上海生物化学第四章蛋白质

生物化学第四章蛋白质华东理工大学生物化学精品课程组第四章蛋白质学习要求蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构和功能的关系肽

蛋白质的性质及分离纯化氨基酸概述1.

了解蛋白质生物功能、分类。2.

了解氨基酸分类、结构、重要化学反应和分离、分析方法，重点弄清楚它的两性性质，pl和pK。3.

弄清楚蛋白质的一级结构及其序列分析方法。了解二、三

和四级结构基本概念。4.

了解蛋白质的重要理化性质。5.

了解蛋白质分离、纯化方法及其理论依据。6.有那些结合蛋白?它们的分布、特性和生物功能。学习要求返

回4.1

概述□

蛋白质的概念□

蛋白质的分类口蛋白质的生物学功能返

回1、

蛋白质是生命的物质基础是构成一切细胞和组织结构的最重要的组成成分，参与生物体内许多方面的重要功能。氨基酸2、

蛋白质的基本组成单位。。主要组成元素为碳、氢、氧、氮有的还含有硫、磷、碘或金属元素(如铁、铜、锌等)平均含氮量16%蛋白质的概念返

回蛋白质的分类·

蛋白质常见分类方法1.

根据蛋白质的化学组成2.

根据蛋白质的溶解性和组成3.

根据蛋白质分子形状4.

根据蛋白质生物功能>

简单蛋白质和结合蛋白质>

分类表>

球状蛋白质和纤维状蛋白质活性蛋白质和非活性蛋白质返

回蛋白质作为生命现象的物质基础之一，构成一切细胞和组织结构的最重要的组成成分，具有重要的生物学功能。(

一

)酶的催化功能(二)调节功能：调节蛋白质

包括激素、受体、毒蛋白等(三)结构功能(四)运输功能(五)

免疫作用(六)

运动功能(七)储藏功能：酪蛋白、

卵清蛋白(八)生物膜功能蛋白质的生物学功能返

回类别特点及分布举

例简单蛋白质清蛋白溶于水，需饱和硫酸铵才能沉淀。广泛分布于一切生

物体中。血清清蛋白、乳清蛋白球蛋白微溶于水，溶于稀盐溶液，需半饱和硫酸铵沉淀。分布普遍。血清球蛋白、肌球蛋白、大豆球蛋白

等谷蛋白不溶于水、醇及中性盐溶液，易溶于稀酸或稀碱。各种谷物中。米谷蛋白、麦谷蛋白醇溶谷蛋白不溶于水及无水乙醇，溶于70%～80%乙醇中。玉米蛋白精蛋白溶于水及稀酸，不溶于氨水，是碱性蛋白，含His、Arg多。蛙精蛋白组蛋白溶于水及稀酸，能溶于氨水，碱性蛋白，含His、Lys多

。小牛胸腺组蛋白硬蛋白不溶于水、盐、稀酸或稀碱溶液。分布于动物体内结

缔组织，毛、发、蹄、角、甲壳、蚕丝、腱等。角蛋白、胶原、弹性蛋白、丝心蛋白

等结合蛋白质核蛋白与核酸结合，存在于一切细胞中。核糖体、脱氧核糖核蛋白体脂蛋白与脂类结合而成，广泛分布于一切细胞中。卵黄蛋白、血清β-脂蛋白、细胞中的许多膜蛋白糖蛋白与糖类结合而成。粘蛋白、γ-球蛋白、细胞表面的许多膜蛋白等磷蛋白以丝、苏氨酸残基的-OH与磷酸成酯键结合而成，广泛

存在于乳、蛋等中。酪蛋白、卵黄蛋白血红素蛋白辅基为血红素。血红蛋白、细胞色素、叶绿蛋白等黄蛋白辅基为FAD或FMN。琥珀酸脱氢酶、D-氨基酸氧化酶等金属蛋白与金属元素直接结合。铁蛋白、乙醇脱氢酶(含锌)

苦

嘌

吐

氧化酶(含钼、铁)

