1-蛋白质结构与功能(护本药学 2017上)

子，约占人体干重的45％。某些组织含
量更高，如脾、肺及横纹肌等高达80％
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蛋白质具有重要生物学功能
1.催化
2.调节 3.防御 4.转运 5.运动
酶
激素、受体、转录因子 免疫球蛋白 血红蛋白、载脂蛋白 肌动蛋白
6.营养
7.储存 8.结构
……
酪蛋白、卵清蛋白
铁蛋白 胶原蛋白、角蛋白
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Some Functions of Proteins
第一篇
生物大分子的结构与ห้องสมุดไป่ตู้能
蛋白质：生命的物质基础
核酸：遗传的物质基础
酶：生物催化剂
第一章 蛋白质的结构与功能
The Structure and Function of Protein
蛋白质是生命的物质基础
分布广：所有器官、组织都含有蛋白质；细胞的
各个部分都含有蛋白质
含量高：蛋白质是细胞内含量最丰富的生物大分
蛋白质的分子组成氨基酸的特性蛋白质的分子结构蛋白质的各级结构化学键蛋白质结构与功能的关系举例说明蛋白质的理化性质及其分离纯化应用molecularcomponentprotein一元素组成chemicalelementscarbon5055hydrogen67oxygen1924nitrogen1319平均16sulfate04其他元素p金属元素1616625凯氏定氮法kjeldahlprocedure经典的蛋白质定量方法二基本结构单位氨基酸aminoacid存在自然界中的氨基酸有300多种但组成人体蛋白质的氨基酸仅有20余种绝大多数蛋白质只由20种氨基酸组成且属l氨基酸甘氨酸除外
pH<pI pH=pI pH > pI
正电荷
向电场负极移动
两性离子
不移动
负电荷
向电场正极移动
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2、紫外吸收 (ultraviolet light absorption)
芳香族氨基酸（主要
是Trp和Tyr)在280nm
波长附近具有最大吸 收峰，其中Trp的最大 吸收最接近280nm。
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3、显色反应
4. 酸性氨基酸：Asp，Glu（含羧基）（2） 5. 碱性氨基酸：Arg、Lys、His（含氨基）（3）
人卫8版P9 表1-1
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1. 非极性脂肪族氨基酸
(Nonpolar, aliphatic R groups)
甲硫氨酸
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2. 极性中性氨基酸
(Polar, uncharged R groups)
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小结
1. 主要元素：碳、氢、氧、氮和硫，有些蛋白质还含有
少量磷和金属元素
2. 元素组成特点：平均含氮量为16% 蛋白质含量＝6.25×样品含氮量
3. 蛋白质基本结构单位：L--氨基酸
4. 氨基酸结构通式：RCH(NH2)COOH 5. 组成蛋白质的常见氨基酸种类：20种
6. 氨基酸的理化性质：两性解离、紫外吸收、显色反应、
The proteins luciferin and luciferase are reponsible for the light produced by fireflies.
Erythrocytes contain large amounts of the oxygentransporting protein hemoglobin. The protein keratin is the chief structural component of hair, scales, horn, wool, nails, and feathers of vertebrates. In reality, the chemical properties of powdered rhinoceros horn are no difference from those of powdered human fingernails.
