生化理论2蛋白质化学课件

1、生化理论2蛋白质化学课件生化理论2蛋白质化学课件 本章全面介绍蛋白质化学的基础知识。重点阐述氨基酸和蛋白质的结构、性质和功能间的依存关系。在学习氨基酸的结构时应联系有机化学的羧酸结构，在学习氨基酸的化学性质时应联系氨基酸的结构，再将氨基酸的特性与蛋白质的结构和功能联系起来。教学目标1掌握蛋白质和氨基酸的结构、性质、功能以及它们之间的 依存关系；2熟悉蛋白质化学的基础知识；3了解蛋白质一级结构的测定及蛋白质的重要生物学意义。教学重点教学难点 蛋白质结构与功能之间的关系。 本章全面介绍蛋白质化学的基础知识。重点阐2.1 蛋白质的分类 2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸2.3 肽2.4 蛋白质的结构2

2、.5 蛋白质分子结构与功能的关系2.6 蛋白质的性质与分离、分析技术引言思考与练习教学纲要2.1 蛋白质的分类 2.2 蛋白质的组成单位-蛋白质（Protein）最早发现于鸡蛋，是一类含氮的复杂有机化合物。恩格斯指出：“生命是蛋白体的存在方式” ， “无论在什么地方，只要我们遇到生命，我们就发现生命和某种蛋白体相联系的；并且无论在什么地方，只要我们遇到不处于解体中的蛋白体，我们也无例外地发现生命现象”。 生命离不开蛋白体，有了蛋白体就有了生命。 引 言蛋白质（Protein）最早发现于鸡蛋，是一类含氮的复杂有机蛋白体是什么?蛋白质又怎么定义? 蛋白体就是蛋白质和核酸构成的原生质。蛋白质是蛋白体

3、的组成成分，是生命不可缺少的物质，凡是有生命的地方，基本上都有蛋白质在起作用。蛋白质是由许多不同的-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。蛋白质用“ Protein ”表示，蛋白体是什么?蛋白质又怎么定义? 蛋白体就是蛋白质和核酸构成常量元素（一般含有） ：C 5055%； H 68%； O 2023%； N 1518% S 04%；微量元素（个别含有） ：Fe 、 Zn、Cu、 Mo、I 、P。特征性元素：N 原因是：1. 在三大营养物质（糖、脂肪、蛋白质）中唯有蛋白质 含有N元素；2. 在所有的蛋白质中的含N量比较恒定,平均值为16%，

4、即每1g蛋白质中氮相当于6.25g蛋白质，因此只要测出蛋白质中的含N量就可以粗略地计算出蛋白质的总含量。 蛋白质总含量=蛋白质含N量6.25，这是凯氏定N法的原理 （不同的蛋白质实际系数是有差异的，如牛奶为6.3；小麦、花生、大豆为5. 465.95）。2.1 蛋白质的分类常量元素（一般含有） ：C 5055%； 2.1 蛋白球状蛋白质：外形接近球形或椭圆形，溶解性较好，能形成结晶，大多数蛋白质属于这一类。纤维状蛋白质：分子类似纤维或细棒。它又可分为可溶性纤维状蛋白质和不溶性纤维状蛋白质。膜蛋白：折叠成近球形存在于膜上。2.1.1 依据分子形状分类2.1 蛋白质的分类蛋白质含量高：人和动物体4

5、5%；植物1540%；细菌50 80%；噬菌体除了少量的核酸外几乎全是蛋白质。种类多：大肠杆菌三千种；人体十万种；整个自然界一百亿种。 球状蛋白质：外形接近球形或椭圆形，溶解性较好，能形成结晶，大2.1.2 依据分子组成分类 简单蛋白质（按溶解度） 结合蛋白质（按辅基）清蛋白球蛋白谷蛋白醇溶蛋白精蛋白组蛋白硬蛋白核蛋白糖蛋白与蛋白聚糖脂蛋白色蛋白磷蛋白2.1 蛋白质的分类2.1.2 依据分子组成分类 简单蛋白质 结合蛋白质2.1.3 根据功能分类酶 调节蛋白储存蛋白运转蛋白运动蛋白2.1 蛋白质的分类防御蛋白和毒蛋白 受体蛋白质支架蛋白结构蛋白异常蛋白2.1.3 根据功能分类酶 蛋白质的水解酸

6、水解：常用6mol/L HCl回流20h。优 点：可完全水解，不引起消旋。 缺 点： 色氨酸破坏，羟基氨酸（丝、苏） 部分水解，天冬酰胺、谷胺酰胺 的酰胺基水解。2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸蛋白质的水解酸水解：常用6mol/L HCl回流20h。2.蛋白质的水解碱水解：常用5mol/L NaOH煮1020h 优 点：色氨酸稳定 缺 点：多数氨酸不同程度破坏，并产生消旋， 精氨酸被水解为鸟氨酸和尿素。2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸蛋白质的水解碱水解：常用5mol/L NaOH煮1020h蛋白质的水解酶水解：优 点：不产生消旋，不破坏AA。缺 点：水解时间长；水解不彻底，中间产物 多；单一酶

7、水解不完全；价格昂贵。水解的结果： 蛋白质 氨基酸水解的结论: 氨基酸是蛋白质的基本组成单位。2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸蛋白质的水解酶水解：水解的结果： 蛋白质 可变部分不变部分COOHHH2NCR +H3NCHCOO-R两性离子形式不带电形式2.2.1 氨基酸的结构通式 2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸可变部分不变部分COOHHH2NCR +H3NC氨基酸的结构特点(1）构成蛋白质的氨基酸主要有20种蛋白质氨基酸；(2）均为氨基酸，即都有一个氨基和一个羧基位于碳原子上（除脯氨酸外），共有氨基和羧基的化学性质，如两性解离；(3）有两种构型和有旋光性（甘氨酸除外），因为碳原子 是手性碳原子

