生物化学第蛋白质讲稿.ppt

关于生物化学第蛋白质第一页，讲稿共一百七十页哦2.1 蛋白质的分类蛋白质的分类2.2 蛋白质的组成单位蛋白质的组成单位氨基酸氨基酸2.3 肽肽2.4 蛋白质的结构蛋白质的结构2.5 蛋白质结构与功能的关系蛋白质结构与功能的关系2.6 蛋白质的性质与分离、分析技术蛋白质的性质与分离、分析技术 第二页，讲稿共一百七十页哦 2.1 蛋白质的分类蛋白质的分类 P17v蛋白质分类方法至少有4种：1.根据分子形状分类；2.根据分子组成分类；3.根据功能分类；第三页，讲稿共一百七十页哦 2.1.1 根据分子形状分类根据分子形状分类（1）球状蛋白质球状蛋白质：分子似球形，较易溶于水；如血液的血红蛋白、血清球蛋白、豆类的球蛋白等。（2）纤维蛋白质纤维蛋白质：形状似纤维，不溶于水；如指甲、羽毛中的角蛋白和蚕丝的丝蛋白等。（3）膜蛋白质膜蛋白质：常折叠成近球状，插入生物膜，或通过非共价键、共 价键结合在生物膜表面。第四页，讲稿共一百七十页哦 2.1.2 根据分子组成分类根据分子组成分类 P18v分简单蛋白质和结合蛋白质：（1 1）简简单蛋白质单蛋白质：组分只有-氨基酸，自然界的许多蛋白质属于此类。按溶解度差别，可将简单蛋白质分为七类，见表2-1。第五页，讲稿共一百七十页哦 表表2-1 简单蛋白质分类简单蛋白质分类 P18 清蛋白：清蛋白：又称白蛋白，溶于水，如血清清蛋白、乳清 蛋白等；球蛋白：球蛋白：微溶于水而溶于稀中性盐溶液，如血清球蛋 白、肌球蛋白和大豆球蛋白等；谷蛋白：谷蛋白：不溶于水、醇及稀中性盐溶液,但溶于稀酸、稀碱，如米、麦蛋白；醇溶蛋白：醇溶蛋白：不溶于水,溶于70%-80%乙醇，如玉米蛋 白；第六页，讲稿共一百七十页哦表表2-1 简单蛋白质分类简单蛋白质分类 精蛋白：精蛋白：溶于水及酸性溶液，呈碱性，含酸性氨基酸 多（如精氨酸、赖氨酸、组氨酸），鲑精蛋白；组蛋白：组蛋白：溶于水及稀酸溶液，含精氨酸、赖氨酸较 多，呈碱性，如珠蛋白；硬蛋白：硬蛋白：不溶于水、盐、稀酸、稀碱溶液，如胶原蛋 白、毛、发、蹄、角及甲壳的角蛋白和丝心蛋白以及腱和韧带中弹性蛋白等；第七页，讲稿共一百七十页哦2.1.2 根据分子组成分类根据分子组成分类（2）结合蛋白质结合蛋白质：核蛋白：核蛋白：蛋白质与核酸组成，存在于一切细胞中；糖蛋白与蛋白聚糖：糖蛋白与蛋白聚糖：蛋白质与糖类以共价键相连而成，如唾液中的粘蛋白等，有很多种类；脂脂蛋蛋白白：蛋白质与脂类以非共价键相连而成，存在于生物膜和动物血浆中；色色蛋蛋白白：简单蛋白质与其他色素结合而成，如血红蛋白、叶绿蛋白和细胞色素等；磷蛋白：磷蛋白：蛋白质与磷酸结合而成，如胃蛋白酶；第八页，讲稿共一百七十页哦 2.1.3 根据功能分类根据功能分类 P191.催化：酶：2.调节：如胰岛素；3.贮存：提供N素；4.转运：如血红蛋白；5.运动：如肌动蛋白（肌肉收缩）；6.防御和进攻：免疫球蛋白；7.受体：接受和传递信息；8.支架：将多种蛋白质装配成一个复合体，参与应答的协调和通讯；9.结构成分：如结构蛋白（毛发、角、甲等）10.异常功能：特殊的功能，如应乐果甜蛋白等。第九页，讲稿共一百七十页哦蛋白质的生物学意义蛋白质的生物学意义v生命是蛋白质的存在形式，是重要的生物大分子；v蛋白质是生物功能的载体，每种细胞活性都依赖于一种或几种特定的蛋白质；v蛋白质有极其重要的生物学意义（生物学功能）：第十页，讲稿共一百七十页哦 蛋白质功能多样性蛋白质功能多样性 5-1（阅读）（阅读）v蛋白质是生物功能的载体，每种细胞活性都依赖于一种或几种特定的蛋白质；v蛋白质的生物学功能有以下几个方面：（1）催催化化：作为生物体新陈代谢的催化剂酶，生物体内各种化学反应几乎都是在相应酶参与下进行的，催化效率远大于合成的催化剂；（2）调调节节：许多蛋白质能调节其他蛋白质执行其生理功能，这些蛋白质称调节蛋白，最著名的例子是胰岛素，它是调节动物体内血糖代谢的一种激素；第十一页，讲稿共一百七十页哦蛋白质功能多样性蛋白质功能多样性 5-2（阅读）（阅读）（3）转转运运：转运特定物质，一类转运蛋白如血红蛋白，将氧气从肺转运到其他组织；血清清蛋白，将脂肪酸从脂肪组织转运到各器官；（4）贮贮存存：蛋白质是氨基酸的聚合物，氮素通常是生长的限制性养分，所以生物体必要时利用蛋白质提供氮素，如卵清蛋白为鸟类胚胎发育提供氮源，乳中的酪蛋白是哺乳类幼子的主要氮源；第十二页，讲稿共一百七十页哦 蛋白质功能多样性蛋白质功能多样性 5-3（阅读）（阅读）（5）运运动动：某些蛋白质赋予细胞以运动能力，肌肉收缩和细胞游动是细胞具有这种能力的代表。