[理学]3蛋白质化学

1、.蛋白质化学一、 氨基酸结构、性质二、 肽的结构、性质三、 蛋白质结构、性质四、 蛋白质分离纯化蛋白质的水解产物是-氨基酸；-氨基酸是一切蛋白质的组成单位。一、 氨基酸结构、性质1. 氨基酸结构、分类-氨基酸结构通式：20种标准氨基酸的结构： P.73-74 表3-2根据R基的化学结构不同，氨基酸可以分为：脂肪族氨基酸-Gly Ala Val Leu Ile Asp/Asn Glu/Gln Arg LysSer ThrMet Cys芳香族氨基酸-Phe Tyr 杂环氨基酸-His Trp Pro 2. 氨基酸性质物理性质：溶解性；（多数氨基酸易溶）旋光性；（除Gly外，都有）极性；（P.78-

2、79 表3-6）极性氨基酸- Gly Ser Thr Cys Asn Gln Tyr Arg Lys His Asp Glu非极性氨基酸- Ala Val Leu Ile Met Phe Trp Pro 紫外吸收： Trp: 279nm, Tyr: 278nm, Phe: 259nm 常见氨基酸/基本氨基酸 与 非蛋白氨基酸： D-AA, , , -AA, 羟基氨基酸等酸碱性质/两性解离：两性离子；广义酸碱理论： 酸是质子供体，碱是质子受体。 氨基酸的两性离子形式既是酸，又是碱。 氨基酸是两性电解质。 氨基酸在溶液中以什么离子状态存在，跟溶液的PH值有关。等电点（pI）：当氨基酸所带净电荷数为

3、零（即正、负电荷数相等）时，在外加电场中既不向正极移动，也不向负极移动，此时氨基酸所处溶液的PH值就称为该氨基酸的等电点。pH>pI时，氨基酸带负电荷；pH<pI时，氨基酸带正电贺；等电点的计算：滴定曲线：完全质子化的氨基酸可以看成多元酸：同理，pK2= pH =9.60Gly 的pI = 1/2（2.34 + 9.60）= 5.97酸性氨基酸等电点的计算：pI=1/2(pK1 + pK2)碱性氨基酸等电点的计算：pI=1/2(pK2 + pK3)化学性质: P.91-92 表3-7氨基参与的性质:与HNO2的反应：Van Slyke氨基氮测定法 氨基酸定量、蛋白质水解程度-氨基、

4、亚氨基、结合氮不反应。与甲醛的反应： 甲醛滴定 氨基酸定量、蛋白质水解程度酰基化反应：氨基酸的氨基与酰氯或酸酐在碱性溶液中反应；酰氯: 苄氧羰酰氯（Cbz-Cl）对-甲苯磺酰氯（Tos-Cl）叔丁氧羰酰氯（Boc-Cl）酸酐：邻苯二甲酸酐保护氨基荧光试剂：5-二甲氨基萘-1-磺酰氯（DNS-Cl）： AA + DNS-Cl DNS-AA 365nm 280nm,黄色荧光 氨基酸微量测定，多肽链末端氨基酸测定烃基化反应： 氨基酸的氨基与卤代化合物在碱性溶液中反应；2,4-二硝基氟苯（DNFB）： AA + DNFB DNP-AA 黄色物质Sanger 试剂 苯异硫氰酸（PITC）:AA + PI

5、TC PTC-AA PTH-AAEdman试剂多肽链N端分析羧基参与的性质： 成盐反应：AA与碱作用生成盐；成酯反应：AA与醇作用生成酯；简单酯(甲酯，乙酯)保护羧基 芳香族酯（对-硝基苯酯、苯硫酯）活化酯 酰氯化反应：氨基被保护后羧基与PCl5或PCl3反应生成酰氯活化羧基 叠氮反应： 酰化氨基酸甲酯与肼、HNO2反应生成叠氮化合物活化羧基 成酰胺反应： Asp Asn Glu Gln 脱羧反应： AA RCHNH2 + CO2 氨基、羧基共同参加的反应：与茚三酮反应：-氨基酸显蓝紫色(570nm) Pro 显黄色(440nm) Cys不反应成肽反应：氨基保护、羧基活化的氨基酸与 氨基活化、

6、羧基保护的氨基酸定向反应 人工合肽侧链参与的性质： -SH参与的反应： 与氯代化合物（苯甲基氯、苄氧羰酰氯、碘乙酰胺等）的反应，保护巯基 形成二硫键：3. 氨基酸的分析 原理：根据氨基酸的极性差异-纸层析、薄层层析根据氨基酸的酸碱性质-离子交换柱层析 阳离子交换树脂：-SO3H, -COOH阴离子交换树脂：-N+(CH3)3, -N+H(CH3)2, -N+H2CH3, -N+H3 应用： 氨基酸自动分析仪4氨基酸的制备:蛋白质水解人工合成微生物发酵思考题：应该加多少克NaOH到500ml已经完全质子化的0.01M His溶液中，才能配成pH7.0的缓冲。二、肽的结构、性质 肽由二个或二个以上

