第十七章氨基酸、蛋白質(zhì) 和核酸

1、 第十七章第十七章 氨基酸、蛋白質(zhì)氨基酸、蛋白質(zhì) 和核酸和核酸 蛋白質(zhì)在生物體內(nèi)占有特殊的地位，蛋白質(zhì)在生物體內(nèi)占有特殊的地位，它是生命現(xiàn)象的最基本的物質(zhì)基礎(chǔ)。它是生命現(xiàn)象的最基本的物質(zhì)基礎(chǔ)。生命是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的高級(jí)形式，這種運(yùn)生命是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的高級(jí)形式，這種運(yùn)動(dòng)形式是通過(guò)蛋白質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。生物動(dòng)形式是通過(guò)蛋白質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。生物體內(nèi)存在的多數(shù)物質(zhì)，除水之外，都體內(nèi)存在的多數(shù)物質(zhì)，除水之外，都含有一種或多種蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)參與含有一種或多種蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)參與有機(jī)體的結(jié)構(gòu)組成，催化細(xì)胞中化學(xué)有機(jī)體的結(jié)構(gòu)組成，催化細(xì)胞中化學(xué)反應(yīng)并執(zhí)行著無(wú)數(shù)的各式各樣的主要反應(yīng)并執(zhí)行著無(wú)數(shù)的各式各樣的主要功能。功能。 所有蛋白質(zhì)

2、均含所有蛋白質(zhì)均含C、H、N、O，大多，大多數(shù)蛋白質(zhì)還含少量的數(shù)蛋白質(zhì)還含少量的S，除此之外，有些，除此之外，有些還含磷、鐵、鎳、銅、碘等。所有蛋白質(zhì)還含磷、鐵、鎳、銅、碘等。所有蛋白質(zhì)的含氮量都很接近，平均為的含氮量都很接近，平均為16，這個(gè)數(shù)，這個(gè)數(shù)值可作為蛋白質(zhì)的定量測(cè)定（值可作為蛋白質(zhì)的定量測(cè)定（1克氮相當(dāng)克氮相當(dāng)于于6.25克蛋白質(zhì)）。蛋白質(zhì)徹底水解得氨克蛋白質(zhì)）。蛋白質(zhì)徹底水解得氨基酸的混合物，氨基酸是蛋白質(zhì)的基本組基酸的混合物，氨基酸是蛋白質(zhì)的基本組成單位。成單位。1. 天然氨基酸天然氨基酸CHOHOHCH2OHCOOHH2NHRL 氨氨基基酸酸L 甘甘油油醛醛NH2COOHRH

3、2NCOOHR 氨基酸是形成蛋白質(zhì)的氨基酸是形成蛋白質(zhì)的 基本單元基本單元 組成蛋白質(zhì)的天然氨基組成蛋白質(zhì)的天然氨基 酸主要有酸主要有 20 種，種， 均為均為 L 型型 a-氨基酸氨基酸 第一節(jié)第一節(jié) 氨基酸氨基酸 氨基酸常用的名稱多來(lái)自于來(lái)源或性質(zhì)。氨基酸常用的名稱多來(lái)自于來(lái)源或性質(zhì)。如：微具甜味的甘氨酸，從天門冬植物中得如：微具甜味的甘氨酸，從天門冬植物中得到的天門冬氨酸，蠶絲中的絲氨酸等等。到的天門冬氨酸，蠶絲中的絲氨酸等等。 1975年，年，IUPAC對(duì)對(duì)20多種蛋白氨基酸多種蛋白氨基酸中的每個(gè)氨基酸都作了一個(gè)正式命名及標(biāo)準(zhǔn)中的每個(gè)氨基酸都作了一個(gè)正式命名及標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)字母或三個(gè)字母組

4、成的通用的縮寫符的一個(gè)字母或三個(gè)字母組成的通用的縮寫符號(hào)，并規(guī)定了它們的碳架結(jié)構(gòu)?？s寫符號(hào)由號(hào)，并規(guī)定了它們的碳架結(jié)構(gòu)?？s寫符號(hào)由其英文名稱的前三個(gè)字母組成，這種符號(hào)在其英文名稱的前三個(gè)字母組成，這種符號(hào)在表示蛋白質(zhì)和肽鏈結(jié)構(gòu)時(shí)是被廣泛采用的。表示蛋白質(zhì)和肽鏈結(jié)構(gòu)時(shí)是被廣泛采用的。 2. 天然氨基酸的結(jié)構(gòu)和名稱天然氨基酸的結(jié)構(gòu)和名稱 非極性（疏水性）中性氨基酸：非極性（疏水性）中性氨基酸：8種種CH2H2NCOOHHH2NCH3COOHHH2NCOOHHH2NCOOHHH2NCOOHHHNCOOHHH2NCOOHHH2NCOOHCH3CH3CH3H3CCH3H3CSCH3(Gly)(Ala)(

5、Leu)(Ile)(Val)(Pro)(Phe)(Met)甘氨酸丙氨酸亮氨酸異亮氨酸纈氨酸脯氨酸苯丙氨酸蛋氨酸（非非手手性性） 極性（不帶電荷）中性氨基酸極性（不帶電荷）中性氨基酸 ： 7種種HH2NCOOHHH2NCOOHHH2NCOOHHH2NCOOHHH2NCOOHHH2NCOOHCH3CONH2(Ser)(Thr)(Cys)(Asn)(Tyr)(Tre)OHOHSHOHNHHH2NCOOH(Gln)CONH2絲氨酸蘇氨酸半胱氨酸谷酰胺天冬酰胺酪氨酸色氨酸H 酸性氨基酸：酸性氨基酸：2種種HH2NCOOHHH2NCOOHCOOH(Glu)(Asp)COOH谷氨酸天冬氨酸 堿性氨基酸：堿性

6、氨基酸：3種種HH2NCOOHHH2NCOOHHH2NCOOH(Cys)(Asn)(His)NNHH2NNHNHH2N賴氨酸精氨酸組氨酸3. 氨基酸的性質(zhì)氨基酸的性質(zhì) 水溶液中為兩性離解水溶液中為兩性離解RCHCOO NH3H2OH2ORCHCOO NH2RCHCOOHNH3兩性離子(II) 負(fù)離子(I) 正離子OH H3+O+RCHCOO NH3(內(nèi)鹽，zwitterion) 氨基酸在固態(tài)時(shí)主要以內(nèi)鹽形式存在氨基酸在固態(tài)時(shí)主要以內(nèi)鹽形式存在 高熔點(diǎn)或分解點(diǎn)高熔點(diǎn)或分解點(diǎn) 不溶于有機(jī)溶劑不溶于有機(jī)溶劑3. 氨基酸的性質(zhì)氨基酸的性質(zhì)3.1 兩性解離和等電點(diǎn)兩性解離和等電點(diǎn) 氨基酸的等電點(diǎn)氨基酸的

7、等電點(diǎn)IP (等電點(diǎn)，等電點(diǎn)，isoelectric point) ：氨基酸處于電中性時(shí)的氨基酸處于電中性時(shí)的pH值值RCHCOO NH3RCHCOO NH2RCHCOOHNH3兩性離子(II) 負(fù)離子(I) 正離子OH OH H+H+pH IP 等電點(diǎn)時(shí)氨基酸以兩性離等電點(diǎn)時(shí)氨基酸以兩性離 子形式存在，處于電中性子形式存在，處于電中性 狀態(tài)，在電場(chǎng)中不移動(dòng)。狀態(tài)，在電場(chǎng)中不移動(dòng)。 等電點(diǎn)時(shí)氨基酸溶解度最等電點(diǎn)時(shí)氨基酸溶解度最 小，易結(jié)晶析出。小，易結(jié)晶析出。 中性氨基酸中性氨基酸pI 7 (7.5 10.8)3.2 氨基酸氨基端的反應(yīng)氨基酸氨基端的反應(yīng)RCHCOOHNH2NaNO2HClHC

8、HOAc2OFNO2O2NH2O2 或KMnO4, 酶RCHCOOHOHRCHCOOHNCH2RCHCOOHNCH2OHCH2OHRCHCOOHNHAcRCHCOOHNHNO2O2NRCCOOHNHRCCOOHOH2O NH3或Sanger試劑試劑 氨基酸中氨基能與亞硝酸反應(yīng)生成氨基酸中氨基能與亞硝酸反應(yīng)生成 -羥羥基酸并快速放出氮?dú)?，這是一個(gè)定量反應(yīng)，基酸并快速放出氮?dú)?，這是一個(gè)定量反應(yīng)，1摩爾氨基酸放出摩爾氨基酸放出1摩爾氮?dú)?，通過(guò)定氮測(cè)定摩爾氮?dú)?，通過(guò)定氮測(cè)定氨基酸的含量，可判斷蛋白質(zhì)的水解程度。氨基酸的含量，可判斷蛋白質(zhì)的水解程度。 隨著蛋白質(zhì)的水解，氨基氮的量逐漸上隨著蛋白質(zhì)的水解，