作为运动基础的收缩和游动蛋白具有共同的性质：都是丝状分子或丝状聚集体；（6）结结构构成成分分：结构蛋白是建造和维持生物体的结构，给细胞和组织提供强度和保护。结构蛋白单体一般是聚合成长的纤维(如毛发)或纤维状排列的保护层(如牛皮)。这类蛋白多数是不溶性纤维状蛋白质，如构成毛发、角、蹄的-角蛋白，存在于骨、键、韧带、皮的胶原蛋白；第十三页，讲稿共一百七十页哦蛋白质功能多样性蛋白质功能多样性 5-4（阅读）（阅读）（7）防防御御和和进进攻攻：保护或开发蛋白的蛋白质在细胞防御、保护和开发方面起主动作用。保护蛋白中最突出的是脊椎动物体内的免疫球蛋白（抗体），是在外来蛋白质或其他高分子化合物即抗原影响下由淋巴细胞产生，并能与相应抗原结合而排除外来物质对生物体的干扰；另一类保护蛋白是血液凝固蛋白，凝血酶原等；南极鱼和北极鱼含有抗冻蛋白，防止在深海低于零摄氏度水温下血液冷冻；蛇毒、蜂毒的溶血蛋白和神经毒蛋白以及植物毒蛋白和细菌毒素等。第十四页，讲稿共一百七十页哦蛋白质功能多样性蛋白质功能多样性 5-5（阅读）（阅读）（8）支支架架作作用用：支架蛋白（adapter protein）或接头蛋白在细胞应答激素和生长因子的复杂途径中起作用；（9）异常）异常功能：功能：某些蛋白质具有上述以外的功能，如应乐果甜蛋白有极高的甜度，昆虫翅膀的铰合部存在一种具有特殊弹性的节肢弹性蛋白，某些海洋生物如贝类分泌一类胶质蛋白，能将贝壳牢固地粘在岩石或其他硬表面上；第十五页，讲稿共一百七十页哦 2.2 蛋白质的组成单位蛋白质的组成单位-氨基酸氨基酸 P20v蛋白质元素组成：v碳50-55%；氢6-8%；氧20-23%；氮15-18%；硫0-4%。v有些还含有微量的磷、铁、锌、铜、钼、碘等元素。v其中氮的含量在各种蛋白质中都比较接近，平均为16%，一般可由测定生物样品中的氮粗略计算出其中的蛋白质含量：每克氮相当于每克氮相当于6.25克的蛋白质克的蛋白质第十六页，讲稿共一百七十页哦氨基酸氨基酸v广义上指分子中既有氨基又有羧基的化合物；v蛋白质是由20种-氨基酸氨基酸组成的生物大分子；v蛋白质的基本结构单位是氨基酸；v蛋白质水解成为氨基酸；第十七页，讲稿共一百七十页哦蛋白质的水解蛋白质的水解v酸、碱及蛋白质水解酶可破坏蛋白质的肽键，使蛋白质经过一系列的中间产物，最后产生氨基酸，这些中间产物中主要是蛋白胨：蛋白质蛋白质 蛋白胨蛋白胨 小肽小肽 二肽二肽 氨基酸氨基酸v蛋蛋白白胨胨：溶于水，遇热不凝固，不被饱和的硫酸铵溶液所沉淀，常被用作细菌培养基的成分；第十八页，讲稿共一百七十页哦蛋白质的酸、碱、酶水解蛋白质的酸、碱、酶水解第十九页，讲稿共一百七十页哦 1.酸水解酸水解v常用硫酸或盐酸进行水解，回流煮沸20h左右蛋白质完全水解：（1）盐酸：浓度为6mol/L；（2）硫酸：浓度为4mol/L；v优点：优点：不引起消旋作用，得到的是L-氨基酸；v缺缺点点：色氨酸完全被沸酸所破环，羟基氨基酸（丝氨酸及苏氨酸）有一小部分被分解，天冬酰胺和谷胺酰胺的酰胺基被水解下来；第二十页，讲稿共一百七十页哦v与5mol/L NaOH共煮10-20小时，蛋白质完全水解；v缺缺点点：水解过程中多数氨基酸遭到不同程度破坏，并产生消旋现象，产物是消旋物（D-型和L型混合物）；引起精氨酸脱氨，生成鸟氨酸和尿素（色氨酸稳定）；2.碱水解碱水解第二十一页，讲稿共一百七十页哦 3.酶水解酶水解:v优点：优点：不破坏氨基酸，不产生消旋作用。v缺点：缺点：使用一种酶常水解不彻底，需几种酶协同作用才能使蛋白质完全水解；水解所需时间较长；v酶法主要用于部分水解；v常用的蛋白水解酶：胰蛋白酶、糜（胰凝乳）蛋白酶、胃蛋白酶胰蛋白酶、糜（胰凝乳）蛋白酶、胃蛋白酶等；v这些酶的作用点见第6章（酶）表6-3（P148）。第二十二页，讲稿共一百七十页哦 2.2.1 氨基酸的结构通式氨基酸的结构通式 P21v氨基酸结构的共同特点氨基酸结构的共同特点:1.与羧基相连的-碳原子碳原子上都有一个氨基;所以：称-氨基酸氨基酸；2.-碳原子有一个氢原子和一个可变的侧链（R基）；第二十三页，讲稿共一百七十页哦 2.2.2 氨基酸的分类氨基酸的分类 P21v从各种生物体中发现的氨基酸已有180多种，但参与蛋白质组成的氨基酸（基本氨基酸）只有20种，称蛋白质氨基酸蛋白质氨基酸；v不参与蛋白质组成的氨基酸，称非蛋白氨基酸非蛋白氨基酸；v见P22 表2-2：v请将20种氨基酸的类别、中文名称、缩写符号（三个英文字母）、化学结构式背下来！