生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座

第一章蛋白质第一节蛋白质在生命活动中主要性一、蛋白质功效多样性

催化功效；传递功效；免疫功效；受体；激素；二、蛋白质中元素组成

CHON其它50~556.5~7.319~2415~19微量生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第1页三、蛋白质特征元素---氮

含氮量较恒定，普通在16%左右蛋白质系数——6.25

蛋白质含量=样品含氮量6.25微量元素百分率（%）微量元素百分率（%）Fe0~0.8S0.23~2.4CuIZnP0~0.8Mn生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第2页第二节蛋白质基本结构单位----氨基酸COOH|H2NCH|R非蛋白氨基酸（二百余种）氨基酸蛋白氨基酸基本氨基酸稀有氨基酸一、结构特点与分类1.结构特点：全部20种基本氨基酸结构通式特点：-氨基酸(脯氨酸除外)L-氨基酸（甘氨酸除外）生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第3页汉字：如丙氨酸；英文：三字母符号（Ala）和单字母符号（A）2.分类依据各氨基酸R基带电性将20种氨基酸共分为四组：

非极性R基氨基酸

极性不带电荷R基氨基酸

带负电荷R基氨基酸（酸性氨基酸）

带正电荷R基氨基酸（碱性氨基酸）表示：生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第4页3.稀有氨基酸：蛋白质合成后经加工修饰而生成氨基酸。4—羟基脯氨酸赖氨酸5—羟基赖氨酸生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第5页二、必需氨基酸（8种）：

人体不能自我合成，必须从外界中摄取氨基酸赖氨酸、苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、缬氨酸、色氨酸生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第6页氨基酸丙氨酸缬氨酸亮氨酸异亮氨酸苯丙氨酸色氨酸甲硫氨酸脯氨酸三字母符号AlaValLeuIlePheTrpMetPro单字母符号AVLIFWMP非极性R基氨基酸结构式生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第7页NH2—CO—CH2—CH2—CH—COO

|NH3

H—CH—COO

|NH3

HO—CH2—CH—COO

|NH3

|CH3HO—CH—CH—COO

|NH3

HS—CH2—CH—COO

|NH3

—CH2—HO—CH—COO

|NH3

NH2—CO—CH2—CH—COO

|NH3

结构式氨基酸甘氨酸丝氨酸苏氨酸半胱氨酸酪氨酸天冬酰胺谷氨酰胺三字母符号GlySerThrGysTyrAsnGln单字母符号GSTCYNQ极性不带电荷R基氨基酸生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第8页NH3

—CH2—CH2—CH2—CH2—CH—COO

|NH3

NH2—C—NH—CH2—CH2—CH2—CH—COO

|NH3

NH2

||HNNH+—CH2—CH—COO

|NH3

–OOC—CH2—CH2—CH—COO

|NH3

–OOC—CH2—CH—COO

|NH3

氨基酸天冬氨酸谷氨酸三字母符号Asp

Glu单字母符号DEKRHLys

Arg

HIs赖氨酸精氨酸组氨酸酸性R基氨基酸碱性R基氨基酸结构式生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第9页三、氨基酸理化性质1.普通性质：溶解度：可溶于水、稀酸、稀碱中

旋光性：丙氨酸+1.8、半胱氨酸-16.5、脯氨酸-86.0

熔点：大部分在200℃以上，丙氨酸297、丝氨酸2802.两性解离和等电点：氨基酸由酸性基团和碱性基团，能够发生两性解离：R+R±R–酸碱生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第10页等电点定义：某一氨基酸净电荷等于零时溶液pH值为该氨基酸等电点不一样氨基酸有不一样等电点等电点时特点：溶解度下降用途：可依据氨基酸等电点来分离不一样氨基酸，如味精生产时将pH值调到3.22，谷氨酸沉淀下来。生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第11页pI计算法：pI=（pK左′+pK右′

