1、河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 1 页 共 12 页第 5 次课 2 学时上次课复习：1.必需多不饱和脂肪酸？双亲分子？2.卵磷脂和脑磷脂的分子组成？3.血浆脂蛋白分为哪几类？ 4.生物膜的主要组成引入新课本次课题（或教材章节题目）：第三章 蛋白质（教材中 3,4，5,6，7 章）第一节 氨基酸（1）教学要求：1.掌握组成蛋白质的 20 种氨基酸的结构通式、三字符；各氨基酸结构特点；氨基酸分类2.掌握氨基酸的酸碱化学：等电点、两性解离；3.了解氨基酸的甲醛滴定；重 点：氨基酸的结构通式;氨基酸的分类；三字符；氨基酸酸碱化学、pK 值、pI；难 点：20 种氨基酸的结构特点；氨基酸的酸
2、碱化学教学手段及教具：课堂讲授与 PowerPoint 演示相结合。讲授内容及时间分配： 导入新课：5 分第一章 蛋白质 第二章 第一节 氨基酸（1）一、氨基酸-蛋白质的构件分子（15 分）二、氨基酸的分类（30 分）三、氨基酸的酸碱化学（35 分）小结：5 分课后作业1.蛋白质的 20 种氨基酸的结构特征？是否都有旋光性？是否都是 L- -氨基酸？2.必需氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸各是哪些氨基酸？3. 兼性离子？pK 值？pI？电泳？氨基酸处在大于自身 pI 的 pH 溶液中净电荷为正还是负？4.哪种氨基酸在生理 pH 范围内具有缓冲能力？为什么？5. 把一个氨基酸结晶加入到 pH7.0
3、 的纯水中，得到了 pH6.0 的溶液，问此氨基酸的 pI 值是大于 6.0？小于 6.0？等于 6.0？6.写出组氨酸在 pH 1、4、 8、12 时组氨酸的净电茶是怎样的？对每个 pH 来说，当电泳时，组氨酸是向阳极还是向阴极迁移？书后 155 页习题：2，3, 5,6参考资料生物化学与分子生物学科学出版社 王联结 第二版普通生物化学高等教育出版社 郑集 第三版生物化学解题指导与测验高等教育出版社 张楚富 河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 2 页 共 12 页第 6 次课 2 学时第三章 蛋白质(protein)(123页 第3，4，5，6，7章)上次课复习： 1. 蛋白质的 20
4、 种氨基酸是否都是 L- -氨基酸？2. 酸性氨基酸和碱性氨基酸各是哪些氨基酸？3. 哪种氨基酸在生理 pH 范围内具有缓冲能力？4. 氨基酸处在大于自身 pI 的 pH 溶液中净电荷为正还是负？本次课题（或教材章节题目）：第三章 蛋白质 第一节 氨基酸（2）教学要求：1.掌握 Sanger 试剂和 Edman 反应；侧链巯基的化学反应； 了解其它的化学反应；2.掌握氨基酸的光学活性和光谱性质；3.掌握氨基酸混合物的分离原理及方法：纸层析、柱层析、离子交换层析重 点： Sanger 试剂和 Edman 反应；侧链巯基的化学反应；氨基酸紫外吸收；纸层析和离子交换层析分离分离氨基酸的原理； 难 点
5、： 纸层析和离子交换层析分离分离氨基酸的原理教学手段及教具：课堂讲授与 PowerPoint 演示相结合。讲授内容及时间分配：复习：5 分第一节 氨基酸四、氨基酸的化学反应（30 分）五、氨基酸的光学活性和光谱性质（20 分）六、氨基酸混合物的分析分离（30 分）小结：5 分课后作业1.-氨基酸的烃基化反应常用的二种试剂是？氨基酸自动分析仪依据哪种反应原理设计？2.-氨基酸的茚三酮反应呈现的颜色是否都一样？3.米伦反应、坂口反应和 Pauly 反应是哪些氨基酸侧链的反应？4.半胱氨酸的巯基都有哪些反应？常用的打开二硫键的氧化剂和还原剂是什么？5.哪三种氨基酸在 280nm 紫外光下有吸收峰？原
