蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能2010剖析

1、 生物化學(xué)生物化學(xué) Biochemistry鄭州大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室鄭州大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室 王明臣王明臣衛(wèi)生部規(guī)劃教材衛(wèi)生部規(guī)劃教材生物化學(xué)生物化學(xué)第第7版編寫人員合影版編寫人員合影 -初稿于復(fù)旦大學(xué)初稿于復(fù)旦大學(xué)衛(wèi)生部規(guī)劃教材衛(wèi)生部規(guī)劃教材生物化學(xué)生物化學(xué)第第7版編寫人員合影版編寫人員合影 -定稿于蘇州大學(xué)定稿于蘇州大學(xué) 生物化學(xué)是運(yùn)用化學(xué)原理和方法，從分子生物化學(xué)是運(yùn)用化學(xué)原理和方法，從分子水平揭示生命現(xiàn)象本質(zhì)的一門科學(xué)。水平揭示生命現(xiàn)象本質(zhì)的一門科學(xué)。 又稱又稱生命的化學(xué)生命的化學(xué)。 生物化學(xué)的概念生物化學(xué)的概念生物化學(xué)的研究對(duì)象生物化學(xué)的研究對(duì)象?研究

2、對(duì)象：研究對(duì)象： 動(dòng)物動(dòng)物-動(dòng)物生化動(dòng)物生化 生物生物 植物植物-農(nóng)業(yè)生化農(nóng)業(yè)生化 微生物微生物-工業(yè)生化工業(yè)生化 這一這一時(shí)期的主要標(biāo)志是時(shí)期的主要標(biāo)志是1953年年Watson和和Crick的的DNA雙螺旋雙螺旋結(jié)構(gòu)模型結(jié)構(gòu)模型(諾貝爾獎(jiǎng)，諾貝爾獎(jiǎng)，1962)的建立。這是的建立。這是20世紀(jì)自然科學(xué)的三世紀(jì)自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)（量子力學(xué)，相對(duì)論）之一，他們的原創(chuàng)著作在世界著名大發(fā)現(xiàn)（量子力學(xué)，相對(duì)論）之一，他們的原創(chuàng)著作在世界著名雜志雜志自然自然(Nature)上發(fā)表，具有劃時(shí)代的意義：上發(fā)表，具有劃時(shí)代的意義：DNA雙螺旋雙螺旋結(jié)構(gòu)是揭示遺傳信息傳遞規(guī)律的結(jié)構(gòu)是揭示遺傳信息傳遞規(guī)律的“敲門

3、磚敲門磚”和聯(lián)系生物化學(xué)與遺和聯(lián)系生物化學(xué)與遺傳學(xué)的傳學(xué)的“橋梁橋梁”。 同年，同年，Sanger完成了胰島素一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定。完成了胰島素一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定。從此，生物化學(xué)發(fā)展進(jìn)入了以從此，生物化學(xué)發(fā)展進(jìn)入了以生物大分子核酸和蛋白質(zhì)生物大分子核酸和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)與功能研究為主體的與功能研究為主體的分子生物學(xué)分子生物學(xué)（molecular biology）時(shí)代。時(shí)代。Frederick SangerJames Watson Francis Crickv基因工程激素基因工程激素: 胰島素胰島素, ,生長激素生長激素, EPO, EPOv基因工程疫苗基因工程疫苗: 乙肝疫苗乙肝疫苗 生物工程產(chǎn)品生物工程

4、產(chǎn)品 v基因工程示意圖基因工程示意圖 載體DNA(限制性內(nèi)切酶切開)目的基因宿主細(xì)胞重組體已轉(zhuǎn)化的宿主細(xì)胞陽性克隆株繁殖表達(dá) 分子生物學(xué)已成為當(dāng)代生命科學(xué)研究中的核心前沿分子生物學(xué)已成為當(dāng)代生命科學(xué)研究中的核心前沿和成為推動(dòng)整個(gè)生命科學(xué)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。和成為推動(dòng)整個(gè)生命科學(xué)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。 由于分子生物學(xué)滲透進(jìn)入生物學(xué)的每一分支領(lǐng)域，由于分子生物學(xué)滲透進(jìn)入生物學(xué)的每一分支領(lǐng)域，全面推動(dòng)了生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)的各個(gè)方面的發(fā)展，如疾病全面推動(dòng)了生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)的各個(gè)方面的發(fā)展，如疾病的診斷和治療，使醫(yī)學(xué)在一個(gè)更高的水平的診斷和治療，使醫(yī)學(xué)在一個(gè)更高的水平分子水平分子水平來研究生命現(xiàn)象和處理疾病，并使醫(yī)學(xué)進(jìn)

5、入了一個(gè)嶄新來研究生命現(xiàn)象和處理疾病，并使醫(yī)學(xué)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的的 “分子醫(yī)學(xué)分子醫(yī)學(xué)”（Molecular MedicineMolecular Medicine）時(shí)代。時(shí)代。 在醫(yī)學(xué)各個(gè)學(xué)科中，包括生理學(xué)、微生物學(xué)、免在醫(yī)學(xué)各個(gè)學(xué)科中，包括生理學(xué)、微生物學(xué)、免疫學(xué)、病理學(xué)、藥理學(xué)以及臨床各學(xué)科都與分子生疫學(xué)、病理學(xué)、藥理學(xué)以及臨床各學(xué)科都與分子生物學(xué)有廣泛的交叉與滲透，形成了一系列交叉學(xué)科物學(xué)有廣泛的交叉與滲透，形成了一系列交叉學(xué)科和邊沿學(xué)科，如分子免疫學(xué)、分子病毒學(xué)、分子病和邊沿學(xué)科，如分子免疫學(xué)、分子病毒學(xué)、分子病理學(xué)、分子腫瘤學(xué)和分子藥理學(xué)等，從而大大促進(jìn)理學(xué)、分子腫瘤學(xué)和分子藥理學(xué)等，

6、從而大大促進(jìn)了醫(yī)學(xué)的發(fā)展。了醫(yī)學(xué)的發(fā)展。 1 1生物分子的結(jié)構(gòu)與功能生物分子的結(jié)構(gòu)與功能v人體由各種組織、器官構(gòu)成，各組織，器官又以細(xì)胞為基本人體由各種組織、器官構(gòu)成，各組織，器官又以細(xì)胞為基本組成單位，細(xì)胞又由成千上萬種化學(xué)物質(zhì)組成。組成單位，細(xì)胞又由成千上萬種化學(xué)物質(zhì)組成。v人體細(xì)胞的基本化學(xué)成分包括蛋白質(zhì)、核酸、脂類、糖類及人體細(xì)胞的基本化學(xué)成分包括蛋白質(zhì)、核酸、脂類、糖類及水和無機(jī)鹽等。水和無機(jī)鹽等。v蛋白質(zhì)、核酸蛋白質(zhì)、核酸屬于生物體內(nèi)存在的大分子有機(jī)化合物，由某屬于生物體內(nèi)存在的大分子有機(jī)化合物，由某些基本結(jié)構(gòu)單位按一定順序和方式連接所形成的多聚體，稱些基本結(jié)構(gòu)單位按一定順序和方式

7、連接所形成的多聚體，稱生物大分子生物大分子（biomacromolecules）。）。 生物化學(xué)研究的主要內(nèi)容生物化學(xué)研究的主要內(nèi)容 2. 2.物質(zhì)代謝與調(diào)控物質(zhì)代謝與調(diào)控 v生物體內(nèi)不斷地進(jìn)行著新陳代謝。包括合成代謝、生物體內(nèi)不斷地進(jìn)行著新陳代謝。包括合成代謝、分解代謝以及物質(zhì)之間的相互轉(zhuǎn)化。分解代謝以及物質(zhì)之間的相互轉(zhuǎn)化。( (物質(zhì)流）物質(zhì)流）v在物質(zhì)代謝過程中總伴隨著能量的轉(zhuǎn)化和利用在物質(zhì)代謝過程中總伴隨著能量的轉(zhuǎn)化和利用。 ( (能量流）能量流）v要使千變?nèi)f化的化學(xué)反應(yīng)有條不紊地進(jìn)行，并完成要使千變?nèi)f化的化學(xué)反應(yīng)有條不紊地進(jìn)行，并完成不同而協(xié)調(diào)一致的生理功能，生物體內(nèi)存在著精密、不同而

