第二章 蛋白质
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2第二章蛋白质
(DNFB) 反应，生成黄色的二硝基苯氨基酸（DNP-AA）。
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
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
（2）R基不同，氨基酸的种类不同。
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？
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？
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。
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
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
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。
第二章蛋白质化学氨基酸
氨基酸（amino acid, aa)： 蛋白质的基本组成单位，是含
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%。
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
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。
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。
09.04.2021
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
09.04.2021
19
• 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
09.04.2021
18
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。
09.04.2021
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第二章 蛋白质
蛋白质的生物学意义 蛋白质的元素组成 蛋白质的氨基酸组成 肽 蛋白质的结构 蛋白质分子结构与功能的关系 蛋白质的性质 蛋白质的分类
蛋白质 是由许多不同的α-氨基 酸按一定的序列通过酰胺键（肽 键）缩合而成的，具有较稳定的 构象并具有一定生物功能的大分 子。
一、蛋白质的生物学意义
1. 生物体的组成成分 2. 酶 3. 运输 4. 运动 5. 抗体 6. 干扰素 7. 遗传信息的控制 8. 细胞膜的通透性 9. 高等动物的记忆、识别机构
（10）酰氯化反应
Y—NH—CRH—COOH + PCl5
酰化氨基酸
Y—NH—CRH—COCl
酰化氨基酰氯
使氨基酸的羧基活化，易于另一氨基酸的氨基结合， 在合成肽的工作上常用。
（11）成酰胺反应
H2N—CHR—COOC2H5 + HNH2 有机体内： Asp（Glu）+NH4+
体外 无水
H2N—CHR—CONH2 +C2H5OH
氨基酸酰胺
Asn（Gln）合成酶 ATP
Asn（Gln）
（12）脱羧反应
脱羧酶
H2N—CHR—COOH
CO2 + RCH2NH2
胺
（13）迭氮反应
H2N-CHR-COOH YHN-CHR-COOH
酰化氨基酸 NH2NH2 （-CH3OH）
YHN-CHR-COOCH3
酰化氨基酸甲酯
YHN—CHR—CO—NH—NH2
S N C R
重复测定多 肽链N端氨 基酸排列顺 序，设计出 “多肽顺序 自动分析仪”
—N—C O C H
PTH-氨基酸
（5）与荧光胺反应： * 根据荧光强度测定氨基酸含量（ ng级）。激发波长λ x=390nm，发射波长λm=475nm。 ′-双硫基-双（2-硝基苯甲酸）反应 ：* （6）与5,5 5,5′
角 蛋 白 的 二 硫 键 与 烫 发
