第章蛋白質(zhì)-1ppt課件

1、戴戴 建建 英英大連理工大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院大連理工大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院蛋蛋 白白 質(zhì)質(zhì)第第2 2章章 生命執(zhí)行者蛋白質(zhì)生命執(zhí)行者蛋白質(zhì)Questions:為什么每一種生物的外觀形狀都有差別？為什么每一種生物的外觀形狀都有差別？為什么動物可以運動？為什么動物可以運動？為什么食物能在較低的溫度體溫下被很快消化？為什么食物能在較低的溫度體溫下被很快消化？為什么人的體溫超越為什么人的體溫超越40C就難以忍受？就難以忍受？為什么說為什么說AIDS病是一種可怕的病癥？病是一種可怕的病癥？蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)是是生物功能生物功能 的的執(zhí)行者。執(zhí)行者。蛋白質(zhì)的功能蛋白質(zhì)的功能螢火蟲螢火蟲血紅蛋白血紅蛋白牛奶牛奶

2、原生動物原生動物蜘蛛網(wǎng)蜘蛛網(wǎng)蓖麻蓖麻骨骼肌骨骼肌科學(xué)家將蜘蛛基因植入羊體科學(xué)家將蜘蛛基因植入羊體 羊奶產(chǎn)絲可制防彈衣羊奶產(chǎn)絲可制防彈衣 2019 2019年年6 6月月1515日：美國懷俄明大學(xué)的日：美國懷俄明大學(xué)的研討人員曾經(jīng)研發(fā)出把蛛絲基因移植到研討人員曾經(jīng)研發(fā)出把蛛絲基因移植到山羊體內(nèi)的方法，經(jīng)過這項技術(shù)，研討山羊體內(nèi)的方法，經(jīng)過這項技術(shù)，研討人員可以從山羊奶里收獲蛛絲蛋白，用人員可以從山羊奶里收獲蛛絲蛋白，用于各種用途。例如，由于蛛絲纖維很強于各種用途。例如，由于蛛絲纖維很強健、彈性又好，因此具有多種醫(yī)學(xué)價值，健、彈性又好，因此具有多種醫(yī)學(xué)價值，比如制成人造韌帶和肌腱、用來縫合眼比如制

3、成人造韌帶和肌腱、用來縫合眼部傷口或者修復(fù)下頜。除此以外，還能部傷口或者修復(fù)下頜。除此以外，還能用它制造防彈背心和改良平安氣囊。用它制造防彈背心和改良平安氣囊。 蛋白質(zhì)種類蛋白質(zhì)種類人體：約人體：約3030萬種；生物界：萬種；生物界：1010101010121012種種RSCB protein data bank: As of Tuesday Jun 16, 2021 ,there are 58236 Structures As of Tuesday Jun 22, 2019 there are 66083 StructuresAs of Tuesday Jun 14, 2019 there

4、are 73823 Structures /pdb/home/home.do本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容v 2.1 2.1 氨基酸氨基酸v 2.2 2.2 肽肽v 2.3 2.3 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)v 2.4 2.4 蛋白質(zhì)的構(gòu)造蛋白質(zhì)的構(gòu)造v 2.5 2.5 蛋白質(zhì)的功能蛋白質(zhì)的功能v 2.6 2.6 蛋白質(zhì)的分別純化蛋白質(zhì)的分別純化v 2.7 2.7 蛋白質(zhì)藥物研討蛋白質(zhì)藥物研討蛋蛋 白白 質(zhì)質(zhì) 的的 水水 解解蛋白質(zhì)都是由蛋白質(zhì)都是由2020種根本氨基酸組成；種根本氨基酸組成；并不是每種蛋白質(zhì)都含并不是每種蛋白質(zhì)都含2020種根本氨基酸。種根本氨基酸。 蛋蛋 白白 質(zhì)質(zhì) 簡簡 介介

