生物化學(xué)第二章 蛋白質(zhì)教材

1、第二章 蛋白質(zhì)3.1 氨基酸的兩性解離性質(zhì)及等電點(diǎn)氨基酸的兩性解離性質(zhì)及等電點(diǎn)3.2 氨基酸的化學(xué)性質(zhì)氨基酸的化學(xué)性質(zhì)3.3 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)3.4 蛋白質(zhì)測序的基本方法路線蛋白質(zhì)測序的基本方法路線2.1 氨基酸的兩性解離性質(zhì)及等電點(diǎn)氨基酸的兩性解離性質(zhì)及等電點(diǎn)o氨基酸分子既含有酸性的羧基(-COOH)，又含有堿性的氨基(-NH2)。其-COOH能放出質(zhì)子(H)，而變成-COO；其-NH2 能接受質(zhì)子，而變成-NH3+。因此，氨基酸是兩性電解質(zhì)(ampholyte)。+ 通過改變?nèi)芤旱耐ㄟ^改變?nèi)芤旱膒HpH，可使氨基酸分子的解離狀態(tài)發(fā)生改變。，可使氨基酸分子的解離狀態(tài)發(fā)生改變。

2、 氨基酸在氨基酸在酸性環(huán)境酸性環(huán)境中，主要以中，主要以陽離子陽離子的形式存在，在的形式存在，在堿性環(huán)境堿性環(huán)境中，主要以中，主要以陰離子陰離子的形式存在。的形式存在。pH = pI 凈電荷凈電荷=0 pH pI凈電荷為負(fù)凈電荷為負(fù)CHRCOOHNH3+CHRCOONH2CHRCOONH3+ + H+ OH- + H+ OH-(pK 1)(pK 2) 當(dāng)氨基酸溶液在某一定當(dāng)氨基酸溶液在某一定pH值時，使某特定氨基酸分子上所帶正負(fù)電荷相等值時，使某特定氨基酸分子上所帶正負(fù)電荷相等，成為兩性離子，在電場中既不向陽極也不向陰極移動，此時溶液的，成為兩性離子，在電場中既不向陽極也不向陰極移動，此時溶液的

3、pH值即為值即為該氨基酸的該氨基酸的等電點(diǎn)等電點(diǎn)(isoelctric point)。兩個概念兩性離子:同一分子上帶有正負(fù)兩種離子等電點(diǎn):凈電荷為零時的pH值(用pI表示) 等電點(diǎn)是氨基酸的特征常數(shù)等電點(diǎn)是氨基酸的特征常數(shù)o氨基酸的兩性解離符合氨基酸的兩性解離符合Bronsted Lowry的酸堿質(zhì)的酸堿質(zhì)子理論，即氨基酸在水溶液中的偶極離子既起酸子理論，即氨基酸在水溶液中的偶極離子既起酸（質(zhì)子供體），又起堿（質(zhì)子受體）的作用。氨基（質(zhì)子供體），又起堿（質(zhì)子受體）的作用。氨基酸完全質(zhì)子化時，可以看成是多元酸酸完全質(zhì)子化時，可以看成是多元酸.側(cè)鏈不解離的側(cè)鏈不解離的中性氨基酸可看作二元酸，酸性氨

4、基酸和堿性氨基中性氨基酸可看作二元酸，酸性氨基酸和堿性氨基酸可視為三元酸。酸可視為三元酸。o 在這里同樣可以利用在這里同樣可以利用Handerson Hasselbalch公式進(jìn)行公式進(jìn)行pH或氨基酸各種離或氨基酸各種離子濃度比例的計算：子濃度比例的計算：o 質(zhì)子受體質(zhì)子受體o pH=pK+lg-o 質(zhì)子供體質(zhì)子供體o pK為表觀解離常數(shù)的負(fù)對數(shù)，可用為表觀解離常數(shù)的負(fù)對數(shù)，可用測定滴定曲線的實驗方法求得。其拐點(diǎn)處測定滴定曲線的實驗方法求得。其拐點(diǎn)處PH值即為值即為PK等電點(diǎn)的計算公式:對于一氨基一羧基和一氨基二羧基氨基酸,其公式為: pI=(pK1+Pk2)/2對于二氨基一羧基氨基酸,其公式

5、為: pI=(pK2+pK3)/2等電點(diǎn)的主要用途:1.分離氨基酸(離子交換,電泳等).2.氨基酸制備(等電點(diǎn)沉淀法,電泳等).等電點(diǎn)計算公式的推導(dǎo)：在氨基酸完全質(zhì)子化時，各等電點(diǎn)計算公式的推導(dǎo)：在氨基酸完全質(zhì)子化時，各種不同氨基酸的等電點(diǎn)可由下面的方法推導(dǎo)出來：種不同氨基酸的等電點(diǎn)可由下面的方法推導(dǎo)出來： 對于中性氨基酸（一氨基一羧基氨基酸）：以對于中性氨基酸（一氨基一羧基氨基酸）：以R表示帶電情況，則：表示帶電情況，則： R+ R0 + H+ K1=R0H+/R+ 則 R+ = R0H+/ K1 R0 R- + H+ K2=R-H+/R0 則 R-= R0 K2/ H+ 當(dāng)在等電點(diǎn)時， R

