第一章 第一节蛋白质的结构

第一节

蛋白质的分子组成

The Molecular Component of Protein

组成蛋白质的元素

主要有C、H、O、N和 S。

有些蛋白质含有少量磷或金属元素铁、铜、锌、锰、钴、钼，个别蛋白质还含有碘 。

一、组成人体蛋白质的20种氨基酸

均属于L-α-氨基酸

存在自然界中的氨基酸有300余种，但组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种，且均属 L-氨基酸（甘氨酸除外）。

NH3

二、氨基酸可根据侧链结构和理化性质

进行分类

¾非极性脂肪族氨基酸

¾极性中性氨基酸

¾芳香族氨基酸

¾酸性氨基酸

¾碱性氨基酸

(一)侧链含烃链的氨基酸属于非极性脂肪族

氨基酸

(二)侧链有极性但不带电荷的氨基酸是极性

中性氨基酸

(三)侧链含芳香基团的氨基酸是芳香族氨基酸

(四)侧链含负性解离基团的氨基酸是酸性氨基酸

(五)侧链含正性解离基团的氨基酸属于碱性

氨基酸

三、20种氨基酸具有共同或特异的理化性质（一）氨基酸的一般物理性质

•氨基酸为无色晶体，熔点较高（常在230-300℃之间），在纯水中各种氨基酸的溶解度差异较大。

•氨基酸难溶于乙醚等有机溶剂，加乙醇能使许多氨基酸从水溶液中沉淀析出。

•氨基酸分子中含有手性碳原子，具有旋光性，其旋光度大小取决于R基团的性质，它与D/L型没有直接对应

关系。

氨基酸的旋光性可使用旋光仪测定的，左旋者通常用

（-）表示，右旋通常用（+）表示。

•每一种氨基酸都有各自不同的等电点，氨基酸pI由其分子中的氨基和羧基的解离程度所决定

•氨基酸的pI的计算公式为：pI=1/2（pK1+pK2）

pK1代表氨基酸的α-羧基的解离常数的负对数

pK2代表氨基酸α-氨基的解离常数的负对数

•处于等电点时的氨基酸溶解度最小，极易从溶液中析出。因此，氨基酸工业生产中可采用等电点沉淀法分离氨基酸。

思考题：

（三）含共轭双键的氨基酸具有紫外吸收性质

芳香族氨基酸的紫外吸收

芳香族氨基酸含有苯环共轭体系，具有紫外吸收特性，在280nm附近有最大吸收值。

色氨酸的最大吸收波长280nm，摩尔吸光系数ε280=5.6×103； 酪氨酸的最大吸收波长275nm，摩尔吸光系数ε275=1.4×103； 苯丙氨酸的最大吸收波长在257nm ，摩尔吸光系数ε257=2.0×102。 可用氨基酸的紫外吸收特性来定性和定量分析芳香族氨基酸。

（五）2,4-二硝基氟苯反应

•弱碱条件下，α-氨基酸与2,4-二硝基氟苯（DNFB）反应生成稳定的黄色物质2，4-二硝基苯氨基酸。

•此反应最初由Sanger发现，所以称为Sanger反应，DNFB 也称为Sanger试剂。

可用于鉴定多肽或蛋白质的N-末端氨基酸

多肽链N-端氨基酸也可发生此反应，生成PTC-肽，然后在酸性溶液中N-端环化释放出PTH-氨基酸和比原来少一个氨基酸残基的多肽链。新暴露出来的N-端仍可以进行此反应，这样不断重复，N-端氨基酸被一个个释放出来。

PTH-氨基酸可用醋酸乙酯抽提后鉴定，可确定出肽链的整个氨基酸顺序。此法称为Edman降解法(Edman degradation)，也是目前使用的氨基酸序列分析仪的原理。

通过酸水解破坏蛋白质的肽键，制备氨基酸

(pH 2)将蛋白质水解液通过钠型阳离子交换柱 此条件下各种氨基酸带正电荷，被吸附在阳

离子交换层析分析蛋白质的氨基酸组成

根据洗脱图谱上各氨基酸的位置与各峰面积而确定氨基酸的种类和含量

五、氨基酸的制备

1.水解蛋白质法

（1）酸水解：采用浓HCl， 90℃-120℃条件下加压水解可以缩短时间。水解后用碱中和，过滤，再调pH至等电点沉淀氨基酸。

最常用的是酸水解，但酸水解会使色氨酸及部分羟基氨基酸破坏。

（2）碱水解：碱水解易使胱氨酸、半胱氨酸和精氨酸被破坏，而且还会引起氨基酸的消旋，所以不常用。

（3）蛋白酶水解：酶法水解不会破坏氨基酸也不会引起消旋，但必须用一系列蛋白酶才能使蛋白质完全水解。

再经过提取分离和纯化得到氨基酸。

2.人工合成法 一般人工合成氨基酸只用于合成一些难于制备的氨基酸，比如苏氨酸、甲硫氨酸和色氨酸。因为人工合成法制得的氨基酸都是外消旋产物，外消旋产物不易分离出

L-型氨基酸。

3.微生物发酵法 微生物发酵法具有多、快、好、省的优点。比如制备味精时要生产谷氨酸，用谷氨酸生产菌在适宜的条件下培养就可大量制得。

第二节

肽的结构与功能

N

末端：多肽链中有游离α-氨基的一端C 末端：多肽链中有游离α-羧基的一端

多肽链有两端：

多肽链(polypeptide chain)是指许多氨基酸之间以肽键连接而成的一种结构。

如丙丝甘肽，是由丙氨酸、丝氨酸和甘氨酸组成的三 肽，丙氨酸为N端，而甘氨酸为C端，其结构如下：

N 端C 端

N 端

C 端

牛核糖核酸酶

多肽类激素及神经肽

2.

（1）体内许多肽类激素(peptide hormone)由氨基酸

通过肽键连接而成

（2）神经肽(neuropeptide)

•泛指存在于神经组织并参与神经系统功能作用的内源性活性物质，如脑啡肽（5肽）、p物质（10肽）、强啡肽（17肽）等。

•特点：含量低、活性高、作用广泛而复杂，在体内调节多种多样的生理功能，如痛觉、睡眠、情绪、学习与记忆等。