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1、第二章第二章第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能ChapterChapter 2 2StructureStructure andand FunctionFunction ofof ProteinProtein 幻灯片 2一、什么是蛋白质一、什么是蛋白质一、什么是蛋白质一、什么是蛋白质? ? ? ? 蛋白质蛋白质(protein)(protein)是由许多不同的是由许多不同的 -氨基酸氨基酸(amino(amino acids)acids)按照一定的序列通过肽键按照一定的序列通过肽键 (peptide(peptide bond)bond)相连形成
2、的具有比较稳定构象和一定生物功能的高分子含氮化合物。相连形成的具有比较稳定构象和一定生物功能的高分子含氮化合物。幻灯片 3二、蛋白质的生物学意义二、蛋白质的生物学意义二、蛋白质的生物学意义二、蛋白质的生物学意义 1.1. 蛋白质是生物体重要组成成分蛋白质是生物体重要组成成分所有器官、组织都含有蛋白质；细胞的各个部分所有器官、组织都含有蛋白质；细胞的各个部分 都含有蛋白质。都含有蛋白质。 2.2. 蛋白质具有重要的生物学功能蛋白质具有重要的生物学功能 P161P161 作为生物催化剂（酶）作为生物催化剂（酶） ； 代谢调节作用；代谢调节作用； 免疫保护作用；免疫保护作用； 物质的转运和存储；物质
3、的转运和存储； 运动与支持作用；运动与支持作用； 参与细胞间信息传递。参与细胞间信息传递。 3.3. 氧化供能氧化供能 幻灯片 4第一节第一节第一节第一节 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The Molecular Component of Protein 幻灯片 5 组成蛋白质的元素组成蛋白质的元素组成蛋白质的元素组成蛋白质的元素主要有主要有 C C、H H、O O、N N 和和 S S。有些蛋白质含有少量磷或金属元素铁、铜、锌、锰、钴、钼，个别蛋白质还含有有些蛋白质含有少量磷或金属元素铁、铜、锌、锰、钴、钼，个别蛋白质还含有 碘碘 。 幻灯片 6 蛋白质元素
4、组成的特点蛋白质元素组成的特点蛋白质元素组成的特点蛋白质元素组成的特点 各种蛋白质的含氮量很接均为各种蛋白质的含氮量很接均为 1616。 由于体内的含氮物质以蛋白质为主，因此，由于体内的含氮物质以蛋白质为主，因此， 只要测定生物样品中的含氮量，就可以根据以下只要测定生物样品中的含氮量，就可以根据以下 公式推算出蛋白质的大致含量：公式推算出蛋白质的大致含量：100100 克样品中蛋白质的含量克样品中蛋白质的含量 ( ( g g % % ) )= = 每克样品含氮克数每克样品含氮克数 6.251006.25100100/16 幻灯片 7蛋白质水解最后成为氨基酸混合物蛋白质水解最后成为氨基酸混合物蛋
5、白质水解最后成为氨基酸混合物蛋白质水解最后成为氨基酸混合物 酸水解酸水解 得得 1919 种种 L-AAL-AA，色氨酸破坏。，色氨酸破坏。 碱水解碱水解 得色氨酸，其余氨基酸消旋破坏。得色氨酸，其余氨基酸消旋破坏。 酶水解酶水解 不消旋破坏，但水解不彻底。不消旋破坏，但水解不彻底。 幻灯片 8一、氨基酸一、氨基酸一、氨基酸一、氨基酸(amino(amino(amino(amino acid)acid)acid)acid) 组成蛋白质的基本单位组成蛋白质的基本单位组成蛋白质的基本单位组成蛋白质的基本单位 如将天然的蛋白质完全水解，最后都可得到约二十种不同的氨基酸。除脯氨酸和甘氨如将天然的蛋白质