6、+ = R- 則有： H+2 = K1 K2 即 H+= （K1 K2）1/2 等式兩邊取負(fù)對數(shù)得： pH=1/2（pK1+pK2） 也就是pI= 1/2（pK1+pK2） K1 K2同樣對于三個可解離的氨基酸例如天冬氨酸和賴氨酸來說，只要寫出它的解離公式，然后取兩性離子兩邊的pK值的平均值，則得其 等電點(diǎn)。如天冬氨酸的解離如下： R+ R0 R- R2- 則 pI= 1/2（pK1+pK2） 而賴氨酸的解離如下： R2+ R+ R0 R- 則 pI= 1/2（pK2+pK3） pK1pK2pK3pK1pK2 pK3舉例將含有將含有Asp，Gly，Thr，Leu和和Lys的的pH3.0的緩沖的

7、緩沖溶液，加到預(yù)先用同樣緩沖溶液平衡過的溶液，加到預(yù)先用同樣緩沖溶液平衡過的Dowex50陽離子交換樹脂中，然后用該緩沖溶液洗脫，這陽離子交換樹脂中，然后用該緩沖溶液洗脫，這5中中氨基酸洗脫順序如何？并說明原因。氨基酸洗脫順序如何？并說明原因。 怎么辦Asp Thr Gly LeuLys 小小 結(jié)結(jié)1.1.某氨基酸的等電點(diǎn)即為該氨基酸某氨基酸的等電點(diǎn)即為該氨基酸兩性離子兩性離子兩邊的兩邊的pKpK值和的一半。值和的一半。2.2.在氨基酸等電點(diǎn)以上任何在氨基酸等電點(diǎn)以上任何pHpH，AAAA帶凈的負(fù)帶凈的負(fù)電荷，在電場中向陽極移動；在氨基酸等電荷，在電場中向陽極移動；在氨基酸等電點(diǎn)以下任何電點(diǎn)以

8、下任何pHpH，AAAA帶凈的正電荷，在電帶凈的正電荷，在電場中向陰極移動。場中向陰極移動。3.3.在一定在一定pHpH范圍中，溶液的范圍中，溶液的pHpH離離AAAA等電點(diǎn)愈等電點(diǎn)愈遠(yuǎn)，遠(yuǎn)，AAAA帶凈電荷愈多。帶凈電荷愈多。舉例例1: 甘氨酸的pK1=2.34,pK2=9.60.問該氨基酸在pH為5.0時在電場中的移動方向.怎么辦解:先求出甘氨酸的等電點(diǎn),再根據(jù)等電點(diǎn)與pH的關(guān)系,判斷其所帶電荷,從而可得到答案. GlypI=(pK1+Pk2)/2=(2.34+9.60)/2=5.97 因為等電點(diǎn)(5.97)大于pH(5.0),故而帶正電荷,所以在電場中向負(fù)極移動.怎么辦例2:LyspK1

9、=2.18,pK2=8.59,pK3=10.53,問在pH為4.0和在11.5時各帶何種電荷,并說明在電場中的移動方向.怎么辦例3：計算0.1mol/L的谷氨酸溶液在等電點(diǎn)時主要的離子濃度？2.2 氨基酸的化學(xué)性質(zhì)2.2.1 有氨基參與的反應(yīng)2.2.1.1 與亞硝酸的反應(yīng)R-CH-COOH+HO-ONN2+H2O+R-CHCOOH | | NH2 OH此性質(zhì)為Van Slyke氨基氮測定方法的原理.2.2.1.2 與甲醛的反應(yīng)：氨基酸是一種兩性電解質(zhì)，但不能直接用酸或堿來進(jìn)行定量測定。這是因為氨基酸的酸、堿滴定的等電點(diǎn)pH過高（12-14）或過底（1-2），沒有適當(dāng)?shù)闹甘緞┛杀贿x用。但如果加入

10、過量的甲醛，生成二羥甲基氨基酸后即可降低氨基的堿性，而增加羧基的酸性，使其PK值減少2-3個pH單位。這時即可用標(biāo)準(zhǔn)的NaOH溶液滴定。作用: 氨基酸的甲醛滴定（formol titration）法是氨基酸測定的一種常用方法。當(dāng)氨基酸溶液存在1摩爾/升甲醛時，滴定終點(diǎn)由pH12左右移至9附近，亦即酚酞指示劑的變色區(qū)域，這就是Srensen甲醛滴定法的基礎(chǔ)。2.2.1.3 與酰化試劑反應(yīng)： 氨基酸的氨基與酰氯或酸酐在弱堿溶液中發(fā)生作用時，氨基即被?；＠缗c芐氧（苯甲氧）甲酰氯（carbobenzyloxychlorride）反應(yīng)：這里-NH2中的一個H被芐氧甲?；珊唽憺镃bz）取代生成C

11、bz-氨基酸。除了芐氧甲酰氯外，?；噭┻€有叔丁氧甲酰氯，對-甲苯磺酰氯以及鄰苯二甲酸酐等。這些酰化試劑在多肽的蛋白質(zhì)的人工合成中被用作氨這些?；噭┰诙嚯牡牡鞍踪|(zhì)的人工合成中被用作氨基的保護(hù)試劑?；谋Ｗo(hù)試劑。 另一個?；噭┦堑せ酋Ｂ龋╠ansyl chloride），它是5-二甲基氨基萘-1-磺酰氯的簡稱，被用于多肽鏈用于多肽鏈NH2末端氨基酸的標(biāo)記和微量氨基酸的定量測定。末端氨基酸的標(biāo)記和微量氨基酸的定量測定。 用途用途：可以用來鑒定多肽或蛋白質(zhì)可以用來鑒定多肽或蛋白質(zhì)NH2末端氨基酸末端氨基酸.DNS +DNS + AA AA 多肽多肽 蛋白蛋白弱堿弱堿DNS-DNS-AA AA 多