5、v氨基酸氨基酸 多肽多肽 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)v Amino Acid Polypeptide Proteinv 凱式定氮法凱式定氮法:v蛋白質(zhì)的含量蛋白質(zhì)的含量 = 樣品中含氮量樣品中含氮量 6.25p28v蛋白質(zhì)平均含氮量蛋白質(zhì)平均含氮量16問：為什么不法商家在牛奶中摻入三聚氰胺？問：為什么不法商家在牛奶中摻入三聚氰胺？氨氨 基基 酸酸氨基氨基羧基羧基側(cè)鏈側(cè)鏈CCOOHH2NHR 蛋白質(zhì)的根本構(gòu)造單元：蛋白質(zhì)的根本構(gòu)造單元：R - 各種側(cè)鏈基團各種側(cè)鏈基團兩性離子形狀：兩性離子形狀：L- 氨基酸氨基酸 與與 D- 氨基酸氨基酸甘氨酸除外甘氨酸除外 COOHH2N C H HP13P13：表：表2.

6、1 202.1 20種根本氨基酸種根本氨基酸 蛋白質(zhì)水解得到的氨基蛋白質(zhì)水解得到的氨基酸都是酸都是L L型的氨基酸。型的氨基酸。 D D型氨基酸主要存在于微生物型氨基酸主要存在于微生物細胞中。細胞中。20種根本氨基酸種根本氨基酸有大有小有大有小有正有負有正有負有極性有極性非極性非極性20種根本種根本氨基酸氨基酸有大有小有大有小有正有負有正有負有極性有極性非極性非極性氨基酸的分類按氨基酸的分類按R R基團的構(gòu)造分基團的構(gòu)造分6 6 種脂肪族氨基酸種脂肪族氨基酸3 3 種芳香族氨基酸種芳香族氨基酸2 2 種含硫氨基酸種含硫氨基酸2 2 種醇類氨基酸種醇類氨基酸3 3 種堿性氨基酸種堿性氨基酸2 2

7、 種酸性氨基酸種酸性氨基酸2 2 種酰胺氨基酸種酰胺氨基酸 CCOOHH2NHR 6 6 種脂肪族氨基酸種脂肪族氨基酸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+H2NCO-OProline(Pro, P)脯氨酸脯氨酸3 3 種芳香族氨基酸種芳香族氨基酸色氨酸色氨酸TryptophanTrp，W酪氨酸酪氨酸TyrosineTyrosineTyrTyr，Y Y苯丙氨酸苯丙氨酸PhenylalaninePhenylalaninePhePhe，F(xiàn) F+H3NCCH2+H3NCCH2HN+H3NCCH2OHCOO-HCOO-HCOO-H2 2 種含硫氨基酸種含硫氨基酸半胱氨酸半胱

8、氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸蛋氨酸蛋氨酸disulfide bridge 二二 硫硫 鍵鍵2 2 種醇類氨基酸種醇類氨基酸絲氨酸絲氨酸蘇氨酸蘇氨酸+H3NCCH2NNH+H3NCCOO-CH2HCH2CH2CH2NH2+H3NCCOO-CH2HCH2NHCNH2NHCOO-H賴氨酸賴氨酸LysineLys，K組氨酸組氨酸HistidineHis，H精氨酸精氨酸ArgrinineArg，R3 3 種堿種堿 性性 氨氨 基基 酸酸 帶帶 正正 電電 荷荷堿性堿性最強最強天天冬冬氨氨酸酸谷谷氨氨酸酸谷谷氨氨酰酰胺胺天天冬冬酰酰氨氨2 2 種酸性氨基酸種酸性氨基酸 + 2 + 2 種酰胺氨基酸種酰胺氨基酸酸性

9、酸性最強最強Tyrosine Cystine根據(jù)氨基酸側(cè)鏈的極性分：根據(jù)氨基酸側(cè)鏈的極性分：Amino acids with hydrophobic side chains: 9根據(jù)氨基酸的親、疏水性分：根據(jù)氨基酸的親、疏水性分：高度疏水性：高度疏水性：Ile Phe Val Leu MetIle Phe Val Leu Met低度疏水性：低度疏水性：Trp Ala Gly Cys Tyr Pro Thr SerTrp Ala Gly Cys Tyr Pro Thr Ser親水性：親水性： His Gln Asn Glu Asp Lys Arg His Gln Asn Glu Asp Lys

