蛋白質(zhì)復(fù)旦大學(xué)-生化與分子生物學(xué)

蛋白質(zhì)化學(xué)ProteinChemistry

蛋白質(zhì)（Protein）是由多種（20種）不同的氨基酸，按照一定的順序，通過肽鍵連接形成的

一條或多條肽鏈組成的生物大分子。蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，沒有蛋白質(zhì)就沒有

生命。

蛋白質(zhì)的形式及功能多樣

蛋白質(zhì)是最豐富的生物大分子，存在于所有的細(xì)胞及細(xì)胞的所有部分。一個(gè)簡單的細(xì)胞

中，蛋白質(zhì)的差異極大、種類有成千上萬種、分子量從小肽到數(shù)百萬的巨大分子。蛋白質(zhì)的

生物功能還表現(xiàn)出極大的多樣性，是生物信息最重要的終產(chǎn)物，是遺傳信息表達(dá)的元件。

從低等的古細(xì)菌到復(fù)雜的生命體，蛋白質(zhì)都是由相同的20種氨基酸共價(jià)連接而成的分

子。細(xì)胞能夠通過不同的組合和順序，用20種氨基酸合成性質(zhì)和功能截然不同的蛋白質(zhì)，

如酶、激素、抗體、運(yùn)載體、肌肉、眼睛的晶狀體蛋白質(zhì)、羽毛、蜘蛛網(wǎng)、犀牛角、乳蛋白、

抗生素、蘑菇毒素及各種不同的生物活性的蛋白質(zhì)。

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、種類繁多、功能各異，是生物體內(nèi)構(gòu)建生命、行使生命活動(dòng)的最主要

的功能分子,在幾乎所有的生命活動(dòng)中起著關(guān)鍵的作用。如果說基因是生命的指導(dǎo)者和生命

藍(lán)圖的構(gòu)建者，蛋白質(zhì)就是組成生命的主要材料,是生命的實(shí)踐者和執(zhí)行者。蛋白質(zhì)將生物

體的遺傳信息表達(dá)成生物的性狀，指導(dǎo)生命活動(dòng)，控制生物的代謝、生長、發(fā)育及繁殖。

蛋白質(zhì)化學(xué)研究史I

1838年Mulder研究了血清、蛋清、蠶絲等物質(zhì)的元素組成后，發(fā)現(xiàn)了組成生物體的復(fù)雜

含氮物。

19世紀(jì)末從蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物分離得到了13種氨基酸。

1902年Fischer,Hofmeister同時(shí)提出肽鍵理論。

1924年Svedberg發(fā)明超速離心機(jī)（100000rpm,700000g）

1930年代Bergmann合成出只含L型氨基酸的多肽。

1950年P(guān)auling提出蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)的基本單位：a-螺旋和折疊。

1953年Sanger確定了牛胰島素的一級結(jié)構(gòu)。

1958年P(guān)erutz&Kendrew用X光衍射法確定了肌紅蛋白的立體結(jié)構(gòu)。

1961年Anfinsen證明蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)決定其高級結(jié)構(gòu)。

1980年代蛋白質(zhì)工程的興起。

1994年Williams和Wilkins首次提出Proteome（Protein+genome）

1997年第一屆國際蛋白質(zhì)組學(xué)會議，確定蛋白質(zhì)組學(xué)（Proteomics）的興起。

1999年蛋白質(zhì)芯片技術(shù)出現(xiàn)。

蛋白質(zhì)的經(jīng)典分類

I.按理化性質(zhì)分:（英國PhysiologicalSociety,1907）

1.單純蛋白（simpleprotein）

1）.Albumin（白/清蛋白）溶于水、鹽、酸、堿溶液，加熱凝固（血清）

2）.Globulin（球蛋白）溶于鹽、酸、堿溶液，加熱凝固（血清）

3）.Glutelin（谷蛋白）溶于酸、堿溶液（谷種，不溶于水和稀鹽）

4）.Prolamine（醇溶谷蛋白）溶于70-90%酒精、酸、堿溶液（谷種）

5）.Scleroprotein（硬蛋白）不溶（毛、發(fā)、爪、皮膚）

6）.Histone（組蛋白）溶于水、酸溶液（細(xì)胞核）

7）.Protamine（魚精蛋白）溶于水、酸溶液（精子）

2.復(fù)合蛋白（conjugatedprotein）

1）.Nucleoprotein（核蛋白）含戊糖或脫氧戊糖（細(xì)胞核）

2）.Phosphoprotein（磷蛋白）含有磷酸（以酯的形式）（動(dòng)物細(xì)胞、體液）

3）.Lipoprotein（脂蛋白）含脂質(zhì)（動(dòng)植物細(xì)胞）

4）.Chromoprotein（色蛋白）含帶Fe、Cu等的有機(jī)色素（動(dòng)植物細(xì)胞）

5）.Glycoprotein（糖蛋白）含糖及其衍生物（動(dòng)植物細(xì)胞）

3.衍生蛋白質(zhì)（derivedprotein）

i）.Primaryproteinderivatives天然蛋白質(zhì)經(jīng)少量變性后的產(chǎn)物

1）.Gelatin（明膠）膠原蛋白（collagen）加酸水解產(chǎn)物

2）.Protean水溶性蛋白質(zhì)經(jīng)水、酶、稀酸作用而不溶化

3）.Metaprotein（變性蛋白質(zhì)）經(jīng)稀酸、稀堿變性后的蛋白質(zhì)

4）.Coagulatedprotein（凝固蛋白質(zhì)）機(jī)械攪拌，加酒精后形成的不溶物

ii）.Secondaryproteinderivatives進(jìn)一步分解后的變性蛋白質(zhì)

1）.primaryproteose（初生蛋白膚）溶于水，加熱不凝固，易鹽析

2）.secondaryproteose溶于水，加熱不凝固，難鹽析

3）.peptone（蛋白陳）溶于水，加熱不凝固，不能鹽析

4）.peptide氨基酸的組成和序列一定的小分子

按功能的蛋白質(zhì)分類

1.酶類，占細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)種類的絕大部分

2.運(yùn)輸?shù)鞍?，如albumin,hemoglobin,transferrin等

3.收縮運(yùn)動(dòng)蛋白,如actin,myosin,tubulin等

4.激素蛋白，如insulin,growthhormone等

5.細(xì)胞激動(dòng)素（cytokinin）,如EGF,PDGF,IL-2等

6.受體蛋白，如insulinreceptor,rhodopsin等

7.毒素蛋白，如choleratoxin,ricin,pertussis等

8.營養(yǎng)貯藏蛋白,如protamine,glutelin等

9.防御蛋白，如IgG等

10.結(jié)構(gòu)蛋白，如keratin,collagen等

對蛋白質(zhì)化學(xué)有突出貢獻(xiàn)的Nobel獎(jiǎng)獲得者

1902年H.E.Fischer（德,化）肽鍵理論，多肽合成

1910年A.Kossel（德，醫(yī)）組氨酸、組蛋白的發(fā)現(xiàn)，堿基的發(fā)現(xiàn)

1915年W.H.Bragg/W.LBragg（德，物）用X射線測定晶體物質(zhì)結(jié)構(gòu)

1926年T.Svedbe瑤（瑞,化）用超離心手段決定蛋白質(zhì)的分子量

1946年J.B.Summer（美，化）蛋白質(zhì)酶的結(jié)晶，證明醐的本質(zhì)為蛋白質(zhì)

