生物化学简明教程ppt 第二章蛋白质
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生物化学简明教程第四版03蛋白质化学
+
C
S + H2N
C R
COOH
在弱碱中
N S C N H
C
O H C R
Edman 用来鉴定 多肽、蛋白质的N 末端氨基酸
PTC-氨基酸
PTH-氨基酸 56
⑤与HNO2的反应
NH2 R CH COOH + HNO2
OH R CH COOH + H2O + N2
↑
范氏(VanSlyke ) 定氮法的原理基础； 可测定氨基酸量及蛋白质水解程度。
5- 羟 基 赖 氨 酸 I CH3NHCH2CHCH2CH2CHCOOH HO CH2CHCOOH NH2 NH2 I 6-N- 甲 基 赖 氨 酸 3,5- 二 碘 酪 氨 酸
4- 羟 基 脯 氨 酸
从各种生物分离到的氨基酸已达250种以上
31
非蛋白质氨基酸
32
2.2.3 氨基酸的理化性质
（1）一般物理性质 氨基酸呈无色结晶，熔点高（＞200℃），融熔时 即分解。
H3C N H2N H C R O S Cl
DNS-Cl
5
CH3
H3C N
CH3
COOH
+
+ HCl
1
O
O
S HN
O H C R
COOH
DNS-氨基酸
二甲氨萘磺酰（DNS）基团有荧光， 微量的氨基酸也可用此测定
55
④与异硫氰酸苯酯的反应
N C S
H N
PITC
H N S C N H HO C O H C R H
可计算出在任一pH条件下一种氨基酸的各种离 子的比例。
43
谷氨酸（A）和赖氨酸（B）滴定曲线 A
C
S + H2N
C R
COOH
在弱碱中
N S C N H
C
O H C R
Edman 用来鉴定 多肽、蛋白质的N 末端氨基酸
PTC-氨基酸
PTH-氨基酸 56
⑤与HNO2的反应
NH2 R CH COOH + HNO2
OH R CH COOH + H2O + N2
↑
范氏(VanSlyke ) 定氮法的原理基础； 可测定氨基酸量及蛋白质水解程度。
5- 羟 基 赖 氨 酸 I CH3NHCH2CHCH2CH2CHCOOH HO CH2CHCOOH NH2 NH2 I 6-N- 甲 基 赖 氨 酸 3,5- 二 碘 酪 氨 酸
4- 羟 基 脯 氨 酸
从各种生物分离到的氨基酸已达250种以上
31
非蛋白质氨基酸
32
2.2.3 氨基酸的理化性质
（1）一般物理性质 氨基酸呈无色结晶，熔点高（＞200℃），融熔时 即分解。
H3C N H2N H C R O S Cl
DNS-Cl
5
CH3
H3C N
CH3
COOH
+
+ HCl
1
O
O
S HN
O H C R
COOH
DNS-氨基酸
二甲氨萘磺酰（DNS）基团有荧光， 微量的氨基酸也可用此测定
55
④与异硫氰酸苯酯的反应
N C S
H N
PITC
H N S C N H HO C O H C R H
可计算出在任一pH条件下一种氨基酸的各种离 子的比例。
43
谷氨酸（A）和赖氨酸（B）滴定曲线 A
动物生物化学 第二章 蛋白质
肽链内形成氢键，氢键的取向 几乎与轴平行，第一个氨基酸 残基的酰胺基团的-CO基与第 四个氨基酸残基酰胺基团的NH基形成氢键（包含13个原 子）。
蛋白质分子为右手-螺旋。
（1）-螺旋
-螺旋
表 几种螺旋结构参数
结构类型 残基/圈 1个氢键环的原子数 每个残基高度（nm） Φ Ψ
310螺旋 3.0
位 置
及顺序分析，
的 然后同其它方法分析的肽段进行比较，
确 确定二硫键的位置。
定
2.4 蛋白质的高级结构
2.4.1 肽单位平面结构和二面角
O
O
O
H
H
H
H2N
C
C
N H
C
C
N H
C
C
R
R
R
N端
肽单位
肽单位
O
H
H
NH C C N C COOH
H
R
R
C端
肽单位： 主肽链中的重复单位
肽键平面—由于肽键的双键性质，使得形成肽键的N、C原子以及它们相 连的四个原子形成一个平面，这个平面就叫肽键平面。
蛋白质构件分子是氨基酸。 氨基酸是蛋白质的基本单位。 自然界存在的氨基酸有300多 种，但合成蛋白质的氨基酸只 有20种，都属于α-氨基酸，其 中除甘氨酸外，其余都是L-α氨基酸。
蛋白质分子中的20种 氨基酸在DNA分子中有它 们特异的遗传密码相对应，
因而也称编码氨基酸 （Coding amino acid）。 新近发现的硒代半胱氨酸 （SeCys）也是一种编码 氨基酸。
由 两 个 氨 基 酸 组 成 的 肽 称 为 二 肽 ， 由 多 个 氨 基酸组成的肽则称为多肽。因为多肽呈链状， 所以又称为多肽链。组成多肽的氨基酸单元称 为氨基酸残基。
