蛋白質(zhì)的化學(xué)組成

模塊二蛋白質(zhì)化學(xué)StructureandFunctionofProtein單元一蛋白質(zhì)的化學(xué)組成一、蛋白質(zhì)的概念及作用二、蛋白質(zhì)的分類三、蛋白質(zhì)的組成教學(xué)提綱一、蛋白質(zhì)的概念及作用蛋白質(zhì)(protein)是由許多氨基酸(aminoacids)通過肽鍵(peptidebond)相連形成的高分子含氮化合物。

早在1878年，恩格斯就在《反杜林論》中指出：“生命是蛋白體的存在方式，這種存在方式本質(zhì)上就在于這些蛋白體的化學(xué)組成部分的不斷的自我更新?！笨梢钥闯?，第一，蛋白體是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)；第二，生命是蛋白體的存在方式；第三，這種存在方式的本質(zhì)就是蛋白體與其外部自然界不斷的新陳代謝。現(xiàn)代生物化學(xué)的實(shí)踐完全證實(shí)并發(fā)展了恩格斯的論斷1.蛋白質(zhì)是生物體重要組成成分分布廣，含量高

蛋白質(zhì)占干重人體中（中年人）人體45%水55%

細(xì)菌50%~80%蛋白質(zhì)19%

真菌14%~52%脂肪19%

酵母菌14%~50%糖類＜1%

白地菌50%無機(jī)鹽7%1）作為生物催化劑（酶）2）代謝調(diào)節(jié)作用3）免疫保護(hù)作用4）物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)和存儲(chǔ)5）運(yùn)動(dòng)與支持作用6）參與細(xì)胞間信息傳遞2.蛋白質(zhì)具有重要的生物學(xué)功能3.氧化供能二、蛋白質(zhì)的分類*根據(jù)蛋白質(zhì)組成成分單純蛋白質(zhì):清蛋白、球蛋白、角蛋白、膠原蛋白結(jié)合蛋白質(zhì)=蛋白質(zhì)部分+非蛋白質(zhì)部分：*根據(jù)蛋白質(zhì)形狀纖維狀蛋白質(zhì)球狀蛋白質(zhì)三、蛋白質(zhì)的組成

1、元素組成主要有C、H、O、N和S。

有些蛋白質(zhì)含有少量P或金屬元素Fe、Cu、Zn、Mn、Co、Mo，個(gè)別蛋白質(zhì)還含有I

。蛋白質(zhì)的含氮量平均為16％。通過樣品含氮量計(jì)算蛋白質(zhì)含量的公式：蛋白質(zhì)含量(g%)=含氮量(g%)

×6.25蛋白質(zhì)元素組成的特點(diǎn)知識(shí)拓展---凱氏定氮法

含氮有機(jī)物與濃硫酸共熱，有機(jī)物中所含氮轉(zhuǎn)變成氨，并與硫酸結(jié)合為硫酸氫銨和硫酸銨，用氫氧化鈉堿化后，釋出氨，隨水蒸餾出，用硼酸溶液或定量的酸吸收后，用標(biāo)準(zhǔn)酸液或標(biāo)準(zhǔn)堿液滴定，用空白試驗(yàn)校正。

優(yōu)點(diǎn)：對原料無選擇性，儀器簡單，方法也簡單；缺點(diǎn)：易將無機(jī)氮(如核酸中的氮)都?xì)w入蛋白質(zhì)中,不精確。2、蛋白質(zhì)的分子組成——

氨基酸

將蛋白質(zhì)完全水解得到各種氨基酸的混合物，部分水解通常得到多肽片段。最后得到各種氨基酸的混合物。所以，氨基酸是蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元。蛋白質(zhì)的水解方法有三種:酸水解、堿水解和酶解。1.酸水解條件：常用6mol/L的鹽酸或4mol/L的硫酸在105-110℃條件下進(jìn)行水解，反應(yīng)時(shí)間約20小時(shí)。優(yōu)點(diǎn)：是不容易引起水解產(chǎn)物的消旋化。缺點(diǎn)：是色氨酸被沸酸完全破壞；含有羥基的氨基酸如絲氨酸或蘇氨酸有一小部分被分解；天門冬酰胺和谷氨酰胺側(cè)鏈的酰胺基被水解成了羧基。條件：一般用5mol/L氫氧化鈉煮沸10-20小時(shí)。優(yōu)點(diǎn)：是色氨酸在水解中不受破壞。缺點(diǎn)：由于水解過程中許多氨基酸都受到不同程度的破壞，產(chǎn)率不高。部分的水解產(chǎn)物發(fā)生消旋化。2.堿水解目前用于蛋白質(zhì)肽鏈斷裂的蛋白水解酶（proteolyticenzyme）或稱蛋白酶（proteinase）已有十多種。應(yīng)用酶水解多肽不會(huì)破壞氨基酸，也不會(huì)發(fā)生消旋化。水解的產(chǎn)物為較小的肽段。3.酶水解知識(shí)拓展1、肽類藥的生產(chǎn)2、羽毛粉的生產(chǎn)3、從毛發(fā)中提取胱氨酸4、皮革廠下腳料的利用

