第三章蛋白质化学

1、1 1、蛋白质的、蛋白质的2 2、蛋白质、蛋白质的化学组成的化学组成3 3、蛋白质的大小和分子量蛋白质的大小和分子量4 4、5 5、蛋白质的生物学功能蛋白质的生物学功能6 6、蛋白质的水解、蛋白质的水解1、coohc hh2nr不变部分不变部分可变部可变部分分蛋白质分子量的变化范围很蛋白质分子量的变化范围很大，从大约大，从大约60006000到到10000001000000道道尔顿（尔顿（dada）或更大。）或更大。某些蛋白质是由两个或更多某些蛋白质是由两个或更多个蛋白质亚基个蛋白质亚基( (多肽链多肽链) )通过通过非共价结合而成的，称非共价结合而成的，称寡聚寡聚蛋白质蛋白质。有些寡聚蛋白质

2、的。有些寡聚蛋白质的分子量可高达数百万甚至数分子量可高达数百万甚至数千万。（千万。（tmvtmv：4x104x107 7）蛋白质化学膜蛋白膜蛋白起运输作用抗体控制细胞生长、分化：控制细胞生长、分化： 生长因子、阻遏蛋白生长因子、阻遏蛋白毒蛋白：植物、微生物、昆虫所分泌毒蛋白：植物、微生物、昆虫所分泌许多蛋白在凝血作用、通透作用、许多蛋白在凝血作用、通透作用、 营养作用、记忆活动等方面起重要营养作用、记忆活动等方面起重要作用。作用。酶解时间长酶解时间长不破坏不破坏aa不引起不引起消消旋旋肽段和氨基肽段和氨基酸混合物酸混合物生理温度、生理温度、ph酶水解酶水解胰蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、糜蛋白酶

3、、胃蛋白酶等胃蛋白酶等引起消旋；引起消旋；arg 脱氨基脱氨基生成鸟氨酸生成鸟氨酸不破坏不破坏trpl-aa 和和d-aa混合物混合物5m naoh共共煮煮20 h碱水解碱水解trp被破坏；被破坏；一部分羟基一部分羟基aa (ser,thr) 被分解；被分解；asn 和和gln 的酰的酰胺基被水解胺基被水解下来下来不引起消不引起消旋旋l-aa6m hcl 或或4m h2so4共共煮煮20 h酸水解酸水解缺点缺点优点优点产物产物反应条件反应条件水解方法水解方法200200多种氨基多种氨基酸酸蛋白质氨基酸蛋白质氨基酸非蛋白质氨基酸非蛋白质氨基酸常见氨基酸常见氨基酸( (基本氨基酸基本氨基酸2020

4、种种) )稀有氨基酸稀有氨基酸: :几种几种( (如如, ,4-4-羟基羟基脯氨酸脯氨酸 5-5-羟基赖氨酸羟基赖氨酸) ) 根据是否组成蛋白质来分根据是否组成蛋白质来分甘氨酸甘氨酸 丙氨酸丙氨酸 缬氨酸缬氨酸 亮氨酸亮氨酸 异亮氨酸异亮氨酸 丝氨酸丝氨酸脯氨酸脯氨酸苏氨酸苏氨酸半胱氨酸甲硫氨酸根据氨基酸根据氨基酸r r基侧链的极性，基侧链的极性，可将氨基酸分为可将氨基酸分为疏水性氨基酸（非极性氨基酸）疏水性氨基酸（非极性氨基酸）亲水性氨基酸（极性氨基酸）亲水性氨基酸（极性氨基酸）不带电荷的极性氨基酸不带电荷的极性氨基酸带正电荷的碱性氨基酸带正电荷的碱性氨基酸带负电荷的酸性氨基酸带负电荷的酸性

5、氨基酸asp glulys arghisser thr tyrasn gln cysglyala val ileleu pro met phe trp 丙氨酸（丙氨酸（ala） 缬氨酸（缬氨酸（val） 亮氨酸（亮氨酸（leu） 异亮氨酸（异亮氨酸（ile） 脯氨酸（脯氨酸（pro） 苯丙氨酸（苯丙氨酸（phe） 色氨酸（色氨酸（trp） 甲硫氨酸（甲硫氨酸（met） 非极性非极性r r基团氨基酸基团氨基酸 （8 8种）：种）： 特点：不易溶于水特点：不易溶于水alavalleuilemetphetrppror r基疏水性大小基疏水性大小 ala met pro val leu ile phe

6、 trp这类氨基酸这类氨基酸r r基的疏水性，在维持蛋白质的三基的疏水性，在维持蛋白质的三维结构中起着重要作用。维结构中起着重要作用。propro是唯一的一种是唯一的一种-亚氨基酸，它在蛋白亚氨基酸，它在蛋白质空间结构中具有极重要的作用，一般出现质空间结构中具有极重要的作用，一般出现在两段在两段-螺旋之间的拐角处螺旋之间的拐角处. .hncoho甘氨酸（甘氨酸（gly） 丝氨酸（丝氨酸（ser） 苏氨酸（苏氨酸（thr） 半胱氨酸（半胱氨酸（cys） 酪氨酸（酪氨酸（tyr） 天冬酰胺（天冬酰胺（asn） 谷氨酰胺（谷氨酰胺（gln） 极性不带电荷极性不带电荷r r基团氨基酸（基团氨基酸（7