8、；(4）不同AA的区别就在于R基的不同，它是构成蛋白质多样性、复杂性、化学性质、结构不同的分子基础。2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸构型是事物的镜象关系，又叫对映体（一种物质两种结构：L型和D型），构成蛋白质的氨基酸只有L型，没有D型，所以蛋白质中的氨基酸也只有20种。L氨基酸 C HOCOHHCH2OHL（-）甘油醛氨基酸的结构特点2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸构型是2.2.2 氨基酸的分类（1）蛋白质氨基酸-常见的有20种：究竟是哪20种氨基酸？可以通过分类来认识，但分类不是最终目的，我们的最终目的是通过分类搞清楚氨基酸的特点从而逐步认识有关的氨基酸，即具体的氨基酸名称、三字母符号、结构

9、式和特性.1.按R基团的酸碱性分类：中性AA（15种）、酸性AA （Glu，Asp）和碱性AA (His，Arg，Lys)2.按R基团的极性分类：极性氨基酸和非极性AA（含不带 电荷极性 AA和含带负电荷呈酸性以及带正电荷呈碱性的 极性AA）3.按R基团的化学结构分类：脂肪族AA（15）、芳香族AA （Phe,Tyr)、杂环AA(His,Trp)和杂环亚AA(Pro）2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸2.2.2 氨基酸的分类（1）蛋白质氨基酸-常见的有2 1.甘氨酸 Gly 脂肪族氨基酸2.2.2 氨基酸的分类：20种氨基酸的具体结构、名称和三字母符号2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸2.2.2

10、氨基酸的分类：20种氨基酸的具体结构、名称和三字母符号2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸1.甘氨酸 Gly2.2.2 氨基酸的分类：20种氨基酸的具体结构、名称和三字母符号2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸 1.甘氨酸 Gly 脂肪族氨基酸1.甘氨酸 Gly2.丙氨酸 Ala2.2.2 氨基酸的分类：20种氨基酸的具体结构、名称和三字母符号2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸 脂肪族氨基酸1.甘氨 1.甘氨酸 Gly2.丙氨酸 Ala3.缬氨酸 Val 脂肪族氨基酸2.2.2 氨基酸的分类：20种氨基酸的具体结构、名称和三字母符号2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸 1.甘氨酸 Gly 1.甘氨酸 Gly

11、2.丙氨酸 Ala3.缬氨酸 Val4.亮氨酸 Leu 脂肪族氨基酸2.2.2 氨基酸的分类：20种氨基酸的具体结构、名称和三字母符号2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸 1.甘氨酸 Gly 1.甘氨酸 Gly2.丙氨酸 Ala3.缬氨酸 Val4.亮氨酸 Leu5.异亮氨酸 Ile 脂肪族氨基酸2.2.2 氨基酸的分类：20种氨基酸的具体结构、名称和三字母符号2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸 1.甘氨酸 Gly 1.甘氨酸 Gly2.丙氨酸 Ala3.缬氨酸 Val4.亮氨酸 Leu5.异亮氨酸 Ile6.甲硫氨酸 Met 脂肪族氨基酸（含硫）2.2.2 氨基酸的分类：20种氨基酸的具体结构、名

12、称和三字母符号2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸 1.甘氨酸 Gly 脂肪 1.甘氨酸 Gly2.丙氨酸 Ala3.缬氨酸 Val4.亮氨酸 Leu5.异亮氨酸 Ile6.甲硫氨酸 Met7.半胱氨酸 Cys 脂肪族氨基酸（含硫）2.2.2 氨基酸的分类：20种氨基酸的具体结构、名称和三字母符号2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸 1.甘氨酸 Gly 脂肪 8.丝氨酸 Ser 脂肪族氨基酸（含羟基）2.2.2 氨基酸的分类：20种氨基酸的具体结构、名称和三字母符号2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸 8.丝氨酸 Ser 脂肪族氨基 8.丝氨酸 Ser9.苏氨酸 Thr 脂肪族氨基酸（含羟基）2.2.2

13、氨基酸的分类：20种氨基酸的具体结构、名称和三字母符号2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸 8.丝氨酸 Ser 脂肪族氨基酸（ 10.天冬酰胺 Asp 脂肪族氨基酸（含酰胺）2.2.2 氨基酸的分类：20种氨基酸的具体结构、名称和三字母符号2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸 10.天冬酰胺 Asp 脂肪族氨基酸 10.天冬酰胺 Asp11.谷氨酰胺 Glu 脂肪族氨基酸（含酰胺）2.2.2 氨基酸的分类：20种氨基酸的具体结构、名称和三字母符号2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸 10.天冬酰胺 Asp 脂肪族氨基 12.天冬氨酸 Asp 脂肪族氨基酸（含羧基）2.2.2 氨基酸的分类：20种氨基酸的具

14、体结构、名称和三字母符号2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸 12.天冬氨酸 Asp 脂肪族氨基 12.天冬氨酸 Asp13.谷氨酸 Glu 脂肪族氨基酸（含羧基）2.2.2 氨基酸的分类：20种氨基酸的具体结构、名称和三字母符号2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸 12.天冬氨酸 Asp 脂肪族氨基酸 14.精氨酸 Arg 脂肪族氨基酸（含氨基）2.2.2 氨基酸的分类：20种氨基酸的具体结构、名称和三字母符号2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸 14.精氨酸 Arg 脂肪族氨基酸（ 14.精氨酸 Arg15.赖氨酸 Lys 脂肪族氨基酸（含氨基）2.2.2 氨基酸的分类：20种氨基酸的具体结构、名称和