第二十四页，讲稿共一百七十页哦天然氨基酸的分类、名称、代号和结构式天然氨基酸的分类、名称、代号和结构式第二十五页，讲稿共一百七十页哦天然氨基酸的分类、名称、代号和结构式天然氨基酸的分类、名称、代号和结构式(续续)P73)P73第二十六页，讲稿共一百七十页哦不同氨基酸其不同氨基酸其R R基不同基不同R R基的结构决定氨基酸的特殊性质基的结构决定氨基酸的特殊性质第二十七页，讲稿共一百七十页哦NH第二十八页，讲稿共一百七十页哦1.按按R基的化学结构，基的化学结构，20种常见氨基酸可分三类种常见氨基酸可分三类（1）脂肪族（2）芳香族（3）杂环族；v 其中以脂肪族氨基酸为最多；第二十九页，讲稿共一百七十页哦 （1）脂肪族氨基酸：脂肪族氨基酸：v分四种：中性脂肪族氨基酸：中性脂肪族氨基酸：含一个氨基，一个羧基；分子不带电荷；没有极性；第三十页，讲稿共一百七十页哦 含羟基和硫的脂肪族氨基酸含羟基和硫的脂肪族氨基酸v分子不带电荷，但有极性；第三十一页，讲稿共一百七十页哦 酸性脂肪族氨基酸及其酰胺酸性脂肪族氨基酸及其酰胺 二氨基一羧基；不带电荷或带负电荷；有极性；第三十二页，讲稿共一百七十页哦 碱性脂肪族氨基酸碱性脂肪族氨基酸v二氨基一羧基；带正电荷；有极性；第三十三页，讲稿共一百七十页哦（2）芳香族氨基酸芳香族氨基酸 v带有苯环；酪氨酸不带电荷，有极性；第三十四页，讲稿共一百七十页哦（3）杂环氨基酸）杂环氨基酸（His，Pro）v组氨酸含咪唑基，带正电荷；有极性；v脯氨酸含吡咯环，不带电荷；没有极性；第三十五页，讲稿共一百七十页哦2.按按R基的极性，基的极性，20种常见氨基酸分两组种常见氨基酸分两组 P21 （1）非极性）非极性R基氨基酸：基氨基酸：含非极性基团的氨基酸称非极性氨基酸；（2）极性）极性R基氨基酸基氨基酸 含极性基团的氨基酸称极性氨基酸；（在pH67左 范围内是否带电）；不带电荷的极性R基氨基酸；带正电荷的R基氨基酸；带负电荷的R基氨基酸见下页图：第三十六页，讲稿共一百七十页哦 极性氨基酸和非极性氨基酸极性氨基酸和非极性氨基酸P22 表表2-2第三十七页，讲稿共一百七十页哦极性氨基酸和非极性氨基酸极性氨基酸和非极性氨基酸(续续)带带负负电电荷荷的的极极性性氨氨基基酸酸第三十八页，讲稿共一百七十页哦 氨基酸的构型：氨基酸的构型：D型，型，L型型v氨基酸分D型和L型：互为异构体（存在两个或多个具有相同数目和种类的原子并因而具有相同相对分子质量的化合物的现象）；v表示氨基酸在构型构型上与相应甘油醛类似，不表示旋光性；第三十九页，讲稿共一百七十页哦氨基酸具有旋光性氨基酸具有旋光性v氨基酸的-碳原子是不对称碳原子：具有旋光性；v旋光性表示方法：左旋：（）；右旋：（）；v旋光性与构型（旋光性与构型（L、D）无关；）无关；v请参考有机化学；第四十页，讲稿共一百七十页哦不常见的蛋白质氨基酸（阅读）不常见的蛋白质氨基酸（阅读）P24v蛋白质组成中，除前述20种氨基酸外，从少数蛋白质中还分离出一些不常见的特有的氨基酸，这些氨基酸都是由相应的常见氨基酸衍生而来；v其中：4-羟脯氨酸和5-羟脯氨酸都可在结缔组织的纤维状蛋白质胶原中找到；vN-甲基赖氨酸存在于肌球蛋白，一种行使收缩功能的肌肉蛋白质。v另一个重要的特有氨基酸：-羟基谷氨酸，首先在凝血酶原中发现，它也存在于某些具有结合Ca2+离子功能的其它蛋白质。第四十一页，讲稿共一百七十页哦非蛋白质氨基酸（阅读）非蛋白质氨基酸（阅读）P24v从甲状腺蛋白中分离出3,5-二碘酪氨酸和甲状腺素等，它们都是酪氨酸的衍生物，结构式见“激素”章。v除了参与蛋白质组成的20多种氨基酸之外，还在各种组织和细胞中找到150多种其他氨基酸，这些氨基酸大多是蛋白质中存在的L型-氨基酸的衍生物。v但有一些是、或-氨基酸，并且有些是D型氨基酸,如参与细菌细胞壁组成的肽聚糖中发现有D-谷氨酸和D-丙氨酸；（待续）第四十二页，讲稿共一百七十页哦v在一种抗生素短杆菌肽S中含有D-苯丙氨酸。这些氨基酸中有一些是重要的代谢物前体或中间产物。例如-丙氨酸是遍多酸的前体；瓜氨酸和鸟氨酸是尿素循环的中间体。有些氨基酸，象氨基丁酸是传递神经冲动的化学介质。v不少这类氨基酸其生物学意义还不清楚，有待进一些研究。