蛋白质分子为右手-螺旋。
（1）-螺旋
-螺旋
表 几种螺旋结构参数
结构类型 残基/圈 1个氢键环的原子数 每个残基高度（nm） Φ Ψ
310螺旋 3.0
位 置
及顺序分析，
的 然后同其它方法分析的肽段进行比较，
确 确定二硫键的位置。
定
2.4 蛋白质的高级结构
2.4.1 肽单位平面结构和二面角
O
O
O
H
H
H
H2N
C
C
N H
C
C
N H
C
C
R
R
R
N端
肽单位
肽单位
O
H
H
NH C C N C COOH
H
R
R
C端
肽单位： 主肽链中的重复单位
肽键平面—由于肽键的双键性质，使得形成肽键的N、C原子以及它们相 连的四个原子形成一个平面，这个平面就叫肽键平面。
蛋白质构件分子是氨基酸。 氨基酸是蛋白质的基本单位。 自然界存在的氨基酸有300多 种，但合成蛋白质的氨基酸只 有20种，都属于α-氨基酸，其 中除甘氨酸外，其余都是L-α氨基酸。
蛋白质分子中的20种 氨基酸在DNA分子中有它 们特异的遗传密码相对应，
因而也称编码氨基酸 （Coding amino acid）。 新近发现的硒代半胱氨酸 （SeCys）也是一种编码 氨基酸。
由 两 个 氨 基 酸 组 成 的 肽 称 为 二 肽 ， 由 多 个 氨 基酸组成的肽则称为多肽。因为多肽呈链状， 所以又称为多肽链。组成多肽的氨基酸单元称 为氨基酸残基。
生物化学 第二章 蛋白质化学 上
一 氨基酸的一般结构特征
氨基酸的基本结构特征：
•酸性：
•碱性：
•手性（旋光性）：
•特异性
蛋白质是由20种L-型 的α-氨基酸构成。
非极性氨基酸（6个）
极性不带电荷（6个）
芳香族（3个）
带电荷（5个）
二 氨基酸的分类和结构 1．按照氨基酸侧链的极性分类 非极性氨基酸：Ala, Val, Leu, Ile, Met, Phe, Trp, Pro共八种 极性不带电荷：Gly, Ser, Thr, Cys, Asn, Gln, Tyr共七种 带正电荷：Arg, Lys, His（碱性氨基酸） 带负电荷：Asp, Glu（酸性氨基酸）
胶联剂、可制作金属涂料和车辆、电器用高档氨基树脂装饰漆。
第二节 蛋白质的组成单位-氨基酸
发现：
法国化学家H Braconnot 纤维素酸热解---葡萄糖（单体） 明胶酸热解----含氮化合物（甘氨酸） 肌肉酸水解---含氮化合物（含氨基和羧基）---氨基酸 蛋白质的基本组成单位是（***）氨基酸（amino acid，AA）
3 根据组成分类 简单蛋白质 分子中只有氨基酸 结合蛋白质 简单蛋白+非蛋白成分，
也称复合蛋白质（conjugated protein）或全蛋白质（holoprotein） 结合蛋白根据结合的非蛋白成分进一步分为：
① 色蛋白（chromoprotein）色素+Pr
血红素蛋白；细胞色素类（蛋白）；叶绿素蛋白；血蓝蛋白；黄 素蛋白
Tyr、Phe
Trp
N
红色 胍基 Arg
酚试剂反应 (Folin-Cioculteu 反应)
Ellman反应
碱性 CuSO4 及磷 钨酸-钼酸
二硫硝基苯甲酸 DTNB
生物化学--第二章 蛋白质化学-蛋白质化学4-5
b sheet 的同向与反向平行 anti-parallel
转折 tunr
parallel
Alberts et al (2002) Molecular Biology of the Cell (4e) p.140
3. β-转角(β-turn):又称β-弯曲（β-bend） 或发夹结构(hairpin structure)
超二级结构类型
αα
Β-链
β×β
βαβ
1 2ββ--迂迂3回回4 5
βββ
回形拓扑结构
5 2回形3拓扑4结构1
2. 结构域
结构域是球状蛋白质的折叠单位。多肽链在超二级 结构的基础上进一步绕曲折叠成紧密的近似球形的结构， 具有部分生物功能。对于较大的蛋白质分子或亚基，多 肽链往往由两个以上结构域缔合而成三级结构。
三级结构有以下特点：
许多在一级结构上相差很远的氨基酸残基在三级结构上可能 相距很近。
球形蛋白的三级结构很密实，大部分的水分子从球形蛋白的 核心中被排出，这使得极性基团间以及非极性基团间的相互 用成为可能。
大的球形蛋白(200aa以上)，常常含有几个结构域 表面有一空穴，这一空穴能容纳配体，是蛋白的活性部位
酰胺平面与α-碳原子的二面角（ φ和ψ ）
-
二面角
两 相 邻 酰 胺 平 面 之 间 ， 能 以 共 同 的 Cα 为定点而旋转，绕Cα-N键旋转的角度称φ 角，绕C-Cα键旋转的角度称ψ角。φ和ψ称 作二面角，亦称构象角。
二、蛋白质高级结构：
