尹禮國第3章蛋白質(zhì)化學講述

第3章蛋白質(zhì)化學蛋白質(zhì)（Protein）1838年，J.J.Berzelius提出，由proteios衍生而來

——第一重要，首要的物質(zhì)最初在雞蛋中發(fā)現(xiàn)，是一類含氮的復雜有機化合物恩格斯指出，“生命是蛋白體的存在方式”蛋白質(zhì)在生物體中發(fā)揮著重要的生理功能蛋白質(zhì)存在于所有生物細胞中，是構(gòu)成生物體最基本的結(jié)構(gòu)物質(zhì)和功能物質(zhì)。蛋白質(zhì)是生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，參與了幾乎所有的生命活動過程。物質(zhì)代謝、肌肉收縮、神經(jīng)興奮傳導、遺傳信息傳遞等等蛋白質(zhì)功能的多樣性1.催化功能-酶2.調(diào)節(jié)功能-激素、基因調(diào)控因子3.轉(zhuǎn)運功能-膜轉(zhuǎn)運蛋白、血紅/血清蛋白4.貯存功能-乳、蛋、谷蛋白5.運動功能-鞭毛、肌肉蛋白6.結(jié)構(gòu)成分-皮、毛、骨、牙、細胞骨架7.支架作用-接頭蛋白8.防御功能-免疫球蛋白9.異常功能一、蛋白質(zhì)通論（一）、蛋白質(zhì)的化學組成和分類１、元素組成２、蛋白質(zhì)的含氮量蛋白氮占生物組織所有含氮物質(zhì)的絕大部分。大多數(shù)蛋白質(zhì)含氮量接近于16%

蛋白質(zhì)含量=每克樣品中含氮的克數(shù)

6.25凱氏定氮法３、蛋白質(zhì)的分類（1）、依據(jù)外形分類球狀蛋白質(zhì)：globularprotein（分子軸比小于10）

，一般為功能蛋白纖維狀蛋白質(zhì)：fibrousprotein(分子軸比大于10)，一般為結(jié)構(gòu)蛋白

膜蛋白質(zhì)：membraneprotein

（2）、依據(jù)蛋白質(zhì)的組成分類簡單蛋白（或單純蛋白）simpleprotein

單純蛋白，僅由氨基酸組成結(jié)合蛋白

conjugatedprotein由簡單蛋白與其它非蛋白成分結(jié)合而成簡

單

蛋

白清蛋白和球蛋白albuminandglobulin

廣泛存在于動物組織谷蛋白和醇溶谷蛋白glutelinandprolamin

植物蛋白，不溶于水，易溶于稀酸/堿精蛋白（Spermatin）和組蛋白(histone)

堿性蛋白，存在于細胞核硬蛋白

結(jié)

合

蛋

白色蛋白：簡單蛋白+色素物質(zhì)糖蛋白：簡單蛋白+糖類物質(zhì)脂蛋白：簡單蛋白+脂類結(jié)合核蛋白：簡單蛋白+核酸磷蛋白：輔基為磷酸，酪蛋白（casein）(二)蛋白質(zhì)的水解酸水解堿水解酶水解蛋白質(zhì)酶水解酶水解一般是部分水解得到多肽片段和AA的混合物氨基酸是蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元蛋白質(zhì)——月示——胨——多肽——肽——AA1*1045*1032*1031000200100-500(AminoAcid,AA,Aa,aa)第一節(jié)氨基酸（一）氨基酸的結(jié)構(gòu)地球上天然形成的AA300種以上。構(gòu)成蛋白質(zhì)的AA只有20余種，且都是α-氨基酸。C-C-C-C-COOHγβαC-C-C-C(NH2)-COOHα-氨基酸C-C-C(NH2)-C-COOHβ-氨基酸C-C(NH2)-C-C-COOHγ-氨基酸什么是α-氨基酸？

大多數(shù)AA在中性pH時呈兼性離子狀態(tài):除甘氨酸外，19種AA都具有旋光性。除胱氨酸和酪氨酸外，其余AA都能溶于水。COO-NH3+二、氨基酸的分類（一）常見的蛋白質(zhì)氨基酸按Ｒ基的化學結(jié)構(gòu)分類：１、脂肪族aa（１）中性aa甘氨酸丙氨酸纈氨酸亮氨酸異亮氨酸氨基乙酸a-氨基丙酸氨基異己酸氨基異戊酸氨基β甲基戊酸（2）含羥基或硫aa絲氨酸半胱氨酸蘇氨酸甲硫氨酸氨基γ甲硫基丁酸，體內(nèi)代謝甲基供體a氨基β羥基丙酸a氨基β羥基丁酸a氨基β巰基丙酸（３）酸性aa及其酰胺天門冬氨酸谷氨酸天門冬酰胺谷氨酰胺（４）堿性aa

