第四章蛋白质1.pptx

教学内容教学内容：1 1蛋白质概述：蛋白质概述：蛋白质概述：蛋白质概述：蛋白质的重要性及分类；蛋白质的重要性及分类；蛋白质的重要性及分类；蛋白质的重要性及分类；2 2 2 2蛋白质的分子组成：蛋白质的分子组成：蛋白质的分子组成：蛋白质的分子组成：元素组成、组成单位；氨基酸的结构、分类和元素组成、组成单位；氨基酸的结构、分类和元素组成、组成单位；氨基酸的结构、分类和元素组成、组成单位；氨基酸的结构、分类和 性质；肽键和肽、活性肽。性质；肽键和肽、活性肽。性质；肽键和肽、活性肽。性质；肽键和肽、活性肽。3 3 3 3蛋白质的分子结构：蛋白质的分子结构：蛋白质的分子结构：蛋白质的分子结构：一级结构、空间结构（二、三、四级结构）。一级结构、空间结构（二、三、四级结构）。一级结构、空间结构（二、三、四级结构）。一级结构、空间结构（二、三、四级结构）。4 4 4 4蛋白质的理化性质：蛋白质的理化性质：蛋白质的理化性质：蛋白质的理化性质：呈色反应、紫外吸收特征、两性电离和等电点、呈色反应、紫外吸收特征、两性电离和等电点、呈色反应、紫外吸收特征、两性电离和等电点、呈色反应、紫外吸收特征、两性电离和等电点、大分子性质及分析分离的方法；大分子性质及分析分离的方法；大分子性质及分析分离的方法；大分子性质及分析分离的方法；5 5 5 5蛋白质结构与功能关系蛋白质结构与功能关系蛋白质结构与功能关系蛋白质结构与功能关系 一级结构与功能关系、空间构象与功能关系。一级结构与功能关系、空间构象与功能关系。一级结构与功能关系、空间构象与功能关系。一级结构与功能关系、空间构象与功能关系。教学要求：教学要求：1 1掌握蛋白质的组成和分子结构；掌握蛋白质的组成和分子结构；2 2熟悉蛋白质在生命活动过程中的重熟悉蛋白质在生命活动过程中的重要性与理化性质；要性与理化性质；3 3了解蛋白质的分类，分子结构与功了解蛋白质的分类，分子结构与功能的关系及体内重要的活性肽。能的关系及体内重要的活性肽。4.1 氨基酸氨基酸v氨基酸（氨基酸（amino acidamino acid）-蛋白质的构件分子蛋白质的构件分子v氨基酸的分类氨基酸的分类v氨基酸的酸碱化学氨基酸的酸碱化学v氨基酸的化学反应氨基酸的化学反应v氨基酸的光学活性和光谱性质氨基酸的光学活性和光谱性质4.1.1 氨基酸氨基酸（amino acidamino acid）-蛋白质的构件分子蛋白质的构件分子 蛋白质的水解蛋白质的水解 -氨基酸的一般结构氨基酸的一般结构1、蛋白质的水解蛋白质的水解 蛋白质蛋白质蛋白胨蛋白胨 多肽多肽 二肽二肽 氨基酸氨基酸Mr：104 2x103 1000500 200 100v酸水解：常用酸水解：常用6 6mol/Lmol/L盐酸或盐酸或4 4mol/Lmol/L硫酸；硫酸；v碱水解：常用碱水解：常用5 5mol/Lmol/L的氢氧化钠。的氢氧化钠。v酶水解：常用的胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶水解：常用的胰蛋白酶、胰凝乳蛋白 酶（糜蛋白酶）、胃蛋白酶酶（糜蛋白酶）、胃蛋白酶 结构通式：结构通式：2、-氨基酸的一般结构氨基酸的一般结构构成蛋白构成蛋白质的质的2020种种基本氨基基本氨基酸均为酸均为氨基氨基酸酸 （ProPro是是-亚氨亚氨基酸基酸）。）。不带电形式不带电形式 （晶体）（晶体）H2NCHCOOHR +H3NCHCOO-R两性离子形式两性离子形式 （水溶液）（水溶液）除甘氨酸（除甘氨酸（Gly）外，外，C均为不对称碳均为不对称碳;-氨基酸的构型：氨基酸的构型：天然天然pro中的中的aa均为均为L-型（型（-H H2 2N N在左在左）.4.1.2 氨基酸的分类氨基酸的分类1.1.