《第十一章蛋白质化学》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第十一章蛋白质化学（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十一章第十一章蛋白质化学蛋白质化学第一节第一节蛋白质的生物学意义及其组成蛋白质的生物学意义及其组成第二节第二节氨基酸化学氨基酸化学第三节第三节氨基酸的理化性质氨基酸的理化性质第四节第四节氨基酸的分离和鉴定氨基酸的分离和鉴定第五节第五节肽肽第六节第六节蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构第七节第七节蛋白质的性质蛋白质的性质第八节第八节蛋白质的分类蛋白质的分类第一节第一节蛋白质的生物学意义及其组成蛋白质的生物学意义及其组成一、蛋白质的生物学意义一、蛋白质的生物学意义1.生物体基本组成成分；生物体基本组成成分；2.催化和调节；催化和调节；3.转运和储存；转运和储存；4.运动和支持；运动和支持；5.免疫
2、保护；免疫保护；6.生长和繁殖；生长和繁殖；7.载体和受体；载体和受体；8.氧化供能。氧化供能。二、蛋白质的分子组成二、蛋白质的分子组成*1.蛋白质的元素组成蛋白质的元素组成含有含有C、H、O、N等。等。蛋白质平均含蛋白质平均含N量约量约16%。2.蛋白质的组成单位蛋白质的组成单位氨基酸氨基酸一、一、氨基酸的结构氨基酸的结构*通式：通式：第二节第二节氨基酸化学氨基酸化学或或L-氨基酸氨基酸二、氨基酸分类二、氨基酸分类1.根据侧链根据侧链R基的不同基的不同（1）脂肪族脂肪族AA含含-R侧链：侧链：Gly、Ala、Val、Leu、Ile含含-OH侧链：侧链：Ser、Thr含含-S侧链：侧链：Cys
3、、Met含含-COOH侧链：侧链：Asp、Glu含含-NH2侧链：侧链：Arg、Lys含含NH2-CO-侧链：侧链：Asn、Gln（2）芳香族芳香族AA：Phe、Tyr（3）杂环杂环AA：Pro、His、Trp(也含苯环也含苯环)； 2.根据根据R基极性不同基极性不同*（1）非极性非极性R基基AA：Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Met、Phe、Pro、Trp；（2）不带电荷的极性不带电荷的极性R基基AA：Ser、Thr、Cys、Asn、Gln、Tyr；（3）带电荷的带电荷的R基基AA：带正电的带正电的Arg、Lys、His和带负电的和带负电的Asp、Glu。 一、两性电离和等电点（一
4、、两性电离和等电点（pI）第三节第三节氨基酸的理化性质氨基酸的理化性质某氨基酸所带正负电荷相等时，溶液的某氨基酸所带正负电荷相等时，溶液的pH值称该氨基酸的等电点（值称该氨基酸的等电点（pI）*某氨基酸所带正负电荷相等时，溶液的某氨基酸所带正负电荷相等时，溶液的pH值称值称该氨基酸的等电点（该氨基酸的等电点（pI）；）；利用不同氨基酸利用不同氨基酸pI不同（在某一不同（在某一pH条件下带电条件下带电不同），可对它们进行电泳分离。不同），可对它们进行电泳分离。例：下列各氨基酸在例：下列各氨基酸在PH6.0条件下电泳结果条件下电泳结果原点原点+-AspGluGlyLysArg2.83.26.09.