7、7种）：种）：特点：特点：侧链含极性基团，在生理条件下不解离，侧链含极性基团，在生理条件下不解离，易溶于水，易溶于水，r r侧链能与水形成氢键。侧链能与水形成氢键。glyserthrcysasnglntyrcyscys中中r r含巯基（含巯基（-sh-sh），两），两个个cyscys的巯基氧化生成二硫的巯基氧化生成二硫键，键，二硫键在蛋白质的结构二硫键在蛋白质的结构中具有重要意义中具有重要意义 cyssscys cyssscys天冬氨酸（天冬氨酸（asp） 谷氨酸（谷氨酸（glu）aspglu在生理条件下在生理条件下, ,侧链羧基完全解侧链羧基完全解离，带负电荷。离，带负电荷。 r r基团带负

8、电荷氨基酸：基团带负电荷氨基酸：*为酸性氨基酸为酸性氨基酸味精即为谷氨酸的钠盐 r r基团带正电荷氨基酸：基团带正电荷氨基酸： 赖氨酸（赖氨酸（lys） 精氨酸（精氨酸（arg） 组氨酸（组氨酸（his）*为碱性氨基酸，为碱性氨基酸，在在生理条件下，侧链解离，带正电生理条件下，侧链解离，带正电荷荷胍基胍基lysarghish h+ +咪唑基咪唑基 常见常见2020种蛋白质氨基酸都有对应的种蛋白质氨基酸都有对应的遗遗传密码。传密码。近年发现谷胱甘肽过氧化物酶中存在近年发现谷胱甘肽过氧化物酶中存在硒代半胱氨酸硒代半胱氨酸，有证据表明此氨基酸，有证据表明此氨基酸由终止密码由终止密码ugauga编码，

9、可能是第编码，可能是第2121种种蛋白质氨基酸。蛋白质氨基酸。hse-chhse-ch2 2-ch-cooh-ch-coohnhnh2 2硒代半胱氨酸硒代半胱氨酸必需氨基酸半必需氨基酸非必需氨基酸其余氨基酸其余氨基酸arg hislys val ileleu phe met trpthr nhhocooh4-羟基脯氨酸h2nch2chch2ch2chcoohohnh25-羟基赖氨酸nh2ch3nhch2chch2ch2chcooh6-n-甲基赖氨酸hoiich2chcoohnh23,5-二碘酪氨酸 结结 构构 特特 点点 氨基酸在水溶液中或在晶体状态时主要时以两性离子的形式存在。 氨基酸在水中

10、的两性离子既能像酸一样放出质子，也能像氨基酸在水中的两性离子既能像酸一样放出质子，也能像碱一样接受质子，氨基酸具有碱一样接受质子，氨基酸具有酸碱性质酸碱性质，是一类两性电解质是一类两性电解质。h2nchcoorh3nchcoor-+-+ h+as an acid（proton donor）：）：as a base（proton acceptor）：）：h3nchcoohrh3nchcoor-+ h+ph1ph 11ph6在电场中，阳离子向负极移动；阴离子向阳极移动；调整ph，使氨基酸净电荷为零时，氨基酸既不向阳极也不向阴极移动。ph1ph 11ph6特点特点：净电荷数等于零，在电场中不移动；此

11、时氨基净电荷数等于零，在电场中不移动；此时氨基酸的溶解度最小。酸的溶解度最小。甘氨酸的解离甘氨酸的解离：k1 =rh+ r+r+rh+ h3nchcoohrh3nchcoor-+ h+k1k2 =r-h+ rh2nchcoorh3nchcoor-+-+ h+h+ rr-k2k1 k2 =r+ =rh+ r k2k1r-=h+ rh+ k1=r k2h+ h+2甘氨酸甘氨酸 pi=(2.34+9.60) /2=5.97侧链不含解离基侧链不含解离基团的中性氨基酸，团的中性氨基酸，其等电点是它的其等电点是它的pkpk 1 1和和pk 2pk 2的算的算术平均值术平均值氨基酸的解离常数可以氨基酸的解离

12、常数可以用测定滴定曲线的实验用测定滴定曲线的实验方法求得。方法求得。当当1mol1mol的甘氨酸溶的甘氨酸溶于于1l1l水水时，溶液的时，溶液的phph约为约为6 6，此时甘氨酸为此时甘氨酸为兼性离子兼性离子状态状态r r+ +。若用标准若用标准naohnaoh滴定滴定，以加入以加入的的naohnaoh摩尔数对摩尔数对phph作图，得滴定曲线作图，得滴定曲线b,b,在在ph9.60ph9.60处有一拐点处有一拐点（滴定中点（滴定中点) )。 0 h + oh-r+abr+ r+ r- 0 h + oh- r r+ +r r+ +r r+ +k2 = r- h+r+则则 k k2 2 = hh+

