生物化学通用版课件4药蛋白质化学1.jsp

学习内容第一篇：生命的分子基础第一篇：生命的分子基础 糖、脂、蛋白质、核酸化学糖、脂、蛋白质、核酸化学 酶、激素及作用酶、激素及作用第二篇：物质代谢与能量转换第二篇：物质代谢与能量转换 体内能量的产生与利用体内能量的产生与利用 营养物营养物(糖、脂、蛋白质）的代谢糖、脂、蛋白质）的代谢 核酸和蛋白质合成，代谢调节核酸和蛋白质合成，代谢调节第三篇：药学生化第三篇：药学生化讲义：生物化学（第6版）吴梧桐主编成绩计算：平时30%：平时课堂考勤测试，讨论作业期末考试 70%实验：讲义：生化教研室自编英文讲义 内容：实验II，III，请做好预习 第二周开始 （周一下午2点30分，医学院717，718，719）2第四章第四章 蛋白质的化学蛋白质的化学3第一节第一节 Pr-生命的物质基础生命的物质基础一、一、Pr-生物体基本成分生物体基本成分 蛋白质（蛋白质（protein,Pr）普遍存在普遍存在 构成细胞组织构成细胞组织 占人固体量占人固体量45%（表（表4-1）二、二、Pr具有多样性的生物学功能具有多样性的生物学功能 生命现象和生理活动往往是通过生命现象和生理活动往往是通过Pr来实现。来实现。1.生物催化作用；生物催化作用；2.代谢调节作用；代谢调节作用；3.免疫保护作用；免疫保护作用；4.转运和储存作用；转运和储存作用；5.运动支持作用；运动支持作用；6.控制生长和分化；控制生长和分化；7.接受和传递信息作用；接受和传递信息作用；8.生物膜的功能。生物膜的功能。4第二节第二节 蛋白质的化学组成蛋白质的化学组成一、蛋白质的元素组成一、蛋白质的元素组成 含有含有C、H、O、N、S、P、Fe、Mo、I、Zn。蛋白质蛋白质氮含量恒定氮含量恒定1517%，平均为，平均为16%。据此据此,可定氮测定可定氮测定样品中样品中Pr的含量的含量。Pr含量含量含氮量含氮量100/16(6.25)5二、二、Pr 结构的基本单位氨基酸结构的基本单位氨基酸 氨基酸（氨基酸（amino acid,AA），天然的天然的AA约约180种；种；组成蛋白质有组成蛋白质有20余种称之为余种称之为基本基本AA(编码编码AA）（一）一）AA的结构的结构 化学结构通式：化学结构通式：6AA结构特点结构特点：1.基本基本AA为为AA，（脯（脯AA为为-亚氨基酸）亚氨基酸）2.不同不同AA，R侧链不同侧链不同 3.除甘氨酸（除甘氨酸（R=H)外，其余外，其余AA的的C为不对称碳原子，为不对称碳原子，具旋光性，有构型。具旋光性，有构型。基本基本AA均为均为L-AA。7 AA名称可用英文三字符或一字符表示名称可用英文三字符或一字符表示8（二）氨基酸的分类二）氨基酸的分类 以以R侧链基团侧链基团的结构性质为的结构性质为分类基础分类基础1.非极性非极性R基基AA：R基为疏水性的基为疏水性的 丙、纈丙、纈、亮、异亮、蛋、苯丙、脯、色、亮、异亮、蛋、苯丙、脯、色2.极性不带电荷极性不带电荷R基基AA：丝、苏、酪、天冬酰胺、谷氨酰胺、半胱氨酸、甘氨酸丝、苏、酪、天冬酰胺、谷氨酰胺、半胱氨酸、甘氨酸3.带负电荷带负电荷R基基AA：酸性：酸性AA：谷、天冬谷、天冬4.带正电荷带正电荷R基基AA：碱性：碱性AA：赖、精、组赖、精、组蛋白质中其他蛋白质中其他AA：无翻译密码，：无翻译密码，Pr合成后加工而成的：合成后加工而成的：羟脯、羟赖、胱氨酸、羟脯、羟赖、胱氨酸、T4（四碘甲腺原氨酸）四碘甲腺原氨酸）非蛋白质非蛋白质AA：不存在于：不存在于Pr中，游离形式存在。中，游离形式存在。丙氨酸、丙氨酸、D-苯丙氨酸、同型半胱氨酸、苯丙氨酸、同型半胱氨酸、氨基丁酸等等氨基丁酸等等 91011（三）氨基酸的分离与分析（三）氨基酸的分离与分析 测定蛋白质分子组成和结构的基础测定蛋白质分子组成和结构的基础分离方法分离方法分离方法分离方法：溶解度法、等电点法、特殊试剂沉淀法、离子交换法溶解度法、等电点法、特殊试剂沉淀法、离子交换法分析方法原理：分析方法原理：分析方法原理：分析方法原理：1.1.