04蛋白质化学

1、第四章第四章 蛋白质化学蛋白质化学学习要求学习要求掌握氨基酸的组成结构、分类和性质，蛋白质的组成、结构和理化性质 熟悉维持蛋白质结构的作用力，蛋白质在生命活动中的重要性 了解蛋白质的结构与功能的关系及体内重要的活性肽重点：蛋白质的各级结构教学内容教学内容l第一节蛋白质的分子组成l第二节蛋白质的分子结构l第三节蛋白质结构与功能的关系l第四节 蛋白质的理化性质概述概述l蛋白质的生理功能l酶催化l免疫保护l运输氧气l其它第一节蛋白质的分子组成第一节蛋白质的分子组成l氨基酸l标准氨基酸：用来合成蛋白质的氨基酸（20种）l组成合成一、蛋白质的元素组成一、蛋白质的元素组成ln是特征性元素是特征性元素l蛋白

2、质含n约16%： 样品中蛋白质的质量=氮的质量6.25凯氏定氮法二、氨基酸的结构二、氨基酸的结构l标准氨基酸是l-a a-氨基酸氨基酸（ 两个特例）两个特例）常用写法常用写法特例：特例：l甘氨酸：没有构型之分（没有旋光性）l脯氨酸：亚氨基酸，而不是氨基酸p31三、氨基酸的分类三、氨基酸的分类l是否用于合成蛋白质 标准/非标准l有无遗传密码 编码/非编码l人体能否合成 必需/非必需p161l分解产物转化 生糖/生酮/生糖兼生酮p173lr结构 脂肪/芳香/杂环族lr酸碱性 酸性/碱性/中性lr结构与极性 非极性疏水r/极性不带电荷r/带正电荷r/带负电荷r 脂肪脂肪/芳香芳香/杂环族氨基酸杂环族

3、氨基酸脂肪族。芳香族苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸杂环族组氨酸、脯氨酸酸性酸性/碱性碱性/中性氨基酸中性氨基酸酸性天冬氨酸、谷氨酸碱性精氨酸、赖氨酸、组氨酸中性。 非极性疏水非极性疏水r氨基酸氨基酸极性不带电荷极性不带电荷r氨基酸氨基酸带正电荷带正电荷r氨基酸氨基酸带负电荷带负电荷r氨基酸氨基酸相关问题相关问题l疏水性（r基非极性）/亲水性（ r基极性）l酸性最强（等电点最低）、碱性最强（等电点最高）l含硫、含羟基、支链、含n原子最多四、氨基酸的理化性质四、氨基酸的理化性质1. 紫外吸收特征 2. 两性解离与等电点3. 茚三酮反应1. 紫外吸收特征紫外吸收特征280nm2. 两性解离与等电点两性解离

4、与等电点l两性解离：既可以结合h+带正电荷，又可以给出h+带负电荷l氨基酸的等电点：在某一ph条件下，氨基酸解离成阳离子和阴离子的程度相同，氨基酸的净电荷为零，此时溶液的ph值称为（pi）2. 两性解离与等电点两性解离与等电点l如果phpi，氨基酸的净电荷为负，在电场中向正极移动l碱性氨基酸等电点高，其水溶液的ph值高phpipiphpirrr2. 两性解离与等电点两性解离与等电点pi=（pk1+pk2）/23. 茚三酮反应茚三酮反应 l先氧化，再缩合570nml以上性质蛋白质有吗？五、蛋白质的分类五、蛋白质的分类l组成成分：单纯单纯、缀合缀合（辅基）（辅基）l构象：纤维状纤维状、球状球状第一

5、节小结第一节小结第二节第二节 蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构l四个层次：一、二、三、四级结构（后三种又二、三、四级结构（后三种又称空间结构、构象）称空间结构、构象）l结构决定功能l构象（稳定、变化）一、肽一、肽l肽键：a-羧基、a-氨基l肽：氨基酸通过肽键肽键连接而成的分子酰胺键1. 命名命名 寡肽、多肽、氨基酸残基、主链 侧链、氨基端/n端、羧基端/c端、方向性-n-ca-c-2. 换算换算l氨基酸分子量氨基酸残基数 *110 【单纯蛋白质】l例：500个氨基酸，分子量为？55，000da 道尔顿道尔顿55kda 千道尔顿千道尔顿3.谷胱甘肽谷胱甘肽（gsh）谷胱甘肽谷胱甘肽（gsh）l体

