蛋白質(zhì)和氨基酸課件

ChymotrypsinwithitsactivesiteFirefliesemitlightcatalyzedbyluciferasewithATPErythrocytescontainalargeamountofhemoglobins,theoxygen-transportingprotein.Theproteinkeratinisthechiefstructuralcomponentsofhair,scales,horn,wool,nailsandfeathers.

1.蛋白質(zhì)是生物體的重要組成成分，是生物體形態(tài)結(jié)構(gòu)的物質(zhì)基礎(chǔ)。2.蛋白質(zhì)是生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)。物質(zhì)交換和運輸光合作用與呼吸作用原生質(zhì)運動分泌與吸收防御與抵抗識別與調(diào)控生物催化二.蛋白質(zhì)在生命活動中的重要作用蛋白質(zhì)是生命活動的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，沒有蛋白質(zhì)就沒有生命第一節(jié)蛋白質(zhì)的化學組成一.蛋白質(zhì)的元素組成

主要的：

CHONS

50~55%6~8%20~23%15~18%0~4%

微量的：

PFeCuZnMoISe

大多數(shù)蛋白質(zhì)含氮量較恒定，平均16%，即1g氮相當于6.25g蛋白質(zhì)。6.25稱為蛋白質(zhì)系數(shù)。樣品中蛋白質(zhì)含量=樣品中的含氮量×6.25

二.蛋白質(zhì)的分子組成

蛋白質(zhì)月元胨多肽二肽氨基酸

>104d5×103d2×103d103~5×102d

2×102d

102d

三.蛋白質(zhì)的其他組分簡單蛋白質(zhì)結(jié)合蛋白質(zhì)

氨基酸部分非氨基酸部分糖脂核酸輔因子

第二節(jié)蛋白質(zhì)的基本單位——氨基酸一.氨基酸的結(jié)構(gòu)通式

氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu)Inproteinchemistry,weuseGreekletternomenclature.二.氨基酸的分類1.常見的蛋白質(zhì)氨基酸（20種）（教程p.7)(1)按極性分：非極性氨基酸,極性氨基酸(2)按酸堿性分：中性氨基酸,酸性氨基酸,堿性氨基酸(3)按營養(yǎng)狀況分：必需氨基酸,非必需氨基酸

2.稀有的蛋白質(zhì)氨基酸

3.非蛋白質(zhì)氨基酸1.一般理化性質(zhì)

晶形熔點味道溶解度吸收光譜旋光性三.氨基酸的重要性質(zhì)氨基酸的紫外吸收光譜280nm275nm257nm氨基酸的紫外吸收光譜2.氨基酸的兩性性質(zhì)及等電點（1）兩性性質(zhì)

氨基酸的解離曲線Pk2是AA的NH3+被滴定一半時的pH（

NH3+釋放H+）Pk1是AA的coo-被滴定一半時的pH（coo-結(jié)合H+）（2）氨基酸的等電點（PI）

當溶液處于某一特定pH時，氨基酸主要以兩性離子存在，其凈電荷為零，在電場中既不向正極也不向負極移動，這時溶液的pH值叫該氨基酸的等電點，用pI表示。對氨基酸而言，等電點就是它的等離點，即正負離子相等時的pH值。氨基酸的等電點（PI）的推導(dǎo)移項：[Ala+]=[Ala±][H+]K1[Ala-]=[Ala±]K2[H+]根據(jù)等電點的定義[Ala+]=[Ala-]即:[Ala±][H+]K1=[Ala±]K2[H+]整理：K1K2[Ala±]=[Ala±][H+][H+]K1K2=[H+]2兩端取對數(shù)：-lg

[H+]2=-lgK1-lgK2∵-lgK1=

pk1-lgK2=

pk2

∴2（-lg

[H+]）=pk1+pk2根據(jù)pH的定義得：pH=lg1/[H+]=-lg[H+]∴2pH=pk1+pk2

PI=1/2(pk1+pk2)氨基酸等電點（PI）的計算中性氨基酸：PI=1/2（pk1+pK2)酸性氨基酸：PI=1/2（pk1+pKR)堿性氨基酸：PI=1/2（pk2+pKR)3.氨基酸的化學反應(yīng)（1）茚三酮反應(yīng)