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本章主要内容
蛋白质的分子组成 （氨基酸的特性） 蛋白质的分子结构 （蛋白质的各级结构，化学键）
蛋白质结构与功能的关系
（举例说明）
蛋白质的理化性质及其分离纯化
（应用）
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第一节 蛋白质的分子组成
The Molecular Component of Protein
一、元素组成
The composition of chemical elements
茚三酮反应
氨基酸与茚三酮水合物共热，生成蓝紫色化合物，其最大吸 收峰为570nm。
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等电点 紫外吸收
应用？
显色反应
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4、成肽反应 （peptide formation）
O NH2-CH-C H
甘氨酸
+
OH
O NH-CH-C H
甘氨酸
H
OH
-HOH
O O NH2-CH-C-N-CH-C H HH OH
蛋白质
水解
酸/碱/酶
肽
水解
氨基酸
• 单纯蛋白质：仅由氨基酸组成 • 结合蛋白质：还含有其它成分
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α-碳原子
羧基
氨 基 酸 的 基 本 结 构
氨基
氢原子 侧链基团
L-氨基酸的通式
COO
+
CH 3 R H
H
C
NH3
甘氨酸 丙氨酸
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半胱氨酸+半胱氨酸=胱氨酸
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脯氨酸（Proline）
亚氨基酸 CH2 CH2 CH2 CHCOO NH2+
成肽反应 （用途）
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THANKS! 谢 谢！
chenhao@
亲水氨基酸：西-硒代半胱氨酸；景-精氨酸；竹-组氨酸； 骨-谷氨酸 谷氨酰胺；伴-半胱氨酸；天-天冬氨酸, 天 冬酰胺；籁-赖氨酸；苏-苏氨酸；落-酪氨酸；比-吡咯 赖氨酸；丝-丝氨酸
孤雁本色，一行斜去浮生转 两鬓白，异家龙井难为甘
疏水氨基酸：本-苯丙氨酸；色-色氨酸；斜-缬氨酸；浮脯氨酸；两-亮氨酸；鬓-丙氨酸；异-异亮氨酸；家-甲 硫氨酸；甘-甘氨酸
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组成蛋白质的其他氨基酸
硒代半胱氨酸 ， Sec，1986
吡咯赖氨酸，Pyl，2002
D--氨基酸
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氨基酸的分类
——根据侧链的结构和理化性质 1. 非极性脂肪族氨基酸：侧链含烃链，呈疏水性（7） 2. 极性中性氨基酸：侧链有极性，但不带电荷， 通常含羟基、巯基、酰胺基等（5）
3. 芳香族氨基酸：Phe, Tyr, Trp（含芳香基团）（3）
氨基酸残基的修饰
磷酸化、乙酰化、甲基化、甲酰化
脯氨酸、赖氨酸羟化（羟脯氨酸和羟赖氨酸）
这些翻译后修饰，可改变蛋白质的溶解度、
稳定性、亚细胞定位、蛋白质相互作用等，
从而影响蛋白质的功能。
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三、氨基酸的理化性质
1、两性解离 （amphoteric property)
R CH COOH NH2
R CH COOH NH3+
凯氏定氮法(Kjeldahl procedure)
（经典的蛋白质定量方法）
毒奶粉为何有毒？
二、基本结构单位 — 氨基酸（amino acid）
存在自然界中的氨基酸有 300 多种，但组成 人体蛋白质的氨基酸仅有 20余种，绝大多数蛋白 质只由20种氨基酸组成，且属 L-α-氨基酸（甘氨 酸除外）。
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3. 芳香族氨基酸
(Aromatic R groups)
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4. 酸性氨基酸
（Negatively charged R groups）
+
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5. 碱性氨基酸
(Postively charged R groups)
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记忆方法之一
西湖景，紫竹为骨水潺潺 横笛相伴，闲听天簌静思禅 流苏落，心比双丝郁中缠
H+
R CH COONH3+
OH-
R CH COONH2
pH < pI
阳离子
pH = pI
氨基酸的兼性离子
pH > pI
阴离子
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(zwitterion)
（isoelectric point, pI） 氨基酸的等电点 在某一pH环境中，氨基酸解离成阴离子及阳离子的 趋势相等，所带净电荷为零，在电场中不泳动。此时， 氨基酸所处环境的pH值称为该氨基酸的等电点
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肽键
甘氨酰甘氨酸
肽键 (peptide bond)
α-羧基和α-氨基之间脱去一分子水形成的酰胺键， 是蛋白质中氨基酸间最基本的连接方式
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肽（peptide）
N-C
寡肽（oligopeptide，氨基酸残基数 < 10）
多肽（polypeptide，10<氨基酸残基数 <50）
肽链的两端：
氨基末端（amino terminal, N-端） 羧基末端（carboxyl terminal, C-端） 肽链方向：N端 → C端
碳 (C, Carbon) 50-55％
氢 (H, Hydrogen) 6-7％
氧 (O, Oxygen) 19-24％
氮 (N, Nitrogen) 13-19％——平均16%
硫 (S, Sulfate) 0-4％
其他元素（P、金属元素）
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蛋白质中氮含量占16％ 蛋白质含量＝氮含量/16％ ＝氮含量×6.25