13、 + pkpk2 2=ph(=ph(拐点处）拐点处）pkpk2 2就是就是r r+ +的的nhnh3 3+ +50%50%解离解离时溶液的时溶液的phph值值，k k2 2就是此就是此时溶液的时溶液的hh+ + r-r+r+=r-r+abr+ r+ r- 0 h + oh-r+ =r+r+r+abr+ r+ r-r+=r-带有可解离带有可解离r r基基的氨基酸，相当的氨基酸，相当于三元酸，有于三元酸，有3 3个个pkpkpipi生理生理phph条件下那些氨基酸具有缓冲作用？条件下那些氨基酸具有缓冲作用？2020种基本氨基酸中只有种基本氨基酸中只有组氨酸的咪唑基的组氨酸的咪唑基的pkpk最接近生

14、理最接近生理phph值（游离氨基酸中为值（游离氨基酸中为6.006.00，在，在多肽链中为多肽链中为7.35 7.35 ），是在生理），是在生理phph条件下唯一条件下唯一具有缓冲能力的氨基酸。（具有缓冲能力的氨基酸。（血红蛋白血红蛋白） 天冬氨酸：天冬氨酸： h+ oh- cooh coo- coo- coo- k1 k r k2h3n+ c h h3n+ c h h3n+ c h h2n c h 2.09 3.86 9.82 ch2 ch2 ch2 ch2 cooh cooh coo- coo- asp+ asp asp- asp- - pi=(pk1+pkr) /2=(2.09+3.86

15、) /2=2.98 赖氨酸：赖氨酸： h+ oh- cooh coo- coo- coo- k1 k2 krh3n+ c h h3n+ c h h2n c h h2n c h 2.18 8.95 10.53 ( ch2 )4 ( ch2 )4 ( ch2)4 ( ch2)4 n+h3 n+h3 n+h3 nh2 lys+ lys+- lys+- lys- pi=(pk2+pkr) /2=(8.95+10.53)=9.74pi=2pk1+pk2中性中性aa的等电点的等电点计算：计算：pi=2pk1+pkr酸性酸性aa的等电点的等电点计算：计算：pi=2pk2+pkr碱性碱性aa的等电点的等电点计

16、算：计算：氨基酸的氨基酸的pipi值等于该氨基酸的两性离子状态两侧的值等于该氨基酸的两性离子状态两侧的基团基团pkpk值之和的二分之一。值之和的二分之一。n1.1.酸性氨基酸和碱性氨基酸各包括什酸性氨基酸和碱性氨基酸各包括什么么? ?n2.2.哪些氨基酸属于必需氨基酸哪些氨基酸属于必需氨基酸? ?n3. arg3. arg 的的 pkpk1 1=2.17, pk=2.17, pk2 2=9.04, =9.04, pkpk3 3=12.48,=12.48,则则pi=pi=？lys val ileleu phe met trpthr c o o hchh2nr亚硝酸盐反应亚硝酸盐反应烃基化反应烃基

17、化反应酰化反应酰化反应脱氨基反应脱氨基反应西佛碱反应西佛碱反应侧链反应侧链反应（-sh-oh等）等）成盐成酯反应成盐成酯反应成酰氯反应成酰氯反应脱羧基反应脱羧基反应叠氮反应叠氮反应n(ch3)2so2clh2n ch crohn ch croso2n(ch3)2+水解n(ch3)2so2hn ch crooh+氨基酸丹磺酰氯多肽n-端丹磺酰n-端氨基酸丹磺酰氨基酸用途用途：可以用来鉴定多肽或蛋白质可以用来鉴定多肽或蛋白质nh2末端氨基酸末端氨基酸. aa aa 多肽多肽 蛋白蛋白弱碱弱碱dns-dns- aa aa 多肽多肽 蛋白蛋白酸酸dns-aa +dns-aa +游离游离aaaa（乙醚抽

18、提，有荧光乙醚抽提，有荧光，纸电游，薄层层析鉴定），纸电游，薄层层析鉴定）dnfb（dinitrofiuorobenzene）dnp-aa(dnp-aa(黄色黄色) )（二（二硝基苯基氨基酸）硝基苯基氨基酸）+ hf弱碱中弱碱中氨基酸氨基酸弱碱弱碱dnp-dnp-多肽多肽dnp-dnp-蛋白蛋白+ hf+ hf酸解酸解dnp-aadnp-aa（有机相）（有机相） + + 游离游离aaaa（水相）（水相）sangersanger反应反应鉴定多肽或蛋白质鉴定多肽或蛋白质nh2末端末端氨基酸氨基酸.aadnp-aadnp-aa3 3、氨基酸与苯异硫氰酸酯（氨基酸与苯异硫氰酸酯（pitc）的反应）的反

19、应pitc（phenylisothiocyanate）+苯乙内酰硫脲衍生物苯乙内酰硫脲衍生物(pth-aa(pth-aa、无、无色色) ) （phenylisothiohydantion-aa）弱碱中弱碱中(400 c)(硝基甲烷硝基甲烷 400 c)h+苯氨基硫甲苯氨基硫甲酰氨酰氨基酸（基酸（ptc）弱碱弱碱pitc+ pitc+ 多肽多肽 蛋白蛋白 ptcptc多肽多肽 蛋白蛋白无水甲酸无水甲酸或或hfhfpth-aa + pth-aa + 少一个少一个aaaa的多肽或蛋白的多肽或蛋白edmanedman反应反应鉴定多肽或蛋白质鉴定多肽或蛋白质 nhnh2 2末端末端氨基酸氨基酸.应用：多

