生物化学2课程学习.pptx

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1、会计学1生物化学生物化学(shn w hu xu)2第一页，共176页。第一节第一节蛋白质（蛋白质（protein）及其生物学功能）及其生物学功能(gngnng)生物化学的基本内容(nirng)包括：发现和阐明构成生命物体的分子基础生物分子的化学组成、结构和性质；生物分子的功能与生命现象的关系；生物分子在生物机体中的相互作用及其变化规律。第1页/共176页第二页，共176页。生物信息大分子具有生物信息大分子具有(jyu)如如下特征：下特征：n n生物分子中最重要的是糖、酯、核酸和蛋白质四类物质n n分子量一般都很大n n由结构(jigu)小分子结构(jigu)单元组成.n n顺序排列。n n结

2、构(jigu)复杂：线性信息，三维信息第2页/共176页第三页，共176页。第3页/共176页第四页，共176页。2 2、蛋白质的重要、蛋白质的重要、蛋白质的重要、蛋白质的重要(zhngyo)(zhngyo)生物学生物学生物学生物学功能功能功能功能3、氧化、氧化(ynghu)供能供能其他生物学功能：营养蛋白(dnbi)，结构，毒蛋白(dnbi)第4页/共176页第五页，共176页。第二节第二节蛋白质的分子蛋白质的分子(fnz)组成组成第5页/共176页第六页，共176页。一、元素一、元素(yun s)组成组成1、主要、主要(zhyo)元素：碳、氢、氧、氮和硫，有些元素：碳、氢、氧、氮和硫，有些

3、蛋白质还含有少量磷和金属元素。蛋白质还含有少量磷和金属元素。2、特点：各种蛋白质的含氮量很接近，平均含氮量、特点：各种蛋白质的含氮量很接近，平均含氮量为为16%。3、定氮法测定蛋白质含量：、定氮法测定蛋白质含量：蛋白质含量蛋白质含量6.25样品含氮量样品含氮量 第6页/共176页第七页，共176页。二、结构二、结构(jigu)单位单位氨基酸（氨基酸（amino acid）1、蛋白质的结构、蛋白质的结构(jigu)单位单位第7页/共176页第八页，共176页。D-D-氨基酸：抗生素，生物碱氨基酸：抗生素，生物碱氨基酸：抗生素，生物碱氨基酸：抗生素，生物碱第8页/共176页第九页，共176页。第9

4、页/共176页第十页，共176页。第10页/共176页第十一页，共176页。第11页/共176页第十二页，共176页。第12页/共176页第十三页，共176页。第13页/共176页第十四页，共176页。第14页/共176页第十五页，共176页。Tyr第15页/共176页第十六页，共176页。第16页/共176页第十七页，共176页。存在和用途存在和用途Gly甜味，胶原中含25%，可治疗胃酸过多与肌力衰竭Ala丝纤维蛋白中含25%Val卵和乳蛋白含10%Leu谷物，玉米蛋白中含22-24%Ile蜂蜜、肉蛋白中含5-6.5%Phe一般蛋白含4-5%Tyr奶酪中含量最多，明胶中最少Try各种蛋白中均

5、含少量Ser丝蛋白中含量丰富，精蛋白中占7.8%Thr酪蛋白较多，肉、乳、卵蛋白占5%，有抗贫血作用第17页/共176页第十八页，共176页。存在和用途存在和用途Cys毛，发，角，蹄等角蛋白中含量多，解毒，促进细胞再生Met肉、卵蛋白中含3-4%，抗脂肪肝，治疗肝炎，肝硬化Asp多种蛋白中均有，植物蛋白中尤多Glu谷物蛋白中含20-45%，用于降血氨，治肝昏迷，味精Asn多种蛋白中均有Gln多种蛋白中均有Arg鱼精蛋白的主要成分Lys肉、卵蛋白中含7-9%，血红蛋白中含量也高His血红蛋白中含量最高，可作消化性溃疡的辅助治疗剂Pro结缔组织与谷蛋白中最多，明胶中含20%第18页/共176页第十

6、九页，共176页。第19页/共176页第二十页，共176页。非蛋白质氨基非蛋白质氨基酸酸存在和用途存在和用途-丙氨酸泛酸及辅酶A的组成成分-氨基丁酸与脑组织营养及神经传递有关高半胱氨酸甲硫氨酸生物合成的中间产物高丝氨酸Thr，Asp，Met代谢的中间产物鸟氨酸尿素生成的中间产物瓜氨酸尿素生成的中间产物苯甘氨酸抗菌素甲基天冬氨酸天冬霉素第20页/共176页第二十一页，共176页。n蛋白质基本结构单位：蛋白质基本结构单位：L氨基酸氨基酸n 氨基酸：脯氨酸（亚氨基酸）除外氨基酸：脯氨酸（亚氨基酸）除外n L氨基酸：甘氨酸（无不对称氨基酸：甘氨酸（无不对称C）除外）除外n 氨基酸结构通式氨基酸结构通式

