氨基酸多肽和蛋白质专家讲座.pptx

第十七章第十七章氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质10/23/20241第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第1页 蛋白质蛋白质是生物体内极为主要一个生物大分子，几乎是生物体内极为主要一个生物大分子，几乎全部生命现象和全部细胞活动最终都是经过蛋白质介导全部生命现象和全部细胞活动最终都是经过蛋白质介导来表示和实现来表示和实现,所以没有蛋白质就没有生命。所以没有蛋白质就没有生命。蛋白质是由蛋白质是由氨基酸氨基酸经过酰胺键组成经过酰胺键组成多肽多肽链在空间盘链在空间盘绕折叠而成。绕折叠而成。多肽也是由氨基酸组成，除了作为蛋白质代谢中间多肽也是由氨基酸组成，除了作为蛋白质代谢中间产物外，一些活性肽还是沟通细胞与器官间信息主要化产物外，一些活性肽还是沟通细胞与器官间信息主要化学信使。学信使。10/23/20242第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第2页第一节第一节 氨基酸氨基酸10/23/20243第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第3页 氨基酸氨基酸(Amino Acid)是分子内同时含有氨基和羧基化是分子内同时含有氨基和羧基化合物合物。依据氨基和羧基相对位置。依据氨基和羧基相对位置,有有、-氨基酸等。氨基酸等。不一样起源蛋白质在酸、碱和酶作用下可完全水解不一样起源蛋白质在酸、碱和酶作用下可完全水解,得到最终产物是各种不一样得到最终产物是各种不一样-氨基酸混合物氨基酸混合物,所以所以-氨氨基酸是组成蛋白质基本单位基酸是组成蛋白质基本单位。10/23/20244第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第4页 （一）氨基酸结构（一）氨基酸结构 自然界中已发觉氨基酸有几百种，但蛋白质水解后自然界中已发觉氨基酸有几百种，但蛋白质水解后常见氨基酸主要有常见氨基酸主要有20种。它们在化学结构上都含有共同种。它们在化学结构上都含有共同特征，即氨基和羧基都连接在特征，即氨基和羧基都连接在-碳原子上，属碳原子上，属-氨基酸氨基酸(脯氨酸为脯氨酸为-亚氨基酸亚氨基酸)。-氨基酸氨基酸 脯氨酸脯氨酸(-亚氨基酸亚氨基酸)一、氨基酸结构、分类和命名一、氨基酸结构、分类和命名10/23/20245第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第5页 因为氨基酸分子内同时存在酸性基团因为氨基酸分子内同时存在酸性基团(-CO2H)和碱和碱性基团性基团(-NH2),它们可相互作用形成内盐。在生理它们可相互作用形成内盐。在生理 pH 时时,羧基几乎全以羧基几乎全以-CO2-形式存在形式存在,大多数氨基也主要以大多数氨基也主要以 -NH3+形式存在。所以形式存在。所以,氨基酸是氨基酸是偶极离子偶极离子(zwitterion)。氨基酸这种内盐结构氨基酸这种内盐结构,使其物理性质与普通有机化使其物理性质与普通有机化合物不一样合物不一样,如熔点较高如熔点较高(200 C)，大多难溶于有机，大多难溶于有机溶剂溶剂,而易溶于强酸、强碱等极性溶剂中。而易溶于强酸、强碱等极性溶剂中。内盐内盐 偶极离子偶极离子 10/23/20246第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第6页 表表 存在于蛋白质中存在于蛋白质中2020种常见氨基酸种常见氨基酸10/23/20247第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第7页 10/23/20248第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第8页 10/23/20249第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第9页 10/23/202410第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第10页 除甘氨酸外除甘氨酸外,其它其它19种氨基酸种氨基酸-C都为都为*C,存在一对存在一对对映体对映体:生物体内含有旋光活性生物体内含有旋光活性生物体内含有旋光活性生物体内含有旋光活性 -氨基酸均为氨基酸均为氨基酸均为氨基酸均为L L型。