（一）蛋白质二级结构 定义： 多肽链在一级结构的基础上，按照一 定的方式有规律的旋转或折叠形成的空间构 象。其实质是多肽链主链在空间的排列方式。
指蛋白质的多肽链在形成空间构象时经常 会出现180°的回折，回折处的结构就称为β转角。一般由四个连续的氨基酸组成，第一个 残基的C＝O与第四个残基的N－H形成氢键。
【生物化学简明教程】第四版02章 蛋白质化学
2 蛋白质化学1．用于测定蛋白质多肽链N 端、C 端的常用方法有哪些？基本原理是什么？解答：（1） N-末端测定法：常采用―二硝基氟苯法、Edman 降解法、丹磺酰氯法。
①―二硝基氟苯(DNFB 或FDNB)法：多肽或蛋白质的游离末端氨基与―二硝基氟苯（―DNFB ）反应（Sanger 反应），生成DNP ―多肽或DNP ―蛋白质。
由于DNFB 与氨基形成的键对酸水解远比肽键稳定，因此DNP ―多肽经酸水解后，只有N ―末端氨基酸为黄色DNP ―氨基酸衍生物，其余的都是游离氨基酸。
② 丹磺酰氯(DNS)法：多肽或蛋白质的游离末端氨基与与丹磺酰氯（DNS ―Cl ）反应生成DNS ―多肽或DNS ―蛋白质。
由于DNS 与氨基形成的键对酸水解远比肽键稳定，因此DNS ―多肽经酸水解后，只有N ―末端氨基酸为强烈的荧光物质DNS ―氨基酸，其余的都是游离氨基酸。
③ 苯异硫氰酸脂（PITC 或Edman 降解）法：多肽或蛋白质的游离末端氨基与异硫氰酸苯酯（PITC ）反应（Edman 反应），生成苯氨基硫甲酰多肽或蛋白质。
在酸性有机溶剂中加热时，N ―末端的PTC ―氨基酸发生环化，生成苯乙内酰硫脲的衍生物并从肽链上掉下来，除去N ―末端氨基酸后剩下的肽链仍然是完整的。
④ 氨肽酶法：氨肽酶是一类肽链外切酶或叫外肽酶，能从多肽链的N 端逐个地向里切。
根据不同的反应时间测出酶水解释放的氨基酸种类和数量，按反应时间和残基释放量作动力学曲线，就能知道该蛋白质的N 端残基序列。
（2）C ―末端测定法：常采用肼解法、还原法、羧肽酶法。
肼解法：蛋白质或多肽与无水肼加热发生肼解，反应中除C 端氨基酸以游离形式存 在外，其他氨基酸都转变为相应的氨基酸酰肼化物。
② 还原法：肽链C 端氨基酸可用硼氢化锂还原成相应的α―氨基醇。
肽链完全水解后，代表原来C ―末端氨基酸的α―氨基醇，可用层析法加以鉴别。
③ 羧肽酶法：是一类肽链外切酶，专一的从肽链的C ―末端开始逐个降解，释放出游离的氨基酸。
第二章生物化学--蛋白质上幻灯片PPT课件
H
CH3-S-CH2CH2-CHCOO+NH3 甲硫（蛋）氨酸 methionine Met M 5.74
2、极性不带电荷的氨基酸
HS-CH2-CHCOO+NH3
半胱氨酸 cysteine Cys，C 5.07
HO-
-CH2-CHCOO+NH3
酪氨酸
tyrosine Tyr，Y
5.66
结构
名称
缩写
Glu ，E 3.22
+NH3
Glutamic acid
几种特殊氨基酸
• 脯氨酸 （亚氨基酸）
CH2 CH2
CH2
CHCOONH2+
LOGO
半胱氨酸
-OOC-CH-CH2-SH + HS-CH2-CH-COO-
+NH3
-HH
+NH3
-OOC-CH-CH2-S S-CH2-CH-COO-
+NH3
二、蛋白质的分类
1. 按组成分为：简单蛋白质 结合蛋白质 2. 按分子形状和溶解度分为：
纤维状蛋白质 球状蛋白质
LOGO
3.按功能分：酶、转运蛋白、贮存蛋白、运动蛋 白、结构蛋白、防御蛋白、调节蛋白等。
三、蛋白质的元素组成
碳 50% 氢7% 氧23% 氮16% 硫 0-3% 微量的磷、铁、铜、碘、锌、钼
第二章生物化学 蛋 白质上幻灯片
第一节 蛋白质在生命活动中的作用 第二节 氨基酸 第三节 蛋白质的结构 第四节 蛋白质结构与功能的关系 第五节 蛋白质的溶解性质及分离鉴定
LOGO
第一节 蛋白质在生命活动中的作用
一、蛋白质的概念
蛋白质(protein):是由氨基酸(amino acids) 通过肽键(peptide bond)相连形成的高分子 含氮化合物。
大学生物化学课件 第2章 蛋白质化学
肽链上的氨基酸不是完整的氨基 酸，因而称为氨基酸残基（Amino acid residues）。 一条肽链有两端。 具有游离氨基的一端称为氨基末端 （Amino terminal,或叫N端）。 具有游离羧基的一端称为羧基末端 （Carboxyl terminal，或叫C端）。
3. 肽的书写方法 Calligraph of peptides 书写肽链时，习惯把N端写在左 边，把C端写在右边。 两个氨基酸之间用·或-分开，也 可以用圆圈将氨基酸符号圈开。
4.