1948年A.WKTiselius（瑞，化）電泳裝置的開發(fā)，血清蛋白的研究

1952年A.J.P.Martin/R.L.M.Synge（英,化）分配層析發(fā)明，氨基酸的分離

1954年L.Pauling（美，化）蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)，抗原抗體反應(yīng)理論

1958年F.Sanger（英，化）胰島素一級結(jié)構(gòu)的測定

1962年M.F.Perutz/J.C.Kendrew（英，化）X射線確定蛋白質(zhì)的立體結(jié)構(gòu)

1972年GM.Edelman/R.R.Porter（美，醫(yī)）抗體的化學(xué)構(gòu)造與功能的解明

1972年W.H.Stein/S.More（美，化）RNase的一級結(jié)構(gòu)和活性中心的解明

1972年C.B.Anfinsen（美，化）蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)決定其立體結(jié)構(gòu)

1998年S.B.Prusiner(美，醫(yī))Prion:蛋白立體結(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致疾病

蛋白質(zhì)的化學(xué)組成

元素組成碳(C)50%-55%氫(H)6%-7%氧(0)19%-24%氮(N)13%-19%

硫(S)0%-4%N：平均16%

各種蛋白質(zhì)的含氮量很接近，平均為16%。由于體內(nèi)組織的主要含氮物是蛋白質(zhì)，因此，

只要測定生物樣品中的氮含量，就可以按下式推算出蛋白質(zhì)大致含量。

每克樣品中含氮克數(shù)X6.25X100=100克樣品中蛋白質(zhì)含量(克％)

有些含P、I,少量的還含有Fe、Cu、Zn、Mn、Co、Mo等

蛋白質(zhì)系數(shù)不同的蛋白質(zhì)其氨基酸構(gòu)成比例及方式不同，故各種不同的蛋白質(zhì)其含氮

量也不同，一般蛋白質(zhì)含氮量為16%,即一份氮素相當(dāng)于6.25份蛋白質(zhì)，此數(shù)值(6.25)

稱為蛋白質(zhì)系數(shù)。蛋白質(zhì)含量=N含量x6.25.

不同種類食品的蛋白質(zhì)系數(shù)有所不同,如玉米，養(yǎng)麥，青豆，雞蛋等為6.25,花生為5.46,

大米為5.95,大豆及其制品為5.71,小麥粉為5.70,牛乳及其制品為6.38。

三聚寮胺(英文名Melamine),是一種三嗪類含氮雜環(huán)有機(jī)化合物，重要的氮雜環(huán)有機(jī)化

工原料。簡稱三胺，又叫2,4,6-三氨基-1,3,5-三嗪、蜜胺、鼠尿酰胺、三聚鼠酰胺，分子

式C3N6H6、C3N3(NH2)3,分子量126.12,含氮量66.7%。

蛋白質(zhì)用強(qiáng)酸、強(qiáng)堿處理后，可以得到各種各樣的氨基酸。在動(dòng)植物組織中可以分離

得到26-30種不同的氨基酸。第一個(gè)氨基酸早在兩個(gè)世紀(jì)前就已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，而最后一個(gè)氨基

酸在1935年才發(fā)現(xiàn)。直到1965年才搞清楚，只有20種氨基酸才是生命體中合成蛋白質(zhì)的

原材料(稱為一級氨基酸，Primaryaminoacid)?

#最近的報(bào)道又多了兩種一級氨基酸？

氨基酸的名稱及三字、單字符號

Alanine丙氨酸AlaAArginine精氨酸ArgR

Asparagine天冬酰胺Asn/AsxNAsparticacid天冬氨酸Asp/AsxD

Cysteine半胱氨酸CysCGlutamine谷氨酰胺Gln/GlxQ

Glutamicacid谷氨酸Glu/GlxEGlycine甘氨酸GlyG

Histidine組氨酸HisHIsoleucine異亮氨酸HeI

Leucine亮氨酸LeuLLysine賴氨酸LysK

Methionine甲硫氨酸MetMPhenylalanine苯丙氨酸PheF

Proline脯氨酸ProPSerine絲氨酸SerS

Threonine蘇氨酸ThrTTryptophan色氨酸TrpW

Tyrosine酪氨酸TyrYValine綴氨酸VaiV

不用的字母JUZBOX要求：能熟背

一級氨基酸的結(jié)構(gòu)及旋光性

L-氨基酸的基本結(jié)構(gòu)

二十種氨基酸除Gly外全是L-型。Pro呢？

殘基：肽鏈中，氨基酸之間縮合時(shí)都脫去一

個(gè)水分子，脫水后的殘余部分叫殘基(residue),

因此蛋白質(zhì)肽鏈中的氨基酸統(tǒng)統(tǒng)是殘基形式。

氨基酸可以通過R基團(tuán)分類

標(biāo)準(zhǔn)氨基酸的化學(xué)特性對于理解它們的生物化學(xué)是關(guān)鍵的，依據(jù)側(cè)鏈R基團(tuán)的特性，可以

將氨基酸分成5類以簡單化，特別是在生理pH條件下(pH7.0附近)，它們的極性或與水

發(fā)生作用的趨勢。氨基酸側(cè)鏈的極性差異極大，從完全非極性或疏水性(水不溶性)到高極

性或親水性（水溶性）。

非極性（脂肪族）R側(cè)鏈，Ala、Val、Leu及He的側(cè)鏈在蛋白質(zhì)分子中易于聚攏在一起,

通過疏水作用穩(wěn)定蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。Gly是最簡單的氨基酸，雖然疏水，但最小的側(cè)鏈對于疏

水作用沒有貢獻(xiàn)。M電的側(cè)鏈有硫酯基團(tuán)。

芳香族氨基酸，具有芳香環(huán)側(cè)鏈，相對非極性，都能參與疏水作用，Tyr的羥基能夠形成氫

鍵，是一些酶的重要的功能基團(tuán)。Tyr和Trp比Phe是明顯更加極性的氨基酸（羥基及口引臊

環(huán)上的N）。

芳香氨基酸的紫外吸收曲線

比較:pH6.0時(shí)Trp和Tyr的紫外吸收光譜，相同條件下，等摩爾數(shù)（10-3M）的Trp的光吸

收是Tyr的4倍，兩者最大光吸收的波長在280nm附近。第三個(gè)紫外光吸收的氨基酸-Phe,

對蛋白質(zhì)光吸收的貢獻(xiàn)很?。ㄎ达@示）。

極性不帶電的R基團(tuán)，與非極性氨基酸相比，這些氨基酸的R基團(tuán)在水中溶解度較大或更

加親水，它們的側(cè)鏈基團(tuán)可以與水形成氫鍵。Asn和Gin是蛋白質(zhì)中的兩個(gè)酰胺氨基酸，

易于被酸或堿水解。Cys的筑基易氧化形成二硫鍵，對蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的形成重要。

（2009年大題）植物常受到逆境條件的危害，其中由干旱和鹽漬引起的滲透脅迫對植物的生

長和產(chǎn)量影響最大。但植物通過長期的進(jìn)化已形成了許多機(jī)制抵抗外界的逆境條件。在滲透

脅迫下，植物可通過積累一定量的溶質(zhì)降低水勢，維持植物體內(nèi)的水分平衡，保證植物的正

常生長。這類物質(zhì)包括一系列的含氮化合物（如脯氨酸、多胺等），分布最廣的是脯氨酸（Pro）。

Pro主要以游離狀態(tài)廣泛存在于植物中，它是水溶性最大的氨基酸（1620mg/ml）,具有較強(qiáng)

的水合能力。在植物細(xì)胞生理干旱時(shí),它的增加有助于細(xì)胞或組織持水。植物中游離脯氨酸

含量（干重）甚微（020.69mg/g）,約占游離氨基酸總量的百分之幾，但受到干旱、鹽漬等滲透

脅迫時(shí)，脯氨酸會大量積累，其含量甚至高達(dá)百倍以上。所有的植物在鹽漬條件下會發(fā)生

游離Pro的積累。如以桿裂絲藻為材料的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)培養(yǎng)基鹽度從0提高到40%時(shí)，Pro

以外的其余15種氨基酸總量從95mM上升到120mM,而Pro則由2mM增加到278mM?

