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1、第四章 蛋白质一.蛋白质是生命的表征，哪里有生命活动哪里就有蛋白质1.酶：作为酶的化学本质，温和、快速、专一，任何生命活动之必须，酶的另一化学本质是 RNA，不过它比蛋白质差远了，种类、速度、数量。2.免疫系统：防御系统，抗原（进入“体内”的生物大分子和有机体），发炎。细胞免疫：T 细胞本身，分化，脓细胞。体液免疫：B 细胞，释放抗体，导弹，免疫球蛋白（Ig）。3.肌肉：肌肉的伸张和收缩靠的是肌动蛋白和肌球蛋白互动的结果，体育生化。4.运输和储存氧气：Hb 和 Mb。5.激素：含氮类激素，固醇类激素。6.基因表达调节：操纵子学说，阻遏蛋白。7.生长因子：EGF（表皮生长因子），NGF（神经生长
2、因子），促使细胞分裂。8.信息接收：激素的受体，糖蛋白，G 蛋白。9.结构成分：胶原蛋白（肌腱、筋），角蛋白（头发、指甲），膜蛋白等。生物体就是蛋白质堆积而成，人的长相也是由蛋白质决定的。10.精神、意识方面：记忆、痛苦、感情靠的是蛋白质的构象变化，蛋白质的构象分类是目前热门课题。11.蛋白质是遗传物质？只有不确切的少量证据。如库鲁病毒，怕蛋白酶而不怕核酸酶。二.构成蛋白质的元素1. 共有的元素有 C、H、O、N， 其次 S、稀有 P 等2. 其中 N 元素的含量很稳定，16，因此，测 N 量就能算出蛋白质的量（实验四，修改预定表）。三.结构层次1. 一级结构：AA 顺序2. 二级结构：主干的
3、空间走向3. 三级结构：肽链在空间的折叠和卷曲形成的形状，所有原子在空间的排布。4. 四级结构：多条肽链之间的作用。 1.氨基酸 蛋白质的结构单位、水解产物一.氨基酸的结构通式：P50-碳原子，-羧基，-氨基氨基酸的构型：自然选择 L 型， D 型氨基酸没有营养价值，仅存在于缬氨霉素、短杆菌肽等极少数寡肽之中，没有在蛋白质中发现。二.氨基酸的表示法生物体中有 20 种基本氨基酸（合成蛋白质的原料），还有其它非基本氨基酸，20 种基本氨基酸的表示方法有下列几种：1. 中文名：X（X）氨酸，如甘氨酸、半胱氨酸。20 种要会背。2. 英文名：3 字名，如 Gly、Cys 等，20 种要会背。3. 按
4、顺序演示，记忆技巧。Ala Arg Asp Asn Cys Glu Gln Gly His Ile丙 精 天 天冬酰氨 半 谷 谷氨酰氨 甘 组 异亮Leu Lys Met Phe Pro Ser Thr Trp Tyr Val亮 赖 甲硫 苯丙 脯 丝 苏 色 酪 缬三.氨基酸的具体结构：20 种全部记住，仅注意 R。P5153讲解顺序：甘 Gly（最特殊，唯一无旋光性）、丙 Ala（顾名思义）、苯丙 Phe（顾名思义）。酪 Tyr（有 -苯酚基）、半胱 Cys（-巯基）、丝 Ser（-羟基）、苏 Thr（-羟基）、天冬 Asp（酸性氨基酸，-羧基）、天冬酰氨 Asn（-酰氨）、色 Trp（
5、-吲哚基P66）、组 His（-咪唑基 P66）。谷 Glu（酸性氨基酸，-羧基）、谷氨酰氨 Gln（-酰氨）、甲硫 Met（-甲硫基）。金 Arg（-胍基 P66）。赖 Lys（碱性氨基酸，-氨基）。缬 Val、亮 Leu、异亮 Ile：都是烷烃链。脯 Pro（亚氨基）。四.氨基酸的分类1.结构上脂肪族氨基酸：酸性氨基酸（2 羧基 1 氨基：Glu、Asp），碱性氨基酸（2 氨基 1羧基：Arg、Lys），中性氨基酸（氨基羧基各一：很多）芳香族氨基酸：含苯环：Phe、Tyr杂环氨基酸： His（也是碱性氨基酸）、Pro、Trp2.R 基的极性极性氨基酸：亲水氨基酸：溶解性较好，酸性氨基酸、碱
