第十一章蛋白质化学 ppt课件

1、第十一章第十一章 蛋白质化学蛋白质化学 第一节第一节 蛋白质的生物学意义及其组成蛋白质的生物学意义及其组成 第二节第二节 氨基酸化学氨基酸化学 第三节第三节 氨基酸的理化性质氨基酸的理化性质 第四节第四节 氨基酸的分别和鉴定氨基酸的分别和鉴定 第五节第五节 肽肽 第六节第六节 蛋白质的分子构造蛋白质的分子构造 第七节第七节 蛋白质的性质蛋白质的性质 第八节第八节 蛋白质的分类蛋白质的分类第一节第一节 蛋白质的生物学意义及其组成蛋白质的生物学意义及其组成一、蛋白质的生物学意义一、蛋白质的生物学意义 1.生物体根本组成成分；生物体根本组成成分； 2.催化和调理；催化和调理； 3.转运和储存；转运和

2、储存； 4.运动和支持；运动和支持； 5.免疫维护；免疫维护； 6.生长和繁衍；生长和繁衍； 7.载体和受体；载体和受体； 8.氧化供能。氧化供能。二、蛋白质的分子组成二、蛋白质的分子组成* 1.蛋白质的元素组成蛋白质的元素组成 含有含有C、H、O、N等。等。 蛋白质平均含蛋白质平均含N量约量约16%。 2.蛋白质的组成单位蛋白质的组成单位 氨基酸氨基酸一、一、 氨基酸的构造氨基酸的构造* 通式：通式： H2N - C - HCOOHR第二节第二节 氨基酸化学氨基酸化学 H3N - C - HCOOR+_或或L-氨基酸氨基酸二、氨基酸分类二、氨基酸分类1.根据侧链根据侧链R基的不同基的不同 1

3、脂肪族脂肪族AA 含含-R侧链：侧链：Gly、Ala、Val、Leu、Ile 含含-OH侧链：侧链：Ser、Thr 含含-S侧链：侧链：Cys、Met 含含-COOH侧链：侧链：Asp、Glu 含含-NH2侧链：侧链：Arg、Lys 含含NH2-CO-侧链：侧链：Asn、Gln 2芳香族芳香族AA：Phe、Tyr 3杂环杂环AA：Pro、His、Trp(也含苯环也含苯环)； 2.根据R基极性不同* 1非极性R基AA：Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Met、Phe、Pro、Trp； 2不带电荷的极性R基AA： Ser、Thr、Cys、 Asn、Gln、 Tyr； 3带电荷的R基AA ：带

4、正电的Arg、Lys、His和带负电的Asp、Glu。 一、两性电离和等电点pI R - CH - COOHR - CH - COOHNH3NH2OHPHPI(兼性离子)+R - CH - COONH2R - CH - COOPHPHPIPINH3+OHH+H+第三节第三节 氨基酸的理化性质氨基酸的理化性质 某氨基酸所带正负电荷相等时，溶液的某氨基酸所带正负电荷相等时，溶液的pH值称该氨基酸的等电点值称该氨基酸的等电点pI * 某氨基酸所带正负电荷相等时，溶液的某氨基酸所带正负电荷相等时，溶液的pH值称值称该氨基酸的等电点该氨基酸的等电点pI； 利用不同氨基酸利用不同氨基酸pI不同在某一不同在

5、某一pH条件下带电条件下带电不同，可对它们进展电泳分别。不同，可对它们进展电泳分别。 例：以下各氨基酸在例：以下各氨基酸在PH6.0条件下电泳结果条件下电泳结果原点原点+- Asp Glu Gly Lys Arg 2.8 3.2 6.0 9.7 10.8 二、茚三酮反响二、茚三酮反响 -AA在加热条件下，被茚三酮氧化分解产生游离在加热条件下，被茚三酮氧化分解产生游离NH3，后者与复原型茚三酮继续反响，生成蓝紫色化合，后者与复原型茚三酮继续反响，生成蓝紫色化合物，称茚三酮反响。物，称茚三酮反响。 三、氨基酸的紫外吸收三、氨基酸的紫外吸收 芳香族氨基酸，如色氨酸，酪氨酸和苯丙氨酸，均有芳香族氨基酸