7、(tngsh)：RCH(NH2)COOHn 常见氨基酸种类：常见氨基酸种类：20种。种。小结(xioji)第21页/共176页第二十二页，共176页。2、氨基酸分类：按其侧链、氨基酸分类：按其侧链R的结构和理化的结构和理化(lhu)性质性质分类分类非极性、疏水氨基非极性、疏水氨基(nj)酸酸(非极性非极性R基氨基基氨基(nj)酸酸)：Val,Leu,Ile（支链）；（支链）；Gly（无旋光异构）；（无旋光异构）；Met（含（含硫）；硫）；Phe（芳香族）；（芳香族）；Pro（亚氨基（亚氨基(nj)）极性、中性氨基极性、中性氨基(nj)酸酸(不带电荷的极性不带电荷的极性R基氨基基氨基(nj)酸酸

8、)：Ser,Thr（含羟基）；（含羟基）；Tyr,Trp（芳香族）；（芳香族）；Cys（含（含硫）；硫）；Gln,Asn（含酰氨）（含酰氨）第22页/共176页第二十三页，共176页。酸性氨基酸（含有两个羧基酸性氨基酸（含有两个羧基(su j)）：）：Glu（含（含羧基羧基(su j)）、）、Asp（含（含羧基羧基(su j)）碱性氨基酸（含有两个以上氨基）：碱性氨基酸（含有两个以上氨基）：Arg（胍基）、（胍基）、His（咪唑基）、（咪唑基）、Lys（氨基）氨基）n含硫氨基酸：含硫氨基酸：Met、Cysn芳香族氨基酸：芳香族氨基酸：Phe、Tyr、Trp第23页/共176页第二十四页，共17

9、6页。三、氨基酸的理化三、氨基酸的理化(lhu)性质性质1、物理性质、物理性质2、两性解离、两性解离等电点（等电点（isoelectric point,pI）：在某一）：在某一pH环境中，氨环境中，氨基酸解离成阳性离子及阴性基酸解离成阳性离子及阴性(ynxng)离子的趋势相等，离子的趋势相等，所带净电荷为零，在电场中不泳动。此时，氨基酸所处所带净电荷为零，在电场中不泳动。此时，氨基酸所处环境的环境的pH值称为该种氨基酸的等电点值称为该种氨基酸的等电点(pI)。第24页/共176页第二十五页，共176页。甘氨酸的酸碱滴定曲线甘氨酸的酸碱滴定曲线甘氨酸的酸碱滴定曲线甘氨酸的酸碱滴定曲线(qxin)

10、(qxin)第25页/共176页第二十六页，共176页。(zwitterion)第26页/共176页第二十七页，共176页。n等电点计算等电点计算n侧链为非极性基团侧链为非极性基团(j tun)或虽为极性基团或虽为极性基团(j tun)但不解离的氨基酸：但不解离的氨基酸：pI=(pK1+pK2)n酸性氨基酸酸性氨基酸(Glu、Asp)及及Cys：pI=(pK1+pKR)n碱性氨基酸碱性氨基酸(赖、精、组赖、精、组)：pI=(pK2+pKR)n带电带电(di din)状态判定状态判定n pI-pH0 .带正电带正电n pI-pH0 .不带电不带电(di din)第27页/共176页第二十八页，共

11、176页。等电点的计等电点的计算算(j sun)第28页/共176页第二十九页，共176页。3、紫外吸收、紫外吸收(xshu)：nTrp、Tyr和和Phe在在280nm波波长长附附近近具具有有最最大大吸吸收收峰峰，其其中中(qzhng)Trp的的最最大大吸吸收收最最接接近近280nm第29页/共176页第三十页，共176页。第30页/共176页第三十一页，共176页。氨基酸的化学反应氨基酸的化学反应(huxu fnyng)n n由由由由-氨基参与氨基参与氨基参与氨基参与(cny)(cny)的反应的反应的反应的反应n n1.1.与亚硝酸的反应：与亚硝酸的反应：与亚硝酸的反应：与亚硝酸的反应：Va

12、n Slyke定氮法,生产(shngchn)上常用于测定蛋白质的水解程度。第31页/共176页第三十二页，共176页。氨基酸的化学反应氨基酸的化学反应(huxu fnyng)n n由由由由-氨基参与的反应氨基参与的反应氨基参与的反应氨基参与的反应(f(f nyng)nyng)n n2.2.与甲醛反应与甲醛反应与甲醛反应与甲醛反应(f(f nyng)nyng)：甲醛滴定法甲醛滴定法甲醛滴定法甲醛滴定法应用：氨基(nj)酸定量分析甲醛滴定法（间接滴定）A.直接滴定，终点pH过高（12），没有适当指示剂。B.与甲醛反应，滴定终点在9左右，可用酚酞作指示剂。C.避免氨基(nj)的干扰D.简单快速，一般