非蛋白质氨基酸（阅读）非蛋白质氨基酸（阅读）第四十三页，讲稿共一百七十页哦 2.2.3 氨基酸的理化性质氨基酸的理化性质 P25第四十四页，讲稿共一百七十页哦v旋光性旋光性：v 在天然氨基酸中，只有Gly无对称碳原子，无旋光性；v极性极性：极性基可同其它相应基团形成氢键或离子键；非极性基团(疏水性基团)相互间的作用对天然蛋白质 分子的空间构象和稳定性起极大作用；第四十五页，讲稿共一百七十页哦 v光吸收：光吸收：20种氨基酸在可见光区域无光吸收，在远紫外区 220nm均有光吸收，蛋白质由氨基酸组成，所以也 有紫外吸收能力，一般最大光吸收在280nm；可用分光光度法测定蛋白质含量；第四十六页，讲稿共一百七十页哦（1）氨基酸的两性解离和等电点氨基酸的两性解离和等电点 P25 v氨基酸是一类两性电解质，氨基酸在水中的偶极离子既起酸（质子供体）的作用，也起碱（质子受体）的作用：第四十七页，讲稿共一百七十页哦氨基酸在水溶液中的带点状况氨基酸在水溶液中的带点状况v氨基酸的带电状况与溶液的pH有关，改变pH可使氨基酸带上正电荷或负电荷，或处于正负电荷数相等（净电荷为零）的兼性离子状态；第四十八页，讲稿共一百七十页哦 氨基酸的等电点：氨基酸的等电点：pIv氨氨基基酸酸所所带带净净电电荷荷为为零零时时，氨氨基基酸酸所所处处溶溶液液的的pH值值称称该该氨氨基基酸酸的的等电点等电点，用，用pI表示；表示；v在等电点pH时：氨基酸在电场中既不向正极也不向负极移动，即处于等电兼性离子（极少数为中性分子）状态，少数解离成阳离子和阴离子，但解离成阳离子和阴离子的数目和趋势相等；第四十九页，讲稿共一百七十页哦 以谷氨酸为例说明氨基酸的解离情况以谷氨酸为例说明氨基酸的解离情况 P26 v谷氨酸分步解离如下：Glu2-极低。第五十页，讲稿共一百七十页哦v谷氨酸分步解离常数为：v当溶液中的pH等于氨基酸的pI时，氨基酸多以两性离子形式存在，少量正负离子数量相等：v两边取负对数：pK1+pK2=2pH第五十一页，讲稿共一百七十页哦pI值与该离子浓度无关，只决定于等电兼性离子两侧的值与该离子浓度无关，只决定于等电兼性离子两侧的pK值值v对侧链R基不解离的中性氨基酸来说，其等电点是它的pK1和pK2的算术平均值：第五十二页，讲稿共一百七十页哦pI、pH、带电情况、电泳和溶解度、带电情况、电泳和溶解度1.在pI以上的任一pH，氨基酸带净负电荷,在电场中向正极移动；反之，向负极移动；2.在一定pH范围内，氨基酸溶液的pH离pI愈远，氨基酸所携带的净电荷愈大；3.电泳电泳：利用氨基酸的带电性质，将混合氨基酸放置在电场中进行分离的方法；v由于静电作用：等电点时，氨基酸的溶解度最小；等电点时，氨基酸的溶解度最小；第五十三页，讲稿共一百七十页哦（2）氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质 P26 第五十四页，讲稿共一百七十页哦 与水合茚三酮反应与水合茚三酮反应 P26v茚茚三三酮酮在弱酸性溶液中与a-氨基酸共热，引起氨基酸氧化、脱氨、脱羧反应，最后茚三酮与反应产物氨和还原茚三酮发生作用，生成紫色紫色物质：第五十五页，讲稿共一百七十页哦v两个亚氨基酸：脯氨酸和羟脯氨酸与茚三酮反应不释放NH3，而直接生成亮黄色化合物，最大光吸收在440nm；v根据该性质可用分光光度法测定样品中氨基酸含量；第五十六页，讲稿共一百七十页哦在氨基酸的分析化学中在氨基酸的分析化学中氨基酸与茚三酮的反应具有特殊意义氨基酸与茚三酮的反应具有特殊意义 1.用纸层析或柱层析把各种氨基酸分开后，利用茚三酮显色，可定性鉴定氨基酸；2.可用分光光度法在570nm定量测定各种氨基酸；3.定量释放的CO2可用测压法测量，从而计算出参加反应的氨基酸量；第五十七页，讲稿共一百七十页哦实验一：实验一：氨基酸的分离鉴定氨基酸的分离鉴定纸层析法纸层析法 v实验书：实验书：P10-13P10-13，P37P37 第五十八页，讲稿共一百七十页哦氨基酸混合物的分析分离氨基酸混合物的分析分离v为测定蛋白质的氨基酸组成或从蛋白质水解液中制取氨基酸，需对氨基酸混合物进行分析分离工作；v氨基酸混合物分析分离多用纸层析法、柱层析法、薄层层析等；v下面介绍分配层析法的一般原理和纸层析法；第五十九页，讲稿共一百七十页哦分配层析法一般原理分配层析法一般原理（参看实验书（参看实验书P10）v层析层析（色层分析，色谱）（chromatography）：有很多种形式的分配层析，但基本原理一样；v层析系统由2个相组成：1.固定相（静相）（stationary phase）；2.