10、Arg課文：課文：p16 糾錯糾錯球狀蛋白？球狀蛋白？疏水性氨基酸位于內(nèi)部，親水性氨基酸位于外表疏水性氨基酸位于內(nèi)部，親水性氨基酸位于外表營養(yǎng)學(xué)：必營養(yǎng)學(xué)：必 需需 氨氨 基基 酸酸Essential Amino Acids人人 體體 必必 需需 氨氨 基基 酸酸EssentialAsparagine 精氨酸Histidine 組氨酸 Valine 纈氨酸Isoleucine 異亮氨酸Leucine 亮氨酸Threonine 蘇氨酸Lysine 賴氨酸Methionine 甲硫氨酸Phenylalanine 苯丙氨酸Tryptophan 色氨酸NonessentialAlanineArgini

11、neAspartateCysteineGlutamateGlutamineGlycineProlineSerineTyrosine課堂小練習(xí)課堂小練習(xí)v構(gòu)成生命體和維持生命景象的根本物質(zhì)構(gòu)成生命體和維持生命景象的根本物質(zhì)4 4種生物大分種生物大分子：子：v兩性離子形狀兩性離子形狀-氨基酸的構(gòu)造通式氨基酸的構(gòu)造通式v構(gòu)成天然蛋白質(zhì)的氨基酸有幾種。構(gòu)成天然蛋白質(zhì)的氨基酸有幾種。v2020種氨基酸都是種氨基酸都是 L- - L- -氨基酸。氨基酸。 v除甘氨酸外，天然存在的氨基酸都是除甘氨酸外，天然存在的氨基酸都是L L型氨基酸。型氨基酸。v天然蛋白水解得到的氨基酸是天然蛋白水解得到的氨基酸是L-L

12、-氨基酸。氨基酸。v為什么不法商家在牛奶中摻入三聚氰胺？為什么不法商家在牛奶中摻入三聚氰胺？p 哪一種氨基酸現(xiàn)實上不是氨基酸？哪一種氨基酸現(xiàn)實上不是氨基酸？p 不含手性碳的氨基酸不含手性碳的氨基酸 ：p 具有具有2 2個手性碳原子的氨基酸。個手性碳原子的氨基酸。p 堿性最強的氨基酸。堿性最強的氨基酸。p 含有兩個氨基的氨基酸。含有兩個氨基的氨基酸。p 側(cè)鏈上含巰基的氨基酸是。側(cè)鏈上含巰基的氨基酸是。p 高度疏水性的氨基酸。高度疏水性的氨基酸。p 高度親水性氨基酸。高度親水性氨基酸。p 8 8種人體必需氨基酸。種人體必需氨基酸。氨基酸的解離性質(zhì)氨基酸的解離性質(zhì) RCHCOO- NH2RCHCOO

13、- NH3+RCHCOOH NH3+OH-H+pHPI- 1負離子負離子氨基酸氨基酸pK1pK22.1.3 2.1.3 氨基酸的性質(zhì)氨基酸的性質(zhì)甘氨酸的解離曲線甘氨酸的解離曲線+H3NCH2COOH+H3NCH2COOH+H3NCH2COO-pK1=2.34pI=5.97+H3NCH2COO-pK2=9.60H2NCH2COO-+H3NCH2COO- H2NCH2COO-BA谷氨酸的谷氨酸的滴定曲線：滴定曲線：p17p17解離常數(shù)與等電點解離常數(shù)與等電點 中性氨基酸：中性氨基酸： pI = ( pK1 + pK2 ) / 2 酸性氨基酸：酸性氨基酸： pI = ( pK1 + pKRCOO-

14、) / 2 堿性氨基酸：堿性氨基酸： pI = ( pK2 + pKRNH2 ) / 2 等電點：等電點：pI pK1 : C上上COOH解離常數(shù)負對數(shù)解離常數(shù)負對數(shù) pK2 : C上上NH3+解離常數(shù)負對數(shù)解離常數(shù)負對數(shù) pKRCOO- : 酸性側(cè)鏈的解離常數(shù)負對數(shù)酸性側(cè)鏈的解離常數(shù)負對數(shù) pKRNH2 : 堿性側(cè)鏈的解離常數(shù)負對數(shù)堿性側(cè)鏈的解離常數(shù)負對數(shù)氨基酸帶凈負電荷，在電場中向正極挪動；氨基酸帶凈負電荷，在電場中向正極挪動；氨基酸帶凈正電荷，在電場中向負極挪動；氨基酸帶凈正電荷，在電場中向負極挪動；pHPI,pHPI,P18 P18 表表2.22.2組組 氨氨 酸酸咪唑基：咪唑基：1.