13、用于测定蛋白质的水解速度。3.与醛类反应第32页/共176页第三十三页，共176页。氨基酸的化学反应氨基酸的化学反应(huxu fnyng)n n由由由由-氨基氨基氨基氨基(nj)(nj)参与的反应参与的反应参与的反应参与的反应n n4.4.氨基氨基氨基氨基(nj)(nj)酰化：氨基酰化：氨基酰化：氨基酰化：氨基(nj)(nj)保护保护保护保护第33页/共176页第三十四页，共176页。氨基酸的化学反应氨基酸的化学反应(huxu fnyng)n n由由由由-氨基参与的反应氨基参与的反应氨基参与的反应氨基参与的反应n n5.5.二硝基氟苯：黄色，肽链末端二硝基氟苯：黄色，肽链末端二硝基氟苯：黄色

14、，肽链末端二硝基氟苯：黄色，肽链末端(m dun)(m dun)分析分析分析分析应用：鉴定多肽或蛋白质的N-末端氨基酸A.虽然多肽侧链上的-NH2、酚羟基也能与DNFB反应，但其生成物，容易(rngy)与-DNP氨基酸区分和分离首先由Sanger应用，确定了胰岛素的一级结构A.肽分子与DNFB反应，得DNP-肽B.水解DNP-肽，得DNP-N端氨基酸及其他游离氨基酸C.分离DNP-氨基酸D.层析法定性DNP-氨基酸，得出N端氨基酸的种类、数目第34页/共176页第三十五页，共176页。氨基酸的化学反应氨基酸的化学反应(huxu fnyng)n n由由由由-氨基氨基氨基氨基(nj)(nj)参与的

15、反应参与的反应参与的反应参与的反应n n6.6.与异硫氰酸苯酯（与异硫氰酸苯酯（与异硫氰酸苯酯（与异硫氰酸苯酯（PITCPITC）的反应）的反应）的反应）的反应第35页/共176页第三十六页，共176页。n nEdman Edman（苯异硫氰酸酯法）氨基酸顺序分析法实际（苯异硫氰酸酯法）氨基酸顺序分析法实际上也是一种上也是一种N-N-端分析法。此法的特点是能够不断重端分析法。此法的特点是能够不断重复循环，将肽链复循环，将肽链N-N-端氨基酸残基逐一进行标记和解端氨基酸残基逐一进行标记和解离。离。n n肽链（肽链（NN端氨基酸）与端氨基酸）与PITCPITC偶联，生成偶联，生成PTC-PTC-肽

16、肽n n环化断裂：最靠近环化断裂：最靠近PTCPTC基的肽键断裂，生成基的肽键断裂，生成PTC-PTC-氨基氨基酸和少酸和少n n 一残基的肽链，同时一残基的肽链，同时PTC-PTC-氨基酸环化生成氨基酸环化生成PTH-PTH-氨基酸氨基酸n n分离分离PTH-PTH-氨基酸氨基酸n n层析法鉴定层析法鉴定n nEdmanEdman降解法的改进方法降解法的改进方法-DNS-Edman-DNS-Edman降解法降解法n n用用DNS(DNS(二甲基萘磺酰氯二甲基萘磺酰氯)测定测定NN端氨基酸端氨基酸n n原理原理(yunl(yunl)DNFB)DNFB法相同法相同n n但水解后的但水解后的DNS

17、-DNS-氨基酸不需分离，可直接用电泳或氨基酸不需分离，可直接用电泳或层析法鉴定层析法鉴定n n由于由于DNSDNS有强烈荧光，灵敏度比有强烈荧光，灵敏度比DNFBDNFB法高法高100100倍，倍，比比EdmanEdman法高几到十几倍法高几到十几倍n n可用于微量氨基酸的定量可用于微量氨基酸的定量第36页/共176页第三十七页，共176页。第37页/共176页第三十八页，共176页。氨基酸的化学反应氨基酸的化学反应(huxu fnyng)n n由由由由-羧基羧基羧基羧基(su j)(su j)参与的反应参与的反应参与的反应参与的反应n n1.1.成盐反应成盐反应成盐反应成盐反应2.成酯反应

18、(fnyng)第38页/共176页第三十九页，共176页。氨基酸的化学反应氨基酸的化学反应(huxu fnyng)n n由由由由-羧基羧基羧基羧基(su j)(su j)参与的反应参与的反应参与的反应参与的反应n n3.3.酰化反应酰化反应酰化反应酰化反应4.脱羧反应(fnyng)第39页/共176页第四十页，共176页。显色反应：显色反应：n茚三酮反应茚三酮反应:氨基羧基同时参加反应氨基羧基同时参加反应氨基酸与水合茚三酮共热，发生氧化脱氨反应，生成NH3与酮酸。水合茚三酮变为还原型茚三酮。加热过程中酮酸裂解，放出CO2，自身(zshn)变为少一个碳的醛。水合茚三酮变为还原型茚三酮。NH3与水