8、協(xié)調(diào)一致的生理功能，生物體內(nèi)存在著精密、細(xì)致、完善而絕妙的調(diào)控機(jī)制細(xì)致、完善而絕妙的調(diào)控機(jī)制。（信息流）（信息流） 3 3遺傳信息傳遞及其調(diào)控遺傳信息傳遞及其調(diào)控生命特征就是遺傳信息最終表達(dá)的結(jié)果。生命特征就是遺傳信息最終表達(dá)的結(jié)果。 基因信息傳遞涉及到遺傳、變異、生長、分基因信息傳遞涉及到遺傳、變異、生長、分化等諸多生命過程，也與遺傳病、惡性腫瘤、心化等諸多生命過程，也與遺傳病、惡性腫瘤、心血管病等多種疾病的發(fā)病機(jī)制有關(guān)。血管病等多種疾病的發(fā)病機(jī)制有關(guān)。 DNADNA復(fù)制復(fù)制 RNARNA轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄 蛋白質(zhì)翻譯蛋白質(zhì)翻譯 基因表達(dá)調(diào)控基因表達(dá)調(diào)控中國近代生物化學(xué)的發(fā)展中國近代生物化學(xué)的發(fā)展v2

9、020世紀(jì)世紀(jì)20-3020-30年代，我國生物化學(xué)家年代，我國生物化學(xué)家吳憲吳憲等在血液分析方面，等在血液分析方面，創(chuàng)立了無蛋白血濾液制備及創(chuàng)立了無蛋白血濾液制備及血糖測(cè)定血糖測(cè)定方法。方法。v19311931年，吳憲提出了國際公認(rèn)的年，吳憲提出了國際公認(rèn)的蛋白質(zhì)變性學(xué)說蛋白質(zhì)變性學(xué)說, ,成為我國生成為我國生物化學(xué)界的先驅(qū)。物化學(xué)界的先驅(qū)。v19651965年，中國科學(xué)院生物化學(xué)研究所、有機(jī)化學(xué)研究所和北京年，中國科學(xué)院生物化學(xué)研究所、有機(jī)化學(xué)研究所和北京大學(xué)的科學(xué)家首先采用大學(xué)的科學(xué)家首先采用人工方法合成了具有生物活性的牛胰島人工方法合成了具有生物活性的牛胰島素素. .v19811981

10、年又成功合成了年又成功合成了酵母丙氨酰酵母丙氨酰tRNAtRNA。v20012001年年我國完成了我國完成了人類基因組計(jì)劃（人類基因組計(jì)劃（HGPHGP）1%1%的測(cè)序任務(wù)。的測(cè)序任務(wù)。中國人工合成胰島素與諾貝爾獎(jiǎng)擦肩過中國人工合成胰島素與諾貝爾獎(jiǎng)擦肩過 早在早在7070年代，就有人提名他們獲得諾貝爾獎(jiǎng)。年代，就有人提名他們獲得諾貝爾獎(jiǎng)。瑞典方面也愿意把獎(jiǎng)發(fā)給中國的科學(xué)家。但是中國瑞典方面也愿意把獎(jiǎng)發(fā)給中國的科學(xué)家。但是中國方面提出的得獎(jiǎng)?wù)呙麊问欠矫嫣岢龅牡锚?jiǎng)?wù)呙麊问且粋€(gè)小組，有一個(gè)小組，有1414個(gè)人個(gè)人。這這是不符合諾貝爾獎(jiǎng)最多只能發(fā)給三人的評(píng)選規(guī)定的。是不符合諾貝爾獎(jiǎng)最多只能發(fā)給三人的評(píng)

11、選規(guī)定的。瑞典方面就此和中國方面有過交涉，但是中方不肯瑞典方面就此和中國方面有過交涉，但是中方不肯更改名單。一直到更改名單。一直到8080年代初，評(píng)委們還討論過這個(gè)年代初，評(píng)委們還討論過這個(gè)成果，都是因?yàn)檫@個(gè)問題被卡住了。成果，都是因?yàn)檫@個(gè)問題被卡住了。6國科學(xué)家組成的國家人類基因組中心主要研究比例v美國：美國：WASHWASHMITMIT等等7 7家研究中心，貢獻(xiàn)率為家研究中心，貢獻(xiàn)率為5454。v英國：英國：SANGERSANGER一家研究中心，貢獻(xiàn)率為一家研究中心，貢獻(xiàn)率為3333。v日本：日本：RIKENRIKEN等兩家研究中心，貢獻(xiàn)率為等兩家研究中心，貢獻(xiàn)率為7 7。v法國：法國：G

12、ENOSCOPEGENOSCOPE研究中心，貢獻(xiàn)率為研究中心，貢獻(xiàn)率為2.82.8。v德國：德國：IMBIMB等等3 3家研究中心，貢獻(xiàn)率為家研究中心，貢獻(xiàn)率為2.22.2。v中國：北京華大研究中心、國家南北方基因研究中國：北京華大研究中心、國家南北方基因研究 中心等三家，貢獻(xiàn)率為中心等三家，貢獻(xiàn)率為1 1。 二二000000年六月二十六日克林頓宣布年六月二十六日克林頓宣布人類基因組草圖繪制完成人類基因組草圖繪制完成 這是人類基因組計(jì)劃首席科學(xué)家、這是人類基因組計(jì)劃首席科學(xué)家、 美國國家人類基因組研究所所長美國國家人類基因組研究所所長 弗朗西斯弗朗西斯柯林斯在介紹情況?？铝炙乖诮榻B情況。 中國

13、人類基因組計(jì)劃v19931993年，中國人類基因組計(jì)劃（年，中國人類基因組計(jì)劃（CHGPCHGP）啟動(dòng)，首先）啟動(dòng)，首先開展了開展了“中華民族基因組中若干位點(diǎn)基因結(jié)構(gòu)的研中華民族基因組中若干位點(diǎn)基因結(jié)構(gòu)的研究究”。v19971997年，我國啟動(dòng)了年，我國啟動(dòng)了“重大疾病相關(guān)基因的定位、重大疾病相關(guān)基因的定位、克隆、結(jié)構(gòu)與功能研究克隆、結(jié)構(gòu)與功能研究”項(xiàng)目。項(xiàng)目。v之后，在之后，在上海上海和和北京北京相繼成立了國家人類基因組南、相繼成立了國家人類基因組南、北兩個(gè)中心。北兩個(gè)中心。人類基因組計(jì)劃1%測(cè)序中國實(shí)驗(yàn)室 生物化學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)v1. All disease has a bi

14、ochemical basis；v2. Biochemical studies contribute to diagnosis, prognosis and treatment of disease. v3. Many biochemistry studies illuminate disease mechanisms. 化學(xué)化學(xué)有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)物理化學(xué)物理化學(xué)無機(jī)化學(xué)無機(jī)化學(xué)分析化學(xué)分析化學(xué)高分子化學(xué)高分子化學(xué)生物學(xué)生物學(xué)動(dòng)物學(xué)動(dòng)物學(xué)植植物物學(xué)學(xué)微生物學(xué)微生物學(xué)化學(xué)化學(xué)生物學(xué)生物學(xué)生物化學(xué)生物化學(xué)生物化學(xué)的學(xué)科地位生物化學(xué)的學(xué)科地位（一）生物化學(xué)是聯(lián)系生物學(xué)各學(xué)科的（一）生物化學(xué)是聯(lián)系生物學(xué)

