第三章-蛋白质课件

第三章蛋白质蛋白质存在于所有的生物细胞中，是构成生物体最基本的结构物质和功能物质。蛋白质是生命活动的物质基础，它参与了几乎所有的生命活动过程。Protein3.1蛋白质概述一、蛋白质的化学组成二、蛋白质的大小和分子量三、蛋白质功能的多样性蛋白质概念：Protein，它是一切生命体中最基本的物质，由天然氨基酸（aa）通过肽键连接的生物大分子，在生物体中含量高（大约占生物体干重45%-50%），种类多，是表达生物遗传性状和功能的主要物质。Aminoacid简写aa

一、蛋白质的元素组成蛋白质,除含有碳、氢、氧外，还有氮和少量的硫。某些蛋白质还含有其他一些元素，主要是磷、铁、碘、锌和铜等。这些元素在蛋白质中的组成百分比约为：碳50％-55%

氢6.5-7.3％氧19-24％

氮16%

硫0-3％其他微量含氮元素恒定的生物大分子蛋白质的含氮量蛋白质占生物组织中所有含氮物质的绝大部分。因此，可以将生物组织的含氮量近似地看作蛋白质的含氮量。所以，可以根据生物样品中的含氮量来计算蛋白质的大概含量，由于大多数蛋白质的含氮量接近于16%：蛋白质含量=样品中含氮量

6.256.25为蛋白质系数，即1克氮所代表的蛋白质量（克数）N的含量平均为16%——凯氏（Kjadehl）定氮法的理论基础。二、蛋白质的分子组成经酸、碱和酶处理蛋白质，使其彻底水解得到产物为氨基酸。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（20standardaminoacids)组成。蛋白质的大小与分子量蛋白质是分子量很大的生物分子。蛋白质分子量的变化范围很大，从大约6000到1000000道尔顿（Da）或更大。某些蛋白质是由两个或更多个蛋白质亚基(多肽链)通过非共价结合而成的，称寡聚蛋白质。有些寡聚蛋白质的分子量可高达数百万甚至数千万。胰岛素血红蛋白三、蛋白质功能的多样性1.催化功能:酶类。如胃蛋白酶，胰蛋白酶等。2.结构功能：生物体的细胞和组织的主要组成部分，也是生物体形态结构的物质基础。3.转运功能：生命活动中所需的小分子和离子由蛋白质输送和传递。如血红蛋白、细胞膜上的载体4.调节功能:生物体生物化学反应的进行，调节蛋白起作用。如蛋白质类激素（胰岛素和生长激素）

三、蛋白质功能的多样性5.免疫功能：生物体内抵御微生物或病毒的抗体，免疫蛋白6.运动功能：如动物的肌肉主要成分蛋白质，肌肉收缩和舒张肌动蛋白和肌球蛋白。7.贮藏功能：乳液中的酪蛋白、蛋类中的卵清蛋白等，可以贮藏氨基酸，以备机体的生长发育。

综上所述：蛋白质存在于所有的生物细胞中，是构成生物体最基本的结构物质和功能物质。蛋白质是生命活动的物质基础，它参与了几乎所有的生命活动过程。蛋白质是一切生命活动的体现者！3.2氨基酸除甘氨酸和脯氨酸外，其他均具有如下结构通式。一、氨基酸的结构和分类各种氨基酸的区别在于侧链R基的不同。L--氨基酸可变部分不变部分AminoacidHOCHCHOCH2OH标准物质L-甘油醛二、氨基酸的表示法生物体中有20种基本氨基酸，表示方法有下列几种：1.中文名：X（X）氨酸，如甘氨酸、半胱氨酸。20种要会背。2.英文名：3字符，如Gly、Cys等，20种要会背。3.按字母顺序记忆，记忆技巧。氨基酸的结构甘氨酸

甘氨酸

Glycine

脂肪族氨基酸甘Gly（最特殊，唯一无旋光性）氨基酸的结构丙氨酸

脂肪族氨基酸甘氨酸

Glycine丙氨酸

Alanine丙Ala（顾名思义）氨基酸的结构缬氨酸

甘氨酸

Glycine丙氨酸

Alanine缬氨酸

Valine

脂肪族氨基酸氨基酸的结构亮氨酸

甘氨酸

Glycine丙氨酸

Alanine缬氨酸

Valine亮氨酸

Leucine

脂肪族氨基酸氨基酸的结构异亮氨酸

甘氨酸

Glycine丙氨酸

Alanine缬氨酸

Valine亮氨酸

Leucine异亮氨酸

Ileucine

脂肪族氨基酸氨基酸的结构脯氨酸

甘氨酸

Glycine丙氨酸

Alanine缬氨酸

Valine亮氨酸

Leucine异亮氨酸

Ileucine脯氨酸

Proline

亚氨基酸氨基酸的结构甲硫氨酸

甘氨酸

Glycine丙氨酸

Alanine缬氨酸

Valine亮氨酸

Leucine异亮氨酸

Ileucine脯氨酸

Proline甲硫氨酸

Methionine

含硫氨基酸甲硫Met（γ-甲硫基）氨基酸的结构半胱氨酸

甘氨酸

Glycine丙氨酸

Alanine缬氨酸

Valine亮氨酸

Leucine异亮氨酸

Ileucine脯氨酸

Proline甲硫氨酸

Methionine半胱氨酸

Cysteine

含硫氨基酸半胱Cys（β-巯基）氨基酸的结构苯丙氨酸

芳香族氨基酸苯丙氨酸Phenylalanine苯丙Phe（顾名思义）氨基酸的结构酪氨酸

芳香族氨基酸苯丙氨酸Phenylalanine酪氨酸Tyrosine酪Tyr（β-苯酚基）氨基酸的结构色氨酸

芳香族氨基酸苯丙氨酸Phenylalanine酪氨酸Tyrosine色氨酸Trytophan色Trp（β-吲哚基）氨基酸的结构丝氨酸

丝氨酸

Serine

含羟基氨基酸丝Ser（β-羟基）氨基酸的结构苏氨酸

丝氨酸

Serine苏氨酸

Threonine

含羟基氨基酸苏Thr（β-羟基）酪氨酸Tyr氨基酸的结构天冬酰胺

天门冬酰胺Asparagine

含酰胺氨基酸天门冬酰胺Asn（β-酰氨）氨基酸的结构谷氨酰胺

天门冬酰胺Asparagine谷氨酰胺

Glutamine

含酰胺氨基酸谷氨酰胺Gln（γ-酰氨）氨基酸的结构精氨酸

碱性氨基酸精氨酸

Arginine精Arg（δ-胍基）,含N量最高的氨基酸.氨基酸的结构赖氨酸

碱性氨基酸精氨酸

Arginine赖氨酸

Lysine赖Lys（ε-氨基）氨基酸的结构组氨酸

碱性氨基酸精氨酸

Arginine赖氨酸

Lysine组氨酸

Histidine组His（β-咪唑基）氨基酸的结构天冬氨酸

天门冬氨酸

Aspartate

酸性氨基酸天冬Asp（β-羧基）氨基酸的结构谷氨酸

天冬氨酸Aspartate谷氨酸

Glutamate

酸性氨基酸谷Glu

（γ-羧基）,含5个碳原子.按字母顺序记忆：丙精天天半／谷谷甘组异／亮赖甲苯脯／丝苏色酪缬。3.