6、内重要的抗氧化剂（因含巯基）l保护巯基酶l还原细胞膜的过氧化脂质，保护细胞膜蚕豆病蚕豆病l红细胞膜破碎溶血2 gsh gs-sg还原氧化谷胱甘肽还原酶nadph二、蛋白质的一级结构二、蛋白质的一级结构l定义：氨基酸的排列顺序，包括肽键与二硫键 【共价键】l一级结构是空间结构的基础例：例： 牛胰岛素的一级结构牛胰岛素的一级结构写出中文名称写出中文名称a链链l甘、异亮、缬、谷、谷氨酰胺 、半胱、半胱、丙、丝、缬、半胱、丝、亮、酪、谷氨酰胺、亮、谷、天冬酰胺、酪、半胱、天冬酰胺b链链l苯丙、缬、天冬酰胺、谷氨酰胺、组、亮、半胱、甘、丝、组、亮、缬、谷、丙、亮、酪、亮、缬、半胱、甘、谷、精、甘、苯丙、

7、苯丙、酪、酪、脯、赖、丙三、蛋白质的二级结构三、蛋白质的二级结构l定义：主链主链的局部局部构象l包括a螺旋、 b折叠、 b转角、无规卷曲1.肽平面肽平面l六个原子在一个平面2. a a螺旋螺旋l右手单螺旋l参数：l螺旋一圈3.6个氨基酸l螺距0.54nml螺旋直径0.5nm2. a a螺旋螺旋l维持a螺旋的作用力是氢键ln=43. b b折叠折叠l锯齿状结构l一个单位包含2个氨基酸l氢键l同向排列、反向排列4. b b转角转角l由四个氨基酸构成，其中第二个常为脯氨酸l氢键5.无规卷曲无规卷曲l构象没规律四、蛋白质的三级结构四、蛋白质的三级结构l一条一条完整多肽链的空间结构l在肽链上彼此远离远离

8、的一些氨基酸可以依靠一些作用力靠近在一起三级结构特点三级结构特点l疏水基团在分子内部l亲水基团在分子表面l稳定性的维持：氢键、疏水作用疏水作用、离子键、共价键超二级结构、结构域超二级结构、结构域 l介于二级结构二级结构和三级结构三级结构之间的形式五、蛋白质的四级结构五、蛋白质的四级结构l亚基：几条几条肽链构成，肽链之间没有共价键连没有共价键连接接例：血红蛋白例：血红蛋白六、维持蛋白质结构的化学键六、维持蛋白质结构的化学键l肽键 l二硫键l氢键l疏水作用l离子键l范德华力共价键非共价键肽键肽键nh2choohcr1n choohhhcr2n choohhcnh2chocr1r2h2o+肽肽键键二

9、硫键二硫键nhchoch2shcnhchoch2shcnhchoch2scsnhchoch2c二二硫硫键键半半胱胱氨氨酸酸残残基基 胱胱氨氨酸酸残残基基-2h+2h烫发原理烫发原理 氢键氢键l含量最多l维持二级结构的主要作用力疏水作用疏水作用l维持蛋白质三级结构最重要的作用力离子键离子键rcoh3nrn+orcorcoca2+ool数量不多，但是最强的非共价键 范德华力范德华力l任何两个原子保持范德华半径距离时都存在的一种作用力 六、维持蛋白质结构的化学键六、维持蛋白质结构的化学键l一级结构：肽键 、 二硫键l二级结构：氢键l三级结构：氢键、离子键、疏水作用、二硫键、 范德华力l四级结构：氢键