15、各學(xué)科的“橋梁橋梁”（二）生物化學(xué)是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)展的（二）生物化學(xué)是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)展的“催化劑催化劑” ” （三）生物化學(xué)加速了（三）生物化學(xué)加速了“生物產(chǎn)業(yè)生物產(chǎn)業(yè)”的崛起的崛起 蛋白質(zhì)的分子組成蛋白質(zhì)的分子組成 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì) 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能Structure and function of proteinv 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)(protein(protein，P)P)是活細(xì)胞內(nèi)含量最豐富、功能最是活細(xì)胞內(nèi)含量最豐富、功能最 復(fù)雜的生物大分子復(fù)雜的生物大分子, ,并參與了幾乎所有的生

16、命活動(dòng)和生并參與了幾乎所有的生命活動(dòng)和生命過程命過程; ;v 是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，是各種生命活動(dòng)的具體執(zhí)行者是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，是各種生命活動(dòng)的具體執(zhí)行者; ;v 因此因此, ,研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能始終是生命科學(xué)最基研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能始終是生命科學(xué)最基本的命題本的命題; ;v “ “沒有蛋白質(zhì)就沒有生命沒有蛋白質(zhì)就沒有生命”。v分布廣分布廣: 所有的器官、組織、細(xì)胞都含有蛋所有的器官、組織、細(xì)胞都含有蛋白質(zhì)白質(zhì); ;v含量高含量高: 是構(gòu)成生物體最基本的結(jié)構(gòu)物質(zhì)和是構(gòu)成生物體最基本的結(jié)構(gòu)物質(zhì)和功能物質(zhì)功能物質(zhì)( (人體干重的人體干重的45%45%) )。v種類繁多種類繁多,功能多樣功能多樣：

17、（人體約（人體約-萬萬種蛋種蛋白質(zhì)）白質(zhì)）v生物催化作用（絕大多數(shù)酶）生物催化作用（絕大多數(shù)酶）v代謝調(diào)節(jié)作用（多肽和蛋白質(zhì)類激素）代謝調(diào)節(jié)作用（多肽和蛋白質(zhì)類激素）v保護(hù)和防御蛋白類（抗體）保護(hù)和防御蛋白類（抗體）v轉(zhuǎn)運(yùn)和貯存作用（血紅蛋白、脂蛋白、載體蛋白等）轉(zhuǎn)運(yùn)和貯存作用（血紅蛋白、脂蛋白、載體蛋白等）v運(yùn)動(dòng)和支持作用（肌動(dòng)蛋白、膠原蛋白等）運(yùn)動(dòng)和支持作用（肌動(dòng)蛋白、膠原蛋白等）v控制生長和分化作用（組蛋白、阻遏蛋白等）控制生長和分化作用（組蛋白、阻遏蛋白等）v參與細(xì)胞間信息傳遞（受體、參與細(xì)胞間信息傳遞（受體、G-G-蛋白等）蛋白等）v生物膜的功能生物膜的功能蛋白質(zhì)功能的多樣性蛋白質(zhì)功

18、能的多樣性l 蛋白質(zhì)分子量的變化范圍很大，蛋白質(zhì)分子量的變化范圍很大，從大約從大約60006000到到10000001000000道爾頓（道爾頓（DaDa）或更大?；蚋?。l 某些蛋白質(zhì)是由兩個(gè)或更多個(gè)某些蛋白質(zhì)是由兩個(gè)或更多個(gè)蛋白質(zhì)亞基蛋白質(zhì)亞基( (多肽鏈多肽鏈) )通過非共價(jià)結(jié)通過非共價(jià)結(jié)合而成的，稱寡聚蛋白質(zhì)。合而成的，稱寡聚蛋白質(zhì)。l 有些寡聚蛋白質(zhì)的分子量可高有些寡聚蛋白質(zhì)的分子量可高達(dá)數(shù)百萬甚至數(shù)千萬。達(dá)數(shù)百萬甚至數(shù)千萬。第一節(jié)第一節(jié) 蛋白質(zhì)的化學(xué)組成蛋白質(zhì)的化學(xué)組成一、蛋白質(zhì)的元素組成蛋白質(zhì)的元素組成 C 5055% H 67% O 1924% N 1319%（平均平均16%）

19、 S 04%（核酸中無）核酸中無） 有些蛋白質(zhì)還含有有些蛋白質(zhì)還含有P P、FeFe、CuCu、MnMn、ZnZn、SeSe等微量元素。等微量元素。 蛋白質(zhì)元素組成的特點(diǎn)：蛋白質(zhì)元素組成的特點(diǎn)： 1 1、各種蛋白質(zhì)（不論何種來源）含氮量相對(duì)恒定，、各種蛋白質(zhì)（不論何種來源）含氮量相對(duì)恒定，平均為平均為16%16%；2 2、生物樣品中的、生物樣品中的N N主要以蛋白質(zhì)的形式存在；主要以蛋白質(zhì)的形式存在； 上述兩點(diǎn)成為實(shí)際工作中上述兩點(diǎn)成為實(shí)際工作中定定N N法定蛋白法定蛋白的理論的理論基礎(chǔ)?；A(chǔ)。( (凱氏定氮法凱氏定氮法) )蛋白質(zhì)含量蛋白質(zhì)含量= =蛋白質(zhì)含氮量蛋白質(zhì)含氮量100/16=10

20、0/16=蛋白質(zhì)含蛋白質(zhì)含氮量氮量6.256.25 二、蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位二、蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位氨基酸氨基酸 （amino acidamino acid，aaaa或或AAAA）1、蛋白質(zhì)的水解、蛋白質(zhì)的水解蛋白質(zhì)可以被蛋白質(zhì)可以被酸、堿或蛋白酶酸、堿或蛋白酶催化水解。催化水解。酸或堿能夠?qū)⒌鞍踪|(zhì)完全水解得到各種氨基酸酸或堿能夠?qū)⒌鞍踪|(zhì)完全水解得到各種氨基酸的混合物；的混合物；酶水解一般是部分水解，通常得到多肽片段，酶水解一般是部分水解，通常得到多肽片段，最后得到各種氨基酸的混合物最后得到各種氨基酸的混合物。（1 1）酸水解）酸水解v常用常用6 6mol/Lmol/L的鹽酸的鹽酸或或4 4

21、mol/Lmol/L的硫酸的硫酸在在110110條件下進(jìn)行水解，反應(yīng)時(shí)間約條件下進(jìn)行水解，反應(yīng)時(shí)間約2020小時(shí)。小時(shí)。v此法的優(yōu)點(diǎn)是不容易引起水解產(chǎn)物的消此法的優(yōu)點(diǎn)是不容易引起水解產(chǎn)物的消旋化，得到的是旋化，得到的是L-L-氨基酸。缺點(diǎn)是氨基酸。缺點(diǎn)是色氨色氨酸酸被沸酸完全破壞；被沸酸完全破壞；（2 2）堿水解）堿水解v一般用一般用5 mol/L NaOH煮沸煮沸10-20小時(shí)小時(shí)。v由于水解過程中許多氨基酸都受到不同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。程度的破壞，產(chǎn)率不高。v該法的優(yōu)點(diǎn)是該法的優(yōu)點(diǎn)是色氨酸色氨酸在水解中不受破壞。在水解中不受破壞。（3 3）酶水解）酶水解

