第二章蛋白质化学11

1、第一节第一节 蛋白质的分子组成蛋白质的分子组成第二节第二节 蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构第三节第三节 蛋白质的分子结构与功能的关系蛋白质的分子结构与功能的关系第四节第四节 蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质第五节第五节 蛋白质分类（自学）蛋白质分类（自学）第六节第六节 蛋白质研究技术（自学）蛋白质研究技术（自学）第七节第七节 蛋白质的利用（自学）蛋白质的利用（自学）第二章蛋白质化学第二章蛋白质化学内容和要求内容和要求: :1 1、掌握蛋白质的组成、分类及生物学功能；氨基酸、掌握蛋白质的组成、分类及生物学功能；氨基酸的结构特点与分类；蛋白质结构与功能的关系，蛋白的结构特点与分类；蛋白质结构与功

2、能的关系，蛋白质的分离、纯化与鉴定。质的分离、纯化与鉴定。2 2、掌握氨基酸的重要性质和组成蛋白质的、掌握氨基酸的重要性质和组成蛋白质的2020种氨基种氨基酸的名称、分子式和缩写；蛋白质的分子结构；酸的名称、分子式和缩写；蛋白质的分子结构；3 3、理解肽和肽建的概念蛋白质的理化性质。、理解肽和肽建的概念蛋白质的理化性质。是由许多不同的-氨基酸按一定的序列通过酰胺键（肽键）缩合而成的，具有较稳定的构象并具有一定生物功能的大分子。一、蛋白质的元素组成一、蛋白质的元素组成主要有主要有c（50%）、）、h（7%）、）、o（23%）、）、n（16%）和和s（0-3%）。 有些蛋白质含有少量有些蛋白质含有

3、少量磷磷或金属元素或金属元素铁铁、铜、锌、铜、锌、锰、钴、钼锰、钴、钼，个别蛋白质还含有，个别蛋白质还含有碘碘 。第一节第一节 蛋白质的分子组成蛋白质的分子组成 各种蛋白质的含氮量很接近，平均为各种蛋白质的含氮量很接近，平均为1616。 由于体内的含氮物质以蛋白质为主，因此，只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推算出蛋白质的大致含量：100克样品中蛋白质的含量克样品中蛋白质的含量 ( g % )= 每克样品含氮克数每克样品含氮克数 6.251001/16% 蛋白质元素组成的特点蛋

4、白质元素组成的特点二、蛋白质的基本组成单位二、蛋白质的基本组成单位（自学）（自学）氨基酸氨基酸 是蛋白质的基本组成单位。从细菌到人类，所有蛋白质都由20种标准氨基酸（20 standard amino acids)组成。（一）、氨基酸的结构特点与分类（一）、氨基酸的结构特点与分类1、氨基酸的结构通式：19种氨基酸具有一级氨基（-nh3+）和羧基（-cooh）结合到碳原子（c），同时结合到（c）上的是h原子和各种侧链（r）；pro具有二级氨基（-亚氨基酸）三、氨基酸三、氨基酸不带电形式 h2nchcoohr +h3nchcoo-r两性离子形式c如是不对称c（除gly），则：1. 具有两种立体异构

5、体 d-型和l-型2. 具有旋光性 左旋（-）或右旋（+）据营养据营养学分类学分类 必需必需非必需非必需据据r基团化基团化学结构分类学结构分类 脂肪族脂肪族a a（中性、含羟基或巯基、酸性、碱性）（中性、含羟基或巯基、酸性、碱性）芳香族芳香族a(phea(phe、tyrtyr、trp)trp)杂环杂环(his(his、pro)pro)据据r基团基团极性分类极性分类极性极性r基团基团aa非极性非极性r基团基团aa（种）（种）不带电荷（种）不带电荷（种）带电荷：正电荷（种）负电荷（种）带电荷：正电荷（种）负电荷（种）据氨基、羧据氨基、羧基数分类基数分类一氨基一羧基一氨基一羧基一氨基二羧基一氨基二羧

6、基(glu(glu、asp)asp)二氨基一羧基二氨基一羧基(lys(lys、hishis、arg)arg)人的必需氨基酸人的必需氨基酸lyslystrptrpphephevalvalmetmetleuleuileilethrthrargarg、hishis2、氨基酸的种类及结构、氨基酸的种类及结构非极性非极性r基团氨基酸基团氨基酸不带电荷极性不带电荷极性r基团氨基酸基团氨基酸带电荷带电荷r基团氨基酸基团氨基酸v 从结构通式可以看出，除从结构通式可以看出，除r为氢原子为氢原子(即甘即甘氨酸氨酸)外，所有外，所有-氨基酸分子中的氨基酸分子中的碳原子碳原子都为不对称碳原子即手性碳原子，有镜象都为不

