蛋白质分子基础绪论ppt课件

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1、蛋白质分子根底 开课单位:生命科学学院 主讲教师：刘森林讲授内容主要:蛋白质的制备蛋白质一级构造的测定蛋白质的化学修饰蛋白质分子构象蛋白质构造与功能肽的合成蛋白质与其他分子的相互作用了解:蛋白质营养蛋白质工程蛋白质研讨最新技术及研讨进展第一章：绪论一.蛋白质的重要位置二.蛋白质的组成三.蛋白质的分类一一.蛋白质的重要位置蛋白质的重要位置蛋白蛋白质存在于一切的生物存在于一切的生物细胞中，是构胞中，是构成生物体最根本的构造物成生物体最根本的构造物质和功能物和功能物质。蛋白蛋白质是生命活是生命活动的物的物质根底，它参与根底，它参与了几乎一切的生命活了几乎一切的生命活动过程。程。一一.蛋白质的重要位置

2、蛋白质的重要位置生物界的蛋白质有1010-1020种。蛋白蛋白质的的组成成分成成分蛋白蛋白质的元素的元素组成：成：C C、H H、O O、N N16%16%、S S、P P、FeFe、CuCu、ZnZn、MoMo、MgMg、CoCo、I I、等、等蛋白蛋白质含量克含量克% % = =每克生物每克生物样品中含氮的克数品中含氮的克数 6.25 6.25定氮法丈量蛋白定氮法丈量蛋白质含量含量 主要食品中蛋白质含量及蛋白利用率主要食品中蛋白质含量及蛋白利用率蛋白质的主要组成成分是氨基酸。氨基酸的组成通式：二二.蛋白质的组成蛋白质的组成l除除甘甘氨氨酸酸和和脯脯氨氨酸酸外外，其其他他均均具具有有如如上上

3、构构造造通通式。式。 -氨基酸氨基酸可变部可变部分分不变部分不变部分 二二.蛋白质的组成蛋白质的组成氨基酸可分为:常见的蛋白质氨基酸:20种非常见的蛋白质氨基酸:衍生氨基酸 在肽生物合成中间或合成之后构成的。如L-胱氨酸等。非蛋白质氨基酸:200多种常见的蛋白质氨基酸常见的蛋白质氨基酸常见氨基酸的分类 根据侧链的性质分为：1.脂肪族氨基酸2.芳香族氨基酸3.杂环族氨基酸1.脂肪族氨基酸含一羧基一氨基：Gly、 Ala、Val、Leu、Ile含羟基氨基酸：Ser、Thr含硫氨基酸：Cys、Met含酰胺基氨基酸:Asn、Gln含一氨基两羧基的酸性氨基酸:Asp、Glu含两胺基一羧基的碱性氨基酸:L

4、ys、Arg一羧基一氨基氨基酸(1)甘氨酸甘氨酸(Glycine,Gly,简称简称G侧链是个氢原子，是侧链是个氢原子，是 20种氨基酸中最简单的。种氨基酸中最简单的。甘氨酸的甘氨酸的a-碳不是手性碳。碳不是手性碳。食品调味剂食品调味剂 ，是海鲜海鲜味的重要成分。，是海鲜海鲜味的重要成分。 +NH3 CHCOO- H一羧基一氨基氨基酸(2)丙氨酸(Alanine, Ala,简称A丙氨酸是生物体把氨从肌肉送到肝脏的载体。+NH3 CHCOO- CH3 一羧基一氨基氨基酸(3)缬氨酸(Valine,Val,简称V)+NH3 CHCOO- CHCH3 CH3 一羧基一氨基氨基酸(4)亮氨酸(Lecin

