生物化学蛋白质课件

蛋白质存在于所有的生物细胞中，是构成生物体最基本的结构物质和功能物质。蛋白质是生命活动的物质基础，它参与了几乎所有的生命活动过程。第一章蛋白质(Protein)第一节概述一、蛋白质的定义

蛋白质：是一切生物体中普遍存在的，由天然氨基酸通过肽键连接而成的生物大分子；其种类繁多，各具有一定的相对分子质量，复杂的分子结构和特定的生物功能；是表达生物遗传性状的一类主要物质。二、蛋白质在生命中的重要性早在1878年，恩格斯就在《反杜林论》中指出：“生命是蛋白体的存在方式，这种存在方式本质上就在于这些蛋白体的化学组成部分的不断的自我更新。”具体生物学意义：1.生物体的组成成分2.酶3.运输：4.运动：5.抗体6.干扰素7.遗传信息的控制8.细胞膜的通透性9.高等生物的记忆、识别机构Na-K泵、驱动蛋白介导的转运活动离子转运三、蛋白质的组成1.元素组成

蛋白质是一类含氮有机化合物，除含有碳、氢、氧外，还有氮和少量的硫。某些蛋白质还含有其他一些元素，主要是磷、铁、碘、碘、锌和铜等。这些元素在蛋白质中的组成百分比约为：碳50％氢7％氧23％

氮16%

硫0—3％其他微量

氮占生物组织中所有含氮物质的绝大部分。因此，可以将生物组织的含氮量近似地看作蛋白质的含氮量。由于大多数蛋白质的含氮量接近于16%，所以，可以根据生物样品中的含氮量来计算蛋白质的大概含量

★蛋白质含量的测定：凯氏定氮法(测定氮的经典方法)

优点：对原料无选择性，仪器简单，方法也简单；缺点：易将非蛋白氮(如核酸中的氮)都归入蛋白质中,

不精确。一般，样品含氮量平均在16%，取其倒数100/16=6.25，即为蛋白质换算系数，其含义是样品中每存在1g元素氮，就说明含有6.25g蛋白质；故：

※蛋白质含量=氮的量×100/16或×6.25

除了上法外，还有

紫外比色法

双缩脲法

Folin—酚

考马斯亮兰G—250比色法（条件：蛋白质必须是可溶的）

2.化学组成（两种类型）单纯蛋白质：水解（三种方法）为α-氨基酸缀合蛋白质=单纯蛋白质+辅基

第二节氨基酸化学一、氨基酸的结构与分类1.氨基酸的结构氨基酸是蛋白质水解的最终产物，是组成蛋白质的基本单位。从所有蛋白质水解物中分离出来的氨基酸有二十种（标准氨基酸，standardaminoacids)

，除脯氨酸和羟脯氨酸外，这些天然氨基酸在结构上的共同特点为：(1)与羧基相邻的α-碳原子上都有一个氨基，因而称为α-氨基酸COOHH2NCHα-碳原子基团

RR基团α-氨基酸基本结构通式不带电形式

H2N—Cα—HCOOHR+H3N—Cα—HCOO-R两性离子形式(中性PH)(2)Cα如是不对称C（除Gly），则：

具有两种立体异构体[D-型和L-型]（蛋白质中的AA都是L－型）

.具有旋光性（手性）[左旋（-）或右旋（+）]BA.2.构成蛋白质的20种氨基酸

3、常见蛋白质氨基酸的分类1）按照R基的化学结构（1）脂肪簇氨基酸①中性氨基酸：Gly、Ala、Val、Leu、Ile②含羟基或硫氨基酸：Ser、Thr、Cys、Met③酸性氨基酸及其酰胺：Asp、Glu、Asn、Gln④碱性氨基酸：Lys、Arg（2）芳香簇氨基酸Phe、Tyr、Trp（3）杂环簇氨基酸His、Pro(Gln,Q)(Asn,N)2）按R的极性性质（1）非极性R基氨基酸Ala、Val、Leu、Ile、Pro、Phe、Trp、Met（2）不带电荷的极性R基氨基酸Gly、Ser、Thr、Cys、Tyr、Asn、Gln（3）带正电荷的R基氨基酸（4）带负电荷的R基氨基酸Lys、Arg、HisAsp、Glu注：二十种氨基酸的结构特点支链氨基酸：缬氨酸、亮氨酸，异亮氨酸含羟基的氨基酸：丝氨酸、苏氨酸含硫的氨基酸：半胱氨酸（含巯基）、甲硫氨酸（含硫甲基）含苯环的氨基酸：苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸含胍基的氨基酸：精氨酸含咪唑基的氨基酸：组氨酸亚氨基酸：脯氨酸含酰胺的氨基酸：天冬酰胺、谷氨酰胺含吲哚基的氨基酸：色氨酸含ε-氨基的氨基酸：赖氨酸胶原蛋白中的Lys侧链氧化时能形成很强的分子间(内)交联。Arg的胍基碱性很强，与NaOH相当。His是一个弱碱，是天然的缓冲剂，它往往存在于许多酶的活性中心。非极性aa一般形成蛋白质的疏水核心，带电荷的aa和极性aa位于表面。酶的活性中心：His、Ser、Cys

4.人体所需的八种必需氨基酸

缬氨酸(Val)亮氨酸(Leu)异亮氨酸(Ile)苏氨酸(Thr)

赖氨酸(Lys)蛋氨酸(Met)

苯丙氨酸(Phe)色氨酸(Trp)

婴儿时期所需:精氨酸(Arg)、组氨酸(His)