二 . 蛋白质的分类 Classification of proteins
1. 根据蛋白质的分子形状分类 Classification according to the shape of protein molecules 球状蛋白质 Globulins 纤维状蛋白质 Fibrins
2. 根据蛋白质的功能分类 Classification according to the functions of proteins 活性蛋白质 Active proteins 酶，转运蛋白，调节蛋白，信号蛋 白，防御蛋白等。 非活性蛋白质 Passive proteins 结构蛋白等。 3. 根据组成分类 Classification according to the composition of proteins 简单蛋白质 Simple proteins 结合蛋白质 Conjugated proteins
2. 由氨基和羧基参与的几种重要化学反应 Several important reactions of amino acids 1）茚三酮反应 Ninhydrin reaction 茚三酮 + 氨基酸 蓝紫色化合物
*
茚三酮反应
生物化学第2章 蛋白质
蛋白质的生物学意义
生命是蛋白质的存在形式，是重要的生物大分子； 蛋白质是生物功能的载体，每种细胞活性都依赖于一种 或几种特定的蛋白质；
蛋白质有极其重要的生物学意义（生物学功能）：
蛋白质功能多样性 5-1（阅读）
蛋白质是生物功能的载体，每种细胞活性都依赖于一种
或几种特定的蛋白质；
蛋白质的生物学功能有以下几个方面： 内各种化学反应几乎都是在相应酶参与下进行的，催化 效率远大于合成的催化剂；
极移动，即处于等电兼性离子（极少数为中性分子）状
态，少数解离成阳离子和阴离子，但解离成阳离子和阴 离子的数目和趋势相等；
第2章
蛋白质
2.1 蛋白质的分类 2.2 蛋白质的组成单位—氨基酸
2.3 肽 2.4 蛋白质的结构
2.5 蛋白质结构与功能的关系 2.6 蛋白质的性质与分离、分析技术
2.1 蛋白质的分类
P17
蛋白质分类方法至少有4种：
1. 根据分子形状分类；
2. 根据分子组成分类 ；
3.根据功能分类；
2. 1. 1 根据分子形状分类
引起精氨酸脱氨，生成鸟氨酸和尿素 （色氨酸稳定）；
3. 酶水解:
优点：不破坏氨基酸，不产生消旋作用。 缺点：使用一种酶常水解不彻底，需几种酶协同作用才 能使蛋白质完全水解；水解所需时间较长；
酶法主要用于部分水解； 常用的蛋白水解酶： 胰蛋白酶、糜（胰凝乳）蛋白酶、胃蛋白酶等；
这些酶的作用点见第6章（酶）表6-3 （P148） 。
泌一类胶质蛋白，能将贝壳牢固地粘在岩石或其他硬表
面上；
2. 2 蛋白质的组成单位--氨基酸
《生物化学》第二章
2．β-折叠
形式
4．无规卷曲
多肽链中，两段以上折叠成锯齿状的肽链， 通过氢键相连而成的平行片层状结构称为β折叠或β-片层。
无规卷曲是指肽链中没有确定规律性的构象， 不能被归入明确的二级结构，本身也具有一 定的稳定性。
- 20 -
第二节 蛋白质的分子结构
二、蛋白质的空间结构
α-螺旋
α-螺旋的主链呈螺旋上升，每3.6个氨基酸残基 上升一圈，相当于0.54 nm。
另外，虽然亚基具有独立的三级结构，但单独存在时无生物活性。例如，血红蛋白（上图）由四个 亚基组成，每个亚基在含氧量高的地方均能结合一分子的氧，在含氧量低时，释放所结合的氧。但任何 一个亚基单独存在时，只能结合氧，不能释放氧，不具有血红蛋白的运氧作用。
- 27 -
第二节 蛋白质的分子结构
二、蛋白质的空间结构
蛋白质的一级结构决定了蛋白质的二级、三级等高级结构。 蛋白质一级结构的阐明，对揭示某些疾病的发病机制、指导疾病治疗有十分重要的意义。
？
蛋白质的空间结构是如何形成的？？
- 18 -
第二节 蛋白质的分子结构
二、蛋白质的空间结构
蛋白质的二级结构
蛋白质的二级结构（secondary structure）是指多肽链中有规则重复的构象， 这些构象由主链原子形成，不涉及侧链部分的构象。
-7-
第一节
蛋白质的分子组成 二、蛋白质的基本结构单位——氨基酸
除甘氨酸外，其他氨基酸的α-碳原子均为手性碳 原子，有L-型和D-型两个旋光异构体。组成天然氨基 酸的氨基酸均为L-型，因此人体内的氨基酸均为L-α-氨 基酸，其结构式如右图所示。
-8-
第一节
蛋白质的分子组成 二、蛋白质的基本结构单位——氨基酸
生物化学第二章 蛋白质
第二章
蛋白质
