第二章 蛋白质
2第二章蛋白质
O2N
R
室温
F ＋ H2N CH COOH
O2N
pH8～9
NO2
R HN CH COOH＋ HF
NO2
DNFB
DNP - 氨基酸 此反应最初被Sanger 用于测定
肽链 N-端氨基酸种类和数目
第二节 蛋白质的构件组成单位-氨基酸
蛋白质的水解（了解）
根据蛋白质的水解程度，可分为完全水解和部分 水解两种情况： —完全水解或彻底水解，得到的水解产物是各种 氨基酸的混合物； —部分水解（不完全水解），得到的产物是各种 大小不等的肽段和氨基酸.
① 酸水解：常用6 mol/L的盐酸或4 mol/L的硫酸在105110℃条件下进行水解，反应时间约20小时。
极 性 中 性 氨 基 酸
带负电荷的氨基酸 带正电荷的氨基酸
练习题 1：下列含有两个羧基的氨基酸是： A．精氨酸 B．甘氨酸 D．色氨酸 E．谷氨酸
练习题 2：下列含有咪唑环的氨基酸是： A．精氨酸 B．组氨酸 D．色氨酸 E．谷氨酸 练习题 3：下列哪种氨基酸为亚氨基酸： A．精氨酸 B．脯氨酸 D．色氨酸 E．谷氨酸
1899 1901 1901 1901 1904 1922 1935
Morner Fischer Fischer Hopkins Erhlich Mueller McCoy et al
牛角 奶酪 奶酪 奶酪 纤维蛋白 奶酪 奶酪
氨基酸的名称与符号
alanine
丙氨酸
AlaLeabharlann Aarginine
精氨酸
Arg
练习题：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
第二章第二节 蛋白质的结构与功能
探究二：蛋白质的结构、功能
• 氨基酸是组成蛋白质的基本单位，氨基酸是如 何构成蛋白质的呢？
• 若10个氨基酸脱水缩合形成一条肽链，该化合 物的名称是什么？此时氨基酸数与肽链数、肽 键数及脱去的水分子数之间的数量关系。
氨基酸的连接方式：
R1
H — C — CO-OH NH2
比较下列氨基酸并找到他们的共同部分： H H H2 N C H
甘氨酸
COOH
H2 N
C
COOH
CHCOOH
天冬氨酸
H H2 N C COOH H2 N
H C COOH
CH3
丙氨酸
CH2CH2CO基酸结构通式
C
COOH
羧基
H
（1）至少含一个氨基和一个羧基，并且都有
一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上
多肽链
空间结构
☞ 请阅读课本第19页2-4表格，了解蛋
白质的功能？
1.催化作用 细胞内的化学反 应离不开酶的催 化。绝大多数酶 都是蛋白质。 （图示为胃蛋白 酶结晶）
2.运输作用 作为运输载体， 如血红蛋白、载 体蛋白。
3.运动
肌动蛋白
4、防御作用： 抗体
5.调控 ：生长激素
肢 端 肥 大 症
脱水缩合
R2
H-N — C — COOH
H
H H
H2O
R1 R2
H — C — CO
NH2
肽键
NH — C — COOH
H
二肽
探究二：蛋白质的结构、功能
若一个蛋白质是由n个氨基酸构 成的m条肽链，且氨基酸的平均分 子量为A，则该蛋白质的相对分子 量为多少？
第二章蛋白质
一、食物蛋白质含量
二、食物蛋白质消化率 指在消化道内被吸收的蛋白质占摄入蛋白质的
百分数。
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17
（一）蛋白质（N）表观消化率 即不计内源粪氮的蛋白质消化率。
蛋白质（N）表观消化率（%）=（I-F）/I×100
（二）蛋白质（N）真消化率 考虑粪代谢时的消化率。
蛋白质（N）真消化率（%）=[I-（F-FK）]/I×100 I代表摄入氮，F代表粪氮，FK代表粪代谢氮