）/2

pK左′

:pI处左侧pK′值，pK右′

:pI处右侧pK′值。如：甘氨酸两性解离为：酸碱pK1′

=2.34pk2′

=9.60pI=(2.34+9.60)/2=5.97生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第12页赖氨酸两性解离为：与等电点相关pK值为：pK2′

=8.95pK3′

=10.53

pI=9.74

一、二、三组氨基酸：pI=（pK1′+pK2′

）/2第四组氨基酸：pI=（pK2′

+pK3′

）/2生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第13页吸收光谱

全部20种基本氨基酸在可见光区都无光吸收，在近紫外区三种芳香氨基酸含有紫外吸收，即：苯丙氨酸—257nm酪氨酸—275nm色氨酸—280nm生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第14页氨基酸表观解离常数和等电点生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第15页用途：可用于氨基酸定性和定量测定

脯氨酸是亚氨基酸，只有一步反应，反应产物为黄色。水合茚三酮还原茚三酮氨基酸产物（蓝紫色,m=570nm）4.氨基酸主要化学反应

（1）茚三酮反应生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第16页（2）Sanger反应氨基酸与二硝基氟苯（DNFB）反应，生成二硝基苯代氨基酸（DNP—氨基酸）二硝基氟苯氨基酸DNP—氨基酸(黄色)室温用途：测定肽链N-端氨基酸生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第17页（3）Edman反应异硫氰酸苯酯与氨基酸反应生成PTH—氨基酸异硫氰酸苯脂（PITC）弱碱PTC—氨基酸PTH—氨基酸用途：蛋白质一级结构序列测定生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第18页样品1样品2被交换离子洗脱液+++离子交换剂配对离子氨基酸平衡离子5.氨基酸分离方法

离子交换层析生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第19页第三节肽一、概念二、书写方式

左

右，N

C，可用英文或汉字简写，中间用一短杠相连，氨基端加“H”，羧基端加“OH”，每一个氨基酸要叫氨基酸残基。例：H-丙-甘-谷-精…………苯丙-组-OHH-Ala-Gly-Glu-Arg…………Phe-His-OH主肽链

多肽链中由共价键连接成连续链状结构

肽单位主肽链中重复单位N端C端肽单位肽单位生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第20页因为有巯基，所以有氧化还原反应GSH+GSH

GS—SG+2H++2e-谷胱甘肽是生物体内主要氧化还原物质，对细胞起到了保护作用，另外，还是其它细胞保护剂还原剂三、主要寡肽及其作用谷胱甘肽（GSH）：谷氨酸半胱氨酸甘氨酸生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第21页第四节蛋白质结构一、一级结构：定义：蛋白质多肽链中氨基酸排列次序，包含二硫键位置特点：基础结构，稳定结构牛胰岛素一级结构（局部）：牛胰岛素由A、B两条肽链组成，A链20个氨基酸残基，B链30个氨基酸残基二、二级结构：（1）概念：二级结构定义—在规则氢键指导下局部多肽链在空间排列方式

因为单键能够自由旋转，所以从理论上说肽链有没有数种构象，但实际上，蛋白质二级结构只有少数几个，这是因为肽链在形成空间结构时要受到各种原因限制，这些原因有：SSH-Gly-Ile-Val-Glu-Gln-Cys-Cys-Ala-Ser-Val-Cys-Ser-……AH-Phe-Val-Asn-Gln-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His-Leu-Val-……BSS生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第22页

肽键平面—因为肽键双键性质，使得形成肽键N、C原子以及它们相连四个原子形成一个平面，这个平面就叫肽键平面。形成原因：p－

共轭，肽键不能自由旋转

结果：形成刚性平面生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第23页二面角—和两个构象角称为二面角NNOOCCC

C

C

HH

生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第24页

关键点：单链右旋一圈3.6残基上升0.54nm形成5→1氢键且全部平行R－基指向外侧（2）种类（4类）a－螺旋：生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第25页