型。型。型。10/23/202411第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第11页 18种氨基酸绝对构型为种氨基酸绝对构型为 S-构型，只有构型，只有半胱氨酸半胱氨酸为为R-构型。构型。HSCH2-COOH小小中中大大10/23/202412第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第12页 课堂练习课堂练习课堂练习课堂练习：写出苏氨酸写出苏氨酸写出苏氨酸写出苏氨酸(-氨基氨基氨基氨基-羟基丁酸羟基丁酸羟基丁酸羟基丁酸)全部全部全部全部立体构型立体构型立体构型立体构型FischerFischer投影式，标明投影式，标明投影式，标明投影式，标明D D、L L和和和和R R、S S构型，并指构型，并指构型，并指构型，并指出何者为蛋白质中存在主要构型。出何者为蛋白质中存在主要构型。出何者为蛋白质中存在主要构型。出何者为蛋白质中存在主要构型。10/23/202414第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第14页 （二）氨基酸分类（二）氨基酸分类 10/23/202415第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第15页 （三）氨基酸命名（三）氨基酸命名 1.系统命名法系统命名法 把氨基看成取代基把氨基看成取代基,以羧酸做母体以羧酸做母体,称为称为氨基某酸氨基某酸。氨基位置习惯上用希腊字母氨基位置习惯上用希腊字母、等表示。等表示。2.俗名俗名 天然产氨基酸更普遍使用天然产氨基酸更普遍使用习惯命名习惯命名或或俗名俗名，即按其，即按其起源或性质命名。如天门冬氨酸最初由天门冬幼苗中发起源或性质命名。如天门冬氨酸最初由天门冬幼苗中发觉觉;甘氨酸因其含有甜味而得名。生物体内作为合成蛋甘氨酸因其含有甜味而得名。生物体内作为合成蛋白质原料白质原料20种氨基酸种氨基酸,象元素符号一样象元素符号一样,都有国际通用符都有国际通用符号号,汉字用简称表示。汉字用简称表示。10/23/202416第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第16页 二、营养必需氨基酸二、营养必需氨基酸 亮亮、异异亮亮、缬缬、苯苯丙丙、蛋蛋、苏苏、色色、赖赖等等8种种氨氨基基酸酸在在人人体体内内不不能能合合成成或或合合成成量量不不足足，必必需需由由食食物物蛋蛋白白质质补补充充才才能能维维持持机机体体正正常常生生长长发发育育，故故这这些些氨氨基基酸酸称称为为营营养养必必需需氨氨基基酸酸。另另外外，组组氨氨酸酸和和精精氨氨酸酸在在婴婴幼幼儿儿和和儿儿童童期因体内合成不足期因体内合成不足,也需依赖食物补充。也需依赖食物补充。大多数动物蛋白质包含牛乳中酪蛋白和蛋类中蛋白大多数动物蛋白质包含牛乳中酪蛋白和蛋类中蛋白质，因所含必需氨基酸种类和百分比与人体需要相靠近，质，因所含必需氨基酸种类和百分比与人体需要相靠近，故营养价值高。谷类蛋白质中含赖氨酸较少而色氨酸较故营养价值高。谷类蛋白质中含赖氨酸较少而色氨酸较多，豆类蛋白质中含色氨酸较少而赖氨酸较多，所以食多，豆类蛋白质中含色氨酸较少而赖氨酸较多，所以食用不一样起源蛋白质食物较有利于必需氨基酸充分补给。用不一样起源蛋白质食物较有利于必需氨基酸充分补给。10/23/202417第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第17页 蛋白质分子中尚含有一些经修饰氨基酸，这类氨基蛋白质分子中尚含有一些经修饰氨基酸，这类氨基酸在生物体内均无对应遗传密码，往往在蛋白质生物合酸在生物体内均无对应遗传密码，往往在蛋白质生物合成前后，由其中对应氨基酸经加工修饰而成，称为成前后，由其中对应氨基酸经加工修饰而成，称为修饰修饰氨基酸氨基酸(modified amino acid)或或衍生氨基酸衍生氨基酸(derived amino acid)。