实验期内蛋白质摄入量（g）
对照功效比值
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• 生物价(BV)
生物价 反映食物蛋白质消化吸收后被机体利用的程度。
氮储留量
I-（F-Fk）-（U-Um）
BV= ———— ×100 = ——————————
氮吸收量
I-（F-Fk）
I、F、U分别为摄入氮、粪氮、尿氮
Fk为无氮饲料期粪代谢氮
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三、食物蛋白质的利用率 指食物蛋白质被消化吸收后在体内被利用的程度。
• 蛋白质功效比值(PER) 是指实验期内，动物平均每摄入1g蛋白质时所增加的
体重克数。
实验期内动物体重增加量（g）
实验功效比值
PER=--------------------------------------- 被测蛋白质PER= ——————×2.5
• 膳食中蛋白质的氨基酸模式与机体氨基酸需要相符 的程度。
• 个体总氮摄入量与总氮需要量的接近程度。 • 必需和非必需氨基酸之间的平衡。 • 能量摄入要与能量需要匹配。 3、氨基酸代谢的器官特异性 氨基酸代谢的主要部位
是小肠、肝、肌肉和肾。
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动物生物化学 第二章 蛋白质
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。
第二章 蛋白质
3、蛋白质的化学组成
(1) 元素组成
都含有C、H、O、N 其他主要是S、P、Fe、Cu、Zn、 Mg 和I等。 元 素 C H O N S P 百 分 含 量 平 均（%） 50∼55 6.9∼7.7 21∼24 15.0∼17.6 0.3∼2.3 0.4∼0.9 52 7 23 16 2 0.6
Amino acids are ampholytes (两性电解质)
(4) Isoelectric Point
NH3+ R C COOH H II
K1 OHH+
NH3 R C COOH I
+
K2 OHH+
NH2 R C COOH III
1
Low pH
1
+1
1
High pH
如果在某一 pH 值下，氨基酸所带正电荷的数 目与负电荷的数目正好相等，即净电荷为零， 则称该 pH 值为该氨基酸的等电点 (pI)。
？
二、Amino Acids
什么是氨基酸？什么又是α-氨基酸？
组成肽和蛋白质的结构单元分子 --- α- amino Acid
二、Amino Acids
1. Configuration
Side chain
When R ≠ H, α-C is a chiral carbon, there are two stereoisomers (D and L- α- amino acid) The amino acids in natural proteins are the Lα - amino acids.
2. 20 standard amino acids
(1) Nonpolar side chain (9 members)
第二章 蛋白质
第二节 氨基酸
(2)碱法水解 (3)酶法水解 选择合适的蛋白酶，在适当的 pH和温度条件下与蛋白质溶液混匀，保温， 经一定时间得到所需的水解产物。 啤酒工业中用蛋白酶水解大分子蛋白质可 除去蛋白质混浊。增加产品稳定性。 (4)稀酸、稀碱水解
第二节 氨基酸
二、氨基酸的结构和分类 1、常见氨基酸 2、蛋白质分子中的稀有氨基酸
第一节 概述
二、蛋白质的化学组成 1、元素组成： 主要有C、H、O、N和少量S 有些蛋白质还有P、Cu、Fe、Mn、Mo、Co、 Zn、Mg、Ca等矿质元素
