1、第三章第三章 蛋白质化学蛋白质化学(上上 本章内容本章内容 蛋白质的元素组成和结构单元蛋白质的元素组成和结构单元 氨基酸的分类、组成、性质氨基酸的分类、组成、性质 多肽多肽 蛋白质的分类蛋白质的分类 蛋白质的结构蛋白质的结构 结构与功能的关系结构与功能的关系 蛋白质的性质、别离蛋白质的性质、别离 蛋白质的定义蛋白质的定义 蛋白质是由许多不同的蛋白质是由许多不同的 氨基酸氨基酸按照一定的按照一定的序列序列，通过，通过肽键肽键缩合而成的，具有较稳定的缩合而成的，具有较稳定的构构象象，具有一定，具有一定生物功能生物功能的生物的生物大分子大分子。蛋白质是生物大分子蛋白质是生物大分子 蛋白质的生物学意义
2、蛋白质的生物学意义 组成成分组成成分 酶酶 运输血红蛋白运输血红蛋白 运动肌球蛋白、肌动蛋白运动肌球蛋白、肌动蛋白 免疫免疫 第一节第一节 蛋白质的组成蛋白质的组成 一、元素组成一、元素组成 元素组成元素组成:碳、氢、氧、氮、硫碳、氢、氧、氮、硫 蛋白质含氮量平均为蛋白质含氮量平均为16%16%凯氏定氮实验凯氏定氮实验 缺点：易将其他氮缺点：易将其他氮(如核酸中的氮如核酸中的氮)归入蛋白归入蛋白 质中质中 蛋白质含量=氮的量6.25 生物组织的含氮量生物组织的含氮量 蛋白质含氮量蛋白质含氮量 二、蛋白质的结构单元二、蛋白质的结构单元 蛋白质和多肽的肽键可以被酸、碱或蛋白酶催蛋白质和多肽的肽键可
3、以被酸、碱或蛋白酶催化水解化水解 酸或碱能够将多肽完全水解，酶水解一般是局酸或碱能够将多肽完全水解，酶水解一般是局部水解部水解.1 1、酸水解、酸水解 用用6 6mol/Lmol/L的盐酸或的盐酸或4 4mol/Lmol/L的硫酸在的硫酸在105105-110110条件条件下水解约下水解约2020小时小时 优点：不容易引起水解产物的消旋化优点：不容易引起水解产物的消旋化，得到的是得到的是L L-氨基酸氨基酸。缺点：色氨酸被沸酸破坏生成腐黑质缺点：色氨酸被沸酸破坏生成腐黑质，导致水解导致水解液呈黑色；含有羟基的氨基酸液呈黑色；含有羟基的氨基酸丝氨酸或苏氨酸丝氨酸或苏氨酸局部被分解；天门冬酰胺和谷
4、氨酰胺侧链的酰局部被分解；天门冬酰胺和谷氨酰胺侧链的酰胺基生成羧基胺基生成羧基。2 2、碱水解、碱水解 6 6mol/Lmol/L氢氧化钠煮沸氢氧化钠煮沸6 6小时小时。优点：色氨酸不受破坏优点：色氨酸不受破坏，水解液清亮水解液清亮。缺点：许多氨基酸被破坏；水解产物发生消旋缺点：许多氨基酸被破坏；水解产物发生消旋化化，产物是产物是D D-型和型和L L-型氨基酸的混合物型氨基酸的混合物。3 3、酶水解、酶水解 蛋白酶蛋白酶proteinaseproteinase 优点：常温，不破坏氨基酸，不发生消旋化，水优点：常温，不破坏氨基酸，不发生消旋化，水解的产物为较小的肽段。解的产物为较小的肽段。最常
5、见的蛋白水解酶：胰蛋白酶、糜蛋白酶、胃最常见的蛋白水解酶：胰蛋白酶、糜蛋白酶、胃蛋白酶、微生物蛋白酶。蛋白酶、微生物蛋白酶。三、氨基酸三、氨基酸AAAA 羧酸分子中羧酸分子中 碳原子上的一个氢原子被氨基取碳原子上的一个氢原子被氨基取代代 2020种种根本氨基酸根本氨基酸 1 1、根本氨基酸的分类、根本氨基酸的分类 中性氨基酸中性氨基酸一氨基一羧基一氨基一羧基 脂肪族：甘脂肪族：甘、丙丙、缬缬、亮亮、异亮异亮 芳香族：苯丙芳香族：苯丙、酪酪、色色 含羟基：丝含羟基：丝、苏苏 含硫：半胱含硫：半胱、甲硫甲硫 亚氨基酸：脯亚氨基酸：脯 酸性氨基酸酸性氨基酸一氨基二羧基一氨基二羧基 天门冬氨酸天门冬氨
6、酸、谷氨酸谷氨酸 天门冬酰胺天门冬酰胺、谷氨酰胺谷氨酰胺 碱性氨基酸碱性氨基酸二氨基一羧基二氨基一羧基 精氨酸精氨酸、赖氨酸赖氨酸、组氨酸组氨酸 2 2、必需氨基酸、必需氨基酸 异亮氨酸、甲硫氨酸、缬氨酸、亮氨酸、色异亮氨酸、甲硫氨酸、缬氨酸、亮氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、赖氨酸氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、赖氨酸 精氨酸、组氨酸精氨酸、组氨酸 Ile Met Val Leu Trp Phe Thr LysIle Met Val Leu Trp Phe Thr Lys 一一 家家 写写 两两 三三 本本 书书 来来 3 3、稀有氨基酸、稀有氨基酸 由相应的根本氨基酸衍生而来由相应的根本氨基酸衍生
