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1、第第1717章章 氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质l l自然界已经发现的氨基酸达几百种自然界已经发现的氨基酸达几百种l l蛋白质水解后得到的编码氨基酸约蛋白质水解后得到的编码氨基酸约2020种种l l氨基酸种类：一、氨基酸的结构、分类和命名一、氨基酸的结构、分类和命名l l 氨基酸的主要官能团为氨基和氨基酸的主要官能团为氨基和羧基，且在固态和生理羧基，且在固态和生理pHpH下多以离下多以离子形式存在，为偶极离子，即子形式存在，为偶极离子，即内盐内盐。编码氨基酸编码氨基酸修饰氨基酸修饰氨基酸非蛋白质氨基酸等。非蛋白质氨基酸等。第一节第一节 氨基酸氨基酸构成蛋白质的编码氨基酸l-氨基酸,结
2、构通式可变部分可变部分不变部分不变部分n n按按R R的极性的极性*非极性氨基酸极性性氨基酸酸性氨基酸碱性氨基酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸除外除外除外除外都具有都具有旋光性旋光性l l氨基酸构型标记可用D/L法或R/S法。l l生物体内的旋光性氨基酸均为L-构型。L-L-构型构型l l除除半半光光氨氨酸酸为为R R型型外外，组组成成蛋蛋白白质质的的编编码氨基酸均为码氨基酸均为S S型型半光氨酸半光氨酸半光氨酸半光氨酸R-R-S-S-l l组成蛋白质的氨基酸目前发现至少有组成蛋白质的氨基酸目前发现至少有2020种种编码氨基酸的种类和命名编码氨基酸的种类和命名20种种编编码码氨氨基基酸酸的的名名称称
3、和和缩缩写写编码氨基酸的结构 甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸 GlyGlycinecine 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸 ValValValValineineineine丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸 AlaAlaAlaAlaninenineninenine亮氨酸亮氨酸 LeuLeucinecine异亮氨酸异亮氨酸 IleIleucineucine*脯氨酸脯氨酸 Proline苯丙氨酸苯丙氨酸 PhenyPhenylalaninelalanine含硫氨基酸含硫氨基酸甲硫氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸 MetMethioninehionine* *半胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸 CysC
4、ysteineteine芳香族氨基酸芳香族氨基酸酪氨酸酪氨酸酪氨酸酪氨酸 TyrTyrTyrTyrosineosineosineosine色氨酸色氨酸色氨酸色氨酸 TryTryTryTrytophantophantophantophan 碱性碱性氨基酸氨基酸精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸 ArgArgArgArginineinineinineinine* *赖氨酸赖氨酸 LysLysine ine 组氨酸 Histidine* *天天天天( ( ( (门门门门) ) ) ) 冬氨酸冬氨酸冬氨酸冬氨酸 AspAspAspAspartateartateartateartate 酸性氨基酸酸性氨基酸* *
