氨基酸多肽与蛋白质学习教案.pptx

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1、会计学1氨基酸多肽与蛋白质氨基酸多肽与蛋白质第一页，编辑于星期日：十六点 四十五分。蛋白质蛋白质Proteins 核酸核酸Nuclear Acids酶酶 Enzyme第1页/共118页第二页，编辑于星期日：十六点 四十五分。蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能第一章第一章Structure and Function of Proteins第2页/共118页第三页，编辑于星期日：十六点 四十五分。1833年年，Payen和和Persoz分离出淀粉酶分离出淀粉酶(diastase)。1864年年，Hoppe-Seyler从血液分离出血红蛋白从血液分离出血红蛋白(hemoglubin,Hb)，并将其

2、制成结晶。，并将其制成结晶。19世纪末世纪末，Fischer证明蛋白质是由氨基酸组成的，并证明蛋白质是由氨基酸组成的，并将氨基酸合成了多种短肽将氨基酸合成了多种短肽。1938年年，德国化学家，德国化学家Gerardus J.Mulder引用引用“Protein”一词来描述蛋白质。一词来描述蛋白质。第3页/共118页第四页，编辑于星期日：十六点 四十五分。1951年年,Pauling采用采用X（射）线晶体衍射发现了蛋白质的（射）线晶体衍射发现了蛋白质的二级结构二级结构-螺旋螺旋(-helix)。1953年年，Frederick Sanger完成胰岛素一级序列测定。完成胰岛素一级序列测定。1962

3、年年，John Kendrew和和Max Perutz确定了血红蛋白确定了血红蛋白的四级结构。的四级结构。20世纪世纪90年代以后年代以后，后基因组计划，后基因组计划(Post-Human Genome Project)。21世纪世纪，蛋白质组学，蛋白质组学(Proteomic)。第4页/共118页第五页，编辑于星期日：十六点 四十五分。分分布布广广：所所有有器器官官、组组织织都都含含有有蛋蛋白白质质；细细胞胞的的各各个个部部分都含有蛋白质。分都含有蛋白质。含含量量高高：蛋蛋白白质质是是细细胞胞内内最最丰丰富富的的有有机机分分子子，占占人人体体干干重重的的45，某某些些组组织织含含量量更更高高

4、，例例如脾、肺及横纹肌等高达如脾、肺及横纹肌等高达80。w一、蛋白质的生物学重要性一、蛋白质的生物学重要性1.蛋白质是生物体重要组成成分蛋白质是生物体重要组成成分第5页/共118页第六页，编辑于星期日：十六点 四十五分。1 1）作为生物催化剂（酶）作为生物催化剂（酶）2 2）代谢调节作用）代谢调节作用3 3）免疫保护作用）免疫保护作用4 4）物质的转运和存储）物质的转运和存储5 5）运动与支持作用）运动与支持作用6 6）参与细胞间信息传递）参与细胞间信息传递2.蛋白质具有重要的生物学功能蛋白质具有重要的生物学功能第6页/共118页第七页，编辑于星期日：十六点 四十五分。w什么是蛋白质什么是蛋白

5、质?蛋蛋白白质质（protein）是是由由许许多多氨氨基基酸酸（amino acids）通通过过肽肽键键（peptide bond）相相连形成的高分子含氮化合物。连形成的高分子含氮化合物。第7页/共118页第八页，编辑于星期日：十六点 四十五分。组成蛋白质的元素：组成蛋白质的元素：主要有主要有C、H、O、N和和S。有些蛋白质含有少量有些蛋白质含有少量磷磷或金属元素或金属元素铁、铜、铁、铜、锌、锰、钴、钼锌、锰、钴、钼，个别蛋白质还含有，个别蛋白质还含有碘碘。二、蛋白质的分子组成和结构极其复杂二、蛋白质的分子组成和结构极其复杂第8页/共118页第九页，编辑于星期日：十六点 四十五分。各种蛋白质的

6、含氮量很接近，平均为各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16。由由于于体体内内的的含含氮氮物物质质以以蛋蛋白白质质为为主主，因因此此，只只要要测测定定生生物物样样品品中中的的含含氮氮量量，就就可可以以根据以下公式推算出蛋白质的大致含量：根据以下公式推算出蛋白质的大致含量：100克样品中蛋白质的含量克样品中蛋白质的含量(g%)=每克样品含氮克数每克样品含氮克数 6.251001/16%蛋白质元素组成的特点：蛋白质元素组成的特点：第9页/共118页第十页，编辑于星期日：十六点 四十五分。氨基酸氨基酸第一节第一节Amino Acids第10页/共118页第十一页，编辑于星期日：十六点 四十五分。一、一、