15、 pKR = 6.0 在生理條件下具有緩沖作用在生理條件下具有緩沖作用 2. 質(zhì)子的給體與受體質(zhì)子的給體與受體 酶的催化作器具有重要意義酶的催化作器具有重要意義D10H20K76D8-OOCCH2NH2 HCHO -OOCCH2NHCH2OH HCHO-OOCCH2N(CH2OH)2 N,N 二羥甲基甘氨酸二羥甲基甘氨酸酚酞指示劑酚酞指示劑NaOH直接測定氨基酸的濃度直接測定氨基酸的濃度甘氨酸的甲醛滴定甘氨酸的甲醛滴定氨基酸的甲醛滴定氨基酸的甲醛滴定氨基酸的紫外吸收性質(zhì)氨基酸的紫外吸收性質(zhì)max=275nmmax=257nmmax=280nm max=280nm max=275nm max=2

16、57nm色氨酸色氨酸酪氨酸酪氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸芳香族氨基酸在芳香族氨基酸在pH8pH8時紫外吸收光譜時紫外吸收光譜2.1.4 氨基酸的特征化學(xué)反響氨基酸的特征化學(xué)反響1. 1. 與亞硝酸反響與亞硝酸反響2. 2. 與茚三酮反響與茚三酮反響3. 3. 與與2,4-2,4-二硝基氟苯、丹磺酰氯、苯異硫二硝基氟苯、丹磺酰氯、苯異硫氰酸酯的反響氰酸酯的反響4. 4. 側(cè)鏈參與的反響側(cè)鏈參與的反響Van Slyke method for determination of amino acid content: nitrous acid reacts with a-amide group1. 1. 范斯

17、來克法范斯來克法-與亞硝酸反響與亞硝酸反響N2N2一半來自氨基酸，另一半來自亞硝酸一半來自氨基酸，另一半來自亞硝酸定量測定氨基酸的量定量測定氨基酸的量CHCOOHNH2R+HNO2CHCOOHOHR+H2O+N2 NH2NH2：3 34 4分鐘反響完全分鐘反響完全 2. 2.與茚三酮反響：與茚三酮反響： - -氨基和羧基共同參與氨基和羧基共同參與定性、定量定性、定量與茚三酮的反響與茚三酮的反響(Ninhydrin)(Ninhydrin)蘭紫色蘭紫色脯氨酸：黃色脯氨酸：黃色3. 3. 與與2,4-2,4-二硝基氟苯、丹磺酰氯、苯異硫氰酸酯的反響二硝基氟苯、丹磺酰氯、苯異硫氰酸酯的反響1 1與與2

18、,4-2,4-二硝基氟苯二硝基氟苯DNFBDNFBSangerSanger試劑反響：試劑反響： 二硝基苯基氨基酸二硝基苯基氨基酸DNPDNP氨基酸氨基酸FO2NNO2+CCOOHRH2NHO2NNO2CCOOHRHNH黃色黃色與氨基酸氨基蛋白質(zhì)和多肽的與氨基酸氨基蛋白質(zhì)和多肽的N N端氨基酸殘基的反響端氨基酸殘基的反響2 2與丹磺酰氯與丹磺酰氯DNS-Cl)DNS-Cl)反響：反響： 丹磺酰衍生物丹磺酰衍生物DNS-DNS-氨基酸氨基酸SO2Cl(H3C)2N+CCOOHRH2NHS(H3C)2NOOHNCCOOHRH 3) 3) 與苯異硫氰酸酯與苯異硫氰酸酯PITCPITC反響反響: :苯乙