流动相（动相）（mobile phase）；第六十页，讲稿共一百七十页哦分配系数（分配系数（partition或或distribution coefficient）v混合物在层析系统中的分离决定于该混合物的组分在这两相中的分配情况，用分配系数分配系数(Kd)和有效分配系数有效分配系数(Keff)来描述：第六十一页，讲稿共一百七十页哦v分配系数分配系数和分配定律分配定律（partition law）：一种溶质在两种给定的互不相溶的溶剂中分配时，在一定温度下达到平衡后，溶质在两相中的浓度比值为一常数，即分配系数：Kd =cA /cB cA和cB分别代表某一物质在互不相溶的两相：A相（动相）和B相（静相）中的浓度；分配系数分配系数Kd第六十二页，讲稿共一百七十页哦v物质分配可以在互不相溶的两种溶剂间发生：液相液相液相液相系统、固相固相液相液相系统、固相固相液相液相系统；v层析系统中：静相：静相：可以是固相、液相或固液混合相(半液体)；动相：动相：可以是液相或气相，它充满于静相的空隙中，并 能流过静相；v以逆流分配的方法说明分配层析原理：层析系统层析系统第六十三页，讲稿共一百七十页哦逆流分配原理图示逆流分配原理图示第六十四页，讲稿共一百七十页哦 逆流分配原理说明逆流分配原理说明 2-1v利用层析法分离混合物的先决条件是各种成分的分配系数要有差异：差异越大，越容易分开；v取一系列分溶管，向1#管加入互不相溶的两种溶剂：1）A溶剂为上相，作为动相；2）B溶剂为下相，作为静相；假设上下两相的体积相等；第六十五页，讲稿共一百七十页哦逆流分配原理说明逆流分配原理说明 2-2v加入物质Y(Kd1)和物质Z(Kd=3)的混合物,假设总量各为64份；v各组分物质将按自身特有的分配系数在上下相中进行分配；达平衡后,将上相转移到2#管内,其中含有相同体积的新下相。v从1#管转移来的样品将在2#管的上下相中再分配,同时,向1#管内加入新上相,这里也将发生样品的再分配,完成了第1次转移；第六十六页，讲稿共一百七十页哦分溶曲线分溶曲线第六十七页，讲稿共一百七十页哦分溶曲线说明分溶曲线说明v从分溶曲线看出：1）分配系数大的物质Z（Kd=3）沿一系列分溶管的“移动”速度比分配系数小的物质Y（Kd=1）快；2）每一种物质在一系列分溶管中是相当集中的，分溶曲 线呈峰形，因此只要使用足够数目的分溶管继续进行 分配，就可以使两个峰彼此完全分开；3）一定的某一溶质在一定量的溶剂系统中分配时，转移 次数越多，其分溶曲线的峰形越窄而高，有利于混合 物中各物质的完全分离；第六十八页，讲稿共一百七十页哦纸层析实验纸层析实验（参看实验四，参看实验四，P37）v滤纸层析是分配层析的一种；1.材料和溶剂：滤纸，扩展剂（是水、正丁醇、冰醋酸的混合物）；（1）滤纸：为惰性支持物；（2）固定相：）固定相：滤纸纤维素上吸附的水；（3）流动相：）流动相：溶剂（正丁醇、冰醋酸）；第六十九页，讲稿共一百七十页哦第七十页，讲稿共一百七十页哦2.操作：操作：（1）将氨基酸混合物点在滤纸的一个边上，称原点；（2）在密闭的容器中用一个溶剂系统(如丁醇-乙酸)沿滤 纸的一个方向进行展层；v各种氨基酸在溶剂系统中具有不同Kd值，混合氨基酸在两相中不断分配而彼此分开，分布在滤纸不同区域；（3）烘干滤纸，用茚三酮溶液显色，得到一个纸层析谱；v纸层析是分离、鉴定氨基酸混合物的常用技术，可用于蛋白质的氨基酸成分的定性鉴定和定量测定；第七十一页，讲稿共一百七十页哦第七十二页，讲稿共一百七十页哦（4）计算相对迁移率Rf：从原点至氨基酸停留点的距离 （X）与原点至溶剂前沿的距离（Y）之比，称Rf值，即相对迁移率；v只要溶剂系统、温度、湿度和滤纸型号等实验条件确定，则每种氨基酸的Rf 值是恒定的；第七十三页，讲稿共一百七十页哦与甲醛反应与甲醛反应 P27 v氨基酸不能直接用酸、碱滴定进行定量测定：氨基酸的酸、碱滴定的等电点pH过高（1213）或过低（12），没有适当指示剂可用；v加入甲醛后，可使滴定曲线进入指示剂显色范围，从而可对氨基酸进行定量测定；v氨基酸的甲醛滴定是测定氨基酸的一种常用方法，还可用来测定蛋白质的水解程度；第七十四页，讲稿共一百七十页哦加甲醛和不加甲醛的谷氨酸滴定曲线加甲醛和不加甲醛的谷氨酸滴定曲线 第七十五页，讲稿共一百七十页哦甲醛滴定法甲醛滴定法v向氨基酸中加入过量甲醛，用标准NaOH滴定：甲醛与氨基酸的-NH2作用形成羟甲基衍生物：-NHCH2OH、-N(CH2OH)2等；v羟甲基衍生物：降低氨基碱性，相对增强了-N+H3的酸性解离，使pKa2减少23个pH单位,pKa2移至7附近；NaOH滴定曲线（B段）向pH低的方向转移，滴定终点也移到 