－折叠：关键点：肽链伸展，形成链间氢键（成为片层），R-基处于片层上下生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第26页反平行b－折叠平行b－折叠

－折叠有平行和反平行两种生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第27页

－转角（回折）：肽链180°旋转，氢键连接；无规则卷曲—转角生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第28页卵溶菌酶无规则卷曲生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第29页三、超二级结构：概念：相邻二级结构单元相互作用形成聚合体DE种类：（A）

X(B、C)

波折（D）回形拓扑结构(E)生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第30页生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第31页四、结构域生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第32页乳酸脱氢酶结构域刀豆蛋白结构域弹性蛋白酶三级结构与结构域免疫球蛋白G生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第33页如：卵溶菌酶一条肽链，124个氨基酸残基，分子量为14600五、三级结构：定义：蛋白质分子中全部原子空间排列生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第34页

肌红蛋白是肌肉中运输氧蛋白质，一条肽链，153个氨基酸残基，分子量为16700，含一个血红素辅基，氧分子就结合在它铁上。整个分子有8个

-螺旋，而且有

-转角和无规则卷曲，不过无

-折叠。生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第35页三级结构特征：①高低不平IgG结构②疏密不一③近似球状醛糖脱氢酶生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第36页③外亲内疏生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第37页如：血红蛋白含有四个亚基，为

2

2，每个亚基含一个血红素，每个血红素可结合一个氧分子。

亚基含141个氨基酸残基，

亚基含146个氨基酸残基。-亚基-亚基

-亚基

-亚基血红素血红素Fe2+Fe2+六、四级结构：概念：蛋白质分子中亚基在空间排列生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第38页Hemoglobin空间结构生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第39页四级结构结构特点-----对称性生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第40页四级结构优越性：生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第41页

氢键、盐键、疏水作用力、二硫键、配位键、范德华引力

氢键盐键疏水作用力二硫键配位键范德华引力二级结构√××××√三级结构√√√√√√四级结构√√√××√七、维持蛋白质空间结构作用力生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第42页一、一级结构与功效关系：一级结构与功效有亲密关系1.

氨基酸对功效主要性假如改变氨基酸是蛋白质执行功效所必需，则这种氨基酸改变对功效影响极大，假如改变氨基酸对功效无贡献，则它们改变基本不影响蛋白质功效。如RNA酶，假如将其N-端三个氨基酸去掉，酶功效基本不变，不过，假如将组12改变，则酶失去活性。

第五节结构与功效关系生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第43页镰刀状贫血病：就是因为血红蛋白-链上第六位谷氨酸被缬氨酸代替，使得血红蛋白分子在氧分压低情况下轻易聚合，形成杆状多聚体，致使红细胞由正常圆盘状成为镰刀状，血液流动受到妨碍。生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第44页同源蛋白：不一样生物中含有同一功效蛋白质。它们特点是其一级结构中，与功效直接相关残基相同，而其它残基有差异，这些残基是能够改变，这种改变往往与生物进化相关。例：Cytc与进化生物残基改变数生物残基改变数生物残基改变数黑猩猩0狗11狗鱼23恒河猴1骡11蛾31兔9马12小麦35袋鼠10鸡、火鸡13面包霉43鲸10响尾蛇14酵母44牛、猪、羊10韧齿龟152.种属差异与分子进化生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第45页一定结构，一定功效结构改变，功效改变结构破坏，功效破坏二、空间结构与功效关系生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第46页第六节蛋白质理化性质

一、两性解离与等电点：概念：蛋白质净电荷等于零时环境pH值。不一样蛋白质其等电点不一样：胃蛋白酶：1.0～2.5；胰岛素：5.3～5.35；血红蛋白：7.07；鱼精蛋白：12.0～12.4特点：溶解度降低，可用于蛋白质分离电泳：大分子化合物在电场中运动过程。原理：不一样蛋白电荷正负和数量不一样，分子量不一样，形状不一样，所以在电场中运动速度不一样。方向与速度判别：pI–pH，正负为方向，数值为速度。用途：分离判定蛋白质等大分子化合物NH3+COOHP+NH3+COO—P±NH2COO—P-生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第47页点样处蛋白蛋白蛋白