蛋白质换算系数
第一节 概述
2、蛋白质大分子的化合物组成 两种类型：单纯蛋白质和结合蛋白质
第一节 概述
单纯蛋白质：完全水解产物只有α-氨基酸。 结合蛋白质：由单纯蛋白质与耐热的非蛋白 质物质结合而成的，其非蛋白质部分称为 辅基。 结合蛋白质分子＝单纯蛋白质+辅基
第二章 蛋白质
第一节 概述
一、蛋白质的概念 二、蛋白质的化学组成 三、蛋白质的分类 四、蛋白质的分布和生物学意义
第一节 概述
一、什么是蛋白质 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；是表达生物遗传性的一类主要物质。
第一节 概述
2、蛋白质的生物学作用 (1)形态学功能：生物体的各种组织结构都有 蛋白质参加构成，如动物的角、毛、肉等 形态结构的干物质主要成分都是蛋白质。 (2)生理活性功能：如酶的催化作用，糖蛋白 的细胞识别作用 (3)外氨基酸
一、蛋白质的水解 二、氨基酸的结构和分类 三、氨基酸的理化性质 四、氨基酸的分离制备和分析鉴定
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
第二章--蛋白质的结构和功能
COOH
COO-
H2N C H 或 H3N+ C H
R
R
R代表氨基酸侧链
1.组成蛋白质的氨基酸都是α-氨基酸 （脯氨酸为α-亚氨基酸）。
α -碳原子，即与-COOH相邻碳原子。 氨基均连在α -碳原子上，故为α-氨基 酸。
2.组成人体蛋白质的氨基酸都是 L 型，即 L-α-氨基酸。
不同的氨基酸其侧链不同，除甘氨酸外，其余 氨基酸的α-碳原子分别连接 4 个不同原子或基团， 是手性碳原子，有两种不同的构型，即L型和D型。
(一)氨基酸的命名
1.系统命名法 以 羧基为母体，碳原子的 位次以阿拉伯数字或希 腊字母标示。
2.俗称
H3C CH COOH NH2
α -氨基丙酸（丙氨酸）
（二）氨基酸的结构特点
自然界存在的氨基酸有300多种，但组成人体 蛋白质氨基酸仅有20种，且都有特异的遗传密码， 为编码氨基酸。
氨基酸的结构通式可用下式表示：
COOH
H2N C H R
L-α -氨基酸
COOH
H C NH2 R
D-α -氨基酸
（三）氨基酸的分类
（三）氨基酸的分类
基本氨基酸的分类方法一： 按侧链结构分类
脂肪族氨基酸(15种) 芳香族氨基酸(3种) 杂环氨基酸(2种)
（三）氨基酸的分类
基本氨基酸的分类方法二： 按侧链R基团极性分类 非极性(疏水)氨基酸(9种) 极性不带电荷氨基酸(6种) 极性带正电荷氨基酸(碱性氨基酸)(3种) 极性带负电荷氨基酸(酸性氨基酸)(2种)
蛋白质是由许多氨基酸单位通过肽键连接形成 的具有特定分子结构的高分子化合物。
蛋白质的分子结构可分为一级、二级、三级和 四级。一级结构是蛋白质的基本结构，二级、 三级、四级结构称为高级或空间构象。
生物化学第二章蛋白质知识点归纳
一、概述
结合蛋白：由简单蛋白与其它非蛋白成分结合而成。按辅基种类分为： 1 核蛋白（nucleoprotein ） 核酸 2 脂蛋白（lipoprotein ） 脂质 3 糖蛋白（glycoprotein） 糖 4 磷蛋白（phosphoprotein） 磷酸基 5 血红素蛋白（hemoprotein ） 血红素 6 黄素蛋白（flavoprotein ） FAD 7 金属蛋白（metallaprotein ） 金属
据R基团 极性分类
例外：
COO+α
H3N C H
R
Gly —— 没有手性
构型与旋光方向没有直接对应关系，L-α-氨基酸有的为左旋，有的为右旋， 即使同一种L-α-氨基酸，在不同溶剂也会有不同的旋光度或不同的旋光方向。
二十种常见蛋白质氨基酸的分类、结构及三字符号
据R基团化学 结构分类
