1-第二章-蛋白质

静态生化（一）生物体的组成物质蛋白质、核酸、酶规律性元素→构件小分子→聚合物（生物大分子）；结构与功能相适应。动态生化（二）物质和能量代谢多步化学反应构成代谢途径；多条代谢途径相互交织成网；物质代谢和能量代谢相互交织；调节控制有条不紊。

重点掌握各生物大分子的结构特点、功能、基本理化性质第一章蛋白质Protein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。酶催化ATP合酶免疫系统防御

免疫球蛋白肌肉运动肌球蛋白肌动蛋白运输和储存氧气转运贮存贮存结构成分其它蛋白甜味蛋白：从非洲原产的野生红浆果的果实分离出来的纯蛋白质（monellin莫涅林），具有3000倍的蔗糖甜度，是已知最甜的天然甜味物质。毒素蛋白生命是蛋白质的存在方式没有蛋白质就没有生命

蛋白质是一类含氮有机化合物碳50％-55%

氢6.5-7.3％氧19-24％氮16%

硫0-3％其他微量磷、铁、碘、钼、锌和铜凯氏定氮法：蛋白质含量=蛋白氮

6.25消化蒸馏吸收滴定凯氏定氮法：用标准盐酸进行滴定用硼酸吸收氨气再强碱高温水蒸气蒸馏出氨气先高温条件下强酸(浓H2SO4)把样品中的蛋白质的有机氮全部消化为无机氮形式C3H6N6第一节氨基酸第二节肽第三节蛋白质的结构第四节蛋白质结构与功能的关系第五节蛋白质的理化性质第六节蛋白质的分离纯化第一章蛋白质

构件小分子→聚合物（生物大分子）研究

结构

功能性质第一节氨基酸（aminoacid）

蛋白质是由氨基酸组成的长链分子一、蛋白质氨基酸的一般结构及其分类二、非蛋白质氨基酸三、氨基酸的主要理化性质四、氨基酸的分离分析和鉴定第一节氨基酸（aminoacid）可变部分不变部分（一）蛋白质中常见氨基酸的结构及分类1、结构通式（脯氨酸除外）共同特点：羧基相连的α-碳上接-NH2(分子量110)L-α-氨基酸脯氨酸（α-亚氨基酸）α-氨基酸氨基酸（180多种）2、氨基酸的分类蛋白质氨基酸非蛋白质氨基酸（约150种）常见蛋白质氨基酸

(基本氨基酸)

