生物化学教授课件-第03章蛋白质

第三章蛋白质I：蛋白质的组成第一节蛋白质通论一、蛋白质的化学组成C（～50％）、H（～7％）、O（23％）、N（16％）、S（0-3％）P、Fe、Cu、I、Zn、Mo蛋白质平均含氮量为16％，这是蛋白质元素组成的一个特点，也是凯氏定氮法测定蛋白质含量的计算基础。蛋白质含氮量＝蛋白氮6.25二、蛋白质的分类（一）按组成分为两大类简单蛋白质（simple

protein）完全由氨基酸残基组成的蛋白质。胰岛素结合蛋白质（conjugated

protein）除蛋白质部分外，还有非蛋白质成分（辅基）。血红蛋白简单蛋白按溶解度又可分为7类：清蛋白（albumin）球蛋白（globulin）谷蛋白（glu

in）溶于水、稀盐、稀酸碱溶于水或稀盐溶于稀酸、稀碱谷醇溶蛋白（prolamine）

溶于70－80％乙醇组蛋白（histone）

溶于水与稀酸鱼精蛋白（protamine）溶于水和稀酸硬蛋白（scleroprotein）不溶于水、盐、稀酸碱结合蛋白按辅基种类分为：辅基白（nucleoprotein

）

核酸脂蛋白（lipoprotein

）

脂质糖蛋白（glycoprotein）糖磷蛋白（phosphoprotein）

磷酸基血红素蛋白（hemoprotein

）血红素黄素蛋白（flavoprotein

）

FAD金属蛋白（metallaprotein

）金属血红蛋白(转运氧)（二）按分子外形分为两类球状蛋白质（globular

proteins）纤维状蛋白质（fibrous

proteins）（三）按生物功能分为酶（enzyme）调节蛋白（regulatory

protein）转运蛋白（transport

protein）蛋白（nutrient

and

storage

protein）收缩和运动蛋白（contractile

and

motile

protein结构蛋白（structural

protein）防御蛋白（defense

protein）异常蛋白(exotic

protein)A0005801.mov一个过程多重功能蛋白三、蛋白质的水解（一）酸水解回流煮沸20小时蛋白质氨基酸6

mol/L

HCl（二）碱水解回流煮沸10-20小时蛋白质氨基酸5

mol/L

NaOH（三）酶水解不完全水解习题蛋白质有哪些生物功能?有5

g

植物

，经测定含氮0.06

g。问该

蛋白质含量是多少？（％）：简单蛋白质、结合蛋白质、球蛋白/球状蛋白质蛋白质的水解产物是什么?第二节氨基酸--蛋白质的构件分子一、氨基酸的分类（一）常见蛋白质氨基酸（standard

amino

acid）－氨基酸结构通式－氨基酸的区别在于侧链R基的不同1

非极性R基氨基酸（Aromatic

R

Groups）

8种吲哚基团非极性R基氨基酸2

不

带

电

荷

的

极

性

R

基

氨

基

酸（Polar,uncharged

R

Group）

7种3

带正电荷的R基氨基酸（Positively

Charged

R

Group）

3种碱性氨基酸,在pH7时携带正净电荷.精氨酸(胍基)组氨酸(咪唑基)赖氨酸(-氨基)4

带负电荷的R基氨基酸（Negatively

Charged

R

Group）

2种酸性氨基酸,含有2个羧基,在pH7时分子带负电荷.谷氨酸天冬氨酸重要AA的特征：含芳香环的氨基酸Phe(F),Trp(W)，Tyr(Y)含羟基氨基酸Ser(S),Thr(T),Tyr(Y)含硫的氨基酸Cys(C)（巯基）,Met(M)含酰胺基氨基酸Asn(N),Gln(Q)酸性氨基酸：Asp(D),Glu(E)碱性氨基酸：Lys(K),Arg(R),His(H)亚氨基酸：Pro(P)没有旋光性的氨基酸：Gly(G)（二）不常见的蛋白质氨基酸（稀有氨基酸）蛋白质组成中，除常见的20种氨基酸外，还有一些不常见的氨基酸，如4－羟脯氨酸，它们是常见氨基酸衍生来的。又称稀有氨基酸。（三）非蛋白质氨基酸还有300多种氨基酸不参与蛋白质组成，它们以游离状态或结合状态存在于细胞或组织中。多为蛋白质氨基酸的衍生物。常作为代谢物前体或中间产物。习题重要氨基酸的特征AA的三字母、单字母符号：稀有氨基酸、非蛋白质氨基酸第二节氨基酸--蛋白质的构件分子一、氨基酸的分类二、氨基酸的酸碱化学三、氨基酸的重要化学反应四、氨基酸的光学活性和光谱性质二、氨基酸的酸碱化学（一）氨基酸的兼性离子形式中性pH下，氨基酸主要以偶极离子（dipolarion）或兼性离子(zwitterion)形式存在。（二）氨基酸的两性解离氨基酸的解离状态是pH的一个函数氨基酸具有特征滴定曲线从滴定曲线理解：（1）

pKa1解离常数Ka1代表氨基酸羧基解离情况。pKa1等于羧基解离一半时的pH值。解离常数Ka2代表氨基酸氨基解离情况。pKa2等于氨基解离一半时的pH值。（2）氨基酸等电点氨基酸所带正电荷数与负电荷数相等时（净电荷为零时）的溶液pH

