生物化学简明教程 第二章 蛋白质.doc

1、生物化学简明教程（第四版）第 2 章 蛋白质1.蛋白质：是由许多不同的 -氨基酸按一定的序列通过酰胺键（肽键）缩合而成的，具有较稳定的构象和一定生物功能的生物大分子。2.蛋白质的生物学作用：蛋白质是生物体的重要组成成分；蛋白质具有重要的生物学功能：1）作为生物催化剂（酶）2）物质的转运和储存3）运动与支持作用4）免疫保护作用5）代谢调节作用6）参与细胞间信息传递氧化供能3.蛋白质是生物体的重要组成成分：分布广：所有器官、组织都含有蛋白质；细胞的各个部分都含有蛋白质。含量高：蛋白质是细胞内最丰富的有机分子，占人体干重的 45，某些组织含量更高，例如脾、肺及横纹肌等高达 80。4.蛋白质的元素组成

2、：C（5055%） 、H（68%） 、O（2023%） 、N（1518%） 、 S（04%） 、Others: P、Cu、Fe、Zn、Mn、Se、I等。5.每 1g 蛋白质中的氮相当于 6.25g 蛋白质。6.凯氏（Kjeldahl）定氮法：蛋白质含量=（总氮含量-无机氮含量）6.25。总结：从蛋白质水解物中分离出来的氨基酸有二十种，除脯氨酸和羟脯氨酸外，这些天然氨基酸在结构上的共同特点为：(1)与羧基相邻的 -碳原子上都有一个氨基，因而称为 -氨基酸(2)除甘氨酸外,其它所有氨基酸分子中的 -碳原子都为不对称碳原子,所以：A.氨基酸都具有旋光性，左旋（-）或右旋（+）B.每一种氨基酸都具有

3、D-型和 L-型两种立体异构体。目前已知的天然蛋白质中氨基酸都为 L-型。2.1 蛋白质的分类2.1.1 根据分子形状分类1）球状蛋白质：（globular protein）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。颗星使多种多样的生物学功能。2）纤维状蛋白质(fibrous protein)分子构象类似纤维或细棒。它又可分为可溶性纤维状蛋白质和不溶性纤维状蛋白质。大多数不溶于水。3）膜蛋白质：一般折叠成近球形，插入生物膜。2.1.2 根据分子组成分类1.简单蛋白(simple protein) ：又称为单纯蛋白质；这类蛋白质只含由 -氨基酸组成的肽链，不含其它成分

4、。 （仅由肽链组成，不含有其他辅助成分的蛋白质。 ）（1）清蛋白和球蛋白：（albumin and globulin）广泛存在于动物组织中。清蛋白易溶于水，球蛋白微溶于水，易溶于稀酸中。（2）谷蛋白(glutelin)和醇溶谷蛋白(prolamin)：植物蛋白，不溶于水，易溶于稀酸、稀碱中，后者可溶于 7080乙醇中。（3）精蛋白和组蛋白：碱性蛋白质，存在与细胞核中。（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。2.结合蛋白(conjugated protein)：由简单蛋白与其它非蛋白成分结 合而成，其辅助成分通常称为辅基。（1）核蛋白：由简单

5、蛋白与核酸结合而成。如细胞核中的核糖核蛋白等。（2）糖蛋白与蛋白聚糖：由简单蛋白与糖类物质组成。如细胞膜中的糖蛋白等。糖与蛋白质的结合方式：O 连接和 N 连接（3）脂蛋白：由简单蛋白与脂类结合而成。 如血清- ，- 脂蛋白等。（4）色蛋白：由简单蛋白与色素结合而成。如血红素、过氧化氢酶、细胞色素 c 等。（5）磷蛋白：由简单蛋白质和磷酸组成。如胃蛋白酶、酪蛋白、角蛋白、弹性蛋白、丝心蛋白等。2.1.3 根据功能分类酶调节蛋白贮存蛋白转运蛋白质运动蛋白防御蛋白和毒蛋白受体蛋白支架蛋白结构蛋白异常功能2.2 蛋白质的组成单位氨基酸氨基酸 （amino acid) 是蛋白质的基本组成单位。从细菌到

6、人类，所有蛋白质都由 20 种标准氨基酸组成。2.2.1 氨基酸的结构通式2.2.2 氨基酸的分类1.根据 R 基的化学结构，可将氨基酸分为脂肪族氨基酸（疏水性：Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Met、Cys；极性：Arg、Lys、Asp、Glu、Asn、Gln、Ser、Thr）芳香族氨基酸：Phe、TyrCOHH2NR杂环氨基酸：Trp、His杂环亚氨基酸：Pro2.按照 R 基的极性：非极性 R 基氨基酸：Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Phe、Met、Pro、Trp不带电荷的极性 R 基氨基酸：Ser、Thr、Asn、Gln、Tyr、Cys极性带负电荷的 R 基氨基酸：A

7、sp、Glu极性带正电荷的 R 基氨基酸：His、Lys、Arg3.20 种常见氨基酸的名称和结构式（见教材 P22-24）4.20 种标准氨基酸总结：属于芳香族氨基酸的是：色氨酸 Trp、酪氨酸 Tyr、苯丙氨酸 Phe属于亚氨基酸的是：脯氨酸 Pro含硫氨基酸包括：半胱氨酸 Cys、甲硫氨酸 Met分子量最小的氨基酸是:甘氨酸 Gly能形成二硫键的氨基酸是:半胱氨酸 Cys含二羧基一氨基的氨基酸有：谷氨酸 Glu、天冬氨酸 Asp2.2.3 氨基酸的理化性质一般物理性质：1.氨基酸一般有味（无味、甜、苦、鲜等） ；一般均溶于水，溶于酸、碱中；不溶于有机溶剂。高熔点（200以上）2.氨基酸的

