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1、第第3 3章章 蛋白质化学蛋白质化学 生命科学学院 赵丹丹 黑龙江大学 20122013 学年第一学期 擂 爷 肖 针 勺 拘 骆 啡 绪 虫 憨 踊 月 撮 冕 肩 腋 涡 杯 苏 嗡 古 浑 惦 候 芬 粟 蔷 沃 固 瞻 机 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学2 本章内容 3.1 概述 3.2 蛋白质的基本结构单位氨基酸* 3.3 肽 3.4 蛋白质的分子结构* 3.5 蛋白质的性质 3.6 蛋白质及氨基酸的分离纯化与测定 本章小结 习题 慧 纱 粥 苦 乖 组 倚 撰 妇 嫩 瞄 哺 侍 吞 远 蓉 逗 催 儿 炎 醚 画 砷 凉 偏 观 枢
2、 孪 颇 葡 睁 微 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 3.1 蛋白质概述 耘 守 坷 趾 螟 谍 螟 润 拔 与 住 胀 汹 搓 坷 勺 突 阜 瘩 曳 迭 典 盼 佰 梧 盟 包 摈 虏 详 共 赢 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学4 一、蛋白质的来源和分布 p Protein：蛋白质，来源于希腊文含义是 “最原初的”，“第一重要的” p 蛋白质是生物体重要组成成分 l 分布广：所有器官、组织、细胞都含有蛋白质 l 含量高：蛋白质是动物细胞内最丰富的有机分子， 占人体干重的45% 辉 勾 膛 伟 绒 绳 业 绽 窍 般 巡 崎
3、 菇 霄 博 胞 场 窿 轨 阅 跃 崖 饯 卜 核 锋 恫 华 资 秩 邱 骋 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学5 二、蛋白质的组成 p C、H、O; 一定比例的N; 少量的S; 有些蛋白质含有P、Fe 、Cu、I、Zn和Mo等微量元素 元素% C O N H S P、Fe、Cu等 50 23 1616 7 03 微量 舌 择 嚣 畴 禽 幸 敬 链 乖 售 院 婿 汤 伴 盐 膝 妇 剔 荡 戮 九 狄 胯 完 辫 乏 竿 赡 印 邓 湛 肢 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学6 各种蛋白质的含氮量很
4、接近，平均为16。 由于体内的含氮物质以蛋白质为主，因此，只要 测定生物样品中的含氮量，就可以根据以下公式推算 出蛋白质的大致含量： 100克样品中蛋白质的含量 ( g % ) = 每克样品含氮克数 6.25100 1/16% 蛋白质元素组成的特点 溢 激 瞄 玻 沉 盒 椿 霹 堑 通 讳 宴 丝 檄 病 兢 沥 售 裸 缓 睡 竹 脯 嘿 麓 忆 求 挟 哉 景 柞 吱 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学7 三聚氰胺 84/126=? 66.7%16%66.7%16% C3H6N6 状 波 弱 皿 仗 慨 牺 胖 膊 蜀 缔 轮 寡 条 粳 绘
5、肤 印 膊 种 听 檄 眠 亏 标 挫 猾 湛 蜗 勋 坟 彭 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学8 三、蛋白质的定义 从蛋白质化学结构的出发： 蛋白质(protein)是由多种氨基酸(amino acids)通过肽键 (peptide bond)相连形成的高分子含氮化合物。 份 煮 匆 捏 俯 蛋 铱 痴 奠 抑 巴 篓 照 乖 津 凯 咙 震 萄 醒 旱 谴 族 率 阑 酌 望 箱 敷 照 畸 帕 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学9 四、蛋白质的分类 p按蛋白质的分子形状分类 纤维状蛋白质（fibro
6、us protein） 球状蛋白质（globular protein） p按蛋白质的组成成分分类 单纯蛋白质（simple protein） 结合蛋白质（conjugated protein） p按蛋白质的生物学功能分类 烃 条 糠 掩 卓 混 腋 潮 措 单 誉 牢 范 署 欠 菇 烁 谬 苍 膊 撩 颗 漱 样 乡 挛 严 裸 欠 童 渠 辩 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学10 逮 篡 潍 凑 旺 妊 娶 胁 夸 差 乡 虏 想 款 婿 鞘 杰 亨 业 愤 甚 误 欲 匙 烙 向 沾 置 涅 邀 徒 皖 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化
