上海生物化學第四章蛋白質(zhì)

生物化學第四章蛋白質(zhì)華東理工大學生物化學精品課程組第四章蛋白質(zhì)學習要求蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系肽

蛋白質(zhì)的性質(zhì)及分離純化氨基酸概述1.

了解蛋白質(zhì)生物功能、分類。2.

了解氨基酸分類、結(jié)構(gòu)、重要化學反應(yīng)和分離、分析方法，重點弄清楚它的兩性性質(zhì)，pl和pK。3.

弄清楚蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)及其序列分析方法。了解二、三

和四級結(jié)構(gòu)基本概念。4.

了解蛋白質(zhì)的重要理化性質(zhì)。5.

了解蛋白質(zhì)分離、純化方法及其理論依據(jù)。6.有那些結(jié)合蛋白?它們的分布、特性和生物功能。學習要求返

回4.1

概述□

蛋白質(zhì)的概念□

蛋白質(zhì)的分類口蛋白質(zhì)的生物學功能返

回1、

蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)是構(gòu)成一切細胞和組織結(jié)構(gòu)的最重要的組成成分，參與生物體內(nèi)許多方面的重要功能。氨基酸2、

蛋白質(zhì)的基本組成單位。。主要組成元素為碳、氫、氧、氮有的還含有硫、磷、碘或金屬元素(如鐵、銅、鋅等)平均含氮量16%蛋白質(zhì)的概念返

回蛋白質(zhì)的分類·

蛋白質(zhì)常見分類方法1.

根據(jù)蛋白質(zhì)的化學組成2.

根據(jù)蛋白質(zhì)的溶解性和組成3.

根據(jù)蛋白質(zhì)分子形狀4.

根據(jù)蛋白質(zhì)生物功能>

簡單蛋白質(zhì)和結(jié)合蛋白質(zhì)>

分類表>

球狀蛋白質(zhì)和纖維狀蛋白質(zhì)活性蛋白質(zhì)和非活性蛋白質(zhì)返

回蛋白質(zhì)作為生命現(xiàn)象的物質(zhì)基礎(chǔ)之一，構(gòu)成一切細胞和組織結(jié)構(gòu)的最重要的組成成分，具有重要的生物學功能。(

一

)酶的催化功能(二)調(diào)節(jié)功能：調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)

包括激素、受體、毒蛋白等(三)結(jié)構(gòu)功能(四)運輸功能(五)

免疫作用(六)

運動功能(七)儲藏功能：酪蛋白、

卵清蛋白(八)生物膜功能蛋白質(zhì)的生物學功能返

回類別特點及分布舉

例簡單蛋白質(zhì)清蛋白溶于水，需飽和硫酸銨才能沉淀。廣泛分布于一切生

物體中。血清清蛋白、乳清蛋白球蛋白微溶于水，溶于稀鹽溶液，需半飽和硫酸銨沉淀。分布普遍。血清球蛋白、肌球蛋白、大豆球蛋白

等谷蛋白不溶于水、醇及中性鹽溶液，易溶于稀酸或稀堿。各種谷物中。米谷蛋白、麥谷蛋白醇溶谷蛋白不溶于水及無水乙醇，溶于70%～80%乙醇中。玉米蛋白精蛋白溶于水及稀酸，不溶于氨水，是堿性蛋白，含His、Arg多。蛙精蛋白組蛋白溶于水及稀酸，能溶于氨水，堿性蛋白，含His、Lys多

。小牛胸腺組蛋白硬蛋白不溶于水、鹽、稀酸或稀堿溶液。分布于動物體內(nèi)結(jié)

締組織，毛、發(fā)、蹄、角、甲殼、蠶絲、腱等。角蛋白、膠原、彈性蛋白、絲心蛋白

等結(jié)合蛋白質(zhì)核蛋白與核酸結(jié)合，存在于一切細胞中。核糖體、脫氧核糖核蛋白體脂蛋白與脂類結(jié)合而成，廣泛分布于一切細胞中。卵黃蛋白、血清β-脂蛋白、細胞中的許多膜蛋白糖蛋白與糖類結(jié)合而成。粘蛋白、γ-球蛋白、細胞表面的許多膜蛋白等磷蛋白以絲、蘇氨酸殘基的-OH與磷酸成酯鍵結(jié)合而成，廣泛

