1蛋白质

第一章蛋白质第一章蛋白质第一节蛋白质的元素组成52.5721.5160.80102030405060百分含量（W%）蛋白质元素组成CHON其它CHON其它50~556.5~7.319~2415~19微量第一章蛋白质特点：含氮量较恒定，一般在16%左右蛋白质系数——6.25蛋白质含量=样品含氮量6.25微量元素百分率（%）微量元素百分率（%）Fe0~0.8S0.23~2.4CuIZnP0~0.8Mn第一章蛋白质第二节氨基酸COOH|H2NCH|R非蛋白氨基酸（二百余种）氨基酸蛋白氨基酸基本氨基酸稀有氨基酸一、结构特点与分类：1.结构特点：所有20种基本氨基酸的结构通式为特点：-氨基酸(脯氨酸除外)L-氨基酸（甘氨酸除外）第一章蛋白质中文：如甘氨酸；英文：三字母符号（Gly）和单字母符号（G）2.分类：分类原则—在生理pH条件下，氨基酸R基的带电性。据此原理，20种氨基酸共分为四组：非极性R基氨基酸极性不带电荷R基氨基酸带负电荷R基氨基酸（酸性氨基酸）带正电荷R基氨基酸（碱性氨基酸）表示：第一章蛋白质3.稀有氨基酸：蛋白质合成后在基本氨基酸基础上经加工修饰而生成的氨基酸。4—羟基脯氨酸NHCOOHNHCOOHOHNH2CH2CH2CH2CH2CHCOOHNH2赖氨酸OH5—羟基赖氨酸OH第一章蛋白质二、必需氨基酸（8种）：人体不能自我合成，必须从外界中摄取的氨基酸赖氨酸、苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、缬氨酸、色氨酸GO第一章蛋白质氨基酸丙氨酸缬氨酸亮氨酸异亮氨酸苯丙氨酸色氨酸甲硫氨酸脯氨酸三字母符号AlaValLeuIlePheTrpMetPro单字母符号AVLIFWMP非极性R基氨基酸结构式CHCOONH3_+NH2COO_+CHCOONH3_+CHCOONH3_+CHCOONH3_+CHCOONH3_+CHCOONH3_+CHCOONH3_+CH3SCH2CH3CH2CHCH3CH3CH3CHCH3CH2CH2CHCH3CH2CH3CH2第一章蛋白质NH2—CO—CH2—CH2—CH—COO|NH3H—CH—COO|NH3HO—CH2—CH—COO|NH3|CH3HO—CH—CH—COO|NH3HS—CH2—CH—COO|NH3—CH2—HO—CH—COO|NH3NH2—CO—CH2—CH—COO|NH3结构式氨基酸甘氨酸丝氨酸苏氨酸半胱氨酸酪氨酸天冬酰胺谷氨酰胺三字母符号GlySerThrGysTyrAsnGln单字母符号GSTCYNQ极性不带电荷R基氨基酸第一章蛋白质NH3—CH2—CH2—CH2—CH2—CH—COO|NH3NH2—C—NH—CH2—CH2—CH2—CH—COO|NH3NH2||HNNH+—CH2—CH—COO|NH3–OOC—CH2—CH2—CH—COO|NH3–OOC—CH2—CH—COO|NH3氨基酸天冬氨酸谷氨酸三字母符号AspGlu单字母符号DEKRHLysArgHIs赖氨酸精氨酸组氨酸酸性R基氨基酸碱性R基氨基酸结构式第一章蛋白质三、氨基酸的理化性质1.一般性质：溶解度：可溶于水、稀酸、稀碱中旋光性：丙氨酸+1.8、半胱氨酸-16.5、脯氨酸-86.0熔点：大部分在200℃以上，丙氨酸297、丝氨酸2802.两性解离和等电点：氨基酸由酸性基团和碱性基团，可以发生两性解离：RCHCOO-NH3+RCHCOO-NH2RCHCOOHNH3+k1k2R+R±R–酸碱第一章蛋白质等电点定义：某一氨基酸的净电荷等于零时的溶液pH值为该氨基酸的等电点不同的氨基酸有不同的等电点等电点时的特点：溶解度下降用途：可根据氨基酸的等电点来分离不同氨基酸，如味精生产时将pH值调到3.22，谷氨酸沉淀下来。氨基酸理化性质第一章蛋白质pI计算法：pI=（pK左′+pK右′）/2pK左′:pI处左侧pK′值，pK右′:pI处右侧pK′值。