《蛋白质化学上》PPT课件.ppt

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1、第三章第三章 蛋白质化学蛋白质化学(上）上）本章内容本章内容l蛋白质的元素组成和结构单元蛋白质的元素组成和结构单元氨基酸的分类氨基酸的分类、组成、性质、组成、性质多肽多肽l蛋白质的分类蛋白质的分类蛋白质的结构蛋白质的结构结构与功能的关系结构与功能的关系蛋白质的性质、分离蛋白质的性质、分离 蛋白质的定义蛋白质的定义v蛋白质是由许多不同的蛋白质是由许多不同的氨基酸氨基酸按照一定的按照一定的序列序列，通过，通过肽键肽键缩合而成的，具有较稳定的缩合而成的，具有较稳定的构构象象，具有一定，具有一定生物功能生物功能的生物的生物大分子大分子。蛋白质是生物大分子蛋白质是生物大分子蛋白质的生物学意义蛋白质的生物

2、学意义v组成成分组成成分v酶酶v运输（血红蛋白）运输（血红蛋白）v运动（肌球蛋白、肌动蛋白）运动（肌球蛋白、肌动蛋白）v免疫免疫第一节第一节 蛋白质的组成蛋白质的组成一、元素组成一、元素组成v元素组成元素组成:碳、氢、氧、氮、硫碳、氢、氧、氮、硫v蛋白质含氮量平均为蛋白质含氮量平均为16%16%v凯氏定氮实验凯氏定氮实验缺点：易将其他氮缺点：易将其他氮(如核酸中的氮如核酸中的氮)归入蛋白归入蛋白 质中质中蛋白质含量=氮的量6.25生物组织的含氮量生物组织的含氮量 蛋白质含氮量蛋白质含氮量二、蛋白质的结构单元二、蛋白质的结构单元v蛋白质和多肽蛋白质和多肽的肽键可以被酸、碱或蛋白酶催的肽键可以被酸

3、、碱或蛋白酶催化水解化水解v酸或碱能够将多肽完全水解，酶水解一般是部酸或碱能够将多肽完全水解，酶水解一般是部分水解分水解.1 1、酸水解、酸水解v用用6 6mol/Lmol/L的的盐盐酸酸或或4 4mol/Lmol/L的的硫硫酸酸在在105-110105-110条条件件下水解约下水解约2020小时小时v优优点点：不不容容易易引引起起水水解解产产物物的的消消旋旋化化，得得到到的的是是L-L-氨基酸。氨基酸。v缺缺点点：色色氨氨酸酸被被沸沸酸酸破破坏坏生生成成腐腐黑黑质质，导导致致水水解解液液呈呈黑黑色色；含含有有羟羟基基的的氨氨基基酸酸（丝丝氨氨酸酸或或苏苏氨氨酸酸）部部分分被被分分解解；天天门

4、门冬冬酰酰胺胺和和谷谷氨氨酰酰胺胺侧侧链链的的酰酰胺胺基基生生成羧基。成羧基。2 2、碱水解、碱水解v6mol/L6mol/L氢氧化钠煮沸氢氧化钠煮沸6 6小时。小时。v优点：色氨酸不受破坏，水解液清亮。优点：色氨酸不受破坏，水解液清亮。v缺缺点点：许许多多氨氨基基酸酸被被破破坏坏；水水解解产产物物发发生生消消旋旋化，产物是化，产物是D-D-型和型和L-L-型氨基酸的混合物。型氨基酸的混合物。3 3、酶水解、酶水解v蛋白酶（蛋白酶（proteinaseproteinase）v优优点点：常常温温，不不破破坏坏氨氨基基酸酸，不不发发生生消消旋旋化化，水水解的产物为较小的肽段。解的产物为较小的肽段。

5、v最最常常见见的的蛋蛋白白水水解解酶酶：胰胰蛋蛋白白酶酶、糜糜蛋蛋白白酶酶、胃胃蛋白酶、微生物蛋白酶。蛋白酶、微生物蛋白酶。三、氨基酸（三、氨基酸（AAAA）v羧羧酸酸分分子子中中碳碳原原子子上上的的一一个个氢氢原原子子被被氨氨基基取取代代v2020种（基本氨基酸）种（基本氨基酸）1 1、基本氨基酸的分类、基本氨基酸的分类v中性氨基酸（一氨基一羧基）中性氨基酸（一氨基一羧基）v脂肪族：甘、丙、缬、亮、异亮脂肪族：甘、丙、缬、亮、异亮v芳香族：苯丙、酪、色芳香族：苯丙、酪、色v含羟基：丝、苏含羟基：丝、苏v含硫：半胱、甲硫含硫：半胱、甲硫v亚氨基酸：脯亚氨基酸：脯v酸性氨基酸（一氨基二羧基）酸性