脂肪族ＡA（烃链、含羟基或巯基、羧基、碱性基团） 杂环ＡＡ(His、Pro) 芳香族ＡA(Phe、Tyr、Trp)
6 结构蛋白（structural protein）
7 防御蛋白（defense protein） 8 异常蛋白 (exotic protein)
二
氨基酸
1.蛋白质的水解 2.氨基酸的结构与分类 3.氨基酸的理化性质
一、蛋白质水解
完全水解得到各种氨基酸的混合物； 部分水解通常得到肽片段及氨基酸的混合物。 氨基酸是蛋白质的基本结构单元。 大多数的蛋白质都是由20种氨基酸组成，这20种
一、概述
按生物功能分：
1 酶（enzyme）
2 调节蛋白（regulatory protein）
3 转运蛋白（transport protein） 4 储存蛋白（nutrient and storage
烹饪化学-第二章 蛋白质
2.非必需氨基酸 是指人体所需要，而自身又能合成的氨基酸。 常指丙氨酸、天门冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、脯氨酸、丝
氨酸、酪氨酸和胱氨酸等。这类氨基酸不一定必须由食物提供， 在人体内可由葡萄糖或必需氨基酸转化而得。
五、蛋白质的分类
1）按化学组成分类
1、简单蛋白质： 分子中只含有氨基酸组成的蛋白质。根据简单蛋白质
的溶解性又分成清蛋白、球蛋白、谷蛋白、组蛋白、精蛋 白、醇溶谷蛋白和硬蛋白等七类；
2、结合蛋白质： 由简单蛋白质和其他非蛋白物质结合而成的蛋白 质。
食物中的结合蛋白质一般根据非蛋白物质不同又分成核蛋 白、磷蛋白、脂蛋白、糖蛋白、色蛋白和金属蛋白等六种。
2）按蛋白质形状分类
1、球状蛋白：
球状或椭圆状，主要存在于动物性食品中，包括酪蛋白、 肌球蛋白、白蛋白、血清球蛋白，这类营养价值高易吸收。
（三）蛋白质的水解性
蛋白质变性后水解反应加快，水解生成的低肽和氨基酸增加 了食品的风味。同时肽和氨基酸与食物中其它成分反应，进一 步形成各种风味物质，这也是含蛋白质较多的原料，烹制后鲜 香且味浓郁的原因。所以蛋白质属于原料中的风味前体物质。
是由氨基酸组成的高分子化合物，分子中含有约22种 氨基酸，这些氨基酸以不同顺序排列，构成多种蛋白质。
四、蛋白质的组成 1）元素组成：
C H O N S、P等主要组成元素，特征元素：N 这些元素 按一定的结构组成 氨基酸，氨基酸是蛋白质的
组成单位。
由于糖类和脂肪不含氮，所以蛋白质是人体氮的唯一来源。
C H O N 6.25称为蛋白质系数 粗蛋白质％=N％×6.25
2、半完全蛋白质：
所含必需氨基酸的种类齐全、数量不足、比例不适当，如 小麦的麦胶蛋白。
3、不完全蛋白质：
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
第二章_蛋白质结构基础
半胱氨酸 Cys 组氨酸 His 酪氨酸 Tyr 色氨酸 Trp
极性氨基酸
二硫键的作用 1 稳定蛋白质的三维结构； 2 将不同的多肽链连接在一起； 3 分子内二硫键可稳定单肽链的 折 叠，使蛋白质不易被降解。
特点： 侧链都可以解离使残基带上正 或负电荷
天冬氨酸 Asp 谷氨酸 Glu 精氨酸 Arg 赖氨酸 Lys
HN
精氨酸 Arginine
碱性氨基酸
O H2 N CH C CH2 CH2 CH2 NH C NH2 NH OH
精氨酸 Arginine
赖氨酸 Lysine
碱性氨基酸
O H2N CH C CH2 CH2 CH2 CH2 NH2 OH
精氨酸 Arginine
赖氨酸 Lysine 组氨酸 Histidine
稳定α -螺旋的因素
α-螺旋具有极性：
N
所有氢键都沿螺旋轴指向同一方向
α -螺旋的特征
• • • • 肽平面的键长和键角一定； 肽键的原子排列呈反式构型； 相邻的肽平面构成两面角； α -螺旋的中心没有空腔
