04蛋白質(zhì)化學(xué)

1、第四章第四章 蛋白質(zhì)化學(xué)蛋白質(zhì)化學(xué)學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求掌握氨基酸的組成結(jié)構(gòu)、分類和性質(zhì)，蛋白質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì) 熟悉維持蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的作用力，蛋白質(zhì)在生命活動中的重要性 了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系及體內(nèi)重要的活性肽重點：蛋白質(zhì)的各級結(jié)構(gòu)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容l第一節(jié)蛋白質(zhì)的分子組成l第二節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)l第三節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系l第四節(jié) 蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)概述概述l蛋白質(zhì)的生理功能l酶催化l免疫保護(hù)l運(yùn)輸氧氣l其它第一節(jié)蛋白質(zhì)的分子組成第一節(jié)蛋白質(zhì)的分子組成l氨基酸l標(biāo)準(zhǔn)氨基酸：用來合成蛋白質(zhì)的氨基酸（20種）l組成合成一、蛋白質(zhì)的元素組成一、蛋白質(zhì)的元素組成ln是特征性元素是特征性元素l蛋白

2、質(zhì)含n約16%： 樣品中蛋白質(zhì)的質(zhì)量=氮的質(zhì)量6.25凱氏定氮法二、氨基酸的結(jié)構(gòu)二、氨基酸的結(jié)構(gòu)l標(biāo)準(zhǔn)氨基酸是l-a a-氨基酸氨基酸（ 兩個特例）兩個特例）常用寫法常用寫法特例：特例：l甘氨酸：沒有構(gòu)型之分（沒有旋光性）l脯氨酸：亞氨基酸，而不是氨基酸p31三、氨基酸的分類三、氨基酸的分類l是否用于合成蛋白質(zhì) 標(biāo)準(zhǔn)/非標(biāo)準(zhǔn)l有無遺傳密碼 編碼/非編碼l人體能否合成 必需/非必需p161l分解產(chǎn)物轉(zhuǎn)化 生糖/生酮/生糖兼生酮p173lr結(jié)構(gòu) 脂肪/芳香/雜環(huán)族lr酸堿性 酸性/堿性/中性lr結(jié)構(gòu)與極性 非極性疏水r/極性不帶電荷r/帶正電荷r/帶負(fù)電荷r 脂肪脂肪/芳香芳香/雜環(huán)族氨基酸雜環(huán)族

3、氨基酸脂肪族。芳香族苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸雜環(huán)族組氨酸、脯氨酸酸性酸性/堿性堿性/中性氨基酸中性氨基酸酸性天冬氨酸、谷氨酸堿性精氨酸、賴氨酸、組氨酸中性。 非極性疏水非極性疏水r氨基酸氨基酸極性不帶電荷極性不帶電荷r氨基酸氨基酸帶正電荷帶正電荷r氨基酸氨基酸帶負(fù)電荷帶負(fù)電荷r氨基酸氨基酸相關(guān)問題相關(guān)問題l疏水性（r基非極性）/親水性（ r基極性）l酸性最強(qiáng)（等電點最低）、堿性最強(qiáng)（等電點最高）l含硫、含羥基、支鏈、含n原子最多四、氨基酸的理化性質(zhì)四、氨基酸的理化性質(zhì)1. 紫外吸收特征 2. 兩性解離與等電點3. 茚三酮反應(yīng)1. 紫外吸收特征紫外吸收特征280nm2. 兩性解離與等電點兩性解離

4、與等電點l兩性解離：既可以結(jié)合h+帶正電荷，又可以給出h+帶負(fù)電荷l氨基酸的等電點：在某一ph條件下，氨基酸解離成陽離子和陰離子的程度相同，氨基酸的凈電荷為零，此時溶液的ph值稱為（pi）2. 兩性解離與等電點兩性解離與等電點l如果phpi，氨基酸的凈電荷為負(fù)，在電場中向正極移動l堿性氨基酸等電點高，其水溶液的ph值高phpipiphpirrr2. 兩性解離與等電點兩性解離與等電點pi=（pk1+pk2）/23. 茚三酮反應(yīng)茚三酮反應(yīng) l先氧化，再縮合570nml以上性質(zhì)蛋白質(zhì)有嗎？五、蛋白質(zhì)的分類五、蛋白質(zhì)的分類l組成成分：單純單純、綴合綴合（輔基）（輔基）l構(gòu)象：纖維狀纖維狀、球狀球狀第一

