《生物化学》蛋白质的共价结构
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水解，碱水解，酶水解。
（1）酸水解
常用HCl 或H2SO4进行水解。 方法：一般用6mol/L HCl，或4mol/L H2SO4 ，105oC
回流煮沸24h左右可使蛋白质完全水解。 优点：
不引起消旋作用，得到的是L-氨基酸。 缺点：
色氨酸完全被沸酸所破坏。羟基氨基酸有一小部分被分解， 天冬酰氨，谷氨酰胺的酰胺基被水解下来。
HO
CH3
NH2 C C OH + NH2 C C OH
H
HO
- H2O
Peptide (Amide) Bonds
Condensation reactions between the carboxyl group of one amino acid and the amino group of a second amino acid result in C-N bond formation.
（一）肽和肽键的结构（P163）
肽键是一种共价键，它是由两个氨基酸脱水缩合形成的, 蛋白质是由许多氨基酸通过肽键连结形成的生物大分子。
HO
肽键
HO
+
H3N C C N
C C O-
R
H R'
英文
Peptide Bond
Peptide Bond is the covalent（共价） bond that is formed when 2 amino acids are joined together to form the polymer of protein.
催产素 加压素
催产素简式 具有催产等作用
加压素简式
具有升高血压等作用
三、蛋白质一级结构的测定(P168)
(一) 蛋白质一级结构 （二）N-末端和C-末端氨基酸残基的鉴定 （三）二硫桥的断裂 （四）氨基酸组成的分析 （五）多肽链的部分裂解和肽段混合物分离纯化．
三、蛋白质一级结构的测定
(六)肽段氨基酸序列的测定 (七)肽段在多肽链中次序的确定 (八)二硫桥位置的确定 (九)蛋白质测序举例 (十)蛋白质序列数据库
第一单元 蛋白质化学
第三章 第四章 第五章 第六章 第七章
氨基酸 蛋白质的共价结构 蛋白质的三维结构 蛋白质结构与功能的关系 蛋白质的分离、纯化和表征
第4章 蛋白质的共价结构（P157)
一、蛋白质通论 二、肽 三、蛋白质一级结构的测定 四、蛋白质的氨基酸序列与生物功能 五、肽与蛋白质的人工合成
一、蛋白质通论
优点： 不产生消旋现象，也不破坏氨基酸。
缺点： 水解不彻底，需几种酶协调作用才能彻底水解蛋白
质。 常用蛋白酶：
胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶（糜蛋白酶）及胃蛋白酶 等。
（五）多肽链的部分裂解和 肽段混合物的分离纯化
裂解时要求：断裂点少，专一性强，反应产率高。 1、酶裂解法
（1）胰蛋白酶（trypsin） （2）胰凝乳蛋白酶（chymotrypsin）
鹅膏蕈碱 α-
（环形八肽,P168）
谷胱甘肽
2GSH 还原型
Oxidation -2H+ -2e-
+2H +2eReduction
GSSG 氧化型
谷胱甘肽
2 Glu γ Cys Gly
SH 还原型
Glu Cys Gly
-2H
S
+2H
S
Glu Cys Gly
氧化型
谷 还原型 胱 甘 肽
氧化型
氧化型谷胱甘肽
(八)二硫桥位置的确定
一般采用胃蛋白酶水解原来含有二硫键 的蛋白质，得到“工”字肽，然后将“工”字 肽片断的二硫键打开，测定其氨基酸顺序，再 与测定好的原多肽链的氨基酸顺序进行对照， 确定二硫键的位置。
s s
四、蛋白质的氨基酸序列 与生物功能(P181)
(一)同源蛋白质的物种差异与生物进化
(二)同源蛋白质具有共同的进化起源
1.氨基酸在蛋白质多肽链中的排列顺序
H2N 甘 异 谷 半 半 苏 丝 亮 OH
2.肽键是蛋白质一级 结构的基本结构键
胰岛素的一级结构图
（二）N-末端和C-末端 氨基酸残基的鉴定
1、N-末端分析 主要方法： 1）2,4--二硝基氟苯（DNFB或FDNB）法 2）丹磺酰氯（DNS）法 3）苯异硫氰酸酯（PITC）法 4）氨肽酶法
（三）蛋白质构象和 蛋白质结构的组织层次(P160)
1、蛋白质的构象 1）构型：指在具有相同结构式的立体异构体中取代基团在 空间的相对取向，例如，L-Ala与D-Ala。不同构型如果 没有共价键的断裂是不能互变的。 2）构象：具有相同结构式和相同构型的分子在空间里可能 的多种形态，构象形态的改变不涉及共价键的断裂。
多肽
肼
无水
R
R
(n-1)NH2CHCO-NHNH2 + NH2CHCOOH
各种氨基酸肼
羧基末端氨基酸
（三）二硫桥的断裂
断裂二硫桥的方法有多种，但归结起来主要有两种： 1、氧化法：常用试剂为过甲酸。 2、还原法：常用试剂为巯基化合物，如巯基乙醇。
（四）氨基酸组成的分析
待样品完全水解，用氨基酸分析仪进行测定。 用于蛋白质的氨基酸组成分析的水解方法主要是酸
2、C-末端分析法 主要方法：
1）肼解法 2）还原法 3）羧肽酶法
肼解法
肼解法： 这是测定C-末端最常用的方法。将多肽溶于
无水肼中，100℃下进行反应，结果羧基末端 氨基酸以游离氨基酸状释放，而其余肽链部分 与肼生成氨基酸肼。
R
R
R
NH2CHCO-(NHCHCO)n-NHCHCOOH + NH2NH2
三级结构
寡聚蛋白质中各
血
亚基之间在空间上
红
的相互关系和结合
蛋
方式。
白
结
多肽链中
构
二多级肽结构链借助各 的氨基酸排 多肽链借
的
种非共价键弯曲、列顺序。助氢键排列成
组
一级结构
折叠成具有特定 走向的紧密球状 构象。
自己特有的α螺 织
旋和β折叠股片 断。
层 次
四级结构
(四) 蛋白质功能的多样性（P160）
2、化学裂解法 主要用溴化氰断裂
O NH CH C
R1
O NH CH C
R2
当R1为甲硫氨酸时，可用溴化氰断裂
裂解后，分离各不同肽段。
（六）肽段氨基酸