pH 9附近，进入酚酞指示剂变色区域；第七十六页，讲稿共一百七十页哦 甲醛滴定曲线发生显著变动的原因甲醛滴定曲线发生显著变动的原因 2-1（阅读）（阅读）该比值比不存在甲醛的情况下小23；甲醛与氨基酸的氨基作用甲醛与氨基酸的氨基作用形成羟甲基衍生物形成羟甲基衍生物加碱加碱第七十七页，讲稿共一百七十页哦-氨基的氨基的烃基化反应烃基化反应1 与与2,4-二硝基氟苯二硝基氟苯 （DNFB）的反应（蛋白质的反应（蛋白质N N端分析法之一）端分析法之一）第七十八页，讲稿共一百七十页哦与与2,4-二硝基氟苯的反应（蛋白质二硝基氟苯的反应（蛋白质N N端分析法之一）端分析法之一）v在弱碱性溶液中，氨基酸与DNFB发生亲核芳环取代反应，生成黄色的二硝基苯基氨基酸（DNP-氨基酸）；vDNP-氨基酸：不被酸水解，在有机溶剂中的溶解度与其他氨基酸不同；可将其与其他氨基酸分开；v该反应首先被英国的Sanger用来鉴定多肽、蛋白质的N末端氨基酸；第七十九页，讲稿共一百七十页哦-氨基的烃基化反应氨基的烃基化反应2 与苯异硫氰酸酯（与苯异硫氰酸酯（PITC）的反应（蛋白质的反应（蛋白质N端分析法之二）端分析法之二）1）在弱碱性条件下与PITC形成相应的苯氨基硫甲酰-氨基酸（PTC-氨基酸）；2）PTC-氨基酸在无水酸（如三氟乙酸）中发生环化，生成苯乙内酰硫脲-氨基酸（PTH-氨基酸），可用层析法分离鉴定氨基酸；第八十页，讲稿共一百七十页哦v该反应被Edman用于鉴定多肽或蛋白质的N端氨基酸：PTH-氨基酸可被鉴定，剩下的肽链重复上述反应和鉴定，重复多次就可测出肽链N端的氨基酸顺序；v它在多肽和蛋白质的氨基酸序列分析方面占有重要地位；与苯异硫氰酸酯（与苯异硫氰酸酯（PITC）的反应）的反应（蛋白质（蛋白质N端分析法之二）端分析法之二）第八十一页，讲稿共一百七十页哦与与HNO2反应反应 P29vVan Slyke氏氨基氮测定法氏氨基氮测定法v氨基酸的-氨基和其他的伯胺一样，定量地与HNO2作用产生羟酸和N2（生成的氮气只有一半来自氨基酸）：第八十二页，讲稿共一百七十页哦Van Slyke氏氨基氮测定法氏氨基氮测定法v在标准条件下测定生成的N2体积，可计算出氨基酸的量；v-氨基与HNO2作用较慢；v脯、羟脯氨酸环中的亚氨基和精氨酸、组氨酸和色氨酸环中的结合N皆不与HNO2作用；v生产上常用此法测定蛋白质水解程度；第八十三页，讲稿共一百七十页哦与荧光胺的反应：与荧光胺的反应：P29第八十四页，讲稿共一百七十页哦与与2-硝基苯甲酸的反应：硝基苯甲酸的反应：P30第八十五页，讲稿共一百七十页哦氨基酸的生理功能氨基酸的生理功能 1.是蛋白质的组成单位；2.是能量代谢的物质；3.是许多生物体内重要含氮化合物的前体。第八十六页，讲稿共一百七十页哦 2.3 肽肽 P30v生物界蛋白质的种类估计在10101012数量级；v造成种类如此众多的原因：20种参与蛋白质组成的氨基酸在肽链中的排列顺序不同，根据排列理论，由20种氨基酸组成的20种肽，其序列异构体有：A202020！2 X1018种；v蛋白质的序列异构现象是蛋白质生物功能多样性和物种特异性的结构基础；第八十七页，讲稿共一百七十页哦氨基酸和肽键氨基酸和肽键v氨基酸同时含有氨基和羧基，它们以首尾相连的方式进行聚合反应，除去一分子水，形成一个共价酰胺键酰胺键，（肽键肽键）:第八十八页，讲稿共一百七十页哦2.3.1 肽肽的结构的结构 P30 （1）肽键）肽键（peptide bond）：一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基脱水缩合生成二肽，形成肽键；是共价键：（2）氨基酸残基）氨基酸残基（amino acide residue）：肽链中的氨基酸由于参加肽键的形成已不是原来完整的分子，因此称；（3）每形成一个肽键丢失一分子水，因此丢失的水分子数比氨基酸残基数少一个；第八十九页，讲稿共一百七十页哦 肽和肽键的结构图和天然存在的活性肽肽和肽键的结构图和天然存在的活性肽第九十页，讲稿共一百七十页哦肽链的书写肽链的书写v一条多肽链的主链：一端含有一个游离的末端氨基，另一端含有一个游离的末端羧基；两个游离末端基团有时连接成环状肽环状肽（cyclic