目 录
一、蛋白质的种类、含量与分类 二、氨基酸 三、肽 四、蛋白质的结构 五、蛋白质的性质 六、食物中的蛋白质 七、蛋白质的分离与纯化
一、蛋白质的化学组成与分类
主要组成元素：C、H、O、N、S 及 P、Fe、 Cu、Zn、Mo、I、Se 等微量元素。 百分数约为：碳占50~55%，氢占6~8%， 氧占20~30%，氮占15~18%及硫占0~4%。 大多数蛋白质所含氮素约为16%，因该元素容 易用凯氏(Kjeldahl)定氮法进行测定。 故蛋白质的含量可由氮的含量乘以 6.25(100/16)计算出来: 即：蛋白质含量＝6.25×样品含氮量
aa向正极移动 aa向负极移动 aa不移动
pI的测定：
酸碱滴定法； 基于aa所带基团 均可解离； 得到弱酸弱碱曲 线； 根据aa上可解离 基团的pK值计算 等电点： pK：解离常数。 以甘氨酸为例：
由此可知：
在生理pH内，aa 的羧基和氨基全部解离； 具有这种性质的物质称两性电解质； 带有相反基团的分子叫两性离子； 滴定中Gly的阳离子（R+）、阴离子（R-） 和两性离子（R°）的比例随pH而变； 当溶液中只有两性离子时， pH = pI
蛋白质氨基酸
蛋白质中存在的20种氨基酸，除脯氨酸外，在其 α -碳原子上都有一个自由的羧基及一个自由的氨基； 由于脯基酸的α -氨基被取代，它实际上是一种α -亚 氨基酸。此外，每种氨基酸都有一个特殊的R基团。
生物体内常见氨基酸的分类：
蛋白质氨基酸： 蛋白质中常见的20种氨基酸 稀有的蛋白质氨基酸：蛋白质组成中，除上述20 种常见氨基酸外，从少数蛋白质中还分离出一些 稀有氨基酸，它们都是相应常见氨基酸的衍生物。 如4-羟脯氨酸、5-羟赖氨酸等。 非蛋白质氨基酸：生物体内呈游离或结合态的氨 基酸。
蛋白质
目 录
一、蛋白质的种类、含量与分类 二、氨基酸 三、肽 四、蛋白质的结构 五、蛋白质的性质 六、食物中的蛋白质 七、蛋白质的分离与纯化
一、蛋白质的化学组成与分类
主要组成元素：C、H、O、N、S 及 P、Fe、 Cu、Zn、Mo、I、Se 等微量元素。 百分数约为：碳占50~55%，氢占6~8%， 氧占20~30%，氮占15~18%及硫占0~4%。 大多数蛋白质所含氮素约为16%，因该元素容 易用凯氏(Kjeldahl)定氮法进行测定。 故蛋白质的含量可由氮的含量乘以 6.25(100/16)计算出来: 即：蛋白质含量＝6.25×样品含氮量
aa向正极移动 aa向负极移动 aa不移动
pI的测定：
酸碱滴定法； 基于aa所带基团 均可解离； 得到弱酸弱碱曲 线； 根据aa上可解离 基团的pK值计算 等电点： pK：解离常数。 以甘氨酸为例：
由此可知：
在生理pH内，aa 的羧基和氨基全部解离； 具有这种性质的物质称两性电解质； 带有相反基团的分子叫两性离子； 滴定中Gly的阳离子（R+）、阴离子（R-） 和两性离子（R°）的比例随pH而变； 当溶液中只有两性离子时， pH = pI
蛋白质氨基酸
蛋白质中存在的20种氨基酸，除脯氨酸外，在其 α -碳原子上都有一个自由的羧基及一个自由的氨基； 由于脯基酸的α -氨基被取代，它实际上是一种α -亚 氨基酸。此外，每种氨基酸都有一个特殊的R基团。
生物体内常见氨基酸的分类：
蛋白质氨基酸： 蛋白质中常见的20种氨基酸 稀有的蛋白质氨基酸：蛋白质组成中，除上述20 种常见氨基酸外，从少数蛋白质中还分离出一些 稀有氨基酸，它们都是相应常见氨基酸的衍生物。 如4-羟脯氨酸、5-羟赖氨酸等。 非蛋白质氨基酸：生物体内呈游离或结合态的氨 基酸。
大学生物化学之 蛋白质(共89张PPT)
（1）测定蛋白质一级结构的要求
a、样品必需纯（>97%以上）； b、知道蛋白质的分子量；可以预测AA
数目，工作量大小。 c、知道蛋白质由几个亚基组成；
(2) 测定步骤
A.测定蛋白质分子中多肽链的数目和种类。
通过测定末端氨基酸残基的摩尔数与蛋白质分子量 之间的关系，即可确定多肽链的数目。
蛋白质一级结构的测定
CO-NH-CH-CO-NH-CH Nhomakorabea-COOH
CH2 CH2
谷胱甘肽—存在与动、植物及
CH2 SH CHNH2
微生物中：
1.参与体内氧化还原反应 2.作为辅酶参与氧化还原反应
保护巯基酶或含Cys的蛋白质中
COOH
SH的还原性,防止氧化物积累
2GSH
GS-SG
2.蛋白质一级结构的测定
蛋白质氨基酸顺序的测定是蛋白质化学 研究的基础。自从1953年测定了胰岛素 的一级结构以来，现在已经有上千种不 同蛋白质的一级结构被测定。