5、谷氨酸谷氨酸 GluGlutamatetamate丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸 SerSerine ine 含羟基含羟基氨基酸氨基酸苏氨酸苏氨酸 ThrThrThrThreonineeonine含酰胺氨基酸含酰胺氨基酸天冬酰胺天冬酰胺天冬酰胺天冬酰胺 AsAsparagiparagin ne e谷酰胺谷酰胺 Glutaminel l必需氨基酸：苏氨酸、缬氨酸、亮氨酸、 异亮氨酸、赖氨酸、色氨酸、 苯丙氨酸、甲硫（蛋）氨酸l半必需氨基酸：精氨酸、组氨酸是幼儿所 必需的。1.内盐，晶体，熔点较高（200以上，受热分解不熔融）2.易溶于强酸、强碱，水中溶解度差别大3.多有旋光活性，旋光度是鉴别各种氨基酸
6、的重要依据二、氨基酸的性质二、氨基酸的性质物理性质：物理性质：化学性质: 氨基酸在结晶形态或在水溶液中，以两性离氨基酸在结晶形态或在水溶液中，以两性离氨基酸在结晶形态或在水溶液中，以两性离氨基酸在结晶形态或在水溶液中，以两性离子形式存在子形式存在子形式存在子形式存在(-(-(-(-NHNHNHNH3 3 3 3+ + + + 、- - - -COOCOOCOOCOO- - - - ) ) ) )。氨基和羧基等。氨基和羧基等。氨基和羧基等。氨基和羧基等酸碱基团的电离使氨基酸具有一定的酸碱性。酸碱基团的电离使氨基酸具有一定的酸碱性。酸碱基团的电离使氨基酸具有一定的酸碱性。酸碱基团的电离使氨基酸具有
7、一定的酸碱性。可用酸碱滴定法测定可用酸碱滴定法测定可用酸碱滴定法测定可用酸碱滴定法测定pkapkapkapka 值或含量。值或含量。值或含量。值或含量。1.氨基酸的酸碱两性2 2、氨基酸的等电点及其应用、氨基酸的等电点及其应用氨基酸中的羧基和氨基的电离平衡受溶液酸氨基酸中的羧基和氨基的电离平衡受溶液酸 碱度的影响，且方向相反。碱度的影响，且方向相反。 等电点：等电点：当溶液浓度为某一当溶液浓度为某一pHpH值时，氨基酸值时，氨基酸 分子中所含的分子中所含的- -NHNH3 3+ +和和- -COOCOO- -数目正好数目正好 相等，净电荷为零。这一相等，净电荷为零。这一pHpH值即为值即为 氨
8、基酸的氨基酸的等电点等电点，简称，简称pIpI。 在在等等电电点点时时，氨氨基基酸酸既既不不向向正正极极也也不不向向负负极极移动，即氨基酸处于两性离子状态。移动，即氨基酸处于两性离子状态。氨基酸的等电点与电离平衡移动氨基酸的等电点与电离平衡移动 阳离子阳离子 偶极离子偶极离子 阴离子阴离子移向阴极移向阴极 不移动不移动 移向阳极移向阳极氨基酸的等电点的应用氨基酸的等电点的应用l l各种氨基酸由于其组成和结构不同而具有不同的各种氨基酸由于其组成和结构不同而具有不同的等电点。因此，等电点。因此，等电点等电点等电点等电点可以看作是氨基酸的物理可以看作是氨基酸的物理常数常数l l不同的氨基酸在同一不同
9、的氨基酸在同一pHpH值溶液中，所带的电荷种值溶液中，所带的电荷种类和电量也都不同。采取电泳法对氨基酸进行分类和电量也都不同。采取电泳法对氨基酸进行分离和鉴定。离和鉴定。l l根据羧基和氨基的电离常数的大小推测根据羧基和氨基的电离常数的大小推测pIpI的大致范围。的大致范围。l l中性氨基酸（一氨基一羧基）中性氨基酸（一氨基一羧基）pIpI77l l酸性氨基酸（一氨基多羧基）酸性氨基酸（一氨基多羧基）pIpI5773 3、脱羧反应、脱羧反应 具羧基的基本性质：具羧基的基本性质：具羧基的基本性质：具羧基的基本性质：成盐、成酯、生成酰卤、脱羧等成盐、成酯、生成酰卤、脱羧等成盐、成酯、生成酰卤、脱羧
