基礎生物化學

第二章蛋白質化學ProteinChemistry蛋白質的生物學功能蛋白質的元素組成氨基酸肽蛋白質的結構蛋白質的結構與功能的關系蛋白質的性質蛋白質的分類第一節(jié)蛋白質的生物學功能英文protein（蛋白質）來自希臘語proteios，意思是“第一重要的”?？梢钥闯觯婚_始給蛋白質定義時，就是指生命中第一重要的物質。沒有蛋白質就沒有生命。存在于所有的生物細胞中，是生物體最基本的結構物質和功能物質；參與了幾乎所有的生命活動過程；種類繁多：不同物種、同一物種的不同個體、同一個體的不同器官或組織所含的蛋白質種類都不同。因此，生物界的多樣性是由蛋白質的多樣性來體現(xiàn)的。孟德爾通過豌豆實驗證明了生物的性狀由

遺傳因子控制摩爾根通果蠅實驗證明了基因位于染色體后經實驗證實：染色體主要成分是蛋白質和DNA

DNA?蛋白質遺傳物質的本質之爭DNA是主要的遺傳物質——T2噬菌體侵染細菌實驗蛋白質外殼用35S標記后侵染細菌——證實蛋白質不是遺傳物質DNA用32P標記后侵染細菌——證實DNA是遺傳物質

蛋白質是生物體內必不可少的重要成分

蛋白質是生物功能的主要體現(xiàn)者細菌50%

～

80%真菌14%

～

52%人體45%蛋白質占生物干重

蛋白質在不同生物中的種類大腸桿菌3000多種人體約10萬種生物界估計有1010

～

1012種1.催化功能--酶2.調控功能--激素、基因調控因子3.貯存功能--乳、蛋、谷蛋白4.轉運功能--膜轉運蛋白、血紅/血清蛋白5.運動功能--鞭毛、肌肉蛋白6.結構成分--皮、毛、骨、牙、細胞骨架7.支架作用--接頭蛋白8.防御功能--免疫球蛋白9.毒素蛋白--蛇毒等第二節(jié)蛋白質的元素組成蛋白質是一類含氮有機化合物元素組成大量元素輔助微量元素碳（C）50%

～

55%氫（H）6%

～

8%氧（O）19%～

24%氮（N）13%～19%平均16%硫（S）0%～

4%磷(P)、鐵(Fe)、銅(Cu)、鋅(Zn)、碘(I)蛋白質含量的測定——凱氏定氮法依據(jù)：蛋白氮占生物組織所有含氮物質的絕大部分大多數(shù)蛋白質含氮量接近于16%蛋白質含量=樣品中氮的含量×6.25凱氏定氮法：該法是測定化合物或混合物中總氮量的一種方法。即在有催化劑的條件下，用濃硫酸消化樣品將有機氮都轉變成無機銨鹽，然后在堿性條件下將銨鹽轉化為氨，隨水蒸氣蒸餾出來并為過量的硼酸液吸收，再以標準鹽酸滴定，就可計算出樣品中的氮量。由于蛋白質含氮量比較恒定，可由其氮量計算蛋白質含量，故此法是經典的蛋白質定量方法。蛋白質含量的騙局——三聚氰胺事件三聚氰胺尿素含氮量46.6%溶解在水中會發(fā)出刺鼻的氨味，容易被覺察用一種簡單的檢測方法（格里斯試劑法）就可以查出牛奶中是否加了尿素含氮量高達66.6%白色無味沒有簡單的檢測方法第三節(jié)蛋白質的基本結構單位——氨基酸P6αα-氨基酸(aminoacid)的結構通式什么是α-氨基酸?與羧基相鄰的α-碳原子上連有一個氨基，稱為α-氨基酸----C-C-C(NH2)-COOHα-氨基酸