20、肽顺序自动分析仪应用：多肽顺序自动分析仪用途：活化羧基，用于肽的人工合成。用途：活化羧基，用于肽的人工合成。酰化氨基酸甲酯酰化氨基酸甲酯酰化氨基酸酰肼酰化氨基酸酰肼酰化氨基酸叠氮酰化氨基酸叠氮水合茚三酮水合茚三酮( (无色无色) )nh3co2 rcho+还原性茚三酮还原性茚三酮+(弱酸弱酸)加热加热水合茚三酮水合茚三酮3h20紫色化合物紫色化合物570nm+ 2nh3 +还原性茚三酮还原性茚三酮作用：作用：与金属离子的螯合性质可用于体内解毒与金属离子的螯合性质可用于体内解毒-oocchch2shnh3+c o o-h o-h g+-oocchch2snh3+hg+coo-对羟汞苯甲酸对羟汞苯

21、甲酸作用：作用：氧化还原反应可使蛋白质分子中二硫键形成或氧化还原反应可使蛋白质分子中二硫键形成或打开。打开。-oocchch2shnh3+-oocchch2shnh3+-oocchnh3+ch2ssch2nh3+ch-ooc胱氨酸胱氨酸作用：可用于修饰蛋白质。作用：可用于修饰蛋白质。fpoch(ch3)2ooch(ch3)2+-oocchch2onh3+poch( ch3)2ooch( ch3)2-oocchch2ohnh3+二异丙基氟磷酸酯二异丙基氟磷酸酯组氨酸含有咪唑基，它的组氨酸含有咪唑基，它的pk2值为值为6.0，在生理条件下具有缓冲作用。在生理条件下具有缓冲作用。组氨酸中的组氨酸中的

22、咪唑基咪唑基能够发生多种化学反能够发生多种化学反应。可以与应。可以与atp发生发生磷酰化磷酰化反应，形成反应，形成磷酸组氨酸磷酸组氨酸，从而使，从而使酶活化酶活化。组氨酸的组氨酸的咪唑基咪唑基也能发生也能发生烷基化烷基化反应。反应。生成生成烷基咪唑衍生物烷基咪唑衍生物，并引起酶活性的，并引起酶活性的降低降低或或丧失。丧失。作用：作用：判断酶的活性中心判断酶的活性中心与甲醛的反应（氨基酸的甲醛滴定法） 将氨基酸混合物点在滤纸的一角，然后在一个密闭的容器中用一个溶剂系统沿滤纸的方向进行展层，烘干滤纸后，旋转90 。，再在另一个溶剂系统中进行第二向展层。由于氨基酸在两个溶剂系统中具有不同的分配系数，

23、因此就彼此分开，分布在滤纸的不同区域。利用茚三酮显色，就得到了滤纸层析谱。 原理原理：分离氨基酸时，用离子交换树脂作为支：分离氨基酸时，用离子交换树脂作为支持物，利用持物，利用离子交换树脂上的活性基团离子交换树脂上的活性基团与与溶液中的溶液中的离子离子进行进行交换反应交换反应，由于各种离子交换能力不同，由于各种离子交换能力不同，与树脂结合的牢固程度就不同，在洗脱过程中，各与树脂结合的牢固程度就不同，在洗脱过程中，各种离子以不同的速度移动，从而达到分离的目的。种离子以不同的速度移动，从而达到分离的目的。 这种分离主要与各种离子这种分离主要与各种离子所带电荷所带电荷有关，在电有关，在电荷相同时，与

24、荷相同时，与极性，非极性极性，非极性有关。有关。 阳离子交换树脂：活性基团是酸性的阳离子交换树脂：活性基团是酸性的，如磺酸基，如磺酸基-so-so3 3h h强酸型），羧基强酸型），羧基-cooh-cooh（弱酸型）（弱酸型） 阴离子交换树脂：活性基团是碱性的阴离子交换树脂：活性基团是碱性的，如季胺基，如季胺基- -n n+ +(ch(ch3 3) )3 3ohoh- - hplchplc的特点的特点: : hplchplc分离氨基酸的灵敏度高，可达到分离氨基酸的灵敏度高，可达到1010-12-12molmol水平水平 固相支持物颗粒小，比表面积大固相支持物颗粒小，比表面积大溶剂系统采用高压，