按氨基酸分子中羧基与氨基的数目分：按氨基酸分子中羧基与氨基的数目分：(1)(1)酸性氨基酸：一氨基二羧基氨基酸酸性氨基酸：一氨基二羧基氨基酸(2)(2)碱性氨基酸：二氨基一羧基氨基酸碱性氨基酸：二氨基一羧基氨基酸 (3)(3)中性氨基酸：一氨基一羧基氨基酸中性氨基酸：一氨基一羧基氨基酸2.2.按侧基按侧基R R基的结构特点分：基的结构特点分：(1)(1)脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸(2)(2)芳香族氨基酸：苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸芳香族氨基酸：苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸(3)(3)杂环氨基酸：脯氨酸、组氨酸杂环氨基酸：脯氨酸、组氨酸3.3.按侧基按侧基R R基与水的关系分：基与水的关系分：(1)(1)非极性氨基酸：非极性氨基酸：8 8种种(2)(2)极性不带电氨基酸：极性不带电氨基酸：7 7种种(3)(3)极性带电氨基酸：极性带电氨基酸：5 5种种4、按人体是否可合成来分：按人体是否可合成来分：l（1 1）必需氨基酸：）必需氨基酸：机体不能自身合成，必须由机体不能自身合成，必须由食物供给的氨基酸。食物供给的氨基酸。异亮异亮异亮异亮 甲硫甲硫甲硫甲硫 赖赖赖赖 缬缬缬缬 亮亮亮亮 色色色色 苯丙苯丙苯丙苯丙 苏苏苏苏 Ile Met Lys Val Leu Trp Phe Thr Ile Met Lys Val Leu Trp Phe Thr l一一 家家 来来 写写 两两 三三 本本 书书l（2 2）半必需氨基酸：）半必需氨基酸：人体可合成，但幼儿期合人体可合成，但幼儿期合成速度不能满足需要。成速度不能满足需要。组组*、精、精*l（3 3）非必需氨基酸：）非必需氨基酸：机体可自身合成的氨基酸机体可自身合成的氨基酸。l5 5、按组成蛋白质的、按组成蛋白质的2020种氨基酸的侧链种氨基酸的侧链R R基基的化学结构，将它们分为的化学结构，将它们分为7 7大类：大类：l脂肪族氨基酸：脂肪族氨基酸：甘、丙、缬、亮、异亮、脯甘、丙、缬、亮、异亮、脯（亚亚氨基酸）氨基酸）l含硫氨基酸含硫氨基酸：甲硫、半胱甲硫、半胱l芳香族氨基酸芳香族氨基酸：酪、色、苯丙酪、色、苯丙l碱性碱性氨基酸氨基酸：精、赖、组精、赖、组l酸性氨基酸酸性氨基酸：谷、天冬谷、天冬l含羟基含羟基氨基酸：氨基酸：丝、苏丝、苏l含酰胺氨基酸：含酰胺氨基酸：谷、天冬谷、天冬（1 1）脂肪族氨基酸：甘、丙、缬、亮、异亮、脯（）脂肪族氨基酸：甘、丙、缬、亮、异亮、脯（）脂肪族氨基酸：甘、丙、缬、亮、异亮、脯（）脂肪族氨基酸：甘、丙、缬、亮、异亮、脯（亚亚亚亚氨基酸）氨基酸）氨基酸）氨基酸）GlyAlaValLeuIlePro特点：疏水，倾向于聚集以避开水特点：疏水，倾向于聚集以避开水特点：疏水，倾向于聚集以避开水特点：疏水，倾向于聚集以避开水（2 2）含硫氨基酸）含硫氨基酸）含硫氨基酸）含硫氨基酸：甲硫（蛋）、半胱甲硫（蛋）、半胱甲硫（蛋）、半胱甲硫（蛋）、半胱 -氨基氨基-巯基丙巯基丙酸酸MetCys特点：特点：特点：特点：-SHSH（巯基）象弱酸，能与巯基）象弱酸，能与巯基）象弱酸，能与巯基）象弱酸，能与OO、N N形成氢键。形成氢键。形成氢键。形成氢键。