6、因是？紫外吸收法测定蛋白质浓度的理论依据是？6.氨基酸纸层析、离子交换层析的原理？155 页：11,14,15参考资料蛋白质分子基础高教出版社 第二版 陶慰孙等生物化学与分子生物学科学出版社 王联结 第二版普通生物化学高等教育出版社 郑集 第三版生物化学解题指导与测验高等教育出版社 张楚富 河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 3 页 共 12 页第一节 蛋白质概述第二节 氨基酸第三节 蛋白质的共价结构第四节 蛋白质的三维结构第五节 蛋白质结构与功能的关系第六节 蛋白质的性质、分离与纯化第一节 蛋白质概述 157页 蛋白质的化学组成与分类 蛋白质的构象和结构 蛋白质生物学功能蛋白质的概念
7、存在于所有的生物细胞中，是由20种氨基酸按一定的序列通过酰胺键（蛋白质化学中称为肽键）缩合而成的，具有较稳定的构象，是构成生物体最基本的结构物质和功能物质。相对分子质量由数千到数千万。 有些蛋白质尚含有非蛋白成分。 一、蛋白质化学组成与分类 化学组成特点 蛋白质的分类1.元素组成特点 蛋白质的含氮量接近于16%蛋白质系数：1克氮所代表的蛋白质质量(克数，6.25)蛋白质系数是凯氏定氮法测定蛋白质含量的基础粗蛋白含量 样品含氮量 6.25 蛋白质含量 = 样品蛋白氮 6.25 有些还含有e/Cu/Zn/Mn等.三聚氰胺 是一种重要的氮杂环有机化工原料，主要用于生产三聚氰胺-甲醛树脂，广泛用于木材
8、加工、塑料、涂料、造纸、纺织、皮革、电气、医药等行业，目前是重要的尿素后加工产品。此外三聚氰胺还可以作阻燃剂、减水剂、甲醛清洁剂等。 动物长期摄入三聚氰胺会造成生殖、泌尿系统的损害，膀胱、肾部结石，并可进一步诱发膀胱癌。2.蛋白质的分类 分类依据生物来源、理化性质、分子形状、化学组成、化学结构与功能等。 常用的分类方法根据组成按分子形状(1)根据组成不同 （158 页，表41, 42）河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 4 页 共 12 页 单纯蛋白质：根据溶解度进行分 结合蛋白质（亦称缀合蛋白质，辅基与多肽共价或非共价结合）(2)蛋白质的形状和大小 纤维状蛋白质：轴比大于10，多不溶于
9、水和稀盐溶液。 球状蛋白质：轴比小于10，易溶于水蛋白质的相对分子质量 159页，表44 残基数目/链：单一链、两种链、三种链等。单体蛋白质（monomeric protein）寡聚（多聚）蛋白质（亚基之间非共价键结合） 简单蛋白质的相对分子质量110氨基酸残基数(3)根据营养价值分类 缺价蛋白质（不完全蛋白质） 蛋白质中缺乏某个或某些必需氨基酸。 完全蛋白质 含有8种必需氨基酸的蛋白质。蛋白质互补作用：二、蛋白质的生物学功能 160页1.是生物体内重要的组成成分和结构成分2.功能的多样性和复杂性 催化功能：酶 调节功能：激素、受体、毒蛋白等。 结构功能：细胞和组织的主要组成成分。 运输功能：
10、血红蛋白、铁蛋白、载脂蛋白。 免疫功能：抗体 运动功能：肌动蛋白、肌球蛋白、纤毛、鞭毛。 储藏功能：乳液中的酪蛋白、蛋类中的卵清蛋白、植物种子中的醇溶蛋白等。 生物膜的功能：通透性、信号传递、遗传控制、生理识别、动物记忆、思维等。三、蛋白质构象和蛋白质结构层次 图41 构象（conformation）分子在空间采取的特定形态。（以X射线衍射法研究为主） 蛋白质结构的不同组织层次结构组织层次：一、二、三、四级结构。介于二和三级结构之间：超二级结构和结构域第一节 氨基酸（amino acid） 123页一、氨基酸蛋白质的构件分子二、氨基酸的分类三、氨基酸的酸碱化学四、氨基酸的化学反应五、氨基酸的光