12、肽多肽 蛋白蛋白酸酸DNS-AA +DNS-AA +游離游離AAAA（乙醚抽提，有熒光）（乙醚抽提，有熒光）2.2.1.4 氨基酸與氨基酸與2,42,4一二硝基氟苯一二硝基氟苯(DNFB)(DNFB)的反應(yīng)的反應(yīng)（sangersanger反應(yīng)）反應(yīng)）DNFB（dinitrofiuorobenzene）DNP-AA(黃色黃色)+ HF弱堿中弱堿中氨基酸氨基酸作用：作用：多肽及蛋白質(zhì)的N-末端氨基酸上面的游離氨基也能與2,4-二硝基氟苯作用.所以此反應(yīng)常用于蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)氨基末端的測定.2.2.1.5 2.2.1.5 氨基酸與苯異硫氰酯（氨基酸與苯異硫氰酯（PITCPITC）的反應(yīng)）的反應(yīng)（Edm

13、anEdman反應(yīng)）反應(yīng)）PITC（phenylisothiocyanate）+苯乙內(nèi)酰硫脲衍生物苯乙內(nèi)酰硫脲衍生物(PTH-AA) （phenylisothiohydantion-AA）弱堿中弱堿中(400 C)(硝基甲烷硝基甲烷 400 C)H+用途用途：是鑒定多肽是鑒定多肽N-N-端氨基酸的重要方法端氨基酸的重要方法。CH2CH2ClS:R1S+R1CH2CH2ClH2NCH COO-R2R1SCH2NHCH(R2)COO-2.2.1.6 烴基化反應(yīng)烴基化反應(yīng)2.2.1.7 形成西佛堿反應(yīng)：氨基酸的-氨基能與醛類化合物反應(yīng)生成弱堿，即所謂西佛堿（Schiffs base）。 R R R

14、R | | -H2O | | C=O + H2N-C-COOH- C=N-C-COOH | | | | H H H H 醛 氨基酸 西佛堿 西佛堿是以氨基酸為底物的某些酶促反應(yīng)例如轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)的中間物。2.2.1.8 與熒光胺反應(yīng)：熒光胺可與-氨基酸中的氨基反應(yīng)生成產(chǎn)熒光的化合物，且反應(yīng)非常靈敏。它具有特定的激發(fā)波長（390納米）和發(fā)射波長（475納米），讀取發(fā)射光的熒光強(qiáng)度即可測定氨基酸的含量。2.2.1.9 脫氨基反應(yīng)：見氨基酸代謝。 氨基酸與堿作用生成相應(yīng)的鹽。氨基酸氨基酸與堿作用生成相應(yīng)的鹽。氨基酸的堿金屬鹽能溶于水的堿金屬鹽能溶于水, ,而重金屬鹽則不溶于而重金屬鹽則不溶于水水。（1

15、1）成鹽反應(yīng)）成鹽反應(yīng)（2 2）形成酯的反應(yīng)）形成酯的反應(yīng)用途用途：是合成氨基酸?；苌锏闹匾虚g體是合成氨基酸酰基衍生物的重要中間體。R2OH+RCHCOO-NH3+ H2ORCHCOOR2NH2.HCl（3 3）形成酰鹵的反應(yīng)）形成酰鹵的反應(yīng)用途用途：這是使氨基酸羧基活化的一個重要反應(yīng)這是使氨基酸羧基活化的一個重要反應(yīng)。PCl3, PCl5 or SO Cl2R CHCO O-NH PGRCHCOClNHPG用途用途：常作為多肽合成活性中間體。常作為多肽合成活性中間體。（5 5）脫羧反應(yīng)脫羧反應(yīng)用途用途：酶催化的反應(yīng)酶催化的反應(yīng)。CO2+H+RCH2NH2RCHCOO-NH3+(1)(1

16、)與茚三酮反應(yīng)與茚三酮反應(yīng)用途用途：常用于氨基酸的定性或定量分析。常用于氨基酸的定性或定量分析。2.2.3 - -氨基和羧基共同參與的反應(yīng)氨基和羧基共同參與的反應(yīng)CCCOOO茚三酮茚三酮CCCOOOHOHH2OH2O水合茚三酮水合茚三酮CO2NH2RCHO+CCCOOHOHH2NCHCOOHRCCCOOOHOH+2NH3CCCOOCCCOO-NH4+NH2O2+CCCOOOCCCOOHHO用途用途：是多肽和蛋白質(zhì)生物合成的基本反應(yīng)。是多肽和蛋白質(zhì)生物合成的基本反應(yīng)。2.2.3 - -氨基和羧基共同參與的反應(yīng)氨基和羧基共同參與的反應(yīng)H2NCR1HCOHOH NHCCOOHR2H+H2ONHCCO

