生物化学-第一章蛋白质

生物体的化学组成脂肪糖无机物蛋白质第一章蛋白质化学

p28第一节

蛋白质的性质

蛋白质是一切生物体的组成成分，是生命现象的具体体现者和生物功能的具体执行者。一、蛋白质的化学组成

蛋白质主要元素组成：C（50%）、H（7%）、O（23%）、N（16%）、S（0-3%）等大量元素及P、Fe、Cu、Zn、Mo、I、Se等微量元素。

各种蛋白质平均含N量为16％,是凯氏定氮法测蛋白质含量理论依据：蛋白质含量＝蛋白质的含N量×6.25三聚氰胺（Melamine：C3H6N6），俗称密胺、蛋白精每100g牛奶中添加0.1克三聚氰胺，就能提高0.4%蛋白质植物施氮肥二、蛋白质的分类2、根据组成分类简单蛋白质结合蛋白质1、根据分子形状分类纤维蛋白质：线性结构，呈细棒或纤维状，大多不溶于水和稀盐溶液.(主要起结构作用除肌球蛋白、血纤蛋白原外)。

球状蛋白质：细胞中大多数可溶性蛋白质，

分子较对称

简单蛋白质分类

（根据物理性质如溶解度进行分类）结合蛋白质分类

（非氨基酸成分进行分类）高、低密度脂蛋白胃蛋白酶乙醇脱氢酶3、蛋白质按生物学功能

分类

★催化功能—

酶，生物体内代谢反应的生物催化剂。

★调节功能——代谢调节作用，动物的某些激素如胰岛素、生长素、促甲状腺激素、促卵泡激素等。

★运输功能——

血红蛋白Hb（携氧）、脂蛋白运输脂类(高低密度脂蛋白)等。

★储存和营养功能——

肌红蛋白Mb（储氧）、酪蛋白、卵清蛋白等。

★收缩和运动功能——肌肉中的肌蛋白、肌球蛋白、鞭毛、纤毛蛋白等。

★

保护和支持功能---结构蛋白，细胞和组织的构建，如微管蛋白、延伸蛋白、胶原蛋白、角蛋白等。

★识别与信息传递功能——

受体

★防御和凝血功能——保护和开发蛋白：动物的免疫球蛋白、凝血因子、干扰素、抗冻蛋白、蛇和蜂毒蛋白、蓖麻毒蛋白等。★

膜蛋白——细胞色素C、铁硫蛋白

蛋白质（Protein）：由许多不同的α-氨基酸按一定的序列通过肽键缩合而成的，具有较稳定的构象并具有一定生物功能的生物大分子。

原核生物37OC蛋白质合成速度15个aa/s蛋白质结构的主要层次一级结构四级结构二级结构三级结构primarystructuresecondarystructureTertiarystructurequariernarystructure超二级结构结构域

supersecondarystructureStructuredoman第二节

蛋白质的基本构件单位─氨基酸一、常见的蛋白质氨基酸的结构通式二、二十种常见的蛋白质氨基酸分类及结构三、不常见的蛋白质氨基酸和非蛋白质氨基酸四、氨基酸的性质一、常见的蛋白质氨基酸的结构通式

α-氨基酸的通式P29二、二十种常见蛋白质氨基酸的分类、结构

及三字符号

必需ＡＡ非必需ＡＡ据R基团极性分类极性R基团AA非极性R基团AA（８种）不带电荷（７种）据氨基、羧基数分类一氨基一羧基ＡＡ一氨基二羧基ＡＡ(Glu、Asp)二氨基一羧基ＡＡ(Lys、His、Arg)人体的必需氨基酸Lys赖Trp色Phe苯丙Val缬Met蛋Leu亮Ile异亮Thr苏

Arg精、His组带电荷：正电荷（３种）负电荷（２种）据营养学分类蛋白质结构与功能中非常重要p30非极性R基团氨基酸P37α-氨基丙酸CH—COOHNH2α-氨基-Y-甲基戊酸α-氨基-B-吲哚基丙酸B-吡咯烷基-羧酸亚氨基酸8种,在膜蛋白中丰富，信号肽疏水片段易形成a-螺旋临床上用于苯丙酮尿症的诊断在体内代谢中甲基的供体α-氨基-B-甲基戊酸α-氨基-B-甲基丁酸α-氨基-B-苯基丙酸α-氨基-γ-甲硫基丁酸谷胱甘肽