10、等成盐、成酯、生成酰卤、脱羧等生物体内的脱羧反应在脱羧酶催化下进行生物体内的脱羧反应在脱羧酶催化下进行4、与亚硝酸反应 用途：范斯来克法定量测定氨基酸的基本反应。5 5、与茚三酮显色反应、与茚三酮显色反应*脯氨酸与羟脯氨酸与茚三酮反应脯氨酸与羟脯氨酸与茚三酮反应不释放氨不释放氨，而生成而生成黄色化合物黄色化合物 亚氨基酸亚氨基酸说明：常用于氨基酸的说明：常用于氨基酸的 定性或定量分析定性或定量分析6 6、成肽反应、成肽反应多肽和蛋白质多肽和蛋白质生物合成的基生物合成的基本反应。本反应。l l肽键：肽键：一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的 羧基之间失水形成的酰胺键。
11、羧基之间失水形成的酰胺键。l l氨基酸残基：氨基酸残基：肽中的氨基酸单位肽中的氨基酸单位l l寡肽：寡肽：由由1010个以下氨基酸组成的肽称为个以下氨基酸组成的肽称为寡肽寡肽, , 二肽、三肽、二肽、三肽、四肽四肽l l多肽多肽：由：由1010个以上的氨基酸残基组成的肽称个以上的氨基酸残基组成的肽称 为多肽为多肽一、肽的结构第二节 肽肽肽：氨基酸之间彼此以肽键相互连接而成：氨基酸之间彼此以肽键相互连接而成 的化合物的化合物. .l l组成肽的氨基酸种类和数量l l肽链中氨基酸残基的排列顺序l l肽链形状：环状、链状l l空间构型和构象肽的结构取决于肽的结构取决于n n甘氨酸n n丙氨酸l肽键的
12、特点是氮原子上的孤对电子与羰基具有明显的共轭作用。l肽键具有部分双键性质，因而不能自由旋转组成肽键的原子处于同一平面，有顺反两种构型l肽键一般呈稳定的反式构型肽肽键键的的结结构构特特点点肽键的两种构型l l肽单元：肽单元：肽键肽键与相邻两个碳与相邻两个碳原子所组成的原子所组成的基团（基团（CCCOCONHNHCC）称为称为肽单元。这个肽单元。这个单元是一个平单元是一个平面结构，称为面结构，称为肽键平面肽键平面二、肽的结构式书写与命名二、肽的结构式书写与命名lC端氨基酸为母体l其他氨基酸残基为取代基，从N端依次称为某氨酰，写在母体名称前。N N端在左端在左;C;C端在右端在右肽的结构式的书写：肽
13、的结构式的书写：肽的结构式的书写：肽的结构式的书写：肽的命名原则：肽的命名原则：肽的命名原则：肽的命名原则：在谷胱甘肽中，是由谷氨酸的侧链-羧基与半胱氨酸的-氨基之间脱水形成肽键，其结构式如下： - -谷氨酰半胱氨酰甘氨谷氨酰半胱氨酰甘氨酸酸肽的命名肽的命名谷胱甘肽谷胱甘肽谷氨酸残基谷氨酸残基甘氨酸甘氨酸半胱氨酸残基半胱氨酸残基氧化型谷胱甘肽氧化型谷胱甘肽(GSSG)因含有活泼的-SH ,对细胞膜上含有-SH的膜蛋白和体内的某些含有-SH的酶类有保护作用还原型谷胱甘肽还原型谷胱甘肽(GSH)(GSH)谷胱甘肽在生物体内以谷胱甘肽在生物体内以GSHGSH和和GSSGGSSG两种形式存在，但两种形
14、式存在，但还原型为主要形式（占还原型为主要形式（占99%99%以上）。在一定条件下，以上）。在一定条件下，它们可以相互转化：它们可以相互转化： 还原型还原型 氧化型氧化型 甘氨酸与丙氨酸脱水可得到多少二肽混合物？甘氨酸与丙氨酸脱水可得到多少二肽混合物？ 一个肽链由三个氨基酸残基组成，他的异构一个肽链由三个氨基酸残基组成，他的异构体有多少个？体有多少个？6个个一个肽链由一个肽链由n n个氨基酸残基组成，他的异构个氨基酸残基组成，他的异构体有多少个？体有多少个？n!亮脑啡肽：酪氨酰亮脑啡肽：酪氨酰- -甘氨酰甘氨酰- -甘氨酰甘氨酰- -苯丙氨酰苯丙氨酰- -亮氨酸亮氨酸l l多肽的两性离解和等电
