蛋白质化学课件

蛋白质化学

（ChemistryofProtein)蛋白质的主要功能结构功能——膜蛋白、糖蛋白催化功能——酶运输、贮存功能——血红蛋白运动功能——肌球蛋白、肌动蛋白免疫功能——抗体代谢调节功能——激素生命的表现形式本质上是蛋白质功能的体现WhatisProtein?生命活动的物质基础

一种能量营养素一种生物大分子（由氨基酸分子连接而成）第一节蛋白质的分子组成一、组成蛋白质的主要元素：蛋白质的特征元素（平均含量：16%）CHONS生物样品蛋白质含量=含氮量×6.251/16%

每克氮相当于6.25克蛋白质三鹿奶粉事件三聚氰胺白色结晶粉末，没有气味和味道。含氮量66%。牛奶或奶粉添加三聚氰胺可提升蛋白质含量的检测指标。婴幼儿产生肾结石三聚氰胺某蛋白质样品溶液含氮量为15g／L，则蛋白质浓度应为A.53.75g／LB.63.75g／LC.73.75g／LD.83.75g／LE.93.75g／L课堂练习

二、蛋白质的结构单位—

氨基酸(aminoacid)（一）20种标准氨基酸：均为L-α-氨基酸（甘氨酸、脯氨酸除外）氨基酸的不同在于R基不同H甘氨酸CH3丙氨酸COOH│NH2

—Cα

—H│R共同结构CH2OH丝氨酸（二）氨基酸的分类——根据R基的结构性质分

非极性脂肪族

氨基酸极性不带电

氨基酸芳香族

氨基酸带正电

氨基酸带负电

氨基酸1．非极性脂肪族R基氨基酸（7种）(蛋氨酸)2．极性不带电荷R基氨基酸（5种）3．芳香族R基氨基酸（3种）4．带正电荷R基氨基酸（碱性氨基酸，3种）——R基在生理状态下可结合H+而带正电荷5．带负电荷R基氨基酸（酸性氨基酸，2种）——R基在生理状态下可解离出H+而带负电荷没有D\L构型之分的氨基酸是？

含S元素的氨基酸是？R基团中含羧基(-COOH)的氨基酸有？课堂练习（四）氨基酸的性质紫外吸收：λ=280nm（主要来自色、酪氨酸）茚三酮反应：（蓝紫色）（脯氨酸、羟脯氨酸的茚三酮反应呈黄色）（四）氨基酸的性质氨基酸具有羧基、氨基等具酸性能电离出H+而成COO-具碱性能结合H+而成NH3+3.两性解离与等电点（电离程度取决于

溶液酸碱度）等电点：氨基酸所带正、负电荷相等时，溶液的pH值即为该氨基酸的等电点(pI)

。溶液环境

pH＜pIpH＝pI

pH＞pI带电情况正电不带电(兼性离子)负电在电场中向负极移动不移动向正极移动

在pH6.0的溶液中，哪种氨基酸基本不带电？A.丙氨酸B.精氨酸C.谷氨酸

D.赖氨酸E.天冬氨酸在pH7.0时，哪种氨基酸带正电荷？A.色氨酸B.亮氨酸C.谷氨酸

D.赖氨酸E.苏氨酸课堂练习第二节肽键与肽（一）肽键(peptidebond)

一个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨基脱水缩合而形成肽键。H2O肽键具有部分双键性质,不能自由旋转（二）肽平面（peptideunit）二、肽(peptide)1.肽是氨基酸的链状聚合物氨基酸残基寡肽、多肽、多肽链（polypeptidechain）主链/骨架（backbone）、侧链（sidechain）氨基端/

N端、羧基端/

C端肽链的编号及书写方向：N端→C端N端C端氨基酸数量（蛋白质含有50个以上的氨基酸）多肽链数量（蛋白质分子可以含有不止一条多肽链）蛋白质的生物活性与构象关系密切许多蛋白质含有辅基2.蛋白质是大分子肽蛋白质与多肽的区分：三、生物活性肽谷胱甘肽（GSH）功能基：巯基（-SH）抗氧化剂肽键是指：A．–CO-NH-B．–CO-OH-C．–CO=NHD．–CH=NH关于多肽链的描述，不正确的是：A．N端和C端分别含自由α-NH2