賴氨酸

精氨酸a,ε二氨基丙酸a,氨基σ胍基戊酸２、芳香族aa苯丙氨酸酪氨酸色氨酸a氨基β苯基丙酸a氨基β對羥苯基丙酸a氨基β吲哚基丙酸３、雜環(huán)aa組氨酸脯氨酸a,

氨基β咪唑基丙酸，存在于珠蛋白內(nèi)按Ｒ基的極性性質(zhì)分類：１、非極性Ｒ基aa丙氨酸纈氨酸亮氨酸異亮氨酸甲硫氨酸苯丙氨酸色氨酸２、不帶電荷的極性Ｒ基aa絲氨酸蘇氨酸酪氨酸3、帶正電荷的Ｒ基aa賴氨酸精氨酸組氨酸4、帶負電荷的Ｒ基aa

指示:

刪除樣本文檔圖標,并替換為工作文檔圖標，如下:在Word中創(chuàng)建文檔.返回PowerPoint在“插入”菜單中選擇“對象...”單擊“從文件創(chuàng)建”定位“文件”框中的文件名確認選中“顯示為圖標”。單擊“確定”選擇圖標從“幻燈片放映”菜單中選擇“動作設置”單擊“對象動作”，并選擇“編輯”單擊“確定”根據(jù)生物體的需要，可將氨基酸分為必需氨基酸半必需氨基酸

氨基酸的結(jié)構(gòu)與分類非必需氨基酸其余氨基酸ArgHisLys、ValIleLeupheMetTryThr

賴氨酸(Lys)纈氨酸(Val)蛋氨酸(Met)

色氨酸(Try)亮氨酸(Leu)異亮氨酸(Ile)

蘇氨酸(Thr)苯丙氨酸(Phe)

嬰兒時期所需:精氨酸(Arg)、組氨酸(His)

早產(chǎn)兒所需：色氨酸(Try)、半胱氨酸(Cys)（二）不常見的蛋白質(zhì)氨基酸由常見aa經(jīng)修飾而來。羥脯氨酸胱氨酸羥賴氨酸6-N-甲基賴氨酸Γ-羧基谷氨酸（三）非蛋白質(zhì)氨基酸不是蛋白質(zhì)的組成成分200多種多是蛋白質(zhì)中L型α-AA衍生物有一些是β-，γ-，δ-AA有些是D-型AA一些是代謝中間產(chǎn)物，如瓜氨酸、鳥氨酸；γ-氨基丁酸等鳥氨酸瓜氨酸三、氨基酸的酸堿性質(zhì)（一）兼性離子非離子形式兩性離子形式H3N—CH—COOHR+（pH＜pI）H3N—CH—COO-R+（pH=pI）H2N—CH—COO-R（pH＞pI）（二）氨基酸的解離（三）氨基酸的等電點當溶液為某一pH值時，AA主要以兼性離子的形式存在，分子中所含的正負電荷數(shù)目相等，凈電荷為0。這一pH值即為AA的等電點（pI,isoletricpoint）。在pI時，AA在電場中既不向正極也不向負極移動，即處于兩性離子狀態(tài)。Ka1*Ka2=……側(cè)鏈不含離解基團的中性AApI=(pK’1+pK’2)/2氨基酸的酸堿性質(zhì)氨基酸的每一功能基團可被酸堿所滴定，可根據(jù)氨基酸的滴定曲線來推算pK值。甘氨酸滴定曲線對于側(cè)鏈含有可解離基團的AApI取決于兩性離子兩邊pK’值的算術(shù)平均值酸性AA：pI=(pK’1+pK’R-COO-

)/2堿性AA：pI=(pK’2+pK’R-NH2)/2氨基酸的酸堿性質(zhì)

在等電點以上的任何pH，氨基酸帶凈負電荷，在電場中將向正極移動；結(jié)論：

在低于等電點的任何pH，氨基酸帶凈正電荷，在電場中將向負極移動。

在一定pH范圍內(nèi)，氨基酸溶液的pH離等電點愈遠，氨基酸所攜帶的凈電荷愈大。返回四、氨基酸的化學反應（一）α-氨基參加的反應1.與亞硝酸反應2.與?；噭┓磻?.烴基化反應4.形成Schiff’s堿反應5.脫氨基反應

NH2OHRCHCOOH+HNO2RCHCOOH+H2O+N2范斯萊克法（VanSlyke）測氨基氮（體積）的基礎(chǔ)，生產(chǎn)上用于測定蛋白質(zhì)的水解程度。N2中的1/2為氨基氮。