三、修饰氨基酸和非蛋白质氨基酸三、修饰氨基酸和非蛋白质氨基酸 L-羟脯氨酸羟脯氨酸 L-胱氨酸胱氨酸 10/23/202418第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第18页L-羟赖氨酸羟赖氨酸 鸟氨酸鸟氨酸 瓜氨酸瓜氨酸 10/23/202419第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第19页 四、氨基酸性质四、氨基酸性质 氨基酸除含有氨基和羧基一些经典反应之外，因为氨基酸除含有氨基和羧基一些经典反应之外，因为二者相互影响、相互作用而含有一些特征。二者相互影响、相互作用而含有一些特征。（一）（一）氨基酸酸碱性和等电点氨基酸酸碱性和等电点 氨基酸含有两性化合物特征，既能与较强酸起反应，氨基酸含有两性化合物特征，既能与较强酸起反应，也能与较强碱起反应而生成稳定盐。也能与较强碱起反应而生成稳定盐。10/23/202420第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第20页 因为氨基酸中给出质子酸性基团和接收质子碱性基因为氨基酸中给出质子酸性基团和接收质子碱性基团数目和能力各异团数目和能力各异,所以它们在水溶液中展现不一样酸所以它们在水溶液中展现不一样酸碱性。碱性。中性氨基酸中性氨基酸 碱性氨基酸碱性氨基酸 酸性氨基酸酸性氨基酸10/23/202421第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第21页 中性氨基酸在水溶液中解离时中性氨基酸在水溶液中解离时,因为因为-NH3+给出质给出质子能力略大于子能力略大于-CO2-接收质子能力接收质子能力,所以其水溶液呈弱酸所以其水溶液呈弱酸性，此时氨基酸带负电荷。性，此时氨基酸带负电荷。酸性氨基酸在水溶液中呈酸性。酸性氨基酸在水溶液中呈酸性。碱性氨基酸在水溶液中呈碱性。碱性氨基酸在水溶液中呈碱性。10/23/202422第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第22页 在水溶液中氨基酸以阳离子、阴离子和偶极离子三在水溶液中氨基酸以阳离子、阴离子和偶极离子三种形式存在，它们之间形成一动态平衡。种形式存在，它们之间形成一动态平衡。改变溶液改变溶液pH值，平衡也随之移动。值，平衡也随之移动。当一个氨基酸溶当一个氨基酸溶液液pH调至某一特定值，使调至某一特定值，使 阳离子阳离子=阴离子阴离子,且浓度且浓度很低，而很低，而偶极离子偶极离子浓度最高。此时溶液浓度最高。此时溶液pH值称为这个氨值称为这个氨基酸基酸等电点等电点(Isoelectric Point),用用 pI 表示。表示。10/23/202423第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第23页 将氨基酸溶液置于电场中，若溶液：将氨基酸溶液置于电场中，若溶液：pHpI，主要呈负离子状态而，主要呈负离子状态而向正极移动向正极移动；pHpI，主要呈正离子状态而，主要呈正离子状态而向负极移动向负极移动；pH=pI，主主要要以以两两性性离离子子形形式式存存在在。既既不不向向正正极极移移动，也不向负极移动。动，也不向负极移动。等电点是氨基酸主要理化常数之一。每种氨基酸都等电点是氨基酸主要理化常数之一。每种氨基酸都有其特定等电点。等电点时氨基酸溶解度最小。有其特定等电点。等电点时氨基酸溶解度最小。酸性氨基酸：酸性氨基酸：酸性氨基酸：酸性氨基酸：pI 2.8 3.2 pI 2.8 3.2(pH4)(pH4)中性氨基酸：中性氨基酸：中性氨基酸：中性氨基酸：pI 5.0 6.5 pI 5.0 6.5(pH7)(pH7.5)(pH7.5)10/23/202424第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第24页 【问题】【问题】在下面试验中，各氨基酸将向何方移动在下面试验中，各氨基酸将向何方移动在下面试验中，各氨基酸将向何方移动在下面试验中，各氨基酸将向何方移动？能否用此法来分离氨基酸？能否用此法来分离氨基酸？能否用此法来分离氨基酸？能否用此法来分离氨基酸？