7、组成人体的组成人体的20种氨基酸均属于种氨基酸均属于L-氨基酸氨基酸存存在在自自然然界界中中的的氨氨基基酸酸有有300余余种种，但但组组成成人人体体蛋蛋白白质质的的氨氨基基酸酸仅仅有有20种种，且且均均属属 L-氨基酸氨基酸（甘氨酸除外）。（甘氨酸除外）。第11页/共118页第十二页，编辑于星期日：十六点 四十五分。L-L-氨基酸的通式氨基酸的通式 （R R为侧链）为侧链）RC+NH3COO-H第12页/共118页第十三页，编辑于星期日：十六点 四十五分。二二、2020种氨基酸的侧链结构及极性迥然不同种氨基酸的侧链结构及极性迥然不同第13页/共118页第十四页，编辑于星期日：十六点 四十五分。

8、非极性疏水性氨基酸非极性疏水性氨基酸极性中性氨基酸极性中性氨基酸酸性氨基酸酸性氨基酸碱性氨基酸碱性氨基酸氨基酸的分类氨基酸的分类*20*20种氨基酸的英文名称、缩写符号及分类如下种氨基酸的英文名称、缩写符号及分类如下:第14页/共118页第十五页，编辑于星期日：十六点 四十五分。甘氨酸甘氨酸 glycine Gly G 丙氨酸丙氨酸 alanine Ala A 缬氨酸缬氨酸 valine Val V 亮氨酸亮氨酸 leucine Leu L 异亮氨酸异亮氨酸 isoleucine Ile I 苯丙氨酸苯丙氨酸 phenylalanine Phe F 脯氨酸脯氨酸 proline Pro P 非

9、极性疏水性氨基酸非极性疏水性氨基酸目目 录录第15页/共118页第十六页，编辑于星期日：十六点 四十五分。色氨酸色氨酸 tryptophan Try W 丝氨酸丝氨酸 serine Ser S 酪氨酸酪氨酸 tyrosine Try Y 半胱氨酸半胱氨酸 cysteine Cys C 蛋氨酸蛋氨酸 methionine Met M 天冬酰胺天冬酰胺 asparagine Asn N 谷氨酰胺谷氨酰胺 glutamine Gln Q 苏氨酸苏氨酸 threonine Thr T 2.极性中性氨基酸极性中性氨基酸目目 录录第16页/共118页第十七页，编辑于星期日：十六点 四十五分。天冬氨酸天冬氨

10、酸 aspartic acid Asp D 谷氨酸谷氨酸 glutamic acid Glu E 赖氨酸赖氨酸 lysine Lys K 精氨酸精氨酸 arginine Arg R 组氨酸组氨酸 histidine His H 3.酸性氨基酸酸性氨基酸4.碱性氨基酸碱性氨基酸目目 录录第17页/共118页第十八页，编辑于星期日：十六点 四十五分。几种特殊氨基酸几种特殊氨基酸 脯氨酸脯氨酸（亚氨基酸）（亚氨基酸）第18页/共118页第十九页，编辑于星期日：十六点 四十五分。半胱氨酸半胱氨酸 +胱氨酸胱氨酸二硫键二硫键-HH第19页/共118页第二十页，编辑于星期日：十六点 四十五分。三三、202

11、0种氨基酸具有共同或特异的理种氨基酸具有共同或特异的理化性质化性质（一）（一）氨基酸具有两性解离性质氨基酸具有两性解离性质氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于所氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于所处溶液的酸碱度。处溶液的酸碱度。在某一在某一pH的溶液中，氨基酸解离成阳离的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，子和阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电中性。此时溶液的呈电中性。此时溶液的pH值值称为该氨基酸的称为该氨基酸的等等电点电点。等电点等电点(isoelectric point,pI)第20页/共118页第二十一页，编辑于星期日：十六点 四十五分。pH=p

12、I+OH-pHpI+H+OH-+H+pH 酪氨酸酪氨酸 苯丙氨酸（苯丙氨酸（280 nm280 nm）2 2、Folin Folin 酚试剂反应酚试剂反应 3、双缩脲反应双缩脲反应 含两个含两个/以上肽键（紫色以上肽键（紫色/紫红色）紫红色）4、茚三酮反应茚三酮反应 蓝紫色蓝紫色蓝色化合物蓝色化合物磷钨酸磷钨酸-磷钼酸磷钼酸 酪、色氨酸酪、色氨酸 第95页/共118页第九十六页，编辑于星期日：十六点 四十五分。蛋白质的分离与纯化蛋白质的分离与纯化Isolation and Purification of Proteins第五节第五节第96页/共118页第九十七页，编辑于星期日：十六点 四十五分