氨基酸定量和蛋白質(zhì)水解程度的測定。含亞氨酸的脯氨酸則不能與亞硝酸反應。與酰化試劑反應?；噭乎Ｂ取⑺狒饕孽；噭㎞O2FO2N+H2N—CH—COOHRNO2O2NHN—CH—COOHR+HF弱堿性DNP-氨基酸（黃色）DNFBSanger法測定N末端氨基酸基礎(chǔ)2,4-二硝基氟苯烴基化反應A.為α-NH2的反應B.氨基酸α-NH2的一個H原子可被烴基取代(鹵代烴)C.在弱堿性條件下，與DNFB發(fā)生芳環(huán)取代，生成二硝基苯氨基酸應用：鑒定多肽或蛋白質(zhì)的N-末端氨基酸反應特點

與甲醛的反應甲醛滴定法測定氨基酸含量由于氨基酸與甲醛反應發(fā)生在氨基部位，不生成兩性離子。采用NaOH滴定時，H＋可完全釋放出來，以酚酞作指示劑，可測定氨基氮含量。食品工業(yè)中氨態(tài)氮的測定（二）由α-羧基參加的反應1.成鹽或成酯反應2.成酰氯反應3.脫羧基反應4.疊氮反應（2）成酯

NH2

干燥，HCl

RCHCOOH+C2H5OH

回流

RCHCOOC2H5+H2ONH3·Cl

保護羧基（1）與NaOH等形成鹽

HN-保護基R—CH-COOH+PCl5

HN-保護基

R—CH-COCl+POCl3+HCl保護氨基活化羧基，可進一步用于合成肽（三）α-羧基和α-氨基都參加的反應1、與茚三酮反應

2、成肽反應

與茚三酮反應是氨基和羧基共同參與的反應α-氨基酸與合茚三酮試劑共熱，可發(fā)生反應生成藍紫化合物。（四）側(cè)鏈R基參加的反應1、Tyr2、堿性AA2、堿性AA3、帶硫AA五、氨基酸的分離與測定層析法電泳法氨基酸顯色反應（一）層析法1906年俄國植物學家MichaelTswett在研究植物葉的色素成分時，將植物葉子的萃取物倒入填有碳酸鈣的直立玻璃管內(nèi)，然后加入石油醚使其自由流下，結(jié)果色素中各組分互相分離形成各種不同顏色的譜帶，命名為色譜法。以后此法逐漸應用于無色物質(zhì)的分離。

網(wǎng)址：/（一）層析法層析法又稱色譜法原理：利用混合物中組分的物理(大小、帶電荷的多少)化學(置換反應)、生物學性質(zhì)的差異，使各組分以不同程度分布在兩相中。原理2.色譜的基本分類層析形式：紙層析、氣相色譜、高壓液相色譜、薄層層析、親和層析、凝膠層析、離子交換層析等。色譜分析中的相：液相、氣相、油相、水相。固定相，流動相當流動相流過含有樣品的固定相時，各組分以不同速度移動，從而達到互相分離。固定相：可以是固體，也可以是以被固體或凝膠所支持的液體，可以裝入柱中，也可以為薄層或薄膜。流動相：液體，氣體。層析過程中包括吸附與分配平衡，溶解與析出等到平衡。原理利用吸附劑(如氧化鋁粉末)對不同物質(zhì)吸附能力的差別達到分離的目的解吸、吸附、再解吸、再吸附吸附柱層析棉花吸附劑待分離樣品溶液純?nèi)軇_洗(洗脫劑)流出液或洗脫液吸附劑材料無機吸附劑：氧化鋁、碳酸鈣、氧化鈣、氧化鎂、氧化鋅、磷酸氫鈣、硅酸、活性炭等有機吸附劑：蔗糖、乳糖、淀粉、菊根粉、纖維素等。吸附劑的選擇一般可以應用前人的經(jīng)驗或小樣試驗，常采用具有中等或較強吸附力的吸附劑。4.1.3洗脫劑洗脫劑選擇：樣品在溶劑中的溶解度溶劑一般需無水溶劑，而且不與水互溶溶劑的沸點要適宜，一般講溶劑沸點以40-80℃為宜溶劑純度要高，溶劑中即使是微量雜質(zhì)的存在，也可明顯地改變吸附性質(zhì)溶劑的解吸能力適當，可采用按一定比例制備多元混合溶劑系統(tǒng)，以調(diào)整洗脫能力。4.2分配層析分配層析是利用被分離組分在固定相或流動相中的溶解度差別而實現(xiàn)分離，它相當于一種連續(xù)的溶劑抽提法。固定相為液體

4.2.1分配系數(shù)K一定量的溶質(zhì)在兩種不相混溶的溶劑中達到平衡時，溶質(zhì)在兩種溶劑中的濃度比值為一常數(shù)，此常數(shù)稱為分配系數(shù)。

固定相中溶質(zhì)的濃度（克/升）固定相中溶質(zhì)的量K=————————————=———————

流動相中溶質(zhì)的濃度（克/升）流動相中溶質(zhì)的量結(jié)構(gòu)特點分配柱層析中，通常采用一種固體吸附著一種溶劑構(gòu)成固定相，這種固體本身對分離不起什么作用，僅起一個支持作用，故又稱支持劑或擔體、載體，用另一個溶劑作為流動相。4.2.2分配柱層析原理