（20种）稀有蛋白质氨基酸

根据侧链R基团的极性分类根据侧链R基团的结构分类

从营养学角度分类

常见的20种氨基酸2、氨基酸的分类（1）根据R基团的极性：

非极性R基团氨基酸

极性不带电荷R基团氨基酸

R基团带负电荷氨基酸

R基团带正电荷氨基酸R基疏水性大小

Ala＜Met＜Pro＜Val＜Leu＝Ile＜Phe

＜Trp非极性氨基酸在维持蛋白质的三维结构中起着重要作用（蛋白质的疏水核心）丙氨酸

Alanine

非极性R基团氨基酸

-氨基丙酸蛋白质中20种常见氨基酸的结构－按R基团的极性分类丙氨酸

Alanine缬氨酸

Valine

非极性R基团氨基酸

-氨基异戊酸蛋白质中20种常见氨基酸的结构－按R基团的极性分类丙氨酸

Alanine缬氨酸

Valine亮氨酸

Leucine

非极性R基团氨基酸

-氨基异己酸蛋白质中20种常见氨基酸的结构－按R基团的极性分类丙氨酸

Alanine缬氨酸

Valine亮氨酸

Leucine异亮氨酸

Ileucine

非极性R基团氨基酸

-氨基--甲基戊酸O││CH2│H2N－CH－C－OH‖CH－CH3CH3蛋白质中20种常见氨基酸的结构－按R基团的极性分类丙氨酸

Alanine缬氨酸

Valine亮氨酸

Leucine异亮氨酸Ileucine脯氨酸

Proline

非极性R基团氨基酸

-吡咯烷基--羧酸CHCH2CH2CH2

蛋白质中20种常见氨基酸的结构－按R基团的极性分类丙氨酸

Alanine缬氨酸

Valine亮氨酸

Leucine异亮氨酸Ileucine脯氨酸

Proline苯丙氨酸Phenylalanine

非极性R基团氨基酸

-氨基--苯基丙酸蛋白质中20种常见氨基酸的结构－按R基团的极性分类丙氨酸

Alanine缬氨酸

Valine亮氨酸

Leucine异亮氨酸Ileucine脯氨酸

Proline苯丙氨酸Phenylalanine色氨酸

Tryptophan

非极性R基团氨基酸

-氨基--吲哚基丙酸蛋白质中20种常见氨基酸的结构－按R基团的极性分类丙氨酸

Alanine缬氨酸

Valine亮氨酸

Leucine异亮氨酸Ileucine脯氨酸

Proline苯丙氨酸Phenylalanine色氨酸Tryptophan甲硫氨酸

Methionine

非极性R基团氨基酸

-氨基--甲硫基丁酸蛋白质中20种常见氨基酸的结构－按R基团的极性分类缬氨酸（Val,V）亮氨酸（Leu,L）异亮氨酸（Ile,I）支链氨基酸不带电荷极性R基团氨基酸

氨基乙酸甘氨酸Glycine蛋白质中20种常见氨基酸的结构－按R基团的极性分类甘氨酸

Glycine丝氨酸

Serine不带电荷极性R基团氨基酸

-氨基--羟基丙酸蛋白质中20种常见氨基酸的结构－按R基团的极性分类甘氨酸

Glycine丝氨酸

Serine苏氨酸

Threonine不带电荷极性R基团氨基酸-氨基--羟基丁酸蛋白质中20种常见氨基酸的结构－按R基团的极性分类甘氨酸

Glycine丝氨酸

Serine苏氨酸

Threonine半胱氨酸

Cysteine酪氨酸

Tyrosine不带电荷极性R基团氨基酸

-氨基--对羟苯基丙酸蛋白质中20种常见氨基酸的结构－按R基团的极性分类甘氨酸

Glycine丝氨酸

Serine苏氨酸

Threonine半胱氨酸Cysteine不带电荷极性R基团氨基酸

H2N－CH－C－OH‖OCH2│SH│-氨基--巯基丙酸蛋白质中20种常见氨基酸的结构－按R基团的极性分类Cys—s—s—Cys二硫键甘氨酸

Glycine丝氨酸

Serine苏氨酸

Threonine半胱氨酸

Cysteine酪氨酸

Tyrosine天冬酰胺Asparagine不带电荷极性R基团氨基酸

蛋白质中20种常见氨基酸的结构－按R基团的极性分类-氨基丁二酸单酰胺甘氨酸

Glycine丝氨酸

Serine苏氨酸

Threonine半胱氨酸

Cysteine酪氨酸

Tyrosine天冬酰胺Asparagine谷氨酰胺

Glutamine不带电荷极性R基团氨基酸

蛋白质中20种常见氨基酸的结构－按R基团的极性分类-氨基戊二酸单酰胺带负电荷氨基酸（酸性氨基酸）

天冬氨酸

Aspartate-氨基丁二酸蛋白质中20种常见氨基酸的结构－按R基团的极性分类-带负电荷氨基酸（酸性氨基酸）

天冬氨酸

Aspartate谷氨酸

Glutamate-氨基戊二酸

蛋白质中20种常见氨基酸的结构－按R基团的极性分类-带正电荷氨基酸（碱性氨基酸）

赖氨酸

Lysine

，-二氨基己酸蛋白质中20种常见氨基酸的结构－按R基团的极性分类NH3+带正电荷氨基酸（碱性氨基酸）

赖氨酸

Lysine精氨酸

Arginine-氨基--胍基戊酸胍基蛋白质中20种常见氨基酸的结构－按R基团的极性分类NH2+带正电荷氨基酸（碱性氨基酸）

赖氨酸

Lysine精氨酸

Arginine组氨酸

Histidine-氨基--咪唑基丙酸咪唑基蛋白质中20种常见氨基酸的结构－按R基团的极性分类NH+（2）根据R侧链的化学结构分为：脂肪族氨基酸（中性、含羟基或巯基、酸性、碱性15种）芳香族氨基酸（Phe,Tyr，Trp