6、，如色氨酸，酪氨酸和苯丙氨酸，均有苯环，对苯环，对280nm波长有剧烈的吸收作用，此吸收作用与波长有剧烈的吸收作用，此吸收作用与氨基酸浓度呈正比例，因此可用于氨基酸浓度呈正比例，因此可用于AA定量测定。定量测定。 蛋白质分子中含有芳香族蛋白质分子中含有芳香族AA，故也有，故也有280nm的紫外的紫外吸收，故此法也可用于吸收，故此法也可用于Pr定量。定量。第五节第五节 肽肽 H2N - CH - COOH + H2N - CH - COOHH2N - CH - C - N - CH - COOHR1R2H2OR2R1HO一、肽的组成与命名一、肽的组成与命名* 肽的书写与命名：肽的书写与命名： 命

7、名：丙氨酰甘氨酰丝氨酸命名：丙氨酰甘氨酰丝氨酸 或简写：或简写：H-丙丙-甘甘-丝丝-OHOOO H2N - CH - C - N - CH - C - N - CH - C - OHCH3CH2OHHHH 1. 谷胱甘肽谷胱甘肽GSH *OOH2N - CH - CH2 - CH2 - C - N - CH - C - N - CH - COOHHHHCH2SHCOOH二、体内活性肽二、体内活性肽谷氨酰半胱氨酰甘氨酸谷氨酰半胱氨酰甘氨酸抗氧化，维护含巯基膜蛋白及巯基酶。抗氧化，维护含巯基膜蛋白及巯基酶。 2. 促肾上腺皮质激素ACTH39肽 3.神经激素 下丘脑可分泌9种神经激素，例： 促肾

8、上腺皮质释放激素 CRH 促甲状腺激素释放激素 TRH 促性腺激素释放激素 GRH 生长素抑制激素 GHIH 4.垂体激素 抗利尿激素 ADH 催产素 5.神经肽 内啡肽 脑啡肽 P物质 6.胃肠道激素 7. 激肽三、多肽构造与功能关系三、多肽构造与功能关系* 1.发扬主要功能肽段；发扬主要功能肽段； 2.发扬结协作用肽段；发扬结协作用肽段； 3.维护或运输作用肽段。维护或运输作用肽段。第六节第六节 蛋白质的分子构造蛋白质的分子构造一、蛋白质的一级构造一、蛋白质的一级构造* 多肽链中氨基酸的陈列顺序称为蛋白多肽链中氨基酸的陈列顺序称为蛋白质的一级构造。质的一级构造。 ONH2-CH-C R1

9、OH ONH-CH-C H R2 OH+-H2O ONH2-CH-C R1 ONH-CH-C R2 OH 肽键：肽键： 指一个氨基酸的指一个氨基酸的-羧基与另一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的-氨氨基之间脱水缩合构成的化学键。基之间脱水缩合构成的化学键。二、蛋白质的空间构造二、蛋白质的空间构造肽键的特点：肽键的特点：1. 键长为键长为0.132nm ,介于单键键长为介于单键键长为0.147nm与双键键长为与双键键长为0.128nm之之间；间；2. 具双键的性质，即不能旋转。具双键的性质，即不能旋转。肽键平面肽键平面123.5120.5116122119.5118.5肽键平面肽单元，肽键平面肽单元

10、，peptide unit 参与构成肽键的参与构成肽键的6个原子个原子C1、C、O、N、H、C 2)被约束在同一个被约束在同一个平面上，平面上，C1和和C 2处平面对角，这样处平面对角，这样的平面单位称为肽平面。的平面单位称为肽平面。 1概念概念* 指多肽链中主链原子的部分空间排布指多肽链中主链原子的部分空间排布即构象，并不涉及侧链部分的位置。即构象，并不涉及侧链部分的位置。 维系二级构造的化学键是氢键。维系二级构造的化学键是氢键。1.二级构造二级构造2二级构造类型二级构造类型 * -螺旋螺旋 u多数呈右手螺旋多数呈右手螺旋u每周含每周含3.63.6个残基个残基, ,螺距螺距0.54nm0.5

11、4nmu每个残基的每个残基的-NH-NH和前面和前面相隔三个残基的相隔三个残基的-CO-CO之间之间构成氢键构成氢键u侧链基团侧链基团R R位于螺位于螺旋的外侧旋的外侧 - -螺旋模型图螺旋模型图0.54nm3.6残基残基CN- -折叠折叠 - -转角转角CNNHOCNNNCCCCCCCOOOR3R2R4R1HHHHHHR2常为常为Pro自在回转无规卷曲自在回转无规卷曲超二级构造超二级构造 是指在多肽链内顺序上相互接近的是指在多肽链内顺序上相互接近的二级构造经常在空间折叠中彼此相互作二级构造经常在空间折叠中彼此相互作用，构成规那么的二级构造聚合体；用，构成规那么的二级构造聚合体； 它是蛋白质构

