第四章 蛋白质化学 (讲授思路）,概念 分类 功能,第四章 蛋白质化学 (总）,第一节 概述 第二节 氨基酸 第三节 肽 第四节 蛋白质的分子结构 第五节 蛋白质的性质 第六节 蛋白质的分离纯化和测定,第一节 概述,一、蛋白质的概念 二、蛋白质的分类 三、蛋白质的生物学功能,一、蛋白质的概念1,蛋白质：是由许多不同的α-氨基酸按一定的顺序通过肽键连接而成的，具有较稳定的构象并具有一定生理功能的生物大分子一、蛋白质的概述,所有蛋白质含： 碳(C)50～56% 氢(H)6.0～8.0% 氧(O)20～23% 氮(N)15～17%[平均16%] 多数蛋白质含:硫(S)0～4% 有些蛋白质含有磷 少数含铁、铜、锰、锌、钴、钼等 个别还含有碘,（一）蛋白质的化学组成,分子组成：氨基酸是构成蛋白质的基本单位,一、蛋白质的概述,凯氏(Kjedahl)定氮法,根据蛋白质中含有16％的氮，设1g氮相当于Xg蛋白质 100:16= X :1 X= 6.25 样品含氮的克数× 6.25 ×100 =样品中蛋白质的含量（g/100g） 6.25称为蛋白质系数或蛋白质因数,二、蛋白质的分类 (总),球状蛋白质 1.按形状分： 纤维状蛋白质,,,,二、蛋白质的分类1(据外形),球状蛋白质：外形接近球形或椭圆形，溶解性较好，能形成结晶，大多数蛋白质属于这一类 纤维状蛋白质：分子类似纤维或细棒。
它又可分为可溶性纤维状蛋白质和不溶性纤维状蛋白质,2.按组成和溶解度,,简单蛋白质,结合蛋白质,,清蛋白 球蛋白 谷蛋白 醇溶谷蛋白 硬蛋白 精蛋白 组蛋白,,核蛋白 色蛋白 磷蛋白 脂蛋白 糖蛋白,二、蛋白质的分类2(据溶解度),1.清蛋白和球蛋白：清蛋白易溶于水，球蛋白微溶于水，易溶于稀中性盐中 2.精蛋白和组蛋白：碱性蛋白质，存在于细胞核中，溶于水及酸性溶液 3.谷蛋白和醇溶蛋白：植物蛋白，不溶于水，易溶于稀酸、稀碱中，后者可溶于70－80％乙醇中 4.硬蛋白：存在于各种软骨、腱、毛、发、丝等组织中，分为角蛋白、胶原蛋白、弹性蛋白和丝蛋白,二、蛋白质的分类3(据组成),(1)核蛋白（核酸） (2)色蛋白（含金属的色素） (3)糖蛋白（糖） (4)脂蛋白（脂） (5)磷蛋白（磷酸）,结合蛋白,二、蛋白质的分类4(例1),毛发,二、蛋白质的分类4(例2),-角蛋白,二、蛋白质的分类4(例3),,丝蛋白的结构1,二、蛋白质的分类4(例3),,丝蛋白的结构2,二、蛋白质的分类4(例4),,肌球蛋白和肌动蛋白,二、蛋白质的分类4(例5),,,胶原蛋白的结构,二、蛋白质的分类4(例6),,胶原蛋白,二、蛋白质的分类4(例6),生物体内胶原蛋白网,二、蛋白质的分类4(例7),,球状蛋白,二、蛋白质的分类4(例8),,免疫球蛋白的结构,二、蛋白质的分类4(例8),,免疫球蛋白的立体结构,三、蛋白质的生物学功能1(图1）,细胞膜—载体蛋白（物质、信号）、酶,,三、蛋白质的生物学功能1(图2）,,细胞质(包括细胞器)—酶（物质代谢）、信号传递,三、蛋白质的生物学功能1(图3）,细胞核—酶（遗传）、结构蛋白（染色体骨架）,,三、蛋白质的生物学功能2(总）,1.催化功能：酶 2.调节功能：激素 3.结构功能：皮、毛、骨、牙、细胞骨架 4.运输功能：血红蛋白 5.免疫功能：免疫球蛋白 6.运动功能：鞭毛、肌肉蛋白 7.储藏功能：酪蛋白 8.生物膜功能： 及神经传导等,第二节 氨基酸2(总）,一、氨基酸的结构 二、氨基酸的分类 三、氨基酸的性质,一、氨基酸的结构,1.结构特征 2.组成生物体蛋白质的20种氨基酸,1.结构特征,2.组成生物体蛋白质的20种氨基酸1,2.组成生物体蛋白质的20种氨基酸2,二、氨基酸的分类1（三种分类法）,1．根据R基化学结构分为： （1）脂肪族氨基酸 :Gly、Ala 、Val、Leu、Ile、Ser、Thr、Met、Cys、Asp、Asn、Glu、Gln、Arg、Lys （2）芳香族氨基酸：Phe、Tyr（酪）、Try（色） （3）杂环氨基酸：His （4）杂环亚氨基酸：Pro,2．