7、的氨基酸通过肽键连接而成的化合物； 肽键一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基缩合，失去一分子H2O而形成的键。 （区别酰胺键：任意的羧基和氨基之间形成的键。） 肽的命名：丝氨酰·甘氨酰·酪氨酰·丙氨酰·亮氨酸 H-Ser-Gly-Tyr-Ala-Leu-OH Ser-Gly-Tyr-Ala-Leu(区别Leu-Ala-Tyr-Gly-Ser)肽的酸碱性质与等电点： N端游离的-NH2, C端游离的-COOH, 各氨基酸残基的侧链R上的功能基团。等电点的计算：肽的性质：物理性质：肽的特征吸收：210-230nm化学性质：1N端游离的-NH2, C端游离的-

8、COOH以及各氨基酸残基的侧链R可以发生与氨基酸中相应基团类似的反应；2肽的末端氨基酸残基也能与茚三酮反应，显色；3不同于氨基酸的反应：双缩脲反应与CuSO4的碱性溶液反应，生成紫色复合物（540nm）人工合肽：p.99液相合成固相合成1962年，R.B.Merrifield提出了固相合肽法(1984年Nobel Price)支持物：氯甲基聚苯乙烯树脂缩合剂：二环己基碳二亚胺三、蛋白质的结构、性质1 蛋白质的结构一级结构-初级结构，氨基酸与氨基酸的连接方式以及氨基酸在肽链中的排列顺序二级结构-多肽链本身的折叠方式，主要是-螺旋、-折叠等三级结构-在二级结构基础上肽链进一步盘绕、折叠成复杂的空间

9、结构，实际上包括了肽链中所有原子的空间排列方式。四级结构-亚基与亚基的排列方式超二级结构-二级结构的基本单位以一定的方式形成有规律的二级结构聚集体结构域-在空间上可以明显区分的球状区域一级结构的测定：胰岛素的一级结构：样品准备：纯度、分子量已知、氨基酸组成末端分析：N端分析、C端分析 DNP法、DNS-Cl法、PITC法、氨肽酶法 LiBH4法、肼解法、羧肽酶法肽链的拆分：非共价键、共价键肽链的部分水解：酶解法（胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、胃蛋白酶等）、化学法（CNBr、NH2OH、HCl）肽段的分离：凝胶过滤、离子交换柱层析肽段的氨基酸顺序测定：Edmann降解法确定各肽段在多肽链中的次序：小片

10、段重叠原理确定二硫键位置：对角线电泳二级结构：1C-N单键键长0.148nmC=N单键键长0.127nm肽键键长0.132nm2肽平面/酰胺平面3肽键为反式排列4二面角 C-N的旋转角用表示；C-C的旋转角用表示;、称二面角-螺旋、-折叠、-转角影响-螺旋形成的因素：R基的带电荷性质；R基的大小；Pro的影响；超二级结构-角蛋白、丝蛋白胶原蛋白三级结构：肌红蛋白四级结构：血红蛋白2 蛋白质的性质一般性质：元素组成（N含量）； 分类：按组成、按功能等；酸碱性质：等电点与等离子点； 等电点的测定-等电聚焦；变、复性：变性因素； 变性机制； 变性的可逆性；（蛋白质的一级结构决定高级结构。） i. 蛋

11、白质的结构功能关系蛋白质一级结构与功能：一级结构相近，功能相近；（同源蛋白）一级结构改变导致蛋白质功能的改变；（酶原激活）蛋白质高级结构与功能：一级结构类似、但高级结构不同，导致功能差异（肌红蛋白与血红蛋白）；一级结构细微的改变引起高级结构的改变，导致功能的改变（镰刀型红细胞贫血症）；四、蛋白质的分离纯化 根据蛋白质的酸碱性质： 离子交换柱层析（CM-cellulose,DEAE-cellulose）; 根据蛋白质的分子大小：电泳（SDS-PAGE）；凝胶过滤柱层析；其它：亲和层析；反相层析；HPLC;蛋白质分离纯化的一般原则：避免变性；纯度鉴定、分子量鉴定、等电点测定等。五、复合蛋白 糖蛋白：结构；功能；脂蛋白： 结构；功能；思考题：1. 蛋白质与糖、脂在结构上的差别是什么？2. 构成蛋白质的氨基酸有哪些？3. 自然界中存在的氨基酸是否只有20种？4. 天然氨基酸都是L-型的吗？5. 哪些氨基酸是极性氨基酸？哪些是非极性氨基酸？6. 哪些方法可以测定蛋白质的水解程度？7. 保护氨基的方法有哪些？保护羧基的方法？8. 活化氨基的方法？活化羧基的方法？9. 人工合肽的原理？10. 有哪些方法可以拆开二硫键？如何避免重新形成二硫键？11. 蛋白