蛋白质化学

一个氨基酸分子的α-氨基经脱水形成的酰胺键 （-CO-NH）。 ➢ 二肽.三肽:根据成肽的氨基酸数目命名.
➢ 寡肽：10肽以下称之。 ➢ 多肽： 10肽以上称之。 ➢ 氨基酸残基：氨基酸成肽后已不完整，故称之。
➢ 肽单位：与肽键相连的六个原子（C1,C,O,N,H,C 2) 组成的肽平面。
氨基酸残基与肽单位
C
C
OO
➢用途：常用于氨基酸的定性或定量分析。
AA与二硝基氟苯（DNFB）的反应
RO
RO
O2N
F +H2N CH C
O2N
HN CH C
NO2 DNFB
H+ O2N
H2O
N-端 氨 基 酸 RO
HN CH C OH
NO2 DNP衍 生 物 + 氨基酸
NO2 DNP-氨 基 酸
➢用途：末端基氨基酸测定
②肽键的刚性平面性质
➢ 由于C=O双键中的π电子云与N原子上的未共 用电子对发生“电子共振”，使肽键具有部分 双键的性质，不能自由旋转。
➢ 与肽键相连的六个原子构成刚性平面结构，称 为肽单元或肽键平面。
➢ 但由于α-碳原子与其他原子之间均形成单键， 因此两相邻的肽键平面可以α-碳原子作相对旋 转，旋转的相对角度称Cα原子的两面角和 ， 可描述多肽的所有可能构象。
氨基酸
➢用途：末端基氨基酸测定
肼解法分析C-端氨基酸残基
NH2-NH2
NH-NH2
➢羧肽酶法分析C-端氨基酸残基
•羧肽酶是一种肽链外切酶，它能从多肽链 的C-端逐个的水解。
•羧肽酶A能水解除Pro,Arg和Lys以外的所有 C-末端氨基酸残基；
•羧肽酶B只能水解Arg和Lys为C-末端残基的 肽键。
能的关系。 ➢ 可以为生物进化理论提供依据。 ➢ 可以为人工合成蛋白质提供参考顺序。
蛋白质一级结构的变异与分子病
➢ 在镰刀状红细胞贫血患者中，由于基因 突变导致血红蛋白β-链第六位氨基酸残 基由谷氨酸改变为缬氨酸，血红蛋白的 亲水性明显下降，从而发生聚集，使红 细胞变为镰刀状。
➢ 氨基酸顺序 1 2 3 4 5 6 7 8
• HbA Val.His.Leu.Thr.Pro.Glu.Glu.Lys
• HbS Val.His.Leu.Thr.Pro.Val.Glu.Lys
细胞色素c的一级结构与生物进化的关系
1.样品纯化（纯度>97%以上）；
2.测定蛋白质的分子量；
3 一 级
3.末端分析 N端分析：PITC法 DNFB法 Edman法
结
DNS-CL法
构 测
C端分析：肼解法, 羧肽酶法 4.拆分多肽链:
可用8mol/L尿素或6mol/L盐酸胍处理
定 5.用两种以上方法特异性裂解：
的
肽链内切酶（胰蛋白酶）
程 序
化学试剂（溴化氰） 6.分离纯化肽段：双向电泳 7.测定氨基酸组成 ：
氨 基酸自动分析仪(峰图）
8. 跨切口重迭肽段，分析氨基酸顺序
➢·Leo脑啡肽
+H3N-Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu-COO-
➢·有镇痛麻醉作用。
五、 蛋白质的结构
一级结构----基本结构
二级结构 蛋白质的结构
三级结构
空间结构
四级结构
（一）蛋白质的一级结构
1、蛋白质的一级结构的概念
➢ 一级结构指多肽链的氨基酸组成、线性 顺序、多肽链数目和关联。
➢ 多肽链的氨基酸顺序，是蛋白质生物功 能的基础。
-羟氨基酸+氮气+水
（4）Sanger反应
AA +DNFB
NaHCO3
pH8-9、室温
DNP氨基酸（黄色）
（5）Dansyl-cl反应
AA+DNS-Cl
pH9.7
DNP氨基酸（荧光）
（6）Edman反应
pH8.3
无水HF
AA + PITC PTC-AA
PTH-AA + H2O
AA与茚三酮反应
茚三酮
蛋白质 > 104 d ↓
月示 5×103d ↓
胨 2×103d ↓
多肽 103~5×102d ↓
二肽 2×102d ↓
氨基酸102d
(三)蛋白质的其他组分
蛋白质 简单蛋白质 结合蛋白质
氨基酸部分 非氨基酸部分 糖 脂 核酸 辅因子
三、蛋白质的基本单位--氨基酸
（一)氨基酸的结构特点
除甘氨酸和脯氨酸外，其他均具有如下结 构通式。
•根据不同的反应时间测出酶水解所释放出 的氨基酸种类和数量，从而知道蛋白质的 C-末端残基顺序。
蛋白质的特异裂解
胰蛋白酶（trypsin)的裂解作用
BrCN的裂解作用
氨基酸自动测序仪
确定肽段在多肽链中的次序
（二）蛋白质的空间结构
