生物化學(xué)-第一章蛋白質(zhì)

生物體的化學(xué)組成脂肪糖無(wú)機(jī)物蛋白質(zhì)第一章蛋白質(zhì)化學(xué)

p28第一節(jié)

蛋白質(zhì)的性質(zhì)

蛋白質(zhì)是一切生物體的組成成分，是生命現(xiàn)象的具體體現(xiàn)者和生物功能的具體執(zhí)行者。一、蛋白質(zhì)的化學(xué)組成

蛋白質(zhì)主要元素組成：C（50%）、H（7%）、O（23%）、N（16%）、S（0-3%）等大量元素及P、Fe、Cu、Zn、Mo、I、Se等微量元素。

各種蛋白質(zhì)平均含N量為16％,是凱氏定氮法測(cè)蛋白質(zhì)含量理論依據(jù)：蛋白質(zhì)含量＝蛋白質(zhì)的含N量×6.25三聚氰胺（Melamine：C3H6N6），俗稱密胺、蛋白精每100g牛奶中添加0.1克三聚氰胺，就能提高0.4%蛋白質(zhì)植物施氮肥二、蛋白質(zhì)的分類2、根據(jù)組成分類簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)結(jié)合蛋白質(zhì)1、根據(jù)分子形狀分類纖維蛋白質(zhì)：線性結(jié)構(gòu)，呈細(xì)棒或纖維狀，大多不溶于水和稀鹽溶液.(主要起結(jié)構(gòu)作用除肌球蛋白、血纖蛋白原外)。

球狀蛋白質(zhì)：細(xì)胞中大多數(shù)可溶性蛋白質(zhì)，

分子較對(duì)稱

簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)分類

（根據(jù)物理性質(zhì)如溶解度進(jìn)行分類）結(jié)合蛋白質(zhì)分類

（非氨基酸成分進(jìn)行分類）高、低密度脂蛋白胃蛋白酶乙醇脫氫酶3、蛋白質(zhì)按生物學(xué)功能

分類

★催化功能—

酶，生物體內(nèi)代謝反應(yīng)的生物催化劑。

★調(diào)節(jié)功能——代謝調(diào)節(jié)作用，動(dòng)物的某些激素如胰島素、生長(zhǎng)素、促甲狀腺激素、促卵泡激素等。

★運(yùn)輸功能——

血紅蛋白Hb（攜氧）、脂蛋白運(yùn)輸脂類(高低密度脂蛋白)等。

★儲(chǔ)存和營(yíng)養(yǎng)功能——

肌紅蛋白Mb（儲(chǔ)氧）、酪蛋白、卵清蛋白等。

★收縮和運(yùn)動(dòng)功能——肌肉中的肌蛋白、肌球蛋白、鞭毛、纖毛蛋白等。

★

保護(hù)和支持功能---結(jié)構(gòu)蛋白，細(xì)胞和組織的構(gòu)建，如微管蛋白、延伸蛋白、膠原蛋白、角蛋白等。

★識(shí)別與信息傳遞功能——

受體

★防御和凝血功能——保護(hù)和開(kāi)發(fā)蛋白：動(dòng)物的免疫球蛋白、凝血因子、干擾素、抗凍蛋白、蛇和蜂毒蛋白、蓖麻毒蛋白等?！?/p>

膜蛋白——細(xì)胞色素C、鐵硫蛋白

蛋白質(zhì)（Protein）：由許多不同的α-氨基酸按一定的序列通過(guò)肽鍵縮合而成的，具有較穩(wěn)定的構(gòu)象并具有一定生物功能的生物大分子。

原核生物37OC蛋白質(zhì)合成速度15個(gè)aa/s蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的主要層次一級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)primarystructuresecondarystructureTertiarystructurequariernarystructure超二級(jí)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)域

supersecondarystructureStructuredoman第二節(jié)

蛋白質(zhì)的基本構(gòu)件單位─氨基酸一、常見(jiàn)的蛋白質(zhì)氨基酸的結(jié)構(gòu)通式二、二十種常見(jiàn)的蛋白質(zhì)氨基酸分類及結(jié)構(gòu)三、不常見(jiàn)的蛋白質(zhì)氨基酸和非蛋白質(zhì)氨基酸四、氨基酸的性質(zhì)一、常見(jiàn)的蛋白質(zhì)氨基酸的結(jié)構(gòu)通式