5、e,Leu,简称L)锌指构造当中的一种高度保守蛋白质。亮氨酸拉链中含4到5个亮氨酸,可特异性地结合DNA。+NH3 CHCOO- CH2 CH CH3 CH3 一羧基一氨基氨基酸(5)异亮氨酸异亮氨酸(Isoleucine,Ile,简称简称I)R基团较大时呵斥空间位阻，是导致基团较大时呵斥空间位阻，是导致 -helix的的不稳定要素之一。不稳定要素之一。+NH3 CHCOO- CH2 CH CH2 CH3 CH3 含羟氨基酸(1)丝氨酸(Serine,Ser,简称S+NH3 CHCOO- CH2OH 含羟基氨基酸(2)苏氨酸苏氨酸Threonine,Thr,简称简称T侧链羟基可与适当的供体和配

6、体构成氢键。侧链羟基可与适当的供体和配体构成氢键。蛋白质的糖基化及其修饰蛋白质的糖基化及其修饰 丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸残基侧链的丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸残基侧链的-OH基上，构基上，构成成O-衔接的寡糖蛋白。衔接的寡糖蛋白。蛋白激酶和信号级联。蛋白激酶和信号级联。+NH3 CHCOO- CHCH3 OH含硫氨基酸(1)半胱氨酸(Cystine,Cys,简称C)蛋白质分子的两个半胱氨酸经过二硫键构成胱氨酸，有利于蛋白质的稳定。+NH3 CHCOO- CH2 SH 含硫氨基酸(2)甲硫氨酸Methionine,Met,简称M,蛋氨酸蛋白质合成的起始氨基酸。活化的甲硫氨酸：S-腺苷甲硫氨酸是甲基供体。

7、+NH3 CHCOO- CH2 CH2CH3 S 含酰胺氨基酸(1)天冬酰胺(Asparagine,Asn,简称N)+NH3 CHCOO- CH2 CONH2 含酰胺氨基酸(2)谷氨酰胺(Glutarnine,Gln,简称Q)谷氨酰胺可以把氨从血液运动到肝脏。+NH3 CHCOO- CH2 CH2 CO NH2 含一氨基二羧基氨基酸(1)天冬氨酸(Asparaticacid,Asp,简称D)天冬氨酸经过脱氨生成草酰乙酸而促进三羧酸循环，故是三羧酸循环中的重要成分 天冬氨酸还是合成乳清酸等核酸前体物质的原料。 +NH3 CHCOO- CH2 COO- 含一氨基二羧基氨基酸(2)谷氨酸谷氨酸(Gl

8、utamicacid,Glu,简称简称E)谷氨酸具有兴奋性递质作用，它们是哺乳动物中枢神谷氨酸具有兴奋性递质作用，它们是哺乳动物中枢神经系统中含量最高的氨基酸，其兴奋作用仅限于中枢。经系统中含量最高的氨基酸，其兴奋作用仅限于中枢。对改良和维持脑功能必不可少。对改良和维持脑功能必不可少。+NH3 CHCOO- CH2 CH2COO- 含二氨基一羧基的碱性氨基酸(1)赖氨酸赖氨酸(Lysine,Lys,简称简称K)是碱性必需氨基酸。谷物食品中的赖氨酸含量甚低，是碱性必需氨基酸。谷物食品中的赖氨酸含量甚低，且在加工过程中易被破坏而缺乏，故称为第一限制性且在加工过程中易被破坏而缺乏，故称为第一限制性氨

9、基酸。氨基酸。大豆蛋白富含赖氨酸。食用大豆制品大豆蛋白富含赖氨酸。食用大豆制品 可以优化食物构可以优化食物构造，促进人体安康。造，促进人体安康。 +NH3 CHCOO- CH2 NH3 CH2 CH2 CH2 + 含二氨基一羧基的碱性氨基酸(2)精氨酸精氨酸(Arginine,Arg,R)是鸟氨酸循环中的一个组成成分，有助于将血是鸟氨酸循环中的一个组成成分，有助于将血液中的氨转变为中性无毒的尿素而排泄出去。液中的氨转变为中性无毒的尿素而排泄出去。 NH2 +NH3 CHCOO- CH2 CH2 CH2 NH CNH2 + 2.芳香族氨基酸(1)苯丙氨酸苯丙氨酸(Phenylalanine,Ph