6、性氨基酸、含巯基、羟基、酰胺基的氨基酸，Glu、Asp、Arg、Lys、His、Cys、Ser、Thr、Tyr、Gln、Asn非极性氨基酸：疏水氨基酸：溶解性较差，具有烷烃链、甲硫基、吲哚基等的氨基酸，Gly、Ala、Leu、Ile、Val、Pro、Met、Trp3.营养价值必需氨基酸：人和哺乳动物不可缺少但又不能合成的氨基酸，只能从食物中补充，共有 8 种：Leu、Lys、Met、Phe、Ile、Trp、Thr、Val半必需氨基酸：人和哺乳动物虽然能够合成，但数量远远达不到机体的需求，尤其是在胚胎发育以及婴幼儿期间，基本上也是由食物中补充，只有 2 种：Arg、His。有时也不分必需和半必需
7、，统称必需氨基酸，这样就共有 10 种。记法：Tip MTV Hall非必需氨基酸：人和哺乳动物能够合成，能满足机体需求的氨基酸，其余 10 种从营养价值上看，必需半必需非必需五.非基本氨基酸1. 氨基酸的衍生物：蛋白质化学修饰造成的，有 P-Ser、P-Thr、P-Tyr、OH-Pro、OH-Lys，最为重要的是 Cyss 胱氨酸，是由 2 分子 Cys 通过二硫建连接起来的，P542. 非蛋白氨基酸：仅游离存在，瓜氨酸、鸟氨酸、-丙氨酸3. D-氨基酸：缬氨霉素、短杆菌肽中含有。六.氨基酸的性质1. 物理性质紫外吸收：有共轭双键的物质都具有紫外吸收，在 20 种基本 aa 中，有 4 种是
8、具有共轭双键的，Trp、Tyr、Phe、His，其中 His 只有 2 个双键共轭，紫外吸收比较弱，Trp、Tyr、Phe 均有 3 个双键共轭，紫外吸收较强，其中 Trp 的紫外吸收最厉害，是蛋白质紫外吸收特性的最大贡献者，此 3 种氨基酸的紫外吸收特点如下：Aa（氨基酸） m（最大吸收波长：nM） E（消光系数：A/Mol/L）Phe 257 2*102Tyr 275 1.4*103Trp 280 5.6*103旋光性：仅 Gly 不具旋光性，其它 19 种都有，且自然选择为 L-型。溶解性：溶解于水，特别是稀酸稀碱溶液，不溶于乙醚、氯仿等有机溶剂。熔点：均大于 200，也就是说氨基酸都是
9、固态，而同等分子量的其它有机物则是液态，这说明了氨基酸与氨基酸之间的结合力很强，是离子键，即氨基酸是以离子状态存在的，而不是以中性分子存在的。2.化学性质解离和等电点：氨基酸是个两性电解质，既可进行酸解离也可进行碱解离，用解离方程式表示就是：见 P57，这样，氨基酸在水溶液中就可能带电，+或-，以及呈电中性，到底是什么情况，完全由溶液的 PH 值来决定。等电点：如果调节溶液的 PH 值使得其中的氨基酸呈电中性，我们把这个 PH 值称为氨基酸的等电点：PI。PI 是氨基酸的重要常数之一，它的意义在于，物质在 PI 处的溶解度最小，是分离纯化物质的重要手段。思考题：当溶液的 PH 值PI 时，aa
10、 带电为+/-？当溶液的 PH 值=等电点的计算：对于所有的 R 基团不解离的氨基酸而言（即解离只发生在 -羧基和-氨基上），计算起来非常简单：PI（PK1+PK2）/2若是碰到 R 基团也解离的，氨基酸就有了多级解离，这个公式就不好用了，比如 Lys、Glu、Cys 等。aa Cys Asp Glu Lys His ArgPK-羧基 1.71 2.69 2.19 2.18 1.82 2.19PK-氨基 8.33 9.82 9.67 8.95 9.17 9.04PK-R-基团 10.78（-SH） 3.86（-COOH） 4.25（- COOH） 10.53（-NH2） 6（咪唑基） 12.4
11、8（胍基）在这种情况下可以按下面的步骤来计算：由 PK值判断解离顺序，总是 PK1 按照解离顺序正确写出解离方程式：简式，注意解离基团的正确写法。找出呈电中性的物质，其左右 PK值的平均值就是氨基酸的等电点：PI（PK 左+PK 右）/2以 Lys 为例：在黑板上用简式演示等电点的测定：等电聚焦法：这是一种特殊的电泳，其载体上铺有连续的 PH 梯度的缓冲液，然后将氨基酸点样，只要该处的 PH 与氨基酸的 PI 不同，则氨基酸就会带电，PH 值PI 时，aa 带-电；PH 值氨基酸的重要化学反应反应基团 试剂 主要产物 应用 P-NH2 茚三酮 紫色、红色物 对氨基酸显色 63NH2 茚三酮 黄
