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1、生命科学学院生物化学第二章 蛋白质第一节 蛋白质的概念及其生物学意义一、什么是蛋白质？AA 借肽键相连形成的高分子化合物（短杆菌肽含D-苯丙氨酸）O 肽键：CNH 也叫酰胺键二、蛋白质的生物学作用（或称功能分类）物质吸收与运输、运动，调节代谢、储存养分、催化各种生化反应、分子间的识别（支架蛋白）、信息传递（受体 复制酶）、记忆、疾病防御 抗体。应用：固体酶的工业应用（联于水不溶性树脂上）、脱（纺织品）浆（淀粉酶）、生化制药，蛋白酶用于皮革的脱毛及软化等，都是利用蛋白质的催化作用，蛋白质生物芯片（贮存信息量大，将多种蛋白质抗体固定、排列到玻璃板上，能检测各种疾病蛋白及其他基因表达蛋白），进行病原
2、体与疾病诊断等。第二节 蛋白质的组成一、蛋白质的元素组成： C（50-55）、H（6-8）、O（20-30%）、N（15-18）、S（半胱aa）（0-4%）有的还含有P（酪蛋白）、Fe、Zn、Mo（钼Fe蛋白）、Cu、I，特别是含N量都很接均为16% 。所以，测出含N量 6.25（100/16 蛋白质系数）即可推测出蛋白质的含量凯氏定氮。二、蛋白质的aa组成通常只有20种，除Pro外均为 aa ，除甘氨酸外，都有D、L两种异构体（碳原子为不对称碳原子）所以有旋光性。投影式如下： COOH COOH H2N C H H C NH2 R R L D aa的分类方法：（一）氨基酸的种类分类一 根据侧
3、链基团R的化学结构分为四类：第一类 脂肪族aa：侧链是脂肪烃链一氨基一羧基（中性）：一氨基一羧基aa中共九种：H CH COOH CH2 CH COO CH2 CH COO NH2 OH NH+3 SH NH+3 (Gly:G) (Ser:S) (Cys:C)CH3 CH COO CH3 CH CH COO CH3 CH CH COO NH+3 OH NH+3 CH3 NH+ 3 (Ala:A) (Thr:T) (Val:V 支链aa)CH3 S CH2 CH2 CH CO CH3 CH CH2 CH O(Leu: L支链aa)(Met:M) NH+3 CH3 NH+3 CH3 CH2 CH
4、CH COO CH3 NH+3 (Ile:I支链aa)一氨基二羧基aa(酸性)及其酰胺OOC CH2 CH COO OOC CH2 CH2 CH COO NH+3 NH+3 (Asp:D) (Glu:E) O O H2N C CH2 CH COO H2N C CH2 CH2 CH COO NH+3 NH+3 (Asn:N) (Gln:Q)二氨基一羧基aa（碱性： NH2-COOH）H3N+ CH2（CH2）3 CH COO H2N C NH （CH2）3 CH COO NH3+ NH2+ NH3+ （Lys:K） (Arg:R)第二类 芳香族aa（含有苯环的化合物叫做芳香族化合物，有的包括Tr
5、p）： CH2 CH COO HO CH2 CH COO NH+3NH+3 (Phe:F) （丙aa取代） (Tyr:Y)第三类 杂环aa：HC CCH2 CH COO CH2 CH COO HN+ NH NH+3 N NH+3 CH （His:H 咪唑基） (Trp :W 吲哚基 苯并吡咯)第四类 脯氨酸，也称杂环亚氨基酸：由Glu还原、环化、再还原形成 COO 四氢吡咯-2-羧酸 NH2+ (Pro:P)分类二 按侧链R基团的极性（及在pH7左右时的解离状态）分为：非极性：甘、丙、缬、亮、异亮、苯丙、蛋、脯、色氨酸。不带电荷：带OH、SH、酰胺基极性 带负电荷（酸性aa） 带正电荷：Lys
6、、Arg、His (碱性aa) . His等电点为7.59此外在蛋白质代谢中还有鸟aa、瓜aa（尿素循环中）、胱aa、羟脯aa、羟赖aa（胶原蛋白的组分）。甘aa的H介于极性与非极性之间，有时归入极性不带电荷类中。 人和动物的必需aa：不能自身合成必须由食物获得。Thr、Val、Met、Leu、Ile、Phe、Lys、Trp、His*、Arg* (*半必需aa，儿童合成不足)（二）aa的性质1. 物理性质：无色结晶，易容于水，不容于有机溶剂，熔点高（Gly：232,乙酸：16.6，分子间靠氢键缔合），这些特性说明是离子化合物。2. 两性解离及等电点：（难点*） COO 加碱解离出H+带负电，加
7、H+结合H+带正电，向阴极移动， 在某一pH下带正、负电荷量相等。 H3N+ C H （由很酸向碱变化NH+3 CH COOH NH+3 CH COO ） R R R在电场中不移动，此时的pH称为aa的等电点（pI）。此时aa的溶解度最小（因为静电作用），pI与COOH和NH2的解离常数有关。K1：COOH解离为 COO + H+的解离常数；K2：H3N+解离为 NH2 + H+的解离常数。其pI可从pK计算或测定(用酸碱滴定法测定)。 aa等电点的计算：只有一个解离基团的物质AH，其解离常数与pH的关系为pH=pK+lg(A-/AH).证明：AH A+H+ K=A-* H+/AH H+=K*
8、AH/ A-=K/（A-/AH）-lg H+=-lgk-lg（A-/AH） 即：pH=pK+lg（A-/AH）Henderson-方程。当有一半解离时，即 A-=AH时，pH=pK，即溶液的pH可由其溶质的解离常数与解离量计算而得，溶质的解离常数可查得。pK：解离常数K的负对数。aa可看作二元弱酸（酸性条件）有两个可解离的H+其分步离解如下： K1（+OH）在充分酸的条件下 RCHCOOH RCHCOO + H+ NH+3 NH+3 （R+） （R0） K2 RCHCOO RCHCOO + H+ NH+3 NH2 （R0） （R）R0H+R0H+ R+ R+= K1= K1 R0=R+ 时K1=H+R-H+ K2R0K2= R = R0 H+ 用NaOH滴定到R0 = R时K2 =H+等电点时：aa处于两性离子状态，可有少量解离成阳离子和阴离子，但解离成阳离子和阴离子的数目和趋势相等。即：R=R+ 即 R0H+ / K1=K2R0 / H+ H+2= K1* K2 H+2=K1 K2 lgH+=pH；lgK1=pK1； lgK2=pK2 两边取负对数得2lgH+lg K1lgK2即： pH= pK1 + pK2 / 2 = pI 分子的存在状态是多种多样的，但在一定条件下以某一状态为主。即aa的等电点pI就是两性离子(R0)两侧的pK值的平均值。