5、節(jié)小結(jié)第一節(jié)小結(jié)第二節(jié)第二節(jié) 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)l四個層次：一、二、三、四級結(jié)構(gòu)（后三種又二、三、四級結(jié)構(gòu)（后三種又稱空間結(jié)構(gòu)、構(gòu)象）稱空間結(jié)構(gòu)、構(gòu)象）l結(jié)構(gòu)決定功能l構(gòu)象（穩(wěn)定、變化）一、肽一、肽l肽鍵：a-羧基、a-氨基l肽：氨基酸通過肽鍵肽鍵連接而成的分子酰胺鍵1. 命名命名 寡肽、多肽、氨基酸殘基、主鏈 側(cè)鏈、氨基端/n端、羧基端/c端、方向性-n-ca-c-2. 換算換算l氨基酸分子量氨基酸殘基數(shù) *110 【單純蛋白質(zhì)】l例：500個氨基酸，分子量為？55，000da 道爾頓道爾頓55kda 千道爾頓千道爾頓3.谷胱甘肽谷胱甘肽（gsh）谷胱甘肽谷胱甘肽（gsh）l體

6、內(nèi)重要的抗氧化劑（因含巰基）l保護(hù)巰基酶l還原細(xì)胞膜的過氧化脂質(zhì)，保護(hù)細(xì)胞膜蠶豆病蠶豆病l紅細(xì)胞膜破碎溶血2 gsh gs-sg還原氧化谷胱甘肽還原酶nadph二、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)二、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)l定義：氨基酸的排列順序，包括肽鍵與二硫鍵 【共價鍵】l一級結(jié)構(gòu)是空間結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)例：例： 牛胰島素的一級結(jié)構(gòu)牛胰島素的一級結(jié)構(gòu)寫出中文名稱寫出中文名稱a鏈鏈l甘、異亮、纈、谷、谷氨酰胺 、半胱、半胱、丙、絲、纈、半胱、絲、亮、酪、谷氨酰胺、亮、谷、天冬酰胺、酪、半胱、天冬酰胺b鏈鏈l苯丙、纈、天冬酰胺、谷氨酰胺、組、亮、半胱、甘、絲、組、亮、纈、谷、丙、亮、酪、亮、纈、半胱、甘、谷、精、甘、苯丙、

7、苯丙、酪、酪、脯、賴、丙三、蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)三、蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)l定義：主鏈主鏈的局部局部構(gòu)象l包括a螺旋、 b折疊、 b轉(zhuǎn)角、無規(guī)卷曲1.肽平面肽平面l六個原子在一個平面2. a a螺旋螺旋l右手單螺旋l參數(shù)：l螺旋一圈3.6個氨基酸l螺距0.54nml螺旋直徑0.5nm2. a a螺旋螺旋l維持a螺旋的作用力是氫鍵ln=43. b b折疊折疊l鋸齒狀結(jié)構(gòu)l一個單位包含2個氨基酸l氫鍵l同向排列、反向排列4. b b轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角l由四個氨基酸構(gòu)成，其中第二個常為脯氨酸l氫鍵5.無規(guī)卷曲無規(guī)卷曲l構(gòu)象沒規(guī)律四、蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)四、蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)l一條一條完整多肽鏈的空間結(jié)構(gòu)l在肽鏈上彼此遠(yuǎn)離遠(yuǎn)離