22、v應(yīng)用蛋白酶（應(yīng)用蛋白酶（proteinase）水解多肽不會(huì)破壞氨）水解多肽不會(huì)破壞氨基酸，也不會(huì)發(fā)生消旋化?；?，也不會(huì)發(fā)生消旋化。水解的產(chǎn)物為較小的水解的產(chǎn)物為較小的肽肽段。段。 v最常見的蛋白水解酶有以下幾種：最常見的蛋白水解酶有以下幾種：胰蛋白酶、糜胰蛋白酶、糜蛋白酶、胃蛋白酶。蛋白酶、胃蛋白酶。氨基酸是蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位氨基酸是蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位這這2020種氨基酸被稱為種氨基酸被稱為標(biāo)準(zhǔn)氨基酸標(biāo)準(zhǔn)氨基酸( (具有遺傳密碼具有遺傳密碼) )2 2、氨基酸的結(jié)構(gòu)通式、氨基酸的結(jié)構(gòu)通式 組成蛋白質(zhì)組成蛋白質(zhì)2020種氨基酸種氨基酸中中除脯氨酸除脯氨酸為亞氨基酸外，為亞氨基酸外，均為均

23、為L-L- - -氨基酸：氨基酸：C O O HCHH2NR不變部分不變部分可變部分可變部分HNCOHO脯氨酸脯氨酸 Proline3 3、氨基酸的分類、氨基酸的分類（一）根據(jù)來源（一）根據(jù)來源:外源氨基酸和內(nèi)源氨基酸外源氨基酸和內(nèi)源氨基酸（二）從營養(yǎng)學(xué)角度（二）從營養(yǎng)學(xué)角度:必需氨基酸和非必需氨基酸必需氨基酸和非必需氨基酸纈纈 異亮異亮 亮亮 苯丙苯丙 蛋蛋 色色 蘇蘇 賴賴攜攜 一一 兩兩 本本 “ “淡淡” ” 色色 書書 來來（三）根據(jù)是否組成蛋白質(zhì)：（三）根據(jù)是否組成蛋白質(zhì)：標(biāo)準(zhǔn)氨基酸、標(biāo)準(zhǔn)氨基酸、 稀有氨基酸稀有氨基酸 非蛋白氨基酸非蛋白氨基酸黃黃 1 1、蛋白質(zhì)中標(biāo)準(zhǔn)氨基酸的結(jié)構(gòu)

24、、蛋白質(zhì)中標(biāo)準(zhǔn)氨基酸的結(jié)構(gòu) 甘氨酸甘氨酸 Glycine 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸H2NCH CHOHO氨基乙酸氨基乙酸氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu) 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸H2NCH CCH3OHO甘氨酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸丙氨酸 Alanine - -氨基丙酸氨基丙酸氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu) 甘氨酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸丙氨酸 Alanine纈氨酸纈氨酸 Valine 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸H2NCH CCHOHOCH3CH3 - -氨基異戊酸氨基異戊酸氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu) 甘氨酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸丙氨酸 Alanine纈氨酸纈氨酸 Valine亮氨酸亮氨酸

25、 Leucine 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸H2NCH CCH2OHOCH CH3CH3 - -氨基異己酸氨基異己酸氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu) 甘氨酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸丙氨酸 Alanine纈氨酸纈氨酸 Valine亮氨酸亮氨酸 Leucine異亮氨酸異亮氨酸 Ileucine 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸 - -氨基氨基- - - -甲基戊酸甲基戊酸氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu) 甘氨酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸丙氨酸 Alanine纈氨酸纈氨酸 Valine亮氨酸亮氨酸 Leucine異亮氨酸異亮氨酸 Ileucine脯氨酸脯氨酸 Proline 亞亞氨基酸氨基酸HNCOHO - -吡咯

26、烷基吡咯烷基- - - -羧酸羧酸氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu) 甘氨酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸丙氨酸 Alanine纈氨酸纈氨酸 Valine亮氨酸亮氨酸 Leucine異亮氨酸異亮氨酸 Ileucine脯氨酸脯氨酸 Proline甲硫氨酸甲硫氨酸 （蛋氨酸）（蛋氨酸） Methionine 含硫氨基酸含硫氨基酸H2NCHCCH2OHOCH2SCH3 - -氨基氨基- - - -甲硫基丁酸甲硫基丁酸氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu) 甘氨酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸丙氨酸 Alanine纈氨酸纈氨酸 Valine亮氨酸亮氨酸 Leucine異亮氨酸異亮氨酸 Ileucine脯氨酸脯氨酸 Proli

27、ne甲硫氨酸甲硫氨酸 Methionine半胱氨酸半胱氨酸 Cysteine 含硫氨基酸含硫氨基酸 - -氨基氨基- - - -巰基丙巰基丙酸酸氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu) 芳香族氨基酸芳香族氨基酸苯丙氨酸苯丙氨酸PhenylalanineH2NCHCCH2OHO - -氨基氨基- - - -苯基丙苯基丙酸酸氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu) 芳香族氨基酸芳香族氨基酸苯丙氨酸苯丙氨酸Phenylalanine酪氨酸酪氨酸TyrosineH2NCHCCH2OHOOH - -氨基氨基- - - -對(duì)羥苯基丙對(duì)羥苯基丙酸酸氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu) 芳香族氨基酸芳香族氨基酸苯丙氨酸苯丙氨酸Phenylalanine

28、酪氨酸酪氨酸Tyrosine色氨酸色氨酸 TryptophanTrpH2NCHCCH2OHOHN - -氨基氨基- - - -吲哚基丙吲哚基丙酸酸氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu) 堿性堿性氨基酸氨基酸精氨酸精氨酸 ArginineH2NCHCCH2OHOCH2CH2NHCNH2NH - -氨基氨基- - - -胍基戊胍基戊酸酸氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu) 堿性堿性氨基酸氨基酸精氨酸精氨酸 Arginine賴氨酸賴氨酸 LysineH2NCH CCH2OHOCH2CH2CH2NH2 ， - -二氨基己酸二氨基己酸氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu) 堿性堿性氨基酸氨基酸精氨酸精氨酸 Arginine賴氨酸賴氨酸 Lys

29、ine組氨酸組氨酸 HistidineH2NCH CCH2OHONNH - -氨基氨基- - - -咪唑基丙咪唑基丙酸酸氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu) 天冬氨酸天冬氨酸 Aspartate 酸性氨基酸酸性氨基酸H2NCH CCH2OHOCOHO - -氨基丁二酸氨基丁二酸氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu) 天冬氨酸天冬氨酸 Aspartate 谷氨酸谷氨酸 Glutamate 酸性氨基酸酸性氨基酸H2NCH CCH2OHOCH2COHO - -氨基戊二酸氨基戊二酸氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu) 絲氨酸絲氨酸 Serine 含羥基含羥基氨基酸氨基酸H2NCH CCH2OHOOH - -氨基氨基- - - -羥基丙羥基

30、丙酸酸氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu) 絲氨酸絲氨酸 Serine 蘇氨酸蘇氨酸 Threonine 含羥基含羥基氨基酸氨基酸H2NCH CCHOHOOHCH3 - -氨基氨基- - - -羥基丁羥基丁酸酸氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu) 天冬酰胺天冬酰胺 Asparagine 含酰胺氨基酸含酰胺氨基酸H2NCH CCH2OHOCNH2O氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu) 天冬酰胺天冬酰胺 Asparagine谷氨酰胺谷氨酰胺 Glutamine 含酰胺氨基酸含酰胺氨基酸H2NCHCCH2OHOCH2CNH2O2020種常見蛋白質(zhì)氨基酸的分類種常見蛋白質(zhì)氨基酸的分類據(jù)營養(yǎng)據(jù)營養(yǎng)學(xué)分類學(xué)分類 必需必需AAAA非必需非必需

