第二章蛋白質(zhì)ppt課件

1、第二章 蛋白質(zhì)化學返回返回第一節(jié) 蛋白質(zhì)的生物學功能一、蛋白質(zhì)的種類和生物學功能二、蛋白質(zhì)的概念返回返回導 言 蛋白質(zhì)protein是生活細胞內(nèi)含量最豐富、功能最復雜的生物大分子，并參與了幾乎一切的生命活動和生命過程。因此，研討蛋白質(zhì)的構(gòu)造與功能一直是生命科學最根本的命題。 生物體最主要的特征是生命活動，而蛋白質(zhì)是生命活動的表達者。那么它有哪些生理功能呢？返回返回一、蛋白質(zhì)的種類和生物學功能構(gòu)造蛋白：生物構(gòu)呵斥分，如膠原蛋白、角蛋白等；運動蛋白：收縮與運動，如肌纖維中的肌球蛋白等；防御蛋白：如免疫球蛋白、金屬硫蛋白等；儲存蛋白：儲存氨基酸和離子等，如酪蛋白、卵清蛋白、載鐵蛋白等；返回返回返回返

2、回 運輸?shù)鞍祝哼\輸功能，如血液中運送O2與CO2的血紅蛋白和運送脂質(zhì)的脂蛋白；控制離子進出的離子泵等； 激素蛋白：調(diào)理物質(zhì)代謝、生長分化等，如生長激素； 信號蛋白：接受與傳送信號，如受體蛋白等； 酶：催化功能，包括參與生命活動的大多數(shù)酶。返回返回二、蛋白質(zhì)的概念 從化學構(gòu)造來說，蛋白質(zhì)是以氨基酸為根本構(gòu)造單位的生物大分子。 (一)蛋白質(zhì)是生物大分子： 蛋白質(zhì)分子量變化范圍普通為1 萬至幾百萬道爾頓。返回返回二根本化學組成： 元素組成：大多數(shù)蛋白質(zhì)均含C、H、O、N、S 幾種元素，有些還含有P、Fe、Zn 或Cu 等元素。 蛋白質(zhì)含氮量：N 的含量較恒定，普通平均為16%，即1 克氮相當于6.2

3、5克蛋白質(zhì)?？捎糜跍y定蛋白質(zhì)含量。 蛋白質(zhì)含 量g 含 N量g 6.25。返回返回三根本構(gòu)成單位AA蛋白質(zhì)胨肽氨基酸H或酶四各種蛋白質(zhì)都有一定的空間構(gòu)造，因此表現(xiàn)出特定的生物功能。五蛋白質(zhì)種類繁多。 如大腸桿菌細胞中有3000 種蛋白質(zhì)，真核細胞中那么有100，000 種以上。返回返回三、蛋白質(zhì)的構(gòu)成單位AA 從各種生物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的氨基酸已有180多種，但是參與蛋白質(zhì)組成的常見氨基酸或稱根本氨基酸只需20種。 生物體內(nèi)生物體內(nèi)的氨基酸的氨基酸Pr-AA非非Pr-AA常見常見AA根本根本AA稀有稀有AA返回返回第二節(jié) 氨基酸一、氨基酸的構(gòu)造 二、氨基酸的種類三、氨基酸的理化性質(zhì)返回返回一、氨基酸的

4、構(gòu)造 一氨基酸的構(gòu)造通式一氨基酸的構(gòu)造通式 R-基團是氨基酸分類的標志基團是氨基酸分類的標志決議氨基酸的性質(zhì)決議氨基酸的性質(zhì)決議蛋白質(zhì)多肽鏈空間走向決議蛋白質(zhì)多肽鏈空間走向并與蛋白質(zhì)生物功能的表現(xiàn)有關并與蛋白質(zhì)生物功能的表現(xiàn)有關 COO HC +NH3 RC COOH HCNH2 RC返回返回返回返回二構(gòu)型 構(gòu)型指在立體異構(gòu)體中取代原子或基團在空間的取向。 構(gòu)型經(jīng)過共價鍵斷裂變化構(gòu)成的立體構(gòu)造形狀。 構(gòu)象經(jīng)過單鍵旋轉(zhuǎn)而構(gòu)成的一種立體構(gòu)造形狀返回返回二構(gòu)型二構(gòu)型1、每種氨基酸都有D型和L型兩種立體異構(gòu)體甘氨酸除外2、根據(jù)甘油醛原那么確定構(gòu)型3、天然蛋白質(zhì)中氨基酸絕大多數(shù)都是L-型的，只是近年才發(fā)

