基酸间脱水之后形成的化合物。,还原型谷胱甘肽（谷氨酰半胱氨酰甘氨酸，缩写GSH）,天然活性肽谷胱甘肽,GSH过氧化物酶,GSH还原酶,NADPH+H+,NADP+,氧化型谷胱甘肽,催产素合升压素促肾上腺皮质激素脑肽胆囊收缩素胰高血糖素,问：Ala-Leu与LeuAla是否为同一肽？,第四节蛋白质的结构,一、一级结构二、空间结构三、结构与功能的关系,一、一级结构（共价结构）,指多肽链中氨基酸的排列顺序。,化学键：肽键、二硫键,牛核糖核酸酶,510152025301AASXDXSLVEVHXXVFIVPPXILQAVVSIA31TTRXDDXDSAAASIPMVPGWVLKQVXGSQA61GSFLAIVMGGGDLEVILIXLAGYQESSIXA91SRSLAASMXTTAIPSDLWGNXAXSNAAFSS121XEFSSXAGSVPLGFTFXEAGAKEXVIKGQI151TXQAXAFSLAXLXKLISAMXNAXFPAGDXX181XXVADIXDSHGILXXVNYTDAXIKMGIIFG211SGVNAAYWCDSTXIADAADAGXXGGAGXMX241VCCXQDSFRKAFPSLPQIXYXXTLNXXSPX271AXKTFEKNSXAKNXGQSLRDVLMXYKXXGQ301XHXXXAXDFXAANVENSSYPAKIQKLPHFD331LRXXXDLFXGDQGIAXKTXMKXVVRRXLFL361IAAYAFRLVVCXIXAICQKKGYSSGHIAAX391GSXRDYSGFSXNSATXNXNIYGWPQSAXXS421KPIXITPAIDGEGAAXXVIXSIASSQXXXA,酵母菌己糖(磷酸)激酶的一级结构,451XXSAXXA,一级结构序列的测定,二、蛋白质的空间结构,多肽链沿一定方向折叠、盘绕形成的特有空间构象（旋转产生）,肽平面:肽键的4个原子和与之相连的2个C形成肽平面，是多肽链主链骨架的重复单位。,肽平面/肽单元(peptideunit),C,C3,C2,C1,C,N,N,H,H,H,O,O,R,肽平面1,肽平面2,肽平面及其旋转,主要的化学键：氢键,包括-螺旋、-折叠、-转角和无规卷曲组成空间结构单元。,（一）二级结构,蛋白质多肽链本身的折叠和盘绕方式。,-螺旋(-helix),-折叠(-pleatedsheet),-转角(-turn),无规则卷曲（randomcoil）,1.-螺旋,存在于纤维状蛋白质（角蛋白：皮肤、毛发、指甲、和角）和球状蛋白质中。,-螺旋,2.-折叠,存在于纤维状蛋白质（-角蛋白：蚕丝、蜘蛛丝中丝心蛋白）和球蛋白中。,一般由四个氨基酸组成，常见氨基酸：Pro,Gly以主链间氢键维持稳定。,-转角要点,多肽链中180度回折处形成的特定构象。,4.无规卷曲,没有确定规律性的肽链结构，存在于球状蛋白质中。（常常是酶的功能部位）,（二）超二级结构,若干相邻的二级结构单元组合在一起，相互作用，形成有规则的（在空间上可辨认的）二级结构组合体。,常见类型：、,组合组合,是球状蛋白质的折叠单位。在超二级结构基础上，多肽链进一步绕曲折叠成（空间可以区分的）近似球状的三维实体。,（三）结构域,细胞色素b乳酸脱氢酶免疫球蛋白,（四）蛋白质的三级结构,在二级结构、超二级结构和结构域基础上，多肽链进一步盘绕折叠形成更为复杂的球状实体，叫三级结构。即多肽链中所有原子在三维空间的排布方式。蛋白质可能含有1个或多个结构域。,疏水作用,肌红蛋白,（五）四级结构,两条及以上具有独立三级结构的肽链通过非共价键聚合而成。（每一条肽链称为一个亚基）包括各亚基空间排布及相互关系寡聚蛋白：由多个亚基聚集而成的蛋白质。,胰岛素二聚体,血红蛋白（22）,（六）维持空间结构的作用力,氢键：COH-N。离子键（盐键）：范德华力：疏水作用力：,次级键,三、结构与功能的关系,一级结构决定空间结构。空间结构决定功能。,1.一级结构与功能的关系,一级结构决定空间结构生物进化分子病,别构现象：当蛋白质表现功能时，其构象发生改变，从而改变了整个分子的性质，这种现象就称为别构现象。,2.空间结构与功能的关系,第五节蛋白质的性质,一、相对分子质量二、两性解离与等电点三、胶体性质四、沉淀反应五、变性、复性六、颜色反应,一、蛋白质相对分子质量,可用沉降系数表示。1S110-13S,蛋白质的等电点：蛋白质分子所带的正负电荷相同而成为两性离子时溶液的pH称为该蛋白质的等电点（pI）。,二、两性解离与等电点：,当pHpI时，蛋白质带净负电荷，在电场中向正极移动。,溶液的pH偏离蛋白质的pI越远，蛋白质带净电荷越多，在电场中越容易分离。,三、蛋白质的胶体性质,透析：利用胶体对半透膜的不可渗透性纯化蛋白质的方法称为透析法。,蛋白质胶体溶液稳定的因素水化膜、表面电荷,破坏胶体溶液的稳定条件，会使蛋白质能够从溶液中沉淀出来。,水化膜,四、蛋白质沉淀作用,中性盐沉淀有机溶剂沉淀等电点沉淀重金属盐沉淀生物碱试剂沉淀加热变性沉淀,1.中性盐沉淀（盐析法）,盐溶：,分段盐析：,盐析：加入高浓度的中性盐使蛋白质从溶液中析出的现象。,中性盐：硫酸铵（最常用）,优点：蛋白质不变性,4.生物碱试剂沉淀：三氯乙酸，苦味酸，钨酸等,5.加热变性沉淀：豆腐6.等电点沉淀：Glu的生产,3.重金属盐沉淀：Ag+,Cu2+,Hg2+,Pb2+,2.有机溶剂沉淀：冷乙醇、甲醇、丙酮等,五、蛋白质的变性与复性,变性：天然蛋白质受理化因素影响，次级键被破坏，致