第一节 蛋白质是生命的物质基础

第二章
蛋白质（protein）
第一节 蛋白质是生命的物质基础
第二节 蛋白质的化学组成 第三节 肽 第四节 蛋白质的分子结构
第五节 蛋白质分子结构与功能的关系
第六节 蛋白质的性质
第七节 蛋白质的分类
第一节 蛋白质是生命的物质基础
一、蛋白质是构成生命体的基本成分
人体部分组织器官中蛋白质含量
器官或组织 心 肝 肾 蛋白质含量g/100g干组织 60 57 72
（2）、氨基酸的等电点及其计算
氨基酸所带净电荷为零时所处溶液的pH值称 为该氨基酸的等电点，用pI表示。 ①侧链不解离：以Gly为例
COO
H3
来自百度文库
+ N
C H H
H+
COOH + H3N C H 二元弱酸 H
COOH + H3 N C H H
二元弱酸
COO
K1
H3
+ N
C H
+ H +H
一元弱酸
根据质量作用定律：
分 类
思考题
基本氨基酸，稀有氨基酸以及非蛋白质 氨基酸的区别？ 生物体内只有蛋白质才含有氨基酸。 这句话是否正确 ？
（二）、20种氨基酸的结构通式
氨基酸分子中碳原子的顺序规定：
D和L构型的规定
D－甘油醛
L－甘油醛
20种氨基酸的共同特点
COOH H2N C H R
1、不同的氨基酸，R侧链不同， 其余部分是相同的，（Pro例 外）； 2、为α-氨基酸， （Pro例外： α -亚氨基酸 ）； 3、为L-构型：（Gly例外）
pI=1/2(pK1+pK2)
K1为α-羧基的解离常数, K2为α-氨基的解离常数。
②侧链上有解离基团的氨基酸：
以Asp为例： COOH CH-NH2 CH2 COOH
Asp
②侧链上有解离基团的氨基酸：
以Asp为例：
COOH CH-NH3+ K1 CH2
COOH
Asp+
COOCH-NH3+ KR CH2
NH3+与其它基团比，pK值低的先解离
b、 AA的pI等于该氨基酸两性离子状态两 侧基团pK之和的一半
思考题
1、已知lys中，a-COOH的pK=2.18，a- NH3+ 的pK=8.95， ε-NH3+的pK=10.53，计算lys 的pI？ 2、已知His中，a-COOH的pK=1.82，a- NH3+ 的pK=9.17，咪唑基的pK=10.53，计算His 的pI？
[Gly±][H+] K 1= [Gly+]
COO
COO
K2
H3
+ N
C H H
H2 N C H
+ H +H
一元弱酸
[Gly-][H+] 根据质量作用定律： K2= [Gly±]
[Gly±][H+] K 1= [Gly+]
[Gly-][H+] K 2= [Gly±]
[Gly+]=
[Gly±][H+] K1
L-α-氨基酸的结构通式 4、具有旋光性：（Gly例外）
CH2
CH2
CH2 CH-COOH
NH
脯氨酸(Pro）
COOH H2 N C H H
甘氨酸(Gly）
（二）、氨基酸（Amino acids）的表示方法
用三字母或单字母符号表示，如：
甘氨酸（Gly，G） 丙氨酸（Ala，A）
（三）、氨基酸的分类
（天冬）
（谷）
胍基
咪唑基
（赖）
（精）
（组）
思考题？ 1、氨基酸的元素组成及特点？ 2、氨基酸的结构通式？ 3、酸性氨基酸，碱性氨基酸和 含硫氨基酸分别是？
COOH H2N C H R
2、根据侧链基团的结构不同分类
1）、脂肪族氨基酸：Gly、Ala、Val、Leu、 Ile、Met（含硫）、Cys （含硫） 、Arg、 Lys、Asp、Glu、Asn、Gln、Ser、Thr
第二节 蛋白质的化学组成 第三节 肽 第四节 蛋白质的分子结构
第五节 蛋白质分子结构与功能的关系
第六节 蛋白质的性质
第七节 蛋白质的分类
第二节 蛋白质的化学组成 一、蛋白质的元素组成 二、蛋白质的氨基酸组成 三、氨基酸的分类
四、氨基酸的理化性质
1、氨基酸的两性性质 2、氨基酸的光学性质 3、氨基酸的化学性质
测定蛋白 质 N 末端氨 基酸或蛋 白质测序
ATZ
NH2端
弱碱
+ PITC
PTC
H+（无水）
H+（有水）
PTH
循环
纸层析鉴定
习题
1、280nm波长处有吸收峰的氨基酸为（ ） A、精氨酸 B、色氨酸 C丝氨酸 D、谷氨酸 2、芳香族氨基酸是（ ） A.苯丙氨酸 B.酪氨酸 C.色氨酸 D.脯氨酸