25、流速快溶剂系统采用高压，流速快适于各种类型的支持物的柱层析适于各种类型的支持物的柱层析 ( (一一) )氨基酸的制备氨基酸的制备 制备氨基酸有制备氨基酸有4 4种途径种途径：从蛋白质水解液中分离提取；从蛋白质水解液中分离提取； 应用发酵法生产；应用发酵法生产；应用酶的催化反应生成氨基酸；应用酶的催化反应生成氨基酸；有机合成法。有机合成法。适宜于中适宜于中小规模的生产小规模的生产可大规模可大规模生产生产氨基酸的制备和应用状况 （二）氨基酸的用途（二）氨基酸的用途蛋白质的基本组成蛋白质的基本组成对生物体具有其他特殊的生理作用，参与对生物体具有其他特殊的生理作用，参与 许多代谢作用，不少已用来治疗疾

26、病。许多代谢作用，不少已用来治疗疾病。用于食品强化剂、调味剂、着色剂、甜味剂用于食品强化剂、调味剂、着色剂、甜味剂 和增味剂和增味剂用于饲料添加剂用于饲料添加剂调节皮肤调节皮肤phph值和保护皮肤的功能值和保护皮肤的功能氨基酸的制备和应用状况氨基酸的制备和应用状况由两个氨基酸组成的肽称为二肽，由多个氨基酸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。为氨基酸残基。 0.127nm0.127nm键长键长=0.132nm=0.132nm 0.148nm0.148nm肽平面：构成肽键的四肽平面：构成肽键的四

27、个原子（个原子（c c、o o、n n、h h）和与之相连的两个和与之相连的两个碳碳原子都处在同一个平面原子都处在同一个平面内，此刚性结构的平面内，此刚性结构的平面称肽平面或酰氨平面。称肽平面或酰氨平面。肽键的特点是氮原子上的孤对电子与肽键的特点是氮原子上的孤对电子与羰基具有明显的共轭作用。羰基具有明显的共轭作用。肽键中的肽键中的c-nc-n键具有部分双键性质，不能自由旋键具有部分双键性质，不能自由旋转。转。ccnccnccnccncch2chch2ch2ch2coo-ohco2hch2conh2ohch3h3n+oooohhhhhhhhhservaltyraspglnch3n-端c-端肽键2

28、 2、肽链中、肽链中aaaa的排列顺序和命名的排列顺序和命名 从肽链的从肽链的n-n-末端开始，残基用末端开始，残基用酰酰称呼。称呼。 例如：丝氨酰甘氨酰酪氨酰丙氨酰亮氨酸例如：丝氨酰甘氨酰酪氨酰丙氨酰亮氨酸, , 简写：简写：ser-gly-tyr-ala-leuser-gly-tyr-ala-leu， 书写时，通常把书写时，通常把nhnh2 2末端末端aaaa残基放在左边，残基放在左边，coohcooh末端末端aaaa残基放在右边。残基放在右边。 共价主链共价主链：肽链的骨干是由：肽链的骨干是由-n -c -c -序列重复排序列重复排列而成，称为共价主链。列而成，称为共价主链。肽的命名肽的

29、命名b b+ +b bb b- -b b2-2-k k1 1k k2 2k k3 3k k4 4pipi=(pk=(pk2 2+ pk+ pk3 3)/2)/2b b2+2+含有两个以上肽键的多肽，具含有两个以上肽键的多肽，具有与双缩脲相似的结构特点，有与双缩脲相似的结构特点，也能发生双缩脲反应，生成也能发生双缩脲反应，生成紫紫红色或蓝紫色络合物红色或蓝紫色络合物。这是多。这是多肽定量测定的重要反应。肽定量测定的重要反应。红紫色络合物红紫色络合物(碱性溶液碱性溶液)cu2+双缩脲是两分子的尿素经加热失双缩脲是两分子的尿素经加热失去一分子去一分子nhnh3 3而得到的产物而得到的产物肽和蛋白质所

30、特有而氨基酸所没有的颜色反应肽和蛋白质所特有而氨基酸所没有的颜色反应nhcoch2nhcochnhcoch3chchohch2ohchhncnhchcnhch2ccochnhhoch2nhnhchchch3ch2ch3cooooch2ch2sooh鹅膏覃碱的化学结构与真核生物的与真核生物的rnarna聚合酶聚合酶 和和牢固结合牢固结合cystyrileglnasncysproleuglynh2ss牛催产素cystyrglnasncysprosspheargglynh2牛加压素 +h3n-tyr-gly-gly-phe-met-coo- +h3n-tyr-gly-gly-phe-leu-coo-

31、 met-脑啡肽脑啡肽 leu-脑啡肽脑啡肽能抗革兰氏阳性菌，对阴性细菌如绿脓杆能抗革兰氏阳性菌，对阴性细菌如绿脓杆菌、变性菌也有效。临床上用于治疗和预防菌、变性菌也有效。临床上用于治疗和预防化脓性病症。化脓性病症。 chch2 2chch2 2chnhchnh2 2coohcoohch2ch2shsh 谷胱甘肽谷胱甘肽存在与动、植物及存在与动、植物及微生物中：微生物中： 1.1.参与体内氧化还原反应参与体内氧化还原反应 2. 2.作为辅酶参与氧化还原反应保护作为辅酶参与氧化还原反应保护巯基酶或含巯基酶或含cyscys的蛋白质中的蛋白质中shsh的还原性的还原性, ,防止氧化物积累防止氧化物积