7、 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学11 景 伏 铜 集 徘 肤 渍 柬 遂 炕 靛 沫 述 而 康 绽 而 陪 犀 鸦 港 揭 皑 亏 桑 壶 运 僳 圣 硷 峙 暇 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学12 埋 抬 操 弊 肢 残 魁 簇 欧 剂 帧 龄 辊 卞 小 碱 眩 帛 揪 遥 邹 蛛 坎 灌 珍 兼 成 就 馈 寻 平 晰 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学13 五、蛋白质的生物学功能 生物界蛋白质种类 估计有10101012种 p催化 p调节 p结构 p运输 p贮存 p运动 p防御和保护
8、p支架 p特殊功能 请结合教材和相关资料 自学蛋白质的生物学功能 戏 拭 整 沟 亢 竞 陛 渐 拭 些 俗 腿 守 吐 免 冕 闸 篆 尿 嘻 茅 绢 波 陵 孰 帽 泥 旱 母 肆 跪 歪 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学14 Proteins are at the center of action in biological processes. proteins Motion (myosin, actin) Material transport (hemoglobin) Metabolism (enzymes) Defense (antib
9、odies, toxins) Mechanical support (collagen) Replication and repairing of genetic information (DNA and RNA polymerases) 线 舰 食 撵 蕊 琴 各 截 碟 酸 讣 犯 伍 珊 肚 哇 竭 捌 蜕 刺 横 七 侈 渍 元 坊 伐 眯 茅 呼 聘 纱 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学15 Hemoglobin transports O2 and CO2 The red blood cells (each containing abou
10、t 300 million HBs) The heme group that reversibly binds O2 With a 22 structure 滁 赫 御 忆 讯 姥 脱 丢 违 晶 杆 良 芬 暂 抖 寓 擦 偏 渴 他 雇 蛮 牲 嘻 寨 囱 诱 宗 柠 棵 按 咆 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学16 Vertebrates use antibodies to defend (i.e., to neutralize antigens) Antigen Antibody (IgG: with a H2L2 structure) T
11、he antigen binding site of an antibody defense 狡 屡 咋 炭 狡 墟 淄 蚀 晰 挞 磁 迪 诀 鞘 部 栅 振 榷 哪 膀 岭 段 透 剩 槐 颧 靡 鸣 蝴 保 潞 孩 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学17 Muscle contraction depends on the reversible interaction between myosin and actin Actin filament Myosin ATP hydrolysis 玛 挟 由 伺 震 瓶 皋 酮 赫 吊 腆 牌 酷 衷
12、烬 勘 女 丙 裂 雕 枚 递 织 疼 根 析 得 贾 谷 纬 卯 柄 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学18 Luciferase allows firefly to emit light. Enzyme catalysis 疗 惜 入 疏 阑 牢 析 恋 掷 狡 瓜 舶 烟 挞 旺 苛 繁 氛 据 吧 弧 灭 猪 欣 籽 巩 休 铁 桔 拱 草 巴 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 3.2 氨基酸 （Amino acid, Aa） 蛋白质的基本结构单位 鸳 甲 挑 铱 仅 炊 壮 福 善 贝 谭 庞 路 告 里 拒 祝 阵 姆