9、氨基氮的量逐漸上升，但總氮量不變。通常將升，但總氮量不變。通常將 氨基氮氨基氮/總氮量總氮量 表示蛋白水解的程度，比值越大，水解程度表示蛋白水解的程度，比值越大，水解程度越高。越高。RCHCOOH+HNO2NH2RCHCOOHOH+N2+OH2氨基與甲醛作用后轉(zhuǎn)化為亞胺或醇胺，氨基與甲醛作用后轉(zhuǎn)化為亞胺或醇胺，堿性消失，這樣可以用堿來(lái)滴定羧基的堿性消失，這樣可以用堿來(lái)滴定羧基的量，這個(gè)方法稱為甲醛滴定法：量，這個(gè)方法稱為甲醛滴定法：NH3NH2H+NHCH2OHN(CH2OH)2RCHCOO-+RCHCOO-+NaOH滴定滴定 中和中和 HCHORCHCOO-HCHORCHCOO-羥甲基氨基酸

10、羥甲基氨基酸 氨基酸分子在溶液中主要是以兩性氨基酸分子在溶液中主要是以兩性離子形式存在，不能直接用酸、堿滴定。離子形式存在，不能直接用酸、堿滴定。加入甲醛就可以使平衡向右移動(dòng)，從而加入甲醛就可以使平衡向右移動(dòng)，從而游離出質(zhì)子，這樣就能用酸堿滴定法來(lái)游離出質(zhì)子，這樣就能用酸堿滴定法來(lái)滴定。滴定。 通過(guò)氨基酸的甲醛滴定法，可以求通過(guò)氨基酸的甲醛滴定法，可以求得氨基酸的含量。但這種方法的誤差常得氨基酸的含量。但這種方法的誤差常在在10左右，只可大體判斷蛋白質(zhì)水解左右，只可大體判斷蛋白質(zhì)水解的程度或合成的速度。的程度或合成的速度。 氨基上的氮原子具有親核性，因此能與烴化試劑氨基上的氮原子具有親核性，因

11、此能與烴化試劑反應(yīng)，如與反應(yīng)，如與2,4-二硝基氟苯的反應(yīng)：二硝基氟苯的反應(yīng)： 該反應(yīng)發(fā)生在弱堿性溶液中，它首先被英國(guó)的該反應(yīng)發(fā)生在弱堿性溶液中，它首先被英國(guó)的Sanger用來(lái)鑒定多肽或蛋白質(zhì)的末端氨基，曾經(jīng)廣泛用來(lái)鑒定多肽或蛋白質(zhì)的末端氨基，曾經(jīng)廣泛應(yīng)用于測(cè)定氨基酸在多肽或蛋白質(zhì)中的排列順序。應(yīng)用于測(cè)定氨基酸在多肽或蛋白質(zhì)中的排列順序。 FNO2O2N+NH2CHCOOHRNO2O2NCHCOOHRNH+HFDNP-氨基酸氨基酸 氨基酸中的羧基表現(xiàn)出的主要反應(yīng)與通常的羧基相氨基酸中的羧基表現(xiàn)出的主要反應(yīng)與通常的羧基相似，如可以酯化、酰胺化、還原等：似，如可以酯化、酰胺化、還原等：3.3 氨基

12、酸羧基端的反應(yīng)氨基酸羧基端的反應(yīng)NH2NH2NH2NH2R-CH-COOHR-CH-COOC H3CH3OHHClRNH2DCCR-CH-CONHRLiAlH4R-CH-CH2OH3.4 氨基酸與水合茚三酮的反應(yīng)氨基酸與水合茚三酮的反應(yīng)水合茚三酮水合茚三酮應(yīng)用應(yīng)用氨基酸的顯色氨基酸的顯色定量分析定量分析OOOHOH+NH2COOHR+H2O+CO2OOOON+RCHO藍(lán)紫色藍(lán)紫色 , 羅曼紫羅曼紫OOOOOOHOHNH2ROON-CHRCO2HCH COOH茚三酮茚三酮水合茚三酮水合茚三酮- H2OOON-CRCO2HOON=CRCO2HOH-H2OH2ORCOCO2HRCHO+CO2OONH

13、2HOOOOOOONHOHOOON 許多氨基酸可以通過(guò)某些易得到的許多氨基酸可以通過(guò)某些易得到的蛋白質(zhì)水解而產(chǎn)生。如味精谷氨酸鈉就蛋白質(zhì)水解而產(chǎn)生。如味精谷氨酸鈉就是面粉中的蛋白質(zhì)（面筋）的水解產(chǎn)物是面粉中的蛋白質(zhì)（面筋）的水解產(chǎn)物，胱氨酸是動(dòng)物毛發(fā)水解的產(chǎn)物。，胱氨酸是動(dòng)物毛發(fā)水解的產(chǎn)物。3氨基酸的制備氨基酸的制備 通過(guò)有機(jī)合成制備的氨基酸常常是通過(guò)有機(jī)合成制備的氨基酸常常是外消旋的混合物。如可以從醛酮為主外消旋的混合物。如可以從醛酮為主要原料得到氨基酸：要原料得到氨基酸：NH2NH2RCHONH3RCH=NH+H2OHCNRCHCNH3ORCHCO2H+ -鹵代酸的氨解也是制備氨基酸的好鹵

14、代酸的氨解也是制備氨基酸的好方法。由于生成的氨基酸上的氨基堿性較方法。由于生成的氨基酸上的氨基堿性較弱，故多取代的產(chǎn)物并不多：弱，故多取代的產(chǎn)物并不多：BrNH2RCHCO2HNH3RCHCO2H 要得到純的伯胺取代的氨基酸，可以用蓋布爾要得到純的伯胺取代的氨基酸，可以用蓋布爾（Gabriel）法：）法： N-KOOXN-CHRCO2ROOH+NH2CO2HCO2HRCHCO2RRCHCO2H+ 工業(yè)上脯氨酸由明膠水解制得，工業(yè)上脯氨酸由明膠水解制得，L-氨基氨基酸用吲哚、丙酮酸和氨在色氨酸酶作用下生產(chǎn)，酸用吲哚、丙酮酸和氨在色氨酸酶作用下生產(chǎn)， 光活性的光活性的L-賴、纈、亮、異亮、蘇、精、

15、賴、纈、亮、異亮、蘇、精、苯丙氨、酪、組、脯等苯丙氨、酪、組、脯等L-氨基酸主要由微生物氨基酸主要由微生物發(fā)酵法生產(chǎn)，發(fā)酵法生產(chǎn)， 甘、丙和蛋氨酸主要仍用合成法來(lái)制取。甘、丙和蛋氨酸主要仍用合成法來(lái)制取。 生物體系中氨基酸的合成在酶的催化下進(jìn)生物體系中氨基酸的合成在酶的催化下進(jìn)行，多由行，多由-酮酸經(jīng)還原氨基化產(chǎn)生，酮酸經(jīng)還原氨基化產(chǎn)生，NANH為為還原劑，其化學(xué)原理和實(shí)驗(yàn)室里的合成完全一還原劑，其化學(xué)原理和實(shí)驗(yàn)室里的合成完全一樣。樣。 氨基酸是人工合成肽和蛋白質(zhì)的原材料。氨基酸是人工合成肽和蛋白質(zhì)的原材料。 在醫(yī)藥衛(wèi)生上，用適當(dāng)比例配制的氨基酸混合物可在醫(yī)藥衛(wèi)生上，用適當(dāng)比例配制的氨基酸混合