10、、离子键、疏水作用、范德华力第二节小结第二节小结结构功能第三节第三节 蛋白质结构与功能的关系蛋白质结构与功能的关系 结构决定功能结构决定功能l一级结构决定空间结构一级结构决定空间结构l一级结构包含形成空间结构的全部信息l一级结构微小改变空间结构改变l空间结构决定功能空间结构决定功能一级结构包含全部信息一级结构包含全部信息非共价键、二硫键例：核糖核酸酶，除去变性因素后，可恢复至天然的空间结构一级结构微小改变一级结构微小改变空间结构改变空间结构改变例：镰刀状红细胞性贫血血红蛋白血红蛋白b b亚基的一个氨基酸改变亚基的一个氨基酸改变b b亚基的空间结构改变亚基的空间结构改变血红蛋白分子的聚集血红蛋白

11、分子的聚集思考：思考：l病人的血红蛋白容易聚集，除了b亚基空间结构改变外，还有什么原因？l病人剧烈运动后镰刀状的红细胞会比静息状态下多，为什么？缬氨酸 vs 谷氨酸疏水性带电荷运动后血液ph，血红蛋白带电荷结构决定功能结构决定功能l一级结构决定空间结构l空间结构决定生理功能空间结构决定生理功能l变构改变活性 l变构导致疾病变构导致疾病变构导致疾病疯牛病第四节第四节 蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质l一般性质l紫外吸收l两性解离与等电点l呈色反应l大分子特性1.紫外吸收特征紫外吸收特征？nm2.两性解离与等电点两性解离与等电点 【蛋白质蛋白质】含碱性氨基酸越多其等电点越？含疏含碱性氨基酸越多其等

12、电点越？含疏水氨基酸越多其溶解度越？水氨基酸越多其溶解度越？ 体液中多数蛋白质等电点体液中多数蛋白质等电点7，带？电荷，带？电荷3.呈色反应呈色反应l茚三酮反应l双缩脲反应：碱性溶液，与碱性溶液，与cu2+作用呈紫红色作用呈紫红色含有两个酰胺键含有两个酰胺键nh2nh2ocnh2nh2ocnh2nhocnh2ocnnoocu2+-nh3-第四节第四节 蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质l一般性质l大分子特性l共有5点1. 半透膜与透析半透膜与透析l半透膜允许小分子通过，蛋白质分子不能通过l透析：蛋白质不能通过半透膜，可因此进行纯化2. 沉降与沉降系数沉降与沉降系数l沉降：运用离心技术l沉降系数：

13、沉降速度/离心加速度l单位sl分子量越大，沉降系数越大，但不成正比l核酸核糖体数字不能直接相加核糖体核糖体3.蛋白质溶液是胶体溶液蛋白质溶液是胶体溶液l直径1100nml稳定因素稳定因素=水化膜水化膜+同性电荷同性电荷l血液中的蛋白质可以维持胶体渗透压4.沉淀沉淀l破坏水化膜、中和电荷蛋白质沉淀4.沉淀沉淀l盐析大量、中性盐l仍有生物活性l不同蛋白盐析所需的盐浓度不同（球蛋白、清蛋白） l重金属盐沉淀 ph pil生物碱试剂沉淀l有机溶剂沉淀5.变性与复性变性与复性l蛋白质变性：构象破坏破坏，理化性质改变改变，生物活性丧失l影响：疏水基团暴露溶解度降低沉淀 易被蛋白酶降解变性变性l本质是非共价

14、键破坏，不改变一级结构 （二硫键）（二硫键）l蛋白质变性的因素l物理：高温、高压、紫外线、超声波等l化学：强酸、强碱、尿素 重金属盐、生物碱试剂、有机溶剂复性复性l除去变性因素时，有些有些蛋白质仍能恢复构象和功能l难变性与沉淀的关系变性与沉淀的关系l变性后容易沉淀，但不一定沉淀l沉淀常常变性，但也不一定变性名解问答名解问答l肽键、亚基、蛋白质的等电点、盐析、蛋白质变性l简述二级结构含义、种类、稳定因素单选单选l选出不含硫的氨基酸a.苯甲酸b.胱氨酸c.甲硫氨酸d.牛磺酸e.组氨酸 单选单选l一个十肽含有3个羧基，该十肽可能含有a.谷氨酸b.精氨酸c.赖氨酸d.牛磺酸e.丝氨酸 单选单选l关于蛋