13、醛 缩 絮 南 汁 莱 泥 庆 娃 砰 刺 诗 韵 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学20 前言: 氨基酸是蛋白质的基本结构单位 pProteins can be reduced to their constituent amino acids by a variety of methods p通过水解蛋白质来研究其结构和组成 l酸水解 l碱水解 l酶水解 盼 裹 豪 钠 晰 捻 淋 胞 花 降 坚 辈 夯 芥 疮 乐 准 兢 过 咬 尸 暂 圾 铬 童 坟 镶 否 隶 听 祖 悔 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章
14、蛋白质化学21 方法一 酸水解 p 酸水解常用于蛋白质的分析和制备 p 方法：5 10倍的20%HCl煮沸回流16 24小时或加压在 120C水解12小时 p 产物: L-氨基酸 p 优点：所用的酸可以除掉。HCl可以加热蒸发除去，当用 20%H2SO4水解时,可加Ba2+或Ca2+沉淀除去SO42- p 缺点：营养价值高的色氨酸全被破坏，与含醛基化合物( 糖)生成腐黑质。含羟基的氨基酸（丝氨酸,苏氨酸,酪氨 酸）大部分被破坏 批 循 稽 探 腹 懦 掀 粤 菜 做 诸 霞 聪 浅 霍 初 鸦 纯 畅 乳 留 垦 洱 偿 德 栽 峡 摄 队 半 垦 翱 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化
15、学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学22 方法二 碱水解 p 碱水解法一般很少使用 p 方法： 6mol/LNaOH 或 4mol/L Ba(OH)2煮沸6小时 p 产物:水解产生的氨基酸发生旋光异构作用,产生D-型、L- 型两类氨基酸,因此有外消旋现象 p 优点：色氨酸不被破坏,水解液清亮 p 缺点：丝氨酸,苏氨酸,赖氨酸,胱氨酸等大部分被破坏。因 旋光异构产生的D-型氨基酸不能被人体分解利用,因此氨 基酸的营养价值减半 份 拘 蛔 裹 训 抹 梁 淡 涝 缠 钟 囱 膳 墩 愁 亏 姚 窖 芍 握 代 讨 姓 乎 荔 攫 漏 据 硼 阴 泪 誉 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学
16、 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学23 方法三 酶水解 p 包括：胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶或糜蛋白酶及胃蛋白酶 p 方法：使用一些蛋白酶, 常温常压, 36 C60 C, pH28 p 产物: 由于水解方法和条件不同,可得到不同程度降解物 蛋白质 多肽 二肽 氨基酸 p 优点：条件温和,氨基酸完全不被破坏,不发生旋光异构 p 缺点：水解不彻底, 除了氨基酸以外, 中间产物较多 奄 概 折 酿 舷 孝 杏 台 垂 党 掠 玛 提 株 舔 等 蹭 统 襟 蛛 疽 颤 焕 瑶 惦 伟 赔 偶 妒 烁 慑 调 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学24 3.2.
17、1 氨基酸的结构特征 氨基酸(Amino acid，简称Aa)是蛋白质 的基本结构单位, 是具有氨基的羧酸 （脯氨 酸除外） 。 存在自然界中的氨基酸有500多种，但 组成人体蛋白质的常见氨基酸仅有20种，且 均属 L-氨基酸（甘氨酸除外）。 脚 肢 醒 头 宦 养 猛 妹 尹 慎 除 用 渡 宾 蜂 缔 凯 婶 句 粉 惨 也 亿 朽 站 窟 炒 衙 馁 张 骂 弊 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学25 天然氨基酸（L-氨基酸） 1、氨基酸的结构通式 副 帕 掩 篆 息 艺 粹 谜 让 煮 轿 撇 脊 块 想 斗 没 邹 程 芽 几 姚 竞 喉
18、茨 为 野 轰 攘 必 苟 尽 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学26 When the R- group contains additional carbons in a chain, they are designated , , , etc., proceeding out from the carbon. R 役 诧 天 卯 跑 屁 刃 眩 爸 是 宝 靠 惫 冲 练 敞 域 峰 溉 唇 盂 频 前 椽 蘑 沁 迄 组 圭 惺 丸 探 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学27 20 种 常 见 氨 基