帶正電荷的三個(gè)堿性氨基酸，最為親水的R基團(tuán)，pH7.0時(shí)帶正電荷，側(cè)鏈上有第二個(gè)氨

基，Arg有帶正電的服基，His有可帶電的咪喋基（唯一），在許多酶促反應(yīng)中作為質(zhì)子供

體/受體。

L型和D型的由來甘油醛的旋光性

按原子排列次序法確定了L型和D型氨基酸，但現(xiàn)在L和D已經(jīng)不代表氨基酸的旋光性，

只代表氨基酸的絕對構(gòu)型。

現(xiàn)在為了正確表示左旋和右旋，采用（+）和（一）的符號，（+）代表右旋，（一）代表左

旋。從右旋的D型甘油醛出發(fā)，可以合成出左旋的D型乳酸。從這點(diǎn)我們也可以看出物質(zhì)

的旋光性與手性原子上的構(gòu)型沒有確定的關(guān)系。

“黃氏”判斷法（看CAR的走向）

將H原子靠近自己，觀察CAR的走向，逆時(shí)針（左轉(zhuǎn)）為L型，順時(shí)針（右轉(zhuǎn)）為D型。

D：dextro（右）C：carboxylgroup

L：levo（左）A：aminogroup

R：residue

蘇氨酸Thr有四種異構(gòu)體

其他氨基酸的結(jié)構(gòu)

出現(xiàn)在蛋白質(zhì)上的氨基酸修飾

4-Hydroxyproline在膠原蛋白上

5-Hydroxylysine,6-N-methyllysine,desmosine在結(jié)締組織中

hospho-Ser,-Thr,-Tyr信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白y-Carboxyglutamicacid凝血酶中

Pyroglutamicacid神經(jīng)肽的N端

均為氨基酸參入肽鏈后經(jīng)修飾而來!

蛋白質(zhì)中的氨基酸修飾-羥基化從各種生物分離到的氨基酸已達(dá)250種以上

蛋白質(zhì)中的氨基酸修飾-甲基化鎖鏈素，毗咤環(huán)由4個(gè)Lys分子的側(cè)鏈組成，存在于彈

性蛋白（elastin）中

蛋白質(zhì)上的氨基酸修飾

凝血酶Y-竣基谷氨酸信號傳導(dǎo)O-磷酸絲氨酸

游離型氨基酸衍生物Pyroglutamicacid（焦谷氨酸），神經(jīng)肽的N端多數(shù)為焦谷氨酸

能夠增加細(xì)胞合成乙酰膽堿、增加乙酰膽堿受體的數(shù)量、加強(qiáng)大腦左右半球之間的信息交流

幫助提高記憶力和頭腦敏銳度。

21號和22號primaryaminoacid???Ornithine（鳥氨酸）;Citrulline（瓜氨酸）

5'-Hydroxytryptamine（5-羥色胺）Homoaminoacids（同型氨基酸）

3,4-Dihydroxyphenylalanine（DOPA）（多巴）y-Aminobutyricacid（GABA）

Mono,di,tri-iodotyrosine;thyroxine3-Alanine,.......etc

SeC（selenocysteine,硒半胱氨酸）第21個(gè)一級氨基酸？

第21個(gè)基本氨基酸的密碼（E.coli）：硒代半胱氨酸。密碼子為UGA,有特殊的tRNA-Ser

與其識別，Ser結(jié)合入肽鏈，則立即修飾為硒代半胱氨酸

遺傳密碼字典的破譯，通用性作為遺傳密碼的基本特點(diǎn)之一被人們認(rèn)可。近年來研究發(fā)現(xiàn)了

一些例外，除線粒體使用一組密碼子其含義有別于核基因之外，原先被認(rèn)為僅用作終止信號

的無義密碼子在某些情況下可重新詮釋，編碼特定的氨基酸。硒代半胱氨酸就是由UGA無

義編碼。

PyL（Pyrrolysine,哦咯賴氨酸）第22個(gè)一級氨基酸？

Hao,B.,etal.AnovelUAGencodedresidueinthestructureofamethanogenmelhyltransferase.

Science296:1462-1466,2002.

是目前已知的第22種參與蛋白質(zhì)生物合成的氨基酸，與標(biāo)準(zhǔn)氨基酸不同的是，由終止密碼

子UAG的有義編碼形成。與之對應(yīng)的在產(chǎn)甲烷菌中也含有特異的毗咯賴氨酰-tRNA合成酶

（PylRS）和毗咯賴氨酸t(yī)RNA（tRNAPyl）,tRNAPyl具有不同于經(jīng)典tRNA的特殊結(jié)構(gòu)。

游離型氨基酸衍生物-參與尿素循環(huán)

鳥氨酸（存在于尿素循環(huán)，與氨甲酰磷酸合成瓜氨酸）

瓜氨酸（存在于尿素循環(huán),從西瓜汁分離到），與Asp作用生成精胺琥珀酸，再轉(zhuǎn)變?yōu)锳rg而

裂解生成尿素

游離型氨基酸衍生物5羥色胺5-hydroxytryptamine

"Thetasteoflove”是松果體素（褪黑素.melatonin,5-甲氧基-N-乙酰色胺）和血清素

（serotonin）的前體。

5-HT作為神經(jīng)遞質(zhì)，主要分布于松果體和下丘腦，可能參與痛覺、睡眠和體溫等生理功能

的調(diào)節(jié)。

游離型氨基酸衍生物-同型氨基酸

比通常的氨基酸多一個(gè)亞甲基，如：

Homoserine微生物、植物的代謝中間產(chǎn)物

HomocysteineMet的分解產(chǎn)物，存在于S-adenosylhomo-cysteine和葉酸中.

Homocitrulline攝取高Lys含量的食物時(shí)從尿中排出

Homomethionine*Epinephrine,腎上腺素

游離型氨基酸衍生物-酪氨酸代謝物TyrosineS-adenosylhomocysteine

從Tyr衍生出來的重要生理物質(zhì)，S-adenosylmethionine

其中多巴是一種氨基酸。

3,4-dihydroxyphenylalanineDOPA,多巴norepinephrine去甲腎上腺素

3,4-dihydroxyphenylethylalanine兒茶酚乙胺

Dopamine,多巴胺

游離型氨基酸衍生物-谷氨酸衍生物

鎮(zhèn)靜神經(jīng)，抗焦慮，降低血壓，提高腦活力等

glutarmicacidGABA,y-aminobutyricacid

S-adenosylmethionine過量促進(jìn)食欲，促肥胖

S-adenosylhomocysteine

carnitine,肉毒堿(可用來減肥)

游離型氨基酸衍生物-甲狀腺素甲狀腺內(nèi)貯存碘的氨基酸

氨基酸的理化性質(zhì)