如：甘氨酸的两性解离为：酸碱HCHCOOHNH3+HCHCOONH2HCHCOONH3R+R-+R+k1k2pK1′=2.34pk2′=9.60pI=(2.34+9.60)/2=5.97氨基酸理化性质第一章蛋白质CHCOONH3(CH2)4NH3H++CHCOONH3(CH2)4NH3++CHCOONH3(CH2)4NH+22CHCOONH(CH2)4NH2k'2k'1k'3R++R+_R_R++_赖氨酸的两性解离为：与等电点有关的pK值为：pK2′=8.95pK3′=10.53pI=9.74一、二、三组氨基酸：pI=（pK1′+pK2′）/2第四组氨基酸：pI=（pK2′+pK3′）/2氨基酸理化性质第一章蛋白质3.吸收光谱：所有20种基本氨基酸在可见光区都无光吸收，在近紫外区三种芳香氨基酸具有紫外吸收，即：苯丙氨酸—257nm、酪氨酸—275nm、色氨酸—280nmGO氨基酸理化性质第一章蛋白质氨基酸表观解离常数和等电点氨基酸pK1ˊ(COOH)PK2ˊ(NH3+)PK3ˊ(R基)pI甘氨酸丙氨酸缬氨酸亮氨酸异亮氨酸丝氨酸苏氨酸天冬氨酸天冬酰胺谷氨酸谷氨酰胺精氨酸赖氨酸组氨酸半胱氨酸甲硫氨酸苯丙氨酸酪氨酸色氨酸脯氨酸2.342.342.322.362.362.212.632.092.022.192.172.172.181.821.712.281.832.202.381.999.609.699.629.609.689.1510.439.828.809.679.139.048.959.178.339.219.139.119.3910.633.86（COOH）4.25(COOH)12.48(胍基)10.53（氨基）6.00（咪唑基）10.08（OH）10.07(OH)5.976.025.975.986.025.686.532.975.413.225.6510.769.747.595.025.755.485.665.896.30第一章蛋白质用途：可用于氨基酸的定性和定量测定脯氨酸是亚氨基酸，只有一步反应，反应产物为黄色。水合茚三酮还原茚三酮氨基酸产物（蓝紫色,m=570nm）OOOHHOOOHOH+NH3+OOOONOOOHOH+RCHCOOHNH2OOOHH+RCOH+CO2+NH34.氨基酸的重要化学反应（1）茚三酮反应氨基酸理化性质第一章蛋白质（2）Sanger反应氨基酸与二硝基氟苯（DNFB）反应，生成二硝基苯代氨基酸（DNP—氨基酸）NO2O2NFNH2CHCOOHRO2NNO2NHCHCOOHRHF++二硝基氟苯氨基酸DNP—氨基酸(黄色)室温用途：测定肽链N-端氨基酸氨基酸理化性质第一章蛋白质（3）Edman反应异硫氰酸苯酯与氨基酸反应生成PTH—氨基酸NCS+NH2CHCOOHNH2NCNHCHCOHOHNCNHCHCOCH3NO2H+异硫氰酸苯脂（PITC）弱碱PTC—氨基酸PTH—氨基酸氨基酸理化性质用途：蛋白质一级结构序列测定第一章蛋白质5.氨基酸的分离方法（1）分配层析固定相，流动相ABRf=B/ARf：迁移率氨基酸理化性质层析缸层析滤纸层析液流动相：正丁醇固定相：水溶剂前沿点样线原点氨基酸色点第一章蛋白质样品1样品2被交换离子洗脱液+++（2）离子交换层析氨基酸理化性质离子交换剂配对离子氨基酸平衡离子第一章蛋白质第三节肽一、概念：二、书写方式：左右，NC，可用英文或中文简写，中间用一短杠相连，氨基端加“H”，羧基端加“OH”，每一个氨基酸要叫氨基酸残基。