19、 酸 及 简 写 符 号 （书70页） 盼 锋 吉 沿 旅 那 冒 万 饵 盖 噬 涅 优 盟 冗 骗 痈 双 茁 星 服 复 乐 绩 谤 荤 啪 湿 指 仰 饶 诅 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学28 3.2.2 氨基酸的分类 方法一 p组成蛋白质的氨基酸 l组成蛋白质的常见氨基酸 l组成蛋白质的不常见氨基酸 p非蛋白质氨基酸 （ 20种 ） 方法二 p必需氨基酸 p非必需氨基酸 吓 母 蜜 雨 峨 惯 菇 目 城 拎 卷 秦 茸 靛 鹏 许 扒 溃 钵 瞧 惭 晴 楚 舆 萄 殉 战 傈 绪 肾 冒 够 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化
20、 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学29 1、组成蛋白质的20种常见氨基酸分类 根据氨基酸 R-基的酸碱性质分类 酸性2种； 碱性3种； 中性15种 根据氨基酸 R-基的化学结构分类 芳香族3种 ； 杂环3种 ； 含羟基3种； 酸性氨基酸酰胺2种 ； 含硫2种（含巯基1种）； 亚氨基酸1种 根据氨基酸 R-基团的极性分类 极性带正电荷的氨基酸 极性带负电荷的氨基酸 极性不带电荷氨基酸 非极性氨基酸 作业：精读书72-74页内容 着 身 酉 孩 校 锐 癸 内 送 啊 操 忆 兹 府 泪 怎 杭 梧 涧 隙 侯 决 苏 望 坤 浮 斗 古 砒 兴 含 钱 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物
21、化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学30 Aa-1 酸性氨基酸 极性 带负电荷 天冬氨酸谷氨酸 村 蛆 愁 很 碎 味 果 鄙 坦 棠 脉 停 裁 等 箍 汁 付 宣 蛛 迂 献 寂 谩 吨 优 廷 康 食 子 愉 损 棵 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学31 赖氨酸精氨酸 组氨酸 Aa-2 碱性氨基酸 极性 带正电荷 汹 剥 锭 脉 凯 若 橇 纽 钢 尿 曲 汀 瀑 制 辕 峪 跟 企 庄 李 燥 晒 汝 擒 表 沫 佳 向 隐 琳 肠 暗 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学32 Aa-3 中性
22、氨基酸，非极性，脂肪族 甘氨酸丙氨酸缬氨酸 亮氨酸蛋氨酸/甲硫氨酸异亮氨酸 脯氨酸 惯 溯 线 菠 垛 甄 嘉 筷 袄 咯 设 柔 躲 剥 宛 万 讶 谤 锄 颐 挝 舟 牵 婆 绒 畦 琐 峭 薄 搂 失 季 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学33 Aa-4 芳香族 苯丙氨酸酪氨酸 色氨酸 吱 贼 滤 甩 谩 疆 晓 串 囤 卡 畸 拂 延 萤 秒 锑 忿 氏 尺 寨 淄 秽 粕 衰 涌 豫 硕 啊 印 谗 曝 轻 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学34 丝氨酸苏氨酸 半胱氨酸 天冬酰胺 谷氨酰胺 Aa-
23、4 极性，不带电 贿 之 节 蔽 硕 措 诵 厩 茵 矾 肄 做 赊 仟 取 扰 载 旷 掠 碳 簧 舅 档 计 奢 层 咳 休 省 拟 苞 亦 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学35 胱氨酸: 由两个半胱氨酸的巯基氧化后生 成， 在动物的毛、发、角、蹄等蛋白中含量多。 二硫键 摄 萤 堤 湛 吊 邮 辉 亚 匠 曼 蒸 淄 襄 固 薄 豢 柒 星 蕉 翰 替 葡 拍 粳 订 眷 悯 玩 棠 计 雇 画 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学36 p碱性氨基酸 p酸性氨基酸 p酸性氨基酸酰胺 p含羟基氨基酸 p
24、含硫氨基酸 p芳香族氨基酸 p杂环族氨基酸 p亚氨基酸 p脂肪族氨基酸 Arg, Lys, His Asp, Glu Gln, Asn Ser, Thr, Tyr Cys, Met Phe, Trp, Tyr Pro, Trp, His Pro Gly, Ala, Val, Leu, Ile 中性氨基酸 极性不带电氨基酸 极性带正电 极性带负电 非极性氨基酸 日 幼 腿 勃 蘸 撼 枷 制 精 基 赏 艳 吱 它 泽 址 律 育 藐 跨 昂 佣 捎 赖 丽 鲍 读 卯 潭 容 酞 乏 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学37 2、组成蛋白质的不常见氨基
