第02章蛋白質(zhì)1課件

第二章蛋白質(zhì)化學(xué)一、蛋白質(zhì)(Protein)的生物學(xué)意義(一)蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)

生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)是除水以外，機(jī)體組織中最多的組分，占人體干重的45%，占細(xì)菌干重的50～70%?！?.1蛋白質(zhì)通論(二)蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能1.作為生物催化劑：在體內(nèi)催化各種物質(zhì)代謝反應(yīng)的酶幾乎都是蛋白質(zhì)。2.調(diào)節(jié)代謝反應(yīng)：一些激素是蛋白質(zhì)或肽，如胰島素、生長(zhǎng)素。3.運(yùn)輸載體：如紅細(xì)胞中運(yùn)輸O2、CO2要靠Hb(Hemoglobin血紅蛋白)、運(yùn)輸脂類物質(zhì)的是載脂蛋白、運(yùn)鐵蛋白等轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白或叫載體蛋白。4.參與機(jī)體的運(yùn)動(dòng)：如心跳、胃腸蠕動(dòng)等，依靠與肌肉收縮有關(guān)的蛋白質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如肌球蛋白、肌動(dòng)蛋白?！?.1蛋白質(zhì)通論5.參與機(jī)體的防御：機(jī)體抵抗外來(lái)侵害的防御機(jī)能，靠抗體，抗體也稱免疫球蛋白，是蛋白質(zhì)。6.接受傳遞信息：如口腔中的味覺蛋白、視網(wǎng)膜中的視覺蛋白。7.調(diào)節(jié)或控制細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化、遺傳信息的表達(dá)。8.其它：如雞蛋清蛋白、牛奶中的酪蛋白是營(yíng)養(yǎng)和儲(chǔ)存蛋白；膠原蛋白、纖維蛋白等屬于結(jié)構(gòu)蛋白。還有甜味蛋白、毒素蛋白等都具有特異的生物學(xué)功能。

所以，我們不難理解，為什么說沒有蛋白質(zhì)就沒有生命?！?.1蛋白質(zhì)通論二、蛋白質(zhì)的分類1.根據(jù)分子形狀分：球狀蛋白質(zhì)、纖維狀蛋白質(zhì)2.根據(jù)功能分：活性蛋白質(zhì)、結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)。3.根據(jù)組成分：（1）簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)：清蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶谷蛋白、組蛋白、精蛋白、硬蛋白。（2）結(jié)合蛋白質(zhì)：色素蛋白、金屬蛋白、磷蛋白、核蛋白、脂蛋白、糖蛋白。4.根據(jù)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值分：完全蛋白質(zhì)、不完全蛋白質(zhì)。§2.1蛋白質(zhì)通論三、蛋白質(zhì)的水解作用1.酸水解

條件：5～10倍的20%的鹽酸煮沸回流16～24小時(shí)，或加壓于120℃水解2小時(shí)。

優(yōu)點(diǎn)：可蒸發(fā)除去鹽酸，水解徹底，終產(chǎn)物為L(zhǎng)-α-氨基酸，產(chǎn)物單一，無(wú)消旋現(xiàn)象。

缺點(diǎn)：色氨酸破壞，并產(chǎn)生一種黑色的物質(zhì)：腐黑質(zhì)，水解液呈黑色?！?.1蛋白質(zhì)通論一.蛋白質(zhì)的元素組成

蛋白質(zhì)是有機(jī)化合物，主要由C、N、H、O四種元素，還含有P、S、金屬元素等?！?.2蛋白質(zhì)的分子組成——氨基酸CHON其他元素50-55%6-8%20-23%15-18%低于1%

蛋白質(zhì)中N是特征元素，且含量為16%左右，即16克氮/100克蛋白質(zhì)，故可以用定氮法測(cè)量蛋白質(zhì)含量（凱氏定氮法），即：每100克蛋白質(zhì)含氮16克，也即6.25克蛋白質(zhì)含氮1克。所以，每克樣品含氮量×6.25×100就相當(dāng)于100克樣品蛋白質(zhì)含量（%）。