8、的一些氨基酸可以依靠一些作用力靠近在一起三級結(jié)構(gòu)特點三級結(jié)構(gòu)特點l疏水基團(tuán)在分子內(nèi)部l親水基團(tuán)在分子表面l穩(wěn)定性的維持：氫鍵、疏水作用疏水作用、離子鍵、共價鍵超二級結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)域超二級結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)域 l介于二級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)之間的形式五、蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)五、蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)l亞基：幾條幾條肽鏈構(gòu)成，肽鏈之間沒有共價鍵連沒有共價鍵連接接例：血紅蛋白例：血紅蛋白六、維持蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵六、維持蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵l肽鍵 l二硫鍵l氫鍵l疏水作用l離子鍵l范德華力共價鍵非共價鍵肽鍵肽鍵nh2choohcr1n choohhhcr2n choohhcnh2chocr1r2h2o+肽肽鍵鍵二

9、硫鍵二硫鍵nhchoch2shcnhchoch2shcnhchoch2scsnhchoch2c二二硫硫鍵鍵半半胱胱氨氨酸酸殘殘基基 胱胱氨氨酸酸殘殘基基-2h+2h燙發(fā)原理燙發(fā)原理 氫鍵氫鍵l含量最多l(xiāng)維持二級結(jié)構(gòu)的主要作用力疏水作用疏水作用l維持蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)最重要的作用力離子鍵離子鍵rcoh3nrn+orcorcoca2+ool數(shù)量不多，但是最強(qiáng)的非共價鍵 范德華力范德華力l任何兩個原子保持范德華半徑距離時都存在的一種作用力 六、維持蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵六、維持蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵l一級結(jié)構(gòu)：肽鍵 、 二硫鍵l二級結(jié)構(gòu)：氫鍵l三級結(jié)構(gòu)：氫鍵、離子鍵、疏水作用、二硫鍵、 范德華力l四級結(jié)構(gòu)：氫鍵

10、、離子鍵、疏水作用、范德華力第二節(jié)小結(jié)第二節(jié)小結(jié)結(jié)構(gòu)功能第三節(jié)第三節(jié) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 結(jié)構(gòu)決定功能結(jié)構(gòu)決定功能l一級結(jié)構(gòu)決定空間結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)決定空間結(jié)構(gòu)l一級結(jié)構(gòu)包含形成空間結(jié)構(gòu)的全部信息l一級結(jié)構(gòu)微小改變空間結(jié)構(gòu)改變l空間結(jié)構(gòu)決定功能空間結(jié)構(gòu)決定功能一級結(jié)構(gòu)包含全部信息一級結(jié)構(gòu)包含全部信息非共價鍵、二硫鍵例：核糖核酸酶，除去變性因素后，可恢復(fù)至天然的空間結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)微小改變一級結(jié)構(gòu)微小改變空間結(jié)構(gòu)改變空間結(jié)構(gòu)改變例：鐮刀狀紅細(xì)胞性貧血血紅蛋白血紅蛋白b b亞基的一個氨基酸改變亞基的一個氨基酸改變b b亞基的空間結(jié)構(gòu)改變亞基的空間結(jié)構(gòu)改變血紅蛋白分子的聚集血紅蛋白

11、分子的聚集思考：思考：l病人的血紅蛋白容易聚集，除了b亞基空間結(jié)構(gòu)改變外，還有什么原因？l病人劇烈運(yùn)動后鐮刀狀的紅細(xì)胞會比靜息狀態(tài)下多，為什么？纈氨酸 vs 谷氨酸疏水性帶電荷運(yùn)動后血液ph，血紅蛋白帶電荷結(jié)構(gòu)決定功能結(jié)構(gòu)決定功能l一級結(jié)構(gòu)決定空間結(jié)構(gòu)l空間結(jié)構(gòu)決定生理功能空間結(jié)構(gòu)決定生理功能l變構(gòu)改變活性 l變構(gòu)導(dǎo)致疾病變構(gòu)導(dǎo)致疾病變構(gòu)導(dǎo)致疾病瘋牛病第四節(jié)第四節(jié) 蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)l一般性質(zhì)l紫外吸收l兩性解離與等電點l呈色反應(yīng)l大分子特性1.紫外吸收特征紫外吸收特征？nm2.兩性解離與等電點兩性解離與等電點 【蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)】含堿性氨基酸越多其等電點越？含疏含堿性氨基酸越多其等