7、对称碳原子即手性碳原子，有镜象异构。异构。v因此因此:每一种氨基酸每一种氨基酸(除甘氨酸除甘氨酸)都有都有d-型和型和l-型两种立体异构体。型两种立体异构体。v甘氨酸甘氨酸：r r为为h h，所以，所以-碳原子为对称型碳原子为对称型即即-碳碳原子不是手性碳原子原子不是手性碳原子，无，无l l和和d d型。型。v脯氨酸脯氨酸：-氨基与氨基与r r基团成环状连结，因而脯氨基团成环状连结，因而脯氨酸的酸的-氨基少一个氨基少一个h h，所以称为亚氨基酸。，所以称为亚氨基酸。注意：注意：（1）.甘氨酸没有立体异构甘氨酸没有立体异构(构型构型)。（2）.脯氨酸是亚氨基酸。脯氨酸是亚氨基酸。因此，严格说：因

8、此，严格说：19种氨基酸种氨基酸+1种亚氨基酸。种亚氨基酸。组成蛋白质的氨基酸的规律v数量上：共数量上：共2020种。种。v结构上：均属结构上：均属-氨基酸。除甘氨酸外还属于氨基酸。除甘氨酸外还属于l-l-氨基酸。氨基酸。 v差异上：差异上： 每种氨基酸实质就是每种氨基酸实质就是r r（称：侧链或（称：侧链或r r基团）不同。基团）不同。所谓所谓“骨架骨架”或或“主干结构主干结构”都是一样的都是一样的 。v从蛋白质水解得到的从蛋白质水解得到的氨基酸氨基酸( (除甘氨酸外除甘氨酸外) )都属于都属于l-l-型的，所以习惯上书写氨基酸都不型的，所以习惯上书写氨基酸都不标明构型和旋光方向。标明构型和

9、旋光方向。v生物界中也发现一些生物界中也发现一些d d系氨基酸，主要存在于系氨基酸，主要存在于某些抗菌素以及个别植物的生物碱中。某些抗菌素以及个别植物的生物碱中。甘氨酸甘氨酸 （gly,g）丙氨酸丙氨酸 （ala,a）缬氨酸缬氨酸 （val,v）亮氨酸亮氨酸 （lue,l）异亮氨酸异亮氨酸 （ile,i）中性脂肪族氨基酸中性脂肪族氨基酸含羟基或硫脂肪族氨基酸含羟基或硫脂肪族氨基酸丝氨酸丝氨酸 （ser,s）苏氨酸苏氨酸 （thr,t）半胱氨酸半胱氨酸 （cys,c）甲硫氨酸甲硫氨酸 （met,m）酸性氨基酸及酰胺酸性氨基酸及酰胺天冬氨酸天冬氨酸 （asp,d）谷氨酸谷氨酸 （glu,e）天冬酰

10、胺天冬酰胺 （asn,n）谷氨酰胺谷氨酰胺 （gln,q）碱性氨基酸碱性氨基酸赖氨酸赖氨酸 （lys,k）精氨酸精氨酸 （arg,r）组氨酸组氨酸 （his,h）杂环杂环杂环氨基酸杂环氨基酸组氨酸组氨酸 （his,h）脯氨酸脯氨酸 （pro,p）芳香族氨基酸芳香族氨基酸苯丙氨酸苯丙氨酸 （phe,f）酪氨酸酪氨酸 （tyr,y）色氨酸色氨酸 （trg,w）课后自己总结：课后自己总结：含含s的的aa？含酚羟基的含酚羟基的aa?含羟基的含羟基的aa?含含酰胺基酰胺基的的aa?含二硫键的含二硫键的aa?人体所需的八种必需氨基酸人体所需的八种必需氨基酸 赖氨酸赖氨酸(lys) 缬氨酸缬氨酸(val)

11、蛋氨酸蛋氨酸(met) 色氨酸色氨酸(trp) 亮氨酸亮氨酸(leu) 异亮氨酸异亮氨酸(ile) 苏氨酸苏氨酸(thr) 苯丙氨酸苯丙氨酸(phe) 婴儿时期所需婴儿时期所需: 精氨酸精氨酸(arg)、组氨酸、组氨酸(his) 早产儿所需：色氨酸早产儿所需：色氨酸(trp)、半胱氨酸、半胱氨酸(cys)3 3、蛋白质中几种重要的稀有氨基酸、蛋白质中几种重要的稀有氨基酸v在少数蛋白质中分离出一些不常见的氨基酸，通常称在少数蛋白质中分离出一些不常见的氨基酸，通常称为为不常见蛋白质氨基酸。不常见蛋白质氨基酸。v这些氨基酸都是由相应的基本氨基酸衍生而来的。这些氨基酸都是由相应的基本氨基酸衍生而来的。