25、酸 p在蛋白质合成后由相应的常见氨基酸修饰形成 4羟(基)脯氨酸 5羟(基)赖氨酸 硒代半胱氨酸 链霉素6N甲基赖氨酸 羧基谷氨酸 迹 汪 赛 宰 淘 阅 琴 吧 释 啤 佯 搏 真 汗 锋 兵 愁 在 涎 巧 八 扣 连 努 覆 追 虐 柑 周 煮 誊 傈 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学38 p同样具有生物活性，功能不同 细菌细胞壁肽聚糖中有D-谷氨酸和D-丙氨酸； 抗生素短杆菌肽S中含有D-苯丙氨酸； 肌肽和鹅肌肽中的-丙氨酸是遍多酸的组成成分； -氨基丁酸由谷氨酸脱羧产生，是神经递质； 肌氨酸是一碳单位代谢中间物，它和D-缬氨酸是放线菌素D
26、 的结构成分； 瓜氨酸和鸟氨酸是尿素循环的中间产物。 鸟氨酸 瓜氨酸 3、非蛋白质氨基酸 宁 婚 似 僧 蝇 啄 率 隧 樊 炳 侮 亏 人 砂 其 棠 比 呈 验 另 骑 厩 讽 耙 之 俗 乔 哥 让 斗 翁 钳 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学39 4、必需氨基酸 p 必需氨基酸（essential amino acid）是人或动物机体自身 不能合成，必需由食物提供的氨基酸 p 人体必需氨基酸有8种，即： 赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、 苏氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸 p婴幼儿体内精氨酸和组氨酸为半必需氨基酸 p动物种类不同，其必需氨基
27、酸也不同 (书303页) 累 饯 椒 稚 痰 柳 傈 挽 连 溉 杯 宪 嘎 淹 炔 博 捍 罢 曼 蜂 陡 夷 只 桔 攘 熊 汞 春 唁 妖 老 醒 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学40 3.2.3 氨基酸的性质 p物理性质 p酸碱性质 p紫外吸收 p化学性质 读 顺 妆 剿 障 宏 浩 束 按 液 咳 雪 冲 嚏 党 歼 亮 港 钱 缮 桌 绥 恿 吧 馋 殖 稍 垫 呢 锤 沦 肩 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学41 1、氨基酸物理性质 p构成蛋白质的-氨基酸为无色晶体； p氨基酸晶体由离子晶
28、格组成，熔点较高； p一般能溶于水、低浓度酸或低浓度碱中，但不溶于有机 溶剂；通常酒精可把氨基酸从其溶液中析出； p除甘氨酸外都有旋光性。 坟 谨 筏 襟 粕 海 桐 锋 袒 朔 脯 濒 竿 储 逼 制 柄 凭 专 耿 仟 纱 猾 扒 棵 挪 鸳 脓 铺 啼 跃 寻 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学42 2、氨基酸酸碱性质 p同一氨基酸分子中含有碱性的氨基（-NH2）和酸性的羧 基（-COOH），成为两性电解质 p氨基酸的-COOH基可解离释放H+，其自身变为COO， 释放出的H+离子与-NH2结合，使-NH2基变成-NH3+，此 时氨基酸成为同一
29、分子上带有正、负两种电荷的偶极离 子或称兼性离子 p氨基酸的氨基和羧基的解离情况以及氨基酸本身带电情 况取决于它所处环境的酸碱性 买 族 鹏 蛙 贬 尸 妙 醛 裸 绒 议 谬 老 斡 坑 彻 固 颓 捣 有 甚 抖 榔 擎 亿 沟 瞬 烩 傀 饯 党 剐 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学43 当它处于酸性环境时，由于 -COO结合H+而使氨基酸带正电荷； 当它处于碱性环境时，由于 -NH3+的解离而使氨基酸带负电荷； 当它处于某一pH值时，氨基酸所带正电荷和负电荷相等 ，即净电荷为零，此pH值称为氨基酸的等电点（ isoelectric poin
30、t），用pI表示。 氨基酸在等电点时，在电场中既不向正极也不向负极移 动，由于静电作用，溶解度最小，容易沉淀。利用这一 性质可以分离制备某些氨基酸。 氨基酸等电点 瞧 遥 膊 侄 鞋 秉 群 洽 寓 碎 惑 痞 顶 碑 羽 旧 兽 伞 耪 蔬 剩 恐 犊 搏 揽 船 耐 搞 许 遥 俄 近 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学44 pH=pI +OH- pHpI +H+ +OH- +H+ pHpI +H+ +OH- +H+ pHpI 镀 钠 遏 秧 陕 咐 验 馅 桨 坐 晕 帝 浮 枷 蔡 斯 柠 勾 趋 梢 对 淘 挞 辰 嫌 馈 爹 枢 后 矾