17、OHR2HH2NCR1HCO-肽鍵(1) (1) 巰基（巰基（-SH-SH）的性質(zhì)）的性質(zhì)作用：作用：這些反應(yīng)可用于巰基的保護(hù)這些反應(yīng)可用于巰基的保護(hù)。CH2Cl-OOCCHCH2SHNH3+-OOCCHCH2SNH3+OCCH2OCH2-OOCCHCH2SNH3+ICH2CNH2OCH2CNH2O-OOCCHCH2SNH3+2.2.4 側(cè)鏈基團(tuán)的化學(xué)性質(zhì)側(cè)鏈基團(tuán)的化學(xué)性質(zhì)CH2OCClO作用：作用：與金屬離子的螯合性質(zhì)可用于體內(nèi)解毒與金屬離子的螯合性質(zhì)可用于體內(nèi)解毒。-OOCCHCH2SHNH3+COO-HO-Hg+-OOCCHCH2SNH3+Hg+COO-(1) 巰基（巰基（-SH）的性質(zhì)

18、）的性質(zhì)2.2.4 側(cè)鏈基團(tuán)的化學(xué)性質(zhì)側(cè)鏈基團(tuán)的化學(xué)性質(zhì)作用：作用：氧化還原反應(yīng)可使蛋白質(zhì)分子中二硫鍵形成或氧化還原反應(yīng)可使蛋白質(zhì)分子中二硫鍵形成或端裂端裂。-OOCCHCH2SHNH3+-OOCCHCH2SHNH3+-OOCCHNH3+CH2SSCH2NH3+CH-OOC胱氨酸胱氨酸(1) 巰基（巰基（-SH）的性質(zhì)）的性質(zhì)2.2.4 側(cè)鏈基團(tuán)的化學(xué)性質(zhì)側(cè)鏈基團(tuán)的化學(xué)性質(zhì)作用：作用：可用于可用于比色法定量測定半胱氨酸的含量。H3NCHCH2S-COO-+SSNO2NO2CO2HCO2H+COO-H3NCHCH2SCO2HNO2-S-NO2COO-HS-+硝基苯甲酸二硫化合物硝基苯甲酸二硫化合

19、物(DTNB(DTNB)(1) 巰基（巰基（-SH）的性質(zhì)）的性質(zhì)2.2.4 側(cè)鏈基團(tuán)的化學(xué)性質(zhì)側(cè)鏈基團(tuán)的化學(xué)性質(zhì)作用：可用于修飾蛋白質(zhì)。作用：可用于修飾蛋白質(zhì)。-OOCCHCH2OHNH3+FPOCH(CH3)2OOCH(CH3)2+-OOCCHCH2ONH3+POCH(CH3)2OOCH(CH3)2二異丙基氟磷酸酯二異丙基氟磷酸酯(2) 羥基的性質(zhì)羥基的性質(zhì)2.2.4 側(cè)鏈基團(tuán)的化學(xué)性質(zhì)側(cè)鏈基團(tuán)的化學(xué)性質(zhì) 組氨酸含有咪唑基，它的組氨酸含有咪唑基，它的p pK K2 2值為值為6.06.0，在生，在生理條件下具有緩沖作用。理條件下具有緩沖作用。 組氨酸中的咪唑基能夠發(fā)生多種化學(xué)反應(yīng)。組氨酸中

20、的咪唑基能夠發(fā)生多種化學(xué)反應(yīng)。可以與可以與ATPATP發(fā)生磷?；磻?yīng)，形成磷酸組氨酸，發(fā)生磷?；磻?yīng)，形成磷酸組氨酸，從而使酶活化。從而使酶活化。 組氨酸的咪唑基也能發(fā)生烷基化反應(yīng)。生成組氨酸的咪唑基也能發(fā)生烷基化反應(yīng)。生成烷基咪唑衍生物，并引起酶活性的降低或喪失烷基咪唑衍生物，并引起酶活性的降低或喪失(3)(3)咪唑基咪唑基的性質(zhì)的性質(zhì)2.2.4 側(cè)鏈基團(tuán)的化學(xué)性質(zhì)側(cè)鏈基團(tuán)的化學(xué)性質(zhì)2.2.5 2.2.5 氨基酸的化學(xué)合成氨基酸的化學(xué)合成 o目前氨基酸的合成方法有目前氨基酸的合成方法有5 5種：種：o（1 1）直接發(fā)酵法；）直接發(fā)酵法；o（2 2）添加前體發(fā)酵法；）添加前體發(fā)酵法；o（3 3

21、）酶法；）酶法；o（4 4）化學(xué)合成法；）化學(xué)合成法；o（5 5）蛋白質(zhì)水解提取法。）蛋白質(zhì)水解提取法。o通常將直接發(fā)酵法和添加前體發(fā)酵法統(tǒng)稱為通常將直接發(fā)酵法和添加前體發(fā)酵法統(tǒng)稱為發(fā)酵法發(fā)酵法。3.2.6 氨基酸的應(yīng)用氨基酸的應(yīng)用1 1、醫(yī)藥工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)o（1 1）氨基酸輸液）氨基酸輸液o 必需氨基酸：蘇氨酸、纈氨酸、亮氨酸、必需氨基酸：蘇氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、賴氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、異亮氨酸、賴氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸蛋氨酸o 半必需氨基酸：精氨酸、組氨酸是幼兒半必需氨基酸：精氨酸、組氨酸是幼兒所必需的。所必需的。治療藥劑治療藥劑o（1 1）精氨酸：對治療高氨血癥、肝機(jī)