6、氨基酸（一氨基二羧基）v天门冬氨酸、谷氨酸天门冬氨酸、谷氨酸v天门冬酰胺、谷氨酰胺天门冬酰胺、谷氨酰胺v碱性氨基酸（二氨基一羧基）碱性氨基酸（二氨基一羧基）v精氨酸、赖氨酸、组氨酸精氨酸、赖氨酸、组氨酸2 2、必需氨基酸、必需氨基酸 异亮氨酸、甲硫氨酸、缬氨酸、亮氨酸、色异亮氨酸、甲硫氨酸、缬氨酸、亮氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、赖氨酸氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、赖氨酸 精氨酸、组氨酸精氨酸、组氨酸Ile Met Val Leu Trp Phe Thr LysIle Met Val Leu Trp Phe Thr Lys一一 家家 写写 两两 三三 本本 书书 来来3 3、稀有氨基酸、稀有氨基酸

7、v由相应的基本氨基酸衍生而来由相应的基本氨基酸衍生而来4 4、非蛋白氨基酸、非蛋白氨基酸v广广泛泛存存在在于于各各种种细细胞胞和和组组织织中中，呈呈游游离离或或结结合合态态，但不存在蛋白质中（即不是蛋白质组分）但不存在蛋白质中（即不是蛋白质组分）v大部分也是蛋白质氨基酸的衍生物大部分也是蛋白质氨基酸的衍生物v鸟氨酸、瓜氨酸（尿素循环）鸟氨酸、瓜氨酸（尿素循环）5 5、D-D-氨基酸氨基酸第二节第二节 氨基酸的性质氨基酸的性质 一、物理性质一、物理性质无色晶体无色晶体熔点一般在熔点一般在200200300300不溶于有机溶剂不溶于有机溶剂谷氨酸钠谷氨酸钠二、光学性质二、光学性质v不对称碳原子不对

8、称碳原子v旋光性旋光性v手性异构体手性异构体比旋光度测定条件：比旋光度测定条件：589nm589nm，5mol/L HCl5mol/L HCl溶液，浓度溶液，浓度0.20.20.5%0.5%紫外光吸收紫外光吸收v构构成成蛋蛋白白质质的的2020种种氨氨基基酸酸在在可可见见光光区区都都没没有有光光吸吸收收，在在远远紫紫外外区区(220(220nm)nm)均均有有光光吸吸收。收。v在在近近紫紫外外区区(2(20 00-0-4 40000nm)nm)只只有有酪酪氨氨酸酸、苯苯丙丙氨氨酸酸和和色色氨氨酸有光吸收酸有光吸收三、氨基酸的两性解离三、氨基酸的两性解离v偶极离子（兼性离子）偶极离子（兼性离子）

9、v等电点等电点pIpI甘氨酸的滴定甘氨酸的滴定曲线曲线结论v 在等电点以上的任何pH，氨基酸带净 负电荷，在电场中将向正极移动；v在低于等电点的pH氨基酸带净正电荷，在电场中将向负极移动；v在一定pH范围内，氨基酸溶液的pH离等电点愈远，氨基酸所携带的净电荷愈大氨基酸等电点的应用氨基酸等电点的应用v离子交换法分离氨基酸离子交换法分离氨基酸四、氨基酸的化学反应四、氨基酸的化学反应与茚三酮反应与甲醛反应与与DNFBDNFB反应反应与与PITCPITC反应反应成盐成酯反应成酰氯反应脱羧基反应脱羧基反应叠氮反应侧链反应侧链反应1 1、氨基参与的反应、氨基参与的反应v与茚三酮反应与茚三酮反应v与甲醛反应

10、与甲醛反应v与与2,4-2,4-二硝基氟苯（二硝基氟苯（DNFBDNFB）反应反应v与异硫氰酸苯酯（与异硫氰酸苯酯（PITCPITC）反应反应v与与DNS(DNS(二甲基萘磺酰氯二甲基萘磺酰氯)反应反应v与亚硝酸反应与亚硝酸反应v酰化反应酰化反应v与荧光胺反应与荧光胺反应1)1)与茚三酮反应与茚三酮反应v弱酸性溶液中，加热；蓝紫色，弱酸性溶液中，加热；蓝紫色，570570nmnmv脯氨酸：黄色，脯氨酸：黄色，440440nmnm2)2)与甲醛反应与甲醛反应v可用于氨基保护可用于氨基保护v应用：测定蛋白质水解进程应用：测定蛋白质水解进程3 3）与）与2,4-2,4-二硝基氟苯（二硝基氟苯（DNF