与α-COOHB．书写方向是N端→C端C．主链由肽键和Cα构成

D．侧链指的是氨基酸残基课堂练习第三节蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构基本结构空间结构、构象一级结构二级结构三级结构四级结构一、蛋白质的一级结构（primarystructure）概念：蛋白质多肽链中的氨基酸序列。维系键：肽键（另有少量二硫键-S-S-）意义:决定空间结构,是蛋白质生物活性的分子基础二、蛋白质的二级结构（secondarystructure）定义：蛋白质多肽链主链的局部构象。类型：α-螺旋、β-折叠、β-转角、环、无规卷曲、基序α-螺旋β-折叠β-转角环

二、蛋白质的二级结构（secondarystructure）二级结构是由于肽平面的相对旋转而形成的。维系键：氢键氢键三、蛋白质的三级结构

（tertiarystructure）定义：蛋白质分子整条多肽链

的空间结构。维系键：疏水作用、氢键、离子键；少量二硫键

亲水基团（分子表面）；疏水基团（分子内部）正确的三级结构是蛋白质具有生物学活性的基础。

结构域（domain）较大的蛋白质分子中由一个或多个肽段折叠而成，既是结构单位，又是功能单位。例如：免疫球蛋白的功能区就是结构域。结构域是蛋白质三级结构的一部分。四、蛋白质的四级结构（quaternarystructre）定义：两个或两个以上独立三级结构的多肽链

结合而形成的空间结构。维系键：

疏水作用、氢键、离子键、二硫键亚基血红蛋白的四级结构2个α-亚基

2个β-亚基肌红蛋白的三级结构

蛋白质结构示意图（氨基酸序列）（肽段构象）（肽链构象）（亚基结合）肽键氢键疏水作用、氢键、离子键、二硫键五、维持蛋白质结构的化学键

共价键：肽键、二硫键非共价键：氢键/疏水作用/离子键/范德华力

离子键疏水作用二硫键

氢键范德华力维持蛋白质一级结构的化学键是？蛋白质二级结构有哪些类型？关于蛋白质三级结构的描述，错误的是A.天然蛋白质分子均有这种结构B.具有三级结构的多肽链都具有生物活性

C.三级结构的稳定性主要由次级键维持

D.亲水基团聚集在三级结构的表面

E.决定盘旋折叠的因素是氨基酸残基课堂练习第

四节

蛋白质结构与功能的关系一、氨基酸序列与功能的关系

蛋白质的氨基酸序列决定其构象。蛋白质的氨基酸序列相似，则其功能也一致。正常β链H-缬—组—亮—苏—脯—谷—谷—…异常β链：H-缬—组—亮—苏—脯—缬—谷—…改变蛋白质的氨基酸序列可影响其功能：分子病：基因突变引起蛋白质结构或水平异常而导致。如:血红蛋白分子结构异常而导致

镰状细胞贫血。二、蛋白质构象与功能的关系

蛋白质构象决定其性质和功能。

蛋白质构象改变，则活性改变。第五节

蛋白质的理化性质一、蛋白质的一般性质

1.紫外吸收：λ=280nm2.蛋白质的呈色反应

颜色反应→光吸收→定量分析茚三酮反应：

蛋白质的游离氨基可与茚三酮反应呈蓝紫色双缩脲反应：

蛋白质紫色络合物OH-Cu2+3.氨基端反应4.