31、AAAA據(jù)據(jù)R基團(tuán)化基團(tuán)化學(xué)結(jié)構(gòu)分類學(xué)結(jié)構(gòu)分類 脂肪族脂肪族AAAA（中性、含羥基或巰基、酸性、堿性）（中性、含羥基或巰基、酸性、堿性） 芳香族芳香族AA (PheAA (Phe、TyrTyr、Trp)Trp)雜環(huán)雜環(huán)族族AA(HisAA(His、Pro)Pro)據(jù)據(jù)R基團(tuán)基團(tuán)極性分類極性分類極性極性R基團(tuán)基團(tuán)AA非極性非極性R基團(tuán)基團(tuán) AA（種）種）不帶電荷不帶電荷（種）種）帶電荷帶電荷：正電荷：正電荷（種）種）負(fù)電荷負(fù)電荷（種）種） 人的必需氨基酸人的必需氨基酸LysLysTrpTrpPhePheValValMetMetLeuLeuIleIleThrThr 2020種氨基酸的個(gè)性特征種氨基

32、酸的個(gè)性特征支鏈氨基酸：支鏈氨基酸：纈氨酸、亮氨酸，異亮氨酸纈氨酸、亮氨酸，異亮氨酸含羥基的氨基酸：含羥基的氨基酸：絲氨酸、蘇氨酸絲氨酸、蘇氨酸含硫的氨基酸：含硫的氨基酸：半胱氨酸（含巰基）甲硫氨酸（含硫甲基）半胱氨酸（含巰基）甲硫氨酸（含硫甲基）含苯環(huán)的氨基酸：含苯環(huán)的氨基酸：苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸含胍基的氨基酸：含胍基的氨基酸：精氨酸精氨酸含咪唑基的氨基酸：含咪唑基的氨基酸：組氨酸組氨酸亞氨基酸：亞氨基酸：脯氨酸脯氨酸含酰胺的氨基酸：含酰胺的氨基酸：天冬酰胺、谷氨酰胺天冬酰胺、谷氨酰胺含吲哚基的氨基酸：含吲哚基的氨基酸：色氨酸色氨酸含含-氨基的氨基酸：氨基的氨基酸

33、：賴氨酸賴氨酸酸性氨基酸酸性氨基酸: :谷氨酸、天冬氨酸谷氨酸、天冬氨酸堿性氨基酸：堿性氨基酸：組氨酸、賴氨酸、精氨酸組氨酸、賴氨酸、精氨酸2.2.蛋白質(zhì)中幾種重要的稀有氨基酸蛋白質(zhì)中幾種重要的稀有氨基酸v在少數(shù)蛋白質(zhì)中分離出一些不常見的氨基酸，都是由相在少數(shù)蛋白質(zhì)中分離出一些不常見的氨基酸，都是由相應(yīng)的應(yīng)的基本氨基酸衍生而來基本氨基酸衍生而來的，通常稱為的，通常稱為稀有氨基酸。稀有氨基酸。v特點(diǎn)：不具有遺傳密碼。特點(diǎn)：不具有遺傳密碼。v其中重要的有其中重要的有4-4-羥基脯氨酸、羥基脯氨酸、5-5-羥基賴氨酸、羥基賴氨酸、N-N-甲基賴甲基賴氨酸、和氨酸、和3,5-3,5-二碘酪氨酸等。二碘

34、酪氨酸等。NHHOCOOH4-羥基脯氨酸H2NCH2CHCH2CH2CHCOOHOHNH25-羥基賴氨酸NH2CH3NHCH2CHCH2CH2CHCOOH6-N-甲基賴氨酸HOIICH2CHCOOHNH23,5-二碘酪氨酸 3.3.非蛋白氨基酸非蛋白氨基酸 廣泛存在于各種細(xì)胞和組織中，呈游離或結(jié)合態(tài)，廣泛存在于各種細(xì)胞和組織中，呈游離或結(jié)合態(tài)，但并不存在蛋白質(zhì)中的一類氨基酸，大部分也是蛋白但并不存在蛋白質(zhì)中的一類氨基酸，大部分也是蛋白質(zhì)氨基酸的衍生物。質(zhì)氨基酸的衍生物。 H H2 2N-CHN-CH2 2-CH-CH2 2-COOH H-COOH H2 2N-CHN-CH2 2-CH-CH2

35、2-CH-CH2 2-COOH-COOH - -丙氨酸丙氨酸（嘧啶分解產(chǎn)物）（嘧啶分解產(chǎn)物） - -氨基丁酸氨基丁酸（谷氨酸脫羧產(chǎn)物）（谷氨酸脫羧產(chǎn)物） 非蛋白氨基酸存在的意義非蛋白氨基酸存在的意義1.1.作為一些重要代謝物的前體或中間體作為一些重要代謝物的前體或中間體: : - -丙氨酸丙氨酸嘧啶分解產(chǎn)物嘧啶分解產(chǎn)物鳥氨酸鳥氨酸、瓜氨酸瓜氨酸 尿素循環(huán)中尿素循環(huán)中2.2.作為神經(jīng)傳導(dǎo)的化學(xué)物質(zhì)：作為神經(jīng)傳導(dǎo)的化學(xué)物質(zhì)： - -氨基丁酸氨基丁酸絕大部分非蛋白氨基酸的功能尚不清楚。絕大部分非蛋白氨基酸的功能尚不清楚。 除甘氨酸外，其它氨基酸含有一個(gè)手性（不對(duì)除甘氨酸外，其它氨基酸含有一個(gè)手性（不

36、對(duì)稱）稱） - -碳原子，因此都具有碳原子，因此都具有旋光異構(gòu)現(xiàn)象旋光異構(gòu)現(xiàn)象。 三氨基酸的理化性質(zhì)三氨基酸的理化性質(zhì) 芳香族氨基酸（芳香族氨基酸（酪氨酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸酸、苯丙氨酸和色氨酸）含有含有共軛雙鍵，共軛雙鍵，對(duì)對(duì)280nm280nm的紫外光有特征性的吸收的紫外光有特征性的吸收。 可利用這一特性對(duì)蛋可利用這一特性對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行定性定量分析白質(zhì)進(jìn)行定性定量分析 （直接紫外法定蛋白）（直接紫外法定蛋白）（二）氨基酸的兩性解離及等電點(diǎn)（二）氨基酸的兩性解離及等電點(diǎn)（PI） pH = pI 凈電荷凈電荷=0 pH pI凈電荷為負(fù)凈電荷為負(fù)CHRCOOHNH3+CHRCOONH2CHRCO

37、ONH3+ + H+ OH- + H+ OH-(pK 1)(pK 2)使氨基酸所帶的正負(fù)電荷相等（凈電荷為零）時(shí)的溶液的使氨基酸所帶的正負(fù)電荷相等（凈電荷為零）時(shí)的溶液的pHpH值稱為氨基酸的值稱為氨基酸的等電點(diǎn)等電點(diǎn)( (isoelectric pointisoelectric point，pI)pI)。 氨基酸等電點(diǎn)的計(jì)算氨基酸等電點(diǎn)的計(jì)算氨基酸的氨基酸的pIpI值等于該氨基酸的兩性離子狀態(tài)兩側(cè)的基團(tuán)值等于該氨基酸的兩性離子狀態(tài)兩側(cè)的基團(tuán)pKpK值之和的二分之一。值之和的二分之一。pI=2pK 1+pK 2一氨基一羧基一氨基一羧基AA的等電點(diǎn)計(jì)算：的等電點(diǎn)計(jì)算：pI=2pK 2+pK R二