色帶中心（濃度中心）的移動速率

R=——————————————————

柱層析上部洗脫劑上層液面的移動速率色帶中心（濃度中心）的移動距離LA=———————————————=——

洗脫劑上層液面的移動距離LS

移動速率R4.2.1固定相與流動相固定相：一般由支持劑和溶劑組成。支持劑要求是化學惰性，沒有吸附力，但能保留大量的固定相液體。常使用的支持劑有硅膠、硅藻土類、纖維素、淀粉等。固定相的液體通常是水溶液或與水混合的液體，常用的有水、各種緩沖液、甲酰胺、丙二醇、以及其混合液等，按一定比例與支持劑混合后填裝層析柱。流動相：一般采用有機溶劑，如飽和烴、醇類、酮類、酯類、鹵代烷、苯以及它們的混合物。反相分配層析以有機溶劑為固定相，水溶液為流動相固定相與流動相的選擇，一般是根據(jù)樣品組分在兩相間的溶解度而定。4.3.1離子交換樹脂（高分子量有機聚合物，一種不溶性高分子物質(zhì)，如聚苯乙烯樹脂中引入一些酸性或堿性的活性基團）。根據(jù)離子交換樹脂所帶的基團性質(zhì)分為：陽離子交換樹脂（1）強酸性陽離子交換樹脂：含有-SO3H或-CH2SO3H，如732（2）弱酸性陽離子交換樹脂：含有-COOH或-OH，如724

陰離子交換樹脂（1）強堿性陰離子交換樹脂：含有銨鹽≡N+OH-，如717（2）弱堿性陰離子交換樹脂：含有伯胺-NH2、仲胺=NH、叔胺≡N，如7014.3離子交換柱層析離子交換樹脂的交換過程硬水的軟化4.3.2離子交換樹脂親和力溶液中某一離子能否與交換劑上的離子進行交換，主要取決于離子的相對濃度以及交換劑對離子的相對親和力。一般地，在稀的水溶液中，親和力隨離子的價數(shù)與原子序數(shù)增加而增加，但隨水化離子半徑的增加而降低。

強酸性陽離子交換樹脂對各種離子的親和力次序如下：①Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>H+>Li+>(CH3)4N+②La3+>Y3+>Ba2+>Cs+>Rb+>K+>Na+>H+>Li+③Zn2+>Cu2+>Ni2+>Co2+>Fe2+>Ba2+>Sr2+>Ca2+>Mg2+

弱酸性陽離子交換樹脂對氫離子的親和力特別高，因此再生為氫型時僅需少量的酸。4.3.2離子交換樹脂親和力

強堿性陰離子交換樹脂對各種離子的親和力次序如下：檸檬酸根>SO42->C2O42->I->NO3->CrO42->Br->SCN->Cl->HCOO->OH->F->CH3COO-

弱堿性陰離子交換樹脂對氫氧根離子有較高的親和力。對各種酸的親和力次序如下：芳香磺酸>檸檬酸>鉻酸>硫酸>酒石酸>草酸>磷酸>砷酸>鉬酸>硝酸>氫碘酸>氫溴酸>硫氫酸>鹽酸>氫氟酸>甲酸>乙酸>碳酸4.3.2離子交換樹脂親和力在層析柱內(nèi)放入離子交換樹脂，再將樣品溶液通過，一些性質(zhì)相近的離子與樹脂發(fā)生離子交換反應而被吸附。用水洗去殘液，再用洗脫劑來洗脫。洗脫交換<=>吸留交換離子向下移動，親和力大的離子被吸留得比較牢固，因此移動慢，親和力小的離子被吸留的力量小，容易被洗脫下來，移動得快，這樣，樣品中不同的離子就被分離開。舉例：樣品中含Mg2+和Al3+，采用R-SO3Na進行分離，洗脫劑用Ca2+，F(xiàn)e3+（先用Ca2+，再用Fe3+）4.3.3離子交換柱層析操作