按顺序记忆，记忆技巧Ala Arg AsnAsp Cys Gln Glu Gly His Ile丙 精 天冬酰氨天 半 谷氨酰氨谷 甘 组 异亮Leu Lys Met Phe Pro Ser Thr Trp Tyr Val亮 赖 甲硫 苯丙 脯 丝 苏 色 酪 缬三、氨基酸的具体结构：20种全部记住，先把通式记住，再注意R。1.特殊AA：甘Gly（最特殊，唯一无旋光性）、丙Ala（顾名思义）、苯丙Phe（顾名思义）。2.酸性AA：天冬Asp（β-羧基）、谷Glu（γ-羧基）3.碱性AA：精Arg（δ-胍基）、赖Lys（ε-氨基）、组His（β-咪唑基）4.芳香族AA：色Trp（β-吲哚基）、苯丙Phe、酪Tyr（β-苯酚基）5.含-OH的AA：丝Ser（β-羟基）、苏Thr（β-羟基）、酪Tyr（β-苯酚基）6.含S的AA：半胱Cys（β-巯基）、甲硫Met（γ-甲硫基）7.酰氨基的AA：天冬酰氨Asn（β-酰氨）、谷氨酰氨Gln（γ-酰氨）、8.烷烃基的AA：缬Val、亮Leu、异亮Ile，…。9.亚氨基的AA：脯Pro（亚氨基）。10.20种基本AA中的几种特殊基团：胍基和咪唑基、巯基和甲硫基、吲哚基、α-亚氨基。氨基酸的分类1.结构上<1>脂肪族氨基酸：酸性氨基酸（2羧基1氨基：Glu、Asp），碱性氨基酸（2氨基1羧基：Arg、Lys、不包括His），中性氨基酸（氨基羧基各一：很多）<2>芳香族氨基酸：含苯环：Phe、Tyr、Trp（也属于杂环氨基酸）<3>杂环氨基酸：His（也是碱性氨基酸）、Pro、Trp（也是芳香族氨基酸）2.营养价值<1>必需氨基酸：人和哺乳动物不可缺少但又不能合成的氨基酸，只能从食物中补充，共有8种：Ile、Met、Val、Leu、Trp、Phe、Thr、Lys。谐音记忆：一家写两三本书来。<2>半必需氨基酸：人和哺乳动物虽然能够合成，但数量远远达不到机体的需求，尤其是在胚胎发育以及婴幼儿期间，基本上也是由食物中补充，只有2种：Arg、His。有时也不分必需和半必需，统称必需氨基酸，这样就共有10种。<3>非必需氨基酸：人和哺乳动物能够合成，能满足机体需求的氨基酸，其余10种从营养价值上看，必需>半必需>非必需三、几种重要的不常见氨基酸在少数蛋白质中分离出一些不常见的氨基酸，通常称为不常见蛋白质氨基酸。这些氨基酸都是由相应的基本氨基酸衍生而来的。其中重要的有4-羟基脯氨酸、5-羟基赖氨酸、N-甲基赖氨酸、和3,5-二碘酪氨酸等。这些不常见蛋白质氨基酸的结构如下。

常见氨基酸均为无色结晶，其形状因构型而异(1)溶解性：在水中的溶解度差别很大，能溶解于稀酸或稀碱中，不能溶解于有机溶剂。通常酒精能把氨基酸从其溶液中沉淀析出。(2)熔点：氨基酸的熔点高，一般在200℃以上。(3)味感：其味随不同氨基酸有所不同，谷氨酸的单钠盐有鲜味，是味精的主要成分。氨基酸的一般物理性质(4)光吸收：在可见光区都没有光吸收，在远紫外区(<220nm)均有光吸收。在近紫外区(220-300nm)只有芳香族氨基酸有光吸收。苯丙氨酸（257nm）、酪氨酸(275nm)和色氨酸(280nm)有最大吸收。一般采用紫外分光光度计在280nm波长处测得最大光吸收来测定蛋白质的含量。（5）旋光性除甘氨酸外，氨基酸均含有一个手性-碳原子，因此都具有旋光性。比旋光度是氨基酸的重要物理常数之一，是鉴别各种氨基酸的重要依据。

H2N—Cα—HCOOHR不带电形式

H2N—Cα—HCOOHR+H3N—Cα—HCOO-R两性离子形式二、氨基酸的离解性质氨基酸在结晶形态或在水溶液中，并不是以游离的羧基或氨基形式存在，而是离解成两性离子。在两性离子中，氨基是以质子化(-NH3+)形式存在，羧基是以离解状态(-COO-)存在。二、氨基酸的离解性质在不同的pH条件下，氨基酸的解离情况和带电荷情况不同：酸性溶液等电点pI碱性溶液净电荷+10-1正离子两性离子负离子

氨基酸的酸碱滴定010.50.51HClNaOH氨基酸的等电点当溶液浓度为某一pH值时，氨基酸分子中所含的-NH3+和-COO-数目正好相等，净电荷为0，呈电中性，这一pH值即为氨基酸的等电点，简称pI。氨基酸等电点的特点：1.净电荷数等于零，在电场中不移动；2.此时氨基酸的溶解度最小。

氨基酸等电点的确定：

pI值相当于氨基酸的两性离子状态两侧的基团pK’值的算术平均值。侧链不含离解基团的中性氨基酸，其等电点:

pI=(pK’1+pK’2)/2+OH-+H++OH-+H+(pK´1)(pK´2)在等电点时，[R-]=[R+]K’1

K’2=[H+]2[H+]=（K’1K’2

）1/2pI=(pK’1+pK’2)/2碱性氨基酸：pI=(pK’2+pK’R-NH2

)/2侧链含有可解离基团的氨基酸的等电点:酸性氨基酸：pI=(pK’1+pK’R-COO-)/2课堂小测验

1、请默写出20种标准氨基酸的中文名称及其相应的三字符。2、人体所必需的氨基酸包括（）。3、请计算Arg的等电点?(Arg的α-羧基、α-氨基和胍基的pK值分别为2.17，9.04和12.48)。4、应用微量凯氏定氮法测得某蛋白质样品的含氮量为4.0g/L，试计算该样品中蛋白质的含量约为多少？复习20种基本氨基酸的结构和英文简称甘氨酸

（Gly,G）丙氨酸

（Ala,A）缬氨酸（Val,V）亮氨酸（Leu,L）异亮氨酸（Ile,I）1.侧链只是烃链（5种）

脂肪族氨基酸2.侧链含有羟基

（2种）脂肪族氨基酸丝氨酸（Ser,S）苏氨酸（Thr,T）3.侧链含硫原子（2种）脂肪族氨基酸

半胱氨酸（Cys,C）甲硫氨酸（Met,M）4.侧链含有羧基或酰胺基（4种）

脂肪族氨基酸天冬氨酸（Asp,D）谷氨酸（Glu,E）天冬酰胺（Asn,N）谷氨酰胺（Gln,Q）5.侧链含有碱性基团（3种）

赖氨酸（Lys,K）精氨酸（Arg,R）组氨酸（His,H）脂肪族氨基酸芳香族氨基酸苯丙氨酸（Phe,F）酪氨酸（Tyr,Y）色氨酸（Trp,W）杂环氨基酸组氨酸（His,H）脯氨酸（Pro,P）非极性氨基酸极性中性氨基酸氨基酸等电点的确定：

pI值相当于氨基酸的两性离子状态两侧可离解的基团离解常数的负对数pK’值的算术平均值。侧链不含离解基团的中性氨基酸，其等电点:

pI=(pK’1+pK’2)/2+OH-+H++OH-+H+(pK´1)(pK´2)复习碱性氨基酸：pI=(pK’2+pK’R-NH2

)/2侧链含有可解离基团的氨基酸的等电点:酸性氨基酸：pI=(pK’1+pK’R-COO-)/2复习蛋白质含量=样品中含氮量

6.25凯氏定氮法氨基酸的旋光性除甘氨酸和脯氨酸外，其他均具有如下结构通式。L--氨基酸四、氨基酸的化学性质1.-氨基参与的反应2.-羧基参与的反应3.-氨基和羧基共同参与的反应4.侧链基团(-R)的化学性质四、氨基酸的化学性质（1）与甲醛发生羟甲基化反应用途：可以用来直接测定氨基酸的浓度。1．-氨基参与的反应N,N-二羟甲基氨基酸四、氨基酸的化学性质1．-氨基参与的反应（2）与亚硝酸反应用途：范斯来克法定量测定氨基酸的基本反应。四、氨基酸的化学性质1．-氨基参与的反应（3）酰化反应用途：是多肽合成的基本反应；用于保护氨基以及肽链的氨基端测定等。四、氨基酸的化学性质1．-氨基参与的反应（3）酰化反应N-苯甲酰甘氨酸（4）烃基化反应用途：是鉴定多肽N-端氨基酸的重要方法。四、氨基酸的化学性质1．-氨基参与的反应Sanger试剂烃基化试剂：卤代烃黄色四、氨基酸的化学性质1．-氨基参与的反应（4）烃基化反应-氯代烷基硫醚环硫翁盐烃基化氨基酸四、氨基酸的化学性质1．-氨基参与的反应（5）生成西佛碱的反应用途：是多种酶促反应的中间过程。丝氨酸磷酸二羟基丙酮质子化西佛碱H四、氨基酸的化学性质1．-氨基参与的反应（6）脱氨基和转氨基反应用途：酶催化的反应。谷氨酸丙酮酸-酮戊二酸丙氨酸谷丙转氨酶氧化酶α-酮酸四、氨基酸的化学性质

氨基酸与碱作用生成相应的盐。氨基酸的碱金属盐（味精主要成分谷氨酸钠）能溶于水,而重金属盐（氨基酸的汞盐）则不溶于水（重金属中毒）。2．-羧基参与的反应（1）成盐反应四、氨基酸的化学性质（2）形成酯的反应用途：是合成氨基酸酰基衍生物的重要中间体。2．-羧基参与的反应干燥氯化氢or二氯亚砜PG保护基活性酯四,氨基酸的化学性质（3）形成酰卤的反应用途：这是使氨基酸羧基活化的一个重要反应。2．-羧基参与的反应PG为保护基团为什么氨基被保护起来？四,氨基酸的化学性质（4）叠氮化反应用途：氨基酸的羧基的活化方法2．-羧基参与的反应四,氨基酸的化学性质（5）脱羧反应用途：酶催化的反应。2．-羧基参与的反应脱羧酶四、氨基酸的化学性质(1)与茚三酮反应用途：常用于氨基酸的定性或定量分析。3．-氨基和羧基共同参与的反应脯氨酸产生黄色物质另一个颜色反应？DNFB反应四,氨基酸的化学性质（2）成肽反应用途：是多肽和蛋白质生物合成的基本反应。3．-氨基和羧基共同参与的反应四、氨基酸的化学性质4．侧链基团的化学性质羟基（丝氨酸Ser；苏氨酸Thr；酪氨酸Tyr）巯基（半光氨酸Cys）氨基（赖氨酸Lys）羧基（天门东氨酸Asp；谷氨酸Glu）芳香基（苯丙氨酸Phe;酪氨酸Tyr；色氨酸Trp）甲硫基（甲硫氨酸Met）咪唑基（组氨酸His）氨基酸侧链中的活性基团胍基（精氨酸Arg）作用：这些反应可用于巯基的保护。Cys四、氨基酸的化学性质4．侧链基团的化学性质反应条件：弱碱(1)巯基（-SH）的性质活性卤代烃作用：与金属离子的螯合性质可用于体内解毒。(1)巯基（-SH）的性质四、氨基酸的化学性质4．侧链基团的化学性质络合物作用：氧化还原反应可使蛋白质分子中二硫键形成或断裂。蛋白质结构中起重要作用。四、氨基酸的化学性质4．侧链基团的化学性质(1)巯基（-SH）的性质二硫键胱氨酸氧化还原作用：可用于比色法定量测定半胱氨酸的含量。硝基苯甲酸二硫化合物(DTNB)产物在412nm处有强烈吸收四、氨基酸的化学性质4．侧链基团的化学性质(1)巯基（-SH）的性质四、氨基酸的化学性质4．侧链基团的化学性质(1)巯基（-SH）的性质（2）羟基的性质二异丙基磷酰氟（DIFP）SerSer-DIP无活性四、氨基酸的化学性质4．侧链基团的化学性质磷酸酯丝氨酸是许多水解酶活性中心的主要组分，当其羟基酯化后，导致酶失活。组氨酸含有咪唑基，它的pK2值为6.0，在生理条件下具有缓冲作用。四、氨基酸的化学性质4．侧链基团的化学性质（3）咪唑基的性质1四、氨基酸的化学性质4．侧链基团的化学性质（4）甲硫基的性质亲核试剂1四、氨基酸的化学性质4．侧链基团的化学性质（5）芳香环的性质酪氨酸色氨酸苯丙氨酸苯环上的亲电取代反应五、氨基酸的化学合成目前氨基酸的合成方法有5种：（1）直接发酵法；（2）添加前体发酵法；（3）酶法；（4）化学合成法；（5）蛋白质水解提取法。通常将直接发酵法和添加前体发酵法统称为发酵法。合成方法五、氨基酸的化学合成

醛与氢氰酸和氨反应得到氰氨化物，经水解得到外消旋的氨基酸。4.化学合成法（1）Strecker（斯瑞克）合成法H2O氯化铵和氰化钾代替五、氨基酸的化学合成-酮酸与氨作用，生成亚胺，再还原成外消旋的氨基酸。

4.化学合成法（2）还原氨化法α-酮酸亚胺消旋氨基酸五、氨基酸的化学合成此法是先制得-溴代羧酸，再在封管内或高压釜内和氨气反应得到外消旋氨基酸。

4.化学合成法（3）-溴代羧酸氨化法五、氨基酸的化学合成丙二酸酯经亚硝化、催化氢化得到乙酰氨基丙二酸酯。在不同反应条件下，可以进一步得到各种氨基酸

4.化学合成法（4）丙二酸酯合成法a.乙酰氨基丙二酸酯合成法乙酰氨基丙二酸酯五,氨基酸的化学合成丙二酸酯溴化后与邻苯二甲酰亚胺钾反应得到邻苯二甲酰亚胺基丙二酸酯。它作为中间体，可以进一步与多种试剂发生反应制得不同的氨基酸4.化学合成法（4）丙二酸酯合成法B.溴代丙二酸酯合成法五、氨基酸的化学合成通常可以使消旋体与一个具有光学活性的化合物反应得到非对映体，然后利用二者的物理或化学性质的不同进行分离。常用的光学活性化合物有生物碱（如马钱子碱）或有机酸（如酒石酸）等。L-氨基酸L-氨基酸盐D-氨基酸D-氨基酸盐5.外消旋氨基酸的拆分(1)化学法分离+纯手性碱（或酸）五,氨基酸的化学合成5.外消旋氨基酸的拆分（2）酶解法氨基酸的应用1，医药工业