5、710.8二、茚三酮反应二、茚三酮反应 -AA在加热条件下，被茚三酮氧化分解产生游离在加热条件下，被茚三酮氧化分解产生游离NH3，后者与还原型茚三酮继续反应，生成蓝紫色化合物，后者与还原型茚三酮继续反应，生成蓝紫色化合物，称称茚三酮反应茚三酮反应。三、氨基酸的紫外吸收三、氨基酸的紫外吸收芳香族氨基酸，如色氨酸，酪氨酸和苯丙氨酸，均有芳香族氨基酸，如色氨酸，酪氨酸和苯丙氨酸，均有苯环，对苯环，对280nm波长有强烈的吸收作用，此吸收作用与氨波长有强烈的吸收作用，此吸收作用与氨基酸浓度呈正比例，因此可用于基酸浓度呈正比例，因此可用于AA定量测定。定量测定。蛋白质分子中含有芳香族蛋白质分子中含有芳香
6、族AA，故也有故也有280nm的紫外吸的紫外吸收，故此法也可用于收，故此法也可用于Pr定量。定量。第五节第五节肽肽 一、肽的组成与命名一、肽的组成与命名*肽的书写与命名：肽的书写与命名： 命名：丙氨酰甘氨酰丝氨酸命名：丙氨酰甘氨酰丝氨酸（或简写：（或简写：H-丙丙-甘甘-丝丝-OH）1.谷胱甘肽（谷胱甘肽（GSH）*二、体内活性肽二、体内活性肽谷氨酰半胱氨酰甘氨酸谷氨酰半胱氨酰甘氨酸抗氧化，保护含巯基膜蛋白及巯基酶。抗氧化，保护含巯基膜蛋白及巯基酶。 2.促肾上腺皮质激素（促肾上腺皮质激素（ACTH）39肽肽3.神经激素神经激素下丘脑可分泌下丘脑可分泌9种神经激素，例：种神经激素，例：促肾上腺
7、皮质释放激素促肾上腺皮质释放激素CRH促甲状腺激素释放激素促甲状腺激素释放激素TRH促性腺激素释放激素促性腺激素释放激素GRH生长素抑制激素生长素抑制激素GHIH4.垂体激素垂体激素抗利尿激素抗利尿激素ADH催产素催产素5.神经肽神经肽内啡肽内啡肽脑啡肽脑啡肽P物质物质6.胃肠道激素胃肠道激素7.激肽激肽三、多肽结构与功能关系三、多肽结构与功能关系*1.发挥主要功能肽段；发挥主要功能肽段；2.发挥结合作用肽段；发挥结合作用肽段；3.保护或运输作用肽段。保护或运输作用肽段。第六节第六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*多肽链中氨基酸的排列顺序称为蛋白多肽链
8、中氨基酸的排列顺序称为蛋白质的一级结构。质的一级结构。ONH2-CH-CR1OHONH-CH-CHR2OH+-H2OONH2-CH-CR1ONH-CH-CR2OH肽键：肽键：指一个氨基酸的指一个氨基酸的 -羧基与另一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的 -氨基氨基之间脱水缩合形成的化学键。之间脱水缩合形成的化学键。二、蛋白质的空间结构二、蛋白质的空间结构肽键的特点：肽键的特点：1.键长为键长为0.132nm,介于单键（键长为介于单键（键长为0.147nm）与双键（键长为与双键（键长为0.128nm）之间；之间；2.具双键的性质，即不能旋转。具双键的性质，即不能旋转。肽键平面肽键平面123.5120.
9、5116122119.5118.5肽键平面（肽单元，肽键平面（肽单元，peptideunit）参与构成肽键的参与构成肽键的6个原子（个原子（C 1、C、O、N、H、C 2)被约束在同一个被约束在同一个平面上，平面上，C 1和和C 2处平面对角，这样处平面对角，这样的平面单位称为肽平面。的平面单位称为肽平面。（1）概念）概念*指多肽链中指多肽链中主链原子的局部空间排布主链原子的局部空间排布即构象即构象，并不涉及侧链部分的位置。，并不涉及侧链部分的位置。维系二级结构的化学键是氢键。维系二级结构的化学键是氢键。1.二级结构二级结构（2）二级结构类型）二级结构类型 * -螺旋螺旋 u多数多数呈呈右手螺
10、旋右手螺旋u每周每周含含3.63.6个残基个残基, ,螺距螺距0.540.54nmnmu每个残基每个残基的的- -NHNH和和前面前面相隔三个残基的相隔三个残基的- -COCO之之间间形成氢键形成氢键u侧链基团（侧链基团（R R）位于螺位于螺旋旋的外侧的外侧 - -螺旋模型图螺旋模型图0.54nm3.6残基残基CN - -折折叠叠uu肽肽段段间可顺向间可顺向平行平行或逆或逆向向平行平行排列排列uu碳碳位于折叠位于折叠的的顶点顶点uu肽肽段段间借间借- -COCO和和- -NHNH形成形成氢键氢键肽链呈肽链呈锯齿锯齿状状 - -转角转角 - - - -转角转角转角转角CNNHOCNNNCCCCC