19、合茚三酮及还原型茚三酮脱水缩合，生成蓝紫色化合物。第40页/共176页第四十一页，共176页。显色显色(xin s)反应：反应：茚三酮反应茚三酮反应n茚三酮反应茚三酮反应(fnyng):脯氨酸，羟脯氨酸，黄色脯氨酸，羟脯氨酸，黄色物质物质例外：例外：Pro黄色黄色(hungs)；Asn棕色棕色第41页/共176页第四十二页，共176页。成肽反应成肽反应(fnyng)：第42页/共176页第四十三页，共176页。黄色反应：与黄色反应：与HNO3生成黄色物质生成黄色物质鉴定苯丙氨酸、酪氨酸鉴定苯丙氨酸、酪氨酸Millon：HgNO3和HNO3(红色物)Folin：还原磷钼酸、磷钨酸(蓝色物)鉴定酪

20、氨酸，蛋白质定性定量测定乙醛或二甲基氨甲醛(紫红色化合物)还原磷钼酸、磷钨酸(蓝色物质)鉴定色氨酸，蛋白质定性定量测定坂口反应：-萘酚+次氯酸钠(红色物质)鉴定精氨酸Pauly反应：重氮盐化合物(棕红色物质)组氨酸、酪氨酸测定亚硝基亚铁氰酸钠(红色)半胱氨酸、胱氨酸测定乙酸或磷酸成酯保护丝氨酸、苏氨酸羟基，蛋白质合成第43页/共176页第四十四页，共176页。第三节第三节 氨基酸的分离氨基酸的分离(fnl)纯纯化化n n(一一)层析技术的原理层析技术的原理n n俄国植物学家俄国植物学家M.TswettM.Tswett发发现并使用这一技术证明了现并使用这一技术证明了植物的叶子中不仅有叶绿植物的叶

21、子中不仅有叶绿素还含有素还含有(hn y(hn y u)u)其它色其它色素。现在层析法已成为生素。现在层析法已成为生物化学、分子生物学及其物化学、分子生物学及其它学科领域有效的分离分它学科领域有效的分离分析工具之一。析工具之一。第44页/共176页第四十五页，共176页。一、层析技术的原理一、层析技术的原理(yunl)n n层层析析法法是是利利用用不不同同物物质质理理化化性性质质的的差差异异而而建建立立起起来来的的技技术术。所所有有的的层层析析系系统统都都由由两两个个相相组组成成：一一是是固固定定相相，它它或或者者是是固固体体物物质质或或者者是是固固定定于于固固体体物物质质上上的的成成分分；另

22、另一一是是流流动动相相，如如水水和和各各种种溶溶剂剂。当当待待分分离离的的混混合合物物随随流流动动相相通通过过固固定定相相时时，由由于于各各组组份份的的理理化化性性质质存存在在差差异异，与与两两相相发发生生相相互互作作用用(zuyng)(zuyng)（吸吸附附、溶溶解解、结结合合等等）的的能能力力不不同同，与与固固定定相相相相互互作作用用(zuyng)(zuyng)力力越越弱弱的的组组份份，随随流流动动相相移移动动时时受受到到的的阻阻滞滞作作用用(zuyng)(zuyng)小小，向向前前移移动动的的速速度度快快。反反之之，与与固固定定相相相相互互作作用用(zuyng)(zuyng)越越强强的的

23、组组份份，向向前前移移动动速速度度越越慢慢。分分部部收收集集流流出出液液，可可得得到到样样品品中中所所含含的各单一组份，从而达到将各组份分离的目的。的各单一组份，从而达到将各组份分离的目的。第45页/共176页第四十六页，共176页。第46页/共176页第四十七页，共176页。第47页/共176页第四十八页，共176页。n n利用化合物在两种互不利用化合物在两种互不相溶（或微溶）的溶剂相溶（或微溶）的溶剂中溶解度或分配系数中溶解度或分配系数(xsh)(xsh)的不同，使化的不同，使化合物从一种溶剂内转移合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。经到另外一种溶剂中。经过反复多次萃取，将绝过反复多次萃

24、取，将绝大部分的化合物提取出大部分的化合物提取出来。来。分配分配(fnpi)层析（萃取的原层析（萃取的原理）理）第48页/共176页第四十九页，共176页。n nA A、B B两个两个(li(li n n )溶液系统、溶液系统、n nI I（A:B=2:1A:B=2:1）1g II 1g II（A:B=1:3A:B=1:3）1g 1gn n第一次萃取后第一次萃取后n nA A中中I I有有2/3g,II2/3g,II有有1/4g I:II=8:3 1/4g I:II=8:3（2.62.6倍）倍）n nB B中中I I有有1/3g,II1/3g,II有有3/4g I:II=4:9 3/4g I:

25、II=4:9（2.152.15倍）倍）n n第二次萃取后第二次萃取后n nA A中中I I有有4/9g,II4/9g,II有有1/16g I:II=64:9 1/16g I:II=64:9（7.17.1倍）倍）n nB B中中I I有有1/9g,II1/9g,II有有9/16g I:II=16:819/16g I:II=16:81（5.15.1倍）倍）第49页/共176页第五十页，共176页。第50页/共176页第五十一页，共176页。第51页/共176页第五十二页，共176页。第52页/共176页第五十三页，共176页。第53页/共176页第五十四页，共176页。第54页/共176页第五十五