有些蛋白質(zhì)含有其他微量元素：P、Fe、Cu、Mn、Zn、Co、Mo、I等。二、蛋白質(zhì)分子的基本組成單位—氨基酸（一）氨基酸（aminoacid，aa）的結(jié)構(gòu)通式1、構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸均為L(zhǎng)-α-氨基酸。2、除甘氨酸(R基為H)外，其余氨基酸均具有旋光性。3、各種氨基酸的區(qū)別在于側(cè)鏈R基上?！?.2蛋白質(zhì)的分子組成——氨基酸（二）氨基酸的構(gòu)型構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸除甘氨酸外，α-碳原子均為手性分子，在空間各原子有兩種排列方式：L-構(gòu)型與D-構(gòu)型，它們的關(guān)系就像左右手的關(guān)系，互為鏡像關(guān)系?！?.2蛋白質(zhì)的分子組成——氨基酸（三）氨基酸的結(jié)構(gòu)§3.2蛋白質(zhì)的分子組成——氨基酸組成蛋白質(zhì)的氨基酸共有22中，包括新近發(fā)現(xiàn)的硒代半胱氨酸和吡咯賴氨酸。二十種氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：支鏈氨基酸：纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸含羥基的氨基酸：絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸含苯環(huán)的氨基酸：苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸含硫的氨基酸：半胱氨酸（含巰基）、甲硫氨酸（含硫甲基）含咪唑基的氨基酸：組氨酸含吲哚基的氨基酸：色氨酸含酰胺的氨基酸：天冬酰胺、谷氨酰胺含羧基的氨基酸：天冬氨酸、谷氨酸含胍基的氨基酸：精氨酸含ε-氨基的氨基酸：賴氨酸2不含側(cè)鏈的氨基酸：甘氨酸側(cè)鏈為簡(jiǎn)單的氨基酸:丙氨酸含亞氨基的氨基酸：脯氨酸2221、按酸堿性（1）酸性氨基酸：一氨基二羧基氨基酸，有：天冬氨酸、谷氨酸、（2）堿性氨基酸：二氨基一羧基氨基酸，有：賴氨酸、精氨酸、組氨酸（3）中性氨基酸：一氨基一羧基氨基酸，有：甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、甲硫氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸、脯氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、絲氨酸、蘇氨酸。（四）氨基酸的分類§3.2蛋白質(zhì)的分子組成——氨基酸2、按側(cè)基R基的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

（1）脂肪族氨基酸:

甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、天冬氨酸、賴氨酸、精氨酸（2）芳香族氨基酸：苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸（3）雜環(huán)氨基酸：脯氨酸、組氨酸§3.2蛋白質(zhì)的分子組成——氨基酸3、按側(cè)基R基與水的親和能力大小(重點(diǎn)掌握)：

（1）非極性氨基酸：有丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、脯氨酸(8種)。（2）極性不帶電氨基酸：甘氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、半胱氨酸(7種)。（3）極性帶電氨基酸：天冬氨酸、谷氨酸、賴氨酸、精氨酸、組氨酸(5種)。4、按氨基酸是否能在人體內(nèi)合成分：（1）必需氨基酸：指人體內(nèi)不能合成的氨基酸，必須從食物中攝取，有八種：賴氨酸、色氨酸、甲硫（蛋）氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸。(蘇纈亮異亮，苯丙色賴蛋)（2）非必需氨基酸：指人體內(nèi)可以合成的氨基酸。有十余種。（3）半必需氨基酸：指人體內(nèi)可以合成但合成量不能滿足人體需要（特別是嬰幼兒時(shí)期）的氨基酸，有兩種：組氨酸、精氨酸?！?.2蛋白質(zhì)的分子組成——氨基酸（五）蛋白質(zhì)中不常見的氨基酸羥-脯氨酸(4-HyP)、羥-賴氨酸(5-HyL)、r-羧基谷氨酸、6-氮-甲基賴氨酸（六）非蛋白氨基酸

鳥氨酸、胍氨酸、高半胱氨酸、高絲氨酸、β-丙氨酸、γ-氨基丁酸等三、氨基酸的理化性質(zhì)（一）物理性質(zhì)形態(tài)：均為白色結(jié)晶或粉末，不同氨基酸的晶型結(jié)構(gòu)不同。溶解性：一般都溶于水，不溶或微溶于醇，不溶于丙酮，在稀酸和稀堿中溶解性好。熔點(diǎn)：氨基酸的熔點(diǎn)一般都比較高，一般都大于200℃，超過熔點(diǎn)以上氨基酸分解產(chǎn)生胺和二氧化碳?！?.2蛋白質(zhì)的分子組成——氨基酸旋光性：除甘氨酸外的氨基酸均有旋光性。光吸收：氨基酸在可見光范圍內(nèi)無(wú)光吸收，只有Trp、Tyr、Phe含有功軛雙鍵，所以能夠吸收紫外光。它們的吸收峰分別在280、275、257(nm)。因?yàn)榈鞍踪|(zhì)一般含有Trp、Tyr、Phe，其紫外吸收峰大多數(shù)在280nm左右?！?.2蛋白質(zhì)的分子組成——氨基酸（二）化學(xué)性質(zhì)1.氨基酸的兩性解離及等電點(diǎn)氨基酸既含有氨基，可接受H+，又含有羧基，可電離出H+，所以氨基酸具有酸堿兩性性質(zhì)。通常情況下，氨基酸以兩性離子的形式存在?！?.2蛋白質(zhì)的分子組成——氨基酸氨基酸在酸性環(huán)境中，主要以陽(yáng)離子的形式存在，在堿性環(huán)境中，主要以陰離子的形式存在。這種可以在不同的pH環(huán)境下發(fā)生不同的電離方式，形成帶相反電性的離子，稱為兩性解離，這種離子稱為兩性（兼性、偶極）離子。