11、学活性和光谱性质六、氨基酸混合物的分析分离河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 5 页 共 12 页一、氨基酸蛋白质的构件分子 蛋白质水解 氨基酸的一般结构1.蛋白质的水解 20种基本氨基酸 不常见的氨基酸2.氨基酸的一般结构 结构通式 结构特点 其它特性(1)结构通式 构型 氨基酸的构型指碳的构型（D与L型）。 组成蛋白质的氨基酸是L-型(2) 结构特点 除脯氨酸为-亚氨基酸外，均为-氨基酸。 除甘氨酸外, -碳原子都为不对称碳原子.其它特性每种氨基酸都有特殊的白色结晶形状，可用来鉴别氨基酸。溶点很高。氨基酸在中性pH时兼性离子。氨基酸除甘氨酸外都具有旋光性。二、氨基酸的分类 常见的蛋白
12、质氨基酸 (20种) 不常见的蛋白质氨基酸(少数几种） 非蛋白质氨基酸(150多种)1.常见的蛋白质氨基酸 （20种，124页） 按R基团的化学结构 根据侧链R基团的极性 根据人体能否自身合成按R基团的化学结构脂肪族氨基酸：15种 中性、酸性、碱性、含羟、含硫、含酰胺芳香族氨基酸：3种，苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸杂环氨基酸：2种，组氨酸、脯氨酸根据侧链R基团的极性 ( 127页 表32)非极性 R 基氨基酸：8种 不带电荷的极性 R 基氨基酸： 7种带正电荷的 R 基氨基酸：3种 带负电荷的 R 基氨基酸：2种根据人体能否自身合成必需氨基酸：8种，赖氨酸(Lys)、缬氨酸(Val)、蛋氨酸(Me
13、t)、色氨酸(Try)、亮氨酸(Leu)、异亮氨酸(Ile)、苏氨酸(Thr)、苯丙氨酸(Phe)半必需氨基酸：2种，Arg、His婴儿期供给不足非必需氨基酸：其余河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 6 页 共 12 页R为C、H基团的氨基酸6种甘氨酸：丙氨酸： （- 氨基丙酸）缬氨酸：（-氨基异戊酸）亮氨酸：（-氨基异己酸）异亮氨酸：（-氨基-甲基戊酸）脯氨酸:（-吡咯烷基-羧酸）是一个亚氨基酸。注：含有支链的3个氨基酸均是必需氨基酸。R为芳香族基团的氨基酸3种苯丙氨酸：（-氨基-苯丙酸）酪氨酸：（-氨基-对羟基苯丙酸）色氨酸：（-吲哚-氨基丙酸）注：三个分子中含有苯环共轭体系的氨基酸
14、，在280nm处有吸收峰，Trp吸收最强，Tyr次之，Phe最弱。R为含硫基团的氨基酸2种半胱氨酸：（-氨基-巯基丙酸）侧链上含有一 巯基（-SH），SH 也是一个高反应性的基团。蛋氨酸：（-氨基-甲硫基丁酸）是个疏水氨基酸。R为含醇基基团的氨基酸2种丝氨酸：（-氨基-羟基丁酸）苏氨酸：（-氨基-羟基丁酸）R为碱性基团的氨基酸3种组氨酸：（-氨基-咪唑基丙酸）赖氨酸：（, -二氨基己酸）一个双氨基酸，含有-和-氨基。精氨酸：（-氨基-胍基戊酸）是20种氨基酸中碱性最强的氨基酸。R为酸性基团的氨基酸2种天冬氨酸：（-氨基丁二酸）谷氨酸：（-氨基戊二酸）R为含酰胺基团的氨基酸2种天冬酰胺：（ -氨
15、基-羧基丙酰胺）谷氨酰胺：（ -氨基-羧基丁酰胺）2.不常见的蛋白质氨基酸 128页 是在蛋白质合成后由常见的氨基酸经修饰而来的. 3.非蛋白质氨基酸 129页 大多是L-氨基酸衍生物 细菌中含有多种D-型氨基酸 有一些是重要的代谢物前体或代谢中间物（丙氨酸，鸟氨酸，瓜氨酸等）.三、氨基酸的酸碱化学 129页 氨基酸的兼性离子形式 氨基酸的解离河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 7 页 共 12 页 氨基酸的等电点 氨基酸的甲醛滴定1.氨基酸的兼性离子形式 两个事实溶点高；能使水的介电常数增高；2.氨基酸的解离 依照Bronsted-Lowry的酸碱质子理论（丹麦化学家布朗斯特和英国化学
