第5章 蛋白质一

讲授提纲蛋白质概述氨基酸的结构与重点氨基酸的一般结构与特性（重点）肽氨基酸与蛋白质的分析分离（了解）蛋白质的结构( 重点与难点）蛋白质结构与功能的关系（重点与难点）第一节概述、蛋白质的定义(Protein)一蛋白质的定义蛋白质：是一切生物体中普遍存在的，由天然氨基酸通过肽键连接而成的生物大分子；其种类繁多，各具有连接而成的生物大分子；其种类繁多，各具有一定的相对分子质量，复杂的分子结构和特定的生物功能；是表达生物遗传性状的一类主要物质。

★结构★功能二、蛋白质在生命中的重要性早在1878年，思格斯就在《反杜林论》中指出：“生命是蛋白体的存在方式，这种存在方式本质上就在于这些蛋白是蛋白体的存在方式这种存在方式本质上就在于这些蛋白体的化学组成部分的不断的自我更新。

”可以看出:第，蛋白体是生命的物质基础；第一，蛋白体是生命的物质基础；第二，生命是物质运动的特殊形式，是蛋白体的存在方式；第三，这种存在方式的本质就是蛋白体与其外部自然界不断的新陈代谢。

1、蛋白质是生物体内必不可少的重要成分蛋白质占干重人体中（成年人）人体45%水55%细菌50%~80% 蛋白质19%真菌14%~52% 脂肪19%酵母菌14%~50% 糖类＜1%白地菌50% 无机盐7%2、蛋白质的生物学功能※催化：生命中所有的反应都是由酶催化的※调节：调节蛋白，生长激素；胰岛素※运输: 血红蛋白，脂蛋白对脂的转运※运动: 肌肉收缩：肌动蛋白、肌球蛋白；游动：微管蛋白运动肌肉收缩肌动蛋白肌球蛋白游动微管蛋白※贮存：卵清蛋白为鸟类胚胎发育提供氮源，母乳中酪蛋白※受体：接受、传递信息的受体※结构：毛发、角、指甲的a-角蛋白；腱、皮肤的胶原蛋白※防御和进攻：抗体，免疫球蛋白最近研究成果★法发现免疫系统一特殊蛋白质(启动或瘫痪）★科学家发现存储记忆脑蛋白（关键作用）学家发存储脑白关键作★瑞士科学家发现两种大肠癌蛋白（引发）★美国科学家发现糖尿病相关蛋白质（引发）★日本发现蛋白质相互作用导致疑难病症★日发现感光蛋白质植物在光弱处能生存★科学家首次完整测出古动物化石蛋白质★★★★★★三、蛋白质的元素组成蛋白质是一类含氮有机化合物，除含有碳、氢、氧外，还蛋白质是一类含氮有机化合物除含有碳氢氧外还有氮和少量的硫。

某些蛋白质还含有其他一些元素，主要是磷、铁、碘、锌和铜等。

这些元素在蛋白质中的组成百分比约为：铁碘锌和铜等这些元素在蛋白质中的组成百分比约为碳50％氢7％氧23％氮16%硫0—3％其他微量三、蛋白质的元素组成★蛋白质含量的测定：凯氏定氮法(测定氮的经典方法)优点：对原料无选择性，仪器简单，方法也简单：易将无机氮(如核酸中的氮)，都归入蛋白质中, 缺点易将无机氮都归入蛋白质中不精确。

一般来说蛋白质含氮量平均在取其倒数般来说，蛋白质含氮量平均在16%，取其倒数100/16=6.25，即为蛋白质换算系数，其含义是样品中每存在1g元素氮，就说明含有6.25g 蛋白质。

※蛋白质含量=氮的量×6.25四、蛋白质的分类1、按组成单纯蛋白质：仅由氨基酸组成，水解为α-氨基酸，如球蛋白。

结合蛋白质=单纯蛋白质+辅基（非蛋白质部分称为辅基或配体）。

2、根据物理特性与功能纤维蛋白：一般不溶于水，线性结构，分子具有韧性，如α-角蛋白。

球蛋白：大多是水溶性的，多肽链紧密折叠，形状近似球形或椭球形。

细胞中大多数可溶性蛋白，如胞质酶类。

五、蛋白质中的氨基酸是通过肽键连接的肽键（酰胺键）氨基酸残基肽键形成动画六、蛋白质的结构（构象和构型?）七、蛋白质的水解1、酸水解常用6mol/L的盐酸或4mol/L的硫酸在105-110℃条件下进行水解，反应时间约20小时。