2 2个个个个CysCys可以通过二硫键（可以通过二硫键（可以通过二硫键（可以通过二硫键（-S-S-S-S-）连接起来。连接起来。连接起来。连接起来。（3 3）芳香族氨基酸：酪、苯丙、色）芳香族氨基酸：酪、苯丙、色）芳香族氨基酸：酪、苯丙、色）芳香族氨基酸：酪、苯丙、色 Tyr（含酚基）PheTrp极性氨基酸 非极性氨基酸特点：含共轭双键，能够吸收紫外光，可用来特点：含共轭双键，能够吸收紫外光，可用来特点：含共轭双键，能够吸收紫外光，可用来特点：含共轭双键，能够吸收紫外光，可用来 估算蛋白质的浓度。估算蛋白质的浓度。估算蛋白质的浓度。估算蛋白质的浓度。（4 4）碱性）碱性）碱性）碱性氨基酸：精、赖、组氨基酸：精、赖、组氨基酸：精、赖、组氨基酸：精、赖、组ArgLysHis特点：特点：特点：特点：PH=7PH=7，带正电荷带正电荷带正电荷带正电荷（5 5）酸性氨基酸：谷、天冬）酸性氨基酸：谷、天冬）酸性氨基酸：谷、天冬）酸性氨基酸：谷、天冬GluAsp特点：特点：特点：特点：PH=7PH=7，带负电荷带负电荷带负电荷带负电荷（6 6）含羟基）含羟基）含羟基）含羟基氨基酸：丝、苏氨基酸：丝、苏氨基酸：丝、苏氨基酸：丝、苏Ser Thr特点：侧链含有特点：侧链含有特点：侧链含有特点：侧链含有 OHOH，具有弱离子化特性具有弱离子化特性具有弱离子化特性具有弱离子化特性（7 7）含酰胺氨基酸：谷、天冬）含酰胺氨基酸：谷、天冬）含酰胺氨基酸：谷、天冬）含酰胺氨基酸：谷、天冬GlnAsn特点：极性很强，可与其他极性特点：极性很强，可与其他极性特点：极性很强，可与其他极性特点：极性很强，可与其他极性AAAA侧链上的原子形成侧链上的原子形成侧链上的原子形成侧链上的原子形成H H键键键键 6 6、蛋白质中不常见的氨基酸、蛋白质中不常见的氨基酸羟羟脯氨酸、羟脯氨酸、羟赖氨酸、赖氨酸、r r羧基谷氨酸、羧基谷氨酸、6 6氮氮甲基赖氨酸甲基赖氨酸 7、非蛋白氨基酸、非蛋白氨基酸 鸟氨酸、瓜氨酸、高丝氨酸、鸟氨酸、瓜氨酸、高丝氨酸、丙氨酸、丙氨酸、氨基丁酸等氨基丁酸等1 1、一般物理性质：、一般物理性质：l形态：均为白色结晶或粉末。l溶解性：一般都溶于水，在稀酸和稀碱中 溶解性好。l熔点：较高，一般都大于200 4.1.3 氨基酸的酸碱化学氨基酸的酸碱化学l氨氨基基酸酸在在结结晶晶形形态态或或在在水水溶溶液液中中，并并不不是是以以游游离离的的羧羧基或氨基形式存在，而是离解成两性离子。基或氨基形式存在，而是离解成两性离子。l在不同的在不同的pHpH条件下，两性离子的状态也随之发生变化。条件下，两性离子的状态也随之发生变化。PH 1 7 10净电荷+1 0 -1 正离子 两性离子 负离子 等电点PI2 2、氨基酸的解离：、氨基酸的解离：甘氨酸的滴定曲线（解离曲线）：甘氨酸的滴定曲线（解离曲线）：调节氨基酸溶液的调节氨基酸溶液的pH，使氨基酸分子上的使氨基酸分子上的+NH3基基和和COO-基的解离程度完全相等时，即所带净电荷基的解离程度完全相等时，即所带净电荷为零，此时氨基酸所处溶液的为零，此时氨基酸所处溶液的pH值称为该氨基酸的值称为该氨基酸的等电点等电点（pI）。）。