15、点多肽的两性离解和等电点多肽的两性离解和等电点多肽的两性离解和等电点l l多肽链的反应多肽链的反应多肽链的反应多肽链的反应 （1 1 1 1）多肽链的水解）多肽链的水解）多肽链的水解）多肽链的水解 （2 2 2 2）与茚三酮的显色反应）与茚三酮的显色反应）与茚三酮的显色反应）与茚三酮的显色反应鉴别鉴别鉴别鉴别 （3 3 3 3）缩二脲反应）缩二脲反应）缩二脲反应）缩二脲反应 紫红色紫红色紫红色紫红色或或或或蓝紫色蓝紫色蓝紫色蓝紫色用于鉴别和含量测定用于鉴别和含量测定用于鉴别和含量测定用于鉴别和含量测定三、多肽的性质三、多肽的性质 部分水解是将肽用部分水解是将肽用酶酶或或稀酸稀酸水解为较小的肽片
16、段水解为较小的肽片段不同酶的底物专一性不同；一个多肽可用多种酶进不同酶的底物专一性不同；一个多肽可用多种酶进行水解；得若干片段并纯化，用末端分析法确定片行水解；得若干片段并纯化，用末端分析法确定片段的段的N-N-末端与末端与C-C-末端，将片段拼起来，搭建出肽链末端，将片段拼起来，搭建出肽链的一级结构。的一级结构。肽链的部分水解肽链的部分水解胰凝乳蛋白酶：专一地水解由芳香氨基酸如苯丙 氨酸或酪氨酸的羧基形成的肽键甘甘-精精-亮亮-丙丙甘甘-酪酪-丙丙-缬缬胰蛋白酶：专一性地水解由碱性氨基酸如赖氨酸或精氨酸的羧基形成的肽键四、四、 天然存在的重要多肽天然存在的重要多肽l l在生物体中，多肽最重要
17、的存在形式是作为蛋白质的亚单位。l l许多分子量比较小的多肽以游离状态存在。这类多肽通常都具有特殊的生理功能，常称为活性肽。如：脑啡肽；激素类多肽；抗生素类多肽；谷胱甘肽；蛇毒多肽等。 +H3N-Tyr-Gly-Gly-Phe-Met-COO- Met-脑啡肽脑啡肽 +H3N-Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu-COO-Leu-脑啡肽脑啡肽神神经经肽肽肽肽激激素素 L-Leu-D-Phe-L-Pro-L-Val L-Orn L-Orn L-Val-L-Pro-D-Phe-L-Leu 短杆菌肽短杆菌肽S(S(环十肽环十肽) )由细菌分泌的多肽，有时也都含有D-氨基酸和一些不常见氨基酸，如鸟氨
18、酸短杆菌肽一、蛋白质的组成一、蛋白质的组成vv蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质是是是是一一一一类类类类含含含含氮氮氮氮有有有有机机机机化化化化合合合合物物物物，除除除除了了了了含含含含有有有有C C C C、H H H H 、O O O O 、N N N N以以以以外外外外，还还还还含含含含有有有有少少少少量量量量的的的的S S S S。N N N N占占占占生生生生物物物物组组组组织织织织中中中中所所所所有有有有含含含含氮氮氮氮物物物物质质质质的的的的绝绝绝绝大大大大部部部部分分分分。因因因因此此此此，可可可可以以以以将将将将生生生生物物物物组组组组织的含氮量近似地看作蛋白质的含氮量。织的含氮量近似
19、地看作蛋白质的含氮量。织的含氮量近似地看作蛋白质的含氮量。织的含氮量近似地看作蛋白质的含氮量。vv由由由由于于于于大大大大多多多多数数数数蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质的的的的含含含含氮氮氮氮量量量量接接接接近近近近于于于于16%16%16%16%，所所所所以以以以，可可可可以以以以根根根根据据据据生生生生物物物物样样样样品品品品中中中中的的的的含含含含氮氮氮氮量量量量来来来来计计计计算算算算蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质的的的的大大大大概含量：概含量：概含量：概含量：vv蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质含含含含量量量量（克克克克% % % %）= = = =每每每每克克克克生生生生物物物物样样样样品品品品中中中