C
-helix不稳定的因素：
R基团带同种电荷： pH=7时，多聚Lys或多聚 Glu ； R基团较大时造成空间位阻， 如Ile； 多肽链中有 Pro 或 HO-Pro，α—helix 中 断，产生‘结节’kink 它改变多肽链的方向，并终止螺旋。
含酰胺氨基酸
O H2 N CH C CH2 CH2 C NH2 O OH
氨基酸的分类
疏水氨基酸
氨基酸
极性氨基酸
荷电氨基酸
特点： 1 残基的侧链一般没有化学反应性； 2 疏水作用，趋于彼此间或与其他 非极性原子相互作用
丙氨酸 Ala 缬氨酸 Val 亮氨酸 Leu 异亮氨酸 Ile
《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
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。
第二章蛋白质化学氨基酸
氨基的羧酸。是羧酸分子中Cα 上 的一个H被氨基取代而成的化合物。
R-COOH
----C-C-C-C-COOH γβα
R-C α H -COOH
H
R-C α H -COOH
NH2
蛋白质氨基酸
• 自然界中存在的氨基酸有300余种，但组成蛋白 质的有22种，称为蛋白质氨基酸，又名标准氨基 酸，其中最早发现的20种较为常见，
• 20种氨基酸中，第一个被发现的是Asn，是1806 年在植物芦笋中发现的；最后一个被发现的是 Thr，是1938年在小麦麸质中发现的。
• 2种不常见的蛋白质氨基酸：含硒半胱氨酸（第 21种）和吡咯赖氨酸（第22种）
一、氨基酸的结构
氨基酸的结构通式
COO+α
H3N C H
COOH
或
H2N
α
CH
R
（1） L-α-氨基酸的衍生物 L-瓜氨酸和L-鸟氨酸是合成精氨酸的中间产物。
（2）D-α-氨基酸 D-Ala存在于肽聚糖中，D-Phe是短杆菌肽S的组分 （3）β、γ、δ-氨基酸 β-Ala是泛酸的前体，γ-氨基丁酸是传递神经冲动的化 学介质。
五、AA的重要理化性质
（一）氨基酸的物理性质
• 状态：无色晶体或粉末 • 溶解性：各种氨基酸在水中的溶解度差别很大，
凯氏定氮法：
100克样品中蛋白质的含量 ( g % ) = 每克样品含氮克数× 6.25×100
1/16%
蛋白质含量的测定： 凯氏定氮法(测定氮的经典方法)
三聚氰胺（Melamine）
• 分子量126.12。
• 牛奶中总蛋白质由大约 94%的纯 蛋白质（约3.1g/100g）和约6% 非蛋白质（约0.2g/100g）组成。 总蛋白质平均含量为3.3%。
第二章 蛋白质
第二节 肽
一、肽、肽链和肽键
氨基酸与氨基酸之间通过α -氨基和α -羧基形成酰胺键共价地 结合在一起,这样形成的产物叫做肽（Peptide）。
在蛋白质化学中，这种酰胺键称为肽键（Peptide bond）。
由氨基酸借肽键所形成的一条线性的链状分子就叫做肽链 (peptide chain) 。在肽链结构中,每个的氨基酸不再是完整的， 因此叫做氨基酸残基（residue）。
第二章 蛋白质
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
氨基酸 肽 蛋白质的分离与鉴定 蛋白质的结构 蛋白质的变性与复性
蛋白质概述
蛋白质-英文为“Protein”——第一重要
生老病死，万物轮回(蛋白质层次)
生（诞生、生长）：在蛋白质（酶）控 制（催化）下的老细胞计划性凋亡和新细胞的 再生（细胞新陈代谢）、活细胞物质的代谢。 老？ 蛋白质功能的普遍衰退(?)。
提问：什么是α-氨基酸？
----C-C-C-C(NH2)-COOH
----C-C-C (NH2)- C - COOH
α-氨基酸
β-氨基酸