烫发是一项生物化学工程，烫发剂（还原 剂）打开-S-S-，固定液（氧化剂）使形成 新的-S-S-（不与处理前的相同），新的二 硫交联键，使α-螺旋束发生扭曲。
β-角蛋白
�
丝心蛋白这是蚕丝和蜘蛛 丝的一种蛋白质。丝心蛋 白具有抗张强度高，质地 柔软的特性，但不能拉伸。 丝蛋白是由伸展的肽链沿 纤维轴平行排列成反向β折叠结构。丝蛋白的肽链 通常是由多个六肽单元重 复而成。由于堆积层之间是由非
1. α-螺旋
�
�
� �
A．多肽链的主链围绕一个“ 中心 轴 ” 螺旋上升，每隔3.6个aa上升 一圈，螺距0.54nm，每个肽键的C ＝O与前面第4个肽键的N-H之间成 氢键； B．螺圈间氢键的取向与中心轴平 行，是维系 α-螺旋的主要作用 力； C．R侧链在螺旋的外侧； D. 蛋白质分子多为右手 α-螺旋。
（二）氨基酸的分类
1. 根据R的化学结构 （1）脂肪族氨基酸： 1）疏水性：Gly、Ala、Val、Leu、 Ile、Met、Cys；2）极性：Arg、Lys、Asp、Glu、Asn、 Gln、Ser、Thr （2）芳香族氨基酸： Phe、Tyr （3）杂环氨基酸： Trp、His （4）杂环亚氨基酸： Pro 2. 根据R的极性 （1）极性氨基酸： 1）不带电： Ser、Thr、Asn、Gln、Tyr、 Cys；2）带正电：His、Lys、Arg；3）带负电：Asp、Glu （2）非极性氨基酸： Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Phe、Met、 Pro、Trp
（三）氨基酸的重要理化性质 1. 一般物理性质 无色晶体，熔点极高（ 200℃以上），不同味道；水 中溶解度差别较大（极性和非极性），不溶于有机溶剂。 2. 两性解离和等电点 氨基酸在水溶液中或在晶体状态时都以离子形式存 在，在同一个氨基酸分子上带有能放出质子的 —NH3+正离 子和能接受质子的 —COO-负离子，为两性电解质。 3. 化学性质 （1）与茚三酮的反应：Pro产生黄色物质，其它为蓝紫色。 在570nm（蓝紫色）或 440nm（黄色）定量测定（几μg）。
（一）谷胱甘肽（ GSH）
SH COOH CH2 H2N-CHCH2CH2CO— NHCHCO— NHCH2COOH
γ-Glu Cys Gly
2GSH
GSSG
（二）催产素和升压素
均为9肽，第3位和第9位氨基酸不同。催产素使子宫 和乳腺平滑肌收缩，具有催产和促使乳腺排乳作用。 升 压素促进血管平滑肌收缩，升高血压，减少排尿。
β-sheet
2. β-折叠
�
β-折叠的结构特征
A.是由两条或多条几乎完全伸展的肽链平行排列为折叠片， 肽链的主链呈锯齿状折叠。 B．相邻肽链上的-CO-与-NH形成氢键，氢键几乎垂直于肽 链，维持片层间结构稳定。 C．肽链的R侧链基团在肽平面上、下交替出现。
3. β-转角
β-turn β-弯曲 发夹结构
（一）蛋白质的一级结构（化学结构）
一级结构就是蛋白质分子中氨基酸残基的排列顺序，即 氨基酸的线性序列。在基因编码的蛋白质中，这种序列 是由mRNA中的核苷酸序列决定的。一级结构中包含的 共价键（covalent bonds ）主要指肽键（ peptide bond ）和 二硫键（disulfide bond ）
二、蛋白质的元素组成
C（50~55%）、H（6~8%）、O（20~23%）、 N（15~18%）、 S（0~4%）、…
N的含量平均为 16%——凯氏（Kjadehl） 定氮法的理论基础
三、蛋白质的氨基酸组成
氨基酸 是蛋白质的基本组成单位。从细 菌到人类，所有蛋白质都由 20种标准氨基 酸（20 standard amino acids) 组成。
（三）促肾上腺皮质激素（ ACTH）
39肽，活性部位为第 4~10位的7肽片段： Met-Glu-His-Phe-Arg-Trp-Gly 。
（四）脑肽
脑啡肽具有强烈的镇痛作用（强于吗啡），不上瘾。 Met-脑啡肽 Tyr-Gly-Gly-Phe-Met Leu-脑啡肽 Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu β-内啡肽（ 31肽）具有较强的吗啡样活性与镇痛作用。
A链
1 5
S—— —S———— ————S 6 7 S S 5 7 10 15 10 11 15 20 S S 19 20 21