根据酸碱性质 （1）酸性氨基酸：Asp、Glu （2）碱性氨基酸：Arg、His、Lys （3）中性氨基酸：:Gly、Ala 、Val、Leu、Ile、Ser、Thr、Met、Cys、Asn、Gln、Tyr、Try、Pro、Phe,3．根据R基团的极性 （1）非极性氨基酸 ： Gly、 Ala 、Val、Leu、Ile、Pro、Phe、Try、Met （2）极性氨基酸 不带电荷的： Ser、Thr、Cys、Tyr、Asn、GLn 带正电荷的：Lys、Arg、His 带负电荷的：Glu、Asp,1．根据其化学结构1（脂肪族总1）,一氨基一羧基,一氨基二羧基,二氨基一羧基,1．根据其化学结构1（脂肪族总2）,羟基氨基酸,含硫氨基酸,含酰氨基氨基酸,1．根据其化学结构1（脂肪族1[1]）,一氨基一羧基氨基酸1,,1．根据其化学结构1（脂肪族1[2]）,一氨基一羧基氨基酸2,,1．根据其化学结构1（脂肪族1[3]）,一氨基一羧基氨基酸3,,1．根据其化学结构1（脂肪族1[4]）,一氨基一羧基氨基酸4,,1．根据其化学结构1（脂肪族1[5]）,一氨基一羧基氨基酸5,,1．根据其化学结构1（脂肪族2[1]）,一氨基二羧基氨基酸1,,1．根据其化学结构1（脂肪族2[2]）,一氨基二羧基氨基酸2,,,1．根据其化学结构1（脂肪族2[3]）,一氨基二羧基氨基酸3,,1．根据其化学结构1（脂肪族2[4]）,一氨基二羧基氨基酸4,,1．根据其化学结构1（脂肪族3[1]）,二氨基一羧基氨基酸1,,1．根据其化学结构1（脂肪族3[2]）,二氨基一羧基氨基酸2,,1．根据其化学结构1（脂肪族3[3]）,二氨基一羧基氨基酸3,,1．根据其化学结构1（脂肪族4[1]）,羟基氨基酸1,,1．根据其化学结构1（脂肪族4[2]）,羟基氨基酸2,,1．根据其化学结构1（脂肪族5[1]）,含硫基氨基酸1,,1．根据其化学结构1（脂肪族5[2]）,含硫基氨基酸2,1．根据其化学结构1（脂肪族5[3]）,含硫基氨基酸3,,1．根据其化学结构1（芳香族总）,1．根据其化学结构2（芳香族1）,,1．根据其化学结构2（芳香族2）,,1．根据其化学结构1（杂环族总）,1．根据其化学结构3（杂环1）,,1．根据其化学结构3（杂环2）,,1．根据其化学结构3（杂环3）,亚氨基酸,1．根据其化学结构3（杂环4）,2．根据酸碱性质1（酸性）,天冬氨酸,谷氨酸,,,2．根据酸碱性质2（碱性）,赖氨酸,精氨酸,组氨酸,,,,2．根据酸碱性质3（中性）,含一氨基一羧基的氨基酸，包括两种酸性氨基酸产生的酰胺（谷氨酰胺和天冬酰胺）,3．根据R基团的极性1(非极性1）,苯丙氨酸,胱氨酸,蛋氨酸,甘氨酸,丙氨酸,缬氨酸,亮氨酸,异亮氨酸,脯氨酸,色氨酸,3．根据R基因的极性1(非极性2）,甘氨酸按理属于极性的，但因其α-碳上的氢受到易解离的α-氨基和α-羧基的影响，因此不体现极性,3．根据R基因的极性2(极性1）,不带电荷的,酪氨酸,半胱氨酸,丝氨酸,苏氨酸,天冬酰胺,谷氨酰胺,3．根据R基因的极性2(极性2）,赖氨酸,精氨酸,组氨酸,带正电荷的(碱性氨基酸),3．根据R基因的极性2(极性3）,带负电荷的(酸性氨基酸),天冬氨酸,谷氨酸,二、氨基酸的分类2（不常见的氨基酸）,-丙氨酸,-氨基丁酸,其他见： P45 表4-2,H2N-CH2-CH2-COOH,H2N-CH2-CH2-CH2-COOH,三、氨基酸的性质,1.物理性质 2.两性性质 3.紫外吸收 4.化学性质,1.物理性质,物理性状：无色晶体 熔点：高，一般在200℃以上 溶解性：不溶于有机溶剂;能溶解于水、稀酸或稀碱中。