α-氨基酸的通式P29二、二十種常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸的分類、結(jié)構(gòu)

及三字符號(hào)

必需ＡＡ非必需ＡＡ據(jù)R基團(tuán)極性分類極性R基團(tuán)AA非極性R基團(tuán)AA（８種）不帶電荷（７種）據(jù)氨基、羧基數(shù)分類一氨基一羧基ＡＡ一氨基二羧基ＡＡ(Glu、Asp)二氨基一羧基ＡＡ(Lys、His、Arg)人體的必需氨基酸Lys賴Trp色Phe苯丙Val纈Met蛋Leu亮Ile異亮Thr蘇

Arg精、His組帶電荷：正電荷（３種）負(fù)電荷（２種）據(jù)營(yíng)養(yǎng)學(xué)分類蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能中非常重要p30非極性R基團(tuán)氨基酸P37α-氨基丙酸CH—COOHNH2α-氨基-Y-甲基戊酸α-氨基-B-吲哚基丙酸B-吡咯烷基-羧酸亞氨基酸8種,在膜蛋白中豐富，信號(hào)肽疏水片段易形成a-螺旋臨床上用于苯丙酮尿癥的診斷在體內(nèi)代謝中甲基的供體α-氨基-B-甲基戊酸α-氨基-B-甲基丁酸α-氨基-B-苯基丙酸α-氨基-γ-甲硫基丁酸谷胱甘肽

谷胱甘肽（glutathione，GSH）：-SH極易氧化，在體內(nèi)參與氧化還原過(guò)程，為某些氧化還原酶的輔因子;或保護(hù)巰基酶;或防止過(guò)氧化物積累,與生物體的抗生物和非生物脅迫能力有關(guān)。P47功能基團(tuán)α不帶電荷極性R基團(tuán)氨基酸α-氨基-B-對(duì)羥苯基丙酸7極性最強(qiáng)7種α-氨基-β-巰基丙酸α-氨基乙酸α-氨基-β-羥基丙酸α-氨基-β-羥基丁酸α-氨基丁酰胺酸α-氨基戊酰胺酸AspHisSer胰凝乳蛋白酶的活性中心活性中心重要基團(tuán):His57,Asp102,Ser195酪氨酸帶電荷R基團(tuán)氨基酸（pH7）堿性氨基酸酸性氨基酸α-氨基-B-咪唑基丙酸胍基PH7時(shí)質(zhì)子化分子低于10%PH7時(shí)完全解離α-氨基，δ-胍基戊酸α，E-二氨基-己酸α-氨基丁二酸α-氨基戊二酸

氨基酸記憶口訣：甘、丙、纈、亮、異、脂鏈；絲、蘇、半、蛋、羥硫添；天、谷、精、賴、組、酸堿；脯、酪、苯、色、雜芳環(huán)；天冬酰胺、谷酰胺；都有密碼屬常見(jiàn)。L-組氨酸是一種半必需氨基酸，對(duì)于嬰幼兒及動(dòng)物的成長(zhǎng)尤其重要?？捎糜谥委熜呐K病、貧血、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等的藥物。組氨酸存在于香蕉、葡萄、肉類、禽畜、牛奶以及奶類制品中。賴氨酸是人體必需氨基酸之一，能促進(jìn)人體發(fā)育、增強(qiáng)免疫功能，并有提高中樞神經(jīng)組織功能的作用。由于谷物食品中的賴氨酸含量甚低，且在加工過(guò)程中易被破壞而缺乏，故稱為第一限制性氨基酸。

真核生物體細(xì)胞染色質(zhì)中的堿性蛋白質(zhì)，含精氨酸和賴氨酸等堿性氨基酸特別多，二者加起來(lái)約為所有氨基酸殘基的1/4。組蛋白與帶負(fù)電荷的雙螺旋DNA結(jié)合成DNA-組蛋白復(fù)合物。