13、。一、一、透析及超滤法可清除蛋白质溶液中透析及超滤法可清除蛋白质溶液中的小分子化合物的小分子化合物 利用透析袋把大分子蛋白利用透析袋把大分子蛋白质与小分子化合物分开的方法。质与小分子化合物分开的方法。应用正压或应用正压或离心力离心力使蛋白质溶液透过有使蛋白质溶液透过有一定截留分子量的超滤膜，达到浓缩蛋白质溶一定截留分子量的超滤膜，达到浓缩蛋白质溶液的目的。液的目的。超滤法超滤法(ultrafiltration)透析透析(dialysis)第97页/共118页第九十八页，编辑于星期日：十六点 四十五分。二二、盐析、丙酮沉淀及免疫沉淀是、盐析、丙酮沉淀及免疫沉淀是常用的蛋白质沉淀方法常用的蛋白质沉

14、淀方法盐盐析析(salt precipitation)是是将将硫硫酸酸铵铵、硫硫酸酸钠钠或或氯氯化化钠钠等等加加入入蛋蛋白白质质溶溶液液，使使蛋蛋白白质质表表面面电电荷荷被被中中和以及水化膜被破坏，导致蛋白质沉淀。和以及水化膜被破坏，导致蛋白质沉淀。第98页/共118页第九十九页，编辑于星期日：十六点 四十五分。蛋白质亲水胶体溶液的稳定因素：蛋白质亲水胶体溶液的稳定因素：电荷层，水化膜去除水化膜去除水化膜中和电荷中和电荷蛋白质凝聚、析出蛋白质凝聚、析出第99页/共118页第一百页，编辑于星期日：十六点 四十五分。盐析法盐析法分段盐析分段盐析蛋白质蛋白质溶解度溶解度盐析盐析盐浓度盐浓度(NH(N

15、H4 4)2 2SO4SO4第100页/共118页第一百零一页，编辑于星期日：十六点 四十五分。二二、丙酮沉淀、盐析及免疫沉淀是常、丙酮沉淀、盐析及免疫沉淀是常用的蛋白质沉淀方法用的蛋白质沉淀方法使使用用丙丙酮酮沉沉淀淀时时，必必须须在在04低低温温下下进进行行，丙丙酮酮用用量量一一般般10倍倍于于蛋蛋白白质质溶溶液液体体积积。蛋蛋白白质质被被丙丙酮酮沉沉淀淀后后，应应立立即即分分离离。除除了了丙丙酮酮以以外外，也也可可用乙醇沉淀。用乙醇沉淀。第101页/共118页第一百零二页，编辑于星期日：十六点 四十五分。有机溶剂沉淀有机溶剂沉淀乙醇、甲醇、丙酮等是脱水剂乙醇、甲醇、丙酮等是脱水剂破坏蛋白

16、质的水化膜破坏蛋白质的水化膜蛋白质沉淀蛋白质沉淀第102页/共118页第一百零三页，编辑于星期日：十六点 四十五分。将将某某一一纯纯化化蛋蛋白白质质免免疫疫动动物物可可获获得得抗抗该该蛋蛋白白的的特特异异抗抗体体。利利用用特特异异抗抗体体识识别别相相应应的的抗抗原原蛋蛋白白，并并形形成成抗抗原原抗抗体体复复合合物物的的性性质质，可可从从蛋蛋白白质质混混合合溶溶液中分离获得抗原蛋白。液中分离获得抗原蛋白。免疫沉淀法（免疫沉淀法（immunoprecipitation）第103页/共118页第一百零四页，编辑于星期日：十六点 四十五分。Binding of mAb to an antigen第10

17、4页/共118页第一百零五页，编辑于星期日：十六点 四十五分。三三、利用电荷性质可将蛋白质采用电、利用电荷性质可将蛋白质采用电泳法进行分离泳法进行分离蛋蛋白白质质在在高高于于或或低低于于其其pI的的溶溶液液中中为为带带电电的的颗颗粒粒，在在电电场场中中能能向向正正极极或或负负极极移移动动。这这种种通通过过蛋蛋白白质质在在电电场场中中泳泳动动而而达达到到分分离离各各种种蛋蛋白白质质的的技技术术,称称为为电泳电泳(elctrophoresis)。根根据据支支撑撑物物的的不不同同，可可分分为为薄薄膜膜电电泳泳、凝凝胶胶电泳等。电泳等。第105页/共118页第一百零六页，编辑于星期日：十六点 四十五分