38、氨基一羧基二氨基一羧基AA的等電點(diǎn)計(jì)算：的等電點(diǎn)計(jì)算：pI=2pK 1+pK R一氨基二羧基一氨基二羧基AA的等電點(diǎn)計(jì)算：的等電點(diǎn)計(jì)算： 小小 結(jié)結(jié)1. 1. PI:PI:使氨基酸所帶的正負(fù)電荷相等（凈電荷為零）時(shí)的溶液使氨基酸所帶的正負(fù)電荷相等（凈電荷為零）時(shí)的溶液的的pHpH值稱為氨基酸的等電點(diǎn)。值稱為氨基酸的等電點(diǎn)。其計(jì)算方法為該氨基酸其計(jì)算方法為該氨基酸兩性離子兩邊的兩性離子兩邊的pKpK值和的一半。值和的一半。2. 2. pHPIpHPI，AAAA帶負(fù)電荷，在電場中向正極移動(dòng)；帶負(fù)電荷，在電場中向正極移動(dòng)； pHPIpH97%97%以上）；以上）；b b、知道蛋白質(zhì)的分子量；知道蛋白

39、質(zhì)的分子量；c c、知道蛋白質(zhì)由幾個(gè)亞基組成；知道蛋白質(zhì)由幾個(gè)亞基組成；（1 1）測(cè)定蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的要求）測(cè)定蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的要求(2) 測(cè)定步驟測(cè)定步驟A.測(cè)定蛋白質(zhì)分子中多肽鏈的數(shù)目測(cè)定蛋白質(zhì)分子中多肽鏈的數(shù)目 通過測(cè)定末端氨基酸殘基的摩爾通過測(cè)定末端氨基酸殘基的摩爾數(shù)與蛋白質(zhì)分子量之間的關(guān)系，即可確數(shù)與蛋白質(zhì)分子量之間的關(guān)系，即可確定多肽鏈的數(shù)目。定多肽鏈的數(shù)目。 （2）測(cè)定步驟）測(cè)定步驟B.多肽鏈的拆分多肽鏈的拆分 由多條多肽鏈組成的蛋白質(zhì)分子，由多條多肽鏈組成的蛋白質(zhì)分子，必須先進(jìn)行拆分。必須先進(jìn)行拆分。 ( 2) 測(cè)定步驟測(cè)定步驟B.B.多肽鏈的拆分多肽鏈的拆分 幾條多肽鏈借助非

40、共價(jià)鍵連接在一起，幾條多肽鏈借助非共價(jià)鍵連接在一起，稱為稱為寡聚蛋白質(zhì)寡聚蛋白質(zhì)。 如血紅蛋白為四聚體?？捎萌缪t蛋白為四聚體?？捎? 8mol/Lmol/L尿素或尿素或6 6mol/Lmol/L鹽酸胍鹽酸胍處理，即可分開亞基處理，即可分開亞基. . (2) 測(cè)定步驟測(cè)定步驟C.C.二硫鍵的斷裂二硫鍵的斷裂 幾條多肽鏈通過二硫鍵交聯(lián)在一起?？蓭讞l多肽鏈通過二硫鍵交聯(lián)在一起?？稍谠? 8mol/Lmol/L尿素或尿素或6 6mol/Lmol/L鹽酸胍鹽酸胍存在下，存在下，用過用過量的量的 - -巰基乙醇巰基乙醇( (還原法還原法) )處理，使二硫鍵還處理，使二硫鍵還原為巰基，然后用原為巰基，然后

41、用烷基化試劑（烷基化試劑（ICHICH2 2COOHCOOH）保護(hù)生成的巰基，以防止它重新被氧化。保護(hù)生成的巰基，以防止它重新被氧化。SH-CHSH-CH2 2-CH-CH2 2-OH-OH (2) 測(cè)定步驟測(cè)定步驟v可以通過加入鹽酸胍方法解離多肽鏈之間的可以通過加入鹽酸胍方法解離多肽鏈之間的非共價(jià)力；應(yīng)用非共價(jià)力；應(yīng)用過甲酸氧化法過甲酸氧化法拆分多肽鏈間拆分多肽鏈間的二硫鍵。的二硫鍵。s ss sHcoooHHcoooHSOSO3 3H HSOSO3 3H H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)。-OOCCHCH2SHNH3+CH2OCClO-OOCCHCH2SNH3

42、+OCCH2OCH2-OOCCHCH2SNH3+CH2ClICH2CNH2OCH2CNH2O-OOCCHCH2SNH3+巰基（巰基（- -SHSH）的保護(hù)的保護(hù) (2) 測(cè)定步驟測(cè)定步驟 D.D.分析多肽鏈的分析多肽鏈的N-N-末端和末端和C-C-末端末端v多肽鏈端基氨基酸分為兩類：多肽鏈端基氨基酸分為兩類：N-N-端氨基酸和端氨基酸和C-C-端氨基酸。端氨基酸。v在肽鏈氨基酸順序分析中，在肽鏈氨基酸順序分析中，最重要的是最重要的是N-N-端氨基酸分析法。端氨基酸分析法。v又稱又稱SangerSanger法：法：2,4-2,4-二硝基氟苯在堿性條件下，能二硝基氟苯在堿性條件下，能夠與肽鏈夠與肽

43、鏈N-N-端的游離氨基作用，生成端的游離氨基作用，生成二硝基苯衍生二硝基苯衍生物（物（DNPDNP）。）。v在酸性條件下水解，得到在酸性條件下水解，得到黃色黃色DNP-DNP-氨基酸氨基酸。該產(chǎn)物。該產(chǎn)物能夠用乙醚抽提分離。不同的能夠用乙醚抽提分離。不同的DNP-DNP-氨基酸可以用氨基酸可以用色色譜法進(jìn)行鑒定譜法進(jìn)行鑒定。O2NFNO2+ H2NCHCROHNCHCROO2NNO2H+H2OO2NNO2HNCHCROOH+氨基酸DNFBN-端氨基酸DNP衍生物DNP-氨基酸v在堿性條件下，丹磺酰氯（二甲氨基萘磺酰氯）可以在堿性條件下，丹磺酰氯（二甲氨基萘磺酰氯）可以與與N-N-端氨基酸的游離

44、氨基作用，得到端氨基酸的游離氨基作用，得到丹磺酰丹磺酰- -氨基酸。氨基酸。v此法的此法的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是是丹磺酰丹磺酰- -氨基酸有很強(qiáng)的熒光性質(zhì)氨基酸有很強(qiáng)的熒光性質(zhì)，檢，檢測(cè)靈敏度可以達(dá)到測(cè)靈敏度可以達(dá)到1 1 1010-9-9molmol。N(CH3)2SO2ClH2NCHCROHNCHCROSO2N(CH3)2+水解N(CH3)2SO2HNCHCROOH+氨基酸丹磺酰氯多肽N-端丹磺酰N-端氨基酸丹磺酰氨基酸v此法是此法是多肽鏈多肽鏈C-C-端氨基酸分析法。端氨基酸分析法。v多肽與肼在無水條件下加熱，多肽與肼在無水條件下加熱，C-C-端氨基酸即從肽鏈端氨基酸即從肽鏈上解離出來，其余的氨基酸

45、則變成肼化物。上解離出來，其余的氨基酸則變成肼化物。v肼化物能夠與苯甲醛縮合成不溶于水的物質(zhì)而與肼化物能夠與苯甲醛縮合成不溶于水的物質(zhì)而與C-C-端氨基酸分離。端氨基酸分離。H2NCH CROHNCH CROORnCCHHNOHn-1N-端氨基酸 C-端氨基酸ORnCCHH2NOHH2NCH CRONHNH2+H+NH2NH2氨基酸酰肼C-端氨基酸v氨肽酶是一種肽鏈外切酶，它能從多肽鏈的氨肽酶是一種肽鏈外切酶，它能從多肽鏈的N-N-端逐個(gè)的向里水解。端逐個(gè)的向里水解。v根據(jù)不同的反應(yīng)時(shí)間測(cè)出酶水解所釋放出的根據(jù)不同的反應(yīng)時(shí)間測(cè)出酶水解所釋放出的氨基酸種類和數(shù)量，按反應(yīng)時(shí)間和氨基酸殘氨基酸種類和

