生物化学蛋白质上

1、第一节第一节 蛋白质在生命活动中的作用蛋白质在生命活动中的作用 一、蛋白质的概念一、蛋白质的概念 蛋白质蛋白质( (protein):protein):是由氨基酸是由氨基酸( (amino acids)amino acids) 通过肽键通过肽键( (peptide bond)peptide bond)相连形成的高分子相连形成的高分子 含氮化合物。含氮化合物。 三、蛋白质的元素组成三、蛋白质的元素组成 碳碳50%氢氢7%氧氧23%氮氮16%硫硫0-3% 微量的磷、铁、铜、碘、锌、钼微量的磷、铁、铜、碘、锌、钼 1/16% 蛋白质系数蛋白质系数 蛋白质的一些功能蛋白质的一些功能 酸水解：色氨酸破坏

2、，天冬酰胺、谷胺酰胺脱酸水解：色氨酸破坏，天冬酰胺、谷胺酰胺脱 酰胺基酰胺基 碱水解：消旋，色氨酸稳定碱水解：消旋，色氨酸稳定 酶水解：水解位点特异，用于一级结构分析。酶水解：水解位点特异，用于一级结构分析。 第二节 氨基酸组成蛋白质的基本单位 v自然界中的氨基酸有自然界中的氨基酸有300余种，组成余种，组成 生物体蛋白质的氨基酸有生物体蛋白质的氨基酸有20种。种。 v-氨基酸氨基酸 起偏镜 检偏镜 Thr（苏）和苏）和Ile（异）有四种立体异构体。其余异）有四种立体异构体。其余 17种氨基酸有两种光学异构体：种氨基酸有两种光学异构体：L型、型、D型。型。 构成蛋白质的氨基酸均属构成蛋白质的氨

3、基酸均属L-型。型。 Gly：一种构型，无旋光性；一种构型，无旋光性； 按按R基的极性性质分类：基的极性性质分类： 非极性氨基酸非极性氨基酸 极性不带电荷的氨基酸极性不带电荷的氨基酸 酸性氨基酸酸性氨基酸 碱性氨基酸碱性氨基酸 二、氨基酸的种类和结构二、氨基酸的种类和结构 氨基酸的分类氨基酸的分类 结构结构名称名称缩写缩写pI 1、非极性（疏水性）、非极性（疏水性） H-CHCOO- +NH3 甘氨酸甘氨酸glycineGly，G5.97 CH3-CHCOO- +NH3 丙氨酸丙氨酸alanineAla，A6.00 CH3-CH-CHCOO- CH3+NH3 缬氨酸缬氨酸valineVal，V

4、5.96 CH3-CH-CH2-CHCOO- CH3+NH3 亮氨酸亮氨酸leucineLeu，L5.98 CH3-CH2-CH-CHCOO- CH3+NH3 异亮氨酸异亮氨酸isoleucineIle,I5.98 -CH2-CHCOO- +NH3 苯丙氨酸苯丙氨酸phenylalaninePhe,F5.48 CH2 2HCCH-COO- 2HCNH 脯氨酸脯氨酸prolinePro,P6.30 结构结构名称名称缩写缩写pI 2、极性不带电荷的氨基酸、极性不带电荷的氨基酸 N CH2CHCOO- +NH3 色氨酸色氨酸tryptophanTrp，W5.89 CH3-S-CH2CH2-CHCOO

5、- +NH3 -CH2-CHCOO- +NH3 HO- 酪氨酸酪氨酸tyrosineTyr，Y5.66 半胱氨酸半胱氨酸cysteineCys，C5.07 HS-CH2-CHCOO- +NH3 甲硫（蛋）氨酸甲硫（蛋）氨酸methionineMetM5.74 结构 名称 缩写 pI H H2N-C-CH2-CHCOO- O+NH3 天冬酰胺天冬酰胺asparagineAsn，N5.41 H2N-C-CH2CH2-CHCOO- O+NH3 谷氨酰胺谷氨酰胺glutamineGln，Q5.65 HO-CH-CHCOO- +NH3 CH3 苏氨酸苏氨酸threonineThr，T5.60 丝氨酸丝氨