10、e,简称简称F)苯丙氨酸可以转变为酪氨酸。是供应体内合成苯丙氨酸可以转变为酪氨酸。是供应体内合成甲状腺素的来源。甲状腺素的来源。+NH3 CHCOO- CH2 2.芳香族氨基酸(2)酪氨酸酪氨酸(Tyrosine,Tyr,简称简称Y)经过酪氨酸蛋白激酶使酪氨酸残基磷酸化是信经过酪氨酸蛋白激酶使酪氨酸残基磷酸化是信号级联放大的重要途径。号级联放大的重要途径。 +NH3 CHCOO- CH2 OH3.杂环族氨基酸(1)色氨酸色氨酸(Tryptophan,Trp,简称简称W)可代谢产生可代谢产生5-羟色胺，是脊椎动物的一种神经羟色胺，是脊椎动物的一种神经递质。递质。代谢产生吲哚乙酸，是一种植物激素代

11、谢产生吲哚乙酸，是一种植物激素H+NH3 CHCOO- CH2 CN3.杂环族氨基酸(2)组氨酸(Histidine,His,简称H)基因工程中，6个组氨酸与目的蛋白交融基因的表达后，可以用Ni2+离子螯合亲和层析纯化表达产物。纯度高，操作简便。组氨酸脱羧基产生组胺。组胺是一种剧烈的血管舒张物质。在创伤或者炎症病变部位会有组胺释放。+NH3 CHCOO- CH2 HNNHC H+CHC3.杂环族氨基酸(3)脯氨酸脯氨酸(Proline,Pro,简称称P)多多肽链中有中有Pro或或HO-Pro，helix中断，中断，产生生结节，是，是导致致helix不不稳定的要素之一。定的要素之一。CHCOO-

12、 CH2 NH2 H2C CH2 +氨基酸的极性 (R基)(1)非极性的非极性的R基氨基酸基氨基酸(2)不带电荷的极性不带电荷的极性R基氨基酸基氨基酸(3)带正电荷的带正电荷的R基氨基酸基氨基酸(4)带负电荷的带负电荷的R基氨基酸基氨基酸非极性的R基氨基酸丙氨酸 (R基的疏水性最小缬氨酸亮氨酸异亮氨酸脯氨酸苯丙氨酸色氨酸甲硫氨酸不带电荷的极性R基氨基酸丝氨酸苏氨酸半胱氨酸酪氨酸天冬酰胺谷氨酰胺带正电荷的R基氨基酸赖氨酸精氨酸组氨酸带负电荷的R基氨基酸天冬酰胺谷氨酰胺记住碱性氨基酸在中性溶液中带正电荷： 包括 Lys、Arg、His 酸性氨基酸在中性溶液中带负电荷：包括Asp、Glu碱性氨基酸和

13、酸性氨基酸都是强亲水性的。不带电荷的极性R基氨基酸：带有-OH(Ser、Thr、Tyr )、-SH(Cys)、酰胺基(Asn、Gln)非极性的R基氨基酸侧链是疏水的:剩余的种氨基酸Ala、Val、Leu、Ile、Met、Pro、Phe、Trp)习题习题在水溶液中，Val，Glu，Ile，Lys，Asn这几种残基中趋向于球蛋白内部的有Glu，Ile;B.Lys，Asn; Val、Ile; D. Glu，Lys以下不含极性链的氨基酸是 A酪氨酸；B苏氨酸C亮氨酸；D丝氨酸 必需氨基酸:种Lys、Met、Trp、Thr、Phe、Ile、Leu、Val。 体内不能合成，必需由食物中的蛋白质供应。 非必

14、需氨基酸:12种 也是组成人体蛋白质的重要成份，而且也要坚持一定比例，但只需有氮元素存在人体就能本人制造。 Arg、His为半必需氨基酸。 人体合成速度慢,不能满足人体需求,也被称为半必需氨基酸 非常见的蛋白质氨基酸非常见的蛋白质氨基酸(1)L-胱氨酸+NH3 CHCOO- CH2 S CH2 CHCOO- NH3+S非常见的蛋白质氨基酸非常见的蛋白质氨基酸(2)L-甲状腺素它是由甲状腺分泌的一种激素。对动物具有多种剧烈作用。总的表现是加强机体新陈代谢，引起耗氧量及生热量的添加，并促进智力与体质的发育。CII O IIHOCH2 NH3COO-H + +非常见的蛋白质氨基酸非常见的蛋白质氨基酸