----C-C (NH2)- C - C - COOH γ-氨基酸
（二）氨基酸侧链的性质与分类
常见的蛋白质氨基酸有20种
20种都是-氨基酸 除甘氨酸(Gly)外， -C都是不对称碳原子，且 都为L-构型 脯氨酸(Pro)不含游离的氨基，为亚氨基酸 半胱氨酸(Cys)和蛋氨酸(Met)含有S元素
五、 氨基酸的化学性质
1、与茚三酮的反应
弱酸 加热 茚三酮
<氨基与羧基共同参加的反应>
脱羧，脱氨
还原茚三酮
脯氨酸与茚三酮反应生成亮黄色化合物 天冬酰胺--棕色
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第二章蛋白质本章重点：氨基酸的结构、种类及主要理化性质；蛋白质的分子结构；蛋白质分子结构与生物学功能的关系；蛋白质的主要理化性质。
蛋白质的定义蛋白质：由20种α-氨基酸按照一定的顺序，通过肽键连接而成的、具有特定立体结构的、有活性的生物大分子。
蛋白质是一切生物体中普遍存在的。
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2.1 蛋白质的分类C H O N S（50%）（7%）（23%）（16%）（0～3%）蛋白质氮元素的含量都相当接近，一般在15%—17％，平均为16％。
这是凯氏定氮法测定蛋白质含量的计算基础。
蛋白质含量＝蛋白氮×6 .256 .25 —16％的倒数，每测定１g 氮相当于6 .25g的蛋白质。
也就是1 g 氮所代表的蛋白质量（克数）2.1.1按分子的形状分类A.球状蛋白质外形接近球形或椭圆形，溶解性较好，能形成结晶，大多数蛋白质属于这一类。
但肌动蛋白属于球状蛋白却不溶于水。
B.纤维状蛋白质分子类似纤维或细棒。
它又可分为可溶性纤维状蛋白质和不溶性纤维状蛋白质。
不溶性纤维状蛋白质：大多数纤维状蛋白质属此类，如胶原蛋白、弹性蛋白、角蛋白、丝蛋白等。
可溶性纤维状蛋白质：如肌球蛋白和血纤蛋白原可溶于水。
C.膜蛋白2.1.2 按组成成分分类A .单纯蛋白质：单纯蛋白不含有非蛋白质部分。
这类蛋白质水解后的最终产物只有氨基酸。
单纯蛋白质按其溶解性又可分为:清蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶蛋白精蛋白、组蛋白以及硬蛋白等B.结合蛋白质－－结合蛋白是指由单纯蛋白和非蛋白成分结合而成的蛋白质。
这些非蛋白成分包括糖、脂、核酸、色素等，又称为辅基或配体。
糖蛋白：如细胞膜中的糖蛋白等。
脂蛋白：如血清α-，β-脂蛋白等。
核蛋白：如细胞核中的核糖核蛋白等。
色蛋白：如血红蛋白、叶绿蛋白和细胞色素等。
2.1.3 根据功能分类①催化蛋白质的一个最重要的生物学功能是作为有机体新陈代谢的催化剂——酶。
酶是蛋白质中最大的一类。
②调节许多蛋白质具有调节其他蛋白质执行其生理功能的能力，这些蛋白质称为调节蛋白③转运功能是从一地到另一地转运特定的物质。
④贮存这类蛋白质是氨基酸的聚合物，生物体必要时可利用蛋白质作为提供充足氮素的一种方式。
⑤运动作为运动基础的收缩和游动蛋白具有共同的性质：它们都是丝状分子或丝状聚合体。
⑥结构蛋白质另一重要功能是建造和维持生物体的结构。
⑦防御和进攻免疫反应（免疫球蛋白）⑧异常功能2.2 蛋白质的组成单位—氨基酸氨基酸（amino acid，aa 或AA）是蛋白质水解的最终产物，是组成蛋白质的基本单位（构件分子）。
从各种生物体内发现的氨基酸已有180多种，但参与蛋白质组成的常见氨基酸只有20种，这20种氨基酸称为常见氨基酸或基本氨基酸。
蛋白质完全水解：用浓酸、碱将蛋白质完全水解为氨基酸。
酸水解：无消旋作用，产物为L-氨基酸。
碱水解：多数氨基酸被破坏，有消旋现象。
蛋白质部分水解：一般用酶或稀酸在较温和条件下，将蛋白质分子切断，产物为分子大小不等的肽段和氨基酸。