7、而来 NHHOCOOH4-羟基脯氨酸H2NCH2CH CH2CH2CH COOHOHNH25-羟基赖氨酸NH2CH3NH CH2CH CH2CH2CH COOH6-N-甲基赖氨酸HOIICH2CH COOHNH23,5-二碘酪氨酸 4 4、非蛋白氨基酸、非蛋白氨基酸 广泛存在于各种细胞和组织中广泛存在于各种细胞和组织中，呈游离或结合态呈游离或结合态，但不存在蛋白质中但不存在蛋白质中即不是蛋白质组分即不是蛋白质组分 大局部也是蛋白质氨基酸的衍生物大局部也是蛋白质氨基酸的衍生物 鸟氨酸鸟氨酸、瓜氨酸瓜氨酸尿素循环尿素循环 5 5、D D-氨基酸氨基酸 第二节第二节 氨基酸的性质氨基酸的性质 一、物
8、理性质一、物理性质 无色晶体无色晶体 熔点一般在熔点一般在200200300300 不溶于有机溶剂不溶于有机溶剂 谷氨酸钠谷氨酸钠 二、光学性质二、光学性质 不对称碳原子不对称碳原子 旋光性旋光性 手性异构体手性异构体 比旋光度测定条件：比旋光度测定条件：589nm589nm，5mol/L HCl5mol/L HCl溶液，浓度溶液，浓度0.20.20.5%0.5%紫外光吸收紫外光吸收 构成蛋白质的构成蛋白质的2020种氨基酸在种氨基酸在可见光区都没有光吸收可见光区都没有光吸收，在在远紫外区远紫外区(220220nm)nm)均有光吸均有光吸收收。在近紫外区在近紫外区(2 20 00 0-4 40
9、000nm)nm)只只有酪氨酸有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨苯丙氨酸和色氨酸有光吸收酸有光吸收 三、氨基酸的两性解离三、氨基酸的两性解离 偶极离子偶极离子兼性离子兼性离子 等电点等电点pIpI 甘氨酸的滴定甘氨酸的滴定曲线曲线 结论 在等电点以上的任何pH，氨基酸带净 负电荷，在电场中将向正极移动；在低于等电点的pH氨基酸带净正电荷，在电场中将向负极移动；在一定pH范围内，氨基酸溶液的pH离等电点愈远，氨基酸所携带的净电荷愈大 氨基酸等电点的应用氨基酸等电点的应用 离子交换法别离氨基酸离子交换法别离氨基酸 四、氨基酸的化学反响四、氨基酸的化学反响 C O O HCHH2NR与茚三酮反应 与甲醛反应
10、与与DNFBDNFB反应反应 与与PITCPITC反应反应 成盐成酯反应 成酰氯反应 脱羧基反应脱羧基反应 叠氮反应 侧链反应侧链反应 1 1、氨基参与的反响、氨基参与的反响 与茚三酮反响与茚三酮反响 与甲醛反响与甲醛反响 与与2 2,4 4-二硝基氟苯二硝基氟苯DNFBDNFB反响反响 与异硫氰酸苯酯与异硫氰酸苯酯PITCPITC反响反响 与与DNS(DNS(二甲基萘磺酰氯二甲基萘磺酰氯)反响反响 与亚硝酸反响与亚硝酸反响 酰化反响酰化反响 与荧光胺反响与荧光胺反响 1)1)与茚三酮反响与茚三酮反响 弱酸性溶液中弱酸性溶液中，加热；蓝紫色加热；蓝紫色，570570nmnm 脯氨酸：黄色脯氨酸
11、：黄色，440440nmnm 2)2)与甲醛反响与甲醛反响 可用于氨基保护可用于氨基保护 应用：测定蛋白质水解进程应用：测定蛋白质水解进程 3 3与与2,42,4-二硝基氟苯二硝基氟苯DNFBDNFB反响反响 弱碱性溶液中；黄色弱碱性溶液中；黄色 应用：蛋白质应用：蛋白质N N末端氨基酸的测定末端氨基酸的测定 首先由首先由SangerSanger应用应用，确定了胰岛素的一级结构确定了胰岛素的一级结构 肽分子与肽分子与DNFBDNFB反响反响，得得DNPDNP-肽肽 水解水解DNPDNP-肽肽，得得DNPDNP-N N端氨基酸及其他游离氨基端氨基酸及其他游离氨基酸酸 乙醚提取别离乙醚提取别离DN