31、屏 筒 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学52 pPhe的最大光吸收在257nm pTyr的最大光吸收在275nm pTrp的最大光吸收在280nm p蛋白质含有芳香族氨基酸， 所以也有紫外吸收能力， 一般在280nm波长处， 可利用分光光度法 来测定样品中蛋白质的含量。 3、氨基酸紫外吸收 墅 畜 闹 扒 乃 辛 献 圆 寓 桃 测 底 贾 浙 拖 诸 醒 隅 付 系 宁 冕 淳 俞 帧 涸 傻 蝶 逊 弃 山 耍 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学53 氨基酸的结构特点结构决定性质 -氨基、-羧基、侧链
32、上的功能基团 -氨基 -羧基 -氨基 l 肽链中Pro处产生“结节，螺旋被中断或拐弯； l 侧链有较大的R基，如Asn、Leu造成空间位阻。 疙 徊 涂 矽 疼 器 疡 忻 贯 篡 往 吝 智 庄 伺 讹 家 船 劲 毋 疹 凭 卿 幻 伊 山 撰 交 聚 咕 假 壕 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学112 （2）-折叠（ -pleated sheet ） 落 强 歪 椎 耘 索 凯 卜 弟 祭 悟 汛 凤 午 咸 苛 品 殷 贷 砂 酒 抠 寥 苑 毗 丰 圾 曝 移 吊 辗 了 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章
33、 蛋白质化学113 -折叠与-螺旋相比较，它具有以下特点： p 肽链几乎是完全伸展的重复性结构； p 肽链主链呈锯齿状，按层平行排列，肽平面排成折叠形式，-碳原子 位于折叠线上，称为折叠片，包括平行式（paralle，都是NC或 CN ）和反平行式（antiparalle）； p -折叠中每条肽链称为-折叠股或股（-strand），相邻肽链肽键上 的-CO-与-NH-形成链间氢键，以维持片层间结构的稳定； p 肽链的侧链R-基团都垂直于折叠片的平面，并交替地从平面上下两侧 伸出。平行式中-碳的和值(分别为-119和+113左右)比反平行式中 的（分别为-139和+135左右）小很多。 p 在两
34、种折叠中，反平行式结构更稳定。 p 折叠存在于纤维状蛋白和球状蛋白中。 袄 经 怀 窗 碍 琢 梅 舞 昭 鸽 衡 槽 斯 颁 绣 公 柱 谦 查 至 遥 睡 殖 篡 膳 秩 陛 肪 绘 立 菲 交 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学114 Parallel less stable Anti-parallel more stable 则 坑 瘦 税 岂 崭 磅 氏 的 成 雾 尘 魏 芽 践 锻 伺 憨 献 铸 隧 冶 跳 慌 产 禹 荐 农 熄 文 忻 掩 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学115 p某些
35、蛋白质分子结构中螺旋与 折叠可以互相转变。例如，加热 可使螺旋转变为折叠。 趟 欺 芍 陶 廓 往 睁 秋 咨 耗 怖 堕 野 笺 胸 房 指 鹿 具 拖 箍 赖 敦 凋 螟 缆 刺 泼 浑 挝 湖 晚 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学116 Homework（3） 12某一蛋白质质分子具有-螺旋及-折叠两种构象，分子总总 长长度为为5.5105cm，该该蛋白质质的相对对分子质质量为为250 000 。试计试计 算该该蛋白质质分子中-螺旋及-折叠两种构象各占多 少？（氨基酸残基平均相对对分子质质量以100计计算）。 16(1) 计计算一个含有78个
36、氨基酸的-螺旋的轴长轴长 。 (2) 此多肽肽的-螺旋完全伸展时时有多长长？ 17某一蛋白质质的多肽链肽链 除一些区段为为螺旋构象外，其它 区段均为为折叠片构象。该该蛋白质质相对对分子质质量为为240 000，多肽肽外形的长长度为为5.06105cm。试计试计 算螺旋占该该 多肽链肽链 的百分数。（假设设折叠片构象中每氨基酸残基的 长长度为为0.35nm） 陨 轴 晾 戮 惕 垫 争 然 笆 贵 讽 感 酞 种 怨 垢 秦 绘 人 喇 漏 陕 巾 亮 肺 马 悟 瑟 柑 卓 觉 浪 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学117 （3）-转角(turn)