氨基酸输液

必需氨基酸：异亮氨酸、甲硫氨酸、缬氨酸、亮氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、赖氨酸半必需氨基酸：精氨酸、组氨酸是婴幼儿所必需的。治疗药剂1.精氨酸：对治疗高血氨症、肝机能障碍等疾病颇有效果；2.天冬氨酸：钾镁盐可用于恢复疲劳；治疗低钾症心脏病、肝病、糖尿病等。3.半胱氨酸：能促进毛发的生长，可用于治疗秃发症；4.组氨酸：可扩张血管，降低血压，用于心绞痛，心功能不全等疾病的治疗。2，化学工业维生素B6:可采用丙氨酸或天冬氨酸为原料合成。叶酸：需要用谷氨酸为原料合成。氨基酸表面活性剂：酰基谷氨酸钠、月桂酰-L-精氨酸乙酯盐等具有较强的抗菌杀菌活性，且无刺激性。聚合氨基酸：聚谷氨酸甲酯可用于作为合成皮革的表面处理剂；聚天冬氨酸或聚谷氨酸的二烷基酯与磷酸高级烷基酯结合得到化合物可作为可塑剂，稳定剂等。3，食品工业谷氨酸钠－味精；天冬氨酸钠：可用于清凉饮料，能增加清凉感并使香味浓厚爽口；天冬氨酰苯丙氨酸甲酯：－甜味素APM4，农业杀虫剂：刀豆氨酸、5-羟色氨酸可使南方毛虫拒食而死；半胱氨酸可杀死黄瓜蝇；甘氨酸乙酯衍生的二硫代磷酸盐具有较强的杀蚜虫和杀螨效果；杀菌剂：N-月桂酰缬氨酸可作为治疗稻瘟病；-1，4环己二烯丙氨酸能抑制黑穗病毒、稻瘟病等；除草剂：如N-3,4二氮丙氨酸，硫代氨基酸酯等；5，化妆品工业氨基酸能调节皮肤pH的变动，对细菌的防护作用，也可作为皮肤、毛发的营养成分，增加皮肤、毛发的光泽。防止皮肤干燥的自然保湿因子的主要成分是甘氨酸、羟基丁氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、丝氨酸等游离氨基酸。在化妆品中添加天冬氨酸或其衍生物以及一些维生素，可防止皮肤老化。3.6多肽一个氨基酸的-氨基与另一个氨基酸的-羧基之间失水形成的酰胺键称为肽键，所形成的化合物称为肽。一、多肽的一些基本概念由两个氨基酸组成的肽称为二肽，由多个氨基酸组成的肽则称为多肽。组成多肽的氨基酸单元称为氨基酸残基。肽键思考：三个氨基酸的脱水缩合反应应如何书写，形成的化合物叫什么名称？几个氨基酸残基？酶+2H2O三肽在多肽链中，氨基酸残基按一定的顺序排列，这种排列顺序称为氨基酸顺序。通常在多肽链的一端含有一个游离的-氨基，称为氨基端或N-端；在另一端含有一个游离的-羧基，称为羧基端或C-端。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。如上述五肽可表示为：Ser-Val-Tyr-Asp-Gln五肽肽链写法规定书写方法为：N端→C端。游离α-氨基在左，游离α-羧基在右，氨基酸之间用“-”表示肽键例如：Ala-Gly-Phe读作：丙氨酰甘氨酰苯丙氨酸。Ser-Val-Tyr-Asp-Gln丝氨酰-缬氨酰-酪氨酰-天门冬氨酰-谷氨酰胺思考题

五肽A：Ser—Val—Tyr—Asp—Gln，五肽B：Gln—Asp—Tyr—Val—Ser请回答：A和B是否为同一物质，为什么？二、肽键氮原子上的孤对电子与羰基具有明显的共轭作用，肽键中的C-N键具有部分双键性质，不能自由旋转。组成肽键的原子处于同一平面，这个平面称为肽平面。肽平面上的基团可以有顺反两种结构，在大多数情况下，反式结构在能量上是有利的，以反式结构存在。氨基酸之间脱水后形成的键称肽键（酰胺键）。反式结构肽键的特点键长=0.132nm

C=N0.127nmC-N0.149nm四肽的结构Glu-Gly-Ala-Lys三多肽的性质1.多肽的两性离解多肽至少有一个游离的氨基和游离的羧基，也是两性化合物，至少有2级解离，通常都有多级解离。因此，肽在水溶液中也能够带电，也有自己的等电点pI，其计算与测定同氨基酸一致但复杂。三、多肽的性质2．多肽链的反应（1）多肽链的水解多肽可以被酸、碱、酶所水解，其优劣性如下：<1>酸水解：浓酸（6mol/L盐酸或4mol/L硫酸），高温（105-110℃），长时（20h），污染，Trp遭到破坏（营养价值降低），侧链中的酰胺键同时水解。优点：不消旋，水解彻底。<2>碱水解：浓碱（5mol/L），高温（100℃以上），10-20h，污染，含-OH和-SH的氨基酸均遭到破坏，Ser、Thr、Tyr、Cys，消旋，优点：Trp不会被破坏,水解彻底。<3>酶水解：胰酶，常温常压，常pH，不消旋、不破坏aa、水解不彻底。三多肽的性质2．多肽链的反应（2）氨基酸的邻基反应—Asn—Gly—（3）多肽主链的消旋化

2．多肽链的反应氨基酸碱性，高温消旋化多肽链构型改变多肽生理功能改变（4）颜色反应多肽可与多种化合物作用，产生不同的颜色反应。这些显色反应，可用于多肽的定性或定量鉴定。如黄色反应，是由硝酸与氨基酸的苯基（酪氨酸和苯丙氨酸）反应生成二硝基苯衍生物而显黄色。三多肽的性质（4）颜色反应双缩脲是两分子的尿素经加热失去一分子NH3而得到的产物。双缩脲（类似于二肽，即1个肽键）。双缩脲能够与碱性硫酸铜作用，产生蓝色的铜-双缩脲络合物，称为双缩脲反应。含有两个以上肽键的多肽，具有与双缩脲相似的结构特点，也能发生双缩脲反应，生成紫红色或蓝紫色络合物。这是多肽定量测定的重要反应。强调：含有两个以上肽键的多肽都能发生此反应。多肽的双缩脲反应是多肽特有的颜色反应。多肽定量测定的反应四、天然存在的重要多肽在生物体中，多肽最重要的存在形式是作为蛋白质的亚单位。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：脑啡肽；激素类多肽；抗生素类多肽；谷胱甘肽；蛇毒多肽等。1.脑啡肽脑啡肽具有强烈的镇痛作用（强于吗啡），不上瘾。Met-脑啡肽Tyr-Gly-Gly-Phe-MetLeu-脑啡肽Tyr-Gly-Gly-Phe-Leuβ-内啡肽（31肽）具有较强的吗啡样活性与镇痛作用。2.谷胱甘肽（GSH）H2N-CHCH2CH2CO—COOHγ-GluNHCHCO—CH2SHCysNHCH2COOHGly谷胱甘肽：注意Glu与Cys的连接（γ-羧基，而不是正常的α-）。还原型GSH和氧化型GSSG。γ还原型谷胱甘肽(三肽，GSH)：γ-谷氨酰半胱氨酰甘氨酸正常的谷胱甘肽能帮助保持正常的免疫系统的功能。半胱氨酸上的巯基为其活性基团（故谷胱甘肽常简写为G-SH），易与碘乙酸、芥子气（一种毒气）、能与某些药物（如扑热息痛）、毒素（重金属）等结合，参与生物转化作用，从而把机体内有害的毒物转化为无害的物质，排泄出体外。而具有了整合解毒作用。谷胱甘肽的另一主要生理作用是做为体内一种重要的抗氧化剂，它能够清除掉人体内的自由基，清洁和净化人体内环境污染。机体代谢产生的过多自由基会损伤生物膜，侵袭生命大分子，促进机体衰老，并诱发肿瘤或动脉硬化的产生。