各种氨基酸在水中的溶解度差别很大通常酒精能把氨基酸从其溶液中沉淀析出 旋光性：除甘氨酸外，其他氨基酸均具有旋光性2.两性性质1（1）,氨基酸在溶液和晶体状态主要以兼性离子形式存在,2.两性性质1（2）,,,,,K1,,C,O,O－,C,H+H+,H,2,N,CH3,,,,,,,,,,K2,Ala+,Ala ±,Ala－,酸碱相互关系HA（酸） A－（碱）+H＋,,,2.两性性质1（3）,Asp+,Asp ±,Asp －,C,O,O－,C,H,H,3,N +,CH2,,,,,－,Asp =,2.两性性质2,加酸时,H+,H+,总电荷 “+”,2.两性性质3,加碱时,总电荷 “－”,OH－,OH－,2.两性性质4（1）,在酸性溶液中 （pH ＜pI）,在晶体状态或水溶液中 （pH=pI）,在碱性溶液中 （pH＞pI）,氨基酸的羧基与氨基的解离程度受溶液pH影响,2,,,2.两性性质4（2）,等电点的定义：当溶液处于某一pH值时，氨基酸分子中所含的-NH3+和-COO-数目正好相等，净电荷为0这一pH值即为氨基酸的等电点，简称pI每种氨基酸都有特定的等电点在等电点时，氨基酸的溶解度最小。
氨基酸的等电点除可用酸碱滴定法测定外，还可按氨基酸的解离常数pK计算 氨基酸等电点pI等于两性离子两边的pK值的算术平均值,书46页,中性氨基酸中-COOH与-NH2解离的能力不同， COOH解离的能力大于NH2 ， 因此中性氨基酸的pH不等于7，一般略小于7，即负离子多一些2.两性性质4（3）,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1.0,0.5,0,0.5,1.0,0,7,13,,,,,pK´1=2.34,pI=5.97,pK´2=9.60,Gly +,Gly+ Gly,Gly,Gly Gly -,,Gly -,A,B,pH,HCl,NaOH,甘氨酸的滴定曲线,C,O,O－,C,H+H+,H,2,N,H,,,,,,,,,,K2,Gly +,Gly ±,Gly －,K1=[Gly±][H+]/ [Gly +] K2=[Gly －][H+]/ [Gly ±],,2.两性性质4（5）,丙氨酸pI的计算,C,O,O－,C,H+H+,H,2,N,CH3,,,,,,,,,,K2,Ala+,Ala ±,Ala－,K1=[Ala±][H+]/ [Ala+] [Ala+]= [Ala ±][H +]/ K1 K2=[Ala－][H+]/ [Ala±] [Ala－]=[Ala±] K2/ [H +] 到达等电点时， [Ala+]= [Ala－] ∴[Ala ±][H +]/ K1 = [Ala±] K2/ [H +]，即： K1 K2 = [H +]2 两边取负对数：－lg [H +]2= －lg K1－lg K2 ∵ －lg [H +] =pH －lg K1 = pK1 － lg K2= pK2 ∴2pH = pK1 ＋pK2 令pI为等电点时的pH， 则： pI＝ （pK1 ＋pK2）/2,2.两性性质4（6）,天冬氨酸pI的计算,Asp+,Asp ±,Asp －,C,O,O－,C,H,H,3,N +,CH2,,,,,－,Asp =,等电点时为Asp ± ∴ pI＝ （pK1 ＋pK2）/2,2.两性性质4（7）,赖氨酸pI的计算,Lys+ +,Lys +,Lys ±,Lys －,等电点时为Lys ± ∴ pI＝ （pK2 ＋pK3）/2,2.紫外吸收1,构成蛋白质的20种氨基酸在可见光区都没有光吸收。
在紫外区只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力 苯丙氨酸的max＝259nm 酪氨酸的max＝278nm 色氨酸的max＝279nm,蛋白质中含有这些芳香族氨基酸，所以也有紫外吸收能力一般用紫外分光光度计在280nm波长下测定最大光吸收，而测定蛋白质的含量,2.紫外吸收2,3.化学性质（总）,α-羧基参加的反应：叠氮、脱羧、成盐、成酯反应 α-氨基参加的反应：亚硝酸反应、2，4-二硝基氟苯反应等 α-氨基和α-羧基共同参加的反应：茚三酮反应及成肽反应 侧链R基参加的反应：,。