蛋白酶：胰蛋白酶、糜蛋白酶、胃蛋白酶等。
2.2.1 氨基酸的结构通式氨基酸（amino acid, 简写aa)：蛋白质的基本组成单位，是含氨基的羧酸。
天然蛋白质由20种α-氨基酸组成。
α-氨基酸中α碳原子为不对称碳原子（除甘氨酸）。
1）组成蛋白质的aa都是α-氨基酸（除脯氨酸外）；2）不同aa仅R链不同；3）除甘氨酸外，其余aa的α-碳原子均为不对称碳原子。
构型：根据甘油醛构型确定D型和L型1.根据甘油醛原则确定构型2.自然界的氨基酸有两种构型，构型和旋光方向没有必然联系。
3.组成蛋白质的氨基酸都是L型，除甘氨酸外都有旋光性。
L-AA2.2.2 氨基酸的分类二十种常见蛋白质氨基酸的分类、结构及三字符号-非解离形式解离形式（两性离子形式）1.从营养学角度分：2.从营养学角度分：3.必需氨基酸和非必需氨基酸这些体内需要而又不能自身合成，必须由食物供应的氨基酸，称为营养必需氨基酸。
人体必需氨基酸有八种：Met Trp Lys Val Ile Leu Phe Thr半必需氮基酸：组氨酸、精氨酸4. 根据是否组成蛋白质来分：蛋白质中常见氨基酸、蛋白质中稀有氨基酸和非蛋白氨基酸。
5. 据R基团化学结构分类：脂肪族AA；芳香族AA；杂环AA。
6. 按R基的极性性质可以分成2大类<1>非极性氨基酸A.丙氨酸B.亮氨酸C.异亮氨酸D.苯丙氨酸E.甲硫氨酸F.色氨酸G.脯氨酸H.缬氨酸I.甘氨酸<2>极性氨基酸A.不带电荷 a.丝氨酸b.苏氨酸c.半胱氨酸d.酪氨酸e.天冬酰胺f.谷氨酰胺 B.带正电荷a.赖氨酸b.精氨酸c.组氨酸 C.带负电荷a.天冬氨酸b.谷氨酸①非极性R基氨基酸这一组中共有9种氨基酸a. 4种带有脂肪烃侧链的氨基酸丙氨酸Ala）缬氨酸Val）亮氨酸（Leu）异亮氨酸（Ile）b. 2种含芳香环氨基酸苯丙氨酸(Phe) 色氨酸(Trp)c. 含硫氨基酸甲硫氨酸（Met）d. 亚氨基酸脯氨酸(Pro)e. 侧链介于极性与非极性之间甘氨酸(Gly)②极性但不带电荷的R基氨基酸这一组中有6种氨基酸a.侧链的极性是由于它们的羟基造成的苏氨酸(Thr) 丝氨酸(Ser) 酪氨酸(Tyr)b.R基极性是它们的酰胺基引起的天冬酰胺(Asn) 谷氨酰胺(Gln)c.由于含有巯基的缘故半胱氨酸(Cys)③带负电荷的R基氨基酸这一类的是两种酸性氨基酸天冬氨酸(Asp) 谷氨酸(Glu)④带正电荷的R基氨基酸这一类氨基酸在pH=7时携带净正电荷，又叫碱性氨基酸赖氨酸(Lys)：除α-氨基外，在脂肪链的ε位置上还有一个氨基精氨酸(Arg): 含有一个带正电荷的胍基组氨酸(His): 有一个咪唑基非蛋白质氨基酸：存在于生物体内，但不组成蛋白质的呈游离或结合态的氨基酸，约150种，具有多种生理功能。
（1）L-α-氨基酸的衍生物L-瓜氨酸和L-鸟氨酸是合成精氨酸的中间产物。
（2）D-α-氨基酸D-Ala存在于肽聚糖中，D-Phe是短杆菌肽S的组分。
（3）β、γ、δ-氨基酸β-Ala是泛酸的前体，γ-氨基丁酸是传递神经冲动的化学介质。
2.2.3 氨基酸的性质1)一般物理性质无色晶体；高熔点；溶解于水。
2) 氨基酸的两性解离和等电点•氨基酸在结晶形态或在水溶液中，并不是以游离的羧基或氨基形式存在，而是离解成两性离子。
在两性离子中，氨基是以质子化(-NH3+)形式存在，羧基是以离解状态(-COO-)存在。
•在不同的pH条件下，两性离子的状态也随之发生变化。
不同pH时氨基酸以不同的离子化形式存在！氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于所处溶液的酸碱度。