HGly-Ile-Val-Glu-Gln-Cys-Cys-Ala-Ser-Val-Cys-Ser-Leu-Tyr-Gln-Leu-Glu-Asn-Tyr-Cys-AsnOH
�
多肽链内或链间二硫键的 数目和位置。 其中最重要的是多肽链 的氨基酸顺序，它是蛋 白质生物功能的基础。 书写从N-末端到C-末端。用AA的3字母 缩写符号或单字母符号连续排列
(二）蛋白质的二级结构
二级结构：蛋白质主链折叠产生的，由氢键 维系的有规则的构象。不包括与肽链其他区 段的相互关系及侧链构象。 常见的有：α-螺旋、β-折叠、β-转角、 无规卷曲等
（8）酰基化和烃基化反应
R—CH—COOH + R′ X NH2
R′ =酰基或烃基
R—CH—COOH + HX NHR′
X =卤素（Cl、F）
（9）成酯反应
R—CH—COOH + C2H5OH NH2
HCl气
R—CH—COOC2H5 NH2
当羧基变成乙酯后，羧基的化学性质就被掩蔽了，而 氨基的化学性质就突出地显示出来。
B链
1
HPhe-Val-Asn-Gln-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His- Leu-Val- Glu- Ala- Leu- Tyr –Leu -Val-Cys-Gly
Glu-Arg-Gly-Phe-Phe-Tyr-Thr-Pro-Lys-AlaOH
21
25
30
牛胰岛素的化学结构
蛋白质的一级结构 * 组成
R O2 N F + HN—CH—COOH NO2 弱碱性 R O2N HN—CH—COOH + HF NO2 DNP-氨基酸
（4）与异硫氰酸苯酯（ PITC）的反应*
H —N=C=S +
PITC
R N—CH—COOH
H
pH8.3
H H R —N—C—N—CH—COOH S
无水HF PTC-氨基酸
（当氨基酸相互连接成蛋白质时，只有其侧链基团和末端的 α-氨基，α-羧基是可以离子化的。
（2）与甲醛的反应：氨基酸的甲醛滴定法
R—CH—COONH3+ R—CH—COONH2
HCHO
+
H+
OH-
中和滴定
R—CH—COONHCH2OH
HCHO
R—CH—COON(CH2OH)2
（3）与2,4-二硝基氟苯(DNFB)的反应*
R
+ +
R H3N—CH—COO在晶体状态 或水溶液中 的氨基酸 （pH=pI）
R H2N—CH—COO在碱性溶液 中的氨基酸 （pH＞pI）
H3N—CH—COOH 在酸性溶液 中的氨基酸 （pH＜pI）
调节氨基酸溶液的 pH，使氨基酸分子上的 —+NH3基 和—COO-基的解离程度完全相等时，即所带净电荷 为零，此时氨基酸所处溶液的 pH值称为该氨基酸的 等电点（pI）。
�
β-转角是多肽主链回转180℃所形成的部分，它 改变肽链的走向。由四个AA残基组成; β-转角的第一个氨基酸残基的 -C=O 和第四个 残基的 –N-H 形成氢键，维系β-转角的稳定。 β-转角中Gly与Pro出现频率高。 这类结构主要 存在于球状蛋白分子中。
�
�
4. 无规卷曲——（自由回转）指不能纳入 明确的二级结构的多肽区段。
角蛋白 Keratin
α-角蛋白主要由 α-螺旋构象的多肽链组成。 螺旋由二硫
蛋白质的生物学意义 蛋白质的元素组成 蛋白质的氨基酸组成 肽 蛋白质的结构 蛋白质分子结构与功能的关系 蛋白质的性质 蛋白质的分类
蛋白质 是由许多不同的α-氨基 酸按一定的序列通过酰胺键（肽 键）缩合而成的，具有较稳定的 构象并具有一定生物功能的大分 子。
一、蛋白质的生物学意义
1. 生物体的组成成分 2. 酶 3. 运输 4. 运动 5. 抗体 6. 干扰素 7. 遗传信息的控制 8. 细胞膜的通透性 9. 高等动物的记忆、识别机构
（10）酰氯化反应
Y—NH—CRH—COOH + PCl5
酰化氨基酸
Y—NH—CRH—COCl
酰化氨基酰氯
使氨基酸的羧基活化，易于另一氨基酸的氨基结合， 在合成肽的工作上常用。
（11）成酰胺反应
H2N—CHR—COOC2H5 + HNH2 有机体内： Asp（Glu）+NH4+
体外 无水
H2N—CHR—CONH2 +C2H5OH
氨基酸酰胺
Asn（Gln）合成酶 ATP
Asn（Gln）
（12）脱羧反应
脱羧酶