γβα----C-C(NH2)-C-COOHβ-氨基酸

γβα----C(NH2)-C-C-COOHγ-氨基酸γβα----C-C-C-COOH

γβα構成蛋白質的20種常見氨基酸都是α-氨基酸20種常見的蛋白質氨基酸中文名英文名三字母縮寫單字母縮寫中文名英文名三字母縮寫單字母縮寫丙氨酸AlanineAlaA甲硫氨酸MethionineMetM半胱氨酸CysteineCysC天冬酰胺AsparagineAsnN天冬氨酸AsparticacidAspD脯氨酸ProlineProP谷氨酸GlutamicacidGluE谷氨酰胺GlutamineGlnQ苯丙氨酸PhenylalaninePheF精氨酸ArginineArgR甘氨酸GlycineGlyG絲氨酸SerineSerS組氨酸HistidineHisH蘇氨酸ThreonineThrT異亮氨酸IsoleucineIleI纈氨酸ValineValV賴氨酸LysineLysK色氨酸TryptophanTrpW亮氨酸LeucineLeuL酪氨酸TyrosineTyrYP8氨基酸的分類（1）蛋白質氨基酸：能夠參入蛋白質分子內，成為蛋白質分子的組成原件20種常見+2種不常見（硒代半胱氨酸、吡咯賴氨酸）=22種非蛋白質氨基酸：不能參入蛋白質分子內，具有特殊的生理功能，或作為代謝中間物和物質合成的前體物質150多種，主要是蛋白質中α-氨基酸衍生物，少量是β-，γ-和δ-氨基酸舉例：4-羥脯氨酸、5-羥賴氨酸、甲酰甲硫氨酸、鳥氨酸、瓜氨酸、β-丙氨酸等功能區(qū)分非極性脂肪族氨基酸（6種）R基團的化學結構pH為7時氨基酸的帶點狀況不帶電荷的極性氨基酸（6種）芳香族氨基酸（3種）帶電荷的極性氨基酸（5種）極性氨基酸（11種）氨基酸的分類（2）P8甘氨酸(Gly,G)丙氨酸(Ala,A)脯氨酸(Pro,P)纈氨酸(Val,V)亮氨酸(Leu,L)異亮氨酸(Ile,I)6種非極性脂肪族氨基酸的結構式H+賴氨酸(Lys,L)精氨酸(Arg,R)組氨酸(His,H)谷氨酸(Glu,E)天冬氨酸(Asp,D)帶正電極性氨基酸（堿性氨基酸）帶負電極性氨基酸（酸性氨基酸）5種帶電荷的極性氨基酸的結構式絲氨酸(Ser,S)蘇氨酸(Thr,T)天冬酰胺(Asn,N)谷氨酰胺(Gln,Q)甲硫氨酸(Met,M)半胱氨酸(Cys,C)6種不帶電荷的極性氨基酸的結構式2種含硫氨基酸兩分子帶有巰基的半胱氨酸，反應后產生帶有二硫鍵的胱氨酸苯丙氨酸(Phe,F)酪氨酸(Tyr,Y)色氨酸(Trp,W)3種芳香族氨基酸的結構式R基團對水分子的親和性親水氨基酸：（11種）疏水氨基酸（9種）一般來講，極性氨基酸大部分都是親水氨基酸，但甲硫氨酸是極性氨基酸而不是親水氨基酸氨基酸的分類（3）上述11種極性氨基酸-甲硫氨酸+酪氨酸甲硫氨酸(Met,M)苯丙氨酸(Phe,F)酪氨酸(Tyr,Y)色氨酸(Trp,W)氨基酸的分類（4）人體是否能合成人體必需氨基酸：（8種）人體非必需氨基酸：（12種）甲硫氨酸、賴氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、蘇氨酸輔助記憶：甲來攜一本亮色書

（甲賴纈異苯亮色蘇）通過體內的生化反應可以合成人體不能合成，只能通過食物獲取氨基酸的重要理化性質1、縮合反應P9一個氨基酸的羧基和另外一個氨基酸的氨基發(fā)生縮合反應，形成酰胺鍵（肽鍵）。該反應是蛋白質或者多肽合成的分子基礎2、旋光性（手性）手性碳（不對稱碳原子）：將連有四個不同基團的碳原子形象地稱為手性碳原子以甘油醛的結構為比較標準，并根據(jù)費歇爾投影式中最下面一個不對稱碳原子的構型決定。若有機物的該手性碳原子與D-甘油醛相同，羥基位于右端，則標記為D-型；若與L-甘油醛相同，羥基位于左端，則標記為L-型D-甘油醛L-甘油醛旋光性（手性）：含有不對稱碳原子的物質具有旋光性，并有立體異構體氨基酸的旋光性（手性）除甘氨酸外，其余氨基酸的α－碳原子都是不對稱碳原子，因此都具有手性蛋白質中所含的氨基酸都是L－型氨基酸CHOH－C－OHCH2OHCHOHO－C－HCH2OHCOOHH－C－NH2RCOOHH2N－C－HRD－型L－型甘油醛氨基酸3、氨基酸的等電點氨基酸是一類兩性電解質，在水溶液中以兼性離子的形式存在在強酸性溶液中，帶正電H3N—CH—COO-H+R+在強堿性溶液中，帶負電H2N—CH—COO-RH+H+

H+OH-OH-

OH-H3N—CH—COOHR+H3N—CH—COO-R+H2N—CH—COO-R（pH=pI）（pH＜pI）（pH＞pI）氨基酸的等電點（Isoelectricpoint,pI）——當氨基酸的凈電荷為零時的溶液pH值

（注意：凈電荷應考慮R基團的電荷情況）氨基酸在pH=pI的溶液中溶解度最低，容易發(fā)生沉淀在pH=pI時，氨基酸在電場中既不向正極也不向負極移動，即處于兩性離子狀態(tài)氨基酸的等電點的計算HAH++A-K平衡=[H+]*[A-]/[HA]pK平衡=pH-lg{[A-]/[HA]}pH=pK平衡+lg{[A-]/[HA]}根據(jù)Handerson-Hasselbalch方程：當氨基酸處于等電點時pH=pI，pH=pK1+lg{[R0]/[R+]}pH=pK2+lg{[R-]/[R0]}2pI=pK1+pK2側鏈不能解離的氨基酸等電點計算：pI=(pK1+pK2)/2氨基酸的等電點的計算R+

R0R--H+

-H+

k1k2側鏈不能解離的氨基酸等電點計算舉例：甘氨酸PI=(pK1+pK2)/2=5.97對于側鏈可解離的氨基酸，pI值取