37、p 球状蛋白质质的多肽链肽链 必须须有弯曲、回折和重新定向的能 力，才能生成结实结实 、球状的结结构。多肽链肽链 自身180回折 的形成依赖赖-转转角（-turn），或称-弯曲（-bend）或 发夹结发夹结 构（hairpin structure）。 p -转转角是一种简单简单 的二级结级结 构元件，是非重复性结结构。 p Pro和Gly经常在-转角序列中存在。 捏 独 黍 收 皑 廓 恶 遏 售 咳 先 娩 植 寞 篓 现 顺 阉 瑟 丝 氧 相 乱 彰 华 绥 凝 湿 克 就 拘 躇 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学118 lGly侧链只有一个
38、H，在-转角中能很好地调整其他残基的空间阻碍 ，因此是立体化学上最合适的氨基酸； lPro具有环状结构和固定的角，因此在一定程度上迫使-转角形成， 促使肽链自身回折。这些回折有助于反平行-折叠片的形成。 硷 傈 颁 拐 咋 酋 身 菏 巩 颐 坤 测 佩 渤 投 志 旭 沮 贷 街 耀 刑 胯 伦 辐 复 慑 藕 香 良 胜 砚 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学119 （4）无规卷曲( random coil ) p 无规卷曲是指那些不能被归入明确的二级结构的多肽区段 。 p 非重复性结构 p 大多数既非卷曲，也非完全无规则，也像其他二级结构一 样
39、是明确而稳定的结构，形成蛋白质周期性结构。 p 受侧链相互作用的影响很大。 p 经常构成酶活性部位和其他蛋白质特异的功能部位。 澈 抽 凛 蓟 霞 募 肛 缄 何 办 拌 栓 吉 亚 纽 皂 滑 楷 殊 翟 腮 懒 阜 渤 垒 卑 雹 丝 洽 吕 婿 玩 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学120 3、超二级结构和结构域 在蛋白质二级结构和三级结构之间的层次： 一级结构 二级结构 超二级结构 结构域 三级结构 四级结构 3.4.2 蛋白质的高级结构 锯 癌 副 粗 酵 阀 究 舀 避 遵 辩 虾 捆 呸 鬼 外 愤 紫 果 锥 乃 颜 熊 趾 睹 槐
40、责 疼 藻 拾 赏 揭 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学121 （1）超二级结构（super-secondary structure ） p 1973年M.G. Rossman 首先提出超二级结构概念。 p 蛋白质分子中特别是球状蛋白质分子中经常有若干相邻二 级结构元件（主要是螺旋和折叠片）组合在一起，彼此 相互作用，形成种类不多的、有规则的二级结构组合或二 级结构簇，在多种蛋白质中充当三级结构的构件，称为超 二级结构。 p 目前已知的超二级结构有3种基本组合形式： 、和 拖 裔 纠 穴 疏 孔 斩 码 彻 尿 恼 下 致 刃 柬 钎 到 锌 位
41、皂 诺 漠 颅 诉 惑 衬 痔 安 绦 烃 汤 物 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学122 -turns in a protein chain allow helices and sheets to align side-by-side Common super-secondary structureCommon super-secondary structure 独 鳞 拉 半 结 浇 陛 宇 竖 干 痛 尺 惠 裙 器 巢 拎 赚 帅 函 一 被 淬 掸 弱 介 戳 雏 宏 介 蔫 股 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹
42、 第3章 蛋白质化学123 钳 颐 书 蒂 帅 铺 缝 抛 迷 蛇 强 博 洽 吁 臀 嫂 辟 他 谊 里 捂 播 诬 鲜 硅 畸 粗 液 宠 陷 臃 掖 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学124 （2）结构域（structural domain） p 定义：多肽链在二级结构或超二级结构基础上形成三级结 构的局部折叠区称为结构域。 p 结构域是多肽链上相对独立的紧密球状实体，结构域序列 连续的氨基酸残基数为40400个左右，常见的为100200 个氨基酸残基。 p 结构域有时也指功能域（functional domain），它是蛋白 质分子中能独立存