18、。电泳分离混合蛋白质（分子）电泳的方向、速度电泳的方向、速度分子所带电荷的分子所带电荷的性质与数量性质与数量分子大小、形状分子大小、形状第106页/共118页第一百零七页，编辑于星期日：十六点 四十五分。第107页/共118页第一百零八页，编辑于星期日：十六点 四十五分。SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)，常用于蛋白质分子量的常用于蛋白质分子量的测定。测定。等电聚焦电泳等电聚焦电泳(isoelectric focusing-PAGE，简称，简称IEF-PAGE)，通过蛋白质等电点的差异而

19、分离蛋白，通过蛋白质等电点的差异而分离蛋白质的电泳方法。质的电泳方法。双向凝胶电泳双向凝胶电泳(2D)，蛋白质组学研究的重要技术。，蛋白质组学研究的重要技术。几种重要的蛋白质电泳：几种重要的蛋白质电泳：第108页/共118页第一百零九页，编辑于星期日：十六点 四十五分。四四、应用相分配或亲和原理可将、应用相分配或亲和原理可将蛋白质进行层析分离蛋白质进行层析分离待分离蛋白质溶液（流动相）经过一个固态物待分离蛋白质溶液（流动相）经过一个固态物质（固定相）时，根据溶液中待分离的蛋白质颗粒大质（固定相）时，根据溶液中待分离的蛋白质颗粒大小、电荷多少及亲和力等，使待分离的蛋白质组分在小、电荷多少及亲和力

20、等，使待分离的蛋白质组分在两相中反复分配，并以不同速度流经固定相而达到分两相中反复分配，并以不同速度流经固定相而达到分离蛋白质的目的离蛋白质的目的。层析层析(chromatography)第109页/共118页第一百一十页，编辑于星期日：十六点 四十五分。离子交换层析离子交换层析(ion exchange chromatography,IEC)利用各蛋白质的电荷量及性质不同进行分离。利用各蛋白质的电荷量及性质不同进行分离。凝胶过滤凝胶过滤(gel filtration)又称分子筛层析又称分子筛层析(molecular sieve chromatography)，利用各蛋白质分子大小不同利用各蛋

21、白质分子大小不同分离。分离。蛋白质分离常用的层析方法蛋白质分离常用的层析方法第110页/共118页第一百一十一页，编辑于星期日：十六点 四十五分。第111页/共118页第一百一十二页，编辑于星期日：十六点 四十五分。第112页/共118页第一百一十三页，编辑于星期日：十六点 四十五分。五五、利用蛋白质颗粒沉降行为不同可、利用蛋白质颗粒沉降行为不同可进行超速离心分离进行超速离心分离超超速速离离心心法法(ultracentrifugation)既既可可以以用用来来分分离离纯纯化化蛋蛋白白质质也也可可以以用用作作测测定定蛋蛋白白质质的的分分子子量。量。蛋蛋白白质质在在离离心心场场中中的的行行为为用用

22、沉沉降降系系数数(sedimentation coefficient,S)表表示示,沉沉降降系系数数与蛋白质的密度和形状相关与蛋白质的密度和形状相关。第113页/共118页第一百一十四页，编辑于星期日：十六点 四十五分。因因为为沉沉降降系系数数S大大体体上上和和分分子子量量成成正正比比关关系系，故故可可应应用用超超速速离离心心法法测测定定蛋蛋白白质质分分子子量量，但但对对分分子子形形状状的的高高度度不不对对称称的的大大多多数数纤纤维维状状蛋蛋白质不适用。白质不适用。第114页/共118页第一百一十五页，编辑于星期日：十六点 四十五分。第115页/共118页第一百一十六页，编辑于星期日：十六点 四十五分。小结小结n n特征元素N和含量及蛋白质含量的换算n n组成蛋白质的氨基酸结构、数量和分类n n蛋白质一级结构概念、化学键n n二级结构概念、化学键、种类n n三级结构概念、主要维系键n n四级结构概念n n蛋白质的两性游离和等电点n n蛋白质的沉淀和变性n n蛋白质的分离与纯化的方法及原理第116页/共118页第一百一十七页，编辑于星期日：十六点 四十五分。习题习题n n若测得某事物每克含氮克，每100克该食物蛋白质含量应该是：n n18.75%第117页/共118页第一百一十八页，编辑于星期日：十六点 四十五分。