19、內(nèi)酰硫脲衍生物苯乙內(nèi)酰硫脲衍生物(PTH-(PTH-氨基酸氨基酸)(Edman)(Edman反響反響) )+CCOOHRH2NHNCSNCOCHRNHCS多肽順序自動分析儀的任務(wù)原理多肽順序自動分析儀的任務(wù)原理 4. 4. 側(cè)鏈參與的反響側(cè)鏈參與的反響1 1巰巰 基基: : 半胱氨酸半胱氨酸 (Cys) ( (Cys) (與亞硝酸鐵氰化鈉反響：紅色；與亞硝酸鐵氰化鈉反響：紅色； 與硝基苯甲酸二硫化合物與硝基苯甲酸二硫化合物(DTNB)(DTNB)反響反響:412nm:412nm有吸收定量有吸收定量2 2羥羥 基基: : 絲氨酸絲氨酸 (Ser) (Ser)、蘇氨酸、蘇氨酸 (Thr) (Thr

20、)磷酸酯磷酸酯) )3 3咪唑基咪唑基: : 組氨酸組氨酸 (His)(Pauling (His)(Pauling反響棕紅色反響棕紅色) )4 4甲硫基甲硫基: : 甲硫氨酸甲硫氨酸 (Met) (Met)親核取代反響構(gòu)成烷基化產(chǎn)物親核取代反響構(gòu)成烷基化產(chǎn)物5 5芳香環(huán)芳香環(huán): : 酪氨酸酪氨酸(Tyr)(Tyr)、色氨酸、色氨酸 (Trp) (Trp)FolinFolin反響：藍色反響：藍色酪氨酸：酪氨酸：MillonMillon試劑加熱為紅色沉淀；試劑加熱為紅色沉淀；PaulingPauling反響橘紅色；反響橘紅色；色氨酸：乙醛酸反響紫紅色色氨酸：乙醛酸反響紫紅色2.1.5 非規(guī)范氨基酸

21、非規(guī)范氨基酸5-5-羥賴氨酸、羥賴氨酸、4-4-羥脯氨酸：存在于結(jié)締組織的膠原蛋白中羥脯氨酸：存在于結(jié)締組織的膠原蛋白中磷酸絲氨酸、磷酸蘇氨酸、磷酸酪氨酸：涉及細胞生長和調(diào)理的磷酸絲氨酸、磷酸蘇氨酸、磷酸酪氨酸：涉及細胞生長和調(diào)理的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)N-N-甲基精氨酸、甲基精氨酸、N-N-乙酰賴氨酸：乙酰賴氨酸： 與染色體締合的組蛋白與染色體締合的組蛋白鳥氨酸、瓜氨酸：尿素循環(huán)的中間物鳥氨酸、瓜氨酸：尿素循環(huán)的中間物肌氨酸：一碳單位代謝的中間物，放線菌素肌氨酸：一碳單位代謝的中間物，放線菌素D D的構(gòu)呵斥分的構(gòu)呵斥分- -丙氨酸：遍多酸的一個成分丙氨酸：遍多酸的一個成分高半胱氨酸、高絲氨酸：重要的代

22、謝中間物高半胱氨酸、高絲氨酸：重要的代謝中間物2.1.6 2.1.6 生物活性氨基酸生物活性氨基酸組胺：組氨酸脫羧產(chǎn)物，單胺類神經(jīng)遞質(zhì)或神經(jīng)調(diào)質(zhì)組胺：組氨酸脫羧產(chǎn)物，單胺類神經(jīng)遞質(zhì)或神經(jīng)調(diào)質(zhì) - -氨基丁酸：谷氨酸脫羧產(chǎn)生，傳送神經(jīng)激動的化學(xué)介質(zhì)氨基丁酸：谷氨酸脫羧產(chǎn)生，傳送神經(jīng)激動的化學(xué)介質(zhì)甲狀腺素：酪氨酸衍生物，促進糖、脂及蛋白質(zhì)的代謝、促甲狀腺素：酪氨酸衍生物，促進糖、脂及蛋白質(zhì)的代謝、促進機體的生長發(fā)育和組織分化等進機體的生長發(fā)育和組織分化等L-L-氨基酸的研討運用簡介氨基酸的研討運用簡介L L氨基酸的主要用途：氨基酸的主要用途：醫(yī)藥領(lǐng)域的運用：醫(yī)藥領(lǐng)域的運用： 氨基酸輸液：人體氨基酸