16、物可以直接注射到人體血液以補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)，部分地代替人的以直接注射到人體血液以補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)，部分地代替人的血漿。對(duì)創(chuàng)傷、燒傷手術(shù)后的病人有增進(jìn)抗病力，促血漿。對(duì)創(chuàng)傷、燒傷手術(shù)后的病人有增進(jìn)抗病力，促進(jìn)康復(fù)的作用。某些氨基酸對(duì)特殊疾病還有治療功效。進(jìn)康復(fù)的作用。某些氨基酸對(duì)特殊疾病還有治療功效。如：半胱氨酸有抗輻射和治療心臟機(jī)能衰弱的效果。如：半胱氨酸有抗輻射和治療心臟機(jī)能衰弱的效果。有些有些“必需氨基酸必需氨基酸”在人體和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)上有維持正常在人體和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)上有維持正常發(fā)育的保健功用。發(fā)育的保健功用。 在食品烹調(diào)上，可利用氨基酸增加鮮味，促進(jìn)食欲。在食品烹調(diào)上，可利用氨基酸增加鮮味，促進(jìn)食欲。最常用的最

17、常用的“味精味精”就是谷氨酸鈉鹽，其它象天冬氨酸、就是谷氨酸鈉鹽，其它象天冬氨酸、甘氨酸、丙氨酸、組氨酸、賴氨酸等也都有鮮味，可甘氨酸、丙氨酸、組氨酸、賴氨酸等也都有鮮味，可用作增鮮劑。用作增鮮劑。 肽是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的氨基酸通過(guò)肽鍵肽是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的氨基酸通過(guò)肽鍵聯(lián)結(jié)所形成的化合物。肽鍵是一個(gè)氨基酸的聯(lián)結(jié)所形成的化合物。肽鍵是一個(gè)氨基酸的羧基和另一氨基酸的氨基縮合去羧基和另一氨基酸的氨基縮合去1分子水而分子水而形成的鍵。形成的鍵。 肽鍵肽鍵二肽二肽肽鍵是氨基酸在蛋白質(zhì)分子中的主要連接方式肽鍵是氨基酸在蛋白質(zhì)分子中的主要連接方式 第二節(jié)第二節(jié) 肽肽NH2CH COOHR1+CH COOH

18、R2NHHOH2NH2CH CONHR1CH COOHR2 肽：氨基酸偶聯(lián)產(chǎn)物，分子量小于肽：氨基酸偶聯(lián)產(chǎn)物，分子量小于10000 蛋白質(zhì)：分子量大于蛋白質(zhì)：分子量大于10000 一個(gè)三肽一個(gè)三肽H2NHNOOCH3NHOH3CCH3OH甘丙纈（Gly-Ala-Val)H2NRHNOCOOHR肽鍵N 端C 端二肽二肽 二肽仍有自由氨基和羧基，故能繼續(xù)二肽仍有自由氨基和羧基，故能繼續(xù)形成三肽或四肽等等。形成三肽或四肽等等。 多肽鏈中有自由氨基的一端稱為氨基多肽鏈中有自由氨基的一端稱為氨基末端（或末端（或N一端）；有自由羧基的一端稱一端）；有自由羧基的一端稱羧基末端（或羧基末端（或C一端）。在書寫

19、多肽或蛋一端）。在書寫多肽或蛋白質(zhì)肽鏈結(jié)構(gòu)時(shí)，習(xí)慣上總是將白質(zhì)肽鏈結(jié)構(gòu)時(shí)，習(xí)慣上總是將N一端寫一端寫在左邊，在左邊，C一端寫在右邊。一端寫在右邊。 多個(gè)氨基酸由多個(gè)肽鍵結(jié)合起來(lái)形成的多個(gè)氨基酸由多個(gè)肽鍵結(jié)合起來(lái)形成的肽稱為多肽肽稱為多肽(polypeptide)，分子量大于，分子量大于10 000的肽一般就稱之為蛋白質(zhì)了。的肽一般就稱之為蛋白質(zhì)了。 形成肽鍵的氨基酸可以是相同的，也可以形成肽鍵的氨基酸可以是相同的，也可以是不相同的。兩個(gè)不相同的氨基酸成肽時(shí)，是不相同的。兩個(gè)不相同的氨基酸成肽時(shí)，會(huì)有兩種可能的結(jié)合方式，一個(gè)氨基酸給出會(huì)有兩種可能的結(jié)合方式，一個(gè)氨基酸給出羧基上的一個(gè)羥基成肽后留

20、下游離的胺基，羧基上的一個(gè)羥基成肽后留下游離的胺基，而另一個(gè)氨基酸給出一個(gè)氨基上的氫成肽后而另一個(gè)氨基酸給出一個(gè)氨基上的氫成肽后留下的羧基。留下的羧基。 上述三肽被命名為纈氨酰半胱氨酰上述三肽被命名為纈氨酰半胱氨酰甘氨酸。但這樣的命名顯然有點(diǎn)繁瑣，甘氨酸。但這樣的命名顯然有點(diǎn)繁瑣，故可以將其簡(jiǎn)稱為纈故可以將其簡(jiǎn)稱為纈-半胱半胱-甘肽或纈甘肽或纈半半胱胱甘肽或纈半胱甘肽。用英文縮寫符甘肽或纈半胱甘肽。用英文縮寫符號(hào)來(lái)表示，這個(gè)三肽可命名為號(hào)來(lái)表示，這個(gè)三肽可命名為Val-Cys-Gly或或ValCysGly。 肽的書寫和命名都由左到右排列，即從肽的書寫和命名都由左到右排列，即從N-端開始書寫到端

21、開始書寫到C-端為止，稱為某酰某酰端為止，稱為某酰某酰某酸。如某酸。如CH(CH3)2OCH2SHOH2NCHC-NHCHC-NHCH2CO2H 因?yàn)橐驗(yàn)閚種不同的氨基酸形成多肽時(shí)可以有種不同的氨基酸形成多肽時(shí)可以有n！種不同的排列方式，要研究肽及由肽組成！種不同的排列方式，要研究肽及由肽組成的蛋白質(zhì)，則首先必須測(cè)定肽的結(jié)構(gòu)。的蛋白質(zhì)，則首先必須測(cè)定肽的結(jié)構(gòu)。1肽結(jié)構(gòu)的測(cè)定肽結(jié)構(gòu)的測(cè)定 首先用超離心法、滲透法和首先用超離心法、滲透法和X-衍射法測(cè)定多肽的衍射法測(cè)定多肽的分分子量子量. 然后徹底水解為游離的氨基酸，色氨酸在這一過(guò)程然后徹底水解為游離的氨基酸，色氨酸在這一過(guò)程中有部分水解。各種氨基

22、酸的混合物經(jīng)中有部分水解。各種氨基酸的混合物經(jīng)紙層析分離紙層析分離. 用茚三酮顯色的方法與已知氨基酸比較可以用茚三酮顯色的方法與已知氨基酸比較可以鑒別氨鑒別氨基酸基酸的存在，的存在， 通過(guò)比色的方法測(cè)定各種氨基酸的相對(duì)含量，從而通過(guò)比色的方法測(cè)定各種氨基酸的相對(duì)含量，從而得到各種得到各種氨基酸的數(shù)目氨基酸的數(shù)目。 1958年以來(lái)，由年以來(lái)，由氨基酸自動(dòng)分析儀氨基酸自動(dòng)分析儀來(lái)進(jìn)行這一工作來(lái)進(jìn)行這一工作已經(jīng)非常迅速方便，樣品只要達(dá)到已經(jīng)非常迅速方便，樣品只要達(dá)到微克數(shù)量級(jí)微克數(shù)量級(jí)就能測(cè)就能測(cè)定。定。 含半胱氨?；亩嚯幕虻鞍踪|(zhì)中的兩個(gè)含半胱氨?；亩嚯幕虻鞍踪|(zhì)中的兩個(gè)SH基常常氧化成二硫化物，

23、或者是分子內(nèi)成環(huán)，基常常氧化成二硫化物，或者是分子內(nèi)成環(huán)，或者是兩條肽鏈用或者是兩條肽鏈用-S-S-鍵聯(lián)在一起。鍵聯(lián)在一起。 測(cè)定結(jié)構(gòu)時(shí)可用過(guò)氧酸氧化斷裂二硫鍵成測(cè)定結(jié)構(gòu)時(shí)可用過(guò)氧酸氧化斷裂二硫鍵成磺酸或用過(guò)量的乙硫醇處理，生成的磺酸或用過(guò)量的乙硫醇處理，生成的-SH 基再基再用碘乙酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛎?，以免被氧化為二硫化物。用碘乙酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛎?，以免被氧化為二硫化物?根據(jù)多肽的分子量和所含氨基酸的相對(duì)含根據(jù)多肽的分子量和所含氨基酸的相對(duì)含量，能夠得出量，能夠得出多肽的分子式多肽的分子式。 氨基酸在肽鏈中的氨基酸在肽鏈中的排列次序排列次序的測(cè)定一般是的測(cè)定一般是借助于借助于部分水解和端基分析部分水解和