11、BDNFB）反应反应v弱碱性溶液中；黄色弱碱性溶液中；黄色 应用：蛋白质应用：蛋白质N N末端氨基酸的测定末端氨基酸的测定v首先由首先由SangerSanger应用，确定了胰岛素的一级结构应用，确定了胰岛素的一级结构v肽分子与肽分子与DNFBDNFB反应，得反应，得DNP-DNP-肽肽v水水解解DNP-DNP-肽肽，得得DNP-NDNP-N端端氨氨基基酸酸及及其其他他游游离离氨氨基酸基酸v乙醚提取分离乙醚提取分离DNP-DNP-氨基酸氨基酸v层层析析法法定定性性DNP-DNP-氨氨基基酸酸，得得出出N N端端氨氨基基酸酸的的种种类、数目类、数目4)4)与异硫氰酸苯酯（与异硫氰酸苯酯（PITCP

12、ITC）反应反应 v由由EdmanEdman于于19501950年年首首先先提提出出，又又称称EdmanEdman降降解解法法应用应用弱碱弱碱 AAPITC+多肽 蛋白 AAPTC多肽 蛋白无水酸无水酸vPTH-AA+少一个AA的多肽或蛋白（乙酸乙酯）（乙酸乙酯）v用用于于N N末末端端分分析析，能能够够不不断断重重复复循循环环，将将肽肽链链N-N-端氨基酸残基逐一进行标记和解离端氨基酸残基逐一进行标记和解离5 5）与与DNS(DNS(二甲基萘磺酰氯二甲基萘磺酰氯)反应反应vDNS-EdmanDNS-Edman降解法（降解法（EdmanEdman降解法的改进）降解法的改进）v用于测定用于测定N

13、 N端氨基酸端氨基酸原理原理DNFBDNFB法相同法相同水水解解后后的的DNS-DNS-氨氨基基酸酸不不需需分分离离，可可直直接接用用电电泳或层析法鉴定泳或层析法鉴定由由于于DNSDNS有有强强烈烈荧荧光光，灵灵敏敏度度比比DNFBDNFB法法高高100100倍，比倍，比EdmanEdman法高几到十几倍法高几到十几倍可用于微量氨基酸的定量可用于微量氨基酸的定量6 6）与亚硝酸反应）与亚硝酸反应v生成羟基酸、氮气生成羟基酸、氮气v含亚氨酸的脯氨酸无此反应。含亚氨酸的脯氨酸无此反应。v应用：范斯莱克定氮法；测定蛋白质水解程度；应用：范斯莱克定氮法；测定蛋白质水解程度；7 7）酰化反应）酰化反应v

14、酰氯或者酸酐酰氯或者酸酐v被酰基取代被酰基取代应用应用v多肽合成时用于保护氨基多肽合成时用于保护氨基8 8）与荧光胺反应）与荧光胺反应v产物具有强烈的荧光产物具有强烈的荧光v荧光光度计荧光光度计v激发波长激发波长390nm390nm，发射波长，发射波长475nm475nm；2 2、羧基参与的反应、羧基参与的反应v成盐反应成盐反应v成酯反应成酯反应v酰化反应酰化反应v脱羧反应脱羧反应1 1）成盐反应）成盐反应v与碱作用与碱作用2 2）成酯反应）成酯反应v应用：蛋白质合成中活化氨基；应用：蛋白质合成中活化氨基；3 3）酰化反应）酰化反应v羧基被卤素取代生成酰卤羧基被卤素取代生成酰卤v应用：活化羧基

15、应用：活化羧基4 4）脱羧反应）脱羧反应v在弱碱或脱羧酶催化下生成胺；在弱碱或脱羧酶催化下生成胺；v生物体内氨基酸代谢途径；生物体内氨基酸代谢途径；几种重要的脱羧产物几种重要的脱羧产物v氨基丁酸氨基丁酸v抑制中枢神经系统抑制中枢神经系统v神经组织能量来源神经组织能量来源v组胺：降低血压；组胺：降低血压；v酪胺：升高血压；酪胺：升高血压；3 3、侧链基团参与的反应、侧链基团参与的反应R基名称化学反应用途及重要性巯基HS-Cys亚硝基亚铁氰酸钠反应：在现溶液中与亚硝基亚铁氰酸钠反应生成红色作半胱氨酸及胱氨酸的测定羟基OH-Thr,Ser与乙酸或磷酸作用生成酯丝氨酸及苏氨酸的羟基，用于蛋白质的合成第