15、三字母符号2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸 14.精氨酸 Arg 脂肪族氨基酸 芳香族氨基酸16.苯丙氨酸 Phe2.2.2 氨基酸的分类：20种氨基酸的具体结构、名称和三字母符号2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸 芳香族氨基酸16. 芳香族氨基酸16.苯丙氨酸 Phe17.酪氨酸 Tyr2.2.2 氨基酸的分类：20种氨基酸的具体结构、名称和三字母符号2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸 芳香族氨基酸16. 杂环氨基酸18.色氨酸 Try2.2.2 氨基酸的分类：20种氨基酸的具体结构、名称和三字母符号2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸 杂环氨基酸1 18.色氨酸 Try19.组氨酸 His 杂环氨

16、基酸2.2.2 氨基酸的分类：20种氨基酸的具体结构、名称和三字母符号2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸 18.色氨酸 Try 杂 20.脯氨酸 Pro 杂环亚氨基酸2.2.2 氨基酸的分类：20种氨基酸的具体结构、名称和三字母符号2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸 20.脯氨酸 Pro （2）非蛋白质氨基酸-有180多种。在生命过程中常出现又具重要功能的有AA 辅酶A的成分鸟氨酸 游离氨基酸 ，是合成尿素的中间产物胍氨酸 游离氨基酸，是合成尿素的中间产物胱氨酸 蛋白质合成后两个半胱氨酸结合而成羟辅氨酸 蛋白质合成后脯氨酸羟基化而成羟赖氨酸 蛋白质合成后赖氨酸羟基化而成胱氨酸、羟辅氨酸、羟赖氨酸在

17、蛋白质中含有，但不是蛋白质中的基本氨基酸，叫修饰氨基酸。归纳：蛋白质中的基本氨基酸有20种，叫蛋白质氨基酸,他们都是LAA。其余的称为非蛋白质氨基酸或修饰氨基酸。2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸2.2.2 氨基酸的分类（2）非蛋白质氨基酸-有180多种。在生命过程中常出现(1)色、味：白色晶体（黄色是它的盐酸盐）， 五味具全(2)溶解度：溶于水、稀碱和稀酸溶液中(3)熔点：2000C以上，高熔点说明了什么 氨基酸是离子晶体.(4)光学性质：有旋光性（除甘氨酸以外）(5)紫外吸收性质：含有共扼双键的化合物 有吸收紫外光的特性，最大吸收峰：苯丙氨酸（Phe）吸收波长为259nm(黑曲线）酪氨酸（T

18、yr）278nm（蓝曲线）色氨酸（Trp）279nm（红曲线） 是分光光光度计测定有色物质浓度的原理 （1）一般物理性质2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸2.2.3 氨基酸的理化性质(1)色、味：白色晶体（黄色是它的盐酸盐）， （1）一般溶液PH值 1 7 10净电荷 1 0 1离子形式 正离子 两性离子 负离子与PI关系 PHPIH R+ H3N COO-HRH2NCOO-H+H+pK2-HR+H3NCOOH氨基酸的两性解离情况溶液PH值 1 7 10净电荷 1 0 1离子形式 正离子 两性离子 负离子与PI关系 PHPIHR+H3NH R+ H3N COO-HRH2NCOO-H+H+pK2-

19、（2）两性解离和等电点2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸2.2.3 氨基酸的理化性质溶液PH值 1 氨基酸的两性解离情况文字归纳 三种情况：PHPI，偏酸，带正电； PHPI，中性，不带电； PHPI，偏碱，带负电。 一般溶液中的PH以7决定其酸碱性，而氨基酸的PH则不是以7为标准，而是以PI为依据。 20种氨基酸的PI不一样，但大体可划分为三类： 第一类：PI为 6左右中性氨基酸（为什么？） 第二类：PH6，为 3左右酸性氨基酸； 第三类：PH6，为10左右碱性氨基酸。2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸2.2.3 氨基酸的理化性质（2）两性解离和等电点氨基酸的两性解离情况文字归纳 三种情况：PH

20、P 调节氨基酸溶液的pH，使氨基酸分子上的+NH3基和COO-基的解离程度完全相等时，即所带净电荷为零，此时氨基酸所处溶液的pH值称为该氨基酸的等电点(PI)。 等点！ 什么是等电？为什么等电？定义核心等电点应用等电点计算（2）两性解离和等电点2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸2.2.3 氨基酸的理化性质氨基酸的等电点定义核心等电点应用等电点计算 调节氨基酸溶液的pH，使氨基酸分子上的+NH3氨基酸的等电点 氨基酸的电泳：氨基酸在非等电点的条件下可以进行电泳：在偏离等电点的酸性中，氨基酸带正电，在电场中向负极移动；在偏离等电点的碱性中，氨基酸带负电，在电场中向正极移动。 氨基酸的分离和提纯：氨基

21、酸在等电点时，溶解度最低，最容易沉淀，常利用此性质分离制备氨基酸，如味精（主要成分是谷氨酸钠盐）的生产；利用各种氨基酸的等电点不同，也可将混合氨基酸分离提纯。 （2）两性解离和等电点2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸2.2.3 氨基酸的理化性质定义核心等电点计算等电点应用氨基酸的等电点 氨基酸的电泳：氨基酸在非等电点(3)氨基酸的等电点中性氨基酸：pI = (pK1 + pK2 )/2 （中性氨基酸当成二元羧酸，根据化学的解离原理推导得出:其等电点是它的pK1(-COOH)和pK2(NH3+)之和的一半）酸性氨基酸：pI = (pK 1:-COOH）+ pK 2:-COOH）/2（酸性氨基酸如天