8、旋光性及立体异构：除甘氨酸外，氨基酸含有一个手性- 碳原子，因此都具有旋光性左旋（-）或右旋（+），比旋光度是氨基酸的重要物理常数之一，是鉴别各种氨基酸的重要依据。3.氨基酸的光吸收：构成蛋白质的 20 种氨基酸在可见光区都没有光吸收，但在远紫外区(pI，aa“-” ，aa 向正极移动pHpI，aa“+” ，aa 向负极移动pH=pI，aa“0” ，aa 不移动溶液的 pH 偏离 pI 越远，氨基酸带净电荷越多，在电场中越容易分离。利用不同的氨基酸在同一 pH 下所带电荷不同而分离，如用阴离子交换树脂柱层析分离氨基酸。等电点时,氨基酸溶解度最小，容易聚集沉淀。化学性质：1.与茚三酮的反应：氨基

9、酸与水合茚三酮共热，发生氧化脱氨反应，生成 NH3 与酮酸。水合茚三酮变为还原型茚三酮。加热过程中酮酸裂解，放出 CO2，自身变为少一个碳的醛。水合茚三酮变为还原型茚三酮。NH 3与水合茚三酮及还原型茚三酮脱水缩合，生成蓝紫色化合物。脯氨酸和羟脯氨酸与茚三酮反应产生黄色物质。反应要点与应用：A.该反应由-NH2 与-COOH 共同参与 B.茚三酮是强氧化剂 C.用于氨基酸的定性、定量分析 D.该反应非常灵敏，可在570nm 测定吸光值 E.测定范围：0.550g/ml F.脯氨酸和羟脯NH3CO2R+还 原 性 茚 三 酮+(弱 酸 )加 热3H20水 合 性 茚 三 酮+ 2NH3 +水 合

10、 性 茚 三 酮还 原 性 茚 三 酮 蓝 紫 色 化 合 物氨酸与茚三酮直接生成黄色物质（不释放 NH3）2.与甲醛的反应：氨基酸的甲醛滴定法A.为 - NH2 的反应B.在常温，中性条件，甲醛与 - NH2 很快反应，生成羟甲基衍生物，释放氢离子。应用：氨基酸定量分析-氨基酸的甲醛滴定法（间接滴定）A.直接滴定，终点 pH 过高（12） ，没有适当指示剂。B.与甲醛反应，滴定终点在 9 左右，可用酚酞作指示剂。C.释放一个氢离子，相当于一个氨基（摩尔比 1：1）简单快速，一般用于测定蛋白质的水解或合成的速度.3.与 2,4-二硝基氟苯(DNFB)的反应：A.为 - NH2 的反应B.氨基酸

11、 - NH2 的一个 H 原子，在弱碱性条件下，与 DNFB 发生芳环取代，生成黄色的 2,4二硝基苯基氨基酸（DNP氨基酸，稳定）应用：鉴定多肽或蛋白质的 N-末端氨基酸此反应首先由Sanger 应用测定蛋白质中氨基酸的排序，确定了胰岛素的一级结构5二甲氨基萘磺酰氯（DNSCl，又称丹磺酰氯）可以代替 DNFB试剂测定蛋白质的 N 端氨基酸，灵敏度高。4.与异硫氰酸苯酯（PITC）的反应：重复测定多肽链 N 端氨基酸排列顺序，设计出“多肽顺序自动分析仪”在弱碱性条件下，氨基酸中的 氨基与异硫氰酸苯酯（PITC）反应，生成相应的苯氨基硫甲酰氨基酸（PTC氨基酸）反应特点及应用：为 - NH2

12、的反应由 Edman 于 1950 年首先提出用于 N 末端分析，又称 Edman 降解法,此法的特点是能够不断重复循环，将肽链 N-端氨基酸残基逐一进行标记和解离。5.与亚硝酸的反应：在标准条件下测定生成氮气的体积，可计算氨基酸的量，称为范斯莱克法。 6.与荧光胺的反应：氨基酸与荧光胺反应生成具有荧光的产物，是 - NH2 的反应用于氨基酸定量分析根据荧光强度测定氨基酸含量（ng 级）激发波长 x=390nm，发射波长 m=475nm。灵敏度高。7.与 5,5-双硫基-双（2-)硝基苯甲酸反应：-SH 的反应,测定样品中游离- SH 的含量2.3 肽2.3.1 肽的结构1.一个氨基酸的 -羧基和另一个氨基酸的 -氨基脱水缩合而成的化合物称为肽。氨基酸之间脱水后形成的键称肽键（酰胺键）2.多肽（链）：多个氨基酸残基之间以肽键连接起来的链状化合物叫多肽或多肽链。3.氨基酸残基：肽链中的每个氨基酸单位在形成肽链时，释放一分子水，因此被称为一个氨基酸“残基” 。4.多肽链有方向性：N 末端：多肽链中有自由氨基的一端；C 末端：