32、累2gsh2gshgs-sggs-sg 牛胰核糖核酸酶（牛胰核糖核酸酶（rnasernase） 一条多肽链，一条多肽链，124aa124aa残基组成，四残基组成，四 个链内二硫键，分子量个链内二硫键，分子量12600.12600.它是测出一它是测出一级结构的第一个酶分子。级结构的第一个酶分子。胰岛素（胰岛素（insulin insulin ）的一级结构：）的一级结构：胰岛素的分子量为胰岛素的分子量为57345734道尔顿，由道尔顿，由5151个氨基酸组个氨基酸组成。成。含含a a、b b两条链，（两条链，（a a链：链：2121肽肽 ，b b链：链：3030肽）。肽）。 a a链和链和b b链

33、之间由两个链间二硫键（链之间由两个链间二硫键（a7-b7,a20-a7-b7,a20-b19)b19)连接，连接，a a链本身第链本身第6 6位和第位和第1111位的位的2 2个个cyscys残基残基之间形成一个链内二硫键。之间形成一个链内二硫键。胰岛素是动物胰脏胰岛素是动物胰脏细胞分泌的一种分子量较小的激素蛋白，主细胞分泌的一种分子量较小的激素蛋白，主要功能是降低体内血糖含量。要功能是降低体内血糖含量。（nhnh）脲或胍脲或胍sh-chsh-ch2 2-ch-ch2 2-oh-ohs ss shcooohhcooohsoso3 3h hsoso3 3h hs ss ss ss ss ss s

34、胰岛素胰岛素ho-chho-ch2 2-ch-ch2 2-sh-shshshshshshshshshshshshshschsch2 2c00hc00h schsch2 2c00hc00hschsch2 2c00hc00hschsch2 2c00hc00hschsch2 2c00hc00hschsch2 2c00hc00hichich2 2coohcooh还原还原保护保护h2nch crohnch croorncchhnohn-1n-端氨基酸 c-端氨基酸orncchh2nohh2nch cronhnh2+h+nh2nh2氨基酸酰肼c-端氨基酸多肽链断裂法：酶解法和化学法多肽链断裂法：酶解法和化

35、学法nhchcor4nhchcor3nhchcor2nhchcor1水解位点水解位点胰蛋白酶胰蛋白酶-hn-ch-co-nh-ch-co-hn-ch-co-nh-ch-co-r1r1r2r2nhchcor4nhchcor3nhchcor2nhchcor1肽链水解位点水解位点糜蛋白酶糜蛋白酶nhchcor4nhchcor3nhchcor2nhchcor1肽链水解位点水解位点胃蛋白酶胃蛋白酶nhchcor4nhchcor3nhchcor2nhchcor1肽链水解位点水解位点嗜热菌蛋白酶嗜热菌蛋白酶ch3s：ch2ch2chnhcnhchcoor+brc+nbr-ch3s+ch2ch2chnhcnh

36、chcoorcnch3scn ch2chnhcnhchcoorch2+h2o+ch2chnhcoch2oh3n+chcor高丝氨酸内酯edmanedman反应反应采用胃蛋白酶水解：采用胃蛋白酶水解：切点多，二硫键稳切点多，二硫键稳定定+ +- -+ +- -第二向第二向第一向第一向brownbrown和和hartlayhartlay对角线电泳图解对角线电泳图解ph6.5ph6.5图中黄色斑点是图中黄色斑点是含有二硫键的肽段含有二硫键的肽段s ss shcooohhcooohsoso3 3h hsoso3 3h h+ +- -+ +- -第二向第二向第一向第一向a ab bbrownbrown和

37、和hartlayhartlay对角线电泳图解对角线电泳图解ph6.5ph6.5图中图中a a、b b两个斑点是两个斑点是由一个二硫键断裂由一个二硫键断裂产生的肽段产生的肽段 测测 定定 步步 骤骤1.1.测定蛋白质分子中多肽链的数目测定蛋白质分子中多肽链的数目2.2.拆分蛋白质分子中的多肽链拆分蛋白质分子中的多肽链3.3.断裂多肽链内的二硫键断裂多肽链内的二硫键4.4.测定多肽链的氨基酸组成测定多肽链的氨基酸组成5.5.分析多肽链的分析多肽链的n n末端和末端和c c末端末端6.6.多肽链部分裂解成肽段多肽链部分裂解成肽段7.7.测定各个肽段的氨基酸顺序测定各个肽段的氨基酸顺序8.8.确定肽段

38、在多肽链中的顺序确定肽段在多肽链中的顺序9.9.确定多肽链中二硫键的位置确定多肽链中二硫键的位置胶原蛋白胶原蛋白h hh hh hh hh hh hhhhhhhhhhhhh纽曼透视结构式纽曼透视结构式 角角 角角二面角二面角( (构象角构象角) )二面角二面角 两相邻酰胺平面之间，能以共同的两相邻酰胺平面之间，能以共同的cc为定点而旋转，绕为定点而旋转，绕c-nc-n键旋转的键旋转的角度称角度称角，绕角，绕c-cc-c键旋转的角度键旋转的角度称称角。角。和和称作二面角，亦称构称作二面角，亦称构象角象角。二面角所决定的构象能否存在，主要取决于二面角所决定的构象能否存在，主要取决于两个相邻肽单位中