22、冬氨酸，是三元酸的解离，推导后,等电点是两个羧基的解离常数之和的一半）碱性氨基酸：pI = (pK 2:NH3 +）+ pK3:-NH3+）/2（碱性氨基酸，等电点是两个氨基的解离常数之和的一半）归纳：氨基酸的等电点是两性离子两侧解离基 团解离常数之和的一半。各种氨基酸的等电点见表1-42.两性解离和等电点三、蛋白质的氨基酸组成（三）氨基酸的性质：定义核心等电点应用等电点计算(3)氨基酸的等电点中性氨基酸：pI = (pK1 + p天冬氨酸（Asp）解离如下: K-COOH K-COOH K- H+ H+ H+ -COOH (+) () (- ) (- - )天冬氨酸（Asp）解离如下: K-

23、COOH K- K- H+ H+ H+ -（+） （+） （） （）赖氨酸（Lys）的解离如下：赖氨酸（Lys）的解离如下：有一氨基酸溶于PH为7的溶液后，溶液中的PH下降为6，问该氨基酸的是 6？6？6？有一氨基酸溶于PH为7的溶液后，溶液中的PH上升为8，问该氨基酸的PI是 8？8？= 8？思考与回答有一氨基酸溶于PH为7的溶液后，溶液中的PH下降为6，问该氨00000H00HH2O00H0HH2N-CH-COOHRNH3+RCHO+CO2水合茚三酮茚三酮还原茚三酮与茚三酮反应（-氨基和羧基共同参与的反应）（3）氨基酸化学性质2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸2.2.3 氨基酸的理化性质00

24、H0H+ NH3 +00H00H0=N0O-O蓝紫色化合物入max=570nm入max=570nm00000H00HH2O00H0HH2N-CH-COOHRN脯氨酸，羟脯氨酸与茚三酮反应生成黄色物质CCCO-ON+入max=440nm00H00HCO2HNCOOH用途：定性、定量分析脯氨酸，羟脯氨酸与茚三酮反应生成黄色物质CCCO-ON+入m用途：可以用来直接测定氨基酸的浓度。与甲醛反应（-氨基参与的反应）COO-CH2NHCH2OHHCHON(CH2OH)2（3）氨基酸化学性质2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸2.2.3 氨基酸的理化性质用途：可以用来直接测定氨基酸的浓度。与甲醛反应（-氨基参

25、 氨基酸与二硝基氟苯（DNFB）生成2、4二硝基苯氨基酸（DNPAA），后者的特点是淡黄色油状物，不溶于水，可与其他氨基酸分离，用于N末端氨基酸的测定 与、二硝酸基氟苯反应（ -氨基参与的反应）NO2FO2N+ HNCHCOOHRNO2O2NHNCHCOOHR+ HFDNP-氨基酸弱碱性（3）氨基酸化学性质2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸2.2.3 氨基酸的理化性质 氨基酸与二硝基氟苯（DNFB）生成2、4二硝基苯氨基与异硫氰酸苯酯反应（-氨基参与的反应）N=C=S + NCHCOOHHHRPITCNCNCHCOOHHHRSPTC-氨基酸NCHRSNCCOPTH-氨基酸pH8.3无水HF重复测

26、定多肽链N端氨基酸排列顺序，设计出“多肽顺序自动分析仪”（3）氨基酸化学性质2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸2.2.3 氨基酸的理化性质与异硫氰酸苯酯反应（-氨基参与的反应）N=C=S 用途：收集N2，测定含氮量，计算出蛋白质的含量，是凯氏定氮法的基础 与亚硝酸反应（-氨基参与的反应）（3）氨基酸化学性质2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸2.2.3 氨基酸的理化性质用途：收集N2，测定含氮量，计算出蛋白质的含量，是凯氏定氮法反应名称 反应试剂 氨基酸 颜色黄色反应 浓HNO3 PHe Tyr（苯环）黄色的硝基苯米伦反应 HgNO3 Tyr （酚基） 红色Folin酚反应 磷钼酸、磷钨酸 Tyr

27、（酚基） 兰色络合物乙醛酸反应 乙醛酸 Try （吲哚基） 紫色坂口反应 萘酚、次氯酸钠 Arg（胍基） 红色Pouly反应 重氮盐 His（咪唑基） 棕红色巯基反应 亚硝酸、亚铁氰化钾 CysSH（巯基） 红色 R基参与的反应-呈色反应（3）氨基酸化学性质2.2 蛋白质的组成单位-氨基酸2.2.3 氨基酸的理化性质反应名称 反应试剂 2.3.1 基本慨念肽-一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基脱水缩合而成的化合物。（二肽两个氨基酸组成，叫某氨酰某氨酸）；三肽-？；多肽链-？。 肽键-一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基脱水缩合而成的酰胺键叫做肽键（是特殊的酰胺键）。2.3 肽2.3.1 基本

28、慨念肽-一个氨基酸的羧基与另一个氨氨基端或N-端：在多肽链中含有一个游离的-氨基的一端，常写在左边羧基端或C-端：在多肽链中含有一个游离的-羧基的一端，常写在右边氨基酸顺序：在多肽链中，氨基酸残基按一定的顺序排列，这种排列顺序称 之。氨基酸的顺序是从N-端的氨基酸残基开始，以C-端氨基酸残基为终点的排列顺序。上述五肽可表示为：Ser-Val-Tyr-Asp-Gln氨基酸残基：是组成多肽链中的氨基酸，由于在形成肽键时COOH去掉了OH， NH3 去掉了H，这种不完整的氨基酸分子称为氨基酸残基。主链和侧链：多肽链上重复出现的结构叫主链，不重复出现的结构叫侧链多肽链的结构式多肽链的结构式肽平面:肽键