优点：不容易引起水解产物的消旋化；缺点：色氨酸被沸酸完全破坏。

含有羟基的氨基酸如丝氨酸或苏氨酸有一小部分被分解；天冬酰胺和谷氨酰胺侧链的酰胺基被水解成了羧基。

2、碱水解一般用5mol/L氢氧化钠煮沸10-20小时。

由于水解过程中许多氨基酸都受到不同程度的破坏，产率不高。

优点：色氨酸在水解中不被破坏。

缺点：部分水解产物发生消旋化。

3、酶水解蛋白水解酶（proteolytic enzyme）或称蛋白酶（proteinase）。

优点：不会破坏氨基酸，也不会发生消旋化。

缺点：产物为较小的肽段，水解不彻底。

第二节氨基酸氨基酸是蛋白质水解的最终产物，是组成蛋白质的基本单位。

从蛋白质水解物中分离出来的氨基酸有二十种，除解物中分离出来的氨基酸有二十种除脯氨酸和羟脯氨酸外，这些天然氨基酸在结构上具有共同特点。

一、氨基酸的结构(Pro除外）-α碳原子α-氨基酸基本结构通式氨基酸的旋光性及立体异构体y)A、氨基酸都具有旋光性（Gly。

B、每一种氨基酸都具有D-型和L-型两种立体异构体。

镜面二、氨基酸的分类（按侧链基团）（1）R为脂肪烃基的氨基酸（5种）A、R基均为中性烷基，R基对分子酸碱性影响很小，它们几乎有相同的等电点（6 .0±0.03）。

它们乎有相的等电点B、Gly是唯一不含手性碳原子的氨基酸，因此不具旋光性（在蛋白质构象中起着独一无二的作用）。

C、从Gly至Ile，R基团疏水性增加。

D、Ile具有2个手性碳原子。

（2）R中含有羟基和硫的氨基酸（共4种）Ser的-CH2 OH基（pKa=15）在生理条件下不解离，但在大多数酶的活性中心都发现有Ser残基存在。

Ser和Thr的-OH往往与糖链相连，形成糖蛋白。

★Cys的R中含巯基（-SH），具有两个重要性质：（1）在较高pH值条件，巯基离解。

（2）两个Cys的巯基氧化生成二硫键，生成胱氨酸。

Cys与结石★Met在生物合成中是一种重要的甲基供体。

（3）R中含有酰胺基团（2种）酰胺基中氨基易发生氨基转移反应，基转移反应与其他极性氨基酸侧链上的原子形成氢健。

（4）R中含有酸性基团（2种）Asp侧链羧基pKa为3.86，Glu侧链羧基pKa为4.25它们是唯一在生理条件下带有负电荷的两个氨基酸，这两个aa经常出现在蛋白表面。

（5）R中含碱性基团（3种）Lys侧链氨基的pKa为10.53，生理条件下，Lys侧链带有一个正电荷+）有个正电荷（—NH3），侧链的氨基反应活性增大。

是碱性最强的氨基酸，侧链上的胍基是已知碱性最Arg是碱性最强的氨基酸侧链上的强的有机碱，pKa值为12.48，生理条件下完全质子化。

His是pKa值最接近生理pH值的一种（游离氨基酸中为6.00，在多肽链中为7.35 ），是在生理pH条件下7.35唯一具有缓冲能力的氨基酸。

His在酶的酸碱催化机制中起重要作用。

（6）芳香族氨基酸在280nm处，Trp吸收最强，Tyr次之，Phe最弱（260nm）。

（7）杂环族氨基酸（1种）Pro的α-亚氨基是环的一部是环的部分，具有特殊的刚性结构。

一般出现在两段α-螺旋之间的转角处，Pro残基所在位置引进转折的变化*根据氨基酸的极性进行分类（P125）非极性不带电荷极性带正电荷带负电荷非极性氨基酸（9种）在维持蛋白质的三维结构中起着重要作用（蛋白质的疏水核心）。