存在于乳、蛋等中。酪蛋白、卵黃蛋白血紅素蛋白輔基為血紅素。血紅蛋白、細胞色素、葉綠蛋白等黃蛋白輔基為FAD或FMN。琥珀酸脫氫酶、D-氨基酸氧化酶等金屬蛋白與金屬元素直接結(jié)合。鐵蛋白、乙醇脫氫酶(含鋅)

苦

嘌

吐

氧化酶(含鉬、鐵)

返

回4.2

氨基酸□

蛋白質(zhì)水解是產(chǎn)生氨基酸的手段

口氨基酸的結(jié)構(gòu)口氨基酸的分類口氨基酸的理化性質(zhì)口氨基酸的分離分析口氨基酸的制備與應(yīng)用返

回1、

酸水解：5至10倍20%HCI回流16至24小時，破壞全部色

氨酸以及部分含羥基氨基酸。2、

堿水解：所有氨基酸產(chǎn)生外消旋。3、

酶水解：反應(yīng)條件溫和，不破壞色氨酸也不產(chǎn)生外消旋，

但副產(chǎn)物多。蛋白質(zhì)水解是產(chǎn)生氨基酸的手段返

回·

氨基酸是氨基取代的羧酸?！?/p>

蛋白質(zhì)是由廿種基本氨基酸組成的。·

氨基酸結(jié)構(gòu)通式：氨基酸的結(jié)構(gòu)·

α-氨基酸有兩種構(gòu)型：

D構(gòu)型和L構(gòu)型·

氨基酸的構(gòu)型是與甘油醛或乳酸相比較而決定的。-

凡

是

與L-甘油醛(或L-乳酸)構(gòu)型相同的，就定義為L-氨基酸-

反

之

為D-氨基酸氨基酸的結(jié)構(gòu)COO-丙氨酸CH3D-Alanine1CHOHO-2C—

H3CH?OHL-GlyceraldehydeCH?OHD-GlyceraldehydeCHOH=C=OH氨基酸的結(jié)構(gòu)CH3L-Alanine甘油醛返

回C0O-根

據(jù)

氨

基

酸R

基團極性分類根據(jù)側(cè)鏈基團的化學結(jié)構(gòu)分類根據(jù)生物體的需要分類非

編

碼

氨

基

酸非蛋白氨基酸氨基酸的分類親水性氨基酸(極性氨基酸)不帶電荷的極性氨基酸。

O帶正電荷的堿性氨基酸。帶負電荷的酸性氨基酸。根據(jù)氨基酸R

基側(cè)鏈的極性，可將氨基酸分為Ala

Val

lleLeu

ProSer

Thr

TyrAsn

GIn

CysLys

ArgHis疏水性氨基酸(非極性氨基酸)。氨基酸的分類MetpheIp氨基酸的分類—

—

根據(jù)氨基酸R

基側(cè)鏈的極性非極性、疏水R

基團氨基酸COO-H?M-C—HCHCH?

CH?纈氨酸coo-十H?

N—C—

HCH?丙氨酸coo-十H?

N—C—

HH甘氨酸異亮氨酸亮氨酸脯氨酸甲硫氨酸氨基酸的分類——根據(jù)氨基酸R

基側(cè)鏈的極性極性、

R

基團不帶電荷的氨基酸COO-十H?N—G—HH—G—OHCH3蘇氨酸COo-H?

N—C—

HCH?H2N天冬酰胺COO-H?

N—C—

HCH?SH半胱氨酸COO-HN-C—HCH2CH?.H

2N谷氨酰胺COO-十H?N—C—HCH?OH絲氨酸C氨基酸的分類——根據(jù)氨基酸R

基側(cè)鏈的極性芳香族R

基團氨基酸coo十H?

N—G—

HCH?OH酪氨酸COO-十H?

N-G—

HCH?C=CHNHCOO-十H?