20、中含含含含氮氮氮氮的的的的克克克克数数数数 6.25 6.25 6.25 6.25第三节第三节 蛋白质蛋白质vv球状蛋白质: 溶解性较好，能形成结晶，大多数蛋白质属于这一类. 结构最复杂，功能最多. 蛋白结构紧密，分子的外层多为亲水性残基，能够发生水化；内部主要为疏水性氨基酸残基。因此，许多球蛋白分子的表面是亲水性的，而内部则是疏水性的。l l典型的球蛋白是血红蛋白。二、蛋白质的分类二、蛋白质的分类（1）依据外形分为：vv纤维状蛋白质： 分子类似纤维或细棒不溶性(硬蛋白)：角蛋白、胶原蛋白、弹性蛋白可溶性：肌球蛋白和纤维蛋白原等。（2）依据蛋白质的组成分类：又称为又称为单纯蛋白质单纯蛋白质；这
21、类蛋白质只含由这类蛋白质只含由 - -氨基酸氨基酸组成的肽链，组成的肽链，不含其它成分不含其它成分: :简单蛋白简单蛋白清蛋白清蛋白和和球蛋白：球蛋白：谷蛋白谷蛋白和和醇溶谷蛋白醇溶谷蛋白精蛋白和组蛋白精蛋白和组蛋白硬蛋白硬蛋白结合蛋白结合蛋白l结合蛋白结合蛋白：由简单蛋白与其它非蛋白成分结合：由简单蛋白与其它非蛋白成分结合 而成。而成。l色蛋白色蛋白：由简单蛋白与：由简单蛋白与色素物质色素物质结合而成。如血结合而成。如血红蛋白、叶绿蛋白和细胞色素等。红蛋白、叶绿蛋白和细胞色素等。l糖蛋白糖蛋白：由简单蛋白与：由简单蛋白与糖类物质糖类物质组成。如细胞膜组成。如细胞膜中的糖蛋白等。中的糖蛋白等。
22、l脂蛋白脂蛋白：由简单蛋白与：由简单蛋白与脂类结合脂类结合而成。而成。 如血清如血清 - -， - -脂蛋白等。脂蛋白等。l核蛋白核蛋白：由简单蛋白与：由简单蛋白与核酸结合核酸结合而成。如细胞核而成。如细胞核中的核糖核蛋白等。中的核糖核蛋白等。（3 3）依据蛋白质的生理功能分类：依据蛋白质的生理功能分类：v酶：生物催化剂。催化生物体内的所有反应酶：生物催化剂。催化生物体内的所有反应v激素：调解机体各种代谢过程中的蛋白质和酶的活性激素：调解机体各种代谢过程中的蛋白质和酶的活性v贮存：贮存氨基酸，为胚胎幼体和机体生长贮存：贮存氨基酸，为胚胎幼体和机体生长 发育提供原料的蛋白质发育提供原料的蛋白质v
23、运输：运输各种小分子和离子的蛋白质运输：运输各种小分子和离子的蛋白质v运动：肌肉收缩系统和非肌肉系统的运动蛋白运动：肌肉收缩系统和非肌肉系统的运动蛋白v防御：以防御导体浸入机体，保护机体正常防御：以防御导体浸入机体，保护机体正常 生理进行的蛋白质生理进行的蛋白质v受体：接受和传递信息作用的蛋白质受体：接受和传递信息作用的蛋白质v调控：调节控制细胞生长，分化，遗传信调控：调节控制细胞生长，分化，遗传信 表达表达, ,帮助新生肽折叠的蛋白质帮助新生肽折叠的蛋白质v支撑：起支持保护作用的蛋白质支撑：起支持保护作用的蛋白质三、蛋白质的结构三、蛋白质的结构l l蛋白质最显著的特征：蛋白质在天然状态下均蛋
24、白质最显著的特征：蛋白质在天然状态下均有其独特而稳定的构象有其独特而稳定的构象l l蛋白质的特殊功能和活性取决于：蛋白质的特殊功能和活性取决于：多肽链蛋白多肽链蛋白多肽链蛋白多肽链蛋白多肽链的氨基酸多肽链的氨基酸组成、数目、排列次序组成、数目、排列次序其特定的其特定的空间构象空间构象三级三级三级三级结构结构结构结构四级四级四级四级结构结构结构结构二级二级二级二级结构结构结构结构单肽链蛋白单肽链蛋白单肽链蛋白单肽链蛋白 一级一级一级一级结构结构结构结构*（一）蛋白质的一级结构（一）蛋白质的一级结构l l蛋白质的一级结构：多肽链中蛋白质的一级结构：多肽链中氨基酸残氨基酸残基基的连接的连接方式方式和