➢蛋白质空间结构（构象）：指蛋白质 分子中原子和基团在空间的排列分布和 肽链的走向。
1.概述
⑴何谓构象： conformation
➢ 构象是指一个由几个碳原子组成的分子， 由于单键的旋转造成的不同碳原子上各 原子或取代基团的空间排布。
➢ 构象的改变不需要共价键的断裂和重组， 只需要单键旋转方向和角度改变即可。
configuration
乙烷的构象
⑵ 决定蛋白质空间构象的因素
① 蛋白质的氨基酸序列
蛋白质化学
二、蛋白质的生物学意义
➢ 蛋白质是构成生物体最基本的结构物质和功 能物质。
➢ 蛋白质是生命活动的物质基础，是生命活动 的主要体现者。
➢ 结构骨架 ➢ 催化作用 ➢ 运输作用
➢免疫作用 ➢运动作用 ➢调节作用
三、蛋白质的化学组成
(一)蛋白质的元素组成
➢ 基本元素： CHO NS
50~55% 6~8% 20~23% 15~18% 0~4%
∴ 2 pH=pk1+pk2
pI=1/2( pk1+pk2 )
➢ 中性氨基酸：pI = (pK1 + pK2 )/2 ➢ 酸性氨基酸：pI = (pK1 + pKR-COO- )/2 ➢ 碱性氨基酸：pI = (pK2 + pKR-NH2 )/2
➢ pK 1指α-羧基离解常数的负对数值； ➢ pK 2指α-氨基离解常数的负对数值 ➢ pK R指侧链R基离解常数的负对数值。
（二）肽结构的表示
➢ 氨基酸的顺序：指从“N”端→“C”端 氨基酸的排列顺序。
➢ 肽的表示法:按氨基酸的顺序依次读为某 氨酰某氨酰……某氨酸。
➢ 如：谷氨酰半胱氨酰甘氨酸. ➢ 简称：谷胱甘肽 ➢ 简式：Glu·Cys·Gly
（三）生物活性肽：
➢ 生物体内具有特殊的生物学活性的 肽类物质。
➢ 重要的有谷胱甘肽、神经肽、肽类 激素等。
➢ 氨基酸所带的净电荷为零；
➢ 些时溶液的pH值称为该氨基酸的等电 点。
➢ 等电点（pI）时溶解度最小。
等电点的推导
移项：
[Ala+]= [Ala-]=
[Ala±][H+]
K1
[Ala±] K2 [H+]
根据等电点的定义: [Ala+]= [Ala-]
[Ala±][H+]
[Ala±] K2
=
K1
-氨基酸 H 2 N
手性-碳原子
COOH CH R
不变部分 可变部分
➢ 天然氨基酸除脯氨酸和甘氨酸外，其余 均属于L-α-氨基酸。
➢ 除甘氨酸外，氨基酸均含有一个手性碳原子，因此都具有旋光性和立体异构。
➢ 各种氨基酸的区别在于侧链R基团 （Radical)不同。
半胱氨酸
苏氨酸
苯丙氨酸
酪氨酸 色氨酸
AA与丹磺酰氯的反应
N(CH3)2
RO
+ H2N CH C
SO2Cl 丹磺酰氯
Байду номын сангаас
多肽N-端 N(CH3)2
N(CH3)2
RO SO2 HN CH C 丹磺酰N-端氨基酸
水解
+ RO SO2 HN CH C OH 丹磺酰氨基酸
氨基酸
➢用途：末端基氨基酸测定
四、肽(peptide)
（一）肽的概念
➢ 肽:若干氨基酸通过肽键聚合而成的链状化合物。 ➢ 肽键:肽分子中，一个氨基酸分子的α-羧基与另
➢ 其他元素（某些蛋白质） ： P Fe Cu Zn Mo I Se
蛋白质的含氮量
➢ 大多数蛋白质的含氮量接近于16% ➢ 蛋白质氮占生物组织中所有含氮物质的
绝大部分 ➢ 所以，可以根据生物样品中的含氮量来
计算蛋白质的大概含量. ➢ 蛋白质含量（克%）=每克生物样品中含
氮的克数 6.25
(二）蛋白质的分子组成
极
带正电: His,Lys,Arg
性 带电荷
氨
带负电荷:Asp,GLu.
氨基
基酸
酸
不带荷: Ser,Thr,Asn,Gln,Tyr,Cys
非
极
性 氨
Gly,Ala,Val,Leu.Ile,Phe,Met,Pro,Trp
基
酸
③按营养状况分 ➢ 必需氨基酸 ➢ 非必需氨基酸 2.稀有氨基酸 • 是正常氨基酸的衍生物 • 在遗传上没有直接的三联密码. (3)非蛋白质氨基酸 • 不在蛋白质分子中出现的氨基酸 • 大多是α-氨基酸的衍生物 • 也有D-型和 -、γ-、δ-氨基酸.
3.紫外吸收性质：
➢ 色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸对紫外光有 光吸收。其吸收峰在280nm左右，以色 氨酸吸收最强。
➢ 可采用紫外分分光度法测定蛋白质的含 量。
氨基酸的紫外吸收光谱
4.氨基酸的化学反应
（1）茚三酮反应
加热
AA +水合茚三酮 蓝紫色化合物