（2）不带电荷的极性氨基酸（6种）侧链都能与水形成氢键因键，因此很容易溶于水。

（3）带负电荷的极性aa(酸性aa)（4）带正电荷的aa(碱性aa)*营养学角度分类必需aa ：人体不能合成，必须由食物供给人体以合成非必需aa ：人体可以合成I le M et V al L eu T rp P he T hr L ys 一家写两三本书来完全蛋白含必需齐全数量充足比例适当（奶蛋 婴儿期：A rg 和H is （Tip MTV Hall)：含必需aa 齐全，数量充足，比例适当（奶、蛋、鱼、肉等)不能提供人体必需的全部如胶原蛋白不完全蛋白：不能提供人体必需的全部aa，如胶原蛋白。

巧记氨基酸单字母符号：笨——F ool……F苯丙氨酸l赖氨酸：赖皮——砍（K an）他……K）精氨酸：精子——人（R en）……R色氨酸：色狼——W olf……Wll）酪氨酸：奶酪——黄色（Y ellow）……Y天冬氨酸：天——地（D i）……D谷氨酸：谷子里面有很多酶——E nzyme……E 天冬酰胺：As n……N谷氨酰胺：Gln ……QAsp/Asn：两个A加一块=BGlu/Gln：总是低人一头，排老末吧：Z几种不常见的蛋白质氨基酸非蛋白质氨基酸（P129）不组成蛋白质，但有生理功能（1）L-型α–氨基酸的衍生物L瓜氨酸、L鸟氨酸是尿素循环的中间物。

L-L-（2）D-型氨基酸D-Glu、D-Ala（肽聚糖中）、D-Phe（短杆菌肽S）。

D Gl D Al）D Ph）（3）β-、γ-、δ-氨基酸β-Ala（泛素的前体）、γ-氨基丁酸（神经递质）。

各种氨基酸的大小Gly Ala Val Leu IlePhe Tyr Trp Cys MetCStryer (1995) Biochemistry (4e) p.20总结十种氨基酸的结构特点总结：二十种氨基酸的结构特点¾支链氨基酸：缬氨酸、亮氨酸，异亮氨酸¾含羟基的氨基酸：丝氨酸、苏氨酸¾含硫的氨基酸：半胱氨酸（含巯基）、甲硫氨酸（含硫甲基）¾含苯环的氨基酸：苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸¾含胍基的氨基酸：精氨酸¾含咪唑基的氨基酸：组氨酸¾亚氨基酸：脯氨酸¾含酰胺的氨基酸：天冬酰胺、谷氨酰胺¾含吲哚基的氨基酸：色氨酸含ε-氨基的氨基酸：¾赖氨酸作业：1、写出20种AA的结构式（侧链分类）。

构2、写出Ile、Thr 的立体异构体。

三、氨基酸的重要理化性质三1、一般物理性质α–氨基酸都是白色晶体，其形状因构型而异。

(1)溶解性：一般都能溶于水，除胱氨酸（Cys-Cys)、Tyr,并能溶解于稀酸或稀碱中，但不能溶解于有机溶剂。

但不能溶解于有机溶剂(2)熔点：氨基酸的熔点极高，一般在200℃以上。

（3）味感：其味随不同氨基酸有所不同，有的无味、有的甜、其味随不同氨基酸有所不同有的无味有的甜有的味苦，谷氨酸的单钠盐有鲜味，是味精的主要成分。

（4）旋光性：（）旋光性除甘氨酸外，氨基酸都具有旋光性，能使偏振光平面向左或向右旋转，左旋者通常用（-）表示，右旋者用（+）表示。

(5)(5) 、光吸收：构成蛋白质的20种氨基酸在可见光区都没有光吸收，但在远紫外区(<220nm)均有光吸收。

在近紫外区(220-(220300nm)只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力。