3.7蛋白质蛋白质是由一条或多条多肽(polypeptide)链以特殊方式结合而成的生物大分子。蛋白质分子量变化范围很大,从大约6000到1000000道尔顿甚至更大。蛋白质与多肽无严格的界线，通常是将分子量在6000道尔顿以上的多肽称为蛋白质。蛋白质与多肽习惯上的分界线：含51个氨基酸残基的胰岛素归为蛋白质；含39个氨基酸残基的促肾上腺皮质激素(ACTH)作为多肽。(1)依据蛋白质的外形分类按照蛋白质的外形可分为球状蛋白质和纤维状蛋白质。球状蛋白质：globularprotein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。(血浆中的白蛋白、球蛋白、血红蛋白和酶等)一、蛋白质的分类(1)依据蛋白质的外形分类纤维状蛋白质：fibrousprotein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。（角蛋白、胶原蛋白、肌凝蛋白、纤维蛋白等）

一、蛋白质的分类（2）依据蛋白质的组成分类按照蛋白质的组成，可以分为简单蛋白(simpleprotein)和结合蛋白(conjugatedprotein)。简单蛋白又称为单纯蛋白质；这类蛋白质只含由-氨基酸组成的肽链，不含其它成分。1，清蛋白和球蛋白：albuminandglobulin广泛存在于动物组织中。清蛋白易溶于水，球蛋白微溶于水，易溶于稀酸中。简单蛋白2，谷蛋白(glutelin)和醇溶谷蛋白(prolamin)：植物蛋白，不溶于水，易溶于稀酸、稀碱中，后者可溶于70－80％乙醇中。3，精蛋白和组蛋白：碱性蛋白质，存在与细胞核中。4，硬蛋白：存在于各种软骨、腱、毛、发、丝等组织中，分为角蛋白、胶原蛋白、弹性蛋白和丝蛋白。结合蛋白由简单蛋白与其它非蛋白成分结合而成，可分为：色蛋白：由简单蛋白与色素物质结合而成。如血红蛋白、叶绿蛋白和细胞色素等。糖蛋白：由简单蛋白与糖类物质组成。如细胞膜中的糖蛋白等。脂蛋白：由简单蛋白与脂类结合而成。如血清-，-脂蛋白等。核蛋白：由简单蛋白与核酸结合而成。如细胞核中的核糖核蛋白等。二、蛋白质的性质蛋白质与多肽一样，能够发生两性离解，也有等电点。在等电点时(IsoelectricpointpI)，蛋白质的溶解度最小，在电场中不移动。在不同的pH环境下，蛋白质的电学性质不同。在等电点偏酸性溶液中，蛋白质粒子带正电荷，在电场中向负极移动；在等电点偏碱性溶液中，蛋白质粒子带负电荷，在电场中向正极移动。这种现象称为蛋白质电泳(Electrophoresis)。（1）蛋白质的两性离解和电泳现象电泳蛋白质在等电点时，不发生电泳现象。利用蛋白质的电泳现象，可以将蛋白质进行分离纯化。移动的方向蛋白质样品线蛋白质等电点和分子量有差异，分子量小、阴电荷多泳动最快；分子量大、阴电荷较少者泳动较慢。

由于蛋白质的分子量很大，它在水中能够形成胶体溶液。蛋白质溶液具有胶体溶液的典型性质，如丁达尔现象、布郎运动等。由于胶体溶液中的蛋白质不能通过半透膜，因此可以应用透析法将非蛋白的小分子杂质除去（例如无机盐、单糖、双塘、表面活性剂等）。（2）蛋白质的胶体性质蛋白质胶体溶液的稳定性与它的分子量大小、所带的电荷和水化作用有关。改变溶液的条件，将影响蛋白质的溶解性质在适当的条件下，蛋白质能够从溶液中沉淀出来。（3）蛋白质的沉淀作用在温和条件下，通过改变溶液的pH或电荷状况，使蛋白质从胶体溶液中沉淀分离。在沉淀过程中，蛋白质的结构和性质都没有发生变化，在适当的条件下，可以重新溶解形成溶液，所以这种沉淀又称为非变性沉淀。可逆沉淀是分离和纯化蛋白质的基本方法，如等电点沉淀法、盐析法和有机溶剂沉淀法等。（3）蛋白质的沉淀作用可逆沉淀盐析蛋白质溶液中加入某些浓的无机盐[如(NH4)2SO4或Na2SO4]溶液后，可以使蛋白质凝聚而从溶液中析出，这种作用就叫做盐析。这样析出的蛋白质仍可以溶解在水中，而不影响原来蛋白质的性质。因此，盐析是一个可逆沉淀过程。原理：使蛋白质表面电荷被中和以及水化膜被破坏，导致蛋白质在水溶液中的稳定性因素去除而沉淀。

作用：分离、提纯蛋白质

在强烈沉淀条件下，不仅破坏了蛋白质胶体溶液的稳定性，而且也破坏了蛋白质的结构和性质，产生的蛋白质沉淀不可能再重新溶解于水。由于沉淀过程发生了蛋白质的结构和性质的变化，所以又称为变性沉淀。如加热沉淀、强酸碱沉淀、重金属盐沉淀和生物碱沉淀等都属于不可逆沉淀。（3）蛋白质的沉淀作用不可逆沉淀蛋白质的性质与其结构密切相关，某些物理或化学因素，能够破坏蛋白质的结构状态，引起蛋白质理化性质改变并导致其生理活性丧失。这种现象称为蛋白质的变性(denaturation)。（4）蛋白质的变性天然结构展开结构蛋白质的变性变性蛋白质通常都是固体状态物质，不溶于水和其它溶剂，也不可能恢复原有蛋白质所具有的性质。所以，蛋白质的变性通常都伴随着不可逆沉淀。引起变性的主要因素是热、紫外光、激烈的搅拌以及强酸和强碱、尿素、乙醇丙酮和强氧化剂等。蛋白质变性后的表现（一）生物活性丧失蛋白质的生物活性是指蛋白质所具有的酶、激素、毒素、抗原与抗体、血红蛋白的载氧能力等生物学功能。生物活性丧失是蛋白质变性的主要特征。有时蛋白质的空间结构只有轻微变化即可引起生物活性的丧失。