peptide）；v书写书写:NH2末端氨基酸残基在左，为NH2末端（N端）；COOH末端氨基酸残基在右,为COOH末端（C端）；第九十一页，讲稿共一百七十页哦肽链书写举例肽链书写举例v五肽Ser-Gly-Tyr-Ala-Leu第九十二页，讲稿共一百七十页哦肽链的命名肽链的命名v命名命名:从肽链的NH2末端氨基酸残基开始，称某氨基酰某氨基酰某氨基酸；例例:五肽Ser-Gly-Tyr-Ala-Leu命名为：丝氨酰甘氨酰酪氨酰丙氨酰亮氨基酸；v反过来书写的Leu-Ala-Tyr-Gly-Ser是一个不同的五肽；第九十三页，讲稿共一百七十页哦各种肽的主链结构都一样各种肽的主链结构都一样v共共价价主主链链（main chain或backbone)：肽链骨干由NCC序列重复排列而成；N：酰胺氮；C：氨基酸残基的碳；C：羰基碳；v各种肽的主链结构都是一样的，但侧链R基的序列(也即氨基酸序列)不同；v蛋白质的种类和生物活性都与肽链中的氨基酸顺序有关；第九十四页，讲稿共一百七十页哦2.3.2 生物活性肽的功能生物活性肽的功能 P33v自己阅读。第九十五页，讲稿共一百七十页哦2.3.3 活性肽的来源活性肽的来源 P35v自己阅读。第九十六页，讲稿共一百七十页哦2.3.4 活性肽的应用活性肽的应用 P35v自己阅读。第九十七页，讲稿共一百七十页哦肽链（蛋白质）的酶水解肽链（蛋白质）的酶水解第九十八页，讲稿共一百七十页哦肽链（蛋白质）的酶水解举例肽链（蛋白质）的酶水解举例第九十九页，讲稿共一百七十页哦2.4 蛋白质的结构蛋白质的结构 P36第一百页，讲稿共一百七十页哦 2.4.1 蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构 P36v指氨基酸如何连接成肽键和氨基酸在肽链中的排列顺序；第一百零一页，讲稿共一百七十页哦2.4.2蛋白质的空间结蛋白质的空间结构构 P37n研究蛋白质构象的方法x射线衍射法射线衍射法第一百零二页，讲稿共一百七十页哦一个特定蛋白质行使其功能的能力一个特定蛋白质行使其功能的能力常由它的三维结构或构象决定常由它的三维结构或构象决定v正常情况下，蛋白质以紧密折叠的结构存在；v蛋白质的天然折叠结构决定于3个因素：与溶剂分子（一般是水）的相互作用；溶剂的pH和离子组成；蛋白质的氨基酸序列（最重要因素）；v蛋白质分子的结构中有多种力处于精细的平衡中，决定蛋白质独特构象；第一百零三页，讲稿共一百七十页哦 肽链中相邻肽键的空间结构肽链中相邻肽键的空间结构 3-1 P191）肽键键长0.132nm，介于C-N单键（0.147nm）和C=N双键（0.127nm）之间，且更接近于C=N，故肽键具有部分双键性质,不能自由旋转；2）形成肽键的4个原子（C、O、N、H）和与之相连的2个-碳原子共处在一个平面上，形成酰胺平面；酰胺平面；3）在酰胺平面中C=O与N-H呈反式；第一百零四页，讲稿共一百七十页哦肽链中相邻肽键的空间结构肽链中相邻肽键的空间结构 3-2酰胺平面和两面角示意图酰胺平面和两面角示意图4）肽链的主链由许多酰胺平面组 成，-碳原子是两个相邻酰 胺平面的连接点；5）-碳原子连接的两个键C N键和CC键是单键；绕CN键旋转的角度称角；绕CC键旋转的角度称角；=0=0=0=0时的主链构象时的主链构象 第一百零五页，讲稿共一百七十页哦肽链中相邻肽键的空间结构肽链中相邻肽键的空间结构酰胺平面和两面角示意图酰胺平面和两面角示意图3-36）从C沿键轴看：顺时针旋转 的和 角为正值,反之为负 值；7）当旋转键两侧的主链处于顺 时构型时规定或=0；完全伸展的主链结构完全伸展的主链结构第一百零六页，讲稿共一百七十页哦（1）稳定蛋白质中空间结构的作用力）稳定蛋白质中空间结构的作用力 P37 v蛋白质分子结构的稳定性靠分子中的多种化学键维持；v蛋白质分子如受某些理化等因素影响，结构发生改变,其性质和功能都会发生改变；第一百零七页，讲稿共一百七十页哦蛋白质分子中的化学键蛋白质分子中的化学键1）共价键）共价键：如肽键、二硫键（存在于两个半胱氨酸之间）、酯 键；2）非共价键（次级键）非共价键（次级键）：如氢键、离子键(又称盐键)、疏水键、范德华力等；v氢键、离子键氢键、离子键和酯键酯键存在于极性基团之间；疏水键、范德华力疏水键、范德华力存在于非极性基团之间；第一百零八页，讲稿共一百七十页哦 稳定蛋白质三维结构的各种作用力图示稳定蛋白质三维结构的各种作用力图示 P38图图2-6第一百零九页，讲稿共一百七十页哦稳定蛋白质三维结构的力稳定蛋白质三维结构的力 