25、排列和排列顺序顺序。 l构成一级结构的主要化学键是：l肽键，还有二硫键蛋白质的氨基酸序列具有重要意义：蛋白质的氨基酸序列具有重要意义：蛋白质的氨基酸序列是阐明蛋白质生物活性的分蛋白质的氨基酸序列是阐明蛋白质生物活性的分子基础；蛋白质的一级结构决定它的空间结构；子基础；蛋白质的一级结构决定它的空间结构；氨基酸序列的改变可以导致蛋白功能异常和疾病；氨基酸序列的改变可以导致蛋白功能异常和疾病；通过对一些蛋白质的氨基酸序列的比较可以反应通过对一些蛋白质的氨基酸序列的比较可以反应出一些生物亲缘关系。出一些生物亲缘关系。镰镰刀刀形形细细胞胞贫贫血血病病l l大约花费了四十多年的时间才确定镰刀形细大约花费了
26、四十多年的时间才确定镰刀形细胞贫血病是血红蛋白内氨基酸替换的结果。胞贫血病是血红蛋白内氨基酸替换的结果。序列分析发现，贫血病人血红蛋白（序列分析发现，贫血病人血红蛋白（HbHb S S）分子中的分子中的b b链的第六个氨基酸残基链的第六个氨基酸残基是一个非极是一个非极性的性的缬氨酸缬氨酸，而正常的，而正常的HbHb A A分子中的分子中的b b链的第链的第六个氨基酸残基是六个氨基酸残基是谷氨酸谷氨酸，这一替换是由编，这一替换是由编码码b b链的基因中的单个核苷酸取代引起的。链的基因中的单个核苷酸取代引起的。（二）维持蛋白质分子构象的化学键（二）维持蛋白质分子构象的化学键l l蛋白质结构中存在的
27、作用力包括：蛋白质结构中存在的作用力包括：l l是生物大分子之间最强的作用力，化学物质可以与生物大分子构成共价键，共价键除非被体内的特异性酶催化断裂以外，很难恢复原形，是不可逆过程，对酶来讲就是不可逆抑制作用。共价键共价键非共价键非共价键肽键肽键二硫键二硫键l l又称空间结构、高级结构、立体结构、三维结构等，主要包括蛋白质的二级结构、超二级结构、结构域、三级结构和四级结构。l l维持蛋白质分子的构象的化学键和分子间的作用力有：l l氢键、盐键、疏水键、范德华力和二硫键。 蛋白质的构象：蛋白质的构象：（1 1）氢键）氢键 l l氢键的形成 氢键是由两个负电性原子对氢原子的静电引力所形成，是一种特
28、殊形式的偶极偶极键。它是质子给予体X-H和质子接受体Y之间的一种特殊类型的相互作用。 l l氢键的大小和方向 氢键的键能比共价键弱，比范德华力强，在生物体系中为8.4-33.4kj/mol(2-8kcal/mol)。键长为0.25-0.31nm，比共价键短。（2） 范德华力 1.1.普遍存在的作用力，是一个原普遍存在的作用力，是一个原子的原子核吸引另一个原子外子的原子核吸引另一个原子外围电子所产生的。它比较弱、围电子所产生的。它比较弱、非特异性。非特异性。2.2.与原子间的距离有关，当相互与原子间的距离有关，当相互靠近到大约靠近到大约0.40.4-0.6nm(4-6A-0.6nm(4-6A )
29、 )时，这种力就表现出较大的集时，这种力就表现出较大的集合性质。合性质。3.3. 包括引力和排斥力，其中作包括引力和排斥力，其中作用势能与用势能与1/1/R R6 6成正比的三种作成正比的三种作用力（静电力、诱导力和色散用力（静电力、诱导力和色散力）通称为范德华引力。力）通称为范德华引力。（3 3）疏水键）疏水键 l l疏水键是由氨基酸残基上的非极性基团为避开水相而聚集在一起的聚集力。疏水作用力是维持蛋白质空间结构最主要的稳定力量疏水作用力是维持蛋白质空间结构最主要的稳定力量 。 （4 4）盐键）盐键 又称离子键，氨基酸侧连为极性基团，能解离出阳离子或阴离子，阴阳离子间借静电引力而形成。盐键有
30、亲水性，而且绝大部分分布在蛋白质分子的表面，其亲水性强，可增加蛋白质的水溶性。是由两个Cys残基的两个巯基之间脱氢而形成。它可将不同的肽链或同一条肽链的不同部位连接起来，维持和稳定蛋白质的构象。 特点: 1.共价键，键能较大，比较牢固。 2.保持蛋白质生物活性的重要共价键，如胰岛素分子中的链间二硫键断裂，则其生物活性也就丧失。（5 5）二硫键）二硫键图图21-2 维持蛋白质分子构象的各种化学键维持蛋白质分子构象的各种化学键a氢键；氢键； b盐键；盐键； c疏水键；疏水键；d二硫健二硫健（二）蛋白质的二级结构（二）蛋白质的二级结构l l蛋白质的二级(Secondary)结构是指肽链的主链在空间的