）杂环族氨基酸（His,Pro）必需氨基酸：人和哺乳动物不可缺少但又不能合成的氨基酸，只能从食物中补充.包括8种:

（3）从营养学的角度：必需氨基酸非必需氨基酸IleMetValLeu

Trp

Phe

ThrLys一家写两三本书来笨蛋来宿舍晾一晾鞋半必需氨基酸:Arg、His非必需氨基酸注：植物和微生物能合成自己全部的氨基酸。含硒半胱氨酸只存在于含硒蛋白之中，而吡咯赖氨酸仅存在于一些真细菌和古细菌体内，作为与产甲烷代谢有关的某些酶的组分。21st&22ndAAs小结：氨基酸分类营养学角度必需氨基酸非必需氨基酸R基团极性非极性R基团AA(8)极性R基团AA(7)带负电荷(2)带正电荷(3)R侧链结构脂肪族(15)芳香族(3)杂环族(2)人的必需氨基酸IleMetValLeuTrp

Phe

ThrLys

Arg、His

常见的20种氨基酸六伴穷光蛋，酸谷天出门，死猪肝色脸，只携一两钱。一本落色书，拣来精读之。芳香老本色，不抢甘肃来。半胱、胱、蛋（甲硫）氨酸→含硫氨基酸谷氨酸、天冬氨酸→酸性氨基酸丝、组、甘、色氨酸→一碳单位来源的氨基酸缬、异亮、亮氨酸→支链氨基酸异亮、苯丙、酪、色、苏氨酸→生糖兼生酮赖氨酸、精氨酸、组氨酸→碱性氨基酸酪、苯丙、色氨酸→芳香族氨基酸脯、羟脯、甘、苏、赖氨酸→不参与转氨基的氨基酸（三）氨基酸的分类

甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、色氨酸、丝氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、苏氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸和组氨酸氨基酸（180多种）2、氨基酸的分类蛋白质氨基酸非蛋白质氨基酸（约150种）常见蛋白质氨基酸

(基本氨基酸)

（20种）稀有蛋白质氨基酸（了解）在少数蛋白质中分离出一些不常见的氨基酸，通常也称为稀有蛋白质氨基酸由常见的氨基酸衍生而来

4-羟基脯氨酸、5-羟基赖氨酸

(存在于结缔组织的胶原蛋白中)6－N-甲基赖氨酸、6－N,N,N-三甲基赖氨酸（肌球蛋白）3,5-二碘酪氨酸（甲状腺球蛋白）－羧基谷氨酸（凝血酶原）氨基酸（180多种）2、氨基酸的分类蛋白质氨基酸

非蛋白质氨基酸（约150种）（了解）常见蛋白质氨基酸

(基本氨基酸)

（20种）稀有蛋白质氨基酸（了解）150多种多是蛋白质中L型α-AA衍生物有一些是β-，γ-，δ-AA有些是D-型AA

二、非蛋白质氨基酸1.作为一些重要代谢物的前体或中间体:

-丙氨酸是维生素泛酸（VB3）和辅酶A的前体

H2N-CH2-CH2-COOH

非蛋白氨基酸存在的意义：1.作为一些重要代谢物的前体或中间体:

非蛋白氨基酸存在的意义：鸟氨酸和瓜氨酸是合成精氨酸及尿素循环的中间物CH2-CH2NH2CH2-CHNH2COOH--CH2-CH2CH2-CHNH2COOH--NHNH2-鸟氨酸瓜氨酸C=O2.多肽类抗生素

非蛋白氨基酸存在的意义：

L-Leu-D-Phe-L-Pro-L-Val

L-Orn

L-Orn

L-Val-L-Pro-D-Phe-L-Leu

短杆菌肽S(环十肽)由细菌分泌的多肽类抗生素，有时也都含有D-氨基酸和一些非蛋白氨基酸（如鸟氨酸，Orn）。

H2N-CH2-CH2-CH2-COOH4.有些氨基酸只作为一种N素的贮藏和转运载体(刀豆氨酸,-甲叉谷氨酰胺）5.杀虫防御作用,如种子中高浓度的刀豆氨酸和5-羟色氨酸能防止毛虫的危害，高精氨酸能抑制细菌的生长。绝大部分非蛋白氨基酸的功能不清楚。非蛋白氨基酸存在的意义：3.作为神经传导的化学物质：