12、PDNP-氨基酸氨基酸 层析法定性层析法定性DNPDNP-氨基酸氨基酸，得出得出N N端氨基酸的种类端氨基酸的种类、数目数目 4)4)与异硫氰酸苯酯与异硫氰酸苯酯PITCPITC反响反响 由由EdmanEdman于于19501950年首先年首先提出提出，又称又称EdmanEdman降解降解法法 应用应用 弱碱弱碱 AA PITC+多肽 蛋白 AA PTC多肽 蛋白 无水酸无水酸 PTH-AA+少一个AA的多肽或蛋白（乙酸乙酯）（乙酸乙酯）用于用于N N末端分析末端分析，能够不断重复循环能够不断重复循环，将肽链将肽链N N-端氨基酸残基逐一进行标记和解离端氨基酸残基逐一进行标记和解离 5 5 与
13、与DNS(DNS(二甲基萘磺酰氯二甲基萘磺酰氯)反响反响 DNSDNS-EdmanEdman降解法降解法EdmanEdman降解法的改进降解法的改进 用于测定用于测定N N端氨基酸端氨基酸 原理原理DNFBDNFB法相同法相同 水解后的水解后的DNSDNS-氨基酸不需别离氨基酸不需别离，可直接用电泳或可直接用电泳或层析法鉴定层析法鉴定 由于由于DNSDNS有强烈荧光有强烈荧光，灵敏度比灵敏度比DNFBDNFB法高法高100100倍倍，比比EdmanEdman法高几到十几倍法高几到十几倍 可用于微量氨基酸的定量可用于微量氨基酸的定量 6 6与亚硝酸反响与亚硝酸反响 生成羟基酸生成羟基酸、氮气氮气
14、 含亚氨酸的脯氨酸无此反响含亚氨酸的脯氨酸无此反响。应用：范斯莱克定氮法；测定蛋白质水解程度；应用：范斯莱克定氮法；测定蛋白质水解程度；7 7酰化反响酰化反响 酰氯或者酸酐酰氯或者酸酐 被酰基取代被酰基取代 应用应用 多肽合成时用于保护氨基多肽合成时用于保护氨基 8 8与荧光胺反响与荧光胺反响 产物具有强烈的荧光产物具有强烈的荧光 荧光光度计荧光光度计 激发波长激发波长390390nmnm，发射波长发射波长475475nmnm；2 2、羧基参与的反响、羧基参与的反响 成盐反响成盐反响 成酯反响成酯反响 酰化反响酰化反响 脱羧反响脱羧反响 1 1成盐反响成盐反响 与碱作用与碱作用 2 2成酯反响
15、成酯反响 应用：蛋白质合成中活化氨基；应用：蛋白质合成中活化氨基；3 3酰化反响酰化反响 羧基被卤素取代生成酰卤羧基被卤素取代生成酰卤 应用：活化羧基应用：活化羧基 4 4脱羧反响脱羧反响 在弱碱或脱羧酶催化下生成胺；在弱碱或脱羧酶催化下生成胺；生物体内氨基酸代谢途径；生物体内氨基酸代谢途径；几种重要的脱羧产物几种重要的脱羧产物 氨基丁酸氨基丁酸 抑制中枢神经系统抑制中枢神经系统 神经组织能量来源神经组织能量来源 组胺：降低血压；组胺：降低血压；酪胺：升高血压；酪胺：升高血压；3 3、侧链基团参与的反响、侧链基团参与的反响 R基名称 化学反应 用途及重要性 巯基HS-Cys 亚硝基亚铁氰酸钠反
16、应：在现溶液中与亚硝基亚铁氰酸钠反应生成红色 作半胱氨酸及胱氨酸的测定 羟基OH-Thr,Ser 与乙酸或磷酸作用生成酯 丝氨酸及苏氨酸的羟基，用于蛋白质的合成 第三节第三节 氨基酸的别离与测定氨基酸的别离与测定 层析层析 流动相流动相 固定相固定相 分配层析 吸附层析 离子交换层析 滤纸 薄层 离子交换树脂 高效液相 Students Union of BUCT 电泳电泳 静电引力静电引力 电荷数量电荷数量 电场强度电场强度 运动阻力运动阻力 分子大小分子大小 介质粘度介质粘度 第四节第四节 肽肽 一、肽的根本概念一、肽的根本概念 一分子氨基酸的一分子氨基酸的-羧基与另一分子氨基酸羧基与另一分子氨基酸-氨氨基脱水缩合的化合物叫做肽基脱水缩合的化合物叫做肽 二、多肽的命名二、多肽的命名 氨基末端 羧基末端 多肽化合物的名称，通常按照肽内氨基酸残基的排列顺序，以残基名称如某某氨酰从N端依次阅读到C端，并以C端残基全名结束肽的名称。以下五肽命名为丙氨酰谷氨酰亮氨酰缬氨酰组氨酸：三、天然活性肽三、天然活性肽谷胱甘肽谷胱甘肽GSHGSH 全称为全称为-谷氨酰半胱氨酰甘氨酸谷氨酰半胱氨酰甘氨酸，