無色晶體，熔點(diǎn)較高(200~300℃)，水中溶解度各不同，取決于側(cè)鏈。

在紫外有特征吸收的僅三個(gè)芳香族的氨基酸Te、Tyr.Phe,利用這一特點(diǎn)，可以通過測定

280nm處的紫外吸收值的方法對蛋白質(zhì)溶液進(jìn)行定量。

構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種氨基酸在可見光區(qū)都沒有光吸收，但在遠(yuǎn)紫外區(qū)(<220nm)均有光吸收。

在近紫外區(qū)(220-300nm)只有色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸有吸收光的能力?？梢酝ㄟ^測定280

nm處的紫外吸收值的方法對蛋白溶液進(jìn)行定量。

苯丙氨酸的max=257nm,257=2.0x102

酪氨酸的max=275nm,275=1.4x103

色氨酸的max=280nm,280=5.6x103

紫外光吸收的測定裝置

Lambert-Beerlaw:A=loglo/I=eclA:absorbanceIo:intensityoftheincidentlight

I:intensityofthetransmittedlight￡:molarextinctioncoefficient(摩爾消光系數(shù))

兩性電解質(zhì)同一個(gè)氨基酸分子上可以同時(shí)解離攜帶正電荷和負(fù)電荷,被稱為兩性電解質(zhì)

(ampholyte)?

在水溶液中，氨基和竣基在不同的pH條件下表現(xiàn)出不同的解離狀態(tài)；當(dāng)氨基酸分子上的電

荷總量為零時(shí)(凈電荷為零)，該溶液的pH稱為該物質(zhì)的等電點(diǎn)(isoelectricpoint),以符

號pl來表示。

等電點(diǎn)(isoelectricpoint,pl)氨基酸、多肽等兩(兼)性電解質(zhì)［ampholyte］在溶液中所

攜帶的凈電荷［netelectriccharge］為零時(shí)的溶液的pH值。因此也叫isoelectricpH.

比較常見的錯(cuò)誤說法

氨基酸溶液的凈電荷為零；

物質(zhì)所帶凈電荷為零時(shí)溶液的pH值；

氨基酸的凈電荷為零時(shí)的pH值；

氨基酸分子達(dá)到中性時(shí)溶液的pH值；

當(dāng)氨基酸、蛋白質(zhì)以離子存在時(shí)，環(huán)境的pH值；

解離基團(tuán)的pK值受到鄰近基團(tuán)的影響

蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)計(jì)算只是參考值，因?yàn)樵S多基團(tuán)的pK受微環(huán)境的影響而發(fā)生較大變化。

氨基酸的酸堿滴定曲線1molGly溶于水時(shí)，溶液的pH約為6,用標(biāo)準(zhǔn)NaOH進(jìn)行滴定的

滴定曲線。

氨基酸等電點(diǎn)及解離百分?jǐn)?shù)的計(jì)算

公式：pH=pK+lg([質(zhì)子受體-質(zhì)子供體J),可定量計(jì)算氨基酸在某一pH條件下的解離百分

數(shù)。氨基酸等電點(diǎn)pl值是由兼性離子兩側(cè)基團(tuán)的pK值所決定的。

eg:GlyK1=[+H3NCH2COO-][H+]/[+H3NCH2COOH]

K2=[H2NCH2COO-][H+]/[+H3NCH2COO-]

pH=pI時(shí)，+H3NCH2COOH=H2NCH2COO-

KlK2=[H+]22pH=pK1+pK2

pH=(pK1+pK2)/2pl=(pKl+pK2)/2

同理對含三個(gè)可解離基團(tuán)的氨基酸來說，只要寫出它的電離式，然后取兼性離子兩邊的

pK值的平均值，即得其pl值。

側(cè)鏈不含離解基團(tuán)的中性氨基酸，其等電點(diǎn)是它的pKl和pK2的算術(shù)平均值：

pI=(pKl+pK2)/2

pH<pI,帶正電;pH=pI,不帶凈電；pH>pI,帶負(fù)電。

同樣，對于側(cè)鏈含有可解離基團(tuán)的氨基酸，其pl值也決定于兩性離子兩邊的pK值的算

術(shù)平均值。酸性氨基酸：pl=(pKl+pKR-COO-)/2

堿性氨基酸：pl=(pK2+pKR-NH2)/2

二十種基本氨基酸，除His外，在生理pH(pH7左右)下都沒有明顯的緩沖容量，因?yàn)檫@

些氨基酸的表觀解離常數(shù)都不在pH7附近，緩沖容量只有在接近表觀解離常數(shù)值時(shí)才表現(xiàn)

出來。His咪哇基的解離常數(shù)為6.0,在pH7附近有明顯的緩沖作用。血紅蛋白含有較多的

His殘基，在pH7左右的血液中具有明顯的緩沖能力，對運(yùn)輸氧和二氧化碳重要。

氨基酸的主要化學(xué)反應(yīng)

?850'C左右分解成？

?氨基的化學(xué)反應(yīng)：

?與茴三酮(ninhydrin)的反應(yīng)定量反應(yīng)

?與亞硝酸的反應(yīng)anSlyke定氮

?與2,4-二硝基氟苯(FDNB)的反應(yīng)測序

?與甲醛的反應(yīng)氨基滴定

?與?；姆磻?yīng)氨基保護(hù)基

?與二甲基氨基蔡磺酰氯(DNS-C1)的反應(yīng)測序

?與熒光胺的反應(yīng)微量檢測

?與Edman試劑(苯異硫氧酸)和有色Edman試劑的反應(yīng)測序

a-氨基參與的反應(yīng)-與亞硝酸反應(yīng)(VanSlyke定氮)’

用途：范斯萊克法定量測定氨基酸的基本反應(yīng)，標(biāo)準(zhǔn)條件下測定生成氮?dú)獾捏w積，可計(jì)算

氨基酸的量，用于氨基酸定量和蛋白質(zhì)水解程度的測定。

注意：生成的N2只有一半來自氨基酸?！?/p>

a-氨基參與的反應(yīng)與甲醛發(fā)生羥甲基化反應(yīng)

二羥甲基氨基酸羥甲基氨基酸’

用途：可以用來直接測定氨基酸的濃度。

a-氨基參與的反應(yīng)-炫基化反應(yīng)（DNFB法）（桑格反應(yīng)，Sangerreaction）

用途：是鑒定多肽N-端氨基酸的重要方法

a-氨基參與的反應(yīng)說-煌基化反應(yīng)（Sanger法）

Sanger法N端測序。2,4-二硝基氟苯在堿性條件下，能夠與肽鏈N-端的游離氨基作用，生

成二硝基苯衍生物（DNP）。

在酸性條件下水解，得到黃色DNP-氨基酸。該產(chǎn)物能夠用乙醛抽提分離。不同的DNP-氨

基酸可以用色譜法進(jìn)行鑒定.