例：H-丙-甘-谷-精…………苯丙-组-OHH-Ala-Gly-Glu-Arg…………Phe-His-OH主肽链多肽链中由共价键连接成的连续的链状结构肽单位主肽链中的重复单位N端C端肽单位肽单位NH2CHCRNHCHCROONHCHCORNHCHCRNHCHROCOOH第一章蛋白质由于有巯基，所以有氧化还原反应GSH+GSHGS—SG+2H++2e-谷胱甘肽是生物体内重要的氧化还原物质，对细胞起到了保护作用，另外，还是其他细胞保护剂的还原剂三、重要的寡肽及其作用谷胱甘肽（GSH）：谷氨酸半胱氨酸甘氨酸CHHOOCCH2CH2CNH2NHCHCCH2SHONHCH2COOHO第一章蛋白质第四节蛋白质结构一、一级结构：定义：蛋白质的多肽链中氨基酸的排列顺序，包括二硫键位置特点：基础结构，稳定结构牛胰岛素的一级结构（局部）：牛胰岛素由A、B两条肽链组成，A链20个氨基酸残基，B链30个氨基酸残基二、二级结构：（1）概念：二级结构定义—在规则氢键指导下局部多肽链在空间的排列方式由于单键可以自由旋转，所以从理论上说肽链有无数种构象，但实际上，蛋白质的二级结构只有少数几种，这是由于肽链在形成空间结构时要受到多种因素的限制，这些因素有：SSH-Gly-Ile-Val-Glu-Gln-Cys-Cys-Ala-Ser-Val-Cys-Ser-……AH-Phe-Val-Asn-Gln-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His-Leu-Val-……BSS第一章蛋白质CNOHCC肽键平面—由于肽键的双键性质，使得形成肽键的N、C原子以及它们相连的四个原子形成一个平面，这个平面就叫肽键平面。形成的原因：p－共轭，肽键不能自由旋转结果：形成刚性平面第一章蛋白质OCCNCOHRNHCOCCNCOHRNHH二面角—和两个构象角称为二面角NNOOCCCCCHH第一章蛋白质非键合原子之间最小接触距离（nm）CNOHCNOH0.320.290.270.280.270.270.240.240.240.200.27非键合原子之间最小接触距离第一章蛋白质－螺旋：要点：单链、右旋，一圈3.6残基，上升0.54nm，形成51氢键且全部平行，R－基指向外侧CNHCHRCNHOO3（2）种类（4类）：第一章蛋白质－折叠：肽链伸展，形成链间氢键（成为片层），R-基处于片层上下第一章蛋白质反平行－折叠CNCCNCOHOHCNCCNCOHOHCNOHCNCCNCOHOHCNCCNCOHOHCNOH平行－折叠－折叠有平行和反平行两种第一章蛋白质－转角（回折）：肽链180°旋转，氢键连接；无规则卷曲—转角第一章蛋白质卵溶菌酶无规则卷曲第一章蛋白质三、超二级结构：概念：相邻二级结构单元相互作用形成的聚合体DE种类：（A）X(B、C)曲折（D）回形拓扑结构(E)第一章蛋白质四、结构域：概念：蛋白质分子中在空间相对独立的三维实体。乳酸脱氢酶结构域刀豆蛋白结构域弹性蛋白酶三级结构与结构域免疫球蛋白G第一章蛋白质例：肌红蛋白。是肌肉中运输氧的蛋白质，一条肽链，153个氨基酸残基，分子量为16700，含一个血红素辅基，氧分子就结合在它的铁上。整个分子有8个-螺旋，并且有-转角和无规则卷曲，但是无-折叠。又如：卵溶菌酶五、三级结构：定义：蛋白质分子中所有原子的空间排列第一章蛋白质特点：①高低不平IgG的结构②疏密不一③近似球状醛糖脱氢酶第一章蛋白质NH3+COO-OHSHCH3CHCH2CH3CH3CH3CHCH3CH3③外亲内疏第一章蛋白质如：血红蛋白含有四个亚基，为22，每个亚基含一个血红素，每个血红素可结合一个氧分子。亚基含141个氨基酸残基，亚基含146个氨基酸残基。亚基与肽链的区别，亚基是指寡聚蛋白中非共价连接的亚单位，它可以是一条肽链，也可以是通过共价键连接起来的几条肽链。亚基和原体原体是指寡聚蛋白中等同的结构成分，有时原体就是一个亚基，但有时是几个亚基。如血红蛋白的亚基数为四个，但其原体数为二个。-亚基-亚基-亚基-亚基血红素血红素Fe2+Fe2+Hemoglobin空间结构六、四级结构：概念：蛋白质分子中亚基在空间的排列第一章蛋白质氢键、盐键、疏水作用力、二硫键、配位键、范德华引力氢键盐键疏水作用力二硫键配位键范德华引力二级结构√××××√三级结构√√√√√√四级结构√√√××√七、维持蛋白质空间结构的作用力第一章蛋白质一、蛋白质的功能：催化、运转、运动、能量交换、免疫、激素、调节、结构、贮存二