自动氨基酸分析仪自动氨基酸分析仪自动氨基酸分析仪自动氨基酸分析仪 准确测定蛋白质样品中各种准确测定蛋白质样品中各种AA含量含量 先酸水解获得水解液（游离先酸水解获得水解液（游离AA），），再进行柱层析（离子交再进行柱层析（离子交换），用不同换），用不同pH和离子强度的缓冲液进行梯度洗脱，分离。全和离子强度的缓冲液进行梯度洗脱，分离。全过程由计算机控制完成过程由计算机控制完成。122.2.高效液相色谱高效液相色谱高效液相色谱高效液相色谱 固定相表面积大（颗粒细）；溶剂系统高压，洗固定相表面积大（颗粒细）；溶剂系统高压，洗脱速度快。替代多种柱层析系统。脱速度快。替代多种柱层析系统。用于蛋白质分析纯化等用于蛋白质分析纯化等3.3.离子交换层析离子交换层析离子交换层析离子交换层析：利用离子交换剂对不同利用离子交换剂对不同AA吸附能力的差异吸附能力的差异进行分离。进行分离。在一定条件下，各种在一定条件下，各种AA所带的电荷性质和数量不同，所带的电荷性质和数量不同，而与离子交换剂的亲和力各异，控制条件将它们逐个而与离子交换剂的亲和力各异，控制条件将它们逐个分离，然后进行定性和定量的分析。分离，然后进行定性和定量的分析。134.4.生物质谱生物质谱生物质谱生物质谱 质谱质谱mass spectrometry，MS：带电原子、分子或分子碎片按质荷比（或质量）的大带电原子、分子或分子碎片按质荷比（或质量）的大小排列的小排列的图谱图谱 基本原理：基本原理：AA（或肽）分子在质谱的离子化室中轰出后被电离，或肽）分子在质谱的离子化室中轰出后被电离，所生成的各种正离子碎片在高压电场中加速，经过磁场所生成的各种正离子碎片在高压电场中加速，经过磁场时被偏转时被偏转.通过改变加速电压或磁场强度，通过改变加速电压或磁场强度，可只允许某一质荷可只允许某一质荷比的离子通过出口狭缝，被离子捕获器收集比的离子通过出口狭缝，被离子捕获器收集，经过信息，经过信息的放大处理，记录成条状的质谱图，与标准样品质谱图的放大处理，记录成条状的质谱图，与标准样品质谱图对照，得到未知样品的结构信息。对照，得到未知样品的结构信息。14第三节第三节 蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构 一、蛋白质的一级结构一、蛋白质的一级结构primary structure 共价结构或基本结构共价结构或基本结构*：蛋白质是由不同的氨基酸种类、数量和排列：蛋白质是由不同的氨基酸种类、数量和排列顺序，通过肽键而构成的高分子有机含氮化合物。顺序，通过肽键而构成的高分子有机含氮化合物。一级结构亦可为：一级结构亦可为：多肽链中多肽链中AA的排列顺序。的排列顺序。为蛋白质结构与功能的基础为蛋白质结构与功能的基础15（一）肽键和肽链（一）肽键和肽链 1.肽键肽键（peptide bond）：）：又称酰胺键又称酰胺键“-CO-NH”由一分子由一分子AA的的 羧基羧基与另一与另一AA的的氨基氨基缩合脱水而成。缩合脱水而成。162.肽链肽链：polypeptide chain AA通过通过肽键肽键相连的相连的化合物化合物 两个两个AA组成为二肽；三个组成为二肽；三个AA组成为三肽；依此类推。组成为三肽；依此类推。10AA组成的肽组成的肽多肽多肽 肽链中的氨基酸部分已肽链中的氨基酸部分已不完整不完整，所以称之为，所以称之为-氨基酸残基氨基酸残基17肽链特点：肽链特点：（1)共价主链共价主链：多肽链骨干为：多肽链骨干为AA羧基羧基与（另一）与（另一）AA的的氨氨基基形成的形成的肽键肽键规则规则重复排列而成。重复排列而成。重复排列而成。重复排列而成。侧链侧链：R基部分基部分（2)结构方向性：结构方向性：一条多肽链有两个末端一条多肽链有两个末端 氨基末端（氨基末端（N端）端）：含自由：含自由氨基的一端；氨基的一端；羧基末端（羧基末端（C端端）：含自由）：含自由羧基的一端。羧基的一端。