用途：是鑒定多肽N-端氨基酸的重要方法

a-氨基參與的反應(yīng)-燃基化反應(yīng)（PITC法）

Edman氨基酸順序分析法（異硫鼠酸苯酯PITC法），實(shí)際上也是一種N-端分析法。此法的

特點(diǎn)是能夠不斷重復(fù)循環(huán)，將肽鏈N-端氨基酸殘基逐一進(jìn)行標(biāo)記和解離。

用途：是鑒定多肽N-端aa和aa順序的重要方法

a-氨基參與的反應(yīng)-酰基化反應(yīng)（丹磺酰氯法）用途：是鑒定多肽N-端氨基酸的重要方法。

在堿性條件下，丹磺酰氯（二甲氨基蔡磺酰氯DNS-C1）可以與N-端氨基酸的游離氨基作用，

得到丹磺酰-氨基酸（DNS-AA）。

此方法的優(yōu)點(diǎn)是丹磺酰-氨基酸有很強(qiáng)的熒光性質(zhì)，檢測靈敏度可以達(dá)到1x10-9mol。

a-氨基參與的反應(yīng)-酰基化反應(yīng)（氨基保護(hù)反應(yīng)）用途：用于保護(hù)氨基以及肽鏈的合成。

a-氨基參與的反應(yīng)-生成西佛堿用途：是多種酶促反應(yīng)的中間過程。

氨基酸的化學(xué)性質(zhì)（H）

?竣基的化學(xué)反應(yīng)

▲Strecker降解：弱氧化劑（次氯酸鈉,N-bromosuccinimide）作用下生成NH3和醛（RCHO）

▲特殊條件下，還原成氨基醇、氨基醛▲與駢（hydrazine）的反應(yīng)C端氨基酸分析

?側(cè)鏈的化學(xué)反應(yīng)▲羥基：酯化（生物體內(nèi)的磷酸化）▲貧基：氧化還原

Strecker降解反應(yīng)：a一氨基酸與a一二城基化合物反應(yīng)時(shí)，a一氨基酸氧化脫竣生成比原

來氨基酸少一個(gè)碳原子的醛，氨基與二城基化合物結(jié)合并縮合成瞰嗪；止匕外，還可降解生

成較小分子的雙乙酰、乙酸、丙酮醛等。

1862年Strecker發(fā)現(xiàn)四氧喀臉能將Ala（丙氨酸）分解為乙醛和C02。，此反應(yīng)稱Strecker降解。

不同a-氨基酸與還原糖加熱能按Strecker降解生成各種特殊醛類，不僅與褐變有關(guān)，還與

香氣的產(chǎn)生有關(guān)。

a-竣基參與的反應(yīng)-成鹽、成酯反應(yīng)

a.AA+NaOH--?氨基酸鈉鹽（氨基酸的堿金屬鹽能溶于水，重金屬鹽不溶于水）

b.HC1AA+EtOH--?氨基酸乙酯的鹽酸鹽

當(dāng)AA的-COOH變成甲酯、乙酯或鈉鹽后，-COOH的化學(xué)反應(yīng)性能被掩蔽或者說COOH

被保護(hù)，-NH2的化學(xué)性能得到了加強(qiáng)或活化，易與酰基結(jié)合。

為什么AA的酰基化和炫基化在堿性溶液中進(jìn)行？

a-竣基參與的反應(yīng)-形成酰鹵的反應(yīng)

a-竣基參與的反應(yīng)-疊氮化反應(yīng)用途：常作為多肽合成活性中間體，活化竣基。

a-竣基參與的反應(yīng)-脫竣（基）反應(yīng)用途：脫竣酶催化的反應(yīng)

氨基酸的化學(xué)性質(zhì)（HI）根據(jù)氨基酸側(cè)鏈的結(jié)構(gòu)，歷史上曾研究出了每種氨基酸側(cè)鏈的特

異性反應(yīng)，可以用來定性和定量分析，但現(xiàn)在已經(jīng)基本棄用。

a-氨基和峻基共同參與的反應(yīng)-與芮三酮反應(yīng)（氨基酸定性、定量分析）

紫色產(chǎn)物Pro、Hypro?

a-氨基和-竣基共同參與的反應(yīng)-成肽反應(yīng)用途：是多肽和蛋白質(zhì)合成的基本反應(yīng)

筑基（-SH）的反應(yīng)-側(cè)鏈基團(tuán)的反應(yīng)（與重金屬反應(yīng)）作用：與金屬離子的螯合性質(zhì)可用

于體內(nèi)解毒

筑基（-SH）的反應(yīng)-側(cè)鏈基團(tuán)的反應(yīng)航基的氧化及二硫鍵的還原

作用：氧化還原反應(yīng)可使蛋白質(zhì)分子中二硫鍵斷裂。二硫蘇糖醇（DTT）也可以用來打開

胱氨酸上的二硫鍵。

羥基的反應(yīng)-側(cè)鏈基團(tuán)的化學(xué)性質(zhì)二異丙基氟磷酸酯，DFP、DIPF、DIFP作用：可用

于修飾蛋白質(zhì)

氨基酸的應(yīng)用醫(yī)藥工業(yè)

氨基酸輸液必需氨基酸：甲硫氨酸、色氨酸、賴氨酸、綴氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙

氨酸、蘇氨酸（假設(shè)來寫一兩本書）半必需氨基酸：精氨酸、組氨酸是幼兒所必需的。

治療藥劑

Arg：對治療高氨血癥、肝機(jī)能障礙等疾病頗有效果；

Asp：鉀、鎂鹽可用于恢復(fù)疲勞；治療低鉀癥心臟病、肝病、糖尿病等。

Cys：能促進(jìn)毛發(fā)的生長，可用于治療禿發(fā)癥；甲酯鹽酸鹽可用于治療支氣管炎等；

His：可擴(kuò)張血管，降低血壓，用于心絞痛，心功能不全等疾病的治療。

食品工業(yè)

營養(yǎng)強(qiáng)化劑；

谷氨酸單鈉鹽一味精；

天冬氨酸鈉：可用于清涼飲料，能增加清涼感并使香味濃厚爽口；

天冬氨酰苯丙氨酸甲酯：甜味素（APM）

農(nóng)業(yè)

殺蟲劑：刀豆氨酸、5-羥色氨酸可使南方毛蟲拒食而死；半胱氨酸可殺死黃瓜蠅；甘氨酸乙

酯衍生的二硫代磷酸鹽具有較強(qiáng)的殺蜥蟲和殺螭效果；

殺菌劑：N-月桂酰綴氨酸可用作治療稻瘟??；-1,4環(huán)己二烯丙氨酸能抑制黑穗病毒、稻

瘟病等；

除草劑：如N-3,4-二氮丙氨酸，硫代氨基酸酯等。

化妝品

氨基酸能調(diào)節(jié)皮膚pH的變化，對細(xì)菌有抑制作用，也可作為皮膚、毛發(fā)的營養(yǎng)成分，增加

皮膚、毛發(fā)的光澤。

防止皮膚干燥的天然保濕因子（NMF）的主要成分是甘氨酸、羥基丁氨酸、丙氨酸、天冬

氨酸、絲氨酸等游離氨基酸。

在化妝品中添加天冬氨酸或其衍生物以及一些維生素，可防止皮膚老化。

化學(xué)工業(yè)

