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1、第十一章 蛋白质化学,第一节 蛋白质的生物学意义及其组成 第二节 氨基酸化学 第三节 氨基酸的理化性质 第四节 氨基酸的分离和鉴定 第五节 肽 第六节 蛋白质的分子结构 第七节 蛋白质的性质 第八节 蛋白质的分类,第一节 蛋白质的生物学意义及其组成,一、蛋白质的生物学意义 1.生物体基本组成成分； 2.催化和调节； 3.转运和储存； 4.运动和支持； 5.免疫保护； 6.生长和繁殖； 7.载体和受体； 8.氧化供能。,二、蛋白质的分子组成* 1.蛋白质的元素组成 含有C、H、O、N等。 蛋白质平均含N量约16%。 2.蛋白质的组成单位 氨基酸,一、 氨基酸的结构* 通式：,第二节 氨基酸化学,
2、或,L-氨基酸,二、氨基酸分类,1.根据侧链R基的不同 （1）脂肪族AA 含-R侧链：Gly、Ala、Val、Leu、Ile 含-OH侧链：Ser、Thr 含-S侧链：Cys、Met 含-COOH侧链：Asp、Glu 含-NH2侧链：Arg、Lys 含NH2-CO-侧链：Asn、Gln （2）芳香族AA：Phe、Tyr （3）杂环AA：Pro、His、Trp(也含苯环)；,2.根据R基极性不同* （1）非极性R基AA：Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Met、Phe、Pro、Trp； （2）不带电荷的极性R基AA： Ser、Thr、Cys、 Asn、Gln、 Tyr； （3）带电荷的R基
3、AA ：带正电的Arg、Lys、His和带负电的Asp、Glu。,一、两性电离和等电点（pI）,第三节 氨基酸的理化性质,某氨基酸所带正负电荷相等时，溶液的pH值称该氨基酸的等电点（pI） *,某氨基酸所带正负电荷相等时，溶液的pH值称该氨基酸的等电点（pI）； 利用不同氨基酸pI不同（在某一pH条件下带电不同），可对它们进行电泳分离。 例：下列各氨基酸在PH6.0条件下电泳结果,原点,+,-,Asp Glu Gly Lys Arg 2.8 3.2 6.0 9.7 10.8,二、茚三酮反应 -AA在加热条件下，被茚三酮氧化分解产生游离NH3，后者与还原型茚三酮继续反应，生成蓝紫色化合物，称茚三
4、酮反应。 三、氨基酸的紫外吸收 芳香族氨基酸，如色氨酸，酪氨酸和苯丙氨酸，均有苯环，对280nm波长有强烈的吸收作用，此吸收作用与氨基酸浓度呈正比例，因此可用于AA定量测定。 蛋白质分子中含有芳香族AA，故也有280nm的紫外吸收，故此法也可用于Pr定量。,第五节 肽,一、肽的组成与命名*,肽的书写与命名：,命名：丙氨酰甘氨酰丝氨酸 （或简写：H-丙-甘-丝-OH）,1. 谷胱甘肽（GSH） *,二、体内活性肽,谷氨酰半胱氨酰甘氨酸,抗氧化，保护含巯基膜蛋白及巯基酶。,2. 促肾上腺皮质激素（ACTH）39肽 3.神经激素 下丘脑可分泌9种神经激素，例： 促肾上腺皮质释放激素 CRH 促甲状腺
5、激素释放激素 TRH 促性腺激素释放激素 GRH 生长素抑制激素 GHIH 4.垂体激素 抗利尿激素 ADH 催产素 5.神经肽 内啡肽 脑啡肽 P物质 6.胃肠道激素 7. 激肽,三、多肽结构与功能关系* 1.发挥主要功能肽段； 2.发挥结合作用肽段； 3.保护或运输作用肽段。,第六节 蛋白质的分子结构,一、蛋白质的一级结构* 多肽链中氨基酸的排列顺序称为蛋白质的一级结构。,O NH2-CH-C R1 OH,O NH-CH-C H R2 OH,+,-H2O,O NH2-CH-C R1,O NH-CH-C R2 OH,肽键： 指一个氨基酸的-羧基与另一个氨基酸的-氨基之间脱水缩合形成的化学键。