H2N—CHR—COOH
CO2 + RCH2NH2
胺
（13）迭氮反应
H2N-CHR-COOH YHN-CHR-COOH
酰化氨基酸 NH2NH2 （-CH3OH）
YHN-CHR-COOCH3
酰化氨基酸甲酯
YHN—CHR—CO—NH—NH2
S N C R
重复测定多 肽链N端氨 基酸排列顺 序，设计出 “多肽顺序 自动分析仪”
—N—C O C H
PTH-氨基酸
（5）与荧光胺反应： * 根据荧光强度测定氨基酸含量（ ng级）。激发波长λ x=390nm，发射波长λm=475nm。 ′-双硫基-双（2-硝基苯甲酸）反应 ：* （6）与5,5 5,5′
角 蛋 白 的 二 硫 键 与 烫 发
烫发是一项生物化学工程，烫发剂（还原 剂）打开-S-S-，固定液（氧化剂）使形成 新的-S-S-（不与处理前的相同），新的二 硫交联键，使α-螺旋束发生扭曲。
β-角蛋白
�
丝心蛋白这是蚕丝和蜘蛛 丝的一种蛋白质。丝心蛋 白具有抗张强度高，质地 柔软的特性，但不能拉伸。 丝蛋白是由伸展的肽链沿 纤维轴平行排列成反向β折叠结构。丝蛋白的肽链 通常是由多个六肽单元重 复而成。由于堆积层之间是由非
1. α-螺旋
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A．多肽链的主链围绕一个“ 中心 轴 ” 螺旋上升，每隔3.6个aa上升 一圈，螺距0.54nm，每个肽键的C ＝O与前面第4个肽键的N-H之间成 氢键； B．螺圈间氢键的取向与中心轴平 行，是维系 α-螺旋的主要作用 力； C．R侧链在螺旋的外侧； D. 蛋白质分子多为右手 α-螺旋。
（二）氨基酸的分类
1. 根据R的化学结构 （1）脂肪族氨基酸： 1）疏水性：Gly、Ala、Val、Leu、 Ile、Met、Cys；2）极性：Arg、Lys、Asp、Glu、Asn、 Gln、Ser、Thr （2）芳香族氨基酸： Phe、Tyr （3）杂环氨基酸： Trp、His （4）杂环亚氨基酸： Pro 2. 根据R的极性 （1）极性氨基酸： 1）不带电： Ser、Thr、Asn、Gln、Tyr、 Cys；2）带正电：His、Lys、Arg；3）带负电：Asp、Glu （2）非极性氨基酸： Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Phe、Met、 Pro、Trp
（三）氨基酸的重要理化性质 1. 一般物理性质 无色晶体，熔点极高（ 200℃以上），不同味道；水 中溶解度差别较大（极性和非极性），不溶于有机溶剂。 2. 两性解离和等电点 氨基酸在水溶液中或在晶体状态时都以离子形式存 在，在同一个氨基酸分子上带有能放出质子的 —NH3+正离 子和能接受质子的 —COO-负离子，为两性电解质。 3. 化学性质 （1）与茚三酮的反应：Pro产生黄色物质，其它为蓝紫色。 在570nm（蓝紫色）或 440nm（黄色）定量测定（几μg）。
（一）谷胱甘肽（ GSH）
SH COOH CH2 H2N-CHCH2CH2CO— NHCHCO— NHCH2COOH
γ-Glu Cys Gly
2GSH
GSSG
（二）催产素和升压素
均为9肽，第3位和第9位氨基酸不同。催产素使子宫 和乳腺平滑肌收缩，具有催产和促使乳腺排乳作用。 升 压素促进血管平滑肌收缩，升高血压，减少排尿。
β-sheet
2. β-折叠
�
β-折叠的结构特征
A.是由两条或多条几乎完全伸展的肽链平行排列为折叠片， 肽链的主链呈锯齿状折叠。 B．相邻肽链上的-CO-与-NH形成氢键，氢键几乎垂直于肽 链，维持片层间结构稳定。 C．肽链的R侧链基团在肽平面上、下交替出现。
3. β-转角
β-turn β-弯曲 发夹结构
（一）蛋白质的一级结构（化学结构）
一级结构就是蛋白质分子中氨基酸残基的排列顺序，即 氨基酸的线性序列。在基因编码的蛋白质中，这种序列 是由mRNA中的核苷酸序列决定的。一级结构中包含的 共价键（covalent bonds ）主要指肽键（ peptide bond ）和 二硫键（disulfide bond ）
二、蛋白质的元素组成
C（50~55%）、H（6~8%）、O（20~23%）、 N（15~18%）、 S（0~4%）、…
N的含量平均为 16%——凯氏（Kjadehl） 定氮法的理论基础