24、端基分析這兩個(gè)方法來(lái)進(jìn)行這兩個(gè)方法來(lái)進(jìn)行的。的。 部分水解法是將多肽分解成多個(gè)小分子肽部分水解法是將多肽分解成多個(gè)小分子肽, 蛋白質(zhì)水解酶通常只能水解一定類型的肽鍵，即蛋白質(zhì)水解酶通常只能水解一定類型的肽鍵，即它們都是高度專一性的。它們都是高度專一性的。 如，如，胰蛋白酶胰蛋白酶可以專門水解賴氨酸或精氨酸可以專門水解賴氨酸或精氨酸的羧基形成的肽鍵，因此用它來(lái)催化水解某一多的羧基形成的肽鍵，因此用它來(lái)催化水解某一多胎，得到的肽胎，得到的肽C-端將肯定是賴氨酸或精氨酸。端將肯定是賴氨酸或精氨酸。 糜蛋白酶糜蛋白酶則專一性水解由芳香氨基酸如苯丙則專一性水解由芳香氨基酸如苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸的羧基

25、形成肽鏈。氨酸、酪氨酸、色氨酸的羧基形成肽鏈。 胃蛋白酶胃蛋白酶，可水解苯丙氨酸、色氨酸、賴氨，可水解苯丙氨酸、色氨酸、賴氨酸、谷氨酸、精氨酸的羧基形成的肽鏈酸、谷氨酸、精氨酸的羧基形成的肽鏈。 利用利用溴化氰水解法溴化氰水解法也可以得到由蛋氨酸羧基也可以得到由蛋氨酸羧基形成的肽鍵斷裂后的小肽產(chǎn)物。形成的肽鍵斷裂后的小肽產(chǎn)物。 端分析法可分為端分析法可分為N-端端C-端端兩種方法，可利兩種方法，可利用這兩個(gè)氨基酸殘端和專門的標(biāo)記化合物反用這兩個(gè)氨基酸殘端和專門的標(biāo)記化合物反應(yīng)，再經(jīng)水解后來(lái)加以鑒定。應(yīng)，再經(jīng)水解后來(lái)加以鑒定。 如，肽鏈如，肽鏈N-端端和和2,4-二硝基氟苯（二硝基氟苯（DNFB

26、）作用生成作用生成N-端帶有端帶有2,4-二硝基氟苯的肽二硝基氟苯的肽（DBP），水解后只有這個(gè)氨基酸帶有該取），水解后只有這個(gè)氨基酸帶有該取代基團(tuán)，而且各種帶有代基團(tuán)，而且各種帶有DNFB的氨基酸都是的氨基酸都是黃色的，容易通過(guò)層析比較比移黃色的，容易通過(guò)層析比較比移Rf值得到鑒值得到鑒定結(jié)果。通過(guò)這個(gè)方法，即可識(shí)別肽中的定結(jié)果。通過(guò)這個(gè)方法，即可識(shí)別肽中的N-端氨基酸了。端氨基酸了。 還有一種標(biāo)記還有一種標(biāo)記N-端的化合物是端的化合物是硫氰酸苯酯硫氰酸苯酯，它，它和和N-端的氨基酸反應(yīng)生成苯胺基硫代甲酸衍生物。端的氨基酸反應(yīng)生成苯胺基硫代甲酸衍生物。后者在無(wú)水氯化氫作用下發(fā)生關(guān)環(huán)作用，形成

27、一個(gè)后者在無(wú)水氯化氫作用下發(fā)生關(guān)環(huán)作用，形成一個(gè)取代二氫噻唑酮的衍生物而從肽鏈上斷裂下來(lái)。取取代二氫噻唑酮的衍生物而從肽鏈上斷裂下來(lái)。取代二氫噻唑酮在酸性條件下重排為取代苯基乙內(nèi)酰代二氫噻唑酮在酸性條件下重排為取代苯基乙內(nèi)酰硫脲，后者經(jīng)分離后用色譜或質(zhì)譜方法可與標(biāo)準(zhǔn)樣硫脲，后者經(jīng)分離后用色譜或質(zhì)譜方法可與標(biāo)準(zhǔn)樣品比較。品比較。 失去了失去了N-端的肽鍵回收后再重復(fù)這個(gè)程序就可端的肽鍵回收后再重復(fù)這個(gè)程序就可以再進(jìn)行以再進(jìn)行N-端氨基酸的標(biāo)記和鑒別。應(yīng)用這個(gè)原理端氨基酸的標(biāo)記和鑒別。應(yīng)用這個(gè)原理設(shè)計(jì)成功的自動(dòng)分析儀已能精確測(cè)定多達(dá)設(shè)計(jì)成功的自動(dòng)分析儀已能精確測(cè)定多達(dá)60個(gè)氨基個(gè)氨基酸以下的多肽結(jié)

28、構(gòu)，這被稱為酸以下的多肽結(jié)構(gòu)，這被稱為Edman降解法。降解法。RSRROSN=C=SNHHCH-COOH+PITCPH 8.3NH.CNHCHCOOH PIC-氨基酸氨基酸苯氨基硫甲酰氨基酸苯氨基硫甲酰氨基酸無(wú)水無(wú)水HFNCCNHCH苯硫乙內(nèi)酰脲氨基酸苯硫乙內(nèi)酰脲氨基酸 (酸中極穩(wěn)定酸中極穩(wěn)定) C-端的標(biāo)記方法可由羧肽酶端的標(biāo)記方法可由羧肽酶來(lái)進(jìn)行。在來(lái)進(jìn)行。在這個(gè)酶作用下，只有最靠近羧基的那個(gè)肽鍵這個(gè)酶作用下，只有最靠近羧基的那個(gè)肽鍵水解。該方法雖然也可一步步重復(fù)操作，測(cè)水解。該方法雖然也可一步步重復(fù)操作，測(cè)定時(shí)從酶的水解液中定期取出一點(diǎn)樣品，并定時(shí)從酶的水解液中定期取出一點(diǎn)樣品，并以各

29、種氨基酸出現(xiàn)的先后次序分析出氨基酸以各種氨基酸出現(xiàn)的先后次序分析出氨基酸從從C-端起排列的順序，但肽鏈超過(guò)六七個(gè)以端起排列的順序，但肽鏈超過(guò)六七個(gè)以上時(shí)可靠性就開始差了。上時(shí)可靠性就開始差了。 另一個(gè)方法是利用無(wú)水肼和多肽的反應(yīng)另一個(gè)方法是利用無(wú)水肼和多肽的反應(yīng)，在，在105加熱一段時(shí)間后，不在加熱一段時(shí)間后，不在C-端的氨基端的氨基酸都形成相應(yīng)的肼化物，繼續(xù)反應(yīng)生成不溶酸都形成相應(yīng)的肼化物，繼續(xù)反應(yīng)生成不溶水的苯腙衍生物被除去，水的苯腙衍生物被除去，C-端氨基酸得以鑒端氨基酸得以鑒定。定。 肽鏈結(jié)構(gòu)的確定主要利用肽鏈結(jié)構(gòu)的確定主要利用小片斷重疊的原理小片斷重疊的原理，即用兩種或兩種以上的方法

30、將肽鏈切斷，各自得即用兩種或兩種以上的方法將肽鏈切斷，各自得到一系列肽段，將肽段分離純化，測(cè)定其順序，到一系列肽段，將肽段分離純化，測(cè)定其順序，然后用找重疊肽的方法得出其順序。然后用找重疊肽的方法得出其順序。RRORR-NHCHCONHCHCO2HNH2NH2-NHCHCNHNH2+.H2NCHCO2H 有一九肽，胰蛋白酶水解得下列肽段：有一九肽，胰蛋白酶水解得下列肽段：Ala-Ala-Trp-Gly-Lys; Thr-Asn-Val-Lys。胰凝乳蛋白酶水解得肽段：胰凝乳蛋白酶水解得肽段：Val-Lys-Ala-Ala-Trp; Thr-Asn; Gly-Lys。根據(jù)重疊肽。根據(jù)重疊肽推知九