谷胱甘肽（glutathione，GSH）：-SH极易氧化，在体内参与氧化还原过程，为某些氧化还原酶的辅因子;或保护巯基酶;或防止过氧化物积累,与生物体的抗生物和非生物胁迫能力有关。P47功能基团α不带电荷极性R基团氨基酸α-氨基-B-对羟苯基丙酸7极性最强7种α-氨基-β-巯基丙酸α-氨基乙酸α-氨基-β-羟基丙酸α-氨基-β-羟基丁酸α-氨基丁酰胺酸α-氨基戊酰胺酸AspHisSer胰凝乳蛋白酶的活性中心活性中心重要基团:His57,Asp102,Ser195酪氨酸带电荷R基团氨基酸（pH7）碱性氨基酸酸性氨基酸α-氨基-B-咪唑基丙酸胍基PH7时质子化分子低于10%PH7时完全解离α-氨基，δ-胍基戊酸α，E-二氨基-己酸α-氨基丁二酸α-氨基戊二酸

氨基酸记忆口诀：甘、丙、缬、亮、异、脂链；丝、苏、半、蛋、羟硫添；天、谷、精、赖、组、酸碱；脯、酪、苯、色、杂芳环；天冬酰胺、谷酰胺；都有密码属常见。L-组氨酸是一种半必需氨基酸，对于婴幼儿及动物的成长尤其重要。可用于治疗心脏病、贫血、风湿性关节炎等的药物。组氨酸存在于香蕉、葡萄、肉类、禽畜、牛奶以及奶类制品中。赖氨酸是人体必需氨基酸之一，能促进人体发育、增强免疫功能，并有提高中枢神经组织功能的作用。由于谷物食品中的赖氨酸含量甚低，且在加工过程中易被破坏而缺乏，故称为第一限制性氨基酸。

真核生物体细胞染色质中的碱性蛋白质，含精氨酸和赖氨酸等碱性氨基酸特别多，二者加起来约为所有氨基酸残基的1/4。组蛋白与带负电荷的双螺旋DNA结合成DNA-组蛋白复合物。

天冬氨酸是生物体内赖氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸等氨基酸及嘌呤、嘧啶碱基的合成前体。它参与鸟氨酸循环，促进氧和二氧化碳生成尿素，降低血液中氮和二氧化碳的量，增强肝脏功能，消除疲劳。L-谷氨酸主要用于生产味精、香料及营养增补剂和生化试剂等。L-谷氨酸本身可用作药物,参与脑内蛋白质和糖的代谢,促进氧化过程,该品在体内与氨结合成无毒的谷酰胺,使血氨下降,减轻肝昏迷症状。

1987年2月16日至25日，在联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂专家联合委员会第19次会议上，根据对味精各种毒理性实验的综合评价结果作出了结论，即味精作为风味增强剂，食用是安全的，确认了味精是一种安全可靠的食品添加剂。1975年美国营养和食品工艺学词典记载，在空腹时食用味精25毫克/公斤体重，25-35分钟后就发生头痛、出汗、恶心、体软、口渴、面颊潮红、腹部疼痛等症状，但这些症状一般在数小时之内就会消失，所以在空腹时不要吃味精。

谷氨酸及谷氨酸钠的分解物质中含有很强的变异原物质，如果将植物油与味精混在一起，加热约20分钟，变异原物质会进一步增加。因此在烹调时味精不宜在高温的炒菜过程中添加，而应在烹调终了时加入作调味用。三、生物体内的氨基酸类别

蛋白质氨基酸：蛋白质中常见的20种L-型氨基酸稀有的蛋白质氨基酸：少数蛋白质中还分离出一些稀有氨基酸，常见氨基酸的衍生物。4-羟脯氨酸、5-羟赖氨酸位于结缔组织的胶原蛋白中，Y-羧基谷氨酸在凝血酶原中

非蛋白质氨基酸：生物体内呈游离或结合态的氨基酸。（B-氨基酸，Y-氨基酸，D-氨基酸）p32

四、氨基酸的性质1、氨基酸的两性解离性质及等电点2、氨基酸光学活性和光谱性质3、重要化学反应

与2，4-二硝基氟苯（DNFB）的反应（sanger反应）:用于蛋白质N-端测定.

