生物化學教授課件-第03章蛋白質(zhì)

第三章蛋白質(zhì)I：蛋白質(zhì)的組成第一節(jié)蛋白質(zhì)通論一、蛋白質(zhì)的化學組成C（～50％）、H（～7％）、O（23％）、N（16％）、S（0-3％）P、Fe、Cu、I、Zn、Mo蛋白質(zhì)平均含氮量為16％，這是蛋白質(zhì)元素組成的一個特點，也是凱氏定氮法測定蛋白質(zhì)含量的計算基礎。蛋白質(zhì)含氮量＝蛋白氮6.25二、蛋白質(zhì)的分類（一）按組成分為兩大類簡單蛋白質(zhì)（simple

protein）完全由氨基酸殘基組成的蛋白質(zhì)。胰島素結(jié)合蛋白質(zhì)（conjugated

protein）除蛋白質(zhì)部分外，還有非蛋白質(zhì)成分（輔基）。血紅蛋白簡單蛋白按溶解度又可分為7類：清蛋白（albumin）球蛋白（globulin）谷蛋白（glu

in）溶于水、稀鹽、稀酸堿溶于水或稀鹽溶于稀酸、稀堿谷醇溶蛋白（prolamine）

溶于70－80％乙醇組蛋白（histone）

溶于水與稀酸魚精蛋白（protamine）溶于水和稀酸硬蛋白（scleroprotein）不溶于水、鹽、稀酸堿結(jié)合蛋白按輔基種類分為：輔基白（nucleoprotein

）

核酸脂蛋白（lipoprotein

）

脂質(zhì)糖蛋白（glycoprotein）糖磷蛋白（phosphoprotein）

磷酸基血紅素蛋白（hemoprotein

）血紅素黃素蛋白（flavoprotein

）

FAD金屬蛋白（metallaprotein

）金屬血紅蛋白(轉(zhuǎn)運氧)（二）按分子外形分為兩類球狀蛋白質(zhì)（globular

proteins）纖維狀蛋白質(zhì)（fibrous

proteins）（三）按生物功能分為酶（enzyme）調(diào)節(jié)蛋白（regulatory

protein）轉(zhuǎn)運蛋白（transport

protein）蛋白（nutrient

and

storage

protein）收縮和運動蛋白（contractile

and

motile

protein結(jié)構(gòu)蛋白（structural

protein）防御蛋白（defense

protein）異常蛋白(exotic

protein)A0005801.mov一個過程多重功能蛋白三、蛋白質(zhì)的水解（一）酸水解回流煮沸20小時蛋白質(zhì)氨基酸6

mol/L

HCl（二）堿水解回流煮沸10-20小時蛋白質(zhì)氨基酸5

mol/L

NaOH（三）酶水解不完全水解習題蛋白質(zhì)有哪些生物功能?有5

g

植物

，經(jīng)測定含氮0.06

g。問該

蛋白質(zhì)含量是多少？（％）：簡單蛋白質(zhì)、結(jié)合蛋白質(zhì)、球蛋白/球狀蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)的水解產(chǎn)物是什么?第二節(jié)氨基酸--蛋白質(zhì)的構(gòu)件分子一、氨基酸的分類（一）常見蛋白質(zhì)氨基酸（standard

amino

acid）－氨基酸結(jié)構(gòu)通式－氨基酸的區(qū)別在于側(cè)鏈R基的不同1

非極性R基氨基酸（Aromatic

R

Groups）

8種吲哚基團非極性R基氨基酸2

不

帶

電

荷

的

極

性

R

基

氨

基

酸（Polar,uncharged

R

Group）

7種3

帶正電荷的R基氨基酸（Positively

Charged

R

Group）

3種堿性氨基酸,在pH7時攜帶正凈電荷.精氨酸(胍基)組氨酸(咪唑基)賴氨酸(-氨基)4

帶負電荷的R基氨基酸（Negatively

Charged

R

Group）

2種酸性氨基酸,含有2個羧基,在pH7時分子帶負電荷.谷氨酸天冬氨酸重要AA的特征：含芳香環(huán)的氨基酸Phe(F),Trp(W)，Tyr(Y)含羥基氨基酸Ser(S),Thr(T),Tyr(Y)含硫的氨基酸Cys(C)（巰基）,Met(M)含酰胺基氨基酸Asn(N),Gln(Q)酸性氨基酸：Asp(D),Glu(E)堿性氨基酸：Lys(K),Arg(R),His(H)亞氨基酸：Pro(P)沒有旋光性的氨基酸：Gly(G)（二）不常見的蛋白質(zhì)氨基酸（稀有氨基酸）蛋白質(zhì)組成中，除常見的20種氨基酸外，還有一些不常見的氨基酸，如4－羥脯氨酸，它們是常見氨基酸衍生來的。又稱稀有氨基酸。（三）非蛋白質(zhì)氨基酸還有300多種氨基酸不參與蛋白質(zhì)組成，它們以游離狀態(tài)或結(jié)合狀態(tài)存在于細胞或組織中。多為蛋白質(zhì)氨基酸的衍生物。常作為代謝物前體或中間產(chǎn)物。習題重要氨基酸的特征AA的三字母、單字母符號：稀有氨基酸、非蛋白質(zhì)氨基酸第二節(jié)氨基酸--蛋白質(zhì)的構(gòu)件分子一、氨基酸的分類二、氨基酸的酸堿化學三、氨基酸的重要化學反應四、氨基酸的光學活性和光譜性質(zhì)二、氨基酸的酸堿化學（一）氨基酸的兼性離子形式中性pH下，氨基酸主要以偶極離子（dipolarion）或兼性離子(zwitterion)形式存在。（二）氨基酸的兩性解離氨基酸的解離狀態(tài)是pH的一個函數(shù)氨基酸具有特征滴定曲線從滴定曲線理解：（1）