23、輸液：人體8 8種必需氨基酸種必需氨基酸 抗生素及多肽類藥物抗生素及多肽類藥物 其它藥物前體：其它藥物前體：L L天冬氨酸的鎂鹽和鉀鹽治療胃病天冬氨酸的鎂鹽和鉀鹽治療胃病食品添加劑領(lǐng)域的運用：食品添加劑領(lǐng)域的運用： 風(fēng)味強化劑味精、營養(yǎng)強化劑賴氨酸、谷氨酰胺風(fēng)味強化劑味精、營養(yǎng)強化劑賴氨酸、谷氨酰胺 甜味劑阿斯巴甜、尼爾甜甜味劑阿斯巴甜、尼爾甜3. 3. 飼料添加劑領(lǐng)域的運用：飼料添加劑領(lǐng)域的運用： 動物：蛋氨酸、賴氨酸、色氨酸動物：蛋氨酸、賴氨酸、色氨酸 L L氨基酸的國內(nèi)消費研討現(xiàn)狀氨基酸的國內(nèi)消費研討現(xiàn)狀種類種類 消費方法消費方法 年消費規(guī)模年消費規(guī)模 種類種類 消費方法消費方法 年消費

24、規(guī)模年消費規(guī)模谷氨酸谷氨酸 發(fā)酵法發(fā)酵法 百萬噸百萬噸 胱氨酸胱氨酸 提取法提取法 百噸百噸賴氨酸賴氨酸 發(fā)酵法發(fā)酵法 數(shù)十萬噸數(shù)十萬噸 半胱氨酸半胱氨酸 提取法提取法 百噸百噸蘇氨酸蘇氨酸 發(fā)酵法發(fā)酵法 萬噸萬噸 酪氨酸酪氨酸 提取法提取法 百噸百噸天冬氨酸天冬氨酸 酶法酶法 萬噸萬噸 蛋氨酸蛋氨酸 酶法拆分酶法拆分 中試，小規(guī)模中試，小規(guī)模丙氨酸丙氨酸 酶法酶法 萬噸萬噸 絲氨酸絲氨酸 酶法酶法 中試，小規(guī)模中試，小規(guī)模苯丙氨酸苯丙氨酸 發(fā)酵法、酶法發(fā)酵法、酶法 千噸千噸 色氨酸色氨酸 酶法酶法 中試，未成規(guī)模中試，未成規(guī)模纈氨酸纈氨酸 發(fā)酵法發(fā)酵法 百噸百噸 精氨酸精氨酸 發(fā)酵法發(fā)酵法

25、小試小試異亮氨酸異亮氨酸 發(fā)酵法發(fā)酵法 百噸百噸 組氨酸組氨酸 發(fā)酵法發(fā)酵法 小試小試脯氨酸脯氨酸 發(fā)酵法發(fā)酵法 百噸百噸周四報告周四報告v .氨基酸與安康氨基酸與安康v .蛋白質(zhì)的變性與復(fù)性蛋白質(zhì)的變性與復(fù)性v .蛋白折疊與疾病舉例闡明蛋白折疊與疾病舉例闡明課課 后后 小小 結(jié)結(jié)v 2020種根本氨基酸：種根本氨基酸：6 3 2 2 3 2 26 3 2 2 3 2 2v PIPI定義及計算公式定義及計算公式v PHPIPHPI時，時，AAAA的帶電情況及電場中挪動情況的帶電情況及電場中挪動情況v 3 3種堿性氨基酸和種堿性氨基酸和2 2種酸性氨基酸的種酸性氨基酸的PIPIv 3 3種芳香族種芳香族AAAA的紫外吸收的紫外吸收vNH2NH2的特征反響特點的特征反響特點v 8 8種人體必需氨基酸種人體必需氨基酸v 1. 1. 酸性和堿性氨基酸的酸性和堿性氨基酸的pIpI計算：計算：v 1 1精氨酸的精氨酸的pK1=2.17pK1=2.17， pK2=9.04 pK2=9.04， pK3=12.48 pK3=12.48胍基，胍基，其其pI=pI= ；v 2 2天冬氨酸的天冬氨酸的pK1=2.09pK1=2.09羧基，羧基， pK2