12、色物 Pro 的鉴定 -NH2 HNO2 N2 等 游离 aa 定量，蛋白质水解程度 59-NH2 DNFB 二硝基氟苯 Sanger 试剂 DNP-aa 二硝基苯黄色物 蛋白质 N 端测定一级结构分析标准图谱 6181-NH2 PITC 苯异硫氰酸酯 Edman 试剂 PTC-aa 在无水的酸中环化成 PTH-aa 蛋白质N 端测定一级结构分析 aa 顺序自动分析仪标准图谱 82-NH2 甲醛 羟甲基-aa 和二羟甲基-aa 甲醛滴定 aa 含量（封闭氨基） 60Arg 的胍基 -萘酚次溴酸钠坂口试剂 桃红色物 鉴定 Arg Met 的-S-CH3 H2O2 过氧化物 吸烟有害，烟中的过氧化
13、物，弹性蛋白酶，抑制剂 Met，肺气肿。 Cys 的-SH 碘代乙酸 ICH2COOH 过甲酸 HCOOOH 乙酸硫基 HOOC-CH2-S-磺基 HS3O- 肽链拆分，作用与 CYSS 上的二硫键 65His 的咪唑基 重氮苯磺酸 Pauly 试剂 樱红色物（1His 连 2 重） 鉴定 His 65-66Tyr 的酚基 重氮苯磺酸 Pauly 试剂 桔黄色物 鉴定 Tyr Tyr 的酚基 磷钼酸、磷钨酸 Folin 试剂 兰色物质 定量测定蛋白质、Tyr Trp 的吲哚基 对二甲基氨基苯甲醛 兰色物质 鉴定 Trp -OHSer、Thr、Tyr 激酶、ATP P-aa 调节酶的活性，测定酶
14、的活性中心 652.肽一.肽与肽键氨基酸的羧基与另一氨基酸氨基脱水缩合形成的化合物就是肽，其实就是一种酰胺化合物，其酰胺键就是肽键，它的特点是刚性平面、反式构型。见补页。肽中的氨基酸叫氨基酸残基，几个氨基酸残基就叫几肽。二.肽的种类寡肽：2-10，无构象，谷胱甘肽是 3 肽多肽：10-50，介于之间，胰高血糖素是 29 肽蛋白质：50 以上，有特定的构象，胰岛素是 51 肽三.肽的表示法1. N 端、C 端的概念：肽链的两个端点，N 端的氨基酸残基的 -氨基未参与肽键的形成，C 端的氨基酸残基的 -羧基未参与肽键的形成。2. 写法和读法：规定书写方法为 N 端C 端，例如：Ala-Gly-Ph
15、e，读作：丙氨酰甘氨酰苯丙氨酸。注意有时会看到一些奇怪的写法，比如：NH2-Ala-Gly-Phe-COOH，或 H-Ala-Gly-Phe-OH，均属于画蛇添足，但 Ala-Gly-Phe- NH2 则表示 C 端被酰胺化了。若有必要从 C 端N 端写，则必须标明，如（C）Phe- Gly Ala（N）四.肽的性质1.酸碱性：肽至少有一个游离的氨基和游离的羧基，也是两性化合物，至少有 2 级解离，通常都有多级解离。因此，肽在水溶液中也能够带电，也有自己的等电点 PI，其计算与测定完全同氨基酸的。例如：谷胱甘肽，Glu-Cys-Gly，其结构见 P72，注意 Glu-Cys 之间的肽键（-，而
16、不是正常的 -），各解离基团的 PK值见 P72，PI（2.13+2.34）/22.235，很酸。2.双缩脲反应：见笔记 P33，双缩脲（相似于三肽，即 2 个肽键）、碱性铜离子、紫红色化合物。凡大于三肽的肽都能发生此反应，2 肽不行。3.水解反应：肽可以被酸、碱、酶所水解，其优劣性如下：酸水解：浓酸（6N 以上，解释一下 NM/价），高温（110以上），长时（24-36 小时），污染，Trp 遭到破坏，不消旋，水解彻底碱水解：浓碱（6N 以上），高温（100以上），6 小时，污染，含-OH 和-SH 的氨基酸均遭到破坏，Ser、Thr、Tyr、Cys，消旋，水解彻底。酶水解：胰酶，常温常压，常 PH，不消旋、不破坏、不彻底。常用的蛋白酶，即工具酶：外切酶：氨肽酶：从 N 端开始一个个水解肽键羧肽酶：从 C 端开始一个个水解肽键：羧肽酶 A：Arg、Lys、Pro 除外的氨基酸残基羧肽酶 B：仅 Arg、Lys羧肽酶 C：所有的氨基酸残基内切酶：胰蛋白