39、非键合原子之间的接近有两个相邻肽单位中非键合原子之间的接近有无阻碍无阻碍。总结总结 1951 1951年年,l.pauling, corey,l.pauling, corey如如, ,丝心蛋白丝心蛋白) 平行平行折叠折叠 反平行反平行折叠折叠掌握结构特征，氢键形成特点掌握结构特征，氢键形成特点 rossman折叠折叠 （ -螺旋束）螺旋束） -meandergreek key topologyrare( 回形拓扑结构回形拓扑结构 )( 曲折曲折) - hairpin( -发夹发夹)示例：纤维状蛋白示例：纤维状蛋白角蛋白角蛋白胶原蛋白胶原蛋白 - -角蛋白（头发）角蛋白（头发） - -角蛋白（丝

40、心）角蛋白（丝心）弹性蛋白弹性蛋白原纤维原纤维9+29+2电缆式排列成微原纤维（电缆式排列成微原纤维（8nm8nm）聚合成大纤维聚合成大纤维毛发的结构单元毛发的结构单元3-3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶结构域结构域小结小结血红蛋白血红蛋白:2:2个个亚基亚基和和2 2个个亚基。亚基。cytccytc一级结构中一级结构中103aa-114aa103aa-114aacytccytc三维结构三维结构的保守性：的保守性：与血红素定位有与血红素定位有关的关的6 6个个aaaa不变：不变： 2cys his met tyrtrp2cys his met tyrtrp裂隙处裂隙处aaaa保守保守拐弯处

41、拐弯处aaaa保守保守共计共计28aa28aa严格保守严格保守细胞色素细胞色素c c的三维构象的三维构象正常人的正常人的hba的的链第六位是链第六位是glu，而病人（，而病人（hbs)则被则被val取代（遗传密码由取代（遗传密码由cttcat)。每种蛋白质分子都具有特定的结构来行使特定的功能，即每种蛋白质分子都具有特定的结构来行使特定的功能，即使是一级结构个别使是一级结构个别aaaa的变化也能引起功能的改变或丧失的变化也能引起功能的改变或丧失。-链链 1 2 3 4 5 6 7 8hb-a n- val-his-leu-thr-pro-glu-lyshb-s n-val-his-leu-thr

42、-pro-val-lys引自引自lehningerlehninger-principles of biochemistry-principles of biochemistry胰蛋白酶胰蛋白酶a a 链链 + b + b 链链（245aa245aa残基）残基）（1-151-15）（16-24516-245） -胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶c c 链链 + d + d 链链 + e + e 链链 （1-13） （ 16-146 ） （ 149-245） 胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶ser14-arg15ser14-arg15thr147-asn148thr147-asn148注意：注意：单一肽键断裂的意

43、义单一肽键断裂的意义3.3.一级结构的局部断裂与蛋白质的激活一级结构的局部断裂与蛋白质的激活fig. detailed structure of the myoglobin molecule.肌红蛋白肌红蛋白9393（）（）血红蛋白多肽链形成的微血红蛋白多肽链形成的微环境有三个作用：环境有三个作用：固定血红素辅基；固定血红素辅基；保护血红素铁免遭氧化；保护血红素铁免遭氧化；为为o2提供一个合适的结合部位。提供一个合适的结合部位。别构蛋白别构蛋白：蛋白质分子中不止有一个配基的结：蛋白质分子中不止有一个配基的结 合部位（活性部位），还有别的配基合部位（活性部位），还有别的配基 的结合部位（别构部位

44、）。别构蛋白的结合部位（别构部位）。别构蛋白 都有都有别构效应别构效应。a. a. 几个概念几个概念别构效应别构效应：蛋白质与配基结合后改变蛋白质的蛋白质与配基结合后改变蛋白质的 构象，进而改变蛋白质的生物活性构象，进而改变蛋白质的生物活性 的现象。的现象。电子效应电子效应空间效应空间效应h h+ +、coco2 2的影响的影响19141914年，年，c.bohrc.bohr发现，高浓度的发现，高浓度的h h+ +和和coco2 2促使氧合血红蛋白分子释放促使氧合血红蛋白分子释放o o2 2，而，而高浓度的高浓度的o o2 2促使脱氧血红蛋白分子释放促使脱氧血红蛋白分子释放h h+ +和和co

45、co2 2。血红蛋白对血红蛋白对o o2 2、 h h+ +和和coco2 2结结合的这种相互关系叫合的这种相互关系叫波波耳效应耳效应。hbohbo2 2 +h +h+ + +co +co2 2肌肉肌肉ph7.2ph7.2肺泡肺泡ph7.6ph7.6hbhbh h+ +coco2 2+ o+ o2 2波耳效应的生理意义波耳效应的生理意义dpgdpg和和o o2 2对血红蛋白的结合是排斥的对血红蛋白的结合是排斥的ns s形氧合曲线反映形氧合曲线反映了血红蛋白对了血红蛋白对 于于o o2 2的结合与解离的结合与解离存在协同作用。使存在协同作用。使血红蛋白更有效地血红蛋白更有效地担负输送氧的任务担负