6、完全水解，最后都可得到约二十种不同的氨基酸。除脯氨酸和甘氨 酸外，其余均属于酸外，其余均属于 L-L-氨基酸。氨基酸。幻灯片 9 L-L-氨基酸的结构通式氨基酸的结构通式 幻灯片 10（一）氨基酸的分类：（一）氨基酸的分类：（一）氨基酸的分类：（一）氨基酸的分类： 根据侧链根据侧链 R R 基的化学结构分基的化学结构分 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸 芳香族氨基酸芳香族氨基酸 杂环氨基酸杂环氨基酸 杂环亚氨基酸杂环亚氨基酸 幻灯片 11根据根据根据根据 R R R R 侧链基团解离性质分侧链基团解离性质分侧链基团解离性质分侧链基团解离性质分 1.1.酸性氨基酸酸性氨基酸GluGlu，AspAsp；侧
7、链基团在中性溶液；侧链基团在中性溶液 中解离后带负电荷的氨基酸。中解离后带负电荷的氨基酸。 2.2.碱性氨基酸碱性氨基酸HisHis，ArgArg，LysLys；侧链基团在中性；侧链基团在中性 溶液中解离后带正电荷的氨基酸。溶液中解离后带正电荷的氨基酸。 3.3.中性氨基酸中性氨基酸 侧链基团在中性溶液中不发生解侧链基团在中性溶液中不发生解 离，因而不带电荷的氨基酸。可分为：离，因而不带电荷的氨基酸。可分为： 极性氨基酸：极性氨基酸：TyrTyr，CysCys，SerSer，ThrThr，AsnAsn，GlnGln， ； 非极性氨基酸：非极性氨基酸：GlyGly，AlaAla，ValVal，L
8、euLeu，IleIle，Phe,Phe, ProPro， TrpTrp MetMet。 幻灯片 12幻灯片 13幻灯片 14极性带负电荷氨基酸极性带负电荷氨基酸 天冬氨酸天冬氨酸 asparticaspartic acidacid AspAsp D D 2.972.97 谷氨酸谷氨酸 glutamicglutamic acidacid GluGlu E E 3.223.22极性带正电荷氨基酸极性带正电荷氨基酸 赖氨酸赖氨酸 lysinelysine LysLys K K 9.749.74精氨酸精氨酸 argininearginine ArgArg R R 10.7610.76 组氨酸组氨酸
9、histidinehistidine HisHis H H 7.597.59 幻灯片 15 几种特殊氨基酸几种特殊氨基酸 脯氨酸脯氨酸 （亚氨基酸）（亚氨基酸）幻灯片 16 半胱氨酸半胱氨酸 幻灯片 17（二）氨基酸的理化性质：（二）氨基酸的理化性质：（二）氨基酸的理化性质：（二）氨基酸的理化性质： 1 1两性解离及等电点：两性解离及等电点： 氨基酸分子是一种两性电解质。氨基酸分子是一种两性电解质。 通过改变溶液的通过改变溶液的 pHpH 可使氨基酸分子的解离状态发生改变。可使氨基酸分子的解离状态发生改变。 氨基酸分子带有相等正、负电荷时，溶液的氨基酸分子带有相等正、负电荷时，溶液的 pHpH
10、 值称为该氨基酸的等电点（值称为该氨基酸的等电点（pIpI） 。 幻灯片 18 幻灯片 19 氨基酸等电点的确定氨基酸等电点的确定 酸碱滴定法酸碱滴定法 P131P131 按氨基酸可解离基团的按氨基酸可解离基团的 pKpK 值计算值计算 等电点等电点 pIpI 值相当于该氨基酸的两性解离状态两侧基团值相当于该氨基酸的两性解离状态两侧基团 pKpK 值之和的一半值之和的一半 由由 P132P132 公式公式 由由 pHpH 值值 、AO/A+AO/A+或或 A-/A0A-/A0 测测 pKapKa pKapKa 为常数，为常数， 由由 pHpH 计算计算 A0/A+A0/A+或或 A-/A0A-