-氨基丁酸氨基酸（180多种）2、氨基酸的分类蛋白质氨基酸

非蛋白质氨基酸（约150种）（了解）常见蛋白质氨基酸

(基本氨基酸)

（20种）稀有蛋白质氨基酸（了解）一、蛋白质氨基酸的一般结构及其分类二、非蛋白质氨基酸三、氨基酸的主要理化性质四、氨基酸的分离分析和鉴定第一节氨基酸（aminoacid）三、氨基酸的主要理化性质（一）两性解离及等电点（二）氨基酸的光学性质（三）氨基酸的紫外吸收性质（四）氨基酸的化学反应1.氨基酸的两性离子形式

H

+H3N-C-COO-

R

两性离子：在同一氨基酸分子上含有等量的正负两种电荷两性电解质（一）两性解离及等电点2、氨基酸的两性解离性质及等电点

pH=pI

净电荷=0

pH<

pI净电荷为正pH>pI净电荷为负CHRCOOHNH3+CHRCOONH2CHRCOONH3++H++

OH-+H++

OH-当外液pH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。在不同的pH条件下，两性离子的状态也随之发生变化等电点（pI）pH>pI

aa“-”向正极移动pH<pI

aa“+”向负极移动pH=pI

aa“0”不移动+H+

+H+

阳离子（A+）两性离子（A0）两性离子（A0）阴离子（A-）K

1=[A0][H+][A+]K

2=[A-][H+][A0]甘氨酸的解离：氨基酸的等电点计算在等电点时，即为：[A+]＝[A0][H+]K1'[A–]＝[A0][H+]K2'A－A+

=[A0][H+]K1'＝[A0][H+]K2'所以有：［H+］＝√K1'K2'K

1=[A0][H+][A+]K

2=[A-][H+][A0]所以有：［H+］＝√则甘氨酸等电点pI表示式为：pI=(pK1'+pK2')/2K1'K2'甘氨酸的pK1'＝2.34，pK2'＝9.60所以它的等电点是：pI=(2.34+9.60)/2＝5.97？氨基酸的解离常数可以用测定滴定曲线的实验方法求得。甘氨酸的滴定曲线：当1mol的甘氨酸溶于水时，溶液的pH约为6，此时甘氨酸为兼性离子状态A0

。若用标准NaOH滴定，已加入的NaOH摩尔数对pH作图，得滴定曲线B,在pH9.60处有一拐点（滴定中点)。0H+OH-A0ABA+A0A-0H+OH-A0作为酸，由N+H3提供质子，逐渐变为A-,滴定中点时有一半A0变为A-,即[A0]=[A-]，K

2=[A-][H+][A0]则K

2

=[H+]pK

2=pH(拐点处）pK

2就是A0

的N+H350%解离时溶液的pH值，K

2就是此时溶液的[H+]A-A0[A0]=[A-]A+ABA+A0A-若用HCl滴定，得滴定曲线A，在pH2.34处有一拐点，拐点处pH即为pK

1。R基不解离的氨基酸都有类似甘氨酸的滴定曲线。0H+OH-[A0]=[A+]A0A+ABA+A0A-[A0]=[A-]一、蛋白质氨基酸的一般结构及其分类二、非蛋白质氨基酸三、氨基酸的主要理化性质四、氨基酸的分离分析和鉴定第一节氨基酸（aminoacid）小结：氨基酸分类营养学角度必需氨基酸非必需氨基酸R基团极性非极性R基团AA(8)极性R基团AA(7)带负电荷(2)带正电荷(3)R侧链结构脂肪族(15)芳香族(3)杂环族(2)人的必需氨基酸IleMetValLeuTrp