16、家劳里于1923年提出 HA B A - + B H 氨基酸是一类两性电解质，完全质子化时多元酸甘氨酸的解离 分步解离；解离情况受环境中pH值的影响。解离常数 133页 表33 解离常数p Ka：表示解离基团有一半解离时的pH 。A A 0 H A H 解离常数按酸性递减顺序编号为：p Ka1， pKa2、 pKa3等。 氨基酸的解离常数用测定滴定曲线方法求（自学）氨基酸的解离常数用测定滴定曲线方法求 甘氨酸的滴定曲线谷氨酸的滴定（解离）曲线 组氨酸的滴定（解离）曲线 赖氨酸的滴定（解离）曲线 Handerson-Hasselbalch公式 可计算出在任一pH条件下一种氨基酸的各种离子的比例
17、氨基酸的带电状况与溶液的pH值有关。例：计算在pH5.0时，甘氨酸的阳离子、两性离子及阴离子所占的比例？ ？生理条件下有明显的冲缓作用的氨基酸 缓冲剂：能阻止由于酸或碱的加入而引起的H 的变化。 组氨酸侧链咪唑基的pK为6.03. 氨基酸的等电点（isoelectric point,pI,133页） 等电点： 当溶液pH低于该氨基酸等电点时，氨基酸净电荷为正，反之为负。 氨基酸在等电点时溶解度最低不同氨基酸等电点不同 应用根据氨基酸的电荷不同（电泳法,离子交换层析）分离混合物。根据氨基酸的等电点不同（调节溶液pH ）分离混合物。 电泳 在外电场的作用下，带电颗粒，如不处于等电点状态的分子，将向
18、着与电性相反的电极移动，这种现象称为。等电点的计算 133页 表33 （1）侧链不解离的中性氨基酸 p I = ( pK1 + pK2 )/2 河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 8 页 共 12 页（2）侧链含有可解离基团的氨基酸 酸性氨基酸 p I = ( pK1 + pKR2 )/2 硷性氨基酸 p I = ( pK2 + pKR3 )/2 半胱氨酸 p I = ( pK1 + pKR2 )/2 酪氨酸 p I = ( pK1 + pKR2 )/24. 氨基酸的甲醛滴定 氨基酸不能直接用酸、碱滴定来进行定量测定 -氨基中的氮原子是亲核中心，可发生亲核加成和取代反应。 与甲醛发生羟甲
19、基化反应思考题 蛋白质系数；单纯蛋白质；结合蛋白质；单体蛋白质；寡聚蛋白质； 蛋白质的20种氨基酸的结构？是否都有旋光性？是否都是L- -氨基酸？ 必需氨基酸有哪些？ 兼性离子？pK值？pI？电泳？氨基酸处在大于自身pI的pH溶液中净电荷为正还是负？与电泳方向的关系 哪种氨基酸在生理pH范围内具有缓冲能力？为什么？ 把一个氨基酸结晶加入到pH7.0的纯水中，得到了pH6.0的溶液，问此氨基酸的pI值是大于6.0？小于6.0？等于6.0？ 写出某氨基酸在pH 1、4、8、12时组氨酸的净电荷是怎样的？对每个pH来说，当电泳时，某氨基酸是向阳极还是向阴极迁移？ 书后155页习题：2，3, 5,6四
20、、氨基酸的化学反应 135页 -氨基参加的反应 -羧基参加的反应 -氨基和-羧基共同参加的反应 侧链R基参加的反应1.- 氨基参加的反应 与亚硝酸反应 与酰化试剂反应 烃基化反应 生成西佛碱的反应（Schiff） 脱氨基反应与转氨基反应(见下册)（1）与亚硝酸反应 是范斯莱克氨基氮测定法(van Slyke amino nitrogen method)的原理（2）与酰化试剂反应（3）烃基化反应 首先被Sanger用来鉴定多肽或蛋白质的N末端氨基酸。 2,4二硝基氟苯缩写为DNFB或FDNB，亦称Sanger试剂Frederick Sanger (桑格)河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第