22、能障礙等）精氨酸：對治療高氨血癥、肝機(jī)能障礙等疾病頗有效果；疾病頗有效果；o（2 2）天冬氨酸：鉀鎂鹽可用于恢復(fù)疲勞；治療）天冬氨酸：鉀鎂鹽可用于恢復(fù)疲勞；治療低鉀癥心臟病、肝病、糖尿病等。低鉀癥心臟病、肝病、糖尿病等。o（3 3）半胱氨酸：能促進(jìn)毛發(fā)的生長，可用于治）半胱氨酸：能促進(jìn)毛發(fā)的生長，可用于治療禿發(fā)癥；甲酯鹽酸鹽可用于治療支氣管炎等；療禿發(fā)癥；甲酯鹽酸鹽可用于治療支氣管炎等；o（4 4）組氨酸：可擴(kuò)張血管，降低血壓，用于心）組氨酸：可擴(kuò)張血管，降低血壓，用于心絞痛，心功能不全等疾病的治療。絞痛，心功能不全等疾病的治療。2 2、化學(xué)工業(yè)、化學(xué)工業(yè)o（1 1）維生素）維生素B B6 6

23、: :可采用丙氨酸或天冬氨酸為原料合成?？刹捎帽彼峄蛱於彼釣樵虾铣伞（2 2）葉酸：需要用谷氨酸為原料合成。葉酸：需要用谷氨酸為原料合成。o（3 3）氨基酸表面活性劑：?；劝彼徕c、十六烷基氨基酸表面活性劑：?；劝彼徕c、十六烷基-L-L-賴氨賴氨酰酰-L-L-賴氨酸甲酯二鹽酸、月桂酰賴氨酸甲酯二鹽酸、月桂酰-L-L-精氨酸乙酯鹽酸等具有精氨酸乙酯鹽酸等具有較強(qiáng)的抗菌殺菌活性，且無刺激性。較強(qiáng)的抗菌殺菌活性，且無刺激性。o（4 4）聚合氨基酸：聚谷氨酸甲酯可用于作為合成皮革的表面聚合氨基酸：聚谷氨酸甲酯可用于作為合成皮革的表面處理劑；聚天冬氨酸或聚谷氨酸的二烷基酯與磷酸高級烷基處理劑；

24、聚天冬氨酸或聚谷氨酸的二烷基酯與磷酸高級烷基酯結(jié)合得到化合物可作為可塑劑，穩(wěn)定劑等酯結(jié)合得到化合物可作為可塑劑，穩(wěn)定劑等。3 3、食品工業(yè)、食品工業(yè)o營養(yǎng)強(qiáng)化劑；營養(yǎng)強(qiáng)化劑；o谷氨酸鈉味精；谷氨酸鈉味精；o天冬氨酸鈉：可用于清涼飲料，能增加清天冬氨酸鈉：可用于清涼飲料，能增加清涼感并使香味濃厚爽口；涼感并使香味濃厚爽口；o天冬氨酰苯丙氨酸甲酯：甜味素天冬氨酰苯丙氨酸甲酯：甜味素APMAPM4 4，農(nóng)業(yè)，農(nóng)業(yè)o（1 1）殺蟲劑：刀豆氨酸、）殺蟲劑：刀豆氨酸、5-5-羥色氨酸可使南方毛羥色氨酸可使南方毛蟲拒食而死；半胱氨酸可殺死黃瓜蠅；甘氨酸乙酯蟲拒食而死；半胱氨酸可殺死黃瓜蠅；甘氨酸乙酯衍生的二

25、硫代磷酸鹽具有較強(qiáng)的殺蚜蟲和殺螨效果；衍生的二硫代磷酸鹽具有較強(qiáng)的殺蚜蟲和殺螨效果；o（2 2）殺菌劑：）殺菌劑：N-N-月桂酰纈氨酸可作為治療稻瘟?。辉鹿瘐＠i氨酸可作為治療稻瘟?。?-1-1，4 4環(huán)己二烯丙氨酸能抑制黑穗病毒、稻瘟病等；環(huán)己二烯丙氨酸能抑制黑穗病毒、稻瘟病等；o（3 3）除草劑：如除草劑：如N-3,4N-3,4二氮丙氨酸，硫代氨基酸酯二氮丙氨酸，硫代氨基酸酯等；等；5、化妝品工業(yè)o氨基酸能調(diào)節(jié)皮膚氨基酸能調(diào)節(jié)皮膚pHpH的變動，對細(xì)菌的防護(hù)作用，也可的變動，對細(xì)菌的防護(hù)作用，也可作為皮膚、毛發(fā)的營養(yǎng)成分，增加皮膚、毛發(fā)的光澤。作為皮膚、毛發(fā)的營養(yǎng)成分，增加皮膚、毛發(fā)的光澤。