返

回4.2

氨基酸□

蛋白质水解是产生氨基酸的手段

口氨基酸的结构口氨基酸的分类口氨基酸的理化性质口氨基酸的分离分析口氨基酸的制备与应用返

回1、

酸水解：5至10倍20%HCI回流16至24小时，破坏全部色

氨酸以及部分含羟基氨基酸。2、

碱水解：所有氨基酸产生外消旋。3、

酶水解：反应条件温和，不破坏色氨酸也不产生外消旋，

但副产物多。蛋白质水解是产生氨基酸的手段返

回·

氨基酸是氨基取代的羧酸。·

蛋白质是由廿种基本氨基酸组成的。·

氨基酸结构通式：氨基酸的结构·

α-氨基酸有两种构型：

D构型和L构型·

氨基酸的构型是与甘油醛或乳酸相比较而决定的。-

凡

是

与L-甘油醛(或L-乳酸)构型相同的，就定义为L-氨基酸-

反

之

为D-氨基酸氨基酸的结构COO-丙氨酸CH3D-Alanine1CHOHO-²C—

H3CH₂OHL-GlyceraldehydeCH₂OHD-GlyceraldehydeCHOH=C=OH氨基酸的结构CH3L-Alanine甘油醛返

回C0O-根

据

氨

基

酸R

基团极性分类根据侧链基团的化学结构分类根据生物体的需要分类非

编

码

氨

基

酸非蛋白氨基酸氨基酸的分类亲水性氨基酸(极性氨基酸)不带电荷的极性氨基酸。

O带正电荷的碱性氨基酸。带负电荷的酸性氨基酸。根据氨基酸R

基侧链的极性，可将氨基酸分为Ala

Val

lleLeu

ProSer

Thr

TyrAsn

GIn

CysLys

ArgHis疏水性氨基酸(非极性氨基酸)。氨基酸的分类MetpheIp氨基酸的分类—

—

根据氨基酸R

基侧链的极性非极性、疏水R

基团氨基酸COO-H₃M-C—HCHCH₃

CH₃缬氨酸coo-十H₃

N—C—

HCH₃丙氨酸coo-十H₃

N—C—

HH甘氨酸异亮氨酸亮氨酸脯氨酸甲硫氨酸氨基酸的分类——根据氨基酸R

基侧链的极性极性、

R

基团不带电荷的氨基酸COO-十H₃N—G—HH—G—OHCH3苏氨酸COo-H₃

N—C—

HCH₂H2N天冬酰胺COO-H₃

N—C—

HCH₂SH半胱氨酸COO-HN-C—HCH2CH₂.H

2N谷氨酰胺COO-十H₃N—C—HCH₂OH丝氨酸C氨基酸的分类——根据氨基酸R

基侧链的极性芳香族R

基团氨基酸coo十H₃

N—G—

HCH₂OH酪氨酸COO-十H₃

N-G—

HCH₂C=CHNHCOO-十H₃

N—C—

HCH₂苯丙氨酸色氨酸氨基酸的分类——根据氨基酸R

基侧链的极性R

基团带正电荷的氨基酸COO-十H₃

N—G—

HCH₂CH₂CH₂NHC=NH₂NH₂精氨酸Coo-十H₃

N—C—

HCH₂C—

NHCH月-NCOO---CHz言等手手赖氨酸组氨酸m氨基酸的分类——根据氨基酸R

基侧链的极性R

基团带负电荷的氨基酸C0O-十H₃

N—C—

HCH₂COO-天冬氨酸COO-十H₃

N-C—

HCH₂CH₂C0O-谷氨酸Lys

Val

lleLeu

phe

MetTrp

ThrArg

His其余氨基必需氨基酸半必需氨基酸.非必需氨基酸。根据生物体的需要，可将氨基酸分为氨基酸的分类氨基酸的分类——

非编码氨基酸·

非编码氨基酸属于氨基酸的衍生物，也称为修饰氨基酸。·

如

：胱氨酸、羟赖氨酸、羟脯氨酸、L-甲状腺素等氨基酸的分类——非蛋白质氨基酸不是蛋白质的组成成分以游离或结合的形式存在于生物界大都是常见氨基酸的衍生物还有些是β

-,Y-,δ-,和D-型氨基酸一

些是代谢中间产物，如瓜氨酸、鸟氨酸；

Y-氨基丁酸等返

回十H₃

N—CHCH₂SHSHCH₂十CH

—

NH₃C00-CH₂SCystineSCH₂十CH—

NH₃C00-胱氨酸十H₃

N—CHCysteineCysteine2H++

2e-返

回2H++

2e-C00-C00-H₂C

CH—C0OH

H4-HydroxyprolineOH

NH₃5-Hydroxylysine羟脯氨酸与羟赖氨酸H₃

N-CH₂

-CH-CH₂

-CH₂

-CH-C00HO

—C———CH₂返

回H十

NQ

氨基酸的一般物理性质@氨基酸的酸碱性质Q

氨基酸的光吸收性②

氨基酸的化学反应氨基酸的理化性质返

回氨基酸的一般物理性质α氨基酸为无色晶体，不同氨基酸其晶体形状不相同。氨基酸熔点一般在200～300℃。氨基酸溶于水，但溶解度各不相同。

能溶解于稀酸或稀碱

中，但不能溶解于有机溶剂中。各种氨基酸有不同的味感，如甘氨酸具有甜味，谷氨酸呈

酸味，其单钠盐呈鲜味。◆

除甘氨酸外，每种氨基酸都有旋光性和一定的比旋光度。返

回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。氮基酸作为酸(质子供体):中氨基酸的酸碱性质氨基酸作为碱(质子受体):pl与pK