v肽键是肽链的基本键，其他各种化学键参加链中及链间联系；1）一级结构的肽链是由肽键CONH连接而成，同一肽链中不同部位有的还有二硫（SS）桥键（如胰岛素），有的含有磷酸酯键或羧酸酯键；2）二级结构的螺旋构象靠氢键维持；3）三、四级结构的构象主要由次级键，包括氢键、离子键（盐键）、疏水键和范德华力等维持；第一百一十页，讲稿共一百七十页哦（2）蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构 P38第一百一十一页，讲稿共一百七十页哦-螺旋结构螺旋结构 P38v是蛋白质中最常见、最典型、含量最丰富的二级结构；1）蛋白质中的螺旋几乎都是右手的，都是由L-氨基酸 残基构成；2）螺旋是重复性结构，螺旋中每个-C的和分别 在 57和47附近；3）每圈螺旋占3.6个氨基酸残基；每残基轴向高度为0.15nm；每圈螺旋高度为0.54nm，沿轴旋转100；4）残基侧链伸向外侧；第一百一十二页，讲稿共一百七十页哦-螺旋结构模式图螺旋结构模式图P20图图1-4第一百一十三页，讲稿共一百七十页哦续：续：-螺旋结构螺旋结构5）同一肽链内相邻螺圈之间形成氢键，其取向几乎与中心轴平行；6）氢键是由每个肽基的C=O与其前面第3个肽基的N-H之间形成的；7）氢键封闭环内原子数为13；8）螺旋在某些情况下可伸展，如毛发纤维湿热时可拉长到 原长的2倍；第一百一十四页，讲稿共一百七十页哦影响影响螺旋形成的因素螺旋形成的因素（阅读）（阅读）v一条肽链能否形成螺旋及形成的螺旋是否稳定，与它的氨基酸组成和序列有极大的关系：1）R基电荷性质基电荷性质：vR基小并且不带电荷的多聚丙氨酸，在pH7水溶液中能自发卷曲成螺旋；v多聚赖氨酸在同样pH条件下不能形成螺旋，而是以无规卷曲形式存在，因为多聚赖氨酸在pH7时R基具有正电荷，彼此间因静电排斥，不能形成链内氢键；第一百一十五页，讲稿共一百七十页哦2）R基大小：基大小：v多聚异亮氨酸-碳原子附近有较大的R基，造成空间阻碍，因而不能形成螺旋；多聚脯氨酸的-碳原子参与R基吡咯的形成，环内的C-N键和C-N肽键都不能旋转，且其肽键不具酰胺氢,不能形成链内氢键，因此，多肽链中只要存在脯氨酸（或羟脯氨酸），螺旋即被中断,产生一个结节。第一百一十六页，讲稿共一百七十页哦 折叠结构折叠结构 P40 v蛋白质中常见的另一类型的二级结构，称折叠片或结构或构象，在许多蛋白质中存在；1）是一种重复性结构，可想象为由折叠的条状纸片侧向并排而成，每条纸片可看成是一条肽链，肽主链沿纸条形成锯齿状，-碳原子位于折叠线上；2）肽链处于最伸展的构象；第一百一十七页，讲稿共一百七十页哦续：续：折叠结构折叠结构3）折叠片上的侧链都垂直于折叠片的平面，并交替地从平面上下二侧伸出；4）折叠片有两种形式：平行式和反平行式；在平行折叠片中，相邻肽链是同向的（都是NC或CN），在反平行折叠片中，相邻肽键是反向的；5）两个氨基酸残基之间的轴心距为0.35nm，氢键由邻近两条肽链中的CO基团与另一条的NH基之间形成；第一百一十八页，讲稿共一百七十页哦 折叠结构图示折叠结构图示 P105P40图图2-9第一百一十九页，讲稿共一百七十页哦（3）超二级结构和结构域超二级结构和结构域v指二级结构的基本结构单位相互聚集，形成有规律的二级结构的聚集体；v现在已知的超二级结构有 3种基本组合形式：1）（-螺旋聚体）；2）（-螺旋和-折叠聚集体）；3）（-折叠聚集体）第一百二十页，讲稿共一百七十页哦（-螺旋聚集体）螺旋聚集体）v是一种螺旋束，由两股平行或反平行排列的右手螺旋段互相缠绕而成的左手卷曲螺旋,或称超螺旋；v两个螺旋靠疏水侧链的疏水作用互相结合，自由能很低，结构稳定；v是纤维状蛋白质，如-角蛋白（毛发中主要蛋白质）,肌球蛋白和原肌球蛋白（肌肉纤维的主要蛋白质）的主要结构元件，也存在于球状蛋白质中；v螺旋束中还发现有三股和四股螺旋；第一百二十一页，讲稿共一百七十页哦（-螺旋和螺旋和-折叠聚集体）折叠聚集体）v由两段平行折叠股和一段作为连接链的螺旋组成，股之间还有氢键相连；vRossman折叠():最常见的组合,由 3段平行股和两段螺旋构成,相当于两个单元组合在一起,存在于许多球蛋白中；（-折叠聚集体）折叠聚集体）v两段平行的-折叠通过一段-折叠连接而成；第一百二十二页，讲稿共一百七十页哦 结构域结构域 P43v多肽链在二级结构或超二级结构基础上形成三级结构的局部折叠区，是相对独立的紧密球状实体；v结构域：是较大的球状蛋白的折叠单位，多肽链折叠的最后一步是结构域的缔合，其三级结构往往由两个或多个结构域缔合而成；v在较小的球状蛋白质分子中