第二節(jié)生物技術(shù)

第二節(jié)生物技術(shù)第一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四第二節(jié)蛋白質(zhì)類藥物的結(jié)構(gòu)特點與理化性質(zhì)第二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四1.

氨基酸的結(jié)構(gòu)與分類

氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本單元。

除少數(shù)氨基酸為二氨基一羧基結(jié)構(gòu)外，大多數(shù)氨基酸含一個氨基和一個羧基。構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸均為L型α-氨基酸：

HR-Cα-COOHNH2第三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四根據(jù)側(cè)鏈R結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，氨基酸可分為：脂肪族極性正電性芳香族雜環(huán)族非極性負電性根據(jù)側(cè)鏈結(jié)構(gòu)的不同，氨基酸可分為脂肪族、芳香族和雜環(huán)氨基酸。根據(jù)側(cè)鏈的親水性不同，可分為極性（含

-H，-OH，-SH，或-CONH2）和非極性氨基酸。根據(jù)電荷不同分為正電性與負電性氨基酸。第四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四2.肽的結(jié)構(gòu)一個氨基酸的羧基與另一氨基酸的氨基脫去1分子水而生成肽。

HH-H2OHOHH2N-C-COOH+H2N-C-COOH→H2N-C-C-N-C-COOHR1R2R1H

R2

肽鍵(共價鍵、酰胺鍵）兩個氨基酸組成的肽稱為二肽，10個以上氨基酸組成的肽稱為多肽。第五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四3.

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)是由20多種L型α-氨基酸通過肽鍵相連而組成。蛋白質(zhì)的分子量一般在5×103~5×106。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中的化學(xué)鍵包括:肽鍵二硫鍵(-S-S-鍵)氫鍵疏水鍵離子鍵范德華力配位鍵共價鍵非共價鍵第六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四一、氨基酸蛋白質(zhì)——多聚氨基酸如圖什么是氨基酸呢？第七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四

牛胰臟核糖核酸酶蛋白分子氨基酸組成第八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四蛋白質(zhì)的組成單位——氨基酸含有氨基的羧酸1.化學(xué)結(jié)構(gòu)R-CH(NH2)-COOHR代表氨基酸之間相異的部分，叫R基(Rgroup)，又稱為側(cè)鏈(sidechain)。無色晶體、溶于水酪氨酸分子第九頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四地球上天然形成的氨基酸有300

種以上，但是構(gòu)成人體蛋白質(zhì)的氨基酸只有20種,且都是α-氨基酸（可能還存在更多的）。提問：什么是α-氨基酸？答案：----C-C-C-C-COOHγβα----C-C-C-C(NH2)-COOHα-氨基酸----C-C-C(NH2)-C-COOHβ-氨基酸----C-C(NH2)-C-C-COOHγ-氨基酸第十頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四構(gòu)成蛋白質(zhì)的前二十種氨基酸的名稱、符號、化學(xué)結(jié)構(gòu)和疏水性指數(shù)。指數(shù)愈正表示疏水性愈強。

第十一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四天冬氨酸賴氨酸精氨酸組氨酸酪氨酸色氨酸谷氨酸第十二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四苯丙氨酸半胱氨酸蛋氨酸絲氨酸蘇氨酸天冬酰胺谷氨酰胺第十三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四甘氨酸丙氨酸纈氨酸亮氨酸異亮氨酸脯氨酸第十四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四一級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)多肽鏈中氨基酸的組成與排列順序，是由共價鍵相連的。一級結(jié)構(gòu)是區(qū)別不同蛋白質(zhì)最基本、最重要的標志。二級結(jié)構(gòu)為多肽鏈的有規(guī)律或無規(guī)律的折疊方式，包括α螺旋與β折疊結(jié)構(gòu)等。三級結(jié)構(gòu)是指螺旋或折疊的肽鏈的空間排列組合方式；每條多肽鏈都具備固有的三級結(jié)構(gòu)，稱為蛋白質(zhì)的亞基。四級結(jié)構(gòu)則是指兩個以上的亞基通過非共價鍵連接而形成的空間排列組合方式。

蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)第十五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四胰島素一級結(jié)構(gòu)，1953年，英國生物化學(xué)家FredSanger報道了胰島素(insulin)的一級結(jié)構(gòu)，這是世界上第一個被確定一級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)第十六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)第十七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)第十八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四4.

蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)

A.一般性質(zhì)

旋光性紫外吸收兩性電解質(zhì)膠體性質(zhì)第十九頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四旋光性

蛋白質(zhì)分子總體旋光性由構(gòu)成氨基酸各個旋光度的總合決定,通常是右旋，它由螺旋結(jié)構(gòu)引起。蛋白質(zhì)變性，螺旋結(jié)構(gòu)松開，則其左旋性增大。第二十頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四紫外吸收

大部分蛋白質(zhì)均含有帶苯丙氨酸、酪氨酸、與色氨酸，苯核在紫外280nm有最大吸收。氨基酸在紫外230nm顯示強吸收。第二十一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四蛋白質(zhì)兩性本質(zhì)與電學(xué)性質(zhì)

蛋白質(zhì)除了肽鍵N-末端有自由的氨基和C-末端有自由的羧基等，這些基團在一定的pH條件下都能發(fā)生解離而帶電。因此，蛋白質(zhì)是兩性電解質(zhì)，在不同pH條件下蛋白質(zhì)會成為陽離子、陰離子或二性離子。第二十二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四純晶體狀態(tài)COO-H4N+水溶后等電荷狀態(tài)總電荷0加酸H+H+H+H總電荷“＋”第二十三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四COO-H4N+水溶后等電荷狀態(tài)總電荷0加堿OH－OH－OH－總電荷“-”H3NH2O第二十四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四在酸性溶液中在晶體狀態(tài)或水溶液中在堿性溶液中即等電點（pI）“+”

“不帶電”

“

—”pI——等電點時的pH不同氨基酸等電點（pI）不同提問：為什么？+_第二十五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四

B.等電點時的氨基酸溶解度最小，易于沉淀提問：為什么？較小的同性排斥C.吸光性含苯環(huán)氨基酸大π鍵吸收紫外光，蛋白質(zhì)故也具有紫外吸光性，實驗室利用紫外分光光度儀在280nm處測定蛋白質(zhì)含量；氨基酸是如何聚合為蛋白質(zhì)的呢？成肽反應(yīng)第二十六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四答案：-R有電性區(qū)別。中性氨基酸pH一般為6.0提問：為什么偏酸性？答案：-COOH解離程度略大于-NH2的得電子能力提問：酸性氨基酸的pI(更偏酸、更偏堿）？更酸（3.0左右）堿性氨基酸pI更堿（7.6~10.7)(只有三種）提問：

大多數(shù)氨基酸在中性（pH=7）時，帶

電？-第二十七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四B.蛋白質(zhì)的不穩(wěn)定性1、蛋白質(zhì)中的共價鍵破壞引起不穩(wěn)定性蛋白質(zhì)的水解：蛋白質(zhì)在酸、堿、酶的催化下可發(fā)生肽鍵的水解與脫酰氨基作用，產(chǎn)生多肽片段、氨基酸或氨基酸殘基等；蛋白質(zhì)的氧化：在氧化劑存在下，蛋白質(zhì)中的某些氨基酸側(cè)鏈（如-SH和-SCH3）很容易被氧化，結(jié)果使蛋白質(zhì)失活，或引起聚集等；消旋化作用：蛋白質(zhì)在堿水解中常伴有某些氨基酸的消旋化作用，使氨基酸成為非代謝形式；二硫鍵斷裂及交換：加熱可引起二硫鍵的斷裂或交換，而二硫鍵的破壞可嚴重影響蛋白質(zhì)的生物活性。第二十八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期四B.蛋白質(zhì)的不穩(wěn)定性1、蛋白質(zhì)中的共價鍵破壞引起不穩(wěn)定性蛋白質(zhì)的水解：蛋白質(zhì)在酸、堿、酶的催化下可發(fā)生肽鍵的水解與脫酰氨基作用，產(chǎn)生多肽片段、氨基酸或氨基酸殘基等；蛋白質(zhì)的氧化：在氧化劑存在下，蛋白質(zhì)中的某些氨基酸側(cè)鏈（如-SH和-SCH3）很容易被氧化，結(jié)果使蛋白質(zhì)失活，或引起聚集等；消旋化作用：蛋白質(zhì)在堿水解中常伴有某些氨基酸的消旋化作用，使氨基酸成為非代謝形式；二硫鍵斷裂及交換：加熱可引起二硫鍵的斷裂或交換，而二硫鍵的破壞可嚴重影響蛋白質(zhì)的生物活性。第二十九頁