第二章
与a- NH2起反应
Frederick Sanger：英国生物化学家
1918－
测定蛋白质N末端氨基酸
DNFB+蛋白质
弱碱中
DNP-蛋白质
6mol/L HCI
DNP-氨基酸 +（n-1）多肽
乙醚抽提
DNP-氨基酸
纸层析
鉴别种类
（2）、与异硫氢酸苯酯（PITC）
Edman反应
与a- NH2起反应
Edman降解
脂肪组织
14
蛋白质占人体重量的16.3%。
二、蛋白质是生物的功能物质 1、生物催化作用：酶 食物蛋白 苯丙氨酸
羟化酶①
苯丙酮酸
酪氨酸
尿黑酸
尿黑酸氧化酶③
酪氨酸酶②
黑色素
①缺乏：苯丙酮尿症 ②缺乏：白化病
乙酰乙酸等
③缺乏：尿黑酸症
2、代谢调节作用：激素
胰岛素
3、免役保护作用 如：抗体（免疫球蛋白）
2、氨基酸的光学性质
（1）、旋光性：除Gly（甘） （2）、光吸收 A、在可见光区：全部无光吸收 B、在紫外区：三种有光吸收 Tyr（酪）：275nm
Phe（苯） ：257nm
Trp（色） ：280nm
蛋白质定量：紫外光吸收法（蛋白质的最大光 吸收在280nm）
3、氨基酸的化学性质
（1）、与2,4-二硝基氟苯反应(Sanger反应)
8、不同蛋白质的含________量颇为相近,平 均含量为________%. 9、组成蛋白质的20种氨基酸中，酸性氨基 酸是________________和________________。
（四）、氨基酸的理化性质
1、两性性质及等电点： （1）、两性电解质 通常情况下，氨基酸以两性离子的 形式存在，如下图所示：
1、根据侧链基团的极性分类： 1）、非极性氨基酸（8种）： Ala（丙），Val（缬），Leu（亮）， Ile（异亮），Met（甲硫或蛋）, Phe（苯丙）, Trp（色）, Pro（脯）。 2）、极性氨基酸（12种）
2）、极性氨基酸（根据带电性质）
（1）、R基团不带电荷（7种） Gly（甘），Cys（半胱），Ser（丝），Thr（苏）， Tyr（酪）,Asn（天冬酰胺），Gln（谷氨酰胺） （2）、酸性氨基酸（2种）：Glu（谷），Asp（天冬） （3）、碱性氨基酸（3种）： His（组），Arg（精），Lys（赖）
COOH H2 N C H R
COO
H3
+ N
C H R
通过改变溶液的pH，可使氨基酸分子的解 离状态发生改变。
COO
COO
OH-
H3
+ N
C H R
H2N C H R
主要以阴离子的形式存在
氨基酸：酸
COO
H3
+ N
C H R
H+
COOH + H3N C H R
主要以阳离子的形式存在
氨基酸：碱
结论：AA是两性电解质
总结论：pI等于该氨基酸两性离子状态两侧 基团pK之和的一半。
③计算原则
a、首先写出该氨基酸的多元弱酸形式和分 布解离方程 解离度：-COOH﹥ -NH3+
羧基：α-COOH ﹥ β -COOH ﹥ γ-COOH
氨基：α-NH3+ ﹥ β -NH3+ ﹥ γ-NH3+ ﹥δ-NH3+ ﹥ ε -NH3+
3、测得某一蛋白质样品的氮含量为0.40g,此样品约 含蛋白质多少 A.2.00g B.2.50g C.6.40g D.3.00g E.6.25g 4.下列含有两个羧基的氨基酸是: A.精氨酸 B.赖氨酸 C.甘氨酸 D.色氨酸 E.谷氨酸 5.含硫氨基酸包括: A.甲硫氨酸 B.苏氨酸 C.组氨酸 D.半胖氨酸 6.下列哪些是碱性氨基酸: A.组氨酸 B.蛋氨酸 C.精氨酸 D.赖氨酸 7.芳香族氨基酸是: A.苯丙氨酸 B.酪氨酸 C.色氨酸 D.脯氨酸
4、物质的转运和储藏 血红蛋白：运输O2和CO2
血浆运铁蛋白：运输铁并在肝中形成铁 蛋白复合物而储存
5、运动与支持作用
肌动蛋白和肌球蛋白
6、生长、繁殖、遗传和变异
核蛋白和阻遏蛋白等。
7、接受和传递遗传信息 如味觉蛋白等
错误舌头“地图” （1974年以前 ）
8、毒蛋白
如蓖麻蛋白，蛇毒蛋白等
第二节 蛋白质的化学组成
[Gly-] =
K2[Gly±]
[H+]
在等电点时: [Gly-]= [Gly+]