AA+水合茚三酮藍紫色化合物在弱酸中與氨基酸共熱，具有游離氨基的氨基酸都生成紫色化合物（λ470)脯氨酸是一個亞氨基酸，同其生成黃色化合物（λ440）。產(chǎn)生的顏色強度，與氨基酸濃度成正比。加熱（2）Sanger反應(yīng)（2，4－二硝基氟苯）

AA+DNFBDNP氨基酸（黃色）（3）Dansyl-cl反應(yīng)(丹黃酰綠）

AA+DNS-ClDNP氨基酸（熒光）（4）Edman反應(yīng)（苯異硫氰酸酯）

AA+PITCPTC-AAPTH-AA+H2O

教材p.15NaHCO3pH8-9、室溫pH9.7pH8.3無水HF第三節(jié)肽1、肽的概念

肽肽鍵肽鏈N端C端二肽三肽多肽寡肽多肽鏈氨基酸殘基肽單位谷胱甘肽（GSH）γ-

2、肽的命名3、肽的理化性質(zhì)在晶體或溶液中以兩性離子狀態(tài)存在熔點高其酸堿性決定于N端氨基、C端羧基和側(cè)鏈R基雙縮脲反應(yīng)與氨基酸類似的反應(yīng)：DNFBDNSPITC反應(yīng)等

4、常見的多肽（天然活性肽）第四節(jié)蛋白質(zhì)的性質(zhì)與化學技術(shù)純化1、膠體性質(zhì)

1）.分子量很大2).很大的吸附力3).不能透過半透膜4).其水溶液是親水膠體2、兩性性質(zhì)及等電點3、沉淀反應(yīng)

1).中性鹽沉淀（鹽析）2).有機溶劑沉淀3).生物堿沉淀4).加熱沉淀一、蛋白質(zhì)性質(zhì)4、變性作用概念影響因素特征復(fù)性5、水解反應(yīng)（完全水解/不完全水解）6、顏色反應(yīng)雙縮脲反應(yīng)酚試劑反應(yīng)茚三酮反應(yīng)1、一般程序前處理

生物組織破碎溶解離心

無細胞提取液粗分級

鹽析等電點沉淀超濾有機溶劑分級

濃縮的蛋白質(zhì)溶液細分級

層析電泳

精制品結(jié)晶/凍干粉二.分離純化1）根據(jù)分子大小進行分離

透析和超濾離心沉降（沉降平衡/速率沉降）凝膠過濾（凝膠層析）2.分離純化的方法和原理蛋白質(zhì)的透析2）根據(jù)溶解度差異分離

等電點沉淀鹽析低溫有機溶劑沉淀3）根據(jù)電離性質(zhì)不同分離電泳離子交換層析4）根據(jù)生化性質(zhì)分離

親和層析凝膠過濾層析原理Cationexchange

columnGelfiltration

columnAffinity

chromatography蛋白質(zhì)的超濾垂直板電泳蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)就是它的氨基酸序列

氨基酸序列是聯(lián)系DNA中遺傳信息與作為蛋白質(zhì)生物功能基礎(chǔ)的三維結(jié)構(gòu)之間的橋梁。1、氨基酸在蛋白質(zhì)多肽鏈中的連接方式----肽鍵二硫鍵（-s-s-)2、蛋白質(zhì)被水解成肽段后再測序可以揭示進化關(guān)系第五節(jié)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)Edman（苯異硫氰酸酯法）