12、電點越？含疏水氨基酸越多其溶解度越？水氨基酸越多其溶解度越？ 體液中多數(shù)蛋白質(zhì)等電點體液中多數(shù)蛋白質(zhì)等電點7，帶？電荷，帶？電荷3.呈色反應(yīng)呈色反應(yīng)l茚三酮反應(yīng)l雙縮脲反應(yīng)：堿性溶液，與堿性溶液，與cu2+作用呈紫紅色作用呈紫紅色含有兩個酰胺鍵含有兩個酰胺鍵nh2nh2ocnh2nh2ocnh2nhocnh2ocnnoocu2+-nh3-第四節(jié)第四節(jié) 蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)l一般性質(zhì)l大分子特性l共有5點1. 半透膜與透析半透膜與透析l半透膜允許小分子通過，蛋白質(zhì)分子不能通過l透析：蛋白質(zhì)不能通過半透膜，可因此進(jìn)行純化2. 沉降與沉降系數(shù)沉降與沉降系數(shù)l沉降：運(yùn)用離心技術(shù)l沉降系數(shù)：

13、沉降速度/離心加速度l單位sl分子量越大，沉降系數(shù)越大，但不成正比l核酸核糖體數(shù)字不能直接相加核糖體核糖體3.蛋白質(zhì)溶液是膠體溶液蛋白質(zhì)溶液是膠體溶液l直徑1100nml穩(wěn)定因素穩(wěn)定因素=水化膜水化膜+同性電荷同性電荷l血液中的蛋白質(zhì)可以維持膠體滲透壓4.沉淀沉淀l破壞水化膜、中和電荷蛋白質(zhì)沉淀4.沉淀沉淀l鹽析大量、中性鹽l仍有生物活性l不同蛋白鹽析所需的鹽濃度不同（球蛋白、清蛋白） l重金屬鹽沉淀 ph pil生物堿試劑沉淀l有機(jī)溶劑沉淀5.變性與復(fù)性變性與復(fù)性l蛋白質(zhì)變性：構(gòu)象破壞破壞，理化性質(zhì)改變改變，生物活性喪失l影響：疏水基團(tuán)暴露溶解度降低沉淀 易被蛋白酶降解變性變性l本質(zhì)是非共價

14、鍵破壞，不改變一級結(jié)構(gòu) （二硫鍵）（二硫鍵）l蛋白質(zhì)變性的因素l物理：高溫、高壓、紫外線、超聲波等l化學(xué)：強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、尿素 重金屬鹽、生物堿試劑、有機(jī)溶劑復(fù)性復(fù)性l除去變性因素時，有些有些蛋白質(zhì)仍能恢復(fù)構(gòu)象和功能l難變性與沉淀的關(guān)系變性與沉淀的關(guān)系l變性后容易沉淀，但不一定沉淀l沉淀常常變性，但也不一定變性名解問答名解問答l肽鍵、亞基、蛋白質(zhì)的等電點、鹽析、蛋白質(zhì)變性l簡述二級結(jié)構(gòu)含義、種類、穩(wěn)定因素單選單選l選出不含硫的氨基酸a.苯甲酸b.胱氨酸c.甲硫氨酸d.?；撬醗.組氨酸 單選單選l一個十肽含有3個羧基，該十肽可能含有a.谷氨酸b.精氨酸c.賴氨酸d.牛磺酸e.絲氨酸 單選單選l關(guān)于蛋