[H+]2 = K1 K2
-lg[H+]2 = -lgK1 K2
-2lg[H+]= -lgK1-lgK2 2pH=pK1+pK2 pI=1/2(pK1+pK2)
[Gly+]
[Gly±]
[Gly-]
结论1:对侧链基团不解离的氨基酸来说，pI 相当于该氨基酸的两性离子状态两侧的基团 pK之和的一半。
肽键：氨基酸之间脱水后形成的共价键称肽 键（酰胺键）。 肽链：氨基酸之间通过肽键连接而成的链。
寡肽：2-10个氨基酸组成的肽； 多肽：10个以上氨基酸组成的肽。
血红蛋白
二、肽链
1、线状
肽链写法：游离α-氨基在左，游离α-羧基 在右，氨基酸之间用“-”或“•”表示肽键。 例：H2N-丝氨酸-亮氨酸-苯丙氨酸-COOH
2）、芳香族氨基酸（3种）：Phe、Tyr、Trp
3）、杂环氨基酸（2种）：His、Pro
组氨酸（His）和脯氨酸（Pro）
CH2
CH2
CH2 CH-COOH
NH
脯氨酸(Pro）
组氨酸（His）
咪唑基
组氨酸（His）
习题
1 、在下列所有氨基酸溶液中，不引起偏振光旋转 的氨基酸是（） A、丙氨酸 B、亮氨酸 C、甘氨酸 D、丝氨酸 2、天然蛋白质中含有的20种氨基酸的结构（） A、全部是L－型 B、全部是D型 C、部分是L－型，部分是D－型 D、除甘氨酸外都是L－型
答案
1、pI=1/2（8.95+10.53）=9.74
2、pI=1/2（9.17+ 10.53 ）=？
④ 蛋白质分子中可解离的侧链基团：7种
a、ε- NH3+ （Lys） b、β-COOH（Asp） c、γ-COOH（Glu） d、-SH（Cys） e、酚羟基（Tyr） f、咪唑基（His） g、胍基（Arg）
咪唑基
N
NH
N+H NH
胍基 NH2 -C NH -C
NH2 NH2+
（3）pH对氨基酸带电性质的影响 ①pH = pI，主要以两性离子形式存在；
②pH > pI， 主要以负离子形式存在；
③pH < pI， 主要以正离子形式存在；
思考题
有4种氨基酸，其解离常数分别为：
氨基酸 Cys Glu pK1（α-COOH） 1.71 2.19 pK2（α-NH3+） 8.33 9.67 pK3（R） 10.78 4.25
一、蛋白质的元素组成
元素分析：C、H、O、N。 有些蛋白质含有S或P，Fe，Zn等 蛋白质元素组成的特点：N的含量平均为16%， 即每克氮相当于6.25克蛋白质。 ——凯氏定氮法的理论基础。
某生物样品，用凯氏定氮法测得其含有 0.1g氮，问此生物样品的蛋白质含量? 蛋白质含量＝生物样品含N量×6.25
Arg
Tyr
2.17
2.20
9.04
9.11
12.48
10.07
问（1）、四种氨基酸的pI分别是多少？ （2）、四种氨基酸在pH7的电场中各向哪个方 向移动？
思考题 1、氨基酸的等电点？ 2、怎样计算氨基酸的等电点？ 3、pH对氨基酸带电性质的影响？
第二章
蛋白质（protein）
第一节 蛋白质是生命的物质基础
凯氏定氮仪
二、蛋白质的氨基酸组成
蛋白质 水解 氨基酸
蛋白质是由氨基酸为单位组成的一类重要 的生物大分子。
（一）生物体内存在数百种氨基酸。 1、组成蛋白质的基本氨基酸：20种 2、蛋白质的稀有氨基酸：指基本氨基酸的衍 生物，是蛋白质合成后，基本氨基酸经酶促 修饰而来。 如：5-羟基赖氨酸 3、非蛋白质氨基酸：指不在蛋白质中出现 的氨基酸。 如：鸟氨酸，瓜氨酸等。
COOH
Asp±
COOCOOCH-NH3+ K2 CH-NH2 CH2 CH2 COOCOO= Asp+
主要存在形式
Asp= 忽略不计
pI=1/2(pK1+pKR)=1/2（2.09+3.86）=2.98
结论2：对侧链基团解离的氨基酸来说，pI 也相当于该氨基酸的两性离子状态两侧的基 团pK之和的一半。
蛋白质（protein）
第一节 蛋白质是生命的物质基础
第二节 蛋白质的化学组成 第三节 肽 第四节 蛋白质的分子结构
第五节 蛋白质分子结构与功能的关系
第六节 蛋白质的性质
第七节 蛋白质的分类
第三节 肽
一、肽和肽键 肽（peptide）：一个氨基酸的α-羧基 和另一个氨基酸的α-氨基脱水缩合而 成的化合物。