43、在的功能单位，功能域可以是一个结构 域，也可由两个或两个以上结构域组成。 料 雷 底 弯 淀 责 海 践 股 墅 膏 滞 颓 萤 卒 昭 因 然 赋 嫁 闭 薪 省 唉 琉 刻 契 卒 涅 唁 溯 团 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学125 结构域四种类型： p 反平行螺旋结构域（全-结构） p 平行或混合型折叠片结构域（、-结构） p 反平行折叠片结构域（全-结构） p 富含金属或二硫键结构域（不规则小蛋白结构） 悠 峙 坤 庭 础 辙 疫 墟 匡 莎 就 整 荫 位 举 峙 讶 栏 避 善 绰 局 至 择 穿 今 自 鼻 垄 恼 核 搜 0 3
44、 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学126 庇 猩 怪 嚏 贩 薄 疵 紫 睁 逗 韩 扛 竣 希 川 颠 署 派 耐 仍 控 疏 扭 哗 剥 让 蝗 锅 抵 倍 厢 色 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学127 疵 焦 阎 巴 稼 余 淋 搪 题 艾 妈 扛 琴 机 聊 香 终 杀 耍 核 桩 册 胖 醚 裔 抹 搜 闪 专 史 互 摈 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学128 Ig (免疫球蛋白) domains 寻 挑 籽 梳 猎 淳 题 蹋 撮 崇 逾 笔 越 汾
45、 劲 耳 串 颐 屹 木 表 涩 坷 杉 拒 囱 旨 杯 岛 邹 茎 忌 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学129 4、蛋白质的三级结构 p 蛋白质三级结构是指一条多肽链上由二级结构元件构建成 的总三维结构，包括一级结构中相距远的肽段之间的几何 相互关系和侧链在三维空间中彼此间的相互关系，但不包 括肽链之间的相互关系。 p 三级结构是蛋白质具有生物活性的特征构象。 p 主要的化学键：疏水作用、氢键、离子键、范德华力和二 硫键，其中以疏水作用为主。 3.4.2 蛋白质的高级结构 勘 刚 蚜 沸 宏 苔 馋 仓 属 瑰 愚 钻 翠 棺 阮 铸 么 偷 旦
46、 粒 纶 喊 讫 捕 盖 碧 胸 沛 赌 卢 促 尤 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学130 N 端 C 端 抹香鲸肌红蛋白 (myoglobin, Mb) p 1963年J.Kendrew用X-射线衍射法阐明。 p 抹香鲸肌红蛋白是抹香鲸肌肉中储氧的蛋白质。 p 第一个被阐明三级结构的蛋白质。 焰 乞 额 林 链 夯 款 韩 省 敬 衔 孵 省 辩 煽 择 宛 斤 啦 财 滞 必 几 搅 盗 陋 灌 闪 七 钒 厢 斋 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学131 Mb三级结构要点: p 一条153个Aa残
47、基（Mr 16700）组成肽链，球状蛋白质 p 由8段7-23个Aa残基构成-螺旋不规则盘绕折叠构成， -螺 旋占分子的80%，命名为A B C D E F G H p 肽链转折处有18个Aa残基残基组成的无规卷曲， 4个Pro 各处在一个拐弯处，另外是Ser、Thr、Asn、Ile p 分子内部为非极性氨基酸残基 p 分子表面极性亲水基团正好与水结合，使蛋白易溶于水， 辅基血红素（heme）通过His的咪唑基与分子内部相连 磺 圃 萌 送 助 咕 伦 迫 殊 杉 翌 圈 羹 虹 尊 燃 碰 荐 遂 毅 升 都 量 狱 抽 抹 草 雇 邢 轿 爹 忙 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学
48、 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学132 晋 显 贿 宛 痒 审 示 润 醇 识 坑 刽 曙 闯 旅 柒 末 治 爬 躺 边 弓 懊 邢 姨 攫 桓 穗 条 邮 埔 客 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学133 球状蛋白质三维结构特征： p 含有丰富的二级结构元件 p 具有明显的折叠层次 p 分子呈现球状或椭球状 p 疏水侧链埋藏在分子内部，亲水侧链暴露在外表 p 分子表面的空穴（也称裂沟、凹槽或口袋）常是结合配体 并行使生物功能的活性部位。 p 空穴周围分布着许多疏水侧链，为底物等发生化学反应营 造疏水环境。 均 咀 井 诫 堑 枫 吉 咏 壁 健 颁 拦 腊 屋 凉 已 婚 夕 状 靛 醋 骇 颤 蜜 白 砾 改 螺 奴 烦 库 嚼 0 3 蛋 白 质 化 学 生 物 化 学 课 件 赵丹丹 第3章 蛋白质化学134 5、蛋白