H3NCHCOOHR+在酸性溶液在酸性溶液中的氨基酸中的氨基酸（pHpHpIpI）H3NCHCOO-R+在晶体状态在晶体状态或水溶液中或水溶液中的氨基酸的氨基酸（pH=pIpH=pI）H2NCHCOO-R在碱性溶液在碱性溶液中的氨基酸中的氨基酸（pHpHpIpI）3 3、氨基酸的等电点：、氨基酸的等电点：等电点的计算公式的推导：等电点的计算公式的推导：由式可知解离常数：R-R+R K1=RH+R+K2=R+R-H+由此可知：由此可知：已知在已知在pI时，时，R+=R-，整理可得：整理可得：K1 K2=R+=RH+R K2K1R-=H+RH+K1=R K2H+H+2两边取负对数：两边取负对数：-lg H+2=-lg K1 -lg K2 -lg H+=pH -lg K1=pK1 -lg K2=pK2 2 pH=pK1+pK2令令 pI为等电点时的为等电点时的pH，则则 pI=（pK1+pK2）由此可知由此可知:等电点相当于该等电点相当于该aa两性离子状态两侧两性离子状态两侧 基团基团pK值之和的一半。值之和的一半。所以所以Gly：pI=（2.4+9.6)=5.97A A、对侧链对侧链R R基不解离的中性氨基酸：基不解离的中性氨基酸：pI=1/2（pK1+pK2）即：等电点即：等电点pHpH值与离子浓度无关，只取决于兼性离值与离子浓度无关，只取决于兼性离子两侧基团的子两侧基团的pK值。值。B B B B、对有三个可解离基团的氨基酸：对有三个可解离基团的氨基酸：对有三个可解离基团的氨基酸：对有三个可解离基团的氨基酸：酸性氨基酸：酸性氨基酸：酸性氨基酸：酸性氨基酸：pI=1/2（pK1+pKR）碱性氨基酸：碱性氨基酸：pI=1/2（pK2+pKR）即：即：先写出其解离公式；先写出其解离公式；后取兼性离子两侧基团的后取兼性离子两侧基团的pK值的平值的平 均值。均值。等电点的计算公式：等电点的计算公式：4 4、与甲醛的反应（氨基酸的甲醛滴定法）、与甲醛的反应（氨基酸的甲醛滴定法）RCHCOO-NH3+RCHCOO-NH2+H+OH-中和滴定中和滴定HCHORCHCOO-NHCH2OHHCHORCHCOO-N(CH2OH)2用途用途：可以用来直接测定氨基酸的浓度。可以用来直接测定氨基酸的浓度。亚硝酸盐反应亚硝酸盐反应烃基化反应烃基化反应酰化反应酰化反应脱氨基反应脱氨基反应西佛碱反应西佛碱反应成盐成酯反应成盐成酯反应成酰氯反应成酰氯反应脱羧基反应脱羧基反应叠氮反应叠氮反应侧链反应侧链反应4.1.4 氨基酸的化学反应氨基酸的化学反应氨基酸的化学反应氨基酸的化学反应1 1 1 1、与与与与茚茚茚茚三三三三酮酮酮酮反反反反应应应应用途用途：常用于氨基酸的定性或定量分析。常用于氨基酸的定性或定量分析。茚三酮茚三酮水合茚三酮水合茚三酮+NH3NH3弱酸弱酸氨基酸的化学反应氨基酸的化学反应 2 2 2 2、成成成成肽肽肽肽反反反反应应应应用途用途：是多肽和蛋白质生物合成的基本反应。是多肽和蛋白质生物合成的基本反应。氨基酸的化学反应氨基酸的化学反应 AAAADNFB+DNFB+多肽多肽 蛋白蛋白 3 3 3 3、与与与与2 2 2 2、4 4 4 4-二二二二硝硝硝硝基基基基氟氟氟氟苯苯苯苯反反反反应应应应用途用途：可以用来鉴定多肽或蛋白质可以用来鉴定多肽或蛋白质NH2末端氨末端氨基酸基酸.亦称亦称SangerSanger反应。反应。弱碱弱碱DNP-AADNP-AADNP-DNP-多肽多肽DNP-DNP-蛋白蛋白+HFHF酸解酸解DNP-AADNP-AA（有机相）有机相）+游离游离AAAA（水相）水相）氨基酸的化学反应氨基酸的化学反应 4 4、与与与与苯苯苯苯异异异异硫硫硫硫氰氰氰氰酸酸酸酸酯酯酯酯反反反反应应应应用途用途：可以用来鉴定多肽或蛋白质可以用来鉴定多肽或蛋白质NH2末端氨末端氨基酸基酸.