三、蛋白质的氨基酸组成
氨基酸 是蛋白质的基本组成单位。从细 菌到人类，所有蛋白质都由 20种标准氨基 酸（20 standard amino acids) 组成。
（三）促肾上腺皮质激素（ ACTH）
39肽，活性部位为第 4~10位的7肽片段： Met-Glu-His-Phe-Arg-Trp-Gly 。
（四）脑肽
脑啡肽具有强烈的镇痛作用（强于吗啡），不上瘾。 Met-脑啡肽 Tyr-Gly-Gly-Phe-Met Leu-脑啡肽 Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu β-内啡肽（ 31肽）具有较强的吗啡样活性与镇痛作用。
A链
1 5
S—— —S———— ————S 6 7 S S 5 7 10 15 10 11 15 20 S S 19 20 21
HGly-Ile-Val-Glu-Gln-Cys-Cys-Ala-Ser-Val-Cys-Ser-Leu-Tyr-Gln-Leu-Glu-Asn-Tyr-Cys-AsnOH
�
多肽链内或链间二硫键的 数目和位置。 其中最重要的是多肽链 的氨基酸顺序，它是蛋 白质生物功能的基础。 书写从N-末端到C-末端。用AA的3字母 缩写符号或单字母符号连续排列
(二）蛋白质的二级结构
二级结构：蛋白质主链折叠产生的，由氢键 维系的有规则的构象。不包括与肽链其他区 段的相互关系及侧链构象。 常见的有：α-螺旋、β-折叠、β-转角、 无规卷曲等
（8）酰基化和烃基化反应
R—CH—COOH + R′ X NH2
R′ =酰基或烃基
R—CH—COOH + HX NHR′
X =卤素（Cl、F）
（9）成酯反应
R—CH—COOH + C2H5OH NH2
HCl气
R—CH—COOC2H5 NH2
当羧基变成乙酯后，羧基的化学性质就被掩蔽了，而 氨基的化学性质就突出地显示出来。
B链
1
HPhe-Val-Asn-Gln-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His- Leu-Val- Glu- Ala- Leu- Tyr –Leu -Val-Cys-Gly
Glu-Arg-Gly-Phe-Phe-Tyr-Thr-Pro-Lys-AlaOH
21
25
30
牛胰岛素的化学结构
蛋白质的一级结构 * 组成
R O2 N F + HN—CH—COOH NO2 弱碱性 R O2N HN—CH—COOH + HF NO2 DNP-氨基酸
（4）与异硫氰酸苯酯（ PITC）的反应*
H —N=C=S +
PITC
R N—CH—COOH
H
pH8.3
H H R —N—C—N—CH—COOH S
无水HF PTC-氨基酸
（当氨基酸相互连接成蛋白质时，只有其侧链基团和末端的 α-氨基，α-羧基是可以离子化的。
（2）与甲醛的反应：氨基酸的甲醛滴定法
R—CH—COONH3+ R—CH—COONH2
HCHO
+
H+
OH-
中和滴定
R—CH—COONHCH2OH
HCHO
R—CH—COON(CH2OH)2
（3）与2,4-二硝基氟苯(DNFB)的反应*
R
+ +
R H3N—CH—COO在晶体状态 或水溶液中 的氨基酸 （pH=pI）
R H2N—CH—COO在碱性溶液 中的氨基酸 （pH＞pI）
H3N—CH—COOH 在酸性溶液 中的氨基酸 （pH＜pI）
调节氨基酸溶液的 pH，使氨基酸分子上的 —+NH3基 和—COO-基的解离程度完全相等时，即所带净电荷 为零，此时氨基酸所处溶液的 pH值称为该氨基酸的 等电点（pI）。
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β-转角是多肽主链回转180℃所形成的部分，它 改变肽链的走向。由四个AA残基组成; β-转角的第一个氨基酸残基的 -C=O 和第四个 残基的 –N-H 形成氢键，维系β-转角的稳定。 β-转角中Gly与Pro出现频率高。 这类结构主要 存在于球状蛋白分子中。
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4. 无规卷曲——（自由回转）指不能纳入 明确的二级结构的多肽区段。
角蛋白 Keratin
α-角蛋白主要由 α-螺旋构象的多肽链组成。 螺旋由二硫