26、页，共176页。第55页/共176页第五十六页，共176页。第56页/共176页第五十七页，共176页。n nHPLC:HPLC:根据出峰的位置及峰高或峰面积，可以定性及定量。层根据出峰的位置及峰高或峰面积，可以定性及定量。层析法与光学、电学或电化学仪器连用，可使操作及数据处理自析法与光学、电学或电化学仪器连用，可使操作及数据处理自动化，大大缩短分析时间。由于层析法具有分辨率高、灵敏度动化，大大缩短分析时间。由于层析法具有分辨率高、灵敏度高、速度快等特点，因此适用于杂质多、含量少的复杂样品分高、速度快等特点，因此适用于杂质多、含量少的复杂样品分析，尤其析，尤其(yuq)(yuq)适用于生物样品

27、的分离分析。近年来，已成适用于生物样品的分离分析。近年来，已成为生物化学及分子生物学常用的分析方法。在医药卫生、环境为生物化学及分子生物学常用的分析方法。在医药卫生、环境化学、高分子材料、石油化工等方面也得到了广泛的应用。化学、高分子材料、石油化工等方面也得到了广泛的应用。第57页/共176页第五十八页，共176页。二、电泳二、电泳(din yn)法法(electrophoresis)n n概念：带点质点(zhdin)在电场中与本身电荷相反的电极移动的现象。n n氨基酸具有两性解离，PH值决定带电情况。n n凝胶电泳n n等点聚焦电泳n n双向凝胶电泳第58页/共176页第五十九页，共176页

28、。第59页/共176页第六十页，共176页。第60页/共176页第六十一页，共176页。第61页/共176页第六十二页，共176页。第62页/共176页第六十三页，共176页。三、氨基酸的显色三、氨基酸的显色(xin s)反应反应各种氨基酸各种氨基酸0.5%茚三酮乙醇溶液茚三酮乙醇溶液蓝紫色蓝紫色多种氨基酸1%吲哚醌酒精冰醋酸溶液不同颜色各种氨基酸1%溴酚蓝酒精溶液蓝色甘氨酸0.1%邻苯二醛酒精溶液墨绿色酪氨酸-亚硝基-萘酚酒精硝酸溶液红色酪氨酸对氨基苯磺酸-碳酸溶液浅红色组氨酸对氨基苯磺酸-碳酸溶液桔红色丝氨酸碘酸钠甲醇溶液及醋酸铵溶液黄色精氨酸尿素萘酚酒精溶液、氢氧化钠溴溶液红色半胱氨酸亚

29、硝酸铁氰化钠甲醇溶液红色脯氨酸吲哚醌-醋酸锌异丙醇溶液蓝色色氨酸对甲基苯甲醛丙酮溶液蓝紫色第63页/共176页第六十四页，共176页。第四节第四节蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构(fn z ji u)第64页/共176页第六十五页，共176页。概念概念(ginin)n n蛋白质是由一条或多条多肽蛋白质是由一条或多条多肽(polypeptide)(polypeptide)链以特殊方式结合而成的生物大分子。链以特殊方式结合而成的生物大分子。n n蛋白质与多肽并无严格的界线，通常是将分蛋白质与多肽并无严格的界线，通常是将分子量在子量在60006000道尔顿以上的多肽称为蛋白质。道尔顿以上的多肽称为蛋

30、白质。n n蛋白质分子量变化范围蛋白质分子量变化范围(fnwi)(fnwi)很大很大,从大从大约约60006000到到10000001000000道尔顿甚至更大道尔顿甚至更大第65页/共176页第六十六页，共176页。一、蛋白质分一、蛋白质分类类(fn li)n n生物体内的作用不同n n结构(jigu)蛋白n n功能蛋白：活性蛋白、信息蛋白n n分子形状分n n球状蛋白n n纤维状蛋白第66页/共176页第六十七页，共176页。一、蛋白质分一、蛋白质分类类(fn li)n n分子组成成分n n1.单纯蛋白n n(1)清蛋白、球蛋白：水，甘氨酸n n(2)谷蛋白、醇溶蛋白：不溶于水n n(3)

31、精蛋白、组蛋白：碱性(jin xn)氨基酸，细胞核n n(4)硬蛋白：纤维状蛋白，不溶于水、稀酸稀碱和有机溶剂，含大量胱氨酸第67页/共176页第六十八页，共176页。一、蛋白质分一、蛋白质分类类(fn li)n n分子组成成分分子组成成分n n1.1.结合蛋白结合蛋白n n(1)(1)核蛋白：核酸核蛋白：核酸n n(2)(2)色蛋白：辅基是金属色素色蛋白：辅基是金属色素(s s)(s s)n n(3)(3)糖蛋白：辅基是糖或者糖的衍生物，所有组织，糖蛋白：辅基是糖或者糖的衍生物，所有组织，多种功能多种功能n n(4)(4)脂蛋白：脂肪类脂结合，与脂质代谢、运输脂蛋白：脂肪类脂结合，与脂质代谢