26、o防止皮膚干燥的自然保濕因子的主要成分是甘氨酸、羥防止皮膚干燥的自然保濕因子的主要成分是甘氨酸、羥基丁氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、絲氨酸等游離氨基酸?；“彼帷⒈彼?、天冬氨酸、絲氨酸等游離氨基酸。o在化妝品中添加天冬氨酸或其衍生物以及一些維生素，在化妝品中添加天冬氨酸或其衍生物以及一些維生素，可防止皮膚老化?？煞乐蛊つw老化。2.3 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)o蛋白質(zhì)（蛋白質(zhì)（protein）：由氨基酸首尾相連）：由氨基酸首尾相連而成的共價多肽鏈，是一類高分子化合物；而成的共價多肽鏈，是一類高分子化合物；o是生物體的主要組成物質(zhì)之一，是生命活是生物體的主要組成物質(zhì)之一，是生命活動的基礎(chǔ)，是生命的體現(xiàn)者。動的

27、基礎(chǔ)，是生命的體現(xiàn)者。o蛋白質(zhì)是具有特定分子結(jié)構(gòu)的高分子化合物。蛋白質(zhì)是具有特定分子結(jié)構(gòu)的高分子化合物。o蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)可人為劃分為一、二、三、蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)可人為劃分為一、二、三、四級結(jié)構(gòu)。除一級結(jié)構(gòu)外，蛋白質(zhì)的二、三、四級結(jié)構(gòu)。除一級結(jié)構(gòu)外，蛋白質(zhì)的二、三、四級結(jié)構(gòu)均屬于空間結(jié)構(gòu)，即四級結(jié)構(gòu)均屬于空間結(jié)構(gòu)，即構(gòu)象構(gòu)象。o構(gòu)象是由于有機(jī)分子中單鍵的旋轉(zhuǎn)所形成的。構(gòu)象是由于有機(jī)分子中單鍵的旋轉(zhuǎn)所形成的。蛋白質(zhì)的構(gòu)象通常由蛋白質(zhì)的構(gòu)象通常由非共價鍵（次級鍵）非共價鍵（次級鍵）來維來維系。系。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的主要蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的主要層次層次一級結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)三級結(jié)

28、構(gòu)primary structuresecondary structureTertiary structurequariernary structure超二級結(jié)構(gòu)超二級結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域 supersecondary structureStructure doman2.3.1 蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)o蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)多肽鏈中是指蛋白質(zhì)多肽鏈中通過肽鍵連接起來的氨基酸的排列順序，通過肽鍵連接起來的氨基酸的排列順序，即多肽鏈的線狀結(jié)構(gòu)。即多肽鏈的線狀結(jié)構(gòu)。o維系蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的主要化學(xué)鍵為維系蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的主要化學(xué)鍵為肽肽鍵鍵。o胰島素（胰島素（InsulinI

29、nsulin）由）由5151個氨基酸殘基組成，個氨基酸殘基組成，分為分為A A、B B兩條鏈。兩條鏈。A A鏈鏈2121個氨基酸殘基，個氨基酸殘基，B B鏈鏈3030個氨基酸殘基。個氨基酸殘基。A A、B B兩條鏈之間通過兩條鏈之間通過兩個兩個二硫鍵二硫鍵聯(lián)結(jié)在一起，聯(lián)結(jié)在一起，A A鏈另有鏈另有一個鏈內(nèi)二硫鍵一個鏈內(nèi)二硫鍵。 肽鍵的一些特性：肽鍵的一些特性： 1 1）顯示部分雙鍵的性質(zhì)；）顯示部分雙鍵的性質(zhì)； 2 2）不能旋轉(zhuǎn)）不能旋轉(zhuǎn); ;肽單位呈剛性平面結(jié)構(gòu)；肽單位呈剛性平面結(jié)構(gòu)； 3 3）呈反式構(gòu)型）呈反式構(gòu)型;(;(有有ProPro參與時例外參與時例外) )。 它在多肽和蛋白質(zhì)折疊形

30、成特定的構(gòu)象過程中起著它在多肽和蛋白質(zhì)折疊形成特定的構(gòu)象過程中起著非常重要的作用。非常重要的作用。o肽平面肽平面（peptide plane）即酰胺平面（即酰胺平面（amide plane）由于肽鍵具有部分雙鍵的性質(zhì)，使參與肽鍵由于肽鍵具有部分雙鍵的性質(zhì)，使參與肽鍵構(gòu)成的六個原子被束縛在同一平面上，這一平面稱構(gòu)成的六個原子被束縛在同一平面上，這一平面稱為肽鍵平面或肽單元。為肽鍵平面或肽單元。2.3.2 蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)o蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)多肽鏈主鏈原子是指蛋白質(zhì)多肽鏈主鏈原子局部的空間結(jié)構(gòu)，但不包括與其他肽段的相互局部的空間結(jié)構(gòu)，但不包括與其他肽段的相互

31、關(guān)系及側(cè)鏈構(gòu)象的內(nèi)容。維系蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)關(guān)系及側(cè)鏈構(gòu)象的內(nèi)容。維系蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的主要化學(xué)鍵是的主要化學(xué)鍵是氫鍵氫鍵。2.3.2.1 蛋白質(zhì)立體結(jié)構(gòu)原則：蛋白質(zhì)立體結(jié)構(gòu)原則： 1. 1. 由于由于C=OC=O雙鍵中的雙鍵中的電子云與電子云與N N原子上的未原子上的未共用電子對發(fā)生共用電子對發(fā)生“電子共振電子共振”，使，使肽鍵具有部肽鍵具有部分雙鍵的性質(zhì)分雙鍵的性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)。，不能自由旋轉(zhuǎn)。 2.2.與肽鍵相連的六個原子構(gòu)成剛性平面結(jié)構(gòu)，與肽鍵相連的六個原子構(gòu)成剛性平面結(jié)構(gòu)，即即肽單元或肽鍵平面肽單元或肽鍵平面。但由于。但由于-碳原子與其他碳原子與其他原子之間均形成單鍵，因此兩相鄰的肽鍵平