12、v其中重要的有其中重要的有4-4-羟基脯氨酸、羟基脯氨酸、5-5-羟基赖氨酸、羟基赖氨酸、n-n-甲基甲基赖氨酸、和赖氨酸、和3,5-3,5-二碘酪氨酸等。这些不常见蛋白质氨二碘酪氨酸等。这些不常见蛋白质氨基酸的结构如下。基酸的结构如下。nhhocooh4-羟基脯氨酸h2nch2chch2ch2chcoohohnh25-羟基赖氨酸nh2ch3nhch2chch2ch2chcooh6-n-甲基赖氨酸hoiich2chcoohnh23,5-二碘酪氨酸 （二）（二）非蛋白氨基酸非蛋白氨基酸 广泛存在于各种细胞和组织中，呈游离或结合广泛存在于各种细胞和组织中，呈游离或结合态，但并不存在蛋白质中的一类氨

13、基酸，大部态，但并不存在蛋白质中的一类氨基酸，大部分也是蛋白质氨基酸的衍生物。分也是蛋白质氨基酸的衍生物。 h h2 2n-chn-ch2 2-ch-ch2 2-cooh h-cooh h2 2n-chn-ch2 2-ch-ch2 2-ch-ch2 2-cooh-cooh - -丙氨酸丙氨酸 - -氨基丁酸氨基丁酸 非蛋白氨基酸存在的意义非蛋白氨基酸存在的意义：1.1.作为细菌细胞壁中肽聚糖的组分：作为细菌细胞壁中肽聚糖的组分：d-glu d-alad-glu d-ala2.2.作为一些重要代谢物的前体或中间体作为一些重要代谢物的前体或中间体: : - -丙氨酸丙氨酸（v vb3b3）、鸟氨酸

14、（）、鸟氨酸（ornorn）、胍氨酸（）、胍氨酸（citcit）( (尿素尿素) )3.3.作为神经传导的化学物质：作为神经传导的化学物质： - -氨基丁酸氨基丁酸4.4.有些氨基酸只作为一种有些氨基酸只作为一种n n素的转运和贮藏载体素的转运和贮藏载体 （刀豆氨酸）（刀豆氨酸）5.5.调节生长作用调节生长作用6.6.杀虫防御作用杀虫防御作用绝大部分非蛋白氨基酸的功能不清楚。绝大部分非蛋白氨基酸的功能不清楚。（三）、氨基酸的重要性质1、一般物理性质 白色晶体，熔点极高（200以上），不同味道；除胱氨酸和酪氨酸外，一般都溶于水。脯氨酸和羟脯氨酸还能溶于乙醇和乙醚。2、旋光性：除甘氨酸外，所有天然

15、-氨基酸都有不对称碳原子，因此所有天然氨基酸都具有旋光性。3、紫外吸收光谱：参与蛋白质组成的20种氨基酸中色氨酸(trp)、酪氨酸(tyr)和苯丙氨酸(phe)的r基团中含有苯环共轭双键系统，在紫外光区显示特征的吸收谱带，最大光吸收（max）分别为280、275、和257nm。由于大多数蛋白质都含有这些氨基酸残基，因此用紫外分光光度法可测定蛋白质含量。4、氨基酸的酸碱性、氨基酸的酸碱性氨基酸具有氨基酸具有氨基氨基、羧基羧基等等能电离能电离出出h h+ +而成而成coocoo- -具酸性具酸性（1）氨基酸的两性电离）氨基酸的两性电离 丙氨酸的解离：丙氨酸的解离： n+h3 n+h3 oh- al

16、a h+ h3c c cooh h3c c coo- + h+ k1= ala+ h h ala+ ala n+h3 nh2 oh- ala- h+ h3c c coo- h3c c coo- + h+ k2= ala h h ala ala- k k 1 1、k k 2 2分别代表分别代表-coohcooh和和-nh-nh3+3+的表观解的表观解离常数，若侧链离常数，若侧链r r基有可基有可解离的基团，其表观解解离的基团，其表观解离常数用离常数用k k r r表示。表示。酸性溶酸性溶液中液中两性离两性离子状态子状态+oh-+h+oh-+h+氨基酸的兼性离子氨基酸的兼性离子 阳离子阳离子阴离子阴离子chnh2coohr chnh2coohrchnh3+coo-r chnh3+coo-rchnh2coo-r chnh2coo-rch coohrnh3+ch coohrnh3+在酸性溶液中的氨基酸（phpi）在晶体状态或水溶液中的氨基酸（ph=pi）在碱性溶液中的氨基酸（phpi）（2） 等电点等电点等电点等电点(isoelectric point, pi) 在某一在某一ph的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，成为兼