32、、运输n n(5)(5)磷蛋白：辅基磷酸。酯键，丝氨酸，苏氨酸羟基磷蛋白：辅基磷酸。酯键，丝氨酸，苏氨酸羟基结合。酪蛋白结合。酪蛋白第68页/共176页第六十九页，共176页。二、蛋白质结构二、蛋白质结构(jigu)中的化学中的化学键键n n1.肽键(ti jin)peptide bond（化学键）n n2.二硫键 disuffide bond（化学键）n n不同肽链，同一肽链不同部位n n半胱氨酸n n稳定共价键、稳定肽链空间结构n n破坏，蛋白质活性丧失。n n角蛋白第69页/共176页第七十页，共176页。二、蛋白质结构二、蛋白质结构(jigu)中的化学键中的化学键n n3.酯键 est

33、er bond（化学键）n n丝氨酸、苏氨酸羟基与氨基酸的羧基n n磷蛋白：丝氨酸、苏氨酸羟基n n维系蛋白质结构，行使功能n n4.离子键 ionic bond（库伦(k ln)作用）n n相反电荷的基团n n碱性氨基酸，生理条件下n n高浓度盐、过高过低PHn n羧基PK低，氨基PK高，1-2个PH单位第70页/共176页第七十一页，共176页。二、蛋白质结构二、蛋白质结构(jigu)中的化学中的化学键键n n5.配位键 dative bond（共价键）n n金属离子：Fe,Cu,Mn,Znn n高级结构：锌指结构n n螯合剂，蛋白质解离成亚基，变形失活n n6.氢键 hydrogen b

34、ondn n氢原子与两个(lin)电负性强的原子（F,O,N）n n弱键，供体原子、氢、受体原子处在一条直线n n氢供体：=NH,-OH,-NH2,-NH3+,-CONH2n n氢受体：-COO-,C=O第71页/共176页第七十二页，共176页。二、蛋白质结构二、蛋白质结构(jigu)中的化学中的化学键键n n7.7.范德华作用力范德华作用力 n n原子、基团、分子之间弱相互原子、基团、分子之间弱相互(xingh)(xingh)作用作用n n非专一性的吸引力非专一性的吸引力n n取向力、诱导力，色散力取向力、诱导力，色散力n n与距离与距离6 6次方成反比，吸引不相碰次方成反比，吸引不相碰n

35、 n蛋白质内部非极性结构，维系蛋白质高级结构蛋白质内部非极性结构，维系蛋白质高级结构n n8.8.疏水作用疏水作用hydrophobic bondhydrophobic bondn n非极性侧链（疏水基团）在极性溶剂中为了避开水非极性侧链（疏水基团）在极性溶剂中为了避开水相互相互(xingh)(xingh)彼此靠近所产生的作用力彼此靠近所产生的作用力n n本质范德华作用力本质范德华作用力n n蛋白质的内部结构中蛋白质的内部结构中第72页/共176页第七十三页，共176页。次次级级(c j)键键介介导导蛋蛋白白质质高高级级结结构构形形成成第73页/共176页第七十四页，共176页。（一）、蛋白质

36、的基本（一）、蛋白质的基本(jbn)结构形式结构形式1、连接方式：肽键、连接方式：肽键肽键肽键(peptide bond)：一个氨基酸的羧基：一个氨基酸的羧基(su j)与另与另一氨基酸的氨基缩水而成的酰胺键称为肽键。一氨基酸的氨基缩水而成的酰胺键称为肽键。（CONH）肽平面肽平面(peptide unit)：由肽键中的四个原子和与之相：由肽键中的四个原子和与之相邻的两个碳原子共同构成的刚性平面。邻的两个碳原子共同构成的刚性平面。（CCONHC）第74页/共176页第七十五页，共176页。特点：特点：肽键的特点是氮原子上的孤对电子与羰基具有明显的共轭作用。肽键的特点是氮原子上的孤对电子与羰基具

37、有明显的共轭作用。肽键中的肽键中的C-NC-N键具有部分键具有部分(b fen)(b fen)双键性质，不能自由旋转。双键性质，不能自由旋转。组成肽键的原子处于同一平面。组成肽键的原子处于同一平面。在大多数情况下，以反式结构存在。在大多数情况下，以反式结构存在。第75页/共176页第七十六页，共176页。第76页/共176页第七十七页，共176页。第77页/共176页第七十八页，共176页。第78页/共176页第七十九页，共176页。2、肽分类、肽分类(fn li)、命名、命名第79页/共176页第八十页，共176页。n n在多肽链中，氨基酸残基按一定的顺序排列在多肽链中，氨基酸残基按一定的顺