46、數(shù)量，按反應(yīng)時(shí)間和氨基酸殘基釋放量作動(dòng)力學(xué)曲線，從而知道蛋白質(zhì)的基釋放量作動(dòng)力學(xué)曲線，從而知道蛋白質(zhì)的N-N-末端殘基順序。末端殘基順序。v最常用的氨肽酶是亮氨酸氨肽酶，水解以亮最常用的氨肽酶是亮氨酸氨肽酶，水解以亮氨酸殘基為氨酸殘基為N-N-末端的肽鍵速度最大。末端的肽鍵速度最大。v羧肽酶是一種肽鏈外切酶，它能從多肽鏈的羧肽酶是一種肽鏈外切酶，它能從多肽鏈的C-C-端逐個(gè)的水解端逐個(gè)的水解AAAA。根據(jù)不同的反應(yīng)時(shí)間測(cè)。根據(jù)不同的反應(yīng)時(shí)間測(cè)出酶水解所釋放出的氨基酸種類和數(shù)量，從出酶水解所釋放出的氨基酸種類和數(shù)量，從而知道蛋白質(zhì)的而知道蛋白質(zhì)的C-C-末端殘基順序。末端殘基順序。v目前常用的羧

47、肽酶有四種：目前常用的羧肽酶有四種：A,B,CA,B,C和和Y Y；A A和和B B來自胰臟；來自胰臟；C C來自柑桔葉；來自柑桔葉；Y Y來自面包酵母。來自面包酵母。v羧肽酶羧肽酶A A能水解除能水解除Pro.ArgPro.Arg和和LysLys以外的所有以外的所有C-C-末端氨基酸殘基；末端氨基酸殘基；B B只能水解只能水解ArgArg和和LysLys為為C-C-末末端殘基的肽鍵。端殘基的肽鍵。（2）測(cè)定步驟）測(cè)定步驟E.E.多肽鏈斷裂成多個(gè)肽段多肽鏈斷裂成多個(gè)肽段: :可采用兩種或多種不同的斷裂方法將多肽樣品可采用兩種或多種不同的斷裂方法將多肽樣品斷裂成兩套或多套肽段或肽碎片，并將其分離

48、斷裂成兩套或多套肽段或肽碎片，并將其分離開來。開來。多肽鏈斷裂法：多肽鏈斷裂法：酶解法和化學(xué)法酶解法和化學(xué)法酶解法酶解法v胰蛋白酶胰蛋白酶，v糜蛋白酶，糜蛋白酶，v胃蛋白酶，胃蛋白酶，v羧肽酶和氨肽酶羧肽酶和氨肽酶vTrypsinase ： R R1 1=Lys=Lys和和ArgArg側(cè)鏈（專一性較側(cè)鏈（專一性較強(qiáng)，水解速度快）。強(qiáng)，水解速度快）。 R R2 2=Pro =Pro 水解受抑。水解受抑。NH CH COR4NH CH COR3NH CH COR2NH CH COR1肽鏈水解位點(diǎn)水解位點(diǎn)胰蛋白酶胰蛋白酶- -HN-CH-CO-NH-CH-CO-HN-CH-CO-NH-CH-CO-R

49、1R1R2R2vChymotrypsin：R R1 1=Phe, Trp, Tyr=Phe, Trp, Tyr時(shí)水解快時(shí)水解快; ; R R1 1= Leu= Leu，MetMet和和HisHis水解稍慢。水解稍慢。 R R2 2=Pro =Pro 水解受抑。水解受抑。NHCHCOR4NHCHCOR3NHCHCOR2NHCHCOR1肽鏈水解位點(diǎn)水解位點(diǎn)糜蛋白酶糜蛋白酶vPepsin：R R1 1和和R R2 2Phe, Trp, Tyr; Phe, Trp, Tyr; LeuLeu以及其它疏水性氨基酸以及其它疏水性氨基酸水解速度較快水解速度較快。vR R1 1=Pro =Pro 水解受抑。水解

50、受抑。NHCHCOR4NHCHCOR3NHCHCOR2NHCHCOR1肽鏈水解位點(diǎn)水解位點(diǎn)胃蛋白酶胃蛋白酶vthermolysin：R R2 2=Phe, Trp, Tyr=Phe, Trp, Tyr，LeuLeu，Ile, MetIle, Met以及其它以及其它疏水性強(qiáng)的氨基酸水解速度較快。疏水性強(qiáng)的氨基酸水解速度較快。vR R2 2=Pro=Pro或或Gly Gly 水解受抑。水解受抑。NHCHCOR4NHCHCOR3NHCHCOR2NHCHCOR1肽鏈水解位點(diǎn)水解位點(diǎn)嗜熱菌蛋白酶嗜熱菌蛋白酶 化學(xué)法：可獲得較大的肽段化學(xué)法：可獲得較大的肽段溴化氰水解法溴化氰水解法: :它能選擇性地切割由

51、它能選擇性地切割由甲硫氨酸甲硫氨酸 的羧基所形成的肽鍵。的羧基所形成的肽鍵。CH3S：CH2CH2CHNHCNHCHCOOR+BrC+NBr-CH3S+CH2CH2CHNHCNHCHCOORCNCH3SCN CH2CHNHCNHCHCOORCH2+H2O+CH2CHNHCOCH2OH3N+CHCOR高絲氨酸內(nèi)酯 化學(xué)法：可獲得較大的肽段化學(xué)法：可獲得較大的肽段羥胺（羥胺（NHNHOHOH）：）：專一性斷裂專一性斷裂- -Asn-Gly-Asn-Gly-之間的肽鍵。之間的肽鍵。也能部分裂解也能部分裂解- -Asn-Leu-Asn-Leu-之間的肽鍵以及之間的肽鍵以及- -Asn-Ala-Asn-

52、Ala-之間的肽鍵。之間的肽鍵。 （2）測(cè)定步驟）測(cè)定步驟F.F.分離肽段分離肽段測(cè)定每個(gè)肽段的氨基酸順序。測(cè)定每個(gè)肽段的氨基酸順序。vEdman降解法降解法 （苯異硫氰酸酯法）苯異硫氰酸酯法）氨基酸順序分析法：氨基酸順序分析法：一種一種N-N-端分析法。端分析法。v此法的此法的特點(diǎn)特點(diǎn)是能夠不斷重復(fù)循環(huán)，將肽鏈?zhǔn)悄軌虿粩嘀貜?fù)循環(huán)，將肽鏈N-N-端氨基酸殘端氨基酸殘基逐一進(jìn)行解離?；鹨贿M(jìn)行解離。NH2CHCOR2NCSNHCHCOR2NCHCOR1HHNHS:CCHCOR1HNNHCHCOR2SNHCNHOCR1CHNCOCHNHSCR1 測(cè)測(cè)定定每每條條多多肽肽鏈鏈的的氨氨基基酸酸組組成成

53、片段重疊法確定肽段在多肽鏈中順序示意 所得資料所得資料： 氨基末端殘基氨基末端殘基 H 羧基末端殘基羧基末端殘基 S 第一套肽段第一套肽段 第二套肽段第二套肽段 OUS SEO PS WTOU EOVE VERL RLA APS HOWT HO借助重疊肽確定肽段次序：末端殘基末端殘基 H S末端肽段末端肽段 HOWT APS第一套肽段第一套肽段 HOWT OUS EOVE RLA PS第二套肽段第二套肽段 HO WTOU SEO VERL APS 推斷全順序推斷全順序 HOWTOUSEO VERLAPS氨基酸的組成分析氨基酸的組成分析：2苯、6丙、3蛋、4甘、2精、1賴、3亮、1酪、2絲、1蘇