6、酸serineSer，S5.68 HO-CH2-CHCOO- +NH3 结构结构名称名称缩写缩写pI 3、碱性氨基酸（带正电荷）、碱性氨基酸（带正电荷） H2NCH2CH2CH2CH2-CHCOO- +NH3 赖氨酸赖氨酸lysineLys，K9.74 H2NCNHCH2CH2CH2-CHCOO- +NH3 NH 精氨酸精氨酸arginineArg，R10.76 HC=C-CH2-CHCOO- NNH+NH3 CH 组氨酸组氨酸histidineHis，H7.59 结构结构名称名称缩写缩写pI 4、酸性氨基酸（带负电荷）、酸性氨基酸（带负电荷） HOOC-CH2-CHCOO- +NH3 天冬氨

7、酸天冬氨酸Asp，D2.97 Asparticacid HOOC-CH2-CH2-CHCOO- +NH3 谷氨酸谷氨酸Glu，E3.22 Glutamicacid 结构结构名称名称缩写缩写pI 几种特殊氨基酸几种特殊氨基酸 脯氨酸脯氨酸 （亚氨基酸）（亚氨基酸） CH2 CHCOO- NH2+ CH2 CH2 CH2 CHCOO- NH2+ CH2 CH2 -OOC-CH-CH2-S +NH3 S-CH2-CH-COO- +NH3 -OOC-CH-CH2-S +NH3 S-CH2-CH-COO- +NH3 半胱氨酸半胱氨酸 + 胱氨酸胱氨酸 二硫键二硫键 -HH -OOC-CH-CH2-SH

8、+NH3 -OOC-CH-CH2-SH +NH3 HS-CH2-CH-COO- +NH3 HS-CH2-CH-COO- +NH3 芳香族氨基酸芳香族氨基酸 紫外吸收紫外吸收 在在280nm左右，左右， Trp吸收最强，吸收最强，Tyr 次之，次之，Phe最弱。最弱。分分 析溶液中蛋白质含析溶液中蛋白质含 量的快速简便方法。量的快速简便方法。 摩尔吸光系数摩尔吸光系数 从营养学角度可分为：必需氨基酸和非必需氨基酸，从营养学角度可分为：必需氨基酸和非必需氨基酸， 必需氨基酸：人体必不可少，而机体内又不能合成，必需氨基酸：人体必不可少，而机体内又不能合成， 必须从食物中补充的氨基酸。必须从食物中补充

9、的氨基酸。 异亮氨酸、蛋氨酸、缬氨酸、亮氨酸、色氨酸、苯丙异亮氨酸、蛋氨酸、缬氨酸、亮氨酸、色氨酸、苯丙 氨酸、苏氨酸、赖氨酸氨酸、苏氨酸、赖氨酸 三、氨基酸的理化性质三、氨基酸的理化性质 两性离子（偶极）两性离子（偶极）：在某一：在某一pH值时，羧基以值时，羧基以COO， 氨基以氨基以 NH3 +形式存在，这样的氨基酸分形式存在，这样的氨基酸分 子含有一个正电荷和一个负电荷，称为子含有一个正电荷和一个负电荷，称为-。 1.两性解离和等电点两性解离和等电点 ( (isoelectric point, pI) :isoelectric point, pI) : 在某一在某一pHpH值时，值时，氨

10、基酸或蛋白质的净电氨基酸或蛋白质的净电 荷为荷为0 0，在电场中其既不向正极也不向负极，在电场中其既不向正极也不向负极 移动，这时的移动，这时的pHpH值称为值称为AAAA或蛋白质的等电点。或蛋白质的等电点。 解离成阳离子和阴离子的趋势及数目相等时解离成阳离子和阴离子的趋势及数目相等时 溶液的溶液的pHpH值值。等电点时氨基酸为等电点时氨基酸为两性离子。两性离子。 氨基酸的两性离子氨基酸的两性离子 阳离子阳离子阴离子阴离子 pHpIpH=pIpHpI +OH- +H+ CH NH2 COO-R CH NH2 COO-RCH NH3+ COO-R CH NH3+ COO-R +OH- +H+ C

11、H COOHR NH3+ CH COOHR NH3+ pI=1/2(pK1+pK2) 侧链不解离的侧链不解离的AA：pI=（pK1+pK2）/2 带正电荷的带正电荷的AA：pI=（pK2+pKR）/2 带负电荷的带负电荷的AA：pI=（pK1+pKR）/2 谷氨酸的滴定曲线谷氨酸的滴定曲线 1 pK R pK 2 pK 赖氨酸的滴定曲线赖氨酸的滴定曲线 1 pK 2 pK 3 pK 2 2、氨基酸的化学性质、氨基酸的化学性质 Pro:亮黄色亮黄色 max440nm Sanger反应（反应（2，4-二硝基氟苯）二硝基氟苯） （DNP氨基酸）氨基酸） 弱碱弱碱 （DNFB，Sanger试剂试剂）