pH6.0pH6.0缓冲液缓冲液缓冲液缓冲液pH6.0pH6.0缓冲液缓冲液缓冲液缓冲液10/23/202425第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第25页【解】【解】缬缬缬缬谷谷谷谷在电泳仪中分离氨基酸在电泳仪中分离氨基酸 pH6.0 赖赖赖赖10/23/202426第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第26页 （二）氨基酸脱羧反应（二）氨基酸脱羧反应 -氨基酸与氢氧化钡一起加热或在高沸点溶剂中回氨基酸与氢氧化钡一起加热或在高沸点溶剂中回流，可发生脱羧反应流，可发生脱羧反应,失去二氧化碳而得到胺。失去二氧化碳而得到胺。10/23/202427第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第27页 在细菌或酶作用下脱羧反应也可在常温下进行。在细菌或酶作用下脱羧反应也可在常温下进行。10/23/202428第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第28页 （三）氨基酸与亚硝酸反应（三）氨基酸与亚硝酸反应 氨基酸氨基酸(伯胺伯胺)与亚硝酸作用与亚硝酸作用,可释放氮气，可释放氮气，-NH3+被被 OH 取代，生成取代，生成 -羟基酸羟基酸。若定量测定反应中所释放出若定量测定反应中所释放出 N2 体体积，即可计算出氨基酸含量，此种方法积，即可计算出氨基酸含量，此种方法称为称为van Slyke 氨基氮测定法，惯用于氨基氮测定法，惯用于氨基酸和多肽定量分析。氨基酸和多肽定量分析。10/23/202429第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第29页 （四）氨基酸与茚三酮显色反应（四）氨基酸与茚三酮显色反应 氨基酸与水合茚三酮在溶液中共热氨基酸与水合茚三酮在溶液中共热,经过一系列反经过一系列反应应,最终生成蓝紫色化合物最终生成蓝紫色化合物,称为称为罗曼紫罗曼紫罗曼紫罗曼紫(Ruhemanns(Ruhemanns purple)purple)。依据生成依据生成紫色紫色紫色紫色化合物颜色深浅程度，或依据放出化合物颜色深浅程度，或依据放出CO2气体体积，气体体积，可对可对-氨基酸氨基酸 进行定量分析。也惯用于层析试验中氨基酸显色。进行定量分析。也惯用于层析试验中氨基酸显色。罗曼紫罗曼紫罗曼紫罗曼紫(maxmax570nm)570nm)10/23/202430第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第30页第二节第二节 肽肽(PeptidePeptide)10/23/202431第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第31页 肽肽是氨基酸残基之间彼此经过是氨基酸残基之间彼此经过酰胺键（肽键）酰胺键（肽键）连接连接而成一类化合物。其通式为：而成一类化合物。其通式为：氨基酸氨基酸 氨基酸氨基酸 二二 肽肽 多肽分子中酰胺键称为多肽分子中酰胺键称为肽键肽键(peptide bond)，普通普通为为-COOH 与与-NH2 脱水缩合而成。脱水缩合而成。肽也以肽也以两性离子两性离子两性离子两性离子形式存在。形式存在。10/23/202432第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第32页 二肽分子两端仍存在着游离二肽分子两端仍存在着游离-NH3+和和-COO-,所所以它能够再与另一分子氨基酸脱水缩合形成以它能够再与另一分子氨基酸脱水缩合形成三肽三肽;一样一样依次可形成依次可形成四肽四肽、五肽五肽。四肽四肽 1.十肽以下称为十肽以下称为寡肽寡肽。2.大于十肽称为大于十肽称为多肽多肽。3.肽中氨基酸单位称为肽中氨基酸单位称为氨基酸残基氨基酸残基。10/23/202433第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第33页 虽有环肽存在虽有环肽存在,但绝大多数肽呈链状但绝大多数肽呈链状,称为称为多肽链多肽链 l N-末端末端(N-terminal end)：保留游离：保留游离-NH-NH2 2 一端，一端，也叫也叫氨基末端氨基末端，普通写在肽链左边。，普通写在肽链左边。l C-末端末端(C-terminal end):保留有保留有 -CO-CO2 2HH 一端，一端，也叫也叫羧基末端羧基末端,通常写在肽链右边。