亦称亦称EdmanEdman反应反应弱碱弱碱 AAAAPITC+PITC+多肽多肽 蛋白蛋白 AAAAPTCPTC多肽多肽 蛋白蛋白无水甲酸无水甲酸或或HFHFPTH-AA+PTH-AA+少一个少一个AAAA的多肽或蛋白的多肽或蛋白（乙酸乙酯）（乙酸乙酯）氨基酸的化学反应氨基酸的化学反应 5、与丹磺酰氯反应用途用途：可以用来鉴定多肽或蛋白质可以用来鉴定多肽或蛋白质NH2末端氨基酸末端氨基酸.DNS+DNS+AA AA 多肽多肽 蛋白蛋白弱碱弱碱DNS-DNS-AA AA 多肽多肽 蛋白蛋白酸酸DNS-AA+DNS-AA+游离游离AAAA（乙醚抽提，有荧光）（乙醚抽提，有荧光）6侧侧链链基基团团的的化化学学性性质质巯基（巯基（-SHSH）的性质的性质作用：作用：氧化还原反应可使蛋白质分子中二硫键形成或氧化还原反应可使蛋白质分子中二硫键形成或打开。打开。胱氨酸胱氨酸4.1.5 氨基酸的光学活性和光谱性质氨基酸的光学活性和光谱性质l除甘氨酸外，氨基除甘氨酸外，氨基酸均含有一个手性酸均含有一个手性-碳原子，因此都碳原子，因此都具有旋光性具有旋光性。l比旋光度是氨基酸比旋光度是氨基酸的重要物理常数之的重要物理常数之一，是鉴别各种氨一，是鉴别各种氨基酸的重要依据。基酸的重要依据。氨基酸的光谱性质氨基酸的光谱性质l构成蛋白质的构成蛋白质的2020种氨基种氨基酸在可见光区都没有光酸在可见光区都没有光吸收，但在远紫外区吸收，但在远紫外区(220(220nm)nm)均有光吸收。均有光吸收。l在近紫外区在近紫外区(220-300(220-300nm)nm)只有只有酪氨酸酪氨酸、苯丙氨酸苯丙氨酸和和色氨酸色氨酸有吸收光的能有吸收光的能力。因为它们的力。因为它们的R R基含有基含有苯环共轭苯环共轭 键。键。【课堂练习题课堂练习题】1 1、有一混合蛋白质溶液，各种蛋白质的、有一混合蛋白质溶液，各种蛋白质的、有一混合蛋白质溶液，各种蛋白质的、有一混合蛋白质溶液，各种蛋白质的PIPI为为为为4.64.6、5.05.0、5.35.3、6.76.7、7.37.3，电泳时欲使其中四种泳向正极，缓冲液，电泳时欲使其中四种泳向正极，缓冲液，电泳时欲使其中四种泳向正极，缓冲液，电泳时欲使其中四种泳向正极，缓冲液的的的的PHPH应该是应该是应该是应该是？说明理由。？说明理由。？说明理由。？说明理由。选择选择选择选择(1)4.0 (2)8.0 (3)5.0 (4)7.0(1)4.0 (2)8.0 (3)5.0 (4)7.02 2、基本氨基酸是基本氨基酸是基本氨基酸是基本氨基酸是_种，除种，除种，除种，除ProPro外，均为外，均为外，均为外，均为_氨基酸，除氨基酸，除氨基酸，除氨基酸，除GlyGly外，外，外，外，均存在立体异构体，构型特点是，均为均存在立体异构体，构型特点是，均为均存在立体异构体，构型特点是，均为均存在立体异构体，构型特点是，均为_型。其中，型。其中，型。其中，型。其中，TyrTyr侧链上有侧链上有侧链上有侧链上有_，TrpTrp侧链上有侧链上有侧链上有侧链上有_，它们是，它们是，它们是，它们是_氨基酸，可以根氨基酸，可以根氨基酸，可以根氨基酸，可以根据据据据_。酸性氨基酸有。酸性氨基酸有。酸性氨基酸有。酸性氨基酸有_，是，是，是，是_氨基氨基氨基氨基_羧基氨基羧基氨基羧基氨基羧基氨基酸；碱性氨基酸有酸；碱性氨基酸有酸；碱性氨基酸有酸；碱性氨基酸有_，是，是，是，是_氨基氨基氨基氨基_羧基氨基酸。羧基氨基酸。羧基氨基酸。羧基氨基酸。CysCys通过氧化可以形成通过氧化可以形成通过氧化可以形成通过氧化可以形成_，对稳定某些蛋白质的空，对稳定某些蛋白质的空，对稳定某些蛋白质的空，对稳定某些蛋白质的空间结构起着重要的作用。间结构起着重要的作用。间结构起着重要的作用。间结构起着重要的作用。