pKa1解離常數(shù)Ka1代表氨基酸羧基解離情況。pKa1等于羧基解離一半時的pH值。解離常數(shù)Ka2代表氨基酸氨基解離情況。pKa2等于氨基解離一半時的pH值。（2）氨基酸等電點氨基酸所帶正電荷數(shù)與負電荷數(shù)相等時（凈電荷為零時）的溶液pH

值，稱為等電點（isoelectric

point,pI）。pI＝1/2

（pKa1＋pKa2）酸性AA：pI＝1/2

（pKa1＋pKR）堿性AA：pI＝1/2

（pKa2＋pKR）組氨酸的滴定曲線3

氨基酸的帶電狀況與溶液pH有關pHpI時，AA帶負電，電場中向正極移動pHpI時，帶正電， 向負移動pHpI時，不帶電， 不移動（三）氨基酸的

滴定加入

，氨基酸的滴定終點降低2-3個pH單位。與氨基酸中的氨基作用生成羥甲基衍生物，增加了氨基的酸性解離。三、氨基酸的重要化學反應Sanger反應艾德曼(Edman)反應茚三酮反應（一）桑格反應（sanger

reaction）－氨基參加的反應（烴基化反應）桑格試劑：2,4-二硝基氟苯2,4-dinitrofluorobenzene（DNFB，F(xiàn)DNB））Sanger反應*

應用:

鑒定多肽鏈的氨基末端氨基酸在弱堿性溶液中,

DNFB

將-氨基酸轉(zhuǎn)變成黃色的2,4-二

基氨基酸.（二）艾德曼反應（Edman

reaction）試劑：苯異硫 酸酯（Phenylisothiocyanate,

PITC）－氨基參加的反應（烴基化反應）艾德曼反應用途：鑒定多肽鏈氨基末端AA;蛋白質(zhì)（三）茚三酮反應(Ninhydrin

reaction)－氨基和－羧基同時參加的反應茚三酮反應弱酸性溶液中-氨基酸與茚三酮共同加熱,引起氨基酸氧化脫氨﹑脫羧反應,最后還原茚三酮和氨發(fā)生反應,生成藍紫色產(chǎn)物.*

用途:定性或定量氨基酸?氨基酸應茚三酮反（四）巰基的反應巰基不穩(wěn)定，易被氧化成二硫鍵2半胱氨酸胱氨酸

2

-SH-S-S-與重金屬反應AA－SH

＋Ag+AA-SAg3二硫鍵的打開氧化：Cys-S-S-Cys+HCOOOH2AA-SO

-3（磺基丙氨酸）還原：Cys-S-S-Cys＋-巰基乙醇2Cys-SH4巰基的保護巰基的烷基化試劑：碘乙酸、碘乙酰胺－SH＋ICH2COOH－SCH2COOH＋HI四、氨基酸的光學活性和光譜性質(zhì)1

旋光性除Gly外，都含C*，對映體，光學異構(gòu)體幾乎所有天然存在的蛋白質(zhì)氨基酸都為L－型氨基酸的構(gòu)型指-碳的構(gòu)型2

光吸收Tyr,

Phe,

Trp

因苯環(huán)上含共軛雙鍵，在近紫外區(qū)吸收光，其吸收

在280nm左右。A=CL紫外法測定蛋白質(zhì)濃度的原理。第三節(jié)氨基酸的分析分離一、分配柱層析（Partition

Chromatography）層析系統(tǒng):固定相（stationary

phase）流動相（mobile

phase）分配系數(shù)Kd有效分配系數(shù)Keff二、濾紙層析（Filter-paper

Chromatography）Rf值：從原點到氨基酸停留點的距離/原點到溶劑前沿的距離三、薄層層析（Thin-layer

Chromatography）四、離子交換柱層析（Ion-exchange

ColumnChromatography）離子交換樹脂帶酸性基團、能解離出質(zhì)子，與溶液中陽離子發(fā)生交換的叫陽離子交換樹脂。-SO3H(強酸型)、－COOH(弱酸型)帶正電荷的AA與陽離子交換樹脂結(jié)合力強。帶堿性基團、能解離出OH-、可與溶液中陰離子發(fā)生交換的叫陰離子交換樹脂。－N(CH3)OH(強堿型)、-NH3OH(弱堿型)帶負電荷的AA與陰離子交換樹脂結(jié)合力強。五、氣相色譜

（gas-liquid

chromatography流動相為氣體，基于分配原理。優(yōu)點：微量、快速六、高效液相色譜（HPLC）high

performance

liquid

chromatography溶劑系統(tǒng)為高壓優(yōu)點：快速、靈敏、高效習題為什么用紫外法能測定蛋白質(zhì)含量？陽離子交換柱，pH=3時，中性AA、酸性

AA、堿性AA，哪一種先被洗脫下來。為什么？：氨基酸pI

桑格反應艾德曼反應HPLC