46、输送氧的任务。氧运载蛋白氧运载蛋白的进化意义。的进化意义。血红蛋白和肌红蛋白的氧合曲线血红蛋白和肌红蛋白的氧合曲线活动肌肉毛细活动肌肉毛细血管中的血管中的po20 20 40 60 80 100肺泡中的肺泡中的po2myoglobinhemoglobin六六、蛋白质的重要性质蛋白质的重要性质1. 蛋白质的两性性质及等电点蛋白质的两性性质及等电点2 2. . 蛋白质的胶体性质蛋白质的胶体性质3. 3. 蛋白质的沉淀蛋白质的沉淀4. 4. 蛋白质的变性与复性蛋白质的变性与复性5. 5. 蛋白质的紫外吸收蛋白质的紫外吸收6. 6. 蛋白质的呈色反应蛋白质的呈色反应 盐析作用是由于当盐浓度盐析作用是由

47、于当盐浓度较高时，盐离子与水分子作较高时，盐离子与水分子作用，降低蛋白质极性基团与用，降低蛋白质极性基团与水分子之间的作用，水分子之间的作用，破坏蛋破坏蛋白质分子表面的水化层。白质分子表面的水化层。盐盐析沉淀的蛋白质仍保持天然析沉淀的蛋白质仍保持天然构象，即仍有活性。构象，即仍有活性。盐溶作用是由于在盐浓度较低盐溶作用是由于在盐浓度较低时，盐离子被蛋白质分子吸附，时，盐离子被蛋白质分子吸附，带电表层使蛋白质分子彼此排斥，带电表层使蛋白质分子彼此排斥，而而蛋白质分子与水分子间的相互蛋白质分子与水分子间的相互作用却加强了，作用却加强了，因而溶解度增加。因而溶解度增加。 不同的蛋白质分子，由于其分子

48、表面的极不同的蛋白质分子，由于其分子表面的极性基团的种类、数目以及排布的不同，其性基团的种类、数目以及排布的不同，其水水化层厚度化层厚度不同，故盐析所需要的盐浓度也不不同，故盐析所需要的盐浓度也不一样，因此调节蛋白质的中盐浓度，可以使一样，因此调节蛋白质的中盐浓度，可以使不同的蛋白质分别沉淀。如：不同的蛋白质分别沉淀。如：血清血清球蛋白球蛋白清蛋白清蛋白(nh(nh4 4) )2 2soso4 450%50%饱和度饱和度饱和饱和析出析出析出析出 分分 段段 盐盐 析析 b b、 导致蛋白质变性的因素导致蛋白质变性的因素 * *物理因素如加热、高压、紫外线照射、物理因素如加热、高压、紫外线照射、

49、 x-x-射线、超声波、剧烈震荡、搅拌等。射线、超声波、剧烈震荡、搅拌等。 * *化学因素如强酸、强碱、脲、去污剂、化学因素如强酸、强碱、脲、去污剂、 重金属盐、三氯醋酸、浓乙醇等。重金属盐、三氯醋酸、浓乙醇等。研究其结构与功能研究其结构与功能工农业生产的需要工农业生产的需要医疗业的需要医疗业的需要研究需要研究需要 电泳电泳 前前处处理理粗粗分分离离细细分分离离 生物组织生物组织 无细胞提取液无细胞提取液破碎、溶破碎、溶 解、差速离心解、差速离心选择性沉淀法选择性沉淀法亲和亲和层析层析离子交离子交换层析换层析精制后的蛋白质精制后的蛋白质凝胶凝胶过滤过滤疏水疏水层析层析吸附吸附层析层析前前处处理

50、理 电泳电泳 前前处处理理粗粗分分离离细细分分离离 生物组织生物组织 无细胞提取液无细胞提取液破碎、溶破碎、溶 解、差速离心解、差速离心选择性沉淀法选择性沉淀法亲和亲和层析层析离子交离子交换层析换层析精制后的蛋白质精制后的蛋白质凝胶凝胶过滤过滤疏水疏水层析层析吸附吸附层析层析（nh4nh4）2 2soso4 4分级沉淀法（盐析）分级沉淀法（盐析） 等电点选择性沉淀法等电点选择性沉淀法 有机溶剂分级沉淀法（有机溶剂冷却、搅拌）有机溶剂分级沉淀法（有机溶剂冷却、搅拌） 使目的蛋白与其它较大量的杂蛋白分开，这些方法使目的蛋白与其它较大量的杂蛋白分开，这些方法的特点是简便、处理量大、既能除去大量杂质，又的特点是简便、处理量大、既能除去大量杂质，又能浓缩蛋白质，但分辨率低。能浓缩蛋白质，但分辨率低。 电泳电泳 前前处处理理粗粗分分离离细细分分离离生物组织生物组织 无细胞提取液无细胞提取液破碎、溶破碎、溶 解、差速离心解、差速离心选择性沉淀法选择性沉淀法亲和亲和层析层析离子交离子交换层析换层析