離子交換能力的大小，是樣品中離子在樹脂和洗脫劑之間的分配系數(shù)K的不同。

樣品離子在樹脂上的濃度（摩爾/克樹脂）

K=—————————————————————

樣品離子在溶劑中的濃度（摩爾/毫升洗脫劑）

K值大小決定于樣品中離子在柱內(nèi)的保留時間，如果樣品中各種離子的K值差別足夠大，這些離子就可以得到分離。

氨基酸自動分析儀——離子交換層析的具體應用氨基酸自動分析儀含層析柱、蠕動泵、開關(guān)閥、塑料管道、保溫槽、自動比色計、記錄器及控制器層析柱中裝有交聯(lián)聚苯乙烯磺酸樹脂，樣品溶液加入后用不同pH的檸檬酸緩沖液作洗脫劑，可將多種氨基酸分離，經(jīng)茚三酮顯色后比色定性定量。（二）電泳法電泳：帶電質(zhì)點在電場中向與本身電荷相反的電極移動的現(xiàn)象帶電質(zhì)點移動速度與外加電場強度、本身所帶電荷成正比，與介質(zhì)的粘度、質(zhì)點本身的大小成反比（三）氨基酸的顯色反應氨基酸具有紫外吸收有的氨基酸可加熒光劑后顯現(xiàn)出來有些氨基酸與化學試劑可發(fā)生特殊的顯色反應第二節(jié)肽（peptide）AA通過肽鍵連接形成的化合物稱肽。①肽鍵中C-N鍵有部分雙鍵性質(zhì)，能自由旋轉(zhuǎn)②組成肽鍵原子處于同一平面（肽平面）③鍵長及鍵角一定④大多數(shù)情況以反式結(jié)構(gòu)存在氨基酸順序：多肽鏈中AA殘基排列的順序，AA順序是從N-端開始以C-端氨基酸殘基為終點，如上述五肽：Ser-Val-Tyr-Asp-Gln氨基酸殘基：組成多肽的AA單元含游離

-氨基的一端：氨基端或N-端含游離

-羧基的一端：羧基端或C-端共價主鏈

多肽鏈的主鏈由許多酰胺平面組成，平面之間以α碳原子相隔。而Cα-C鍵和Cα-N鍵是單鍵，可以自由旋轉(zhuǎn)，其中Cα-C鍵旋轉(zhuǎn)的角度稱ψ，Cα-N鍵旋轉(zhuǎn)的角度稱φ。ψ和φ這一對兩面角決定了相鄰兩個酰胺平面的相對位置，也就決定了肽鏈的構(gòu)象。

二面角

兩相鄰酰胺平面之間，能以共同的Cα為定點而旋轉(zhuǎn)，繞Cα-N鍵旋轉(zhuǎn)的角度稱φ角，繞C-Cα鍵旋轉(zhuǎn)的角度稱ψ角。φ和ψ稱作二面角，亦稱構(gòu)象角。（二）、肽的物理化學性質(zhì)肽末端α-羧基pKa值比游離AA中的大。肽末端α-氨基pKa值比游離AA中的小。也有等電點（兩性）。酸堿性質(zhì)取決于：

—α-羧基、α-氨基、側(cè)鏈基團的解離

具有雙縮脲反應——Protein特有的反應。多肽鏈肽鏈中的氨基酸不是原來完整的分子，多肽鏈中的氨基酸單位稱為氨基酸殘基。由10個以上氨基酸殘基組成的多肽鏈。指示:

刪除樣本文檔圖標,并替換為工作文檔圖標，如下:在Word中創(chuàng)建文檔.返回PowerPoint在“插入”菜單中選擇“對象...”單擊“從文件創(chuàng)建”定位“文件”框中的文件名確認選中“顯示為圖標”。單擊“確定”選擇圖標從“幻燈片放映”菜單中選擇“動作設置”單擊“對象動作”，并選擇“編輯”單擊“確定”肽鍵鏈狀結(jié)構(gòu)肽的命名

多肽化合物的名稱，通常按照肽內(nèi)氨基酸殘基的排列順序，以殘基名稱（如某某氨酰）從N端依次閱讀到C端，并以C端殘基全名結(jié)束肽的名稱。命名舉例氨基末端羧基末端下列五肽命名為丙氨酰谷氨酰亮氨酰纈氨酰組氨酸：（三）、天然活性多肽生物的生長、發(fā)育、細胞分化、大腦活動、腫瘤病變、免疫防御、生殖控制、抗衰老、生物鐘規(guī)律及分子進化等均涉及到活性肽。生物活性肽是機體內(nèi)傳遞信息、調(diào)節(jié)代謝和協(xié)調(diào)器官活動的重要化學信使。已發(fā)現(xiàn)的天然肽大多具有活性含量少，結(jié)構(gòu)多樣，功能各異例如：動物體內(nèi)的激素、微生物的抗菌素谷胱甘肽γ肽鍵:由谷氨酸的γ羧基與半胱氨酸的α氨基縮合而成。由于GSH中含有一個活潑的巰基很容易氧化，使其處于活性狀態(tài)，可對蛋白質(zhì)、酶進行保護二分子GSH脫氫以二硫鍵相連成氧化型的谷胱甘肽（GSSG）激素肽、神經(jīng)肽神經(jīng)肽：腦啡肽、內(nèi)啡肽、強啡肽，具有鎮(zhèn)痛作用內(nèi)啡肽：有3種內(nèi)啡肽，均由促黑素促皮質(zhì)激素原轉(zhuǎn)變而來，不同肽的功能不同強啡肽：強鎮(zhèn)痛作用P-物質(zhì)參閱第七章，催產(chǎn)素、胰增血糖素、激肽、促腎上腺皮質(zhì)激素、促黑激素及其他促激素催產(chǎn)素和升壓素