氨基酸的顺序是从N-端的氨基酸残基开始，以C-端氨基
酸残基为终点的排列顺序。如上述五肽可表示为：
Ser-Val-Tyr-Asp-Gln
肽的命名
❖ 从肽链的N-末端开始，残基用酰称呼。 例如：丝氨酰甘氨酰酪氨酰丙氨酰亮氨酸,
简写：Ser-Gly--Tyr -- Ala -- Leu，
书写时，通常把NH2末端AA残基放在左边，COOH末端AA
催化代谢反应。这是蛋白 质的一个最重要的生物学 功能
调
启
节
动 操纵
乳糖结构基因
基
子 基因
因R
P O LacZ
LacY Laca
1. 催化
mRNA
生物化学 第2章 蛋白质(2)
目标蛋白质的分离纯化程序主要包括:
1 3 材料的选择； 蛋白质初步提纯；
2 组织匀浆的方法除去杂蛋白,直至完全纯化；
5 目标蛋白的鉴定。 用于研究目的蛋白质通常应保持它的生物活性。因此，在目标蛋白 质的整个分离纯化过程中要在较低温度下(0－4℃)操作，注意使用蛋 白酶(使蛋白质降解的酶)的抑制剂，避免使用剧烈条件，以免蛋白质 特定的折叠结构受到破坏。
600g,3 min.上清 沉淀：细胞核 6000g,8 min.上清 沉淀：线粒体，叶绿体， 溶酶体，过氧化酶体 沉淀：细胞质膜，高尔基 体和内质网膜的碎片 沉淀：核糖体亚基
40000g.30 min.上清 100000g.90 min.上清
细胞液
平衡密度梯度离心： 用不同的离心速度、依据被分离物的密度而进 行分离的效果；通常是将没有纯化的物质铺在密度 溶液（如蔗糖溶液，氯化铯溶液为介质，离心管内 的溶液密度从底部到顶部是浓至稀的梯度）的顶层， 通过离心（160000g，3h）细胞内各成分不停地下 沉分别达到与溶液的密度相等时的位置。其介质的 密度范围宽于被分离组分的密度。
二 蛋白质一级结构测定 蛋白质测序的一般步骤：
首先目标蛋白质分离纯化得到高度纯净的蛋白质 样品。 （1） 测定蛋白质分子中多肽链的数目，末端分析， 分析多肽链的N末端和C末端。 （2） 拆分蛋白质分子中的多肽链。断裂链内二硫键。 （3） 测定多肽链的氨基酸组成，酸水解或碱水解。 （4） 多肽链部分裂解成肽段，专一性酶解。 （5） 测定各个肽段的氨基酸顺序。 （6） 确定肽段在多肽链中的顺序。 （7） 确定多肽链中二硫键的位置。
（五）电泳后的蛋白质检测：
考马斯亮蓝染色是常用的一项电泳染色方法,是根据 考马斯亮蓝能与蛋白质多肽链定量结合的原理而建立起的。 对于一个混合蛋白质的电泳分离来说,它只能检测样品的 分离情况；如果被检蛋白质的位置可以确定,可以将该蛋 白质的色带切下之后进行脱色,测定脱色液光吸收值,能对 该蛋白质进行定量分析。
(生物化学)第二章蛋白质的结构与功能
06
蛋白质的结构与功能的关系
蛋白质结构与功能的关联性
蛋白质一级结构与功能的关系：蛋白质的一级结构决定了其二级结构和三级结构，进而影响其 功能。
蛋白质二级结构与功能的关系：蛋白质的二级结构如α-螺旋、β-折叠等，对其三级结构和功 能具有重要影响。
蛋白质三级结构与功能的关系：蛋白质的三级结构决定了其四级结构和功能，如酶的活性中心、 运输蛋白的通道等。
蛋白质功能异 常的检测方法： 如基因测序、 质谱分析等可 用于检测蛋白 质功能异常。
蛋白质功能异 常的治疗方法： 针对不同疾病， 可采用不同的 治疗方法，如 药物治疗、基 因治疗等。
07
蛋白质的研究方法与应用
蛋白质的分离与纯化技术
分离技术：根据蛋白质的理化性质进行分离，如盐析、等电点沉淀、有机溶剂沉淀等。
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生物化学第二章蛋白质的结构与功 能
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02
03蛋白质的结构来自0405蛋白质的合成与降解
06
07
蛋白质的研究方法与应用
蛋白质的组成与分类 蛋白质的功能
蛋白质的结构与功能的关系
01
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02
蛋白质的组成与分类
氨基酸的种类与结构
氨基酸的种类：20种天然氨基酸
细胞生物学方法：通过观察细胞内蛋白质的表达、定位、相互作用等，研究蛋白质在细胞生物学过程中的功 能
蛋白质在生物医药领域的应用
蛋白质的结构与功能：介绍蛋白质的基本结构、功能及其在生物医药领域的应用
蛋白质的功能调节
蛋白质的磷酸化修饰
蛋白质的乙酰化修饰