通常写在肽链右边。l 肽链骨架肽链骨架:全部链状多肽都有一个共同骨架全部链状多肽都有一个共同骨架 一、肽结构和命名一、肽结构和命名 10/23/202434第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第34页 肽结构不但取决于组成肽链氨基酸肽结构不但取决于组成肽链氨基酸种类和数目种类和数目,也也与肽链中各氨基酸残基与肽链中各氨基酸残基排列次序排列次序相关。相关。由由2种不一样氨基酸可形成种不一样氨基酸可形成2种二肽：种二肽：甘氨酰丙氨酸甘氨酰丙氨酸 丙氨酰甘氨酸丙氨酰甘氨酸 3种不一样氨基酸种不一样氨基酸 三肽三肽 6 种异构体种异构体 4种不一样氨基酸种不一样氨基酸 四肽四肽 24种异构体种异构体 许各种氨基酸按照不一样排列次序许各种氨基酸按照不一样排列次序,组成了自然组成了自然界中种类繁多多肽和蛋白质。界中种类繁多多肽和蛋白质。10/23/202435第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第35页 命名多肽时命名多肽时以以C-末端氨基酸残基为母体末端氨基酸残基为母体,由由 N-端端叫起叫起,依次称为依次称为某氨酰（基）某氨酸某氨酰（基）某氨酸。丙氨酸残基丙氨酸残基丙氨酸残基丙氨酸残基 甘氨酸残基甘氨酸残基甘氨酸残基甘氨酸残基 苯丙氨酸残基苯丙氨酸残基 N-N-端端端端C-C-端端端端 1.1.丙氨酰丙氨酰丙氨酰丙氨酰甘氨酰甘氨酰甘氨酰甘氨酰苯丙氨酸。苯丙氨酸。2.2.丙丙丙丙-甘甘甘甘-苯丙。苯丙。苯丙。苯丙。3.Ala-Gly-Phe)3.Ala-Gly-Phe)10/23/202436第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第36页课堂练习课堂练习：命名以下三肽。命名以下三肽。命名以下三肽。命名以下三肽。丙氨酸残基丙氨酸残基丙氨酸残基丙氨酸残基 缬氨酸残基缬氨酸残基缬氨酸残基缬氨酸残基 赖氨酸残基赖氨酸残基赖氨酸残基赖氨酸残基 丙氨酰缬氨酰赖氨酸（丙丙氨酰缬氨酰赖氨酸（丙-缬缬-赖；赖；Ala-Val-Lys）问题问题：写出四肽写出四肽写出四肽写出四肽 苯苯苯苯-缬缬缬缬-组组组组-天天天天 结构式。结构式。结构式。结构式。10/23/202437第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第37页二、肽键平面二、肽键平面132pm147pm.153pml 组成肽单元组成肽单元6个原子共平面个原子共平面,此平面称为此平面称为肽键平面肽键平面l 肽键含有部分双键性质。肽键普通呈肽键含有部分双键性质。肽键普通呈反式构型反式构型。l 相邻肽键平面可围绕相邻肽键平面可围绕C旋转，肽链骨架也可视为一旋转，肽链骨架也可视为一系列经过系列经过C原子衔接肽键平面所组成。原子衔接肽键平面所组成。一个四肽分子模型一个四肽分子模型一个四肽分子模型一个四肽分子模型 10/23/202438第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第38页 肽化学性质在一些方面与氨基酸类似肽化学性质在一些方面与氨基酸类似,也以偶极离也以偶极离子形式存在子形式存在,含有各自等电点。含有各自等电点。肽也能发生类似于氨基酸所起反应，如脱羧反应、肽也能发生类似于氨基酸所起反应，如脱羧反应、与亚硝酸反应、酰化反应及显色反应等。但多肽是由与亚硝酸反应、酰化反应及显色反应等。但多肽是由不一样氨基酸残基连接而成，它性质和功效与氨基酸不一样氨基酸残基连接而成，它性质和功效与氨基酸又有显著差异。如又有显著差异。如三肽以上多肽能发生缩二脲反应三肽以上多肽能发生缩二脲反应，缩二脲反应被广泛用于肽和蛋白质定性和定量分析。缩二脲反应被广泛用于肽和蛋白质定性和定量分析。10/23/202439第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第39页 三、多肽结构测定三、多肽结构测定 多肽结构测定是一项相当复杂工作，不但要确定多肽结构测定是一项相当复杂工作，不但要确定组成多肽组成多肽氨基酸种类和数目氨基酸种类和数目，还需测出这些氨基酸残，还需测出这些氨基酸残基在肽链中基在肽链中排列次序排列次序。