15、白质a螺旋的正确叙述是a.a螺旋的螺距是3.6nmb.a螺旋的形成及其稳定性受侧链r结构的影响c.a螺旋是左手螺旋d.蛋白质的二级结构是a螺旋e.每一个螺旋含5.4个氨基酸 单选单选l下列叙述不正确的是a.变性不改变蛋白质的一级结构b.蛋白质溶液的ph值越偏离其等电点越容易沉淀c.破坏蛋白质的水化膜并中和其所带电荷可以导致蛋白质沉淀d.盐析是用高浓度的盐沉淀水溶液中的蛋白质e.有四级结构的蛋白质都有两条以上的多肽链 单选单选l下列叙述不正确的是a.变性导致蛋白质沉淀b.蛋白质的结构单位是氨基酸c.寡肽在碱性条件下能与cuso4作用显色d.局部改变蛋白质的构象导致其功能改变e.所有氨基酸的溶液都

16、是无色的 单选单选l氨基酸是蛋白质的结构单位，自然界中有多少种氨基酸？a.20种b.32种c.64种d.200多种e.300多种 单选单选l没有旋光性的是a.甘氨酸b.脯氨酸c.色氨酸d.丝氨酸e.组氨酸 单选单选l不参与蛋白质合成的是a.半胱氨酸b.苯丙氨酸c.谷氨酰胺d.脯氨酸e.羟赖氨酸 单选单选l关于氨基酸的错误叙述是a.谷氨酸和天冬氨酸含两个氨基b.赖氨酸和精氨酸是碱性氨基酸c.酪氨酸和苯丙氨酸含苯环d.酪氨酸和丝氨酸含羟基e.亮氨酸和缬氨酸是支链氨基酸 单选单选l含氮原子最多的是a.胱氨酸b.精氨酸c.脯氨酸d.色氨酸e.丝氨酸 单选单选l等电点最高的是a.谷氨酸b.精氨酸c.亮氨

17、酸d.色氨酸e.组氨酸 单选单选l哪种氨基酸水溶液的ph值最低？a.谷氨酸b.精氨酸c.赖氨酸d.色氨酸e.天冬酰胺 单选单选l含有辅基的一定是a.单纯蛋白质b.核蛋白c.糖蛋白d.脂蛋白e.缀合蛋白质 单选单选l在多肽链中，一个氨基酸参与形成主链的原子的正确排列是a.cncab.cacnc.cancd.nccae.ncac 单选单选l人体内的一种重要的肽类抗氧化剂是a.催产素b.谷胱甘肽c.脑啡肽d.内啡肽e.血管紧张素 单选单选l蛋白质的一级结构及空间结构决定于a.氨基酸组成和顺序b.分子内离子键c.分子内氢键d.分子内疏水作用e.亚基 单选单选lb转角属于蛋白质的a.一级结构b.二级结构

18、c.结构域d.三级结构e.四级结构 单选单选la螺旋每上升一圈相当于氨基酸的个数是a.2.5b.2.7c.3.0d.3.6e.4.5 单选单选l在蛋白质的a螺旋结构中，第m个氨基酸的羰基o与第mn个氨基酸的氨基h形成氢键，其中n等于a.1b.2c.3d.4e.5 单选单选lb折叠的一个结构单位包含几个氨基酸？a.1b.1.5c.2d.3.6e.5.4 单选单选l一个b转角包含几个氨基酸？a.2b.3c.4d.5e.6 单选单选l蛋白质的二级结构不包括a.a螺旋b.b折叠c.b转角d.结构域e.无规卷曲 单选单选l关于蛋白质结构的不正确叙述是a.a螺旋属于二级结构b.各种蛋白质均具有一、二、三、四级结构c.三级结构属于空间结构d.无规卷曲是在一级结构基础上形成的e.一级结构决定空间结