Phe

ThrLys

Arg、His

常见的20种氨基酸老本色三、氨基酸的主要理化性质（一）两性解离及等电点（二）氨基酸的光学性质（三）氨基酸的紫外吸收性质（四）氨基酸的化学反应氨基酸的解离常数可以用测定滴定曲线的实验方法求得。甘氨酸的滴定曲线：A0ABA+A0A-R基不解离的氨基酸都有类似甘氨酸的滴定曲线。0H+OH-[A0]=[A+]A0A+ABA+A0A-[A0]=[A-]氨基酸的解离常数可以用测定滴定曲线的实验方法求得。带有可解离R基的氨基酸，相当于三元酸，有3个pKpＩpI=(pK

1+pK

R)/2=(2.19+4.25)/2=3.22pＩpI=(pK

2+pK

R)/2=(9.17+6.0)=7.59在生理pH条件下唯一具有缓冲能力的氨基酸。

氨基酸等电点的计算pI=2pK´1+pK´2中性AA的等电点计算：pI=2pK´2+pK´R碱性AA的等电点计算：pI=2pK´1+pK´R酸性AA的等电点计算：

氨基酸的两性解离性质和等电点Glu的pK1’=2.19，pKR’=4.25，pK2’=9.67，其pI=

在pH值为2的溶液中，Glu带电荷，在电场中向极移动；在pH值为12的溶液中，Glu带电荷，在电场中向

极移动3.22正负阴阳

小结1.某氨基酸的等电点即为该氨基酸两性离子两边的pK值和的一半。2.pH>pI

，AA带净的负电荷，在电场中向阳极移动；pH<pI

，AA带净的正电荷，在电场中向阴极移动。3.在一定pH范围中，溶液的pH离AA等电点愈远，AA带净电荷愈多。（二）氨基酸的光学性质

除甘氨酸外，其它19种氨基酸均含有一个手性

-碳原子，因此：*都具有旋光性

*都可以有两种构型：L型和D型

*天然蛋白质中的氨基酸（除甘氨酸）都属于L型。“L型”、“D型”判断法（看CAR的走向）

将H原子靠近自己，观察CAR的走向，逆时针（左转）为L型，顺时针（右转）为D型。

D：dextro

右C：carboxylgroup;

L：

levo

左A：aminogroup;

R：residue;CCARRAL型D型拉丁语中（三）氨基酸的紫外吸收性质在近紫外区(220-400nm)

苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸有吸收光的能力。苯丙氨酸的max＝257nm，

酪氨酸的

max＝275nm，

色氨酸的max＝280nm蛋白质因为含有这些氨基酸，所以也有紫外吸收能力，一般最大的吸收波长在280nm

应用：利用分光光度法测定蛋白质的含量1、氨基酸与茚三酮反应+3H20水合茚三酮(无色)NH3CO2RCHO+还原性茚三酮紫色化合物(弱酸)加热水合茚三酮+2NH3+还原性茚三酮用途：常用于氨基酸的定性或定量分析。

（四）氨基酸的化学反应（570nm）脯氨酸与茚三酮反应的产物：N+黄色化合物(440nm)2、氨基酸与2,4一二硝基氟苯(DNFB)的反应

（sanger反应）DNFB（dinitrofiuorobenzene）DNP-AA(黄色)++HF弱碱中氨基酸用途：可以用来鉴定多肽或蛋白质NH2末端氨基酸.

DNFB+多肽蛋白弱碱DNP-AA(黄色)DNP-多肽DNP-蛋白+HF酸解DNP-AA（有机相）

+游离AA（水相）AASanger反应的应用黄色黄色:根据它在薄层层析或纸电泳中的迁移特性进行鉴定3、氨基酸与苯异硫氰酯（PITC）的反应

（Edman反应）PITC（phenylisothiocyanate）+苯乙内酰硫脲衍生物(PTH-AA、无色)（phenylisothiohydantion-AA）弱硷中(400

C)(硝基甲烷400C)H+用途：可以用来鉴定多肽或蛋白质NH2末端氨基酸.