31、排列,或规则的几何走向、旋转及折叠。它只涉及肽链主链的构象。l l维系二级主链构象稳定的最主要因素是：链内或链间由肽键形成的氢键。l l主要有-螺旋、-折叠、-转角。1 1、 - -螺旋螺旋l l在-螺旋中肽平面的键长和键角一定；l l肽键的原子排列呈反式构型；l l相邻的肽平面构成两面角。l l多肽链中的各个多肽链中的各个肽平面围绕肽平面围绕同一轴旋转同一轴旋转，形成螺旋结构，形成螺旋结构，螺旋一周，沿轴上升的距离螺旋一周，沿轴上升的距离即螺距为即螺距为0.540.54nm,nm,含含3.63.6个氨个氨基酸残基；两个氨基酸之间基酸残基；两个氨基酸之间的距离为的距离为0.150.15nm;n
32、m;l l肽链内形成氢键肽链内形成氢键，氢键的取，氢键的取向几乎与轴平行，向几乎与轴平行，第一个第一个氨氨基酸残基的酰胺基团的基酸残基的酰胺基团的- -COCO基基与与第四个第四个氨基酸残基酰胺基氨基酸残基酰胺基团的团的- -NHNH基形成氢键。基形成氢键。l l蛋白质分子为蛋白质分子为右手右手 - -螺旋。螺旋。螺旋2、-折叠（-pleated sheet）l l-折叠是由两条或多条几乎完全伸展的肽链平行排列，通过链间的氢键交联而形成的。肽链的主链呈锯齿桩折叠构象。l l在-折叠中，-碳原子总是处于折叠的角上，氨基酸的R基团处于折叠的棱角上并与棱角垂直，两个氨基酸之间的轴心距为0.35nm；
33、l l - -折叠有两种类型。折叠有两种类型。一种为平行式：所有一种为平行式：所有肽链的肽链的N-N-端都在同一端都在同一边。另一种为反平行边。另一种为反平行式：相邻两条肽链的式：相邻两条肽链的方向相反。方向相反。 n n - -折叠结构的氢键折叠结构的氢键主要是主要是由两条肽链之间形成的；由两条肽链之间形成的；也可以在同一肽链的不也可以在同一肽链的不同部分之间形成。几乎同部分之间形成。几乎所有肽键都参与链内氢所有肽键都参与链内氢键的交联，氢键与链的键的交联，氢键与链的长轴接近垂直。长轴接近垂直。（一）蛋白质的两性离解和等电点l l蛋白质与多肽一样，能够发生两性离解，也有等蛋白质与多肽一样，能
34、够发生两性离解，也有等电点。电点。在等电点时蛋白质的溶解度最小，在电场在等电点时蛋白质的溶解度最小，在电场中不移动。中不移动。l l在不同的在不同的pHpH环境下，蛋白质的电学性质不同。在环境下，蛋白质的电学性质不同。在等电点偏酸性溶液中，蛋白质粒子带负电荷，在等电点偏酸性溶液中，蛋白质粒子带负电荷，在电场中向正极移动；在等电点偏碱性溶液中，蛋电场中向正极移动；在等电点偏碱性溶液中，蛋白质粒子带正电荷，在电场中向负极移动。这种白质粒子带正电荷，在电场中向负极移动。这种现象称为蛋白质电泳现象称为蛋白质电泳pH= pI pH pI pH pI 四、四、 蛋白质的性质蛋白质的性质易聚集而沉淀析出易聚
35、集而沉淀析出l l由于蛋白质的分子量很大，它在水中能够形成胶体由于蛋白质的分子量很大，它在水中能够形成胶体由于蛋白质的分子量很大，它在水中能够形成胶体由于蛋白质的分子量很大，它在水中能够形成胶体溶液。蛋白质溶液具有胶体溶液的典型性质，如丁溶液。蛋白质溶液具有胶体溶液的典型性质，如丁溶液。蛋白质溶液具有胶体溶液的典型性质，如丁溶液。蛋白质溶液具有胶体溶液的典型性质，如丁达尔现象、布郎运动等。达尔现象、布郎运动等。达尔现象、布郎运动等。达尔现象、布郎运动等。l l由于胶体溶液中的蛋白质不能通过半透膜，因此可由于胶体溶液中的蛋白质不能通过半透膜，因此可由于胶体溶液中的蛋白质不能通过半透膜，因此可由于