普通步骤为。普通步骤为:l多肽分子中氨基酸组成和含量分析多肽分子中氨基酸组成和含量分析 l肽末端氨基酸残基分析肽末端氨基酸残基分析 l肽链部分水解及其氨基酸次序确实定肽链部分水解及其氨基酸次序确实定 伴随快速伴随快速DNA序列分析开展，多肽分子中氨基酸序列分析开展，多肽分子中氨基酸次序也可经过次序也可经过 DNA序列推演而取得。序列推演而取得。10/23/202440第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第40页第三节第三节 蛋白质蛋白质(ProteinProtein)10/23/202441第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第41页 蛋白质和多肽都是由蛋白质和多肽都是由20种种 L-氨基酸缩合而成聚氨基酸缩合而成聚酰胺酰胺。所以，在小分子多肽和大分子蛋白质之间不存。所以，在小分子多肽和大分子蛋白质之间不存在严格分界限，通常将分子量较大、结构较复杂多肽在严格分界限，通常将分子量较大、结构较复杂多肽称为蛋白质。称为蛋白质。蛋白质有稳定构象蛋白质有稳定构象。人体内约有人体内约有10万种以上蛋白质，其质量约占人体万种以上蛋白质，其质量约占人体干重干重45。10/23/202442第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第42页 一、元素组成和分类一、元素组成和分类一、元素组成和分类一、元素组成和分类 元素分析发觉，蛋白质含有元素分析发觉，蛋白质含有碳碳、氢氢、氧氧、氮氮；大；大多数蛋白质还含有多数蛋白质还含有硫硫；有些蛋白质含有；有些蛋白质含有磷磷；少许蛋白；少许蛋白质还含有质还含有微量金属元素微量金属元素如铁、铜、锌、锰等；个别蛋如铁、铜、锌、锰等；个别蛋白质含有白质含有碘碘。起源不一样各种蛋白质含氮量都相当靠近，平均起源不一样各种蛋白质含氮量都相当靠近，平均为为16。在任何生物样品中，。在任何生物样品中，1 g 氮元素相当于氮元素相当于 6.25 g 蛋白质蛋白质,故只需测定蛋白质样品中氮质量分数故只需测定蛋白质样品中氮质量分数(N)，即可计算出蛋白质质量分数。即可计算出蛋白质质量分数。(蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质)=(N)6.25)=(N)6.2510/23/202443第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第43页 普通依据化学组成、形状和功效等对蛋白质进行普通依据化学组成、形状和功效等对蛋白质进行分类。分类。1.按化学组成按化学组成2.依据形状依据形状3.按生理功效按生理功效10/23/202444第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第44页 二、蛋白质分子结构二、蛋白质分子结构 任任何何一一个个蛋蛋白白质质分分子子在在天天然然状状态态下下均均含含有有独独特特而而稳稳定定构构象象，这这是是蛋蛋白白质质分分子子在在结结构构上上最最显显著著特特点点。为为了了表表示示蛋蛋白白质质分分子子不不一一样样层层次次结结构构，常常将将蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质分分分分子子子子结结结结构构构构分分分分为为为为一一一一级级级级、二二二二级级级级、三三三三级级级级和和和和四四四四级级级级。一一级级结结构构又又称称为为初初级级结结构构或或基基本本结结构构，二二级级结结构构以以上上属属于于构构象范围，称为象范围，称为高级结构。高级结构。并并非非全全部部蛋蛋白白质质均均含含有有四四级级结结构构。由由一一条条多多肽肽链链形形成成蛋蛋白白质质只只有有二二、三三级级结结构构。由由两两条条以以上上肽肽链链形形成成蛋蛋白白质质才才可可能能有有四四级级结构。结构。10/23/202445第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第45页 （一）一级结构（一）一级结构（primary structure）指多肽链中氨基酸残基排列次序指多肽链中氨基酸残基排列次序。肽键肽键是一级结构中连接氨基酸残基主要化学键。是一级结构中连接氨基酸残基主要化学键。