1）氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)存在自然界中的氨基酸有300余種，但組成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸僅有20種，且均屬L--氨基酸（甘氨酸除外）。H甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸的通式RCHNH2HCOOH甘氨酸CHNH2CHCOOHCH3CH3纈氨酸CHNH2COOHCH3CHNH2CHCOOHCH3CH3CH2亮氨酸丙氨酸氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1、除脯氨酸外，其余19種氨基酸都是-氨基酸。2、除甘氨酸外，其余19種氨基酸都是L-氨基酸。按酸堿性質(zhì)分類：1、中性氨基酸2、酸性氨基酸3、堿性氨基酸2）氨基酸的分類中性氨基酸2.酸性氨基酸3.堿性氨基酸知識(shí)拓展1、常用氨基酸的酸堿性2、氨基酸結(jié)構(gòu)的相似性

幾種特殊氨基酸Gly：無手性碳原子。Pro：為環(huán)狀亞氨基酸。Cys：可形成二硫鍵。修飾氨基酸：

蛋白質(zhì)合成后通過修飾加工生成的氨基酸。沒有相應(yīng)的編碼。如：胱氨酸、羥脯氨酸（Hyp）、羥賴氨酸（Hyl）。非生蛋白氨基酸：

蛋白質(zhì)中不存在的氨基酸。如：瓜氨酸、鳥氨酸、同型半胱氨酸，是代謝途徑中產(chǎn)生的。

3）氨基酸的理化性質(zhì)1.兩性解離及等電點(diǎn)2.紫外吸收

3.茚三酮反應(yīng)

氨基酸的性質(zhì)

1、理化性質(zhì)：溶解性：在水中的溶解度差別很大，并能溶解于稀酸或稀堿中，但不能溶解于有機(jī)溶劑。熔點(diǎn)：氨基酸的熔點(diǎn)極高，一般在200℃以上。(3)味感：有的無味,甘、丙、絲甜味；纈、亮、異亮味苦，谷氨酸的單鈉鹽有鮮味，是味精的主要成分。（4）旋光性：除甘氨酸外，氨基酸都具有旋光性，能使偏振光平面向左或向右旋轉(zhuǎn)，左旋者通常用（-）表示，右旋者用（+）表示。(5)光吸收：構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種氨基酸在可見光區(qū)都沒有光吸收，但在遠(yuǎn)紫外區(qū)(<220nm)均有光吸收。在近紫外區(qū)(220-300nm)只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力知識(shí)拓展1、氨基酸鑒別2、氨基酸的沉淀方法3、氨基酸的紫外吸收性的應(yīng)用+H3N—Cα—HCOO-R兩性離子形式

氨基酸分子中既含有－NH2，有含有－COOH，所以氨基酸與強(qiáng)酸強(qiáng)堿都能成鹽，實(shí)際上氨基酸本身就能形成內(nèi)鹽。

2、氨基酸兩性性質(zhì)3、等電點(diǎn)（PI）

：當(dāng)氨基酸在其某一PH值時(shí)，氨基酸所帶正電荷和負(fù)電荷相等，即凈電荷為零，此時(shí)的溶液PH值稱為氨基酸的等電點(diǎn)，用PI表示。氨基酸在等電點(diǎn)時(shí)主要以偶極離子形式存在。（判斷一定PH溶液中各種氨基酸的帶電性）氨基酸等電點(diǎn)的特點(diǎn)：

1.凈電荷數(shù)等于零，在電場中不移動(dòng)；

2.此時(shí)氨基酸的溶解度最小。（PH值控制法分離氨基酸和電泳的原理？）知識(shí)拓展----等電點(diǎn)的應(yīng)用1、電泳技術(shù)2、PH只控制法分離氨基酸3、谷氨酸、胱氨酸的分離

1.與亞硝酸反應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)條件下，測定生成氮的體積即可計(jì)算氨基酸的量，這便是范斯萊克定氮法的基礎(chǔ)。生產(chǎn)上常用此法來測定蛋白質(zhì)的水解程度。4）氨基酸重要的化學(xué)反應(yīng)2.與茚三酮的反應(yīng)

生成藍(lán)紫色物質(zhì)，最大吸收值在570nm。兩個(gè)亞氨基酸，脯氨酸和羥脯氨酸，生成亮黃色化合物，最大吸收在440nm。

應(yīng)用1、顯色2、檢測蛋白質(zhì)的水解程度3、成肽反應(yīng)*肽鍵(peptidebond)：是由一個(gè)氨基酸的-羧基與另一個(gè)氨基酸的-氨基脫水縮合而形成的化學(xué)鍵。（1）肽(peptide)+-HOH甘氨酰甘氨酸肽鍵2、多肽鏈多肽鏈(polypeptidechain)二肽，三肽……寡肽(oligopeptide)，多肽(polypeptide)氨基酸殘基(residue)氨基末端（aminoterminal）和羧基末端（carboxylterminal）主鏈和側(cè)鏈

多肽鏈*肽是由氨基酸通過肽鍵縮合而形成的化合物。*兩分子氨基酸縮合形成二肽，三分子氨基酸縮合則形成三肽……*由十個(gè)以內(nèi)氨基酸相連而成的肽稱為寡肽(oligopeptide)，由更多的氨基酸相連形成的肽稱多肽(polypeptide)。多肽的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)N末端：多肽鏈中有自由氨基的一端C末端：多肽鏈中有自由羧基的一端多肽鏈有兩端*多肽鏈(polypeptidechain)是指許多氨基酸之間以肽鍵連接而成的一種結(jié)構(gòu)。*

肽鏈中的氨基酸分子因?yàn)槊撍s合而基團(tuán)不全，被稱為氨基酸殘基(residue)。（2）幾種生物活性肽1.谷胱甘肽(glutathione,GSH)結(jié)構(gòu)