蛋白质变性后的表现（二）某些理化性质的改变

蛋白质变性后理化性质发生改变，如溶解度降低而产生沉淀，因为有些原来在分子内部的疏水基团由于结构松散而暴露出来，分子的不对称性增加，因此粘度增加，扩散系数降低。

蛋白质变性后的表现（二）某些理化性质的改变

蛋白质变性后理化性质发生改变，如溶解度降低而产生沉淀，因为有些原来在分子内部的疏水基团由于结构松散而暴露出来，分子的不对称性增加，因此粘度增加，扩散系数降低。

（三）生物化学性质的改变

蛋白质变性后，分子结构松散，不能形成结晶，易被蛋白酶水解。

复习等电点及电泳有一个六肽，其一级结构为Glu-His-Arg-Val-Lys-Asp，在pH为12时和pH为3时，电泳的方向？12（正）3（负）大部分蛋白质均含有带芳香环的苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸。这三种氨基酸的在280nm附近有最大吸收。因此，大多数蛋白质在280nm附近显示强的吸收。利用这个性质，可以对蛋白质进行定性鉴定。（5）蛋白质的紫外吸收研究蛋白质的结构、性质和功能，首先需要得到纯的蛋白质样品。蛋白质存在于生物体组织细胞中。三、蛋白质的分离和纯化如何从生物体组织细胞中获得蛋白质组织细胞破碎1．蛋白质的分离步骤(1)生物组织破碎。机械破碎（不能破坏细胞）(2)细胞破碎。研磨法、超声波法、冻融法和酶解法等。(3)抽提。根据蛋白质的特性，选择不同的溶剂进行抽提。(4)粗提。(5)纯化。（大小、溶解度、电荷、吸附性质）(6)成品加工.测定蛋白质的性质并干燥成成品。水溶性蛋白用中性缓冲溶液酸性蛋白用稀碱性溶液抽提脂溶性蛋白用表面活性剂抽提沉淀法、超滤法、萃取法2．蛋白质的纯化方法根据蛋白质的亲水胶体性质，当其环境发生改变时，蛋白质会发生沉淀作用(Precipitation)。因为蛋白质分子量大小不同、表面所带电荷不同、表面的亲水和疏水区域不同，所以可以通过可逆沉淀法将蛋白质分离出来。沉淀法具有部分纯化、浓缩特点。(1)沉淀法+++++++带正电荷的蛋白质－－－－－－－－带负电荷的蛋白质在等电点的蛋白质水化膜++++++++带正电荷的蛋白质－－－－－－－－带负电荷的蛋白质不稳定的蛋白质颗粒酸碱酸碱酸碱脱水作用脱水作用脱水作用溶液中蛋白质的聚沉2．蛋白质的纯化方法蛋白质在高浓度的中性盐溶液中，由于水化层被破坏和表面电荷被中和，容易发生沉淀常用的盐为硫酸铵。不同的蛋白质由于所带的电荷和水化程度不同，盐析时所需的盐的浓度也不相同，因而可以将不同的蛋白质加以分离。(1)沉淀法盐析2．蛋白质的纯化方法在蛋白质溶液中，加入一定量的与水互溶的有机溶剂，由于这些溶剂与水的亲和力强，能够破坏蛋白质的水化层，使蛋白质的溶解度降低而沉淀。常用的有机溶剂有乙醇、甲醇和丙酮等。为了防止蛋白质在分离过程中发生变性，有机溶剂浓度不能太高(30%-50%)，而且需要在低温条件下进行。(1)沉淀法有机溶剂沉淀法2．蛋白质的纯化方法蛋白质分子在等电点时，净电荷为零，分子之间的静电排斥力最小，因而容易聚集形成沉淀。当蛋白质混合物溶液的pH被调到某一成分的等电点时，则该蛋白质大部或全部将沉淀出来。而那些等电点高于或低于该pH的蛋白质仍然留在溶液中。该法适用于在等电点pH稳定的蛋白质。(1)沉淀法等电点沉淀法2．蛋白质的纯化方法此法是利用蛋白质分子不能透过半透膜，而使它与其它小分子化合物，如无机盐、单糖、双糖、氨基酸、小肽以及表面活性剂等分离。常用的半透膜有玻璃纸或高分子合成材料，截止分子量一般为一万。（2）膜分离法透析法Dialysis2．蛋白质的纯化方法透析是将待纯化的蛋白质溶液装在用半透膜制成的透析袋内，再将透析袋放入透析液（通常是蒸馏水或缓冲液）中进行透析。通透动力为半透膜两侧的物质浓度差。（2）膜分离法透析法2．蛋白质的纯化方法此法是利用离子交换树脂作为柱层析支持物，将带有不同电荷的蛋白质进行分离的方法。离子交换树脂可以分为阳离子交换树脂（如羧甲基纤维素等），阴离子交换树脂（如二乙基氨基乙基纤维素等）。（3）层析法离子交换层析法阳离子交换树脂：活性基团是酸性的：如磺酸基-SO3H（强酸型），羧基-COOH（弱酸型）固定相交换相正电荷的蛋白质交换吸附洗脱液洗脱氯化钠溶液结合力弱先出来阴离子交换树脂：活性基团是碱性的，如季胺基-N+(CH3)3OH-

分离带负电荷的蛋白质习题举例:

有一种蛋白质水解物,在pH6时,用阳离子交换柱层析分离,第一个被洗脱的氨基酸是()A.Val(pI5.96)B.Lys(pI9.74)C.Asp(pI2.77)D.Arg(pI10.76)E.Tyr(pI5.66)最后被洗脱下来的氨基酸是（）2．蛋白质的纯化方法凝胶过滤(gelfiltration)又称分子筛层析：利用各蛋白质分子大小不同分离。凝胶过滤所用的介质是由交联葡萄糖、琼脂糖或聚丙烯酰胺形成的凝胶珠。凝胶珠的内部是多孔的网状结构。Sephadex-葡聚糖凝胶G10-G200Sepharose-琼脂糖凝胶2B,4B,6BSephacryl-丙烯酰胺葡聚糖凝胶S100,S200,S300,S400（3）层析法凝胶过滤法2．蛋白质的纯化方法（4）层析法凝胶过滤法2．蛋白质的纯化方法这是一种高效分离纯化蛋白的方法。（3）层析法③亲和层析法特异配基分子载体蛋白质原理：蛋白质分子对于固定化在载体上的特殊配基具有不同的识别能力与结合能力选择与待纯化蛋白质具有特殊识别和结合作用的配基，然后应用化学方法将该配基与载体共价连接将这种连接有配基的载体装入层析柱中待纯化的蛋白质溶液通过层析柱可与配基结合的蛋白质吸附在层析柱上，其它蛋白质流出柱。2．蛋白质的纯化方法配基：抗体、抗原、激素或受体蛋白、酶的底物和抑制剂等。层析柱载体为琼脂糖凝胶等。（3）层析法③亲和层析法配基-蛋白质吸附在层析柱其它蛋白质洗脱2．蛋白质的纯化方法在外电场的作用下，带电颗粒将向着与其电性相反的电极移动，这种现象称为电泳。不同蛋白质的分子量不同，所带的电荷不同，因而在电场中移动的速度也不相同。在外加电场作用下，带电的蛋白质颗粒在电场中移动的速度（v）取决于电场强度(E)，所带的净电荷(q)以及与介质的摩擦系数(f)。（4）电泳法如果能创造条件，使Eq值接近一个常数，蛋白质的移动速率仅与摩擦系数（分子大小）有关，这样可以按分子大小分离蛋白质2．蛋白质的纯化方法SDS（十二烷基硫酸钠）是一种阴离子型表面活性剂，它能够与蛋白质多肽链中的氨基酸残基按大约12比例结合。这样，每一个蛋白质分子都因为结合了许多的SDS而带有大量的负电荷，而蛋白质分子原有的电荷则可以忽略。由于所有的蛋白质颗粒都带有大量的负电荷，而且它们的电荷密度也大体相同，因此，Eq值接近一个常数。所以该法主要利用了蛋白质分子量大小不同而分离蛋白质。用已知分子量的蛋白质作为标准，则可以估算出不同蛋白质的分子量。SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法（4）电泳法用凝胶过滤层析柱分离蛋白质时，下了那项是正确的（）分子体积大的蛋白质最先洗脱下来分子体积小的蛋白质最先洗脱下来不带电荷的蛋白质最先洗脱下来带正电荷的蛋白质最先洗脱下来蛋白质溶液的稳定因素（）蛋白质溶液的黏度大蛋白质在溶液中有“布朗运动”蛋白质分子带有电荷蛋白质分子表面带有水化膜和同种电荷3.8蛋白质的结构

蛋白质是由一条或多条多肽(polypeptide)链以特殊方式结合而成的生物大分子。一级结构（primary）线性结构肽链肽链进一步折叠、卷曲，形成特殊的形状三维结构二级结构（secondary）三级结构（tertiary）四级结构（quaternary）一、蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构(Primarystructure)包括：

(1)组成蛋白质的多肽链数目;(2)多肽链的氨基酸顺序;(3)多肽链内或链间二硫键的数目和位置。

★其中最重要的是多肽链的氨基酸顺序，它是蛋白质生物功能的基础。维系蛋白质一级结构的主要化学键为肽键

正常红细胞与镰刀形红细胞的扫描电镜图镰刀形红细胞正常红细胞-链N端氨基酸排列顺序12345678

Hb-A（正常人）Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys…

Hb-S（患者）

Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys…镰形细胞贫血症原因：血红蛋白变异二、蛋白质的三维结构蛋白质分子的多肽链按一定方式折叠、盘绕或组装成特有的空间结构，亦称高级结构。蛋白质的高级结构即蛋白质的构象。三维结构