29、两侧的原子或基团共处于同一平面上的立体结构。 肽键不能旋转的原因：肽键具有部分双键性质，在多肽链中，不能旋转的肽键占1/3，因此造成肽链构像的类型受到极大的限制。 多肽链的结构式肽平面:肽键两侧的原子或基团共处于同一平面上的立体结构。 肽单元基酸残氨基OC-NHCC肽平面肽单元或肽单位：是多肽中的一个基本结构单位RCHCONH （包含一个肽键，而氨基酸残基不包含肽键）多肽链的结构式肽单元基酸残氨基OHCC肽平面肽单元或肽单位：是多肽中的在生物体中，多肽最重要的存在形式是作为蛋白质的亚单位。但是，也有许多分子量比较小的多肽以游离状态存在。这类多肽通常都具有特殊的生理功能，常称为活性肽。如：谷胱甘

30、肽；激素类多肽；脑啡肽；抗生素类多肽；蛇毒多肽等。 2.3.2 活性肽2.3 肽在生物体中，多肽最重要的存在形式是作为蛋白质的亚单位。 2.(1)谷光甘肽（GSH）SHH2N-CHCH2CH2COCOOH-GluNHCHCOCH2CysNHCH2COOHGly2GSHGSSG 是生物体最小的活性肽（3肽）其结构特点是：有一个肽键；有一个SH，具有还原性，主要的生理功能是作为还原剂。（参与氧化还原反应）2.3 肽 2.3.2 活性肽(1)谷光甘肽（GSH）SHH2N-CHCH2CH2COC(2)催产素和加压素（激素多肽）相同点：都是9肽,都促进平滑肌收缩。 不同点：第3和第8位氨基酸不同： 催：

31、3I le， 8Leu，促进子宫、乳腺平滑肌 收缩，催产、排乳，促进遗忘； 加：3Phe，8Arg，促进血管平滑肌收缩， 加压、利尿，促进记忆。2.3 肽 2.3.2 活性肽(2)催产素和加压素（激素多肽）相同点：都是9肽,都促进平滑(3)脑肽（镇痛肽）Met-脑啡肽 Tyr-Gly-Gly-Phe-MetLeu-脑啡肽 Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu是5肽，有甲硫氨酸型（猪）和亮氨酸型（牛），都是疏水性的氨基酸，功能相似，具有镇痛作用，又叫镇痛肽，吗啡也有镇痛作用，但吃了会上瘾。2.3 肽 2.3.2 活性肽(3)脑肽（镇痛肽）Met-脑啡肽 Tyr-Gly-Gly2.4.1 蛋白质

32、的一级结构是蛋白质分子中最基本的结构。(1)一级结构的内容：是指组成蛋白质的氨基酸的连接方式和排列顺序证据：1.蛋白质分子中的酸碱滴定：游离的氨基和羧基较少；2.蛋白质水解后，氨基和羧基等量增加；3.呈双缩脲反应，这是直接证明蛋白质以肽键连接的最主要的证据。结论：连接方式是-肽键（CONH）。肽键是蛋白质一级结构的主要作用力连接方式排列顺序氨基酸的种类、数量和排列次序组成蛋白质的氨基酸只有20种，而构成的蛋白质却有许许多多，这是因为氨基酸在构成蛋白质时其种类、数量、排列次序不同造成的。例：有A、B两种氨基酸，顺序不同就得到两种不同的肽：ACONHB；BCONHA。肽键是指一定种类、一定数量的氨

33、基酸通过肽键连接而成的具有一定氨基酸排列次序的多肽链.（这是对于一定的蛋白质而言的，它具有特异性；对于不同的蛋白质而言呢？一级结构的实质多肽链2.4 蛋白质的结构2.4.1 蛋白质的一级结构是蛋白质分子中最基本的结构。(1HPhe-Val-Asn-Gln-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His- Leu-Val- Glu- Ala- Leu- Tyr Leu -Val-Cys-GlyGlu-Arg-Gly-Phe-Phe-Tyr-Thr-Pro-Lys-AlaOHB链15710151920212530HGly-Ile-Val-Glu-Gln-Cys-Cys-Ala-Ser-Val-Cy

34、s-Ser-Leu-Tyr-Gln-Leu-Glu-Asn-Tyr-Cys-AsnOH15102015A链711621SSSSSS(2)一级结构的举例-牛胰岛素2.4.1 蛋白质的一级结构2.4 蛋白质的结构HPhe-Val-Asn-Gln-His-Leu-Cys-G包括四个层次二级结构三级结构四级结构-螺旋-折叠-转角自由回折超二级结构作用力氢键盐键疏水键范德华力酯键二硫键2.4.2 蛋白质的空间结构2.4 蛋白质的结构包括四二级结构三级结构四级结构-螺旋-折叠-转角自由回 a盐键（离子键 ） b氢键 c疏水相互作用力 d 范德华力 e二硫键 f 酯键(1)空间结构的作用力2.4.2 蛋白质

35、的空间结构2.4 蛋白质的结构 a盐键（离子键 ） b氢键 c3.6残基/圈0.54nm/圈1000/残基 O H-C-NH-CH-CO-N-3R中断：Pro、R基相同电荷(2)二级结构 -螺旋结构2.4.2 蛋白质的空间结构2.4 蛋白质的结构3.6残基/圈 O H3R中（1）螺旋的角度和高度：每氨基酸绕中心轴旋转1000，每转一圈为3600，所以每圈含有3.6个氨基酸；每圈高度为0.54nm，每氨基酸上升0.15nm。（2）螺旋的作用力：主要是氢键，氢键的取向是要和轴平行的（螺旋圈之间靠氢键支撑），第一个氨基酸羧基上的氧与其后面第五个氨基酸的氨基上的氢形成氢键。氢键是在主链内形成的，与侧链