12、黄色黄色 DNP-AA Edman反应（苯异硫氰酸酯反应（苯异硫氰酸酯PITC） 第三节蛋白质的结构第三节蛋白质的结构 一、蛋白质的结构层次一、蛋白质的结构层次 蛋白质是由一条或多条多肽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。链以特殊方式结合而成的生物大分子。 一级结构（AA序列） 二级结构 三级结构 四级结构（聚合体） 空间结构空间结构 * 二、蛋白质的一级结构二、蛋白质的一级结构(共价结构）共价结构） v肽肽(peptide):是是由一个AA的-羧基 与另一个AA的-氨基缩合脱水而形 成的化合物。 v肽键肽键(peptide bond)pepti

13、de bond)：是由一个氨是由一个氨 基酸的基酸的 - -羧基与另一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的 - - 氨基脱水缩合而形成的酰胺键。氨基脱水缩合而形成的酰胺键。 肽链肽链的书写书写及命名 书写：把含自由-氨基的AA一端放左边（称为N-末端 或氨基末端）；把含自由-羧基AA放在右边（称 为C-末端或羧基末端）。 命名：从肽链的N-末端开始，按照AA在肽链中顺序逐一 称为某氨基酰某氨基酰某氨基酸。 如上面的肽称为：丙氨酰甘氨酰酪氨酰谷氨酸 CH2 H2N-CH-C-NH-CH-C-NH-CH-C-NH-CH-COOH CH3 = O H = O CH2 OH = O CH2 COOH 几种生

14、物活性肽几种生物活性肽 1. 1. 谷胱甘肽谷胱甘肽( (glutathione, GSH)glutathione, GSH) CNH-CH-C-NH-CH2COOH CH2 = O = O SH COOH CHNH2 CH2 CH2 Glu-Cys-Gly S S Glu-Cys-Gly 还原型谷胱甘肽 （GSH） 氧化型谷胱甘肽 （GSSG） 2GSHGS-SG -2H +2H 二硫键二硫键 2.2.胰岛素胰岛素 蛋白质的一级结构：多肽链中的氨基酸序列，也包蛋白质的一级结构：多肽链中的氨基酸序列，也包 括多肽链中连接氨基酸残基的共价键，主要是括多肽链中连接氨基酸残基的共价键，主要是 肽键和

15、二硫键。肽键和二硫键。 蛋白质的一些功能蛋白质的一些功能 氨基酸的分类氨基酸的分类 结构结构名称名称缩写缩写pI 1、非极性（疏水性）、非极性（疏水性） H-CHCOO- +NH3 甘氨酸甘氨酸glycineGly，G5.97 CH3-CHCOO- +NH3 丙氨酸丙氨酸alanineAla，A6.00 CH3-CH-CHCOO- CH3+NH3 缬氨酸缬氨酸valineVal，V5.96 -OOC-CH-CH2-S +NH3 S-CH2-CH-COO- +NH3 -OOC-CH-CH2-S +NH3 S-CH2-CH-COO- +NH3 半胱氨酸半胱氨酸 + 胱氨酸胱氨酸 二硫键二硫键 -HH -OOC-CH-CH2-SH +NH3 -OOC-CH-CH2-SH +NH3 HS-CH2-CH-COO- +NH3 HS-CH2-CH-COO- +NH3 从营养学角度可分为：必需氨基酸和非必需氨基酸，从营养学角度可分为：必需氨基酸和非必需氨基酸， 必需氨基酸：人体必不可少，而机体内又不能合成，必需氨基酸：人体必不可少，而机体内又不能合成， 必须从食物中补充的氨基酸。必须从食物中补充的氨基酸。 异亮氨酸、蛋氨酸、缬氨酸、亮氨酸、色氨酸、苯丙异亮氨酸、蛋氨酸、缬氨酸、亮氨酸、色氨酸、苯丙 氨酸、苏氨酸、赖氨酸氨酸、苏氨酸、赖氨