5、如今某些微生物蛋白質(zhì)中有-型氨基酸。在實驗室有機合成的AA為D型和L型，氨基酸放置時間久了，變型LD。RCCOOHNH3 +C氨基酸立體構(gòu)造氨基酸立體構(gòu)造RCHNH3+CCOOD 型L 型組成蛋白質(zhì)的主要類型返回返回H甘氨酸甘氨酸CH3丙氨酸丙氨酸L-氨基酸的通式氨基酸的通式RC+NH3COO-H返回返回4、構(gòu)型與旋光方向不是一回事，二者無直接、構(gòu)型與旋光方向不是一回事，二者無直接對應關系。各種對應關系。各種L型型AA有的為右旋，有的有的為右旋，有的為左旋，即使同一種為左旋，即使同一種L 型型AA，在不同溶劑，在不同溶劑中測定時，其比旋光值和旋光方向也會不中測定時，其比旋光值和旋光方向也會不同

6、。同。返回返回二、氨基酸的種類根本氨基酸非極性氨基酸疏水氨基酸極性氨基酸親水氨基酸酸性氨基酸堿性氨基酸非解離的極性氨基酸返回返回脯氨酸的氨基側(cè)鏈疏水縮寫符號 丙Ala 纈Val 亮Leu 脯Pro 甲硫Met 異亮Ile 甲硫氨酸又稱 蛋氨酸返回返回非解離的極性氨基酸非解離的極性氨基酸返回返回 側(cè)鏈親水側(cè)鏈親水 甘氨酸無旋光性甘氨酸無旋光性 縮寫符號縮寫符號 甘甘Gly 絲絲Ser 蘇蘇Thr 半光半光Cys 天冬酰胺天冬酰胺Asn 谷氨酰胺谷氨酰胺Gln返回返回胍基咪唑基返回返回返回返回記憶法 丙纈異亮 脯色苯蛋 天谷酸 賴精組 甘絲蘇半 酪天谷非極性aa酸堿aa極性非解離aa Cys和和T

7、yr極性最大，在極性最大，在pH中性時，巰基和酚基可以產(chǎn)中性時，巰基和酚基可以產(chǎn)生部分電離。生部分電離。 Asn和和Gln在有酸堿條件下，易水解為在有酸堿條件下，易水解為Asp和和Glu返回返回習慣分類5種脂肪族氨基酸丙、甘、亮、異亮、纈3種芳香組氨基酸苯丙、酪、色3種羥基氨基酸絲、蘇和酪2種含硫氨基酸半胱氨酸和甲硫氨酸2種酸性氨基酸天冬氨酸和谷氨酸3種堿性氨基酸賴、精、組1種含亞氨基的氨基酸脯氨酸返回返回2種含酰胺基的氨基酸天冬酰胺和谷胺酰胺3種支鏈氨基酸亮、異亮、纈1種無手性氨基酸甘雜環(huán)族氨基酸：His雜環(huán)族亞氨基酸：Pro返回返回氨基酸按碳原子數(shù)陳列2C 2C 甘甘3C 3C 丙絲半色酪