N—C—

HCH?苯丙氨酸色氨酸氨基酸的分類——根據(jù)氨基酸R

基側(cè)鏈的極性R

基團帶正電荷的氨基酸COO-十H?

N—G—

HCH?CH?CH?NHC=NH?NH?精氨酸Coo-十H?

N—C—

HCH?C—

NHCH月-NCOO---CHz言等手手賴氨酸組氨酸m氨基酸的分類——根據(jù)氨基酸R

基側(cè)鏈的極性R

基團帶負電荷的氨基酸C0O-十H?

N—C—

HCH?COO-天冬氨酸COO-十H?

N-C—

HCH?CH?C0O-谷氨酸Lys

Val

lleLeu

phe

MetTrp

ThrArg

His其余氨基必需氨基酸半必需氨基酸.非必需氨基酸。根據(jù)生物體的需要，可將氨基酸分為氨基酸的分類氨基酸的分類——

非編碼氨基酸·

非編碼氨基酸屬于氨基酸的衍生物，也稱為修飾氨基酸?！?/p>

如

：胱氨酸、羥賴氨酸、羥脯氨酸、L-甲狀腺素等氨基酸的分類——非蛋白質(zhì)氨基酸不是蛋白質(zhì)的組成成分以游離或結(jié)合的形式存在于生物界大都是常見氨基酸的衍生物還有些是β

-,Y-,δ-,和D-型氨基酸一

些是代謝中間產(chǎn)物，如瓜氨酸、鳥氨酸；

Y-氨基丁酸等返

回十H?

N—CHCH?SHSHCH?十CH

—

NH?C00-CH?SCystineSCH?十CH—

NH?C00-胱氨酸十H?

N—CHCysteineCysteine2H++

2e-返

回2H++

2e-C00-C00-H?C

CH—C0OH

H4-HydroxyprolineOH

NH?5-Hydroxylysine羥脯氨酸與羥賴氨酸H?

N-CH?

-CH-CH?

-CH?

-CH-C00HO

—C———CH?返

回H十

NQ

氨基酸的一般物理性質(zhì)@氨基酸的酸堿性質(zhì)Q

氨基酸的光吸收性②

氨基酸的化學反應(yīng)氨基酸的理化性質(zhì)返

回氨基酸的一般物理性質(zhì)α氨基酸為無色晶體，不同氨基酸其晶體形狀不相同。氨基酸熔點一般在200～300℃。氨基酸溶于水，但溶解度各不相同。

能溶解于稀酸或稀堿

中，但不能溶解于有機溶劑中。各種氨基酸有不同的味感，如甘氨酸具有甜味，谷氨酸呈

酸味，其單鈉鹽呈鮮味。◆

除甘氨酸外，每種氨基酸都有旋光性和一定的比旋光度。返

回氨基酸在水溶液中或在晶體狀態(tài)時主要時以兩性離子的形式存在。氮基酸作為酸(質(zhì)子供體):中氨基酸的酸堿性質(zhì)氨基酸作為堿(質(zhì)子受體):pl與pK

關(guān)系式的推導(dǎo) 出NH?

K1

NH?

K2

NH?

日R—C—COOH

R-C-C009+H*=

R-C-000+2H*H

H

HK1=K2=當?shù)入婞c時，2個概念：氨基酸的等電點

pl氨基酸的可解離基團的pK值以谷氨酸為例

：

pl=12(pK,+pKg)=1%(2.19+4.25)=

3.22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。氨基酸的酸堿性質(zhì)N

a

o

E

當

量

數(shù)

當量數(shù)pHIDH結(jié)