31、肽順序：推知九肽順序：Thr-Asn-Val-Lys-Ala-Ala-Trp-Gly-Lys。 官能團(tuán)羧基和氨基的活化官能團(tuán)羧基和氨基的活化，使之在溫和的，使之在溫和的條件下就能夠反應(yīng)。條件下就能夠反應(yīng)。 官能團(tuán)保護(hù)，官能團(tuán)保護(hù)，將同一個(gè)分子中的這兩個(gè)官將同一個(gè)分子中的這兩個(gè)官能團(tuán)中的一個(gè)保護(hù)起來(lái)不反應(yīng)，選擇性的留下能團(tuán)中的一個(gè)保護(hù)起來(lái)不反應(yīng)，選擇性的留下一個(gè)羧基或氨基去構(gòu)成所需的肽鍵結(jié)構(gòu)，反應(yīng)一個(gè)羧基或氨基去構(gòu)成所需的肽鍵結(jié)構(gòu)，反應(yīng)完后再定量地去掉保護(hù)基，同時(shí)還不影響分子完后再定量地去掉保護(hù)基，同時(shí)還不影響分子中的其他部分特別是已接好的的肽鏈。中的其他部分特別是已接好的的肽鏈。2. 肽的合成

32、肽的合成 氨基酸側(cè)鏈上的官能團(tuán)在反應(yīng)成肽前后不受氨基酸側(cè)鏈上的官能團(tuán)在反應(yīng)成肽前后不受影響影響常用的保護(hù)氨基的方法是將其和氯甲酸芐酯反應(yīng)常用的保護(hù)氨基的方法是將其和氯甲酸芐酯反應(yīng)OROROR ORRORRPhCH2OCCl H2NCHCO2HPhCH2OCNHCHCO2HPhCH2OCNHCHCNHCHCO2HH2Pd/CPhCH3CO2H2NCHCNHCHCO2H+H2NCHCO2H用氯甲酸叔丁酯用氯甲酸叔丁酯ORORORO RRORR(CH3)3COCClH2NCHCO2H(CH3)3COCNHCHCO2H(CH3)3COCNHCHCNHCHCO2HH2Pd/CCO2H2NCHCNHCHC

33、O2H+H2NCHCO2H(CH3)2C=CH2 羧基羧基一般可將其作為酯基保護(hù)起來(lái)。常一般可將其作為酯基保護(hù)起來(lái)。常見(jiàn)的如甲酯、乙酯和芐酯，酯基比酰胺鍵易見(jiàn)的如甲酯、乙酯和芐酯，酯基比酰胺鍵易于水解，可由稀堿催化水解為羧酸鹽。于水解，可由稀堿催化水解為羧酸鹽。 氨基酸側(cè)鏈中的氨基酸側(cè)鏈中的巰基、羥基巰基、羥基可將其轉(zhuǎn)化為可將其轉(zhuǎn)化為芐硫和芐基醚的形式，反應(yīng)后分別用芐硫和芐基醚的形式，反應(yīng)后分別用Na/NH3和氫解的方法除去芐基保護(hù)基，和氫解的方法除去芐基保護(hù)基，側(cè)鏈中的氨側(cè)鏈中的氨基基可轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)甲基苯磺酰基，反應(yīng)成肽后也可轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)甲基苯磺?；?，反應(yīng)成肽后也可以用可以用Na/NH3作用分解除去

34、對(duì)甲苯磺?；Ｗ饔梅纸獬?duì)甲苯磺?；?。常用的活化方法是將常用的活化方法是將羧基轉(zhuǎn)變?yōu)轷Ｂ然蝓セ螋然D(zhuǎn)變?yōu)轷Ｂ然蝓セ蚧旌纤狒旌纤狒栽黾郁然挠H電能力。酰氯的活性以增加羧基的親電能力。酰氯的活性太大，易產(chǎn)生其它副反應(yīng)，故用得最多的是酯太大，易產(chǎn)生其它副反應(yīng)，故用得最多的是酯和酸酐。和酸酐。 利用高效專一的縮合劑或脫水劑如利用高效專一的縮合劑或脫水劑如二環(huán)己二環(huán)己基碳二亞胺（基碳二亞胺（DCC），），也可以使羧基和氨基也可以使羧基和氨基有效組成酰胺鍵，這是應(yīng)用最為廣泛也最為有效組成酰胺鍵，這是應(yīng)用最為廣泛也最為有效的一種方法。反應(yīng)在常溫下進(jìn)行，中間有效的一種方法。反應(yīng)在常溫下進(jìn)行，中間體無(wú)需分

35、離，產(chǎn)率也很高。此外，體無(wú)需分離，產(chǎn)率也很高。此外，N-羥基丁羥基丁二酰亞胺也是一個(gè)活化羧基的優(yōu)良試劑。二酰亞胺也是一個(gè)活化羧基的優(yōu)良試劑。NOOOHNOORCHCO2NHCbzNHCbzRCHCO2HDCCRNHCHRCO2RRCHCONRCHRC O2R+ 多肽的合成多肽的合成H2NROOHClCPhCH2OOEt3NNHROOHCPhCH2OOH2NROOCH3DCC, HOBtNHRHNOOCH3ORCbzH2PdH2NRHNOOCH3OR去氨基端保護(hù)保護(hù)氨基端+PhCH3+CO2例：例：（Cbz）H2NROOHEt3NNHROOHH2NROOCH3DCC, HOBtNHRHNOOCH

36、3ORBocHClH3NRHNOOHOR去氨基端保護(hù)保護(hù)氨基端OOC(CH3)3(H3C)3COOO(H3C)3COO(Boc)+H2CCH3CH3+CO2例：例： 多肽固相合成法多肽固相合成法以快速簡(jiǎn)便的操作和較高以快速簡(jiǎn)便的操作和較高的產(chǎn)率顯示了這一方法的優(yōu)越性和新穎性。該的產(chǎn)率顯示了這一方法的優(yōu)越性和新穎性。該方法主要是在不溶性的由苯乙烯和對(duì)苯二乙烯方法主要是在不溶性的由苯乙烯和對(duì)苯二乙烯共聚樹脂（共聚樹脂（P）的表面上進(jìn)行反應(yīng)。）的表面上進(jìn)行反應(yīng)。 樹脂表面上已經(jīng)進(jìn)行了氯甲基化，它和一個(gè)樹脂表面上已經(jīng)進(jìn)行了氯甲基化，它和一個(gè)氨基酸反應(yīng)時(shí)，芐基氯反應(yīng)生成芐酯并接在樹脂氨基酸反應(yīng)時(shí)，芐基氯

37、反應(yīng)生成芐酯并接在樹脂上，該樹脂和氨基已用叔丁氧甲基（上，該樹脂和氨基已用叔丁氧甲基（BOC）基）基團(tuán)保護(hù)過(guò)的另一種氨基酸在團(tuán)保護(hù)過(guò)的另一種氨基酸在DCC存在下振蕩，存在下振蕩，生成一個(gè)仍掛在樹脂上的氨基被保護(hù)的二肽，用生成一個(gè)仍掛在樹脂上的氨基被保護(hù)的二肽，用三氟乙酸或三氟乙酸或HAc/HCl去掉去掉BOC基團(tuán)后再和另一基團(tuán)后再和另一個(gè)氨基酸反應(yīng)，如此重復(fù)不斷構(gòu)成新的肽鍵，直個(gè)氨基酸反應(yīng)，如此重復(fù)不斷構(gòu)成新的肽鍵，直到達(dá)到所需的肽的氨基酸數(shù)目和類型，最后一步到達(dá)到所需的肽的氨基酸數(shù)目和類型，最后一步用氫溴酸和三氟乙酸處理，使肽鏈從樹脂上分裂用氫溴酸和三氟乙酸處理，使肽鏈從樹脂上分裂下來(lái)，樹脂

38、也恢復(fù)為溴甲基化的樹脂，可以繼續(xù)下來(lái)，樹脂也恢復(fù)為溴甲基化的樹脂，可以繼續(xù)用于固相合成。用于固相合成。 固相多肽合成的方法已經(jīng)應(yīng)用于自動(dòng)化的儀固相多肽合成的方法已經(jīng)應(yīng)用于自動(dòng)化的儀器操作上，使合成速度大大加快，過(guò)去需要幾器操作上，使合成速度大大加快，過(guò)去需要幾年時(shí)間才能完成的合成工作在儀器上進(jìn)行只要年時(shí)間才能完成的合成工作在儀器上進(jìn)行只要十幾天就可以了。十幾天就可以了。Merrifield也因其出色的也因其出色的多肽多肽固相合成工作而榮獲固相合成工作而榮獲1984年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。 固相合成方法的固相合成方法的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是可以用過(guò)量的試劑，是可以用過(guò)量的試劑，使偶聯(lián)反應(yīng)更快、更有效，