36、胶体溶液中的蛋白质不能通过半透膜，因此可以应用以应用以应用以应用透析法透析法透析法透析法将非蛋白的小分子杂质除去。将非蛋白的小分子杂质除去。将非蛋白的小分子杂质除去。将非蛋白的小分子杂质除去。l l透析透析透析透析通过小分子经半透膜扩散到水（或缓冲液）的原理通过小分子经半透膜扩散到水（或缓冲液）的原理通过小分子经半透膜扩散到水（或缓冲液）的原理通过小分子经半透膜扩散到水（或缓冲液）的原理将小分子与生物大分子分开的一种分离纯化技术。将小分子与生物大分子分开的一种分离纯化技术。将小分子与生物大分子分开的一种分离纯化技术。将小分子与生物大分子分开的一种分离纯化技术。（二）蛋白质的胶体性质（二）蛋白质
37、的胶体性质（三）蛋白质的沉淀性质（三）蛋白质的沉淀性质l l蛋白质胶体溶液的稳定性与它的分子量大小、所带的电荷和水化作用有关。改变溶液的条件，将影响蛋白质的溶解性质。如在等电点时，溶解度最低。破坏稳定因素，将使蛋白质分子发生聚集而沉淀。因此，在适当的条件下，蛋白质能够从溶液中沉淀出来。蛋白质表面的水化膜所带电荷主要因素：l l可逆沉淀：可逆沉淀：在沉淀过程中，在沉淀过程中，结构和性质都没有发结构和性质都没有发生变化生变化，在适当的条件下，可以重新溶解形成溶，在适当的条件下，可以重新溶解形成溶液液。又称为又称为非变性沉淀非变性沉淀。 是分离和纯化蛋白质的基本方法，如等电点沉淀是分离和纯化蛋白质的
38、基本方法，如等电点沉淀法、盐析法和有机溶剂沉淀法等。法、盐析法和有机溶剂沉淀法等。l l不可逆沉淀：不可逆沉淀：在在强烈强烈沉淀条件下，不仅破坏了蛋沉淀条件下，不仅破坏了蛋白质胶体溶液的稳定性，而且也破坏了蛋白质的白质胶体溶液的稳定性，而且也破坏了蛋白质的结构和性质，产生的蛋白质沉淀不可能再重新溶结构和性质，产生的蛋白质沉淀不可能再重新溶解于水。由于沉淀过程发生了蛋白质的结构和性解于水。由于沉淀过程发生了蛋白质的结构和性质的变化，所以质的变化，所以又称为变性沉淀又称为变性沉淀。1.1.1.1.等电点沉淀法等电点沉淀法等电点沉淀法等电点沉淀法 pH= pH= pIpI 2.2.2.2.盐析法盐析
39、法盐析法盐析法 常用盐有常用盐有常用盐有常用盐有（NHNH4 4) )2 2SO4SO4、NaNa2 2SO4SO4、NaClNaCl、MgSOMgSO4 4。分段盐析用于分离蛋白质。分段盐析用于分离蛋白质。分段盐析用于分离蛋白质。分段盐析用于分离蛋白质。3.3.3.3.有机溶剂沉淀法：有机溶剂沉淀法：有机溶剂沉淀法：有机溶剂沉淀法：低温、稀浓度可保持活性低温、稀浓度可保持活性低温、稀浓度可保持活性低温、稀浓度可保持活性4.4.4.4.重金属盐沉淀法：重金属盐沉淀法：重金属盐沉淀法：重金属盐沉淀法：盐沉淀，变性盐沉淀，变性盐沉淀，变性盐沉淀，变性5.5.生物碱沉淀剂或某些有机酸沉淀：生物碱沉淀
40、剂或某些有机酸沉淀： 盐沉淀，变性沉淀盐沉淀，变性沉淀。pH pH pIpI pHpH pIpI l l蛋白质的性质与它们的结构密切相关。某些物理或化学因素，能够破坏蛋白质的结构状态，引起蛋白质理化性质改变并导致其生理活性丧失。这种现象称为蛋白质的变性。（四）蛋白质的变性（四）蛋白质的变性l l变性蛋白质：失去结晶性，溶解度降低，结构松散，粘度大，易被酶水解，一般很难恢复原有蛋白质所具有的性质。所以，蛋白质的变性通常都伴随着不可逆沉淀。l l引起变性的主要因素：热、紫外光、激烈的搅拌以及强酸、强碱、尿素、重金属盐、三氯乙酸等。l l蛋白质的一般变性主要是空间构象的破坏，涉及的是次级键的破坏，并不涉及一级结构的改变。l l蛋白质复性：由于蛋白质变性未破坏一级结构，因此在去除变性因素后，有些蛋白质可恢复或部分恢复起原有的构象和功能，此过程成为复性。作业：作业：P4135.8913