弱碱PITC+多肽蛋白

PTC—多肽蛋白无水甲酸或HFPTH-AA+少一个AA的多肽或蛋白（乙酸乙酯）Edman反应鉴定多肽或蛋白质NH2末端氨基酸.应用：多肽顺序自动分析仪PITC无N-端氨基的剩余部分用层析法分离4、与丹磺酰氯的反应（α-NH2参与）（DNS）DNS-氨基酸用来鉴定多肽或蛋白质的NH2末端氨基酸。弱碱性溶液中（荧光）鉴定多肽或蛋白质N末端氨基酸DNS+

多肽蛋白弱碱DNS-多肽蛋白DNS-AA+游离AA（有强烈的荧光）酸解与Sanger反应类似，用荧光分光光度计可迅速测定多肽或蛋白质N末端氨基酸，效率高100倍。鉴定多肽或蛋白质NH2末端氨基酸Sanger反应与丹磺酰氯的反应Edman反应DNP-AA（有机相）

+游离AA（水相）PTH-AA+少一个AA的多肽或蛋白（乙酸乙酯）DNS-AA（荧光）+游离AA一、蛋白质氨基酸的一般结构及其分类二、非蛋白质氨基酸三、氨基酸的主要理化性质四、氨基酸的分离分析和鉴定第一节氨基酸（aminoacid）四、氨基酸的分离分析和鉴定（一）分配层析（二）离子交换层析（三）气相色谱（四）高效液相色谱（一）分配层析（一）分配层析（二）离子交换层析解离（三）气相色谱固体颗粒表面的液体气体优点：微量快速固定相支持剂颗粒细，表面积大；采取高压，洗脱速度快,高灵敏度的检测器。（四）高效液相色谱（HPLC）HPLC可使氨基酸分析的灵敏度达到10-12mol水平。一、蛋白质氨基酸的一般结构及其分类二、非蛋白质氨基酸三、氨基酸的主要理化性质四、氨基酸的分离分析和鉴定第一节氨基酸（aminoacid）第一节氨基酸第二节肽第三节蛋白质的结构第四节蛋白质结构与功能的关系第五节蛋白质的理化性质第六节蛋白质的分离纯化第一章蛋白质

构件小分子→聚合物（生物大分子）一、肽和肽链二、天然存在的活性肽（了解）第二节肽一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基之间失水形成的酰胺键称为肽键。一、肽和肽链组成多肽的氨基酸单元称为氨基酸残基。肽是氨基酸的线性聚合物。寡肽：氨基酸单位较少的肽。（20个以下）多肽：氨基酸单位较多的肽。(20个以上)

肽键（peptidebond）肽键中的C-N键具有部分双键性质，不能自由旋转。C=N

0.127nm肽键长0.132nmC-N

0.148nm肽平面：构成肽键的四个原子（C、O、N、H）和与之相连的两个α碳原子都处在同一个平面内，此刚性结构的平面称肽平面或酰氨平面。N端氨基酸残基氨基酸残基C端N-末端C-末端一般肽通常在一端含有一个游离的α-NH2称为N-末端，在另一端含一个游离的α-COOH称为C-末端。

在多肽链中，氨基酸残基按一定的顺序排列，这种排列顺序称为氨基酸顺序.N端氨基酸残基氨基酸残基C端肽链书写方式：N端→C端

肽链中AA的排列顺序和命名二、天然存在的活性肽在生物体中多肽最重要的存在形式是作为蛋白质的亚单位，但有许多分子量比较小的肽以游离状态存在。它们具有各种特殊的生理功能，如：谷胱甘肽;激素类多肽；抗生素类多肽；毒素多肽等。谷胱甘肽——存在于动、植物及微生物中解毒作用：与毒物或药物结合，消除其毒性作用；参与氧化还原反应：作为重要的还原剂，参与体内多种氧化还原反应；保护巯基酶的活性：使巯基酶的活性基团-SH维持还原状态；维持红细胞膜结构的稳定：消除氧化剂对红细胞膜结构的破坏作用。α-鹅膏蕈碱：是从鹅膏蕈属或捕蝇蕈属的鬼笔鹅膏中分离出来的，是一个环状八肽。它能与真核生物的RNA聚合酶Ⅱ牢固结合而抑制酶的活性，使RNA的合成不能进行，但不影响原核生物RNA的合成。肽多素毒短杆菌肽S

L-Leu——D-Phe——L-Pro——L-Val