均為9肽，第3位和第9位氨基酸不同。催產(chǎn)素使子宮和乳腺平滑肌收縮，具有催產(chǎn)和促使乳腺排乳作用。升壓素促進血管平滑肌收縮，升高血壓，減少排尿。促腎上腺皮質(zhì)激素（ACTH）39肽，活性部位為第4~10位的7肽片段：

Met-Glu-His-Phe-Arg-Trp-Gly。腦啡肽：甲硫氨酸腦啡肽、亮氨酸腦啡肽腦啡肽具有強烈的鎮(zhèn)痛作用（強于嗎啡），不上癮。Met-腦啡肽Tyr-Gly-Gly-Phe-MetLeu-腦啡肽Tyr-Gly-Gly-Phe-Leuβ-內(nèi)啡肽（31肽）具有較強的嗎啡樣活性與鎮(zhèn)痛作用。肽類應用研究和發(fā)展前景激素抗生素活性肽應用及展望第三節(jié)蛋白質(zhì)一、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)是指以肽鍵連接而成的氨基酸的排列順序蛋白質(zhì)的一定生物功能的表現(xiàn)由相應固定的氨基酸排列順序所決定人體內(nèi)大約有5萬~10萬種蛋白質(zhì)，而整個生物界有特定生物功能的蛋白質(zhì)分子總數(shù)據(jù)不超過100億種。一、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)測定方法與步驟：首先測定肽鏈末端數(shù)目將肽鏈拆開，分離各條肽鏈測定肽鏈氨基酸組成，確定各氨基酸比例對肽鏈進行末端分析部分水解，分析各片段的AA順序拼湊出整條AA順序測定二硫鍵的位置，確定全部一級結(jié)構(gòu)自1953年以來，已測定約十萬個不同蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫

蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域二、蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)構(gòu)型與構(gòu)象的區(qū)別1、影響蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的因素內(nèi)力（內(nèi)因）蛋白質(zhì)分子內(nèi)各原子間作用力外力（外因）

與溶劑及其他溶質(zhì)作用力

2、蛋白質(zhì)分子內(nèi)部的作用力肽鍵、二硫鍵——一級結(jié)構(gòu)氫鍵、疏水作用、范德華力、離子鍵、二硫鍵——三維結(jié)構(gòu)（１)氫鍵(Hydrogenbond)兩負電性原子對氫原子的靜電引力所形成

X—H…Y

質(zhì)子給予體X-H和質(zhì)子接受體Y間相互作用氫鍵具有：

方向性-（鍵角）指X—H與H…Y間的夾角

飽和性-X—H只與一個Y結(jié)合（２)范德華力

(vanderWaalsforce)

（３）疏水作用

(HydrophobicInteractions)

非極性側(cè)鏈為避開極性溶劑水彼此靠近所產(chǎn)生主要存在蛋白質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)表面通常具有極性鏈或區(qū)域蛋白質(zhì)可形成分子內(nèi)疏水鏈/腔/縫隙

——穩(wěn)定生物大分子的高級結(jié)構(gòu)（４)離子鍵

(Electrostaticattraction)又稱鹽鍵：具有相反電荷的兩個基團間的庫侖作用。F：吸引力Q1/2：電荷電量ε：介質(zhì)介電常數(shù)R：電荷質(zhì)點間距離（5）二硫鍵(DisulfideBond)

由含硫氨基酸形成起穩(wěn)定肽鏈空間結(jié)構(gòu)的作用二硫鍵被破壞，蛋白質(zhì)生物活性喪失（6）配位鍵(Metal-ionCoordination)兩個原子之間形成的共價鍵共用電子對由其中一個原子提供金屬離子與蛋白質(zhì)的結(jié)合方式例如：鐵氧還蛋白（7）酯鍵(EsterBond)Ser/Thr的羥基與AA的羧基形成酯鍵磷酸與含羥基AA縮合形成磷酸酯鍵四、二級結(jié)構(gòu)（SecondaryStructure）指肽鏈的部分主鏈在空間的排列,或規(guī)則的幾何走向、旋轉(zhuǎn)及折疊。只涉及主鏈構(gòu)象及鏈內(nèi)/間形成的氫鍵主要有

-螺旋、-折疊、-轉(zhuǎn)角、無規(guī)則卷曲、-螺旋、環(huán)等。

-螺旋是在角蛋白中發(fā)現(xiàn)的，為卷曲的棒狀結(jié)構(gòu)主要特點肽平面的各個原子所構(gòu)成的鍵長鍵角恒定不變肽鍵的原子排列呈反式構(gòu)型相鄰肽平面構(gòu)成二面角肽鍵螺旋的螺距一定肽鏈內(nèi)形成氫鍵蛋白質(zhì)分子為右手α-螺旋鏈內(nèi)形成氫鍵與軸平行（一）