36、无关。（3）影响螺旋稳定性因素 遇到脯氨酸打结，同种电荷的氨基酸不能集中分布。（4）螺旋的种类：有左手和右手两种，但天然的只有右手螺旋，自RCHCONH始，从左向右绕螺旋轴盘绕上升（伸出右手，大母指向上，四个手指指的是螺旋从左到右旋转的方向。（5）典型的螺旋可用3.613表示（3.6为一圈的AA，13为一个单位主链即O与N之间所含的原子数）。螺旋结构要点：首先在毛发角蛋白中发现，是最主要的方式之一（1）螺旋的角度和高度：每氨基酸绕中心轴旋转1000，每转一-折叠结构(2)二级结构2.4 蛋白质的结构2.4.2 蛋白质的空间结构-折叠结构(2)二级结构2.4 蛋白质的结构2.4.2 （1）肽链走

37、向：肽链几乎伸直，以方向相同或相反的平行肽链组成，平行的氨基酸轴心距（两个氨基酸之间的中心距离）为0.325nm，反平行的为0.347nm。（2）作用力：氢键，在两链之间形成，取向与折叠的方向几乎垂直。（3）影响因素：R基的大小，R基R基在链上上下分布，其大小影响氢键的形成和伸展，R基越小，越容易形成折叠，象甘氨酸、丙氨酸最容易，而亮氨酸、异亮氨酸就难。毛发角蛋白几乎是螺旋，丝心蛋白几乎是折叠，球状蛋白、肌红蛋白的螺旋占75%，溶菌 酶的螺旋占10%，。螺旋和折叠是二级结构的主要类型。 折叠结构的要点：（1）肽链走向：肽链几乎伸直，以方向相同或相反的平行肽链组成N1CHCC2CHNHO=C3C

38、HNC4CHNRRHOHRROHO作用力：氢键，位置与前面有差异，是第一个氨基酸羧基上的氧与其后面第三个氨基酸的氨基上的氢形成氢键，（含2.6个氨基酸）。有点象折叠，但指的范围小，只是转弯处。(4)自由回折（懒散的、无组织无纪律的）： 没有一定规律的松散肽链结构，如酶的活性部位 -转角是肽链出现1800的回转，成发夹式结构。2.4.2 蛋白质的空间结构(2)二级结构2.4 蛋白质的结构N1CHCC2CHNHO=C3CHNC4CHNRR二级结构是具体的结构形状，超二级结构与结构域比二级结构高级，但又没有达到三级，所以是二级与三级之间的过渡类型。 超二级结构是指若干相邻的二级结构中的构象单元彼此相

39、互作用，形成有规则的，在空间上能辨认的二级结构组合体。有四种类型：、。 结构域是球状蛋白质的折叠单位。多肽链在超二级结构的基础上进一步绕曲折叠成紧密的近似球形的结构，具有部分生物功能。对于较大的蛋白质分子或亚基，多肽链往往由两个以上结构域缔合而成三级结构。(3)超二级结构和结构域2.4 蛋白质的结构2.4.2 蛋白质的空间结构二级结构是具体的结构形状，超二级结构与结构域比二级结构高级， 超二级结构 超二级结构 结构域结构域在二级结构或超二级结构的基础上形成的一种很不规则，但具有特定构像的蛋白质分子。共同特性：1.外园中空（疏水基团集中在内形成疏水区域）；2.肽链折叠，如鲸肌红蛋白：153个氨基

40、酸，在二级结构的基础上折叠成8个肽段（7-24个氨基酸），转弯的地方（1-8个氨基酸）；3.作用力：疏水力一条肽链构成的蛋白质只要具备了三级结构就有生物活性。 (4)三级结构2.4.2 蛋白质的空间结构2.4 蛋白质的结构在二级结构或超二级结构的基础上形成的一种很不规则，但具有特定肌红蛋白中的三级结构是一条肽链组成的，它不叫亚基，是有活性的蛋白质；而血红蛋白由四条肽链组成，即有四个亚基（），亚基单独存在无活性，他们必须聚集在一起成为大分子才有生物活性。 两个或两个以上的具有三级结构的多肽链结合在一起形成一种特定的空间构像叫四级结构。 每一条具有三级结构的多肽链叫亚基，亚基单独存在时无活性 作用

41、力：次级键（非共价键） 有几条肽链组成的蛋白质叫寡聚体，有同聚体和杂聚体。(5)四级结构2.4.2 蛋白质的空间结构2.4 蛋白质的结构肌红蛋白中的三级结构是一条肽链组成的，它不叫亚基，是有活性的一级结构二级结构（超二级结构结构域）三级结构 （亚基）四级结构五、蛋白质的结构一级结构二级结构（超二级结构结构域）三级结构五、共价键次级键化学键 肽键一级结构氢键二硫键二、三、四级结构疏水键盐键范德华力三、四级结构维持蛋白质结构的作用力归纳：2.4 蛋白质的结构共价键次级键化学键 肽键一级结构氢键二硫键二、三、四级结构疏 胰岛素是由A链（21个氨基酸）和B链（30个氨基酸）构成的51肽，不同生物来源的

42、胰岛素有共性，也有差异。 共性是：1/ 51个氨基酸：2/ 22个氨基酸不变（其中6个半胱氨酸的位置不变）。 差异是；A链的8、9、10和B链的30位氨基酸（极性AA）容易变，变化大说明结构差异大，活性差异也大。维持结构不变的氨基酸是维持活性最关键的，如果改变就会患病如糖脲病，要从猪中提取胰岛素治疗一个人的糖尿病，需要从100万1000万头猪的胰脏中提取 （1）种属差异胰岛素一级结构与功能的关系2.5.1 蛋白质一级结构与功能的关系2.5 蛋白质结构与功能的关系 胰岛素是由A链（21个氨基酸）和B链（30个氨基酸）表 ：不同种属来源的胰岛素分子中氨基酸顺序的部分差异胰岛素来源 氨基酸顺序的部分