11、/A0 由由 质子受体质子受体/ / 质子供体质子供体 可计算可计算 pHpH 组氨酸组氨酸幻灯片 202.2.2.氨基酸的甲醛滴定氨基酸的甲醛滴定氨基酸的甲醛滴定P135 习题 7幻灯片 21 3 3紫外吸收性质：紫外吸收性质：组成天然蛋白质分子的组成天然蛋白质分子的 2020 种氨基酸中，只有色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸对紫外光有光种氨基酸中，只有色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸对紫外光有光 吸收。其吸收峰在吸收。其吸收峰在 280nm280nm 左右，以色氨酸吸收最强。左右，以色氨酸吸收最强。 可利用此性质采用紫外分分光度法测定蛋白质的含量。可利用此性质采用紫外分分光度法测定蛋白质的含量。 幻灯片
12、22 4 4茚三酮反应：茚三酮反应： 氨基酸可与茚三酮缩合产生蓝紫色化合物，其最大吸收峰在氨基酸可与茚三酮缩合产生蓝紫色化合物，其最大吸收峰在 570nm570nm。可利用此性质测。可利用此性质测 定氨基酸的含量。定氨基酸的含量。 自习自习 P139P139 氨基酸的化学反应氨基酸的化学反应 幻灯片 23（三）氨基酸的分析分离（三）氨基酸的分析分离（三）氨基酸的分析分离（三）氨基酸的分析分离 层析：利用氨基酸混合物各组分物理化学性质（如溶解度、吸附能力、电荷和分子量层析：利用氨基酸混合物各组分物理化学性质（如溶解度、吸附能力、电荷和分子量 等）的差别，使各组分在支持物上集中分布在不同区域，借此
13、将各组分分离。等）的差别，使各组分在支持物上集中分布在不同区域，借此将各组分分离。 层析系统：固定相、流动相。层析系统：固定相、流动相。 各组分受固定相的阻力和受流动相的推力影响不同，各组分移动速度也各异，从而使各组分受固定相的阻力和受流动相的推力影响不同，各组分移动速度也各异，从而使 各组分得以分离。此法首先用于有色物质的分离，故又称色谱层析法。各组分得以分离。此法首先用于有色物质的分离，故又称色谱层析法。 层析类型：层析类型： 所用固定相不同：吸附层析、分配层析、离子交换层析、凝胶层析、亲和层析等；所用固定相不同：吸附层析、分配层析、离子交换层析、凝胶层析、亲和层析等；操作方式不同：柱层析
14、、薄层层析和纸层析等。操作方式不同：柱层析、薄层层析和纸层析等。 幻灯片 24分配层析原理：逆流分溶分配层析原理：逆流分溶 柱层析柱层析 纸层析纸层析 薄层层析薄层层析 离子交换层析离子交换层析 气液层析气液层析 高效液相层析高效液相层析 幻灯片 25二、肽二、肽二、肽二、肽(peptide)(peptide)(peptide)(peptide) （一）肽键与肽链：（一）肽键与肽链：蛋白质是由若干氨基酸的氨基与羧基经脱水缩合而连接起来形成的长链化合物。一个氨基蛋白质是由若干氨基酸的氨基与羧基经脱水缩合而连接起来形成的长链化合物。一个氨基 酸分子的酸分子的 -羧基与另一个氨基酸分子的羧基与另一个氨基酸分子的 -氨基在适当的条件下经脱水缩合即生成肽。氨基在适当的条件下经脱水缩合即生成肽。 幻灯片 26 幻灯片 27 两氨基酸单位之间的酰胺键，称为肽键。多肽链中的氨基酸单位称为氨基酸残基。两氨基酸单位之间的酰胺键，称为肽键。多肽链中的氨基酸单位称为氨基酸残基。 多肽链具有方向性，头端为氨基端（多肽链具有方向性，头端为氨基端（N N