16、三节第三节 氨基酸的分离与测定氨基酸的分离与测定层析层析v流动相流动相v固定相固定相分配层析吸附层析离子交换层析v滤纸v薄层v离子交换树脂v高效液相Students Union of BUCT电泳电泳v静电引力静电引力v电荷数量电荷数量v电场强度电场强度v运动阻力运动阻力v分子大小分子大小v介质粘度介质粘度第四节第四节 肽肽一、肽的基本概念一、肽的基本概念v 一一分分子子氨氨基基酸酸的的-羧羧基基与与另另一一分分子子氨氨基基酸酸-氨氨基脱水缩合的化合物叫做肽基脱水缩合的化合物叫做肽二、多肽的命名二、多肽的命名氨基末端羧基末端v多肽化合物的名称，通常按照肽内氨基酸残基的排列顺序，以残基名称（如某

17、某氨酰）从N端依次阅读到C端，并以C端残基全名结束肽的名称。v下列五肽命名为丙氨酰谷氨酰亮氨酰缬氨酰组氨酸：三、天然活性肽三、天然活性肽谷胱甘肽（谷胱甘肽（GSHGSH）v全全称称为为-谷谷氨氨酰酰半半胱胱氨氨酰酰甘甘氨氨酸酸，是是由由谷谷氨氨酸酸、半半胱胱氨氨酸酸和和甘甘氨氨酸酸构构成成的的三三肽肽，其其中中谷谷氨氨酸是以酸是以羧基与半胱氨酸形成肽键羧基与半胱氨酸形成肽键vGSHGSH有有一一个个来来源源于于CysCys的的活活泼泼巯巯基基，容容易易被被氧氧化化成成GSSGGSSG（二二分分子子还还原原型型GSHGSH脱脱氢氢后后以以二二硫硫键键相相联联的的二二聚聚体体），故故有有还还原原型

18、型（GSHGSH）与与氧氧化化型型（GSSGGSSG）两种存在形式。两种存在形式。三、天然活性肽三、天然活性肽谷胱甘肽（谷胱甘肽（GSHGSH）谷胱甘肽的生物功能谷胱甘肽的生物功能v解解毒毒作作用用：与与毒毒物物或或药药物物结结合合，消消除除其其毒毒性性作作用；用；v参参与与氧氧化化还还原原反反应应：作作为为重重要要的的还还原原剂剂，参参与与体内多种氧化还原反应；体内多种氧化还原反应；v保保护护巯巯基基酶酶的的活活性性：使使巯巯基基酶酶的的活活性性基基团团-SHSH维持还原状态；维持还原状态；v维维持持红红细细胞胞膜膜结结构构的的稳稳定定：消消除除氧氧化化剂剂对对红红细细胞膜结构的破坏胞膜结构

19、的破坏三、天然活性肽三、天然活性肽抗菌肽抗菌肽v短杆菌肽：破坏细菌细胞膜短杆菌肽：破坏细菌细胞膜v青霉素：阻碍细菌细胞壁的合成青霉素：阻碍细菌细胞壁的合成三、天然活性肽三、天然活性肽激素肽激素肽第五节第五节 蛋白质的分类蛋白质的分类分分 类类v结构蛋白结构蛋白v功能蛋白功能蛋白活性蛋白活性蛋白信息蛋白信息蛋白v纤维状蛋白纤维状蛋白v球状蛋白球状蛋白v单纯蛋白质单纯蛋白质清蛋白：溶于水清蛋白：溶于水球蛋白：微溶于水，溶于稀盐溶液球蛋白：微溶于水，溶于稀盐溶液谷蛋白：不溶于水，溶于稀酸稀碱，谷蛋白：不溶于水，溶于稀酸稀碱，不溶于不溶于70乙醇；乙醇；醇溶蛋白：不溶于水，溶于稀酸稀碱，醇溶蛋白：不溶于水，溶于稀酸稀碱，溶于溶于70乙醇；乙醇；角蛋白角蛋白v结合蛋白质结合蛋白质核蛋白、糖蛋白、脂蛋白核蛋白、糖蛋白、脂蛋白待续待续.