关系式的推导 出NH₃

K1

NH₃

K2

NH₂

日R—C—COOH

R-C-C009+H*=

R-C-000+2H*H

H

HK1=K2=当等电点时，2个概念：氨基酸的等电点

pl氨基酸的可解离基团的pK值以谷氨酸为例

：

pl=12(pK,+pKg)=1%(2.19+4.25)=

3.22氨基酸的酸碱性质氨基酸的每一功能基团可被酸碱所滴定，可根据氨基酸的滴定曲线来推算pK

值。氨基酸的酸碱性质N

a

o

E

当

量

数

当量数pHIDH结

论

：高于等电点的任何pH值，氨基酸带有净负电荷，在电场中将向正极移动。低于等电点的任何pH值，氨基酸带有净正电荷，在电场中

将向负极移动。在一定pH值范围内，氨基酸溶液的pH值离等电点愈远，氨基酸携带的净电荷数愈大。氨基酸的酸碱性质返

回·

芳香族氨基酸在pH8时紫外吸收光谱氨基酸的光吸收性(nm)·

紫外吸收性受溶液pH的影响返

回·

芳香族侧链有紫外吸收，所以280

nm

处光吸收值的测定，

是定量蛋白质浓度最常用的方法。氨基酸的光吸收性(1)与茚三酮反应α-氨基酸与水合茚三酮试剂共热，可发生反应，生成蓝紫化合物。氨基酸的化学反应茚三酮

氨基酸

还原茚三酮(水合)还原茚三酮茚三酮茚三酮与脯氨酸和羟脯氨酸反应则生成黄色化合物，其结构如下所示：反应生成的化合物的颜色深浅程度以及CO₂

生成量，均可作为氨基酸定量分析依据。氨基酸的化学反应(2)与亚硝酸反应含游离α-氨基的氨基酸能与亚硝酸起反应，定量放出氮气，氨基酸被氧化成羟酸。>含亚氨基的脯氨酸则不能与亚硝酸反应。>Van

Slyke(文斯莱克)氨基氮测定法——测定N₂的体积，即

可算出氨基酸的含量。氨基酸的化学反应亚硝酸

羟酸a-氨基酸氨基酸的化学反应(3)与甲醛反应氨基酸在溶液中有如下平衡：甲醛滴定法，不仅用于测定氨基酸含量，也常用来测定蛋白质水解程度。(4)与荧光胺反应氨基酸可与荧光胺反应，产生荧光产物，可用荧光分光光度计测定氨基酸含量。氨基酸的化学反应返

回1.

纸层析法：根据溶解度不同分离2.

薄层层析法：根据吸附性不同分离3.

离子交换柱层析法4.

高效液相层析法5.

纸电泳氨基酸的分离分析返

回(一)氨基酸的制备制备氨基酸有4种途径：>从蛋白质水解液中分离提取，适宜于中小规模的生产应用发酵法大规模生产氨基酸利用酶反应直接制取各种氨基酸>有机合成法氨基酸的制备与应用(二)氨基酸的应用氨基酸不仅是蛋白质的基本组成，而且对生物体还具有其他特殊的生理作用，

参与许多代谢作用，不少已用来治疗疾病。氨基酸可用于食品强化剂、调味剂、着色剂、甜味剂和增味剂。如谷氨酸钠盐、赖氨酸。氨基酸用于饲料添加剂，主要是甲硫氨酸、赖氨酸。氨基酸及其衍生物与皮肤成分相似，有调节皮肤pH值和保护皮肤的功能，现已广泛用以配制各种化妆品。>聚谷氨酸因性质上接近角蛋白，被开发作为人造革的涂料，使人造革具备天然皮革的特点。氨基酸的制备与应用返

回4.3

肽□

肽的基本概念

生物活性肽返

回√

一分子氨基酸的a-

羧基与另一分子氨基酸α-氨基脱水缩合的化合物叫做肽。氨基酸之间通过酰胺键

(蛋白质化学中将这类酰胺键专称为肽键)连接而成。肽的基本概念十羧基端水分子(b)寡肽——

10个以下氨基酸组成的肽肽键-CO-NH-以二肽为例酰胺平面氨基端二肽十寡肽——

10个以下氨基酸组成的肽二肽：由两个氨基酸组成的肽@

二肽举例@肌肉中存在的鹅肌肽和肌肽都是二肽，前者是β-丙氨酰-1-甲基组氨酸，后者是β-丙

氨酰组氨酸，它们在骨骼肌中含量很高。多肽—