39、多余的試劑、副產(chǎn)使偶聯(lián)反應(yīng)更快、更有效，多余的試劑、副產(chǎn)物、溶劑容易洗滌除去，只有產(chǎn)物在樹脂上，物、溶劑容易洗滌除去，只有產(chǎn)物在樹脂上，省去了重結(jié)晶和層析的分離操作，操作相對(duì)較省去了重結(jié)晶和層析的分離操作，操作相對(duì)較為簡(jiǎn)單并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。為簡(jiǎn)單并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)是生成的多肽在最后一步完成后才是生成的多肽在最后一步完成后才進(jìn)行提純，即使每步的產(chǎn)率進(jìn)行提純，即使每步的產(chǎn)率99%，也有，也有1%未未起反應(yīng)，而且得到的多肽中會(huì)混有缺少一個(gè)或起反應(yīng)，而且得到的多肽中會(huì)混有缺少一個(gè)或多個(gè)雜質(zhì)肽，這給提純工作帶來(lái)很大的困難。多個(gè)雜質(zhì)肽，這給提純工作帶來(lái)很大的困難。 通過(guò)重組通過(guò)重組DNA技術(shù)還可得到

40、肽類藥物、技術(shù)還可得到肽類藥物、疫苗等。越來(lái)越多的小肽可作為藥物，具疫苗等。越來(lái)越多的小肽可作為藥物，具有重要的應(yīng)用價(jià)值，但由于它們天然存在有重要的應(yīng)用價(jià)值，但由于它們天然存在量極微而難以提取及純化，故化學(xué)合成小量極微而難以提取及純化，故化學(xué)合成小肽成為重要的途徑。如化學(xué)合成的二肽肽成為重要的途徑。如化學(xué)合成的二肽L-天冬酰苯丙氨酰甲酯（天冬酰苯丙氨酰甲酯（L-aspartyl-L-phenylalanyl methyl ester）,就是一種人就是一種人造甜味劑，其商品名造甜味劑，其商品名“Nutra Sweet”。其。其結(jié)構(gòu)式如下：結(jié)構(gòu)式如下：CHCH2NCHOMeCH2COOHH3NCC

41、OO- 自然界中的肽有著重要的生理作用，如谷半自然界中的肽有著重要的生理作用，如谷半胱甘肽存在于大多數(shù)細(xì)胞之中，除了只有幾個(gè)氨胱甘肽存在于大多數(shù)細(xì)胞之中，除了只有幾個(gè)氨基酸組成的小肽化合物外，生物體內(nèi)還廣泛存在基酸組成的小肽化合物外，生物體內(nèi)還廣泛存在著有重要生理活性作用的多肽化合物，它們作為著有重要生理活性作用的多肽化合物，它們作為激素激素如胰島素、血小板活化因子，也可以作為如胰島素、血小板活化因子，也可以作為神神經(jīng)調(diào)節(jié)劑經(jīng)調(diào)節(jié)劑如腦啡肽、神經(jīng)生長(zhǎng)因子、胰酶分泌肽如腦啡肽、神經(jīng)生長(zhǎng)因子、胰酶分泌肽等，這些多肽能結(jié)合于特定的受體并刺激酶的活等，這些多肽能結(jié)合于特定的受體并刺激酶的活化和合成?；?/p>

42、和合成。 有的多肽也是一類有的多肽也是一類生物調(diào)節(jié)劑生物調(diào)節(jié)劑，可以促，可以促進(jìn)前列腺素、甲狀腺素、糖蛋白等的釋放，進(jìn)前列腺素、甲狀腺素、糖蛋白等的釋放，因此，某些多肽化合物可以用來(lái)治療一些疾因此，某些多肽化合物可以用來(lái)治療一些疾病。在細(xì)胞內(nèi)，多肽是由比較大的肽經(jīng)一系病。在細(xì)胞內(nèi)，多肽是由比較大的肽經(jīng)一系列酶催化的降解反應(yīng)而產(chǎn)生的。目前，基因列酶催化的降解反應(yīng)而產(chǎn)生的。目前，基因工程是一個(gè)合成多肽化合物的重要手段，但工程是一個(gè)合成多肽化合物的重要手段，但對(duì)于肽鏈長(zhǎng)度小于對(duì)于肽鏈長(zhǎng)度小于20個(gè)氨基酸的多肽，則常個(gè)氨基酸的多肽，則常常通過(guò)化學(xué)合成的方法得到。常通過(guò)化學(xué)合成的方法得到。通常將分子量較

43、大、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的多肽稱為通常將分子量較大、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的多肽稱為蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)(protein)。蛋白質(zhì)用酸徹底水解后得到的產(chǎn)物也是各種蛋白質(zhì)用酸徹底水解后得到的產(chǎn)物也是各種-氨基酸。氨基酸。蛋白質(zhì)還具有更復(fù)雜的特殊的空間構(gòu)象。蛋白質(zhì)還具有更復(fù)雜的特殊的空間構(gòu)象。多多肽的分子量達(dá)到一定的程度且具有一定的空間肽的分子量達(dá)到一定的程度且具有一定的空間結(jié)構(gòu)就稱為蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)就稱為蛋白質(zhì)。 多肽與蛋白質(zhì)的差別：多肽與蛋白質(zhì)的差別：1) 分子量不同（分子量不同（通常蛋白質(zhì)的分子量在通常蛋白質(zhì)的分子量在10,000以上）；以上）；2)蛋白蛋白質(zhì)有一定的空間結(jié)構(gòu)，有特定的構(gòu)象，特定的質(zhì)有一定的空間結(jié)構(gòu)，有特定的構(gòu)

44、象，特定的構(gòu)象是肽和蛋白質(zhì)的主要差別。構(gòu)象是肽和蛋白質(zhì)的主要差別。第二節(jié)第二節(jié) 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)1. 蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)（1）蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)：）蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)： 蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)是指肽鏈中氨基酸的排列蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)是指肽鏈中氨基酸的排列順序，主要連接鏈為肽鍵。順序，主要連接鏈為肽鍵。 蛋白質(zhì)分子中并不總是一條簡(jiǎn)單的肽鏈，可蛋白質(zhì)分子中并不總是一條簡(jiǎn)單的肽鏈，可以有分枝和環(huán)狀以有分枝和環(huán)狀. 肽鏈中可在同一條鏈上有二硫鍵，二硫鍵是肽鏈中可在同一條鏈上有二硫鍵，二硫鍵是連接肽鏈內(nèi)或肽鏈間的主要橋鍵，它在分子中起連接肽鏈內(nèi)或肽鏈間的主要橋鍵，它在分子中起著穩(wěn)定肽鏈空間結(jié)構(gòu)的作用。一般

45、來(lái)說(shuō)，二硫鍵著穩(wěn)定肽鏈空間結(jié)構(gòu)的作用。一般來(lái)說(shuō)，二硫鍵數(shù)目越多，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性也越強(qiáng)。生物體數(shù)目越多，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性也越強(qiáng)。生物體內(nèi)起保護(hù)作用的皮、角、毛、發(fā)的蛋白質(zhì)中二硫內(nèi)起保護(hù)作用的皮、角、毛、發(fā)的蛋白質(zhì)中二硫鍵最多。鍵最多。 蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)分子中原蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)分子中原子和基團(tuán)在空間的排列分布和肽鏈的走向。子和基團(tuán)在空間的排列分布和肽鏈的走向。它是以一級(jí)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的。盡管肽鍵為單鍵，它是以一級(jí)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的。盡管肽鍵為單鍵，可旋轉(zhuǎn)形成無(wú)數(shù)構(gòu)象，但由于蛋白質(zhì)分子中可旋轉(zhuǎn)形成無(wú)數(shù)構(gòu)象，但由于蛋白質(zhì)分子中存在大量的肽鍵及其它基團(tuán)，基團(tuán)間的相互存在大量的肽鍵及其它基