蛋白质的糖基化修饰
蛋白质的泛素化修饰
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3、蛋白质的变性
（1）、变性的概念
在变性因素作用下，天然蛋白质一级结构保
持不变，高级结构发生了异常的变化，由天然态
的折迭态变成了变性的伸展态，引起生物功能的
丧失，理化性质的改变的现象。
氨基酸的甲醛滴定
* 反应特点 A.为α - NH2的反应 B.在常温，中性条件，甲醛与α - NH2很快反应，生成羟甲基衍生物，释放氢离子。 * 应用：氨基酸定量分析—甲醛滴定法（间接滴定） A.直接滴定，终点pH过高（12），没有适当指示剂。 B.与甲醛反应，滴定终点在9左右，可用酚酞作指示剂。 C.释放一个氢离子，相当于一个氨基（摩尔比1：1） D.简单快速，一般用于测定蛋白质的水解速度。
第四节
定义
蛋白质的结构
举例：胰岛素的一级结构
（一）、蛋白质的一级结构
（二）、空间结构包含的内容
1、蛋白质的二级结构 （1）、定义
α-螺旋结构 （2）、包含内容 β-折叠结构 β-转角结构 （3）、超二级结构： αα、 βαβ、βββ、 β曲折 （4）、结构域
2、蛋白质的三级结构 举例：鲸肌红蛋白的三级结构
脂肪族氨基酸
含酰基的氨基酸： 含一氨基二羧基的 酸性氨基酸： 含二氨基一羧基的 碱性氨基酸： Phe、Tyr
杂环族氨基酸： Trp、His、Pro
三、氨基酸的理化性质
1、一般物理性质 2、化学性质
与亚硝酸的反应 （1） 氨基参加的反应 与甲醛的反应 与2，4-二硝基氟苯的反应 与异硫氰酸苯酯的反应
与异硫氰酸苯酯（PITC）的反应
• Edman （苯异硫氰酸酯法）：由Edman于1950年首先 提出，为α- NH2的反应，用于N末端分析，又称 Edman降解法。此法的特点是能够不断重复循环，将 肽链N-端氨基酸残基逐一进行标记和解离。
H
N C S
O CH C R1 R2
H
O NH CH C
氨基酸的两性解离
R R +
+
OHH+
CH NH3 COOH
+
CH NH3+ COO
+ OH+ H+ (pK´2)
R CH NH2 COO
pH< pI
净电荷为正
(pK´1)
pH = pI
净电荷=0
pH > pI
净电荷为负
pH = pI： 蛋白质处于中性环境，两边解离趋势相等而成兼性离子 pH ＞ pI：蛋白质处于碱性环境，羧基解离趋势大于氨基而成负离子
三、根据功能分类
催化蛋白 调节蛋白 结构蛋白 运输蛋白 贮藏蛋白 运动蛋白 防御蛋白 电子传递蛋白
第二节 蛋白质的组成单位-氨基酸
一、氨基酸的结构
COOH
1、结构通式
H
C R
NH2
2、构型：L型、D型
二、氨基酸的分类
1、按R基的极性不同来分类
含脂肪烃R基：Gly、Val、Ala 非极性R基氨基酸 Leu、Ile、 含芳香环及杂环R基：Phe、 Trp、Pro
不带电荷的极性R基：Ser、Thr、
Asn、Gln、Tyr、Cys 极性R基氨基酸 带正电荷的极性R基：Lys、His、 Arg 带负电荷的极性R基：Asp、Glu
2、按R基的化学结构不同来分类
含一氨基一羧基的 中性氨基酸： 含羟基的氨基酸：
Gly、Ala、Val、Leu、Ile、 Cys、Met Ser、Thr、 Asn、Gln Asp、Glu Lys、Arg
一、蛋白质的性质
1、蛋白质的相对分子质量 沉降系数S
2 、蛋白质的两性解离和等电点
等电点isoelectric point：蛋白质分子所带的 正电荷和负电荷相等时溶液的pH值。 pI在有中性盐时有明显变化，因分子中某些
解离基团可与盐的离子如Ca2+、Mg2+、Cl-、
HPO42-结合，观察到的pI在一定程度上决定于介
时溶液的pH值即为该蛋白质的等电点 （isoelectric point，pI）。
β －转角（β -turn）
特征：多肽 链中氨基酸
残基n的羰基
上的氧与残 基 （ n+3） 的 氮原上的氢 之间形成氢
键，肽键回
折1800 。
五、 蛋白质的超二级结构和结构域
(１)超二级结构（ supersecondary structure ）
含长短不等的A、B、C、D、E、F、G、H 共8个
α-螺旋。分子中几乎80％的氨基酸残基都是位于α螺旋结构中。α-螺旋之间的拐弯处（AB、CD、EF、 FG、GH）是无规卷曲。绝大多数亲水性R侧链分 布在分子的外表面，与水分子结合，使肌红蛋白
可溶于水溶液中。绝大多数疏水性R侧链埋藏在分
子内部。