12、象中二级和三级构造它是蛋白质构象中二级和三级构造之间的一个层次，故称超二级构造。通之间的一个层次，故称超二级构造。通常类型有：常类型有： 1. 2. 3. 构造域：构造域： 是指在较大蛋白质分子中，由于多肽是指在较大蛋白质分子中，由于多肽链上相邻的超二级构造严密联络，构成二链上相邻的超二级构造严密联络，构成二个或多个在空间上可以明显区别的部分区个或多个在空间上可以明显区别的部分区域普通为球状，该区域称为构造域。域普通为球状，该区域称为构造域。 构造域约含构造域约含100-200100-200个氨基酸残基，个氨基酸残基，各自有独特的空间构象，并承当不同的生各自有独特的空间构象，并承当不同的生物学

13、功能。物学功能。 轻链轻链 抗体分子中构造域表示图抗体分子中构造域表示图重链重链2.三级构造三级构造* 指在二级构造的根底上，多肽链进一步卷曲、折指在二级构造的根底上，多肽链进一步卷曲、折叠而构成具有一定规律的三维空间构造。三级构造是叠而构成具有一定规律的三维空间构造。三级构造是一条多肽链的完好的构象，包括全部的主链和侧链的一条多肽链的完好的构象，包括全部的主链和侧链的专注性的空间排布。专注性的空间排布。 维系三级构造的化维系三级构造的化学键：氢键、疏水键、学键：氢键、疏水键、盐键和范德华力等次级盐键和范德华力等次级键以及二硫键。键以及二硫键。3.蛋白质的四级构造蛋白质的四级构造* 指具有二条

14、或二条以上独立三级构造的指具有二条或二条以上独立三级构造的多肽链组成的蛋白质，其多肽链间经过次多肽链组成的蛋白质，其多肽链间经过次级键相互结合，而构成空间构造。级键相互结合，而构成空间构造。 亚基：亚基： * 四级构造蛋白质分子中每个具有独立三四级构造蛋白质分子中每个具有独立三级构造的多肽链单位。级构造的多肽链单位。血红素血红素血红蛋白结构示意图血红蛋白结构示意图三、蛋白质分子中的副键次级键三、蛋白质分子中的副键次级键 1.氢键氢键 维系二级构造主要力；维系二级构造主要力； * 2.盐键盐键 3.疏水键疏水键 维系三、四级构造主要维系三、四级构造主要力力* 4.二硫键二硫键稳定各种蛋白质构造的

15、次级键稳定各种蛋白质构造的次级键第七节第七节 蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质一、蛋白质的分子量和外形一、蛋白质的分子量和外形 1.蛋白质的沉降系数蛋白质的沉降系数 2.蛋白质的分散、透析和粘度蛋白质的分散、透析和粘度 3.蛋白质的凝胶过滤蛋白质的凝胶过滤二、蛋白质的两性电离和等电点二、蛋白质的两性电离和等电点* 利用不同蛋白质利用不同蛋白质pI不同在某一不同在某一pH条件下条件下带电不同，可采用电泳法或离子交换法对它们带电不同，可采用电泳法或离子交换法对它们进展分别。进展分别。三、蛋白质的胶体性质三、蛋白质的胶体性质 蛋白质是高分子化合物，不易蛋白质是高分子化合物，不易透过半透膜，因此可用透

16、析法纯化透过半透膜，因此可用透析法纯化蛋白质；蛋白质； 水化膜和同种电荷是维持蛋白质溶液稳定水化膜和同种电荷是维持蛋白质溶液稳定的重要要素。的重要要素。 *+四、蛋白质的沉淀四、蛋白质的沉淀*1.盐析盐析 高浓度盐沉淀溶液中的蛋白质，高浓度盐沉淀溶液中的蛋白质，称为盐析。称为盐析。 原理：破坏水化膜和中和电荷。原理：破坏水化膜和中和电荷。2.有机溶剂沉淀有机溶剂沉淀 原理：破坏水化膜。原理：破坏水化膜。3.重金属盐类沉淀重金属盐类沉淀4.生物碱沉淀试剂生物碱沉淀试剂H2N-Pr-COO- + M + H2N-Pr-COOM+ H3N-Pr-COOH + X- XH3N-Pr-COOH(pHpI) 六、蛋白质的显色反响六、蛋白质的显色反响 1.双缩脲反响双缩脲反