15、白質(zhì)a螺旋的正確敘述是a.a螺旋的螺距是3.6nmb.a螺旋的形成及其穩(wěn)定性受側(cè)鏈r結(jié)構(gòu)的影響c.a螺旋是左手螺旋d.蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)是a螺旋e.每一個螺旋含5.4個氨基酸 單選單選l下列敘述不正確的是a.變性不改變蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)b.蛋白質(zhì)溶液的ph值越偏離其等電點越容易沉淀c.破壞蛋白質(zhì)的水化膜并中和其所帶電荷可以導(dǎo)致蛋白質(zhì)沉淀d.鹽析是用高濃度的鹽沉淀水溶液中的蛋白質(zhì)e.有四級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)都有兩條以上的多肽鏈 單選單選l下列敘述不正確的是a.變性導(dǎo)致蛋白質(zhì)沉淀b.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位是氨基酸c.寡肽在堿性條件下能與cuso4作用顯色d.局部改變蛋白質(zhì)的構(gòu)象導(dǎo)致其功能改變e.所有氨基酸的溶液都

16、是無色的 單選單選l氨基酸是蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位，自然界中有多少種氨基酸？a.20種b.32種c.64種d.200多種e.300多種 單選單選l沒有旋光性的是a.甘氨酸b.脯氨酸c.色氨酸d.絲氨酸e.組氨酸 單選單選l不參與蛋白質(zhì)合成的是a.半胱氨酸b.苯丙氨酸c.谷氨酰胺d.脯氨酸e.羥賴氨酸 單選單選l關(guān)于氨基酸的錯誤敘述是a.谷氨酸和天冬氨酸含兩個氨基b.賴氨酸和精氨酸是堿性氨基酸c.酪氨酸和苯丙氨酸含苯環(huán)d.酪氨酸和絲氨酸含羥基e.亮氨酸和纈氨酸是支鏈氨基酸 單選單選l含氮原子最多的是a.胱氨酸b.精氨酸c.脯氨酸d.色氨酸e.絲氨酸 單選單選l等電點最高的是a.谷氨酸b.精氨酸c.亮氨

17、酸d.色氨酸e.組氨酸 單選單選l哪種氨基酸水溶液的ph值最低？a.谷氨酸b.精氨酸c.賴氨酸d.色氨酸e.天冬酰胺 單選單選l含有輔基的一定是a.單純蛋白質(zhì)b.核蛋白c.糖蛋白d.脂蛋白e.綴合蛋白質(zhì) 單選單選l在多肽鏈中，一個氨基酸參與形成主鏈的原子的正確排列是a.cncab.cacnc.cancd.nccae.ncac 單選單選l人體內(nèi)的一種重要的肽類抗氧化劑是a.催產(chǎn)素b.谷胱甘肽c.腦啡肽d.內(nèi)啡肽e.血管緊張素 單選單選l蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)及空間結(jié)構(gòu)決定于a.氨基酸組成和順序b.分子內(nèi)離子鍵c.分子內(nèi)氫鍵d.分子內(nèi)疏水作用e.亞基 單選單選lb轉(zhuǎn)角屬于蛋白質(zhì)的a.一級結(jié)構(gòu)b.二級結(jié)構(gòu)

18、c.結(jié)構(gòu)域d.三級結(jié)構(gòu)e.四級結(jié)構(gòu) 單選單選la螺旋每上升一圈相當(dāng)于氨基酸的個數(shù)是a.2.5b.2.7c.3.0d.3.6e.4.5 單選單選l在蛋白質(zhì)的a螺旋結(jié)構(gòu)中，第m個氨基酸的羰基o與第mn個氨基酸的氨基h形成氫鍵，其中n等于a.1b.2c.3d.4e.5 單選單選lb折疊的一個結(jié)構(gòu)單位包含幾個氨基酸？a.1b.1.5c.2d.3.6e.5.4 單選單選l一個b轉(zhuǎn)角包含幾個氨基酸？a.2b.3c.4d.5e.6 單選單選l蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)不包括a.a螺旋b.b折疊c.b轉(zhuǎn)角d.結(jié)構(gòu)域e.無規(guī)卷曲 單選單選l關(guān)于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的不正確敘述是a.a螺旋屬于二級結(jié)構(gòu)b.各種蛋白質(zhì)均具有一、二、三、四級結(jié)構(gòu)c.三級結(jié)構(gòu)屬于空間結(jié)構(gòu)d.無規(guī)卷曲是在一級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上形成的e.一級結(jié)構(gòu)決定空間結(jié)