15、(3)L-羟脯氨酸羟脯氨酸CHCOO- CH2 NH2 H2C CH +OH 存在于结缔组织的纤维蛋白中。存在于结缔组织的纤维蛋白中。非常见的蛋白质氨基酸非常见的蛋白质氨基酸(4)锁链素锁链素+CH(CH2 )2-OOC H3N(CH2 )4CH NH3 COO- (CH2 )3CH COO- NH3 +(CH2 )2CH COO- NH3 +存在于弹性蛋白中存在于弹性蛋白中,它可以和四个肽链衔接它可以和四个肽链衔接.因此具因此具有弹性的作用。有弹性的作用。非蛋白质氨基酸非蛋白质氨基酸(1)-丙氨酸丙氨酸是泛酸和是泛酸和辅酶A的的组成部分成部分+H3N CH2 CH2 COO- 非蛋白质氨基酸

16、非蛋白质氨基酸(2)鸟氨酸鸟氨酸尿素生成的中间产物尿素生成的中间产物+NH3 CHCOO- CH2 NH3 CH2 CH2 + 非蛋白质氨基酸非蛋白质氨基酸(3)瓜氨酸瓜氨酸尿素生成的中间产物尿素生成的中间产物+NH3 CHCOO- CH2 NH CH2 CH2 CO NH2 非蛋白质氨基酸非蛋白质氨基酸(4)苯甘氨酸苯甘氨酸抗菌素抗菌素(micakgcin)+NH3 CHCOO- 非蛋白质氨基酸非蛋白质氨基酸(5)甲基天冬氨酸甲基天冬氨酸天冬霉素天冬霉素(aspartocin)NH3 CHCOO- CH COO- CH3 +三、蛋白三、蛋白质的分的分类1 1根据蛋白根据蛋白质的外形分的外形分

17、类球状蛋白球状蛋白质：globular proteinglobular protein 溶解性溶解性较好，能构成好，能构成结晶。晶。纤维状蛋白状蛋白质：fibrous proteinfibrous protein 可分可分为可溶性可溶性纤维状蛋白状蛋白质和不溶性和不溶性纤维状蛋白状蛋白质。2 2根据蛋白根据蛋白质的的组成分成分类简单蛋白蛋白(simple protein) (simple protein) - -氨基酸氨基酸组成的成的肽链 清蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶谷蛋白、精清蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶谷蛋白、精蛋白、蛋白、组蛋白、硬蛋白等蛋白、硬蛋白等结合蛋白合蛋白(conjugated

18、protein) (conjugated protein) 由由简单蛋白与其它非蛋白成分蛋白与其它非蛋白成分结合而成合而成 糖蛋白、核蛋白、脂蛋白糖蛋白、核蛋白、脂蛋白 磷蛋白、金属蛋白、血磷蛋白、金属蛋白、血红素蛋白素蛋白 黄素蛋白黄素蛋白氨基酸的理化性质氨基酸的理化性质酸碱性酸碱性质旋光性旋光性光吸收光吸收氨基酸的酸碱性质：氨基酸的酸碱性质： 氨基酸的兼性离子方式和两性解离氨基酸的兼性离子方式和两性解离 氨基酸的解离性氨基酸的解离性质pH pI pH=pI pHpI净电荷净电荷 +1 0 -1 正离子正离子 两性离子两性离子 负离子负离子 等电点等电点PI 氨基酸的等氨基酸的等电点点氨氨基