值，称为等电点（isoelectric

point,pI）。pI＝1/2

（pKa1＋pKa2）酸性AA：pI＝1/2

（pKa1＋pKR）碱性AA：pI＝1/2

（pKa2＋pKR）组氨酸的滴定曲线3

氨基酸的带电状况与溶液pH有关pHpI时，AA带负电，电场中向正极移动pHpI时，带正电， 向负移动pHpI时，不带电， 不移动（三）氨基酸的

滴定加入

，氨基酸的滴定终点降低2-3个pH单位。与氨基酸中的氨基作用生成羟甲基衍生物，增加了氨基的酸性解离。三、氨基酸的重要化学反应Sanger反应艾德曼(Edman)反应茚三酮反应（一）桑格反应（sanger

reaction）－氨基参加的反应（烃基化反应）桑格试剂：2,4-二硝基氟苯2,4-dinitrofluorobenzene（DNFB，FDNB））Sanger反应*

应用:

鉴定多肽链的氨基末端氨基酸在弱碱性溶液中,

DNFB

将-氨基酸转变成黄色的2,4-二

基氨基酸.（二）艾德曼反应（Edman

reaction）试剂：苯异硫 酸酯（Phenylisothiocyanate,

PITC）－氨基参加的反应（烃基化反应）艾德曼反应用途：鉴定多肽链氨基末端AA;蛋白质（三）茚三酮反应(Ninhydrin

reaction)－氨基和－羧基同时参加的反应茚三酮反应弱酸性溶液中-氨基酸与茚三酮共同加热,引起氨基酸氧化脱氨﹑脱羧反应,最后还原茚三酮和氨发生反应,生成蓝紫色产物.*

用途:定性或定量氨基酸•氨基酸应茚三酮反（四）巯基的反应巯基不稳定，易被氧化成二硫键2半胱氨酸胱氨酸

2

-SH-S-S-与重金属反应AA－SH

＋Ag+AA-SAg3二硫键的打开氧化：Cys-S-S-Cys+HCOOOH2AA-SO

-3（磺基丙氨酸）还原：Cys-S-S-Cys＋-巯基乙醇2Cys-SH4巯基的保护巯基的烷基化试剂：碘乙酸、碘乙酰胺－SH＋ICH2COOH－SCH2COOH＋HI四、氨基酸的光学活性和光谱性质1

旋光性除Gly外，都含C*，对映体，光学异构体几乎所有天然存在的蛋白质氨基酸都为L－型氨基酸的构型指-碳的构型2

光吸收Tyr,

Phe,

Trp

因苯环上含共轭双键，在近紫外区吸收光，其吸收

在280nm左右。A=CL紫外法测定蛋白质浓度的原理。第三节氨基酸的分析分离一、分配柱层析（Partition

Chromatography）层析系统:固定相（stationary

phase）流动相（mobile

phase）分配系数Kd有效分配系数Keff二、滤纸层析（Filter-paper

Chromatography）Rf值：从原点到氨基酸停留点的距离/原点到溶剂前沿的距离三、薄层层析（Thin-layer

Chromatography）四、离子交换柱层析（Ion-exchange

ColumnChromatography）离子交换树脂带酸性基团、能解离出质子，与溶液中阳离子发生交换的叫阳离子交换树脂。-SO3H(强酸型)、－COOH(弱酸型)带正电荷的AA与阳离子交换树脂结合力强。带碱性基团、能解离出OH-、可与溶液中阴离子发生交换的叫阴离子交换树脂。－N(CH3)OH(强碱型)、-NH3OH(弱碱型)带负电荷的AA与阴离子交换树脂结合力强。五、气相色谱

（gas-liquid

chromatography流动相为气体，基于分配原理。优点：微量、快速六、高效液相色谱（HPLC）high

performance

liquid

chromatography溶剂系统为高压优点：快速、灵敏、高效习题为什么用紫外法能测定蛋白质含量？阳离子交换柱，pH=3时，中性AA、酸性

AA、碱性AA，哪一种先被洗脱下来。为什么？：氨基酸pI

桑格反应艾德曼反应HPLC