蛋白质的两性解离与等电点(pI)

（与氨基酸的两性解离、等电点类似）溶液环境

pH＜pIpH＝pI

pH＞pI带电情况正电不带电(兼性离子)负电在电场中向负极移动不移动向正极移动

二、蛋白质的大分子性质1.蛋白质溶液是稳定的亲水胶体稳定因素：同性电荷、水化膜阻止蛋白质聚集,沉淀！溶液pH<pIpH=pIpH>pI将蛋白质溶液的pH调节到其等电点A.可使蛋白质表面的净电荷不变B.可使蛋白质表面的净电荷增加C.可使蛋白质稳定性增加D.可使蛋白质稳定性降低，易沉淀析出E.对蛋白质表面水化膜无影响课堂练习2.沉降与沉降系数（自学）沉降：通过超速离心使蛋白质颗粒下沉的现象。沉降系数（S）可粗略反映蛋白质分子大小对于某一特定蛋白质颗粒，其沉降速度与离心加速度（相对重力）之比为一常数，该常数称为蛋白质的沉降系数，用

S(1S=10-13秒)表示。3.蛋白质的变性

某些因素破坏了蛋白质空间结构，导致蛋白质的理化性质改变和生物学活性丧失，称为蛋白质的变性（denaturation）。非折叠状态，无活性8M尿素或β-巯基乙醇

去除尿素、β-巯基乙醇天然蛋白，有活性变性蛋白，无活性变性因素：物理因素：高温、高压、紫外线、X线等。化学因素：强酸、强碱、有机溶剂、重金属离子等。变性蛋白质的特点：丧失生物学活性（蛋白质变性的主要特征）水中溶解度降低，黏度增加，更易被蛋白酶水解。变性的本质破坏非共价键，只影响蛋白质的空间结构，不涉及肽键和一级结构的改变。4.蛋白质的复性若变性程度较轻，去除变性因素可使蛋白质恢复或部分恢复其原有构象和功能，称为复性(renaturation)。。许多蛋白质变性后不能复原，为不可逆性变性！某些蛋白质在发生热变性后，松散的多肽链相互缠绕变成固体状态，称为蛋白质凝固（coagulation）。。第六节

蛋白质的分离与鉴定一、蛋白质沉淀（precipitation）定义：蛋白质分子相互聚集从溶液中析出原理：破坏同种电荷、水化膜1.盐析法2.有机溶剂沉淀法（乙醇、丙酮等）3.重金属盐沉淀法（铅、汞、铜、银等）4.生物碱试剂及某些酸类沉淀法蛋白质沉淀方法：定义：高浓度中性盐使蛋白质从溶液中析出沉淀。常用中性盐：(NH4)2SO4

、NaCl、Na2SO4特点：蛋白质不变性易变性二、电泳（electrophoresis）带电颗粒在电场中向与自身电荷相反的电极移动。（凝胶电泳、薄膜电泳、毛细管电泳等）分子量小、带电多的颗粒移动快。三、透析技术（dialysis）用透析袋（半透膜）把蛋白质和小分子分离蛋白质形成的胶体颗粒，在哪种条件下最不稳定？A.溶液pH大于pIB.溶液pH等于pIC.溶液pH小于pID.溶液pH等于7.0蛋白质变性是由于A.蛋白质水解B.肽键断裂C.蛋白质空间结构破坏D.氨基酸组成改变E.氨基酸序列改变课堂练习蛋白质组成的基本单位为L-α-氨基酸（甘氨酸除外）。氨基酸通过肽键相连而成肽。蛋白质一级结构是氨基酸序列。二级结构是指蛋白质主链局部的空间结构，不涉及氨基酸残基侧链构象。三级结构是指多肽链主链和侧链的全部原子的空间排布位置。四级结构是指蛋白质亚基之间的聚合。蛋白质空间构象与功能有着密切关系，蛋白质的空间构象发生改变，可导致其理化性质变化和生物活性的丧失。分离纯化蛋白质通常利用蛋白质的理化性质，采取不损伤蛋白质结构和功能的物理方法来纯化蛋白质。本章小结蛋白质的结构与功能组成蛋白质的氨基酸氨基酸的分类不同氨基酸的差异性具有两性解离性质和等电点茚三酮反应紫外吸收特性氨基酸通过肽键形成肽或蛋白质一级结构氨基酸的排列顺序，二硫键的位置二级结构蛋白质主链的局部空间结构形式，以氢键维持其稳定