46、團(tuán)，基團(tuán)間的相互作用使旋轉(zhuǎn)不能自由，從而使蛋白質(zhì)具有一作用使旋轉(zhuǎn)不能自由，從而使蛋白質(zhì)具有一定的構(gòu)象。定的構(gòu)象。 蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)通常從二級(jí)結(jié)構(gòu)、三蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)通常從二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)、四級(jí)結(jié)構(gòu)（由兩條以上肽鏈形成的級(jí)結(jié)構(gòu)、四級(jí)結(jié)構(gòu)（由兩條以上肽鏈形成的蛋白質(zhì)才可能有四級(jí)結(jié)構(gòu)）水平來(lái)研究。蛋白質(zhì)才可能有四級(jí)結(jié)構(gòu)）水平來(lái)研究。 指多肽鏈本身的折疊和環(huán)繞的方式。主要指多肽鏈本身的折疊和環(huán)繞的方式。主要討論主鏈的構(gòu)象，不討論側(cè)鏈的構(gòu)象。它的討論主鏈的構(gòu)象，不討論側(cè)鏈的構(gòu)象。它的內(nèi)容包括內(nèi)容包括 -螺旋、螺旋、 -折疊、折疊、 -轉(zhuǎn)角以及無(wú)規(guī)卷轉(zhuǎn)角以及無(wú)規(guī)卷曲曲。(2). 蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的

47、二級(jí)結(jié)構(gòu) -螺旋螺旋是是1951年由年由Pauling等人研究了羊毛、等人研究了羊毛、豬毛等的豬毛等的 -角蛋白的角蛋白的X-射線衍射模型后提出的。射線衍射模型后提出的。它不僅存在于纖維狀蛋白質(zhì)中，也存在于球狀它不僅存在于纖維狀蛋白質(zhì)中，也存在于球狀蛋白質(zhì)中。它的多肽鏈象螺旋一樣卷曲，天然蛋白質(zhì)中。它的多肽鏈象螺旋一樣卷曲，天然蛋白質(zhì)中絕大多數(shù)為右手螺旋蛋白質(zhì)中絕大多數(shù)為右手螺旋.a-螺旋螺旋 -螺旋肽鏈中相鄰兩個(gè)肽鍵之間的關(guān)系螺旋肽鏈中相鄰兩個(gè)肽鍵之間的關(guān)系 每每3.6個(gè)氨基酸殘基螺個(gè)氨基酸殘基螺旋上升一周，每圈螺旋的旋上升一周，每圈螺旋的高度為高度為0.54nm，每個(gè)氨，每個(gè)氨基酸殘基沿軸

48、上升基酸殘基沿軸上升0.15nm，每個(gè)氨基酸殘，每個(gè)氨基酸殘基沿軸旋轉(zhuǎn)基沿軸旋轉(zhuǎn)1000； 同一同一肽鏈內(nèi)相鄰螺圈之間形成肽鏈內(nèi)相鄰螺圈之間形成氫鍵，氫鍵的取向幾乎與氫鍵，氫鍵的取向幾乎與中心軸平行，每個(gè)殘基的中心軸平行，每個(gè)殘基的氨基與前面隔了氨基與前面隔了3個(gè)殘基個(gè)殘基的羰基形成氫鍵，典型的的羰基形成氫鍵，典型的 -螺旋的氫鍵環(huán)內(nèi)原子數(shù)螺旋的氫鍵環(huán)內(nèi)原子數(shù)為為13個(gè)。個(gè)。 CONHCHCON3HHydrogen BondR -折疊也是由折疊也是由Pauling等人于等人于1951年提年提出的，最早發(fā)現(xiàn)于纖維狀蛋白中，它與出的，最早發(fā)現(xiàn)于纖維狀蛋白中，它與 -螺旋的不同之處在于：螺旋的不同之

49、處在于： -折疊的肽鏈比較折疊的肽鏈比較舒展，只是它的主鏈的骨架進(jìn)行了一定的舒展，只是它的主鏈的骨架進(jìn)行了一定的折疊；折疊； -折疊是鏈間形成氫鍵，主鏈的骨折疊是鏈間形成氫鍵，主鏈的骨架必須進(jìn)行一定的折疊才有利于形成氫鍵。架必須進(jìn)行一定的折疊才有利于形成氫鍵。 蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)HNOORNHORHNORNHORHNNOORNHORNORNHORNHHHb-折迭折迭 -折疊的肽鏈中相鄰兩個(gè)肽鍵之間的關(guān)系折疊的肽鏈中相鄰兩個(gè)肽鍵之間的關(guān)系 蛋白質(zhì)分子在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上蛋白質(zhì)分子在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步卷曲折疊，構(gòu)成一個(gè)很不規(guī)則的進(jìn)一步卷曲折疊，構(gòu)成一個(gè)很不規(guī)則的具有特定構(gòu)象的蛋白質(zhì)

50、分子。這種由具有特定構(gòu)象的蛋白質(zhì)分子。這種由 -螺旋、螺旋、 -折疊、折疊、 -轉(zhuǎn)角等二級(jí)結(jié)構(gòu)之間轉(zhuǎn)角等二級(jí)結(jié)構(gòu)之間相互配置而成的構(gòu)象稱為三級(jí)結(jié)構(gòu)。相互配置而成的構(gòu)象稱為三級(jí)結(jié)構(gòu)。(3).蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu) 氨基酸側(cè)鏈上各種分別帶有正或負(fù)的氨基酸側(cè)鏈上各種分別帶有正或負(fù)的電荷基團(tuán)之間的相互吸引可以形成鹽鍵；相電荷基團(tuán)之間的相互吸引可以形成鹽鍵；相同性質(zhì)的疏水基團(tuán)之間能夠形成疏水鍵；側(cè)同性質(zhì)的疏水基團(tuán)之間能夠形成疏水鍵；側(cè)鏈靠近時(shí)又可以產(chǎn)生范氏作用力或氫鍵而相鏈靠近時(shí)又可以產(chǎn)生范氏作用力或氫鍵而相互吸引；兩個(gè)半胱氨酸之間則可以產(chǎn)生二硫互吸引；兩個(gè)半胱氨酸之間則可以產(chǎn)生二硫鍵等等。這

51、些作用被統(tǒng)稱為鍵等等。這些作用被統(tǒng)稱為次級(jí)作用次級(jí)作用，次級(jí)，次級(jí)作用對(duì)蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的形成和穩(wěn)定存在起作用對(duì)蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的形成和穩(wěn)定存在起著重要的作用。在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上折疊是有著重要的作用。在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上折疊是有固定形式的，每一種蛋白質(zhì)都在給定的條件固定形式的，每一種蛋白質(zhì)都在給定的條件下按特定的方式形成三級(jí)結(jié)構(gòu)。下按特定的方式形成三級(jí)結(jié)構(gòu)。 三級(jí)結(jié)構(gòu)對(duì)蛋白質(zhì)的性質(zhì)和生理功三級(jí)結(jié)構(gòu)對(duì)蛋白質(zhì)的性質(zhì)和生理功能產(chǎn)生很大影響能產(chǎn)生很大影響。 如在球蛋白中，折疊結(jié)構(gòu)使之盡可如在球蛋白中，折疊結(jié)構(gòu)使之盡可能將中性氨基酸中非極性的疏水基團(tuán)包能將中性氨基酸中非極性的疏水基團(tuán)包在多肽鏈內(nèi)以保持一定的幾何構(gòu)

52、型，起在多肽鏈內(nèi)以保持一定的幾何構(gòu)型，起到一個(gè)基架的作用并排斥水分子的進(jìn)入。到一個(gè)基架的作用并排斥水分子的進(jìn)入。而極性的基團(tuán)，如酸性或堿性氨基酸中而極性的基團(tuán)，如酸性或堿性氨基酸中的親水基團(tuán)暴露在外，它們可以和極性的親水基團(tuán)暴露在外，它們可以和極性溶劑形成氫鍵。因此，球蛋白可以在水溶劑形成氫鍵。因此，球蛋白可以在水中形成水溶性膠體。中形成水溶性膠體。 許多蛋白質(zhì)分子是由兩條或多條肽鏈所組許多蛋白質(zhì)分子是由兩條或多條肽鏈所組成的，每條肽鏈都有各自獨(dú)立的一級(jí)、二級(jí)和成的，每條肽鏈都有各自獨(dú)立的一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)。不同的肽鏈之間并無(wú)共價(jià)鍵鏈，但三級(jí)結(jié)構(gòu)。不同的肽鏈之間并無(wú)共價(jià)鍵鏈，但它們也可依靠次