32、面原子之間均形成單鍵，因此兩相鄰的肽鍵平面可以作相對旋轉(zhuǎn)。可以作相對旋轉(zhuǎn)。2.3.2.2 蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的類型：蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的類型：o蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)主要包括蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)主要包括- -螺旋，螺旋，- -折迭，折迭，- -轉(zhuǎn)角及無規(guī)卷曲轉(zhuǎn)角及無規(guī)卷曲等幾種類等幾種類型。型。1. -螺旋螺旋：o-螺旋是多肽鏈的主鏈原子沿一中心軸盤繞所形螺旋是多肽鏈的主鏈原子沿一中心軸盤繞所形成的有規(guī)律的螺旋構(gòu)象，其結(jié)構(gòu)特征為：成的有規(guī)律的螺旋構(gòu)象，其結(jié)構(gòu)特征為： 為一為一右手螺旋右手螺旋； 螺旋每圈包含螺旋每圈包含3.63.6個氨基酸殘基，個氨基酸殘基， 螺距為螺距為5.445.44埃；埃；每個殘基偏轉(zhuǎn)每個

33、殘基偏轉(zhuǎn)100; 螺旋以螺旋以氫鍵氫鍵維系。維系。一個殘基的一個殘基的C=O氧與后面第氧與后面第四個四個(隔隔3個個)殘基的殘基的NH的氫之間形成氫鍵。氫鍵的氫之間形成氫鍵。氫鍵與螺旋軸近乎平行與螺旋軸近乎平行; o影響影響- -螺旋穩(wěn)定的因素有：螺旋穩(wěn)定的因素有： 極大的側(cè)鏈基團(tuán)（存在空間位阻）極大的側(cè)鏈基團(tuán)（存在空間位阻）如多個如多個側(cè)鏈較大的氨基酸側(cè)鏈較大的氨基酸(Ile,Trp,Phe(Ile,Trp,Phe等等) ) ； 連續(xù)存在的側(cè)鏈帶有相同電荷的氨基酸連續(xù)存在的側(cè)鏈帶有相同電荷的氨基酸殘基（同種電荷的互斥效應(yīng)）；殘基（同種電荷的互斥效應(yīng)）； 有有ProPro等亞氨基酸存在（不能形

34、成氫鍵等亞氨基酸存在（不能形成氫鍵, ,且且- - C C原子參與吡咯環(huán)的形成原子參與吡咯環(huán)的形成, ,環(huán)內(nèi)環(huán)內(nèi)C-C-N N和和C-NC-N鍵不能旋轉(zhuǎn)）。鍵不能旋轉(zhuǎn)）。 2 -2 -折迭：折迭：o-折迭是由若干肽段或肽鏈排列起折迭是由若干肽段或肽鏈排列起來所形成的扇面狀片層構(gòu)象，其結(jié)構(gòu)來所形成的扇面狀片層構(gòu)象，其結(jié)構(gòu)特征為：特征為： 由若干條肽段或肽鏈平行或反平行由若干條肽段或肽鏈平行或反平行排列組成排列組成片狀結(jié)構(gòu)片狀結(jié)構(gòu)； 主鏈骨架伸展呈主鏈骨架伸展呈鋸齒狀鋸齒狀； 借相鄰主鏈之間的借相鄰主鏈之間的氫鍵氫鍵維系。維系。- -折迭包括平行式和反平行式兩種類型折迭包括平行式和反平行式兩種類型

35、3. 3. -轉(zhuǎn)角：轉(zhuǎn)角：o-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角（ U形轉(zhuǎn)折,發(fā)夾結(jié)構(gòu)）：是多肽鏈?zhǔn)嵌嚯逆?80180回折部分所形成的一種二級結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特征為回折部分所形成的一種二級結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特征為： 主鏈骨架本身以大約主鏈骨架本身以大約180180回折回折; ; 回折部分通常由四個氨基酸殘基構(gòu)成回折部分通常由四個氨基酸殘基構(gòu)成; ; 構(gòu)象依靠第一殘基的構(gòu)象依靠第一殘基的-CO-CO基與第四殘基的基與第四殘基的-NH-NH基基之間形成氫鍵來維系。之間形成氫鍵來維系。 (4) 主要有兩種類型：主要有兩種類型：I 型和型和II型；二者主要差別型；二者主要差別是中央肽基旋轉(zhuǎn)了是中央肽基旋轉(zhuǎn)了1800， (5) 一些氨基酸