維生素B6:可采用丙氨酸或天冬氨酸為原料合成。

葉酸：需要用谷氨酸為原料合成。

氨基酸表面活性劑：?；劝彼徕c、十六烷基-L-賴氨酰-L-賴氨酸甲酯二鹽酸、月桂酰-L-

精氨酸乙酯鹽酸等具有較強(qiáng)的抗菌殺菌活性，且無刺激性。

聚合氨基酸：聚谷氨酸甲酯可用于作為合成皮革的表面處理劑；聚天冬氨酸或聚谷氨酸的二

烷基酯與磷酸高級烷基酯結(jié)合得到的化合物可作為可塑劑，穩(wěn)定劑等。

氨基酸的鑒定、分離純化

凡是具有游離氨基的氨基酸（。-氨基酸）能與前三酮試劑反應(yīng)，生成紫色化合物。這種反

應(yīng)非常靈敏，是鑒定a-氨基酸（除脯氨酸為淡黃色外）的最簡便、最迅速的方法，可用于

a-氨基酸的比色測定和紙層析的顯色。

的三酮試劑:0.2%的前三酮酒精（95%酒精）溶液。

分配柱層析：支持劑是一些具有親水性的不溶性物質(zhì)，如纖維素、淀粉、硅膠等。

濾紙層析（分配層析）

薄層層析（吸附層析、分配層析）

離子交換層析：陰離子交換樹脂-N（CH3）3OH,陽離子交換樹脂-SO3H

電泳（紙電泳）

色譜法（Chromatography）:一種分離技術(shù)1.由俄國植物學(xué)家Tsweett創(chuàng)立

2.原理使混合物中各組分在兩相間進(jìn)行分配，其中一相是不動(dòng)的（固定相），另一相（流

動(dòng)相）攜帶混合物流過此固定相，與固定相發(fā)生作用，在同一推動(dòng)力下，不同組分在固定相

中滯留的時(shí)間不同，依次從固定相中流出，乂稱色層法，層析法。

3.分類（1）根據(jù)流動(dòng)相分：氣相色譜和液相色譜（流動(dòng)相）

（2）根據(jù)固定相分：柱色譜、紙（PC）色譜、薄層色譜（TLC）（固定相）

（3）根據(jù)層析性質(zhì)分：吸附色譜、分配色譜、離子交換色譜、排阻色譜（物理化學(xué)原理）

分配層析的一般原理

1941年Martin與Synge（英）提出分配層析。所有的層析系統(tǒng)都有兩個(gè)相組成，一個(gè)為固

定相或靜相（stationaryphase）,一個(gè)為流動(dòng)相或動(dòng)相（mobilephase）,混合物在層析系統(tǒng)中的

分離決定于混合物在兩相中的分配情況。

分配定律:當(dāng)一種溶質(zhì)在兩種一定的互不相溶的溶劑中分配時(shí)，在一定的溫度下達(dá)到平衡后,

溶質(zhì)在兩相中的濃度比值為--常數(shù)。即分配系數(shù)（partitionordistributioncoefficient）（kd）。

Kd=CA/CB（1891,Nernst）

CA：在A相（動(dòng)相）中的濃度CB：在B相（靜相）中的濃度

物質(zhì)分配：液一液固一液氣一液，層析系統(tǒng)的靜相可以是固相、液相或固液

混合相，動(dòng)相可以是液相或氣相，它們充滿于靜相的空隙中并能流過靜相。

有效分配系數(shù)：Keff=某一物質(zhì)在A相中的總量/某一物質(zhì)在B相中的總量。

對液-液層析系統(tǒng)：Keff=CAXVA/CBXVB=KdXRv

VA：A相的體積VB：B相的體積RV=A、B兩相的體積比

Keff是RV的函數(shù)，溶質(zhì)的有效分配系數(shù)可以調(diào)節(jié)兩相的體積比而加以改變。

分離的先決條件：各種氨基酸成分的分配系數(shù)有差異，差異越大，越容易分開。

分配層析的原理：逆流分配IGsunlg虞uucmNisttibutioiQ

濾紙層析(Filter-paperchromatography)

分配層析的一利i,濾紙纖維素上吸附的水是固定相，展層(development)用的溶劑是流動(dòng)相,

層析使混合氨基酸在兩相中不斷被分配，使它們分配在濾紙的不同位置。

濾紙層析是分離及鑒定簡單氨基酸混合物的常用技術(shù)，可用于蛋白質(zhì)氨基酸組成的定性鑒定

及定量測定。

還可以通過雙向?qū)游?two-dimensionalpaperchromatography),利用不同的展層劑系統(tǒng)使

在兩向系統(tǒng)中不同Rf值的氨基酸分開。

離子交換柱層析(Ion-exchangecolumnchromatography)此法是利用離子交換樹脂作為柱

層析支持物，將帶有不同電荷及電量的AA進(jìn)行分離的方法。

離子交換樹脂可以分為陽離子交換樹脂(如竣甲基纖維素等)和陰離子交換樹脂(如二乙

基氨基乙基纖維素等)。

陽離子交換層析中，帶正電荷多的AA與樹脂結(jié)合較強(qiáng)，而帶正電荷少的AA與樹脂結(jié)合則

較弱。用不同濃度的陽離子洗脫液，如NaCl溶液進(jìn)行梯度洗脫，通過Na+的離子交換作用,

可以將帶有不同正電荷的AA進(jìn)行分離。也可以用不同pH值的緩沖液洗脫。

董電荷量少、…親和力小的先被洗脫I來,…帶電荷量多親和力大的后被洗脫下來一

?在惰性載體上引入帶有電荷的活性基團(tuán)即離子交換劑。

(一)按活性功能基團(tuán)帶電荷性質(zhì)不同

陽離子交換劑一帶負(fù)電荷，與陽離子交換

陰離子交換劑一帶正電荷，與陰離子交換

(-)按載體種類不同

I.離子交換樹脂：主要有聚苯乙烯樹脂

苯乙烯+二乙烯苯-聚苯乙烯

(單體)(交聯(lián)劑)

二乙烯苯

交聯(lián)度=----------------X100%

苯乙烯+二乙烯苯

樹脂resin(據(jù)所含交換基團(tuán)的性質(zhì)分)

陽離子交換樹脂強(qiáng)酸型含磺酸基團(tuán)(R-SO3H)

中等酸型含磷酸基團(tuán)(-O-PO2H4)

弱酸型含酚基、竣基

陰離子交換樹脂強(qiáng)堿含季胺基團(tuán)［-N+(CH3)3J

弱堿含叔胺、伯胺基團(tuán)［-N(CH3)2

陰離子交換樹脂對化學(xué)試劑及熱都不如陽離子交換樹脂穩(wěn)定。

2.離子交換纖維素

陰離子交換纖維素一如:DEAE-纖維素，pH8.6以下分離中性或酸性物質(zhì)，具二乙胺乙基。

陽離子交換纖維素一如:CM-纖維素，一般pH>4條件下使用，具有竣甲基。

3.離子交換凝膠一分離大分子物質(zhì)

如：葡聚糖(Sephadex)、聚丙烯酰胺(PAG)、瓊脂糖(Sepharose)

氣相色譜(Gasliquidchromatography,GLC)

當(dāng)層析系統(tǒng)的流動(dòng)相為氣體，固定相為涂漬在固體表面的液體時(shí)，這類層析技術(shù)被稱為氣-

液色譜或氣相色譜“原理也是分配過程，利用樣品組分在流動(dòng)的氣相和固定在顆粒表面的

液相的分配系數(shù)不同以達(dá)到分離組分的目的。涂有薄層液體的惰性顆粒被裝在一根長的不銹

鋼管或玻璃管中(色譜柱,column),在適當(dāng)溫度下，令高壓氣體連續(xù)通過色譜柱，待分離樣

品在進(jìn)樣室被氣化后流經(jīng)固定相，氣化的樣品在流動(dòng)的氣相和固定相的液相之間發(fā)生分配,

將組分分離開來。

氨基酸由于含有各種極性基團(tuán)，氣化十分困難，必須將它們轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀讚]發(fā)的衍生物才能

進(jìn)行氣相色譜。氨基酸與PITC反應(yīng)生成PTH-氨基酸，再經(jīng)三甲基硅烷基(trimethylsilylation),

可得到很好氣化的氨基酸衍生物。

高效液相色譜(Highperformanceliquidchromatography,HPLC)