19、基酸酸分分子子中中所所含含的的-NH3+-NH3+和和-COO-COO-数数目目正好相等，正好相等，净电荷荷为0 0时的的环境境pHpH值即即为氨基酸的等氨基酸的等电点，点，简称称pIpI。氨基酸等电点的计算氨基酸等电点的计算侧链不不带电荷中性氨基酸，其等荷中性氨基酸，其等电点是点是 它的它的pK1pK1和和pK2pK2的算的算术平均平均值： pI = (pK/1 + pK /2 )/2 pI = (pK/1 + pK /2 )/2 酸性氨基酸：酸性氨基酸： pI = (pK/1 + pK/R-COO- )/2 pI = (pK/1 + pK/R-COO- )/2 碱性氨基酸：碱性氨基酸： p

20、I = (pK/2 + pK/R-NH2 )/2 pI = (pK/2 + pK/R-NH2 )/2 3运用：运用： a)a)氨基酸溶液能起氨基酸溶液能起缓冲作用冲作用 pK pK区区发扬最大的最大的缓冲作用；冲作用；b)b)等等电点点时，氨基酸的溶解度最小，氨基酸的溶解度最小氨基酸的分氨基酸的分别；c)c)氨基酸的氨基酸的带电性性质电泳或离子交泳或离子交换法分法分别混合氨基酸。混合氨基酸。氨基酸的旋光性氨基酸的旋光性氨基酸的旋光性氨基酸的旋光性从蛋白从蛋白质温暖水解得到的温暖水解得到的- -氨基酸都是氨基酸都是L L型的。型的。D-D-丙氨酸存在于昆虫的幼虫和蛹中。丙氨酸存在于昆虫的幼虫和蛹

21、中。D-D-亮氨酸存在于短杆菌亮氨酸存在于短杆菌肽中。中。在在细菌中菌中发现了了许多多D-D-型的非蛋白型的非蛋白质氨基酸氨基酸 D- D-谷氨酸和谷氨酸和D-D-丙氨酸存在与丙氨酸存在与细菌菌细胞壁的胞壁的肽聚糖中。聚糖中。氨基酸的光吸收氨基酸的光吸收在近紫外区在近紫外区(220-300nm)(220-300nm)只需只需TyrTyr、PhePhe和和TrpTrp有有吸收光的才干。吸收光的才干。TyrTyr的的 maxmax275nm275nm，PhePhe的的 maxmax257nm257nm，TrpTrp的的 maxmax280nm280nm，氨基酸与茚三酮反响氨基酸与茚三酮反响1 1茚

22、三茚三酮酮水合茚三酮水合茚三酮氨基酸与茚三酮的反响的运用氨基酸与茚三酮的反响的运用氨基酸氨基酸+ +茚三三酮蓝紫色化合物紫色化合物(Pro(Pro为黄色黄色) ) 1 1氨基酸的定量分析氨基酸的定量分析 比色分析比色分析 max=570nm max=570nm； 2 2显色色剂：色：色层分析或分析或电泳分泳分别时用；用； 3 3气体分析氨基酸的含量。气体分析氨基酸的含量。蛋白质的分类蛋白质的分类按蛋白质的化学组成的不同按蛋白质的化学组成的不同,蛋白质可以分为蛋白质可以分为:简单蛋白质简单蛋白质 全部由氨基酸组成全部由氨基酸组成结合蛋白质结合蛋白质 由简单蛋白质和非蛋白质的其他物质组成由简单蛋白质和非蛋白质的其他物质组成简单蛋白质简单蛋白质 - -氨基酸组成的肽链氨基酸组成的肽链 清蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶谷蛋清蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶谷蛋白、白、 精蛋白、组蛋白、硬蛋白等精蛋白、组蛋白、硬蛋白等结合蛋白质结合蛋白质由简单蛋白与其它非蛋白成分结合而成由简单蛋白与其它非蛋白成分结合而成 糖蛋白糖蛋白 核蛋白核蛋白 脂蛋白脂蛋白 磷蛋白磷蛋白 金属蛋白金属蛋白 血红素蛋白血红素蛋白 黄素蛋白黄素蛋白蛋白质行使的功能新陈代谢的催化剂-酶。有机体的构呵斥分。贮藏氨基酸的功能。运输功能。激素的功能。免疫的功能。接受和传送信息作用功能。调理或者控制功能。