36、如一些氨基酸如Pro、Gly經(jīng)常出現(xiàn)在經(jīng)常出現(xiàn)在 -轉(zhuǎn)角中；轉(zhuǎn)角中； II型型 -轉(zhuǎn)角中的第三個氨基酸殘基總是轉(zhuǎn)角中的第三個氨基酸殘基總是Gly。 3.3.2.5 3.3.2.5 無規(guī)卷曲：無規(guī)卷曲：o無規(guī)卷曲是指多肽鏈主鏈部分形成的無規(guī)律的卷無規(guī)卷曲是指多肽鏈主鏈部分形成的無規(guī)律的卷曲構(gòu)象。曲構(gòu)象。o約占球蛋白分子結(jié)構(gòu)的一半；蛋白質(zhì)（酶）的功約占球蛋白分子結(jié)構(gòu)的一半；蛋白質(zhì)（酶）的功能部位常常位于這種構(gòu)象之中。能部位常常位于這種構(gòu)象之中。RNaseRNase的分子結(jié)構(gòu)的分子結(jié)構(gòu)-螺旋螺旋-折迭折迭-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角無規(guī)卷曲無規(guī)卷曲o在蛋白質(zhì)分子中，若干具有二級結(jié)構(gòu)的肽段在空在蛋白質(zhì)分子中，若干具有二

37、級結(jié)構(gòu)的肽段在空間上相互接近，形成具有特殊功能的結(jié)構(gòu)區(qū)域，間上相互接近，形成具有特殊功能的結(jié)構(gòu)區(qū)域，稱稱模序模序（motif)motif)或超二級結(jié)構(gòu)。或超二級結(jié)構(gòu)。o主要有以下三種基本形式：主要有以下三種基本形式：測定蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)的主要意義：測定蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)的主要意義：o 一級結(jié)構(gòu)是研究高級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。一級結(jié)構(gòu)是研究高級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。o 可以可以從分子水平闡明蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的從分子水平闡明蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。關(guān)系。o 可以為生物進(jìn)化理論提供依據(jù)可以為生物進(jìn)化理論提供依據(jù)o 可以為人工合成蛋白質(zhì)提供參考順序?？梢詾槿斯ず铣傻鞍踪|(zhì)提供參考順序。3.4 蛋白質(zhì)測序蛋白質(zhì)測序o在鐮刀

38、狀紅細(xì)胞貧血患者中，由于基因突在鐮刀狀紅細(xì)胞貧血患者中，由于基因突變導(dǎo)致變導(dǎo)致血紅蛋白血紅蛋白-鏈第六位氨基酸殘基鏈第六位氨基酸殘基由谷氨酸改變?yōu)槔i氨酸由谷氨酸改變?yōu)槔i氨酸，血紅蛋白的親水，血紅蛋白的親水性明顯下降，從而發(fā)生聚集，使紅細(xì)胞變性明顯下降，從而發(fā)生聚集，使紅細(xì)胞變?yōu)殓牭稜?。為鐮刀狀?測多肽鏈數(shù)測多肽鏈數(shù)拆分多肽鏈拆分多肽鏈斷開鏈內(nèi)二硫鍵斷開鏈內(nèi)二硫鍵氨基酸組成分析氨基酸組成分析鑒定鑒定N N末端和末端和C C末端殘基末端殘基裂解多肽鏈裂解多肽鏈測各肽段氨基酸序列測各肽段氨基酸序列“片段重疊片段重疊”法推出一級結(jié)構(gòu)法推出一級結(jié)構(gòu)二硫鍵定位二硫鍵定位基本步驟基本步驟3.4.1 蛋白質(zhì)

39、測序的基本方法路線 氨基酸順序分析氨基酸順序分析o 蛋白質(zhì)多肽鏈的氨基酸順序分析，即蛋白質(zhì)一級蛋白質(zhì)多肽鏈的氨基酸順序分析，即蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的測定，主要包括以下幾個步驟：結(jié)構(gòu)的測定，主要包括以下幾個步驟： 1. 1. 分離純化蛋白質(zhì)，得到一定量的蛋白質(zhì)純品。分離純化蛋白質(zhì)，得到一定量的蛋白質(zhì)純品。 2. 2. 取一定量的樣品進(jìn)行完全水解，再用氨基酸取一定量的樣品進(jìn)行完全水解，再用氨基酸自動分析儀，測定蛋白質(zhì)的氨基酸組成。自動分析儀，測定蛋白質(zhì)的氨基酸組成。 基本步驟：純化蛋白質(zhì)純化蛋白質(zhì)密封真空管內(nèi)水解（密封真空管內(nèi)水解（6 N HCl，1100C，24 h） 離子交換分離得到的離子交換分離得到的氨基酸氨基酸用茚三酮（用茚三酮（ninhydrin）或熒光胺）或熒光胺（fluorescamine）等試劑顯色）等試劑顯色定性和定量定性和定量（與同樣處理的標(biāo)準(zhǔn)氨基酸比較）。（與同樣處理的標(biāo)準(zhǔn)氨基酸比較）。 3. 3. 采用特異性的酶（如胰蛋白酶）或采用特異性的酶（如胰蛋白酶）或化學(xué)試劑（如溴化氰）將蛋白質(zhì)裂解成為化學(xué)試劑（如溴化氰）將蛋白質(zhì)裂解成為長短不一的若干條肽段（必須作兩套）。長短不一的若干條肽段（必須作兩套）。 BrCNBrCN的裂解作用的裂解作用多肽裂解專一試劑：多肽裂解專一試劑：胰蛋白酶胰蛋白酶糜蛋白酶胃蛋白酶溴化氰胰蛋白酶（胰蛋白酶（t