-螺旋（

-helix）酰胺平面與α-碳原子的二面角①R基大?。狠^大的難形成，如多聚Ile②R基的電荷性質(zhì)：不帶電荷易形成③Pro吡咯環(huán)的形成

C

-N/C

-N不能旋轉(zhuǎn)

無法形成鏈內(nèi)氫鍵

-螺旋形成的客觀條件β-折疊構(gòu)象是在絲蛋白中發(fā)現(xiàn)的，是完全伸展的肽鏈，呈折疊狀由兩/多條幾乎完全伸展的肽鏈平行排列，通過鏈間的氫鍵交聯(lián)而形成。（二）

-折疊（

-pleatedsheet）C

總是處于折疊的角上AA的R基團處于折疊的棱角上并與之垂直兩個AA之間的軸心距為0.35nm是肽鏈與肽鏈之間或一條肽鏈的不同肽段間形成氫鍵，幾乎所有的肽鏈都參與鏈間氫鍵的交聯(lián)，氫鍵與鏈的長軸接近垂直有平行式與反平行式兩種1、-折疊結(jié)構(gòu)特點平行式：所有肽鏈的N-端都在同一邊反平行式：相鄰兩條肽鏈的方向相反2、-折疊的類型（三）

-轉(zhuǎn)角肽鏈主鏈骨架的180°回折結(jié)構(gòu)特點：由4個連續(xù)的AA殘基組成第一個殘基的C=O與第四個殘基的NH形成氫鍵（四）無規(guī)則卷曲（randomcoil）超二級結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)域（一）超二級結(jié)構(gòu)定義：在一些具有特殊功能的球狀蛋白質(zhì)分子中，若干個相鄰的二級結(jié)構(gòu)單元按照一定規(guī)律有規(guī)則地組合在一起，彼此相互作用，形成在空間構(gòu)象上可以彼此區(qū)別的二級結(jié)構(gòu)組合單位常見的超二級結(jié)構(gòu)單元：αα、ββ、βββ的元件（二）結(jié)構(gòu)域與功能域定義：二級/超二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上形成的特定區(qū)域。特點：結(jié)構(gòu)域自身是緊密裝配的，但結(jié)構(gòu)域之間相當松散，存在空穴結(jié)構(gòu)域存在的原因：局域分別折疊比整條肽鏈折疊在動力學上更為合理結(jié)構(gòu)域之間由肽鏈連接，有利于結(jié)構(gòu)的調(diào)整蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)定義：蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)鏈的不同區(qū)段的R基相互作用形成的空間構(gòu)象，即肽鏈所有原子的空間排布。三級結(jié)構(gòu)不包括肽鏈之間的相互關(guān)系。特點：較二級結(jié)構(gòu)更復雜維持三級結(jié)構(gòu)的化學鍵包括一級結(jié)構(gòu)中相距較遠的肽段間的幾何相互關(guān)系和側(cè)鏈在三維空間中彼此間的相互關(guān)系。四級結(jié)構(gòu)

指由多條各自具有一、二、三級結(jié)構(gòu)的肽鏈通過非共價鍵連接起來的結(jié)構(gòu)形式。四級結(jié)構(gòu)是描述蛋白質(zhì)亞基或亞單位之間的作用力、亞基數(shù)目、空間排列方式。

單獨的亞基無生物活性。穩(wěn)定四級結(jié)構(gòu)的作用力結(jié)構(gòu)互補（極性）和非共價鍵離子鍵和氫鍵—締合的專一性疏水相互作用—驅(qū)動締合

1、亞基2、單體3、原體四級結(jié)構(gòu)中的概念幾種典型蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能纖維狀蛋白質(zhì)角蛋白類（毛、發(fā)蹄、爪、羽毛、甲殼、指甲、鱗片）絲蛋白（蠶絲纖維、珠絲纖維、皮等）膠原蛋白（皮膚、軟骨、動脈管壁及結(jié)締組織）球狀蛋白:功能多樣、結(jié)構(gòu)復雜，表面親水、內(nèi)部疏水糖蛋白脂蛋白第四節(jié)