8、苯組丙絲半色酪苯組4C 4C 天天蘇數(shù)天天蘇數(shù)5C 5C 谷谷脯纈雞蛋谷谷脯纈雞蛋6C 6C 賴異亮精賴異亮精 返回返回從營養(yǎng)學角度分類1必需氨基酸在某些生物體內(nèi)如人類和大白鼠不能合成或合成量缺乏以維持正常的生長發(fā)育，因此必需依賴食物供應，這些氨基酸稱為必需氨基酸。賴氨酸Lys、色氨酸Trp、苯丙氨酸Phe、蛋氨酸Met、蘇氨酸Thr、異亮氨酸ILe、亮氨酸Leu、纈氨酸Val“甲攜來一本亮色書2非必需氨基酸 由機體自行合成的氨基酸。返回返回稀有氨基酸胱氨酸返回返回稀有氨基酸返回返回非蛋白氨基酸非蛋白氨基酸鳥氨酸鳥氨酸瓜氨酸瓜氨酸NH2CH2CH2CH2CHCOOHNH2H2NCNHCH2CH

9、2CH2CHCOOHNH2OCOOHCH2CH2NH2丙氨酸丙氨酸返回返回三、氨基酸的理化性質(zhì)一普通性質(zhì)二紫外吸收性質(zhì)三酸堿性質(zhì)四重要的化學反響返回返回一普通性質(zhì) 無色晶體，熔點極高，普通在200300。 不同的AA其味不同，有的無味，有的味甜，有的味苦。Glu的單鈉鹽有鮮味，是味精的主要成分。Gly、Ala、Ser微有甜味，Arg有苦味。 各種AA在水中的溶解度差別很大，并能溶解于稀酸或稀堿中，但不能溶于有機溶劑。通常酒精能把AA從其溶液中沉淀析出。返回返回二紫外吸收性質(zhì) AA的一個重要光學性質(zhì)是對光有吸收作用。20種Pr-A在可見光區(qū)域均無光吸收，在遠紫外區(qū)pI AA pH=pI AA p

10、HpI AA負電荷不帶電荷正電荷返回返回pH5.97 凈電荷0 Gly解離AlaAlaAla+C CH H3 3C CH H C CO OO O- -N NH H3 3+K1C CH H3 3C CH H C CO OO OH HN NH H3 3+C CH H3 3C CH H C CO OO O- - + H H+N NH H2 2K21 la la AHKAlaAHlaAK2等電點的計算等電點的計算 丙氨酸為例：丙氨酸為例：等電點時：等電點時：K1= K2H+2 = K1K2pI = 1 / 2 ( pK1+ pK2) = 1 / 2 ( 2.34 + 9.60 ) = 5.97pI 等

11、于該氨基酸的兩性離子形狀兩側(cè)的基團等于該氨基酸的兩性離子形狀兩側(cè)的基團pK值之和的值之和的1/2H+AlaHlaAAlaHlaA返回返回甘氨酸的滴定曲線返回返回 多氨基堿性氨基酸和多羧基酸性氨基酸氨基酸的解離解離原那么：先解離-COOH，隨后其他COOH；然后解離-NH3+，隨后其他-NH3+總之羧基解離度大于氨基，-C上基團大于非-C上同一基團的解離度。 返回返回n等電點計算n側(cè)鏈為非極性基團或雖為極性基團但不解離的氨基酸： pI=(pK1+pK2) n酸性氨基酸(Glu、Asp)及Cys：n pI=(pK1+pKR)n堿性氨基酸(賴、精、組)：n pI=(pK2+pKR)返回返回返回返回返

12、回返回 普通pI值等于兩個相近pK值之和的一半。 規(guī)律：pHRR-； pHpK2時，R-RR+； pH=pI時，凈電荷為零，R+=R-； pHpI時，凈電荷為“-。氨基酸氨基酸pKpK1 1(COOHCOOH）pKpK2 2 (NHNH2 2）pKpKR R (R(R基團）基團）pIpI甘氨酸甘氨酸丙氨酸丙氨酸纈氨酸纈氨酸亮氨酸亮氨酸異亮氨酸異亮氨酸脯氨酸脯氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸色氨酸色氨酸酪氨酸酪氨酸絲氨酸絲氨酸蘇氨酸蘇氨酸半胱氨酸半胱氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸天冬酰胺天冬酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸賴氨酸賴氨酸精氨酸精氨酸組氨酸組氨酸2.342.342.342.342.322.