等电点(isoelectric point, pI):在某一pH的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，成为两性离子，所带净电荷为零，在电场中既不向阳极也不向阴极移动。
此时溶液的pH值称为该氨基酸的等电点。
氨基酸等电点的特点：1.净电荷数等于零，在电场中不移动；2.此时氨基酸的溶解度最小。
氨基酸等电点的确定：根据pK值计算：等电点等于两性离子两侧pK值的算术平均数pI =(pK1+pK2)/2 或pI =（pK2+pK3）/2酸性氨基酸、碱性氨基酸的pI计算：a、先写出其解离公式；b、后取兼性离子两侧基团的p K值的平均值。
3）紫外吸收性质只有芳香族氨基酸有紫外吸收能力，因其含有苯环共轭双键的R侧链。
酪氨酸(Tyr) λmax ：270nm苯丙氨酸(Phe) λmax ：259nm色氨酸(Try) λmax ：279nm所以，测样品280nm处的光吸收值，可知溶液中蛋白质浓度。
此法快速简便。
4）氨基酸的化学反应(1)与亚硝酸反应（p29）在室温下亚硝酸能与含游离α-氨基的氨基酸起反应，定量地放出氮气，氨基酸被氧化成羟酸(注：含亚氨基的脯氨酸则不能与亚硝酸反应)（2）与2，4-二硝基氟苯的反应（p28）(Sanger反应）在弱碱性溶液中，氨基酸的α- 氨基很容易与2，4-二硝基氟苯（DNFB）作用，生成稳定的黄色2，4-二硝基苯基氨基酸（简写为DNP-氨基酸）。
3）与异硫氰酸苯酯反应（Edman反应）在弱碱性条件下，氨基酸中的α-氨基还可以与异硫氰酸苯酯（PITC）反应，产生相应的苯氨基硫甲酰氨基酸（PTC-氨基酸）。
在无水酸中，PTC-氨基酸即环化为苯硫乙内酰脲（PTH），后者在酸中极稳定。
这个反应首先被Edman用于鉴定多肽或蛋白质的N-末端氨基酸。
（p29）(4）与茚三酮反应（p26）茚三酮在弱酸性溶液中与α-氨基酸共热，氨基酸被氧化成醛、CO2和NH3，最后茚三酮与反应产物──氨和还原茚三酮发生作用，生成蓝紫色化合物。
两个亚氨基酸──脯氨酸和羟脯氨酸与茚三酮反应形成黄色化合物(5)与甲醛反应：氨基酸的甲醛滴定法（p27）1.精氨酸的pI值为10.76,将其溶于pH7的缓冲液中，并置于电场中，则精氨酸应向电场的_______方向移动。
2.下列4种氨基酸中哪个有碱性侧链？A．脯氨酸B．苯丙氨酸C．异亮氨酸D．赖氨酸3.氨基酸与茚三酮反应都产生蓝紫色化合物。
( )4.蛋白质中的________、______和_______3种氨基酸具有紫外吸收特性，因而使蛋白质在280nm处有最大吸收值。
2.3 肽肽和肽键肽的性质酸碱性质、重要化学反应类似于氨基酸性质天然存在的活性肽生理活性肽的功能类别：激素、抗菌素、辅助因子2.3.1 肽(peptide)和肽键(peptide bend)肽：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。
肽键：氨基酸之间脱水后形成的键称肽键（酰胺键）。
肽链写法：游离α-氨基在左，游离α-羧基在右，氨基酸之间用“-”表示肽键。
H2N-丝氨酸-亮氨酸-苯丙氨酸-COOHSer-Leu-Phe （S-L-F）氨基酸能以肽键相互连接形成长的、不带支链的寡肽（20个氨基酸残基以下）和多肽（多于20个氨基酸残基）。
多肽仍然有游离的α-氨基和α-羧基。
肽键和肽的结构如图所示丝氨酰甘氨酰酪氨酰丙氨酰亮氨酸1）肽键的结构特点：肽键中的C-N键具有部分双键性质，不能自由旋转。
所以连接在肽键两端的基团处于一个平面上，这个平面称为肽平面。
在大多数情况下，相邻肽平面以反式结构存在。
1）肽键具高度稳定性；2）具双键性质，不能自由转动；3）肽单元呈平面化和刚性性质；4）C=O与—NH反式排列。
^ 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。