天冬氨酸是生物體內(nèi)賴氨酸、蘇氨酸、異亮氨酸、蛋氨酸等氨基酸及嘌呤、嘧啶堿基的合成前體。它參與鳥(niǎo)氨酸循環(huán)，促進(jìn)氧和二氧化碳生成尿素，降低血液中氮和二氧化碳的量，增強(qiáng)肝臟功能，消除疲勞。L-谷氨酸主要用于生產(chǎn)味精、香料及營(yíng)養(yǎng)增補(bǔ)劑和生化試劑等。L-谷氨酸本身可用作藥物,參與腦內(nèi)蛋白質(zhì)和糖的代謝,促進(jìn)氧化過(guò)程,該品在體內(nèi)與氨結(jié)合成無(wú)毒的谷酰胺,使血氨下降,減輕肝昏迷癥狀。

1987年2月16日至25日，在聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織食品添加劑專家聯(lián)合委員會(huì)第19次會(huì)議上，根據(jù)對(duì)味精各種毒理性實(shí)驗(yàn)的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果作出了結(jié)論，即味精作為風(fēng)味增強(qiáng)劑，食用是安全的，確認(rèn)了味精是一種安全可靠的食品添加劑。1975年美國(guó)營(yíng)養(yǎng)和食品工藝學(xué)詞典記載，在空腹時(shí)食用味精25毫克/公斤體重，25-35分鐘后就發(fā)生頭痛、出汗、惡心、體軟、口渴、面頰潮紅、腹部疼痛等癥狀，但這些癥狀一般在數(shù)小時(shí)之內(nèi)就會(huì)消失，所以在空腹時(shí)不要吃味精。

谷氨酸及谷氨酸鈉的分解物質(zhì)中含有很強(qiáng)的變異原物質(zhì)，如果將植物油與味精混在一起，加熱約20分鐘，變異原物質(zhì)會(huì)進(jìn)一步增加。因此在烹調(diào)時(shí)味精不宜在高溫的炒菜過(guò)程中添加，而應(yīng)在烹調(diào)終了時(shí)加入作調(diào)味用。三、生物體內(nèi)的氨基酸類別

蛋白質(zhì)氨基酸：蛋白質(zhì)中常見(jiàn)的20種L-型氨基酸稀有的蛋白質(zhì)氨基酸：少數(shù)蛋白質(zhì)中還分離出一些稀有氨基酸，常見(jiàn)氨基酸的衍生物。4-羥脯氨酸、5-羥賴氨酸位于結(jié)締組織的膠原蛋白中，Y-羧基谷氨酸在凝血酶原中

非蛋白質(zhì)氨基酸：生物體內(nèi)呈游離或結(jié)合態(tài)的氨基酸。（B-氨基酸，Y-氨基酸，D-氨基酸）p32

四、氨基酸的性質(zhì)1、氨基酸的兩性解離性質(zhì)及等電點(diǎn)2、氨基酸光學(xué)活性和光譜性質(zhì)3、重要化學(xué)反應(yīng)

與2，4-二硝基氟苯（DNFB）的反應(yīng)（sanger反應(yīng)）:用于蛋白質(zhì)N-端測(cè)定.

與苯異硫氰酯（PTTC）（Edman反應(yīng)）：用于蛋白N-端測(cè)定，蛋白質(zhì)順序測(cè)定儀設(shè)計(jì)原理的依據(jù)。

與茚三酮:用于氨基酸定量定性測(cè)定

成肽反應(yīng)：氨基酸合成肽的反應(yīng)基礎(chǔ)p331、氨基酸的兩性解離性質(zhì)及等電點(diǎn)（pI）

pH=pI

凈電荷=0兼性離子

pH<pI凈電荷為正

陽(yáng)離子pH>pI凈電荷為負(fù)陰離子CHRCOOHNH3+CHRCOONH2CHRCOONH3++H++

OH-+H++

OH-(pK′1)(pK′2)