二级结构（secondary）

三级结构（tertiary）

四级结构（quaternary）二、蛋白质的三维结构蛋白质的二级(Secondary)结构是指肽链的主链在空间的排列。空间排列（二级结构）的影响因素：肽链主链的构象链内或链间形成的氢键主要有-螺旋、-折叠、-转角、无规则卷曲。1．蛋白质的二级结构肽链的主链可看成是由被Ca隔开的许多肽平面组成的。但是由于Cα—N键和Cα—C键之间可以自由旋转，因此在保持肽平面结构不变的情况下，能够形成不同的空间排列。N端C端RHHOCCaNCaCRONOCNCaCRONCaHHHHCaH肽链主链的构象:由肽键的特殊结构决定链内或链间形成的氢键

主链中—C=O和—N—H之间形成链内或链间的氢键。在各种可能的构象中，形成氢键最多的构象最稳定。1）多肽链的主链围绕一个中心轴螺旋上升，每隔3.6个氨基酸残基螺旋上升一圈；每圈间距0.54nm，即每个氨基酸残基沿螺旋中心轴上升0.15nm，旋转100°。α-螺旋结构的主要特点：（1）-螺旋-helix0.54nm2）每个氨基酸残基的N-H都与前面（C端）第4个残基C=O形成氢键。氢键的取向几乎与中心轴平行，且是维系-螺旋

的主要作用力。12343)螺旋体中所有氨基酸残基侧链都伸向外侧；4）绝大多数天然蛋白质-螺旋都是右手螺旋。*R为Gly时，由于Ca上有2个氢，使Ca-C、Ca-N的转动的自由度很大，即刚性很小，所以使螺旋的稳定性大大降低。R基大(如Ile)也不易形成α-螺旋。*α-螺旋遇到Pro就会被中断而拐弯，因为脯氨酸是亚氨基酸，亚氨基N上缺少H，不能形成氢键。*带相同电荷的氨基酸残基连续出现在肽链上时，螺旋的稳定性降低。侧链在a-螺旋结构的影响：*R基较小,且不带电荷的氨基酸利于α-螺旋的形成,如多聚丙氨酸在pH7的水溶液中自发卷曲成α-螺旋。天然蛋白质分子为右手-螺旋旋光性：天然-螺旋的不对称因素引起偏振面向右旋转。-螺旋图示一条含有105个氨基酸残基的多肽链，若只存在α-螺旋，其长度为（）A.15.75nmB.37.80nmC.25.75nmD.30.50nm（2）-折叠-折叠是由两条或多条几乎完全伸展的肽链平行排列，通过链间的氢键交联而形成的。肽链的主链呈锯齿状折叠构象。在-折叠中，-碳原子总是处于折叠的角上，氨基酸的R基团处于折叠的棱角上并与棱角垂直。

-pleatedsheet维系-折叠结构的作用力是氢键两条肽链之间形成的.同一肽链的不同部分之间形成多条肽链之间形成几乎所有肽键都参与链内氢键的交联。（2）-折叠-折叠是一种肽链相当伸展的结构。肽链按层排列，依靠相邻肽链上的羰基和氨基形成的氢键维持结构的稳定性。肽键的平面性使多肽折叠成片，氨基酸侧链伸展在折叠片的上面和下面。β-折叠有两种类型。平行式：两条链的走向相同，即所有肽链的N-端都在同一边。反平行式：两条链的走向相反，即相邻两条肽链的方向相反。NNCNNCCC平行反平行β-折叠中，相邻多肽链以反平行式比较稳定。-折叠类型（a）平行式

（b）反平行式α-螺旋与β-折叠相比更具弹性，不易拉断，β-折叠易拉断，α-螺旋经加热后可变成β-折叠，长度增加.比较（3）-转角在-转角部分，由四个氨基酸残基组成;弯曲处的第一个氨基酸残基的-C=O和第四个残基的–N-H之间形成氢键，形成一个不很稳定的环状结构。这类结构主要存在于球状蛋白分子中。第二个氨基酸通常是pro4.无规则卷曲（non-regularcoil）

又称自由卷曲，是指没有一定规律的松散肽链结构，但是其结构是明确而稳定的，常常构成酶的功能部位。

无规卷曲常出现在α-螺旋与α-螺旋、α-螺旋与β-折叠、β-折叠与β-折叠之间。它是形成蛋白质三级结构所必需的。2．蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构(TertiaryStructure)是指在二级结构基础上，肽链的不同区段的侧链基团相互作用，在空间进一步盘绕、折叠形成的包括主链和侧链构象在内的特征三维结构。维系这种特定结构的力主要有氢键、疏水键、离子键和范德华力等。尤其是疏水键，在蛋白质三级结构中起着重要作用。肌红蛋白(Mb)N端C端一级结构：单条肽链，153个aa，其中的83个aa为保守序列（即同源蛋白质均相同，是决定功能的最重要序列）2.含有多种二级结构单元3.二级结构的肽链在空间进一步盘绕，折叠，形成三级结构。α-螺旋

无规蜷曲四级结构（quaternarystructure）：由两条或两条以上具有三级结构的多肽链聚合而成、有特定三维结构的蛋白质构象。每条多肽链又称为亚基(subunit)维持亚基之间的化学键主要是疏水力。例如，血红蛋白的四级结构（一）四级结构的概念3、蛋白质的四级结构血红蛋白血红蛋白是一种结合蛋白。血红蛋白含有四条亚基肽链，每一条肽链各与一个血红素相连接。具有三级结构的亚基蛋白质结构总结蛋白质分子中的共价键与次级键

一级结构→二级结构→三级结构→四级结构蛋白质结构总结维持蛋白质分子构象的作用力

离子键氢键范德华力疏水相互作用力维系蛋白质分子的一级结构：肽键、二硫键维系蛋白质分子的二级结构：氢键维系蛋白质分子的三级结构：疏水相互作用力、氢键、范德华力、盐键维系蛋白质分子的四级结构：疏水力

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、一级结构是空间构象的基础

（一）蛋白质一级结构与功能的关系牛核糖核酸酶的一级结构二硫键三、蛋白质的结构与功能的关系2、一级结构与功能的关系例：镰刀形红细胞贫血N-Val·His·Leu·Thr·Pro·Glu·Glu·····C(146)HbSβ肽链HbAβ肽链N-Val·His·Leu·Thr·Pro·Val

·Glu·····C(146)（一）蛋白质一级结构与功能的关系3.同功能蛋白质中aa顺序的种属差异

对于功能相同的蛋白质来说，一级结构的不同可以表现出生物体的种属差异。例如胰岛素是一种较保守的蛋白质，在各种生物体中功能恒定，空间结构大致相同，如猪、牛、羊、鲸、人等，种属上差异很大，但仅在A链上的8、9、10位上的三个aa不同，这三个AA对功能不重要，仅体现种属差异。（一）蛋白质一级结构与功能的关系蛋白质的空间结构和生物功能对应的关系。变构现象：蛋白质构象改变导致疾病的机理。（二）蛋白质空间结构与功能的关系疯牛病中的蛋白质构象改变疯牛病是由朊病毒蛋白(prionprotein,PrP)引起的一组人和动物神经退行性病变。正常的PrP富含α-螺旋，称为PrPc。PrPc在某种未知蛋白质的作用下可转变成全为β-折叠的PrPsc，从而致病。变性作用：蛋白质受各种不同理化因素的影响，氢键、离子键等次级键维系的高级结构被破坏，分子内部结构发生改变，使物理化学性质、生物学性质改变。（二）蛋白质空间结构与功能的关系紧密的结构无秩序松散的结构变性？蛋白质变性后一级结构是否发生改变可逆变性：三级结构破坏，有可能恢复不可逆变性：二级结构破坏，不能恢复四、几种重要的蛋白质类型