早产儿所需：色氨酸(Try)、半胱氨酸(Cys)５.几种重要的不常见pro氨基酸

在少数蛋白质中分离出一些不常见的氨基酸，通常称为不常见蛋白质氨基酸。这些氨基酸都是由相应的基本氨基酸衍生而来的。其中重要的有4-羟基脯氨酸、5-羟基赖氨酸(存在于胶原pro)、N-甲基赖氨酸、和3,5-二碘酪氨酸等。这些不常见蛋白质氨基酸的结构如下：

6、非蛋白质氨基酸除参与蛋白质组成的20多种氨基酸外，生物体内存在大量的氨基酸中间代谢产物，它们不是蛋白质的结构单元，但在生物体内具有很多生物学功能。（1）L-型α–氨基酸的衍生物：L-瓜氨酸和L-鸟氨酸（2）D-型氨基酸：D-Glu、D-Ala（肽聚糖中）、D-Phe（短杆菌肽S）（3）β-、γ-、δ-氨基酸：β-Ala（泛素的前体）、γ-氨基丁酸（神经递质）。

二.氨基酸的重要理化性质1.一般物理性质常见氨基酸均为无色结晶，其形状因构型而异溶解性：各种氨基酸在水中的溶解度差别很大，并能使水的介电常数增加，能溶解于稀酸或稀碱中，但不能溶解于有机溶剂。通常酒精能把氨基酸从其溶液中沉淀析出。(2)熔点：氨基酸的熔点极高，一般在200℃以上。(3)味感：其味随不同氨基酸有所不同，有的无味、有的为甜、有的味苦(必需氨基酸都具有苦味，以苯丙氨酸和色氨酸的苦味最强)，谷氨酸的单钠盐有鲜味，是味精的主要成分。旋光性：除甘氨酸外，氨基酸都具有旋光性，能使偏振光平面向左或向右旋转，左旋者通常用（-）表示，右旋者用（+）表示。(5)光吸收：构成蛋白质的20种氨基酸在可见光区都没有光吸收，但在远紫外区(<220nm)均有光吸收。在近紫外区(220-300nm)只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力。Q：哪三个现象表明AA以两性离子存在？

酪氨酸的max＝275nm，275=1.4x103;苯丙氨酸的max＝257nm，257=2.0x102;色氨酸的max＝280nm，280=5.6x103;

2.氨基酸的离解性质氨基酸在结晶形态或在水溶液(近中性pH值)中，并不是以游离的羧基或氨基形式存在，而是离解成两性离子。在两性离子中，氨基是以质子化(-NH3+)形式存在，羧基是以离解状态(-COO-)存在。Why?在不同的pH条件下，两性离子的状态也随之发生变化PH1710净电荷+10-1

正离子两性离子负离子等电点PI原因：α-羧基pK1在2.0左右，当pH>3.5，α-羧基以-COO-形式存在。α-氨基pK2在9.4左右，当pH<8.0时，α-氨基以α-NH3+形式存在。在pH3.5-8.0时，带有相反电荷，因此氨基酸在水溶液中是以两性离子离子形式存在。

在pH2.34和pH9.60处，Gly具有缓冲能力。

起点：100%Gly+

净电荷：+1第一拐点：50%Gly+

，50%Gly±

平均净电荷：+0.5pH=pK+lg[Gly±]/[Gly+]=pK1=2.34第二拐点：100%Gly±

净电荷：0等电点pI第三拐点：50%Gly±

，50%Gly-

平均净电荷：-0.5pH=pK2+lg[Gly-]/[Gly±]=pK2=9.6终点：100%Gly-

净电荷：-1His咪唑基的pKa值为6.0，在pH7附近有明显的缓冲作用。在生理条件下，只有His有缓冲能力。血红蛋白中His含量高，在血液中具很强的缓冲能力。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´2一氨基二羧基AA的等电点计算：pI=2pK´1+pK´2二氨基一羧基AA的等电点计算：pI=2pK´2+pK´3

3.氨基酸的等电点

当溶液浓度为某一pH值时，氨基酸分子中所含的-NH3+和-COO-数目正好相等，净电荷为0。这一pH值即为氨基酸的等电点，简称pI。在等电点时，氨基酸既不向正极也不向负极移动，即氨基酸处于两性离子状态。侧链不含解离基团的中性氨基酸，其等电点是它的pK’1和pK’2的算术平均值：pI=(pK’1+pK’2)/2

同样，对于侧链含有可解离基团的氨基酸，其pI值也决定于两性离子两边的pK’值的算术平均值。酸性氨基酸：pI=(pK’1+pK’R-COO-)/2

碱性氨基酸：pI=(pK’2+pK’R-NH2)/2

结论：（1）当PH＞PI，AA带电性？在电场中的运动性？（2）当PH＜PI，AA带电性？在电场中的运动性？（3）PI与浓度的关系？

氨基酸与水合茚三酮共热，发生氧化脱氨反应，生成NH3与酮酸。水合茚三酮变为还原型茚三酮。加热过程中酮酸裂解，放出CO2，自身变为少一个碳的醛。NH3与水合茚三酮及还原型茚三酮脱水缩合，生成蓝紫色化合物。★★★4.氨基酸的化学性质(1)与茚三酮的反应（颜色反应）OHOH反应要点A.该反应由NH2与COOH共同参与B.茚三酮是强氧化剂C.该反应非常灵敏，可在570nm测定吸光值D.测定范围：0.5~50µg/mlE.脯氨酸（或羟脯氨酸）与茚三酮直接生成黄色物质（不释放NH3）应用：A.氨基酸定量分析（先用层析法分离，再测定CO2的量）