（3)书写命名习惯：书写命名习惯：N端在左；端在左；C端在右端在右。命名亦是从左到右。命名亦是从左到右。（4)一种排列即为一种蛋白质，所以自然界虽只有二十一种排列即为一种蛋白质，所以自然界虽只有二十种种AA却构成了繁多的蛋白质种类却构成了繁多的蛋白质种类1819Pr或多肽或多肽 AA残基数残基数 Pr或多肽或多肽 AA残基数残基数加压素加压素 9 干扰素干扰素 166胰高血糖素胰高血糖素 29 血红蛋白血红蛋白 574 胰岛素胰岛素 51 球蛋白球蛋白 1250 核糖核酸酶核糖核酸酶 124 FA合成酶合成酶 20000 烟草花叶病毒烟草花叶病毒 33650蛋白质一级结构的稳定力量蛋白质一级结构的稳定力量肽键肽键 （有人认为二硫键亦属）（有人认为二硫键亦属）自然界存在自然界存在无分支的开链多肽，环状多肽等无分支的开链多肽，环状多肽等。20（二）蛋白质一级结构测定原理（二）蛋白质一级结构测定原理1.AA组成的分析：组成的分析：包括样品纯化、多肽链数目测定、包括样品纯化、多肽链数目测定、AA组成的分析组成的分析（水解后，自动分析仪测定）。（水解后，自动分析仪测定）。2.N末端末端AA分析：确定多肽链数目，分析：确定多肽链数目，AA排列顺序的测定。排列顺序的测定。（1)二硝基氟苯法（二硝基氟苯法（DNFB)：N末端与末端与DNFB反应，生成反应，生成DNP多肽衍生物（其对酸多肽衍生物（其对酸稳定性高）。肽链再经水解后，稳定性高）。肽链再经水解后，DNPAA（N末端）末端）用有机溶剂提取分离，用层析进行定量或定性。用有机溶剂提取分离，用层析进行定量或定性。（2)二甲氨基萘磺酰氯法（二甲氨基萘磺酰氯法（DNS-Cl）：基本同前法基本同前法 特点：特点：DNS-N端端AA具强烈荧光，灵敏度高，可直接测定。具强烈荧光，灵敏度高，可直接测定。经酸水解，不能重复应用。经酸水解，不能重复应用。氨基酸组成和排列顺序的分析氨基酸组成和排列顺序的分析2122(3)Edman降解法降解法：仅释放：仅释放N末端残基末端残基 特点：特点：苯异硫氰苯异硫氰PITC与肽的与肽的N末端氨基反应，碱性条末端氨基反应，碱性条件下（件下（pH9.09.5)生成苯氨基硫甲酰基衍生物（生成苯氨基硫甲酰基衍生物（PTC肽），酸性中裂解环化为肽），酸性中裂解环化为PTHAA，抽提后鉴定。抽提后鉴定。233.C末端末端AA的分析（较前法误差大的分析（较前法误差大）（1）肼解法）肼解法 多肽与无水肼加热发生肼解，多肽与无水肼加热发生肼解，C末端末端AA以游离形以游离形式释出后，用式释出后，用DNFB法或法或DNS法或层析鉴定法或层析鉴定（2)羧肽酶法：羧肽酶法：肽链外切酶，特异水解肽链外切酶，特异水解C-末端末端AA，常用常用 羧肽酶羧肽酶A：水解脂肪族或芳香族水解脂肪族或芳香族AA构成之构成之C末端；末端；羧肽酶羧肽酶B：水解碱性水解碱性AA构成之构成之C端。端。（4）氨肽酶法）氨肽酶法：肽键外切酶。：肽键外切酶。从肽链的从肽链的N端开始逐个切掉端开始逐个切掉AA。由于酶水解速由于酶水解速度不同而使用受限。度不同而使用受限。244.大分子多肽大分子多肽AA顺序的确定顺序的确定 大分子需更复杂的步骤。大分子需更复杂的步骤。先将大分子多肽裂解为小片段，分离纯化测序。先将大分子多肽裂解为小片段，分离纯化测序。裂解法：化学裂解法，酶解法。裂解法：化学裂解法，酶解法。可根据裂解方法特点选择多种结合，综合分析，推导可根据裂解方法特点选择多种结合，综合分析，推导出肽链中出肽链中AA排列顺序。排列顺序。另有：另有：X线结构分析法；线结构分析法；气质谱连用法；气质谱连用法；核酸推导核酸推导法法（最有效）对蛋白质一级结构进行测定。（最有效）对蛋白质一级结构进行测定。25二、蛋白质的构象二、蛋白质的构象conformation（空间结构、立体结构、高级结构、三维构象）空间结构、立体结构、高级结构、三维构象）指蛋白质分子中指蛋白质分子中原子原子和和基团基团在三维空间上的排列、在三维空间上的排列、分布及肽链的走向分布及肽