曾稱高壓液相色譜，以液相色譜為基礎(chǔ)，在經(jīng)典液相色譜實(shí)驗(yàn)和技術(shù)基礎(chǔ)上建立的一種液相

色譜法?？焖?、靈敏、高效的分離和分析技術(shù)。

固相支持物的顆粒很細(xì)，表面積很大；溶劑系統(tǒng)采取高壓，洗脫速度快。多種類型的柱層

析都可以用HPLC代替，如分配層析、離子交換層析、吸附層析、凝膠過濾等。

蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)及其分析

氨基酸的多聚物，分子量大小差異極大,可以是2或3個(gè)到成千上萬個(gè)氨基酸殘基連接而成。

兩個(gè)氨基酸殘基之間通過共價(jià)的酰胺鍵(肽鍵)連接形成一個(gè)二肽；三個(gè)氨基酸殘基連接成

三肽；…；有限數(shù)量的數(shù)十個(gè)氨基酸殘基連接成寡肽；多個(gè)氨基酸殘基則連接成多肽;蛋白

質(zhì)可以是成千上萬個(gè)氨基酸殘基連接而成。

多肽與蛋白質(zhì)有時(shí)混用，但一般將分子量在10000以下的稱為多肽。

肽或蛋白質(zhì)的水解是耗能的，由于高的活化能，水解很慢，蛋白質(zhì)的肽鍵非常穩(wěn)定，多數(shù)胞

內(nèi)條件下的半衰期為7年。

肽鍵就是一個(gè)氨基酸的a-竣基與另一個(gè)氨基酸的a-氨基脫水縮合形成的鍵

氨基酸連接成肽鏈后，由于氨基酸之間通過一個(gè)氨基酸的氨基與另一個(gè)氨基酸的竣基縮合脫

水，肽鏈上的一個(gè)氨基酸單位被稱為殘基(residue),帶有游離-氨基的一端被稱為氨基(末)

端(或N端)，帶有游離-竣基的一端被稱為竣基(末)端(或C端)。

肽鏈上的解離特性

氨基酸形成肽鏈后，整個(gè)肽鏈上留下N端可解離的氨基、竣基端可解離的竣基、側(cè)鏈上能

夠解離的R基團(tuán)，中間氨基酸的a-氨基和a-峻基由于形成肽鍵而不再對整個(gè)肽鏈的解離有

貢獻(xiàn)。肽也有特征滴定曲線及特征ph

R基團(tuán)的解離常數(shù)由于氨基酸的氨基和竣基被用于形成肽鍵成為了殘基，其解離在一定程度

上會發(fā)生改變，這種變化受到a-氨基及a-竣基失去電荷、與其他R基團(tuán)的作用、其他能夠

影響解離常數(shù)的環(huán)境因子有關(guān)。

生物活性的肽及多肽的大小差異極大

不能對生物活性肽及蛋白質(zhì)的分子量與功能之間作出相關(guān)性結(jié)論。自然存在的肽的大小從2

個(gè)到數(shù)千個(gè)氨基酸殘基，甚至最小的肽也能表現(xiàn)出重要的生物學(xué)作用，如商業(yè)化合成的二肽

L-天冬氨酰-L-苯丙氨酸甲酯［人工甜味劑-阿斯巴甜(aspartame)或紐特健康糖(NutraSweet),

比蔗糖甜200倍］。

谷胱甘肽Glutathion（e）（GSH）（GSSG）

GSH可被氧化成GSSGGSH作用：在紅細(xì)胞中作為筑基緩沖劑存在：維持血紅蛋白

和其它紅細(xì)胞蛋白質(zhì)的半胱氨酸殘基處于還原狀態(tài)。例如，它可防止H2O2將紅細(xì)胞中血色

素的二價(jià)鐵氧化成三價(jià)鐵形成高鐵血紅蛋白。

一些小肽在極低濃度下發(fā)揮作用

一些脊椎動(dòng)物的激素是小肽，包括催產(chǎn)素（oxytocin）（9個(gè)氨基酸殘基）,由垂體后葉制造，

能刺激子宮收縮；舒緩激肽（bradykinin）（9肽）能使呼吸道平滑肌收縮，抑制組織炎癥;

甲狀腺激素釋放因子（3肽），下丘腦分泌，能刺激垂體前葉促甲狀腺素的釋放，它們發(fā)揮

作用的濃度極低。

與許多抗生素一樣，一些極毒的毒蘑菇毒素，如鵝膏蕈堿（毒素）（雙環(huán)的8肽毒素）

（amanitin）,對動(dòng)物有致死作用，與真核生物RNA勿聚合酶作用抑制轉(zhuǎn)錄。

蛋白質(zhì)可以有不同的多肽亞基

一些蛋白質(zhì)只含有一條簡單的多肽鏈，而另一些蛋白質(zhì)成為多亞基蛋白質(zhì)，含有兩條或更

多條非共價(jià)結(jié)合的多肽鏈。多亞基蛋白質(zhì)的獨(dú)立的多肽鏈可以是同一多肽鏈，也可以是不同

的多肽鏈。

有時(shí)，不同的亞基形成小的寡聚體（oligomeric）,并以此進(jìn)一步裝配。這種小的寡聚體被稱

為原體（protomers）,原體再裝配成更大的聚集體。如血紅蛋白，四條非共價(jià)結(jié)合的多肽鏈,

兩條一致的鏈和兩條相同的鏈，可以稱為四條多肽亞基的四聚體或者原體的二聚體;

天冬氨酸氨甲酰磷酸轉(zhuǎn)移酶由6個(gè)調(diào)節(jié)亞基（R）和6個(gè)催化亞基（C）組成，裝配時(shí)先由

1個(gè)C亞基和1個(gè)R亞基組成一個(gè)原體CR,再由6個(gè)原體裝配成一個(gè)有活性的酶。

一些蛋白質(zhì)的兩條或多條多肽鏈?zhǔn)枪矁r(jià)連接的

胰島素的兩條多肽鏈通過二硫鍵共價(jià)連接，這種情況下，單條多肽鏈不是亞基，通常被簡單

地認(rèn)為是肽鏈。因此一條多肽鏈及共價(jià)連接的多肽鏈不是四級結(jié)構(gòu)。

從蛋白質(zhì)的大小估算氨基酸殘基數(shù)

可以從一個(gè)不含有其他化學(xué)基團(tuán)的蛋白質(zhì)分子估算其中的氨基酸殘基的大概數(shù)目，用蛋白質(zhì)

的分子量除以no,即為組成氨基酸的數(shù)目。

20種氨基酸的平均分子量為138,較小的氨基酸在多數(shù)蛋白質(zhì)中的豐度高，如果考慮不同氨

基酸在蛋白質(zhì)中出現(xiàn)的比例，平均分子量只有128,形成肽鍵時(shí)失去一分子水（18）,因此,

蛋白質(zhì)分子中氨基酸殘基的平均分子量為128-18=110。

多肽具有特征性的氨基酸組成，多肽或蛋白質(zhì)以酸水解產(chǎn)生游離-氨基酸的混合物。當(dāng)完

全水解時(shí)，每一種類型的蛋白質(zhì)產(chǎn)生一種特征性的氨基酸比例或混合物。20種氨基酸幾乎

從不以相同的比例出現(xiàn)在一個(gè)蛋白質(zhì)中，有高有低，甚至有的只出現(xiàn)一次或根本不出現(xiàn)。

有些蛋白質(zhì)含有非氨基酸的化學(xué)基團(tuán)