氨基酸的等電點(diǎn):氨基酸分子的凈電荷為零（所帶正負(fù)電荷相等)時(shí)的溶液pH，以pI表示。

氨基酸具有兩性電離的性質(zhì)，因而其水溶液既可被酸滴定，又可被堿滴定?，F(xiàn)以甘氨酸為例來(lái)說明氨基酸兩性電離的特點(diǎn)。甘氨酸的電離酸堿滴定曲線從左向右是用NaOH滴定的曲線，溶液的pH由小到大逐漸升高，曲線中從左向右第一個(gè)拐點(diǎn)是氨基酸羧基解離50%的狀態(tài)；從右向左是用鹽酸滴定的曲線，溶液的pH由大到小逐漸降低,第三個(gè)拐點(diǎn)是氨基酸氨基解離50%的狀態(tài);第二個(gè)拐點(diǎn)是氨基酸的等電點(diǎn)，§3.2蛋白質(zhì)的分子組成——氨基酸茚三酮的反應(yīng)：除脯氨酸與羥脯氨酸外，可與其它氨基酸生成藍(lán)紫色化合物。脯氨酸與羥脯氨酸為黃色化合物。2.α-氨基與α-羧基共同參加的反應(yīng)3.α-氨基參加的反應(yīng)§3.2蛋白質(zhì)的分子組成——氨基酸2,4-二硝基氟苯(2,4-DNFB)的反應(yīng)(Sanger反應(yīng))：生成黃色的二硝基苯-氨基酸衍生物。苯異硫氰酸酯(PITC)反應(yīng)(Edman反應(yīng))：生成苯乙內(nèi)酰硫脲-氨基酸。蛋白質(zhì)自動(dòng)測(cè)序儀即基于此原理。丹磺酰氯(DNS-Cl)反應(yīng)：生成熒光物質(zhì)DNS-氨基酸。(1)、(2)、(3)反應(yīng)用于蛋白質(zhì)的N-末端的測(cè)定與甲醛的反應(yīng)：用過量的中性甲醛與氨基酸反應(yīng)，可游離出氫離子，然后用NaOH滴定，從消耗的堿量可以計(jì)算出氨基酸的含量。此法稱為間接滴定法。§3.2蛋白質(zhì)的分子組成——氨基酸用途：用來(lái)直接測(cè)定氨基酸的濃度4.α-羧基參加的反應(yīng)：(1)與堿反應(yīng)成鹽(2)與醇反應(yīng)成酯(合成氨基酸?；苌锏闹匾虚g體)(3)與?；噭┓磻?yīng)成酰氯(活化氨基酸羧基)§3.2蛋白質(zhì)的分子組成——氨基酸5.側(cè)鏈反應(yīng)（顏色反應(yīng)）：§3.2蛋白質(zhì)的分子組成——氨基酸1)

Millon反應(yīng)：檢測(cè)Tyr或含Tyr的蛋白質(zhì)的反應(yīng)。

Millon試劑：汞的硝酸鹽與亞硝酸鹽溶液。

產(chǎn)物：紅色的化合物。2)

Folin反應(yīng)：檢測(cè)Tyr或含Tyr的蛋白質(zhì)的反應(yīng)。

Folin試劑：磷鉬酸、磷鎢酸混合溶液。

產(chǎn)物：藍(lán)色的鉬藍(lán)、鎢藍(lán)。3)

坂口反應(yīng)：檢測(cè)Arg或含Arg的蛋白質(zhì)的反應(yīng)。

坂口試劑：α-萘酚的堿性次溴酸鈉溶液。

產(chǎn)物：磚紅色的沉淀4)

Pauly反應(yīng)：檢測(cè)His、Tyr及含His、