6、,二、蛋白质的空间结构,肽键的特点： 1. 键长为0.132nm ,介于单键（键长为0.147nm）与双键（键长为0.128nm）之间； 2. 具双键的性质，即不能旋转。,肽键平面,123.5,120.5,116,122,119.5,118.5,肽键平面（肽单元，peptide unit ） 参与构成肽键的6个原子（C1、 C、O、N、H、C 2)被约束在同一个 平面上，C1和C 2处平面对角，这样 的平面单位称为肽平面。,（1）概念* 指多肽链中主链原子的局部空间排布即构象，并不涉及侧链部分的位置。 维系二级结构的化学键是氢键。,1.二级结构,（2）二级结构类型 * -螺旋,多数呈右手螺旋
7、每周含3.6个残基,螺距0.54nm 每个残基的-NH和前面相隔三个残基的-CO之间形成氢键 侧链基团（R）位于螺旋的外侧,-螺旋模型图,0.54nm 3.6残基,C,N,-折叠,肽段间可顺向平行或逆向平行排列 碳位于折叠的顶点 肽段间借-CO和-NH形成氢键肽链呈锯齿状,-转角,-转角,C,N,N,H,O,C,N,N,N,C,C,C,C,C,C,C,O,O,O,R3,R2,R4,R1,H,H,H,H,H,H,R2常为Pro,自由回转（无规卷曲）,超二级结构 是指在多肽链内顺序上相互靠近的二级结构常常在空间折叠中彼此相互作用，形成规则的二级结构聚合体； 它是蛋白质构象中二级和三级结构之间的一个
8、层次，故称超二级结构。通常类型有： 1. 2. 3., ,结构域： 是指在较大蛋白质分子中，由于多肽链上相邻的超二级结构紧密联系，形成二个或多个在空间上可以明显区别的局部区域（一般为球状），该区域称为结构域。 结构域约含100-200个氨基酸残基，各自有独特的空间构象，并承担不同的生物学功能。,轻链,抗体分子中结构域示意图,重链,2.三级结构*,指在二级结构的基础上，多肽链进一步卷曲、折叠而形成具有一定规律的三维空间结构。三级结构是一条多肽链的完整的构象，包括全部的主链和侧链的专一性的空间排布。,维系三级结构的化学键：氢键、疏水键、盐键和范德华力等次级键以及二硫键。,3.蛋白质的四级结构* 指
9、具有二条或二条以上独立三级结构的多肽链组成的蛋白质，其多肽链间通过次级键相互结合，而形成空间结构。,亚基： * 四级结构蛋白质分子中每个具有独立三级结构的多肽链单位。,三、蛋白质分子中的副键（次级键） 1.氢键 维系二级结构主要力； * 2.盐键 3.疏水键 维系三、四级结构主要力* 4.二硫键,稳定各种蛋白质结构的次级键,第七节 蛋白质的理化性质,一、蛋白质的分子量和形状 1.蛋白质的沉降系数 2.蛋白质的扩散、透析和粘度 3.蛋白质的凝胶过滤,二、蛋白质的两性电离和等电点*,利用不同蛋白质pI不同（在某一pH条件下带电不同），可采用电泳法或离子交换法对它们进行分离。,三、蛋白质的胶体性质
10、蛋白质是高分子化合物，不易透过半透膜，因此可用透析法纯化蛋白质；,水化膜和同种电荷是维持蛋白质溶液稳定 的重要因素。 *,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,四、蛋白质的沉淀*,1.盐析 高浓度盐沉淀溶液中的蛋白质，称为盐析。 原理：破坏水化膜和中和电荷。 2.有机溶剂沉淀 原理：破坏水化膜。,3.重金属盐类沉淀,4.生物碱沉淀试剂,H2N-Pr-COO- + M + H2N-Pr-COOM,+ H3N-Pr-COOH + X- XH3N-Pr-COOH,(pHpI),(pHpI),六、蛋白质的显色反应 1.双缩脲反应 2.茚三酮反应 3.酚试剂反应 4.米伦反应 5.乙醛酸反应,五、蛋白质的变性 * 天然蛋白质的严密结构在某些理化因素的作用下，其特定的空间结构破坏，从而导致理化性质改变和生物学活性丧失。,第八节 蛋白质的分类,1.按化学组成分,2.按对称性分,单纯蛋白,结合蛋白,球状蛋白,纤维状蛋白,