氨基酸順序分析法實際上也是一種N-端分析法。此法的特點是能夠不斷重復(fù)循環(huán)，將肽鏈N-端氨基酸殘基逐一進行標記和解離。1、構(gòu)型與構(gòu)象構(gòu)型：是指不對稱碳原子上相連的各原子或取代基團的空間排布。任何一個不對稱碳原子的4個原子或基團只可能有兩種不同的空間排布，即兩種構(gòu)型：D-構(gòu)型或L-構(gòu)型。構(gòu)型的改變必定要有共價鍵的斷裂和重組。構(gòu)象：是指一個由幾個碳原子組成的分子，由于單鍵的旋轉(zhuǎn)造成的不同碳原子上各各原子或取代基團的空間排布。構(gòu)象的改變不需要共價鍵的斷裂和重組，只需要單鍵旋轉(zhuǎn)方向和角度改變即可。第二章蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)（高級結(jié)構(gòu)）立體異構(gòu)體的構(gòu)型乙烷的構(gòu)象2、肽鍵的特點1.一般的C-N單鍵>肽鍵C-N

>一般的C=N雙鍵（鍵長1.49?)

（鍵長1.32?）

（鍵長1.27?)因此具有部分雙鍵的性質(zhì)，不能沿C-N自由旋轉(zhuǎn)2.C=O和NH2中的O原子與H原子成反式排列3.與C-N鍵相連的N-Cα和C-Cα可以自由旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)角分別為φ和ψ。φ和ψ稱為二面角，可描述多肽的所有可能構(gòu)象。4.肽鍵中的四個原子和它相鄰的兩個Cα處于同一平面，形成酰胺平面。3、肽平面和二面角4、穩(wěn)定蛋白質(zhì)構(gòu)象的力一、蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)層次1)α-螺旋

2)β-折迭3)β-轉(zhuǎn)角（U形轉(zhuǎn)折/回折)4)自由回轉(zhuǎn)

1.蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)Corey&Pauling

蛋白質(zhì)的α-螺旋

左手/右手α-螺旋

右手型α-螺旋α-螺旋的橫截面

蛋白質(zhì)α-螺旋結(jié)構(gòu)特點是蛋白質(zhì)的一種二級結(jié)構(gòu)其骨架：為N-C-C重復(fù)單位構(gòu)成的一條右旋的肽鏈直徑：5?螺圈：每3.6個氨基酸螺旋上升一圈螺距：5.4?（0.54nm)氨基酸間相距5.4?/3.6=1.5?，且沿中軸旋轉(zhuǎn)100o靠主鏈內(nèi)氫鍵維持其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性

蛋白質(zhì)的β-折迭反平行β折疊平行β折疊

蛋白質(zhì)的β-折迭

是蛋白質(zhì)的一種二級結(jié)構(gòu)肽鏈伸展，且按層排列，相鄰肽鏈的長軸相互平行，鏈間氫鍵與長軸接近垂直，靠相鄰肽鏈間氫鍵維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，氨基酸殘基的軸心距為3.5?

反平行β-折迭片蛋白質(zhì)的β-轉(zhuǎn)角2、蛋白質(zhì)的超二級結(jié)構(gòu)這是由相鄰的二級結(jié)構(gòu)單位組合在一起，形成的有規(guī)則的、在空間上能辨認的二級結(jié)構(gòu)組合體。

(1)αα(2)βXβ(3)βββ

(4)β曲折

3、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)域二級結(jié)構(gòu)卷曲折疊成的相對獨立、近似球形的組裝體。肌紅蛋白的三級結(jié)構(gòu)4.蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)血紅蛋白的四級結(jié)構(gòu)5、蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)血紅蛋白的四級結(jié)構(gòu)第七節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系一、一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

1.一級結(jié)構(gòu)反應(yīng)種屬特異性和親緣關(guān)系2.一級結(jié)構(gòu)的變化造成功能的變化3.肽鏈的局部斷裂使蛋白前體激活二、構(gòu)象與功能的關(guān)系

構(gòu)象的改變造成功能的改變（如酶、血紅蛋白等）細胞色素C進化樹蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)的變異與分子病氨基酸順序12345678HbAVal.His.Leu.Thr.Pro.Glu.Glu.LysHbS