很多蛋白質(zhì)，如核糖核甘酸酶、胰凝乳蛋白酶，僅含有氨基酸殘基，沒有其他化學(xué)基團(tuán)-單

純蛋白質(zhì).但有些蛋白質(zhì)，除氨基酸殘基外，還含有永久連接的化學(xué)組成，被稱為復(fù)合蛋白

質(zhì)，非氨基酸連接的化學(xué)基團(tuán)被稱為輔基（prostheticgroup）。復(fù)合蛋白質(zhì)的分類根據(jù)輔基的

化學(xué)特性，如脂蛋白含有脂、糖蛋白含有糖、金屬蛋白含有特異的金屬。有些蛋白質(zhì)甚至

含有不止一種輔基，輔基通常對蛋白質(zhì)的功能起重要作用。

肽的物理化學(xué)性質(zhì)

1、肽末端a-竣基pKa值比游離AA中的大，而肽末端a-氨基pKa值比游離AA中的小，

側(cè)鏈R基的差別不大。2、等電點(diǎn)（兩性）。3、酸堿性質(zhì)取決于：*竣基、a-氨基、

側(cè)鏈基團(tuán)的解離4、具有雙縮版（biuret）反應(yīng)（H2N-CO-NH-CO-NH2）-Pr特有的反應(yīng)

（與硫酸銅-氫氧化鈉溶液產(chǎn)生紫紅色或藍(lán)紫色顏色反應(yīng)，可用于肽和蛋白質(zhì)定量測定）

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次

1952年丹麥人Linderstrom-Lang最早提出蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)可以分成四個(gè)層次：

primarystructur一級結(jié)構(gòu)：氨基酸序列

secondarystructure二級結(jié)構(gòu)：a螺旋，B折疊

tertiarystructure三級結(jié)構(gòu)：所有原子空間位置

quarternarystructure四級結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)多聚體

1969年正式將一級結(jié)構(gòu)定義為氨基酸序列和二硫鍵的位置.

介于二級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)之間還存在超二級結(jié)構(gòu)（二級結(jié)構(gòu)的組合）和結(jié)構(gòu)域（在空間

上相對獨(dú)立的三維結(jié)構(gòu)的實(shí)體）這兩個(gè)層次。

肽鍵將氨基酸與氨基酸頭尾相連’

肽鍵的特點(diǎn)是氮原子上的孤對電子與叛基具有明顯的共趣作用；組成肽鍵的原子

處于同一平面:肽鍵中的C-N鍵具有部分雙鍵性質(zhì),不能自由旋轉(zhuǎn);在大多數(shù)情況下，以

反式結(jié)構(gòu)存在。

肽鍵平面一般C=N雙鍵（0.128nm）肽鍵的C及N周圍三個(gè)鍵角之和均為360°

6個(gè)原子處于同一肽鍵平面上

兩個(gè)肽平面以一個(gè)C。為中心發(fā)生旋轉(zhuǎn)兩個(gè)肽鍵平面之間的a-碳原子，可以作為一個(gè)旋

轉(zhuǎn)點(diǎn)形成二面角（dihedralangle）?二面角的變化，決定著多肽主鍵在三維空間的排布方式，

是形成不同蛋白質(zhì)構(gòu)象的基礎(chǔ)。

二面角（DihedralAngle）繞C「N鍵軸旋轉(zhuǎn)的二面角（C-N-C-C）稱為?,繞C.-C鍵軸旋

轉(zhuǎn)的二面角（NCCN）稱為巾，原則上4）和巾可以取-180°~+180°之間的任一值，這樣

多肽鏈主鏈的各種可能構(gòu)象都可用力和由這兩個(gè)二面角或扭角來描述。

研究蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)，就是要將氨基酸的排列順序搞清楚。

二十世紀(jì)四十年代起，許多人不遺余力地從事蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)研究，Sanger第一個(gè)將一

個(gè)蛋白質(zhì)（胰島素）的所有氨基酸的排列順序通過高度的實(shí)驗(yàn)技巧加以確定。

蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的測定

歷史上第一個(gè)被確定氨基酸序列的肽（蛋白質(zhì)）胰島素Insulin,51AAs

最小的蛋白質(zhì)，由A鏈（21AA）和B鏈（30AA）組成；胰腺B細(xì)胞分泌的一種激素，告訴細(xì)胞

往里面運(yùn)輸糖、氨基酸、K+：

1921年Banting&Best從胰腺中抽提出了有活性的胰島素,1923年Banting&Macleod獲

Nobel醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)；

1943—53年，Sanger確定了牛胰島素的一級結(jié)構(gòu),1958年獲得Nobel化學(xué)獎(jiǎng)；兩獲諾貝爾

獎(jiǎng)（僅4人），唯一兩獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

1981年，Berg（因DNA重組技術(shù)得獎(jiǎng)）在大腸桿菌中表達(dá)了人胰島素。

Sanger試劑(FDNB)標(biāo)記N末端

ABCDE

I

*ABCDE

I

*A,*AB,*ABC,*ABCD,*ABCDE

I

次A,*A+B,.........*A+B+C+D+E

I

*A,*A+*B,.........*A+*B+*C+*D+*E

12345

結(jié)論：ABCDE

紙層析、薄層層析幫助確定氨基酸種類

最終靠重疊法確定整個(gè)肽鏈

------------------多肽

氨基酸序列

歷史上第一個(gè)被確定氨基酸序列的酶（I960年）核酸酶Ribonuclease,124AAs

Moore&Stein氨基酸自動(dòng)分析儀=￡<10^111降解法+Sanger法獲1972年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)

全自動(dòng)氨基酸分析儀氨基酸分析儀是進(jìn)行氨基酸分離、衍生和檢測的自動(dòng)化分析系統(tǒng)，

廣泛用于制藥、食品、飼料、農(nóng)業(yè)、育種、醫(yī)學(xué)研究、臨床診斷和地質(zhì)考察等領(lǐng)域。

原理：陽離子交換分離、柱后即三酮衍生、可見光光度法測定。

蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的經(jīng)典分析方法

測定蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的要求

1.樣品必需純（>97%以上）；

2.測定蛋白質(zhì)的分子量；

3.測定蛋白質(zhì)由幾個(gè)亞基組成；

4.測定蛋白質(zhì)的氨基酸組成；并根據(jù)分子量計(jì)算每種氨基酸的個(gè)數(shù)。

5.測定水解液中的氨量，計(jì)算酰胺的含量。

蛋白質(zhì)和多肽氨基酸順序的測定

（1）、肽鏈的拆開和分離（2）、測定蛋白質(zhì)分子中多肽鏈的數(shù)目（3）、二硫鍵的斷裂（4）、測

定每條多肽鏈的氨基酸組成，并計(jì)算出氨基酸成分的分子比（5）、N端、C端的測定（6）、

多肽鏈斷裂（7）、測定每個(gè)肽段的氨基酸順序（8）、確定肽段在多肽鏈中的次序（9）、確定原多

肽鏈中二硫鍵的位置

多肽鏈的拆分由多條多肽鏈組成的蛋白質(zhì)分子，必須先進(jìn)行拆分。

幾條多肽鏈借助非共價(jià)鍵連接在一起，稱為寡聚蛋白質(zhì)，如血紅蛋白為四聚體，烯醇化酶為

二聚體?？捎?moi/L尿素或6moi/L鹽酸胭處理，即可分開多肽鏈（亞基）。

測定蛋白質(zhì)分子中多肽鏈的數(shù)目

通過測定末端氨基酸殘基的摩爾數(shù)與蛋白質(zhì)分子量之間的