38、序排列(pili)(pili)，这种排列，这种排列(pili)(pili)顺序称为氨基酸顺序顺序称为氨基酸顺序n n通常在多肽链的一端含有一个游离的通常在多肽链的一端含有一个游离的-氨基，称为氨基，称为氨基端或氨基端或N-N-端；在另一端含有一个游离的端；在另一端含有一个游离的-羧基，羧基，称为羧基端或称为羧基端或C-C-端。端。n n氨基酸的顺序是从氨基酸的顺序是从N-N-端的氨基酸残基开始，以端的氨基酸残基开始，以-端端氨基酸残基为终点的排列氨基酸残基为终点的排列(pili)(pili)顺序。如上述五肽顺序。如上述五肽可表示为：可表示为：n n Ser-Val-Tyr-Asp-Gln Se

39、r-Val-Tyr-Asp-Gln第80页/共176页第八十一页，共176页。3、生物、生物(shngw)活性肽：活性肽：谷胱甘肽谷胱甘肽神经肽：脑啡肽神经肽：脑啡肽(5)、内啡肽、内啡肽(31-16)、强、强啡肽啡肽(17,9)、P物质、物质、Y肽肽肽类激素：催产素、胰高血糖素、促肾上肽类激素：催产素、胰高血糖素、促肾上腺皮质激素、加压素等腺皮质激素、加压素等其他：生长因子；短杆菌肽；青霉素等其他：生长因子；短杆菌肽；青霉素等第81页/共176页第八十二页，共176页。第82页/共176页第八十三页，共176页。第83页/共176页第八十四页，共176页。第84页/共176页第八十五页，共1

40、76页。第85页/共176页第八十六页，共176页。二、蛋白质的一级结构二、蛋白质的一级结构(jigu)(primary structure)一级结构是指蛋白质的多肽链中氨基酸的排列顺序；一级结构是指蛋白质的多肽链中氨基酸的排列顺序；主要靠肽键维系主要靠肽键维系(wix)。二四级结构称为蛋白质的空间结构，或空间构象；二四级结构称为蛋白质的空间结构，或空间构象；主要靠次级键维系主要靠次级键维系(wix)，尤其是疏水键。，尤其是疏水键。n一级结构体现生物信息一级结构体现生物信息(xnx)：20n .多样多样n一级结构是空间结构及生物活性的基础一级结构是空间结构及生物活性的基础.特异特异第86页/共

41、176页第八十七页，共176页。n n（一）蛋白质的氨基酸组成n n氨基酸组成的种类、含量n n蛋白质纯化n n蛋白质彻底水解成氨基酸n n利用层析技术将氨基酸进行分离(fnl)n n氨基酸定性定量分析n n蛋白质氨基酸组成：n n残基质量百分数n n氨基酸分子数目第87页/共176页第八十八页，共176页。例题1：100g胰岛素经过分析苯丙氨酸有8.6g，苯丙氨酸残基质量百分数是多少（苯丙氨酸相对(xingdu)分子量是147，苯丙氨酸残基165）8.6X(147/165)=7.7g例题2：胰岛素的相对(xingdu)分子质量是6000，经过分析丙氨酸占4.6%，请计算胰岛素中有多少个氨基酸

42、残基（丙氨酸相对(xingdu)分子量是89，丙氨酸残基71）4.6%X(71/89)=3.66%6000X3.66%=219219/71=3第88页/共176页第八十九页，共176页。第89页/共176页第九十页，共176页。第90页/共176页第九十一页，共176页。三、二级结构三、二级结构(jigu)蛋白质的二级结构是指多肽链骨架原子的相对空间蛋白质的二级结构是指多肽链骨架原子的相对空间(kngjin)位置，不涉及侧链的构象，也就是该肽段主链位置，不涉及侧链的构象，也就是该肽段主链骨架原子的相对空间骨架原子的相对空间(kngjin)位置，主要有位置，主要有-螺旋、螺旋、-折折叠、叠、-转

43、角和无规则卷曲。维持二级结构的力量为氢键。转角和无规则卷曲。维持二级结构的力量为氢键。构型：不对称化合物中不对称中心上的几个原子或基团的构型：不对称化合物中不对称中心上的几个原子或基团的空间空间(kngjin)排布方式。排列方式改变共价键形成或破排布方式。排列方式改变共价键形成或破坏，与氢键无关。坏，与氢键无关。构象：分子结构中一切原子沿共价单键转动时产生的不同构象：分子结构中一切原子沿共价单键转动时产生的不同空间空间(kngjin)排列。不改变共价键，涉及氢键的形成或排列。不改变共价键，涉及氢键的形成或破坏。破坏。第91页/共176页第九十二页，共176页。第92页/共176页第九十三页，共

44、176页。1、-螺旋螺旋(-helix)血浆蛋白、多肽激素、钙调蛋白、蛋白激酶血浆蛋白、多肽激素、钙调蛋白、蛋白激酶角蛋白、肌肉的肌球蛋白，数条角蛋白、肌肉的肌球蛋白，数条-螺旋缠绕，机械强度、弹性螺旋缠绕，机械强度、弹性(tnxng)蛋白质表面存在蛋白质表面存在-螺旋，具两性特点螺旋，具两性特点-47-57 第93页/共176页第九十四页，共176页。1、-螺旋螺旋(-helix)右手螺旋：右手螺旋：3.6个个AA/圈，螺距圈，螺距0.54nm；每个肽键每个肽键N-H与第四个肽键的羰基形成氢键与第四个肽键的羰基形成氢键(qn jin)氢键氢键(qn jin)维系：链内氢键维系：链内氢键(qn