論

：高于等電點的任何pH值，氨基酸帶有凈負電荷，在電場中將向正極移動。低于等電點的任何pH值，氨基酸帶有凈正電荷，在電場中

將向負極移動。在一定pH值范圍內(nèi)，氨基酸溶液的pH值離等電點愈遠，氨基酸攜帶的凈電荷數(shù)愈大。氨基酸的酸堿性質(zhì)返

回·

芳香族氨基酸在pH8時紫外吸收光譜氨基酸的光吸收性(nm)·

紫外吸收性受溶液pH的影響返

回·

芳香族側(cè)鏈有紫外吸收，所以280

nm

處光吸收值的測定，

是定量蛋白質(zhì)濃度最常用的方法。氨基酸的光吸收性(1)與茚三酮反應(yīng)α-氨基酸與水合茚三酮試劑共熱，可發(fā)生反應(yīng)，生成藍紫化合物。氨基酸的化學反應(yīng)茚三酮

氨基酸

還原茚三酮(水合)還原茚三酮茚三酮茚三酮與脯氨酸和羥脯氨酸反應(yīng)則生成黃色化合物，其結(jié)構(gòu)如下所示：反應(yīng)生成的化合物的顏色深淺程度以及CO?

生成量，均可作為氨基酸定量分析依據(jù)。氨基酸的化學反應(yīng)(2)與亞硝酸反應(yīng)含游離α-氨基的氨基酸能與亞硝酸起反應(yīng)，定量放出氮氣，氨基酸被氧化成羥酸。>含亞氨基的脯氨酸則不能與亞硝酸反應(yīng)。>Van

Slyke(文斯萊克)氨基氮測定法——測定N?的體積，即

可算出氨基酸的含量。氨基酸的化學反應(yīng)亞硝酸

羥酸a-氨基酸氨基酸的化學反應(yīng)(3)與甲醛反應(yīng)氨基酸在溶液中有如下平衡：甲醛滴定法，不僅用于測定氨基酸含量，也常用來測定蛋白質(zhì)水解程度。(4)與熒光胺反應(yīng)氨基酸可與熒光胺反應(yīng)，產(chǎn)生熒光產(chǎn)物，可用熒光分光光度計測定氨基酸含量。氨基酸的化學反應(yīng)返

回1.

紙層析法：根據(jù)溶解度不同分離2.

薄層層析法：根據(jù)吸附性不同分離3.

離子交換柱層析法4.

高效液相層析法5.

紙電泳氨基酸的分離分析返

回(一)氨基酸的制備制備氨基酸有4種途徑：>從蛋白質(zhì)水解液中分離提取，適宜于中小規(guī)模的生產(chǎn)應(yīng)用發(fā)酵法大規(guī)模生產(chǎn)氨基酸利用酶反應(yīng)直接制取各種氨基酸>有機合成法氨基酸的制備與應(yīng)用(二)氨基酸的應(yīng)用氨基酸不僅是蛋白質(zhì)的基本組成，而且對生物體還具有其他特殊的生理作用，

參與許多代謝作用，不少已用來治療疾病。氨基酸可用于食品強化劑、調(diào)味劑、著色劑、甜味劑和增味劑。如谷氨酸鈉鹽、賴氨酸。氨基酸用于飼料添加劑，主要是甲硫氨酸、賴氨酸。氨基酸及其衍生物與皮膚成分相似，有調(diào)節(jié)皮膚pH值和保護皮膚的功能，現(xiàn)已廣泛用以配制各種化妝品。>聚谷氨酸因性質(zhì)上接近角蛋白，被開發(fā)作為人造革的涂料，使人造革具備天然皮革的特點。氨基酸的制備與應(yīng)用返

回4.3

肽□

肽的基本概念

生物活性肽返

回√

一分子氨基酸的a-

羧基與另一分子氨基酸α-氨基脫水縮合的化合物叫做肽。氨基酸之間通過酰胺鍵

(蛋白質(zhì)化學中將這類酰胺鍵專稱為肽鍵)連接而成。肽的基本概念十羧基端水分子(b)寡肽——

10個以下氨基酸組成的肽肽鍵-CO-NH-以二肽為例酰胺平面氨基端二肽十寡肽——

10個以下氨基酸組成的肽二肽：由兩個氨基酸組成的肽@

二肽舉例@肌肉中存在的鵝肌肽和肌肽都是二肽，前者是β-丙氨酰-1-甲基組氨酸，后者是β-丙

氨酰組氨酸，它們在骨骼肌中含量很高。多肽—