43、差异 A8 A9 A10 B30 人 猪 狗 兔 牛 羊 马 抹香鲸 苏 苏 苏 苏 丙 丙 苏 苏 丝 丝 丝 丝 丝 甘 甘 丝 异亮 异亮 异亮 异亮 缬 缬 异亮 异亮 苏 丙 丙 丝 丙 丙 丙 丙表 ：不同种属来源的胰岛素分子中氨基酸顺序的部分差异 细胞色素C，是呼吸链中的一种氧化物，104个氨基酸组成，不变的结构有14、17的半胱氨酸、18的组氨酸、48、59、80的甲硫氨酸；可变的结构数见下表 功能相同，而结构上有差异，是判断生物之间的亲缘关系依据，差异越大，亲缘关系越远；差异越小，亲缘关系越近。（1）种属差异细胞色素C一级结构与功能的关系2.5.1 蛋白质一级结构与功能的关系

44、2.5 蛋白质结构与功能的关系 细胞色素C，是呼吸链中的一种氧化物，104个氨（1）表 ：不同生物细胞色素C的氨基酸差异（与人比较） 生物名称与人不同的氨基 酸数目 生物名称与人不同的氨基酸数目 黑猩猩 猕猴 兔 袋鼠 鲸 牛、猪、羊 狗 马 鸡 0 1 9 10 10 10 11 12 13 响尾蛇 海龟 金枪鱼 狗鱼 小蝇 小麦 粗糙链孢霉 酵母 14 15 21 23 25 35 43 44表 ：不同生物细胞色素C的氨基酸差异（与人比较） 生 正常人的血红细胞是扁圆盆的，而镰刀型贫血病病人的红细胞是镰刀型的。为什么？是因为其中的血红蛋白结构上有差异：血红蛋白的链N末端6谷氨酸（亲水的，处

45、于分子外部）变成颉氨酸（疏水的，避开水相往里钻，引起高级结构的变化），造成了血红蛋白的运输能力降低，在氧压低的情况下，缺氧，出现头晕、闷，甚至死忙。正常血红蛋白 （HbA）Glu镰刀形贫血病蛋白 （HbS）Val（2）分子病-镰刀型贫血病2.5.1 蛋白质一级结构与功能的关系2.5 蛋白质结构与功能的关系 正常人的血红细胞是扁圆盆的，而镰刀型贫血病病人正常血定义：构象改变从而其生物活性也改变的蛋白质称变构蛋白。意义：能使蛋白质更充分、更协调地发挥其复杂的生物功能。例子：血红蛋白：是一个四聚体，两个（141AA）两个（146AA），之 间四对盐键，之间二对盐键，内部各一对盐键，2,3 二磷酸甘油

46、酸。构成一个球状蛋白。 蛋白部分：珠蛋白；非蛋白部分：血红素辅基（卟啉环），与铁结合成铁 卟啉环，铁与每个亚基上的His结合，反面与O2结合，一个血红蛋白有四个 亚基，一次最多能与4个 O2结合 变构现象：当血红蛋白的一个亚基结合氧后，使整个分子发生构像变化，因而对 氧的亲和力急剧增加，这种现象称之，又称别构效应或协同效应。变构酶：可通过改变酶分子的构象来改变酶的活性，从而控制代谢速度.（1）蛋白质的变构效应2.5.1 蛋白质构象与功能的关系2.5 蛋白质结构与功能的关系定义：构象改变从而其生物活性也改变的蛋白质称变构蛋白。（1） 变性： 复性： 变性的应用：归纳：蛋白质的构象并不是不能改变的

47、，当 它行使生物学功能时，其构象发生改变 而改变而引起生物学功能及性质的变化。（2）蛋白质的变性与复性2.5.1 蛋白质一级结构与功能的关系2.5 蛋白质结构与功能的关系 变性：（2）蛋白质的变性与复性2.5.1 蛋白质一级结构与（1）蛋白质的相对分子质量一万 一百万或更大1. 根据物质组成测定最低分子量 例：血红蛋白，含铁量为0.34% 蛋白质最低分子量=M（元素）/百分含量=55.84/0.34100%=16700 测知铁有4个，血红蛋白分子量=167004=66800 如测氨基酸则测色氨酸（色氨酸在蛋白质中含量最低）2. 用物理方法来测定蛋白质分子相对质量超离心法（沉降系数法）原理：质点

48、的密度大于介质的密度，重力的作用发生沉降。借助离心力，通过外场 力的作用，克服介质对物质的浮力和溶质的阻力。沉降系数：单位离心力场里的沉降速度，用S表示。蛋白质的沉降系数：110-13-20010-13s，1S=10-13s 如测出蛋白质的分子量为7010-13s，则此蛋白质的分子量为70S。S表示分子量的大小，S越大，分子量越大；S越小，分子量越小。 2.6.1 蛋白质的性质2.6 蛋白质的性质与分离、分析技术（1）蛋白质的相对分子质量一万 一百万或更大1. 根据物蛋白质由氨基酸构成，氨基酸是两性离子，蛋白质自然也是两性离子，所不同的是有更多的解离基团（侧链），用“P ”表示 同样也有等电点