分子表面有一个深陷的洞穴。该洞穴由C、E、
形成因素：与ＡＡ组成和排 列顺序直接相关。
多态性：多数为右手（较稳 定），亦有少数左手螺旋存 在（不稳定 ）；存在尺寸不同
的螺旋。
*影响α- 螺旋形成的因素
氨基酸组成和序列？ R基团？ 脯氨酸？
-折叠
①定义：两条或几条几乎完全伸展的多肽链侧向聚集在一起，相邻
肽链主链上的氨基和羰基之间形成有规则的氢键，维持这种片层结构的 稳定。
• Edman降解法的改进方法--- DNS-Edman降解法 – 用DNS(二甲基萘磺酰氯)测定N端氨基酸 • 原理DNFB法相同 • 但水解后的DNS-氨基酸不需分离，可直接用电泳或层析法 鉴定 • 由于DNS有强烈荧光，灵敏度比DNFB法高100倍，比 Edman法高几到十几倍 • 可用于微量氨基酸的定量
B.水解DNP-肽，得DNP-N端氨基酸及其他游离氨
基酸
C.分离DNP-氨基酸 D.层析法定性DNP-氨基酸，得出N端氨基酸的种 类、数目
Corey & Pauling
α－螺旋（α－helix）
特征：1、 每隔3.6个AA残 基螺旋上升一圈，螺距 0.54nm; 2 、 螺旋体中所有氨基 酸残基R侧链都伸向外侧， 链中的全部>C=0 和>N-H几 乎都平行于螺旋轴; 3、每个氨基酸残基的 >N-H与前面第四个氨基酸残 基的>C=0形成氢键，肽链上 所有的肽键都参与氢键的形 成。
第二章 蛋白质
蛋白质主要元素组成：C、H、O、N、S
及 P、
Fe、Cu、Zn、Mo、I、Se 等微量元素。•
蛋白质平均含N量为16％,这是凯氏定 氮法测蛋白质含量的理论依据： 蛋白质含量＝蛋白质含N量×6.25
第一节
蛋白质的分类
一、根据分子形状分类
二、根据分子组成分类
单纯蛋白质（如清蛋白等） 结合蛋白质（如核蛋白等）
荷，在电场中向阴极移动。
*在一定pH范围中，溶液的pH离AA等电点愈远，AA带净电荷 愈多。
氨基酸等电点的计算
一氨基一羧基AA 的等电点计算：
pI=
pK1+pK2
2
pK1+pKRCOOH
一氨基二羧基AA 的等电点计算：
pI=
2
pK2+pKRNH2
二氨基一羧基AA 的等电点计算：
pI=
2
可见，氨基酸的pI值等于该氨基酸的两性离子状态两侧
蛋白质中相邻的二级结构单位（即单个α －螺旋或β －折叠或β
－转角）组合在一起，形成有规则的、在空间上能辩认的二级结构组
合体称为蛋白质的超二级结构 基本组合方式：α α ；β ×β ；β β β
(2) 结构域（structure domain）
在二级结构的基础上，多肽进一步卷曲折叠成几个相对独立、近
的基团pK′值之和的二分之一。
蛋白质两性解离性质和等电点
Pr
NH3
+
+ +
OHH+
Pr
NH3 COO-
+
+ OH+ H+
Pr
NH2 COO-
COOH
pH< pI
净电荷为正
pH = pI
净电荷=0
pH > pI
净电荷为负
当蛋白质溶液在某一定pH值时，使某特定蛋白质分子上所带正负
电荷相等，成为两性离子，在电场中既不向阳极也不向阴极移动，此
3、蛋白质的四级结构
举例：血红蛋白的四级结构（亚基） 三、维持蛋白质构象的化学键
1、共价键：肽键、二硫键
2、非共价键：氢键、范德华力、
盐键（离子键）、疏水键
第五节 蛋白质结构与功能的关系
一、蛋白质一级结构和功能的关系 1、种属差异
2、分子病
二、蛋白质的空间结构与功能的关系 *别构现象
第六节 蛋白质的性质与分离、分析技术
似球形的三维实体，再由两个或两个以上这样的三维实体缔合成三级 结构，这种相对独立的三维实体称为结构域。
形成意义：
动力学上更为合理 蛋白质（酶）活性部位往往位于结构域之间，使其更具柔性
卵溶菌酶的三级结构中的两个结构域
结构域2结构域1来自-螺旋二硫键-转角 -折叠
a-氨基可与亚硝酸反应产生氮气
成盐和成脂反应 （2）羧基参加的反应 脱羧反应 （3）氨基和羧基共同参加的反应 两性解离（两性离子、两性解离、等电点） 茚三酮反应 成肽反应
（4）由侧链基团参加的反应
双缩尿反应 黄蛋白反应 乙醛酸反应 坂口反应 酚试剂反应 米伦氏反应
第三节
一、肽的结构
肽
几个重要的概念：肽、肽键、氨基酸 残基、N端C端、多肽、二硫键、 酰氨平面
第 四 节 蛋 白 质 的 二 级 结 构
一级结构
primary structure
二级结构
secondary structure 超二级结构 supersecondary structure 结构域 Structure doman Tertiary structure