54、、1天、1纈、1異、1組多肽鏈的N端和C端的確定：H-甘，天-OH多肽的水解和肽段的測(cè)序：胰蛋白酶水解： 甘-丙-丙-蘇-蛋-組-酪-苯-精甘-丙-絲-蛋-丙-亮-異-賴苯-甘-亮-蛋-丙-纈-絲-精亮-甘-丙-天溴化氰水解：甘-丙-丙-蘇-蛋組-酪-苯-精-甘-丙-絲-蛋丙-亮-異-賴-苯-甘-亮-蛋丙-纈-絲-精-亮-甘-丙-天多肽段的組合疊加：甘-丙-丙-蘇-蛋-組-酪-苯-精甘-丙-丙-蘇-蛋組-酪-苯-精-甘-丙-絲-蛋甘-丙-絲-蛋-丙-亮-異-賴丙-亮-異-賴-苯-甘-亮-蛋苯-甘-亮-蛋-丙-纈-絲-精丙-纈-絲-精-亮-甘-丙-天亮-甘-丙-天H-甘-丙-丙-蘇-蛋-組-酪-

55、苯-精-甘-丙-絲-蛋-丙-亮-異-賴-苯-甘-亮-蛋-丙-纈-絲-精-亮-甘-丙-天-OH 兩種水解作用所得肽鏈的測(cè)序與組合兩種水解作用所得肽鏈的測(cè)序與組合（2）測(cè)定步驟）測(cè)定步驟G G. .確定肽段在多肽鏈中的次序確定肽段在多肽鏈中的次序。 利用兩套或多套肽段的氨基酸順序利用兩套或多套肽段的氨基酸順序彼此間的交錯(cuò)重疊，拼湊出整條多肽鏈彼此間的交錯(cuò)重疊，拼湊出整條多肽鏈的氨基酸順序。的氨基酸順序。 （2）測(cè)定步驟）測(cè)定步驟H.H. 多肽鏈中二硫鍵的位置多肽鏈中二硫鍵的位置。采用胃蛋白酶水解：采用胃蛋白酶水解：切點(diǎn)多，二硫鍵穩(wěn)定切點(diǎn)多，二硫鍵穩(wěn)定確定原確定原v一般采用胃蛋白酶處理含有二硫鍵的多

56、肽鏈一般采用胃蛋白酶處理含有二硫鍵的多肽鏈( (切切點(diǎn)多；酸性環(huán)境下防止二硫鍵發(fā)生交換點(diǎn)多；酸性環(huán)境下防止二硫鍵發(fā)生交換) )。v將所得的肽段將所得的肽段利用利用Brown及及Hartlay的對(duì)角線電的對(duì)角線電泳技術(shù)進(jìn)行分離。泳技術(shù)進(jìn)行分離。v然后同其它方法分析的肽段進(jìn)行比較，確定二然后同其它方法分析的肽段進(jìn)行比較，確定二硫鍵的位置。硫鍵的位置。+ +- -+ +- -第二向第二向第一向第一向a ab bBrownBrown和和HartlayHartlay對(duì)角線電泳圖解對(duì)角線電泳圖解pH6.5pH6.5圖中圖中a a、b b兩個(gè)斑點(diǎn)是兩個(gè)斑點(diǎn)是由一個(gè)二硫鍵斷裂由一個(gè)二硫鍵斷裂產(chǎn)生的肽段產(chǎn)生的肽

57、段 蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)舉例蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)舉例 （1 1）胰島素（）胰島素（InsulinInsulin）A A鏈鏈B B鏈鏈一個(gè)鏈內(nèi)二硫鍵和兩個(gè)鏈間二硫鍵，分子量一個(gè)鏈內(nèi)二硫鍵和兩個(gè)鏈間二硫鍵，分子量57005700A A鏈鏈2121個(gè)個(gè)aaaa殘基殘基B B鏈鏈3030個(gè)個(gè)aaaa殘基殘基 （2 2）牛胰核糖核酸酶（）牛胰核糖核酸酶（RNaseRNase） 一條多肽鏈，一條多肽鏈，124124AAAA殘基組成，四個(gè)鏈內(nèi)二硫殘基組成，四個(gè)鏈內(nèi)二硫 鍵，分子量鍵，分子量1260012600 它是測(cè)出一級(jí)結(jié)構(gòu)的第一個(gè)它是測(cè)出一級(jí)結(jié)構(gòu)的第一個(gè)酶酶分子分子。1 1、氫鍵、氫鍵 HOHHOHHOHHOHHO

58、HHOH水分子中的氫鍵蛋白質(zhì)分子中的非共價(jià)鍵蛋白質(zhì)分子中的非共價(jià)鍵2 2、疏水鍵、疏水鍵NH2CHCCH2HOOCHH3CCH3H2NCH CCH3OHO丙氨酸-亮氨酸3、離子鍵、離子鍵另外還有另外還有二硫鍵二硫鍵。CH CH2COOHH2NCOO-H2N+C NH CH2CH2CH2CH COOHNH2NH2AspArgCHCH2CH2CONHCHCONHCH2COOHCOOHCH2SH2NCHCH2CH2CONHCHCONHCH2COOHCOOHCH2SH2NGSSG共價(jià)鍵共價(jià)鍵次級(jí)鍵次級(jí)鍵化學(xué)鍵化學(xué)鍵 肽鍵肽鍵一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)氫鍵氫鍵二硫鍵二硫鍵二、三、四級(jí)結(jié)構(gòu)二、三、四級(jí)結(jié)構(gòu)疏水鍵疏水

59、鍵鹽鍵鹽鍵范德華力范德華力三、四級(jí)結(jié)構(gòu)三、四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子中的共價(jià)鍵與次級(jí)鍵蛋白質(zhì)分子中的共價(jià)鍵與次級(jí)鍵 二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)（一）構(gòu)型與構(gòu)象（一）構(gòu)型與構(gòu)象 1.1.構(gòu)型構(gòu)型（configuration）:指在立體異構(gòu)體中取指在立體異構(gòu)體中取代原子或基團(tuán)在空間的取向。代原子或基團(tuán)在空間的取向。 構(gòu)型間的轉(zhuǎn)變構(gòu)型間的轉(zhuǎn)變涉及共價(jià)鍵的斷裂和重組涉及共價(jià)鍵的斷裂和重組。 COOH COOHH2N C H H C NH2 R R 2.2.構(gòu)象構(gòu)象（conformation）:指指取代原子或基團(tuán)當(dāng)取代原子或基團(tuán)當(dāng)單鍵旋轉(zhuǎn)時(shí)可能形成的不同立體結(jié)構(gòu)。單鍵旋轉(zhuǎn)時(shí)可能形成的不同立體結(jié)構(gòu)。

60、 這種空間位置的改變這種空間位置的改變不涉及共價(jià)鍵的斷裂不涉及共價(jià)鍵的斷裂。（二）蛋白質(zhì)的構(gòu)象（二）蛋白質(zhì)的構(gòu)象 蛋白質(zhì)多肽鏈空間折疊的限制因素蛋白質(zhì)多肽鏈空間折疊的限制因素： 20世紀(jì)世紀(jì)30年代初年代初Pauling 和和Corey利用利用X射線衍射線衍射技術(shù)研究多肽鏈的晶體結(jié)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)：射技術(shù)研究多肽鏈的晶體結(jié)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)： 1. 肽鍵具有部分雙鍵性質(zhì)：肽鍵不能自由旋轉(zhuǎn)肽鍵具有部分雙鍵性質(zhì)：肽鍵不能自由旋轉(zhuǎn) C-N單鍵鍵長單鍵鍵長0.149nm 肽鍵鍵長肽鍵鍵長0.132nm C=N雙鍵鍵長雙鍵鍵長0.127nm 2. 組成肽鍵的組成肽鍵的4個(gè)原子和與之相連的個(gè)原子和與之相連的2個(gè)個(gè) 碳原子（