11、CCOOOR3R2R4R1HHHHHHR2常为常为Pro自由回转（无规卷曲）自由回转（无规卷曲）超二级结构超二级结构是指在多肽链内顺序上相互靠近的是指在多肽链内顺序上相互靠近的二级结构常常在空间折叠中彼此相互作二级结构常常在空间折叠中彼此相互作用，形成规则的二级结构聚合体；用，形成规则的二级结构聚合体；它是蛋白质构象中二级和三级结构它是蛋白质构象中二级和三级结构之间的一个层次，故称超二级结构。通之间的一个层次，故称超二级结构。通常类型有：常类型有：1.2. .3.结构域：结构域： 是指在较大蛋白质分子中，由于多肽链上是指在较大蛋白质分子中，由于多肽链上相邻的超二级结构紧密联系，形成二个或多个相
12、邻的超二级结构紧密联系，形成二个或多个在空间上可以明显区别的局部区域（一般为球在空间上可以明显区别的局部区域（一般为球状），该区域称为结构域。状），该区域称为结构域。 结构域约含结构域约含100-200100-200个氨基酸残基，各自个氨基酸残基，各自有独特的空间构象，并承担不同的生物学功能。有独特的空间构象，并承担不同的生物学功能。 轻链轻链抗抗体体分分子子中中结结构构域域示示意意图图重链重链2.三级结构三级结构*指在二级结构的基础上，多肽链进一步卷曲、折指在二级结构的基础上，多肽链进一步卷曲、折叠而形成具有一定规律的三维空间结构。三级结构是叠而形成具有一定规律的三维空间结构。三级结构是一条
13、多肽链的完整的构象，包括全部的主链和侧链的一条多肽链的完整的构象，包括全部的主链和侧链的专一性的空间排布。专一性的空间排布。维系三级结构的化维系三级结构的化学键：氢键、疏水键、学键：氢键、疏水键、盐键和范德华力等次级盐键和范德华力等次级键以及二硫键。键以及二硫键。3.蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构*指具有指具有二条或二条以上独立三级结构的二条或二条以上独立三级结构的多肽链多肽链组成的蛋白质，其多肽链间通过次组成的蛋白质，其多肽链间通过次级键相互结合，而形成空间结构。级键相互结合，而形成空间结构。亚基：亚基：*四级结构蛋白质分子中每个具有独立三四级结构蛋白质分子中每个具有独立三级结构的多肽链单
14、位。级结构的多肽链单位。三、蛋白质分子中的副键（次级键）三、蛋白质分子中的副键（次级键）1.氢键氢键维系二级结构主要力；维系二级结构主要力；*2.盐键盐键3.疏水键疏水键维系三、四级结构主要力维系三、四级结构主要力*4.二硫键二硫键稳定各种蛋白质结构的次级键稳定各种蛋白质结构的次级键第七节第七节蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质一、蛋白质的分子量和形状一、蛋白质的分子量和形状1.蛋白质的沉降系数蛋白质的沉降系数2.蛋白质的扩散、透析和粘度蛋白质的扩散、透析和粘度3.蛋白质的凝胶过滤蛋白质的凝胶过滤二、蛋白质的两性电离和等电点二、蛋白质的两性电离和等电点*利用不同蛋白质利用不同蛋白质pI不同（在某
15、一不同（在某一pH条件下条件下带电不同），可采用电泳法或离子交换法对它们带电不同），可采用电泳法或离子交换法对它们进行分离。进行分离。三、蛋白质的胶体性质三、蛋白质的胶体性质蛋白质是高分子化合物，不易透过半透蛋白质是高分子化合物，不易透过半透膜，因此可用透析法纯化蛋白质；膜，因此可用透析法纯化蛋白质；水化膜和同种电荷是维持蛋白质溶液稳定水化膜和同种电荷是维持蛋白质溶液稳定的重要因素。的重要因素。*+四、蛋白质的沉淀四、蛋白质的沉淀*1.盐析盐析高浓度盐沉淀溶液中的蛋白质，称为高浓度盐沉淀溶液中的蛋白质，称为盐析。盐析。原理：破坏水化膜和中和电荷。原理：破坏水化膜和中和电荷。2.有机溶剂沉淀有机
16、溶剂沉淀原理：破坏水化膜。原理：破坏水化膜。3.重金属盐类沉淀重金属盐类沉淀4.生物碱沉淀试剂生物碱沉淀试剂H2N-Pr-COO-+M+H2N-Pr-COOM+H3N-Pr-COOH+X-XH3N-Pr-COOH(pHpI)六、蛋白质的显色反应六、蛋白质的显色反应1.双缩脲反应双缩脲反应2.茚三酮反应茚三酮反应3.酚试剂反应酚试剂反应4.米伦反应米伦反应5.乙醛酸反应乙醛酸反应 五、蛋白质的变性五、蛋白质的变性 * 天然蛋白质的严密结构在某些理化因素天然蛋白质的严密结构在某些理化因素的作用下，其特定的空间结构破坏，从而导的作用下，其特定的空间结构破坏，从而导致理化性质改变和生物学活性丧失。致理化性质改变和生物学活性丧失。第八节第八节蛋白质的分类蛋白质的分类1.按化学组成分按化学组成分2.按对称性分按对称性分单纯蛋白单纯蛋白结合蛋白结合蛋白球状蛋白球状蛋白纤维状蛋白纤维状蛋白