任何特定蛋白质都有其特定氨基酸排列次序，有些蛋任何特定蛋白质都有其特定氨基酸排列次序，有些蛋白质分子只由一条多肽链组成，有蛋白质分子则由两白质分子只由一条多肽链组成，有蛋白质分子则由两条或多条肽链组成。条或多条肽链组成。10/23/202446第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第46页由由由由 51 51个氨基酸残基组个氨基酸残基组个氨基酸残基组个氨基酸残基组成成成成 A A、B B 二条多肽链。二条多肽链。二条多肽链。二条多肽链。A A 链内有一链内二硫键，链内有一链内二硫键，链内有一链内二硫键，链内有一链内二硫键，A A 链与链与链与链与 B B 链之间借链之间借链之间借链之间借 2 2 条二硫键相连。条二硫键相连。条二硫键相连。条二硫键相连。10/23/202447第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第47页 （二）蛋白质空间结构（二）蛋白质空间结构 蛋白质空间结构是指多肽链在空间深入盘波折叠蛋白质空间结构是指多肽链在空间深入盘波折叠形成构象，它包含二级结构、三级结构和四级结构。形成构象，它包含二级结构、三级结构和四级结构。1.蛋白质二级结构蛋白质二级结构(secondary structure)指多肽链指多肽链主链骨架在空间盘波折叠形成方式，并不包括侧链主链骨架在空间盘波折叠形成方式，并不包括侧链R构构象。象。主链骨架在空间形成不一样构象包含主链骨架在空间形成不一样构象包含:-螺旋螺旋、-折叠层折叠层、-转角转角和和无规卷曲无规卷曲等几个类型。等几个类型。10/23/202448第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第48页l -螺旋构象螺旋构象(-helix)：多肽链中各肽键平面经过：多肽链中各肽键平面经过-C旋转旋转,围绕中心轴形成一个紧密螺旋盘曲现象。盘曲围绕中心轴形成一个紧密螺旋盘曲现象。盘曲可形成左手螺旋和右手螺旋。绝大多数蛋白质分子是可形成左手螺旋和右手螺旋。绝大多数蛋白质分子是右手螺旋。右手螺旋。结构模型：蛋白质结构模型：蛋白质结构模型：蛋白质结构模型：蛋白质-螺旋构象螺旋构象螺旋构象螺旋构象10/23/202449第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第49页l -折折叠叠层层(-pleated sheet):有有顺顺向向平平行行和和逆逆向向平平行两种类型。行两种类型。结构模型：蛋白质结构模型：蛋白质结构模型：蛋白质结构模型：蛋白质 -折叠层构象折叠层构象折叠层构象折叠层构象10/23/202450第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第50页 3.三级结构三级结构(tertiary structure)指蛋白质分子指蛋白质分子在在二级结构基础上深入盘波折叠形成三维结构，是多肽二级结构基础上深入盘波折叠形成三维结构，是多肽链在空间整体分布。链在空间整体分布。4.四级结构四级结构(quaternary structure)蛋白质由蛋白质由2 条条含有三级结构多肽链经过疏水作用力、盐键等次级键含有三级结构多肽链经过疏水作用力、盐键等次级键相互缔合而成。每一个含有三级结构多肽链称为相互缔合而成。每一个含有三级结构多肽链称为亚基亚基(subunit)。在蛋白质分子中，亚基立体排布、亚基间。在蛋白质分子中，亚基立体排布、亚基间相互作用与接触部位布局称为四级结构。四级结构不相互作用与接触部位布局称为四级结构。四级结构不包含亚基内部空间结构。包含亚基内部空间结构。10/23/202451第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第51页 三、蛋白质性质三、蛋白质性质 （一）两性解离和等电点（一）两性解离和等电点 蛋白质分子末端仍有蛋白质分子末端仍有-NH3+和和-CO2-，同时组成，同时组成肽链氨基酸残基侧链肽链氨基酸残基侧链R上还有不一样数量可解离基团：上还有不一样数量可解离基团：如赖如赖-NH3+、精胍基、组咪唑基、谷、精胍基、组咪唑基、谷-CO2-等。所以等。所以蛋白质和氨基酸一样蛋白质和氨基酸一样,也含有两性解离和等电点性质。