1．纤维状蛋白纤维状蛋白质(fibrousprotein)广泛地分布于动物体内，它是动物体的基本支架和外保护成分，占动物体内蛋白质总量的一半以上。主要有角蛋白和丝蛋白。这类蛋白质外形呈纤维状或细棒状。（1）角蛋白Keratin角蛋白广泛存在于动物的皮肤及皮肤的衍生物，如毛发、甲、角、鳞和羽等，属于结构蛋白。角蛋白中主要的是-角蛋白。

-角蛋白主要由-螺旋构象的多肽链组成。一般是由三条右手-螺旋肽链形成一个原纤维，原纤维的肽链之间有二硫键交联以维持其稳定性。毛发中含二硫键较少，毛发具有很强的伸缩性，柔软可弯曲，属于软角质蛋白。蹄、爪等角蛋白含二硫键多，所以坚硬不可弯曲，难拉伸，属于硬角质蛋白。（1）角蛋白Keratin-角蛋白的伸缩性能很好，当-角蛋白被过度-拉伸时，则氢键被破坏而不能复原。此时-角蛋白转变成-折叠结构，称为-角蛋白。（1）角蛋白Keratin思考：头发的主要成分是什么？用生物化学原理解释卷发过程？湿发睡觉头发会翘？卷发(烫发)的生物化学基础还原剂含巯基的化合物，另外还有氧化剂。—角蛋白—构象—角蛋白

湿热条件冷却干燥（2）丝蛋白丝蛋白是由伸展的肽链沿纤维轴平行排列成反向-折叠结构。分子中不含-螺旋。丝蛋白的肽链通常是由多个六肽单元重复而成。这六肽的氨基酸顺序为：

-（Gly-Ser-Gly-Ala-Gly-Ala）n-每隔一个氨基酸即为Gly，片层一边所有侧链均为氢原子2．球状蛋白

球状蛋白是结构最复杂，功能最多的一类蛋白质。这类蛋白结构紧密，分子的外层多为亲水性残基，能够发生水化；内部主要为疏水性氨基酸残基。因此，许多球蛋白分子的表面是亲水性的，而内部则是疏水性的。典型的球蛋白是血红蛋白。血红蛋白是一种结合蛋白。血红蛋白含有四条肽链，每一条肽链各与一个血红素相连接。血红素同肽链的连接是血红素的Fe原子以配位键与肽链分子中的组氨酸咪唑基的氮原子相连。血红蛋白血红蛋白由四条肽链组成，两条链α链，两条β链，α链和β链的三级结构比较类似。血红蛋白是脊椎动物红细胞主要组成部分，它的主要功能是运输氧和二氧化碳。血红蛋白是结合蛋白，每条肽链与一个血红素连接，血红素Fe原子的第六配价键可以与不同的分子结合无氧存在时，与水结合，生成去氧血红蛋白(Hb)；有氧存在时，能够与氧结合形成氧合血红蛋白(HbO2)。血红蛋白与氧的结合不牢固，容易离解。HbO2的形成和离解受氧的分压和pH等因素的影响，氧的分压和pH较高时，有利于血红蛋白与氧的结合，反之，则有利于离解。

血红蛋白的功能血红蛋白除了运输氧和CO2外，还能够对血液的pH起缓冲作用。因为HbO2在释放出一分子氧的同时，结合一个氢质子。这样就可以消除由于呼吸作用产生的CO2引起pH的降低。HbO2+H++CO2HbHCO2+O2

pH=7.2(肌肉)pH=7.6(肺)碳酸血红蛋白煤气中毒的机制一氧化碳（CO）也能与血红素Fe原子结合。由于CO与血红蛋白结合的能力是O2的200倍，因此，人体吸入少量的CO即可完全抑制血红蛋白与O2的结合，从而造成组织缺氧，导致死亡。急救方法是尽快将病人转移到富含O2的环境中（如新鲜空气、纯氧气或高压氧气），使与血红素结合的CO被O2置换出来。

Hb+COHbCO免疫球蛋白免疫球蛋白是一类血浆糖蛋白(serumglycoprotein)。糖蛋白中的蛋白质与糖是共价联接的。免疫球蛋白是脊椎动物作为抗体合成的。它的合成场所是网状内皮系统的细胞。这些细胞分布在脾、肝和淋巴节等组织中。当一类外来的被称为抗原的物质，如多糖、核酸和蛋白质等侵入机体时即引起抗体的产生，这就是免疫反应。抗体就是免疫球蛋白。

抗体的特点抗体具有两个最显著的特点，一是高度特异性，二是多样性。高度特异性就是一种抗体一般只能与引起它产生的相应抗原发生反应。抗原—抗体复合物往往是不溶的，因此常从溶液中沉淀出来，即“沉淀反应”。在体外，沉淀反应已被广泛用于研究抗原—抗体反应，并成为免疫学的基础。多样性不同抗原可以诱导产生不同的抗体。—般说来，一个抗原与接受该抗原的动物关系愈远，则产生抗体所需的时间愈短，抗体反应也愈强。测定蛋白质一级结构的主要意义

①一级结构是研究高级结构的基础。

②可以从分子水平阐明蛋白质的结构与功能的关系③是阐明遗传疾病发生机理的分子手段④可以为生物进化理论提供依据

⑤可以为人工合成蛋白质提供参考顺序不同生物与人的Cytc的AA差异数目生物与人不同的AA数目黑猩猩0恒河猴1兔9袋鼠10牛、猪、羊、狗11马12鸡、火鸡13响尾蛇14海龟15金枪鱼21角饺23小蝇25蛾31小麦35粗早链孢霉43酵母44

不同生物来源的细胞色素c中不变的AA残基

14106100134323029271817675952514845413887848280706891GlyGlyPheCysGlyGlyGlyArgLysGlyCysLysPheHisProLeuGlyArgTyrAlaAsnTrpTyr707580LysLysLysProProTyrIleGlyThrMetAsnLeu血红素细胞色素c分子的空间结构不变的AA残基

35个不变的AA残基，是CytC的生物功能所不可缺少的。其中有的可能参加维持分子构象；有的可能参与电子传递；有的可能参与“识别”并结合细胞色素还原酶和氧化酶。

胰岛素是胰脏中胰岛β细胞分泌的一种相对质量较小的激素蛋白，由两条肽链共51个氨基酸组成，一条叫A链(21)，一条叫B链(30)。分子量为5700道尔顿。SSSSSSANH2BNH2611772019COOHCOOH主要功能:是降低体内血糖含量，在临床上胰岛素主要用来治疗糖尿病。1953年F.Sanger等测定出了牛胰岛素的氨基酸顺序。每种蛋白质都具有特异而严格的氨基酸种类、数量和排列顺序的一级结构。1965年9月，中国科学院生物化学研究所、有机化学研究所和北京大学化学系协作，在世界上第一次人工合成了结晶牛胰岛素。胰岛素的人工合成2.一级结构的测定蛋白质氨基酸顺序的测定是蛋白质化学研究的基础。自从1953年F.Sanger测定了胰岛素的一级结构以来，现在已经有上千种不同蛋白质的一级结构被测定。

蛋白质一级结构确定的原则一级结构确定的原则：将大化小，逐段分析，制成两套（或多套）肽片段，找出重叠位点，排出肽的前后位置，最后确定蛋白质的完整序列。目前往往采用从待测蛋白质的基因序列反推出蛋白质的一级结构。将肽段顺序进行叠联以确定完整的顺序

将肽段分离并测出顺序专一性裂