与苯异硫氰酯（PTTC）（Edman反应）：用于蛋白N-端测定，蛋白质顺序测定仪设计原理的依据。

与茚三酮:用于氨基酸定量定性测定

成肽反应：氨基酸合成肽的反应基础p331、氨基酸的两性解离性质及等电点（pI）

pH=pI

净电荷=0兼性离子

pH<pI净电荷为正

阳离子pH>pI净电荷为负阴离子CHRCOOHNH3+CHRCOONH2CHRCOONH3++H++

OH-+H++

OH-(pK´1)(pK´2)

当氨基酸溶液在某一定pH值时，使某特定氨基酸分子上所带正负电荷相等，成为两性离子，在电场中既不向阳极也不向阴极移动，此时溶液的pH值即为该氨基酸的等电点(isoelctricpoint)。P33，42接受质子释放质子甘氨酸滴定曲线甘氨酸盐酸盐（A+）等电点甘氨酸（A）甘氨酸钠（A-）一氨基一羧基AA的等电点计算：pI=2pK´1+pK´21mol甘氨酸溶于水时，溶液的pH为5.97P35谷氨酸（A）和赖氨酸（B）滴定曲线和等电点计算一氨基二羧基AA的等电点计算：pI=2pK´1+pK´R二氨基一羧基AA的等电点计算：pI=2pK´2+pK´RBApK1pKRpIpIpK2pKRpK2pK1加入的OH-mL数加入的OH-mL数pHpHP37，44

计算pI时，氨基酸等电点相当于该氨基酸的两性离子状态两侧的基团pK值之和的一半。（酸性氨基酸用2个-COOH的解离值相加除以2,碱性氨基酸用2个-NH3+的解离值相加除以2）.等电点的利用：

*由于静电作用，在等电点时，氨基酸的溶解度最小，容易沉淀，利用pI分离制备某些氨基酸。（谷氨酸的等电点3.22,将微生物的发酵液调节到3.22,使谷氨酸析出.）*利用等电聚焦电泳、离子交换法等在实验室进行混合氨基酸分离。（蛋白质组双向电泳第一步）P36

2、氨基酸光学活性和光谱性质

*紫外吸收光谱：参与蛋白质组成的20种氨基酸中色氨酸(Trp)、酪氨酸(Tyr)和苯丙氨酸(Phe)的R基团中含有苯环共轭双键系统，在紫外光区显示特征的吸收谱带，最大光吸收（max）分别为280、275、和257nm由于大多数蛋白质都含有这些氨基酸残基，因此用紫外分光光度法可测定蛋白质含量。p33摩尔吸收系数波长TrpTrp(色氨酸)、Tyr(酪氨酸)、Phe(苯丙氨酸)在280nm波长附近具有最大吸收峰，其中Trp的最大吸收最接近280nm

色氨酸酪氨酸苯丙氨酸

*核磁共振波谱（nuclearmagneticresonance,NMR）：原子核带有正电荷，只要自旋量子数不等于零，其行为就象绕轴自旋的小磁体，因而能与外加磁场相互作用，产生核磁共振。

例如3H、13C、2H、14H、32P的核都属于这一类。在原子水平上揭示蛋白质和生物分子三维结构。3.重要化学反应

氨基酸与茚三酮反应（氨基酸定性定量分析）+3H20茚三酮(无色)NH3CO2RCHO+还原性茚三酮紫色化合物(弱酸)加热+2NH3+还原性茚三酮茚三酮570nm测定脯氨酸、羟脯氨酸为黄色化合物，520nm测定3、重要化学反应（

氨基酸α-NH2反应）

★氨基酸与2,4一二硝基氟苯(DNFB)的反应（sanger反应）DNFB（dinitrofiuorobenzene）++HF弱碱中-NH2氢被取代氨基酸DNP-AA(二硝基苯氨基酸，黄色)蛋白质一级结构的测定：分离的黄色物质在纸层析图谱黄色斑点位置鉴定N-末端氨基酸的种类和数目P37，44★