53、級(jí)作用相互吸引靠攏。也有一它們也可依靠次級(jí)作用相互吸引靠攏。也有一些蛋白質(zhì)是由若干個(gè)簡(jiǎn)單的蛋白質(zhì)分子組成。些蛋白質(zhì)是由若干個(gè)簡(jiǎn)單的蛋白質(zhì)分子組成。蛋白質(zhì)中由一條或多條肽鏈組成的最小單位稱蛋白質(zhì)中由一條或多條肽鏈組成的最小單位稱為亞基，亞基的數(shù)目大多數(shù)為偶數(shù)，以為亞基，亞基的數(shù)目大多數(shù)為偶數(shù)，以 亞基、亞基、 亞基命名，亞基命名，不少?gòu)?fù)雜的蛋白質(zhì)分子由于亞基不少?gòu)?fù)雜的蛋白質(zhì)分子由于亞基之間的副鍵之間的作用，而繼續(xù)構(gòu)成它獨(dú)特的之間的副鍵之間的作用，而繼續(xù)構(gòu)成它獨(dú)特的空間結(jié)構(gòu)，這就是蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)?？臻g結(jié)構(gòu)，這就是蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)。(4).蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)單獨(dú)的亞基大多數(shù)是沒(méi)有生物

54、活性的，單獨(dú)的亞基大多數(shù)是沒(méi)有生物活性的，而具有完整的四級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子將而具有完整的四級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子將具有特定的生理活性，這些蛋白質(zhì)分子具有特定的生理活性，這些蛋白質(zhì)分子中的亞基數(shù)目、種類和空間結(jié)構(gòu)中相互中的亞基數(shù)目、種類和空間結(jié)構(gòu)中相互的締合吸引作用所造成的構(gòu)象都有嚴(yán)格的締合吸引作用所造成的構(gòu)象都有嚴(yán)格的排列方式。的排列方式。蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)的比較：蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)的比較： 蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖Sanger F經(jīng)過(guò)近經(jīng)過(guò)近10年的

55、努力，正確地給出了年的努力，正確地給出了牛胰島素牛胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)，這在生物化學(xué)和有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域中都是有的一級(jí)結(jié)構(gòu)，這在生物化學(xué)和有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域中都是有劃時(shí)代意義的一件大事。他的工作為胰島素的實(shí)驗(yàn)室劃時(shí)代意義的一件大事。他的工作為胰島素的實(shí)驗(yàn)室合成奠定了基礎(chǔ)，促進(jìn)了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究，為此榮合成奠定了基礎(chǔ)，促進(jìn)了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究，為此榮獲獲1958年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。牛胰島素由年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。牛胰島素由17種種51個(gè)氨基個(gè)氨基酸及兩條肽鏈酸及兩條肽鏈A、B所組成，在所組成，在A7和和B7及及A20和和B19之之間有二硫鍵相連，在間有二硫鍵相連，在A鏈的鏈的A6和和A11之間也通過(guò)二硫鍵之間也通過(guò)二硫

56、鍵成環(huán)。從成環(huán)。從1959年開始，我國(guó)化學(xué)家經(jīng)過(guò)年開始，我國(guó)化學(xué)家經(jīng)過(guò)6年的努力，于年的努力，于1965年在世界是首次成功地完成了人工全合成牛胰島年在世界是首次成功地完成了人工全合成牛胰島素素的工作，這標(biāo)志著人類在探索生命現(xiàn)象的征途中跨的工作，這標(biāo)志著人類在探索生命現(xiàn)象的征途中跨出了重要的一步，反映出我國(guó)科學(xué)界的科技創(chuàng)新水平，出了重要的一步，反映出我國(guó)科學(xué)界的科技創(chuàng)新水平，具有重要的理論意義。具有重要的理論意義。 牛胰島素的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)與氨基酸相同或相關(guān)：蛋白質(zhì)與氨基酸相同或相關(guān)：兩性解離及等電點(diǎn)、紫外吸收性質(zhì)、呈色兩性解離及等電點(diǎn)、紫外吸收性質(zhì)、呈色反應(yīng)等等。反應(yīng)等等。蛋白質(zhì)與氨基酸化學(xué)性質(zhì)完

57、全不同：蛋白質(zhì)與氨基酸化學(xué)性質(zhì)完全不同：高分子量、膠體性質(zhì)、沉淀、變性和凝固。高分子量、膠體性質(zhì)、沉淀、變性和凝固。認(rèn)識(shí)蛋白質(zhì)在溶液中的性質(zhì)，對(duì)于蛋白質(zhì)認(rèn)識(shí)蛋白質(zhì)在溶液中的性質(zhì)，對(duì)于蛋白質(zhì)的分離、純化以及結(jié)構(gòu)與功能的研究等都的分離、純化以及結(jié)構(gòu)與功能的研究等都極為重要。極為重要。2. 蛋白質(zhì)的性質(zhì)蛋白質(zhì)的性質(zhì)（1） 酸堿性質(zhì)和等電點(diǎn)酸堿性質(zhì)和等電點(diǎn) 蛋白質(zhì)中可解離的主要蛋白質(zhì)中可解離的主要基團(tuán)是側(cè)鏈上的基團(tuán)：基團(tuán)是側(cè)鏈上的基團(tuán)： 兩性離子PNH3+COOHH+PNH3+COO-H+PNH2COO- 等電點(diǎn)等電點(diǎn)：指蛋白質(zhì)在某一定：指蛋白質(zhì)在某一定PH值的環(huán)境中，值的環(huán)境中，所帶正電荷與負(fù)電荷恰

58、好相等，也就是總的凈所帶正電荷與負(fù)電荷恰好相等，也就是總的凈電荷為電荷為0，此時(shí)的，此時(shí)的PH值稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。值稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。 在等電點(diǎn)時(shí)，蛋白質(zhì)的溶解度最小，因?yàn)樵诘入婞c(diǎn)時(shí)，蛋白質(zhì)的溶解度最小，因?yàn)闆](méi)有凈電荷，膠體不穩(wěn)定；導(dǎo)電性、黏度、滲沒(méi)有凈電荷，膠體不穩(wěn)定；導(dǎo)電性、黏度、滲透壓也最小。透壓也最小。（2）膠體性質(zhì)）膠體性質(zhì) 蛋白質(zhì)是高分子化合物，由于分子量大，它在水蛋白質(zhì)是高分子化合物，由于分子量大，它在水溶液中所形成的顆粒具有膠體溶液的特征。蛋白質(zhì)水溶液中所形成的顆粒具有膠體溶液的特征。蛋白質(zhì)水溶液是一種比較穩(wěn)定的親水膠體，這是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)顆溶液是一種比較穩(wěn)定的親水膠體，這是因

59、為蛋白質(zhì)顆粒表面有大量極性基團(tuán)，它們和水有親和性，很易在粒表面有大量極性基團(tuán)，它們和水有親和性，很易在蛋白質(zhì)顆粒表面形成一水化層，水膜的存在使蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)顆粒表面形成一水化層，水膜的存在使蛋白質(zhì)顆粒相互隔開，顆粒之間不會(huì)碰撞而聚成大顆粒。水顆粒相互隔開，顆粒之間不會(huì)碰撞而聚成大顆粒。水化膜是維持蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的重要因素之一。另外蛋化膜是維持蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的重要因素之一。另外蛋白質(zhì)顆粒在非等電點(diǎn)狀態(tài)時(shí)帶有相同的電荷，使蛋白白質(zhì)顆粒在非等電點(diǎn)狀態(tài)時(shí)帶有相同的電荷，使蛋白質(zhì)顆粒之間相互排斥，保持一定距離，不致互相凝聚質(zhì)顆粒之間相互排斥，保持一定距離，不致互相凝聚沉淀。沉淀。 蛋白質(zhì)溶液還具有粘度大，

60、擴(kuò)散速度慢等高蛋白質(zhì)溶液還具有粘度大，擴(kuò)散速度慢等高分子溶液的性質(zhì)，它一般也不能透過(guò)半透膜，利分子溶液的性質(zhì)，它一般也不能透過(guò)半透膜，利用半透膜分離純化蛋白質(zhì)的方法叫用半透膜分離純化蛋白質(zhì)的方法叫透析透析。人體的。人體的細(xì)胞都具有半透膜性質(zhì)，使不同的蛋白質(zhì)合理地細(xì)胞都具有半透膜性質(zhì)，使不同的蛋白質(zhì)合理地分布在細(xì)胞內(nèi)外不同的部位分別發(fā)揮作用，這對(duì)分布在細(xì)胞內(nèi)外不同的部位分別發(fā)揮作用，這對(duì)維持正常的電解質(zhì)和水的平衡分布及調(diào)節(jié)各類物維持正常的電解質(zhì)和水的平衡分布及調(diào)節(jié)各類物質(zhì)的代謝作用均具有重要的意義。質(zhì)的代謝作用均具有重要的意義。 當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)在某些物理和化學(xué)因素影響下，如加當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)在某些物理和化學(xué)因