45、 jin)（AA1AA4），平），平行长轴；行长轴；侧链伸出螺旋侧链伸出螺旋SN：S为螺旋每圈的残基数，为螺旋每圈的残基数，N是形成氢键是形成氢键(qn jin)O与与N原原子间在主链上的原子数子间在主链上的原子数3.613第94页/共176页第九十五页，共176页。1、-螺旋螺旋(luxun)(-helix)蛋白质中都是右手的，右手比左手稳定蛋白质中都是右手的，右手比左手稳定第95页/共176页第九十六页，共176页。第96页/共176页第九十七页，共176页。第97页/共176页第九十八页，共176页。2、-折叠折叠(-pleated sheet)多肽链充分伸展，肽平面折叠成锯齿状；比多肽

46、链充分伸展，肽平面折叠成锯齿状；比-螺旋螺旋(luxun)更坚硬更坚硬肽键肽键4个原子处于同一平面，个原子处于同一平面，-碳原子位于折叠的角上碳原子位于折叠的角上第98页/共176页第九十九页，共176页。2、-折叠折叠(zhdi)(-pleated sheet)侧链交错位于锯齿状结构的上下方，与棱角垂直侧链交错位于锯齿状结构的上下方，与棱角垂直第99页/共176页第一百页，共176页。2、-折叠折叠(-pleated sheet)氢键维系：氢键的方向垂直长轴；不同肽链、同一肽氢键维系：氢键的方向垂直长轴；不同肽链、同一肽链不同肽段，所有肽键参与链不同肽段，所有肽键参与可有顺平行可有顺平行(p

47、ngxng)片层和反平行片层和反平行(pngxng)片层片层结构。结构。第100页/共176页第一百零一页，共176页。2、-折叠折叠(-pleated sheet)顺平行顺平行片比反平行片比反平行片更规则，最适合氢键形成片更规则，最适合氢键形成顺平行顺平行片是大结构，大于片是大结构，大于5个，反平行个，反平行片可以少到片可以少到两个两个球状蛋白球状蛋白(dnbi)是顺平行反平行都有、纤维状蛋白是顺平行反平行都有、纤维状蛋白(dnbi)主要是反平行主要是反平行第101页/共176页第一百零二页，共176页。3、其它、其它（1）肽链主链出现的）肽链主链出现的180回折部分称回折部分称-转角转角(

48、zhunjio)。由。由4个个连续氨基酸组成，第一个残基的连续氨基酸组成，第一个残基的CO与第四个氨基酸的与第四个氨基酸的NH形成氢键。形成氢键。甘氨酸和脯氨酸甘氨酸和脯氨酸 -转角转角(zhunjio)在球蛋白中大量存在，约占全部残基的在球蛋白中大量存在，约占全部残基的1/4第102页/共176页第一百零三页，共176页。3、其它、其它（2）蛋白质分子中那些）蛋白质分子中那些(nxi)没有确定规律性的部分肽链构没有确定规律性的部分肽链构象称为无规卷曲。象称为无规卷曲。第103页/共176页第一百零四页，共176页。影响二级结构影响二级结构(jigu)形成的因素形成的因素第104页/共176页

49、第一百零五页，共176页。四、超二级结构四、超二级结构(jigu)、域、域结构结构(jigu)1、超二级结构、超二级结构(jigu)(supersecondary structure)（1）基序或模序（）基序或模序（motifs or modules，模体符），模体符）在一些具有特殊功能在一些具有特殊功能(gngnng)的球状蛋白质中，由若干的球状蛋白质中，由若干个相邻的二级结构单元按照一定规律有规则地组合在一起，个相邻的二级结构单元按照一定规律有规则地组合在一起，相互作用，形成在空间构象上可彼此区别的二级结构组合相互作用，形成在空间构象上可彼此区别的二级结构组合单位称超二级结构或模序。它们可

50、直接作为三级结构的单位称超二级结构或模序。它们可直接作为三级结构的“建筑块建筑块”或域结构的组成单位，是蛋白质发挥特定功能或域结构的组成单位，是蛋白质发挥特定功能(gngnng)的基础。的基础。（2）类型：）类型：、锌指结构、亮氨酸拉链、锌指结构、亮氨酸拉链第105页/共176页第一百零六页，共176页。第106页/共176页第一百零七页，共176页。2、域结构、域结构(jigu)（domain，结构，结构(jigu)域）域）域结构是在较大的蛋白质分子中，一条长的多肽域结构是在较大的蛋白质分子中，一条长的多肽链有时要先分别折叠成几个相对独立的区域，在组链有时要先分别折叠成几个相对独立的区域，在