也含有两性解离和等电点性质。pHpI带正电带正电pHpI 整体不带电整体不带电易积聚而沉淀析出易积聚而沉淀析出pHpI带负电带负电10/23/202452第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第52页 （二）蛋白质胶体性质（二）蛋白质胶体性质 蛋白质分子直径普通在蛋白质分子直径普通在1100nm，属胶体分散，属胶体分散系，系，蛋白质溶液是一个比较稳定亲水胶体溶液蛋白质溶液是一个比较稳定亲水胶体溶液,含有胶含有胶体溶液特征体溶液特征,如布朗运动、丁达尔效应、不能透过半透如布朗运动、丁达尔效应、不能透过半透膜以及含有吸附性质等。膜以及含有吸附性质等。利用蛋白质分子胶体颗粒大不能透过半透膜性质利用蛋白质分子胶体颗粒大不能透过半透膜性质可将蛋白质分离提纯，这种方法称为可将蛋白质分离提纯，这种方法称为透析法透析法(dialysis)。10/23/202453第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第53页 （三）蛋白质沉淀和变性（三）蛋白质沉淀和变性 调整蛋白质溶液调整蛋白质溶液pH值至等电点值至等电点,再加入适当脱水再加入适当脱水剂除去蛋白质分子表面水化膜剂除去蛋白质分子表面水化膜,可使蛋白质分子聚集可使蛋白质分子聚集而从溶液中沉淀析出。而从溶液中沉淀析出。沉淀蛋白质方法有盐析沉淀蛋白质方法有盐析,加有加有机溶剂、重金属盐、生物碱机溶剂、重金属盐、生物碱和和一些酸一些酸等。等。l盐析盐析惯用惯用(NH4)2SO4、Na2SO4、NaCl、MgSO4等等 l有机溶剂有机溶剂惯用甲醇、乙醇、丙酮等亲水性溶剂惯用甲醇、乙醇、丙酮等亲水性溶剂l重金属盐重金属盐惯用惯用 Ag+、Cu2+、Pb2+等等l惯用酸惯用酸：苦味酸、钨酸、三氯乙酸、磺基水杨酸等苦味酸、钨酸、三氯乙酸、磺基水杨酸等10/23/202454第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第54页 受物理原因受物理原因(如加热、高压、紫外线等如加热、高压、紫外线等)或化学原因或化学原因(如强酸、强碱、尿素、重金属盐、三氯乙酸等如强酸、强碱、尿素、重金属盐、三氯乙酸等)影响，影响，蛋白质分子中次级键被破坏蛋白质分子中次级键被破坏,从而空间结构发生改变从而空间结构发生改变(主要是空间构象改变主要是空间构象改变,并不包括一级结构并不包括一级结构)、生物活性、生物活性丧失以及理化性质改变现象称为丧失以及理化性质改变现象称为蛋白质变性蛋白质变性蛋白质变性蛋白质变性(denaturation)。变性蛋白质变性蛋白质水化作用减弱、溶解度水化作用减弱、溶解度降低、粘度增大、易被酶水解消化。降低、粘度增大、易被酶水解消化。因为一级结构未遭破坏，若去除变性原因，有些因为一级结构未遭破坏，若去除变性原因，有些蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有构象和功效，这一蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有构象和功效，这一过程称为过程称为复性复性。蛋白质变性在实际应用上含有主要意义。蛋白质变性在实际应用上含有主要意义。10/23/202455第十七章第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸多肽和蛋白质第55页1.氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸20种种-氨基酸氨基酸俗名、构型俗名、构型性质：性质：两性解离与等电点两性解离与等电点(pHpI:负离子负离子)脱羧反应脱羧反应 与亚硝酸反应与亚硝酸反应(定量测定定量测定)显色反应显色反应(茚三酮茚三酮)2.多肽多肽多肽多肽 结构：结构：N-端端;C-端端;肽链骨架肽链骨架;肽键平面肽键平面3.命名：命名：“某氨酰某氨酰”“”“某某氨酸氨酸”4.3.3.蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质 一级结构一级结构;二级结构二级结构;性质性质本本 章章 要要 点点氨基酸多肽和蛋白质第56页P255：17-9、17-10、17-11氨基酸多肽和蛋白质第57页