當(dāng)氨基酸溶液在某一定pH值時(shí)，使某特定氨基酸分子上所帶正負(fù)電荷相等，成為兩性離子，在電場(chǎng)中既不向陽(yáng)極也不向陰極移動(dòng)，此時(shí)溶液的pH值即為該氨基酸的等電點(diǎn)(isoelctricpoint)。P33，42接受質(zhì)子釋放質(zhì)子甘氨酸滴定曲線甘氨酸鹽酸鹽（A+）等電點(diǎn)甘氨酸（A）甘氨酸鈉（A-）一氨基一羧基AA的等電點(diǎn)計(jì)算：pI=2pK′1+pK′21mol甘氨酸溶于水時(shí)，溶液的pH為5.97P35谷氨酸（A）和賴氨酸（B）滴定曲線和等電點(diǎn)計(jì)算一氨基二羧基AA的等電點(diǎn)計(jì)算：pI=2pK′1+pK′R二氨基一羧基AA的等電點(diǎn)計(jì)算：pI=2pK′2+pK′RBApK1pKRpIpIpK2pKRpK2pK1加入的OH-mL數(shù)加入的OH-mL數(shù)pHpHP37，44

計(jì)算pI時(shí)，氨基酸等電點(diǎn)相當(dāng)于該氨基酸的兩性離子狀態(tài)兩側(cè)的基團(tuán)pK值之和的一半。（酸性氨基酸用2個(gè)-COOH的解離值相加除以2,堿性氨基酸用2個(gè)-NH3+的解離值相加除以2）.等電點(diǎn)的利用：

*由于靜電作用，在等電點(diǎn)時(shí)，氨基酸的溶解度最小，容易沉淀，利用pI分離制備某些氨基酸。（谷氨酸的等電點(diǎn)3.22,將微生物的發(fā)酵液調(diào)節(jié)到3.22,使谷氨酸析出.）*利用等電聚焦電泳、離子交換法等在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行混合氨基酸分離。（蛋白質(zhì)組雙向電泳第一步）P36

2、氨基酸光學(xué)活性和光譜性質(zhì)

*紫外吸收光譜：參與蛋白質(zhì)組成的20種氨基酸中色氨酸(Trp)、酪氨酸(Tyr)和苯丙氨酸(Phe)的R基團(tuán)中含有苯環(huán)共軛雙鍵系統(tǒng)，在紫外光區(qū)顯示特征的吸收譜帶，最大光吸收（max）分別為280、275、和257nm由于大多數(shù)蛋白質(zhì)都含有這些氨基酸殘基，因此用紫外分光光度法可測(cè)定蛋白質(zhì)含量。p33摩爾吸收系數(shù)波長(zhǎng)TrpTrp(色氨酸)、Tyr(酪氨酸)、Phe(苯丙氨酸)在280nm波長(zhǎng)附近具有最大吸收峰，其中Trp的最大吸收最接近280nm

色氨酸酪氨酸苯丙氨酸

*核磁共振波譜（nuclearmagneticresonance,NMR）：原子核帶有正電荷，只要自旋量子數(shù)不等于零，其行為就象繞軸自旋的小磁體，因而能與外加磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生核磁共振。

例如3H、13C、2H、14H、32P的核都屬于這一類。在原子水平上揭示蛋白質(zhì)和生物分子三維結(jié)構(gòu)。3.重要化學(xué)反應(yīng)

氨基酸與茚三酮反應(yīng)（氨基酸定性定量分析）+3H20茚三酮(無(wú)色)NH3CO2RCHO+還原性茚三酮紫色化合物(弱酸)加熱+2NH3+還原性茚三酮茚三酮570nm測(cè)定脯氨酸、羥脯氨酸為黃色化合物，520nm測(cè)定3、重要化學(xué)反應(yīng)（

氨基酸α-NH2反應(yīng)）

★氨基酸與2,4一二硝基氟苯(DNFB)的反應(yīng)（sanger反應(yīng)）DNFB（dinitrofiuorobenzene）++HF弱堿中-NH2氫被取代氨基酸DNP-AA(二硝基苯氨基酸，黃色)蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定：分離的黃色物質(zhì)在紙層析圖譜黃色斑點(diǎn)位置鑒定N-末端氨基酸的種類和數(shù)目P37，44★