49、，也可以电泳。蛋白质非在等电点pH条件下，发生电泳现象。利用蛋白质的电泳现象，可以将蛋白质进行分离和纯化。（2）蛋白质的两性电离及等电点2.6.1 蛋白质的性质2.6 蛋白质的性质与分离、分析技术蛋白质由氨基酸构成，氨基酸是同样也有等电点，定义：蛋白质受理化因素的影响，其原有的高级规律性结构受到破坏，使其理 化性质改变，生物功能丧失，但一级结构不变的现象。因素：物理的高温、剧烈搅拌、紫外线、射线； 化学的强酸、强碱、重金属、有机酸、胍类。理论：氢键（既是维持二级结构的主力，也是其他高级结构的稳定因素） 等次级键被破坏，从而导致高级结构的破坏，但肽键没有断裂。变性后的特征： （）溶解度下降（疏水

50、基暴露）；（）粘度升高；（）结晶及生物活性丧失；（）易被酶消化（生吃消化不了，拉肚，生鸡蛋有一种抗生素，不易吸收生物素时，掉发秃顶）。变性理论的应用：促进变性和防止变性两个方面。（3）蛋白质变性2.6.1 蛋白质的性质2.6 蛋白质的性质与分离、分析技术定义：蛋白质受理化因素的影响，其原有的高级规律性结构受到破坏内因：蛋白质分子大，呈颗粒状， 颗粒直径为1100nm外因：水膜（吸附0.30.5g水/g蛋白质，这外层水不易挥发，称束缚水，由于水化膜的隔离作用，使蛋白质分子不易聚集在一起（不易闹事），加强了蛋白质的稳定性，不易沉淀） ； 同种电荷（在非等电点时，带同种电荷，互相排斥，不易聚集沉淀而

51、成均匀分布状态。 其他的现象和胶体的性质都是一样的，如不能通过半透膜。（4）蛋白质的胶体性质2.6.1 蛋白质的性质2.6 蛋白质的性质与分离、分析技术-内因：蛋白质分子大，呈颗粒状，外因：水膜（吸附0.30.5定义：在蛋白质溶液中加入适当的试剂，破坏了蛋白质的水膜和中和了蛋白质的电荷，则蛋白质胶体溶液就不稳定而使颗粒聚集下沉的现象叫蛋白质的沉淀反应。引起变性的试剂：高浓度的中性盐 有机溶剂 重金属 有机酸等（5）蛋白沉淀反应2.6.1 蛋白质的性质2.6 蛋白质的性质与分离、分析技术定义：在蛋白质溶液中加入适当的试剂，破坏了蛋白质的水膜和中和 蛋白质加入一定量的中性盐如NaCl、（NH4)S

52、O4 使蛋白质从其溶液中沉淀析出的现象叫盐析。盐析的原理是什么？既破坏了水膜又和中和了电荷。属可逆的沉淀反应。不同的蛋白质所需的盐浓度不一样，分期分批使蛋白质从溶液中沉淀出来 的现象叫分段盐析。如鸡蛋清蛋白：球蛋白在50%的饱和（NH4)SO4中沉淀，清蛋白在饱和（NH4)SO4中沉淀。 高浓度的中性盐：（5）蛋白质沉淀反应2.6.1 蛋白质的性质2.6 蛋白质的性质与分离、分析技术 蛋白质加入一定量的中性盐如NaCl、（NH4)S 乙醇、丙酮等极性有机溶剂能与水结合，从而破坏水化层，在低温、低浓度、短时间内作用时，属非变性沉淀，是可逆的； 非极性或高浓度极性：破坏高级结构（氢键），而引起的变

53、性沉淀是不可逆的。 还有很多有机溶剂如酚也是破坏氢键的。 酒精消毒适宜浓度为，不是越高越好。因为浓度过高则渗透性下降，不能渗入到细菌内部，反而达不到真正的消毒效果。乙醇、丙酮等极性有机溶剂（5）蛋白质沉淀反应2.6.1 蛋白质的性质2.6 蛋白质的性质与分离、分析技术 乙醇、丙酮等极性有机溶剂能与水结合，从而破坏水 汞、银等不是破坏水膜，也不是中和电荷，主要是形成不溶于水的重金属蛋白盐。 临床上常用于重金属中毒的急救。就是在误服重金属后，在不吸收前灌大量的鸡蛋清或牛奶洗胃pcoo-NH3+OH-pcoo-pcoo-NH2Ag+pcooAgNH3+ 重金属：pcoo-NH3+OH-pcoo-pc

54、oo-NH2Ag+pcooAgNH3+pcoo-NH3+OH-pcoo-pcoo-NH2Ag+pcooAgNH3+pcoo-NH3+OH-pcoo-pcoo-NH2Ag+pcooAgNH3+pcoo-NH3+OH-pcoo-pcoo-NH2Ag+pcooAgNH3+pcoo-NH3+OH-pcoo-pcoo-NH2Ag+pcooAgNH3+pcoo-NH3+OH-pcoo-pcoo-NH2Ag+pcooAgNH3+pcoo-NH3+OH-pcoo-pcoo-NH2Ag+pcooAgNH3+pcoo-NH3+OH-pcoo-pcoo-NH2Ag+（5）蛋白质沉淀反应2.6.1 蛋白质的性质2.6

55、 蛋白质的性质与分离、分析技术 汞、银等不是破坏水膜，也不是中和电荷，主要是 三氯乙酸、苦味酸、柠檬酸等促使蛋白质成为带正电荷的离子，从而与三氯乙酸的负离子结合成为溶解性很小的蛋白盐复合物，属变性沉淀。用于检验尿蛋白。 有机酸：（5）蛋白质沉淀反应2.6.1 蛋白质的性质2.6 蛋白质的性质与分离、分析技术NH3+H+pcoo-pcooHNH3+CCl3COO-NH3+H+pcoo-pcooHNH3+CCl3COO-NH3+H+pcoo-pcooHNH3+CCl3COO-pcoo-NH3OOCCCl3NH3+H+pcoo-pcooHNH3+CCl3COO-NH3+H+pcoo-pcooHNH3+CCl3COO-NH3+H+pcoo