1蛋白清蛋白依据载体不一样，电泳有膜电泳、凝胶电泳等如：人血清蛋白醋酸纤维膜电泳图谱。现有一混合蛋白质样品，内含A、B、C、D三种蛋白，其等电点分别为：A10.8B7.5C5.6D3.2，指出在pH7.5缓冲液中电泳时，它们各自位置。依据pI–pH，结果为：A

10.8–7.5=3.3B7.5–7.5=0C5.6–7.5=–1.9D3.2–7.5=–4.3它们电泳后位置为：点样处ABCD–+凝胶电泳例题生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第48页蛋白质分子量小几万，大可达几百万，其大小为1~100nm，已经到达胶体质点范围，同时，蛋白质分子外表为亲水表面，所以，蛋白质属于亲水胶体，而且是稳定胶体。稳定原因：水化膜，同种电荷+二、胶体性质+生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第49页+±－+±－酸碱加脱水剂不过稳定是相正确，假如改变条件其稳定性就会发生改变，如加入有机溶剂则会脱去水化膜，改变pＨ就会改变其电荷。生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第50页透析：大分子化合物不能经过半透膜性，可用于蛋白质脱盐沉降：在强离心场中，大分子化合物向离心力方向移动现象沉降系数（s）：单位离心场强单位时间内蛋白质沉降距离，其单位是S（注意s与S区分），如某蛋白沉降系数为70，则表示为70S。蛋白质S值大小能够近似表示蛋白质分子量相对大小。生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第51页三、变性概念：物理化学原因影响，空间结构破坏，性质改变，功效丧失核糖核酸酶变性过程生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第52页原因：物理：热、高能射线，振动；化学：强酸、强碱、变性剂。原因：空间结构破坏。性质改变：溶解度下降，反应活性改变。标志：生物活性丧失生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第53页盐析：高浓度中性盐使蛋白质沉淀现象原因：破坏了稳定胶体两个原因四、沉淀：NH4+SO42-NH4+SO42-SO42-NH4+NH4+SO42-++++++NH4+NH4+SO42-NH4+SO42-NH4+SO42-SO42-++++++++++++SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-静电荷为零优点：不影响蛋白质空间结构，惯用于蛋白质分离惯用盐类：硫酸铵和氯化钠盐溶：低浓度中性盐使蛋白质溶解度增加现象变性沉淀；沉淀剂沉淀：有机溶剂、重金属盐、一些酸类，如苦味酸、三氯乙酸；相互沉淀生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第54页280nm，因为有苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸,可用于蛋白质含量测定六呈色反应：茚三酮反应双缩脲反应：可用于蛋白质含量测定（540nm）五紫外吸收：生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第55页一、蛋白质分离纯化依据

大小（大小从几百到一百万。普通10,000~150,000）形状（球型、雪茄型蛋白在电泳、梯度离心、层析时摩擦阻力、扩散速度不一样）电荷（天冬氨酸、谷氨酸占优势，pH=7时带负电荷，为酸性蛋白；赖氨酸、和精氨酸残基占优势，pH=7时带正电荷，为碱性蛋白）等电点（蛋白质等电点普通为4.0-10.0之间）电荷分布（荷电残基不均匀分布或成簇分布时往往能以适当强度与阴阳两种离子交换树脂作用）第七节蛋白质分离纯化生命活动的主要承担者蛋白质专业知识专家讲座第56页疏水性（多数疏水性氨基酸蚕基藏在蛋白内部，但也有一些见于表面。盐浓度增大时往往露出疏水表面）溶解度（溶解度从基本不溶<10ug/ml到极易溶解>300mg/ml,pH、离子强度、离子性质、温度、溶液极性等影响溶解度）密度（富含磷酸盐蛋白高密度1.8mg