13、322.362.362.362.361.991.991.831.832.382.382.202.202.212.212.632.631.711.712.282.282.022.022.172.172.092.092.192.192.182.182.172.171.821.829.69.69.699.699.629.629.609.609.689.6810.9610.969.139.139.399.399.119.119.159.1510.4310.4310.7810.789.219.218.808.809.139.139.829.829.679.678.958.959.049.049.179.

14、1710.0710.078.338.333.863.864.254.2510.5310.5312.4812.486.006.005.975.976.026.025.975.975.985.986.026.026.486.485.485.485.595.595.665.665.685.686.536.535.025.025.745.745.415.415.655.652.972.973.223.229.749.7410.7610.767.597.59返回返回四重要化學反響 AA的化學反響主要是指它的-氨基和-羧基以及側(cè)鏈上的功能團所參與的那些反響。 1. 茚三酮反響 2. Sanger反響 3.

15、 Edman反響返回返回1. 茚三酮反響+ 2NH3 +茚三酮復原性茚三酮紫色化合物+(弱酸弱酸)加熱加熱NH3CO2 RCHO+復原性茚三酮 3H20返回返回返回返回 兩個亞氨基酸脯氨酸Pro和羥脯氨酸Hyp與茚三酮反響構(gòu)成黃色化合物，其它氨基酸與茚三酮反響均生成紫色化合物。利用此反響能定性或定量測定各種氨基酸。 返回返回2. Sanger反響弱弱堿堿中中氨基酸氨基酸+ HFDNP-AA(黃色黃色)二硝基苯氨基酸二硝基苯氨基酸DNFB或或FDNB2,4-二硝基氟苯二硝基氟苯返回返回Sanger反響N末端測定返回返回3. Edman反響 在弱堿性條件下，氨基酸的-氨基易與異硫氰酸苯酯PITC反

16、響，生成苯乙內(nèi)酰硫脲PTH衍生物。返回返回返回返回返回返回 該反響被Edman勝利地用于氨基酸序列分析。 測定原理：蛋白質(zhì)多肽鏈N末端AA的-氨基也可以與PITC發(fā)生上述反響生成PTH-多肽，在酸性溶液中釋放出末端的PTHAA 和比原來少一個AA殘基的多肽鏈，所得的PTH-AA用層析或HPLC法鑒定，即可確定肽鏈N末端AA的種類。剩余的肽鏈反復運用此方法測定其N端的第二個AA，如此反復就可測定多肽鏈全部序列。目前根據(jù)此原理設計出蛋白質(zhì)順序測定儀，大大提高了蛋白質(zhì)測序的效率。 返回返回第三節(jié) 肽一、肽鍵與肽的概念二、肽和肽鍵的構(gòu)造及命名三、重要的天然寡肽返回返回一、肽鍵與肽的概念返回返回 氨基酸

17、的羧基與另一個氨基酸的氨基構(gòu)成特殊的酰胺鍵，稱為肽鍵。 氨基酸以肽鍵相連構(gòu)成的化合物稱為肽。注：側(cè)鏈基團上的氨基和羧基參與構(gòu)成的酰胺鍵稱為異肽鍵。返回返回二、肽和肽鍵的構(gòu)造及命名一構(gòu)造返回返回二命名 普通由幾個AA 組成的肽稱為幾肽。常把12 個氨基酸以下的短肽稱為寡肽。常把幾十個氨基酸構(gòu)成的肽叫做多肽。多肽與寡肽之間無嚴厲界限。 小分子肽普通按其氨基羧殘基陳列順序命名，如 Tyr-Gly-Gly-Phe-Met 酪氨酰甘氨酰甘氨酰苯丙氨酰蛋氨酸C-末端末端N末端末端三肽三肽二肽二肽四肽四肽肽的命名肽的命名 二肽二肽 寡肽寡肽 多肽多肽 肽鏈末端的稱號肽鏈末端的稱號 HNCCNCCNCCO-OHRRHHRHHHOOHHNCCNCCNCCNOHRRHHRHHHOOHCCO- -HORHN NC CC CN NC CC CO O- -O OH HR R H