21、9 页 共 12 页英国化学家，在生物化学领域的贡献很大，他两次获诺贝尔奖1958和1980年；1953年确定了牛胰岛素一级结构；1975年和1977年确定了DNA的两种用酶测序的方法加减法和终止法。 首先被Edman用于鉴定多肽或蛋白质的N端氨基酸。 苯异硫氰酸酯缩写为PITC（4）生成西佛碱的反应 西佛碱是以氨基酸为底物的某些酶促反应的中间物。2.-羧基参加的反应 第138页 成盐和成酯 成酰氯反应 脱羧基反应 叠氮反应3.-氨基和-羧基共同参加的反应 与茚三酮反应 成肽反应（1）与茚三酮反应 茚三酮在弱酸性溶液中与氨基酸共热，所有具有游离氨基的氨基酸都生成紫色化合物（ 570）。 脯氨酸
22、和羟脯氨酸与茚三酮反应直接生成的是黄色化合物（ 440）。（2）成肽反应3.侧链R基参加的反应 140页 蛋白质的化学修饰：就是在较温和的条件下，以可控制的方式使蛋白质与某些试剂起特异反应，以引起蛋白质中个别氨基酸侧链或功能团发生共价化学改变。酪氨酸的酚基精氨酸的胍基Cys侧链上的巯基（SH）(1)酪氨酸的酚基 140页 米伦反应（Millon) 与HgNO 3、Hg（NO 3)2、 HNO3作用呈红色；与浓硝酸作用生成黄色。 Pauly反应与重氮化合物反应生成橘黄色化合物。注： His的咪唑基与重氮化合物反应生成棕红色 在酪氨酸3,5位上碘化、硝化、重氮化反应。（2）精氨酸的胍基 坂口反应（
23、Sagakuchi）与次氯酸钠(或次溴酸钠)及-萘酚在氢氧化钠溶液中产生红色产物。 （3）Cys侧链上的巯基（SH） CH 2S 此阴离子是巯基的反应形式。与卤化烷生成稳定的烷基衍生物 可保护 -SH 以防被氧化。Cys巯基打开氮丙啶的环巯基能和各种金属离子形成络合物 -SH 酶遇到重金属离子而生成硫醇盐时，将导致酶失活。与二硫硝基苯甲酸（DTNB）反应 pH8.0时，在412nm波长处有强烈吸收。可用比色法定量测定半胱氨酸的含量。河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 10 页 共 12 页巯基易受空气或其他氧化剂氧化两种氧化衍生物 形成二硫化物：胱氨酸的形成。 形成磺酸基：对游离的巯基具
24、有保护作用，保护Cly巯基之间的氧化。二硫键的还原（打开） SH 与 SS 是一对氧化还原体系。 常用的打开二硫键的试剂主要有 氧化剂：过甲酸（HCOOOH） 还原剂：巯基乙醇、巯基乙酸、二硫苏糖醇等。 （HSCH 2CH2OH） 游离的巯基极易被氧化，需与卤化烷试剂作用将其保护。五、氨基酸的光学活性和光谱性质 143页 氨基酸的旋光性 氨基酸的光谱性质消旋作用（外消旋物与内消旋物）氨基酸的光谱性质 145页 可见光区都没有光吸收 红外区和远红外区都有吸收（200nm) 近紫外区（200nm400nm)色氨酸280nm酪氨酸275nm苯丙氨酸257nm练习题 所有氨基酸都是构成蛋白质的组分。
25、在下列氨基酸中碱性氨基酸是：A. Ser B. Lye C. Clu D. Tyr 必需氨基酸有： 氨基酸在等电点时，主要以_ 离子形式存在，在pHpI的溶液 中，大部分以_离子形式存在。 一个蛋白质样品经酸水解后，能用氨基酸自动分析仪准确测定它的所有氨基酸。 下列氨基酸溶液除哪个外都能使偏振光发生旋转?A. Aal B. Gly C. Leu D. Ser 在生理pH条件下。具有缓冲作用的氨基酸残基是 A. Tyr B. Trp C. His D. Lys 在生理条件下(pH6.0-7.0左右)， _氨酸侧链和_氨酸侧链几乎完全带正电荷。 在近紫外区（200nm400nm)具有吸收能力的氨基酸有： 实验室中常用打开二硫键的试剂有：六、氨基酸混合物的分析分离