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系一、一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（一）比較生物化學各種蛋白質(zhì)具有一定的結(jié)構(gòu)不同來源的同功能蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)基本相同，但在個別位置上存在差異，并表現(xiàn)出種屬特異性胰島素來源A8A9A10B30人蘇絲異亮蘇豬蘇絲異亮丙狗蘇絲異亮丙兔蘇絲異亮絲牛丙絲纈丙羊丙甘纈丙馬蘇甘異亮丙蘇絲異亮丙一、一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（二）分子進化問題：在生物進化過程中，功能相同的蛋白質(zhì)是否會發(fā)生進化或變化例：細胞色素C一、一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（三）分子病蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定著生物功能。分子病是由于結(jié)構(gòu)發(fā)生改變導致功能發(fā)生改變的一類疾病。例：鐮刀形細胞貧血病一、一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（四）蛋白質(zhì)的激活生物體內(nèi)的某些蛋白質(zhì)的肽鏈需要發(fā)生特定方式的斷裂后才表現(xiàn)出活性。例如血液凝固時凝血因子的前體物質(zhì)在其他因子的作用下被激活，血液凝固。胰島素原的激活二、高級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（一）變構(gòu)蛋白:一類可通過改變其構(gòu)象來改變其生物活性的蛋白質(zhì)。血紅蛋白：當其一個亞基與氧結(jié)合后，整個分子的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，其他3個亞基同氧的親和力增強，有利于血紅蛋白分子同氧的結(jié)合。變構(gòu)酶：通過改變酶的分子構(gòu)象來改變酶的活性，達到控制代謝速度的目的。（二）蛋白質(zhì)的變性和復性蛋白質(zhì)變性：在某些物理化學因素影響下，蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)解體，活性喪失。蛋白質(zhì)的變性主要涉及二硫鍵和非共價鍵的破壞，天然結(jié)構(gòu)解體，一級結(jié)構(gòu)沒有變化。蛋白質(zhì)變性分為可逆與不可逆兩種引起變性的因素物理：熱、紫外線照射、超聲波、劇烈振蕩、高壓和表面張力化學：酸、堿、有機溶劑、尿素、表面活性劑、有機酸、生物堿試劑、重金屬陽離子等變性蛋白質(zhì)的特點A.生物活性喪失，應用于醫(yī)學消毒、滅菌，有的領(lǐng)域則要防止變性

B.變性后，空間結(jié)構(gòu)被破壞，盤曲肽鏈伸展，肽鍵外露，易被蛋白酶水解

C.變性后，蛋白質(zhì)的疏水基團外露，親水基團被掩蓋，溶解度降低，分子相互凝集,易沉淀D.蛋白質(zhì)的不對稱性增加，擴散常數(shù)據(jù)降低，黏度增加，各原子和基團的正常排布發(fā)生變化，吸收光譜改變

復性（renaturation）

——除去變性因素后，變性蛋白重新回復到天然結(jié)構(gòu)與功能的現(xiàn)象。

例：胃蛋白酶加熱至80-90℃時，失去溶解性與消化蛋白質(zhì)的能力，如將溫度再降低至37℃，可恢復溶解性和消化蛋白質(zhì)的能力。但隨著變性時間延長，變性程度加深，難以復性。蛋白質(zhì)變性與凝固豆腐是大豆蛋白質(zhì)的濃溶液加熱加鹽而成的變性蛋白凝固體臨床分析化血清中非蛋白成分時，常加入三氯醋酸或鎢酸使血液中蛋白質(zhì)變性沉淀而去掉。急救重金屬鹽中毒時，給患者喂食大量的乳品或蛋清，與重金屬結(jié)合成不溶解的變性蛋白質(zhì)，再將沉淀物洗出，阻止其對人體的傷害。蛋白質(zhì)變性后更易于消化，生物活性的物質(zhì)變性后活性喪失第五節(jié)

蛋白質(zhì)的性質(zhì)

蛋白質(zhì)含有酸/堿AA殘基具有兩性堿/酸越大——pI越大pI通常在6.0左右一、蛋白質(zhì)的兩性電離及等電點

蛋白質(zhì)的分子量一般在一萬至一百萬道爾頓之間

1道爾頓＝1×C12絕對質(zhì)量/12≈1.66×10-27千克二、蛋白質(zhì)分子的大?。ㄒ唬└鶕?jù)化學組成測定最小分子量1、測定蛋白質(zhì)中某一微量元素的含量

假設蛋白質(zhì)中僅含一個鐵原子最低相對分子質(zhì)量=100*55.8/鐵的百分含量2、當?shù)鞍踪|(zhì)分子含某一氨基酸特別少時，可由該氨基酸的含量計算蛋白質(zhì)的最低分子量（二）SDS－PAGE測定相對分子質(zhì)量蛋白質(zhì)顆粒電泳時遷移率取決于：所帶電荷分子量分子形狀十二烷基磺酸鈉原態(tài)蛋白質(zhì)變性？磺酸基極性親水烷基親油（蛋白質(zhì)疏水區(qū)）遷移率與電荷和形狀無關(guān)，僅取決于相對分子質(zhì)量巰基乙醇破壞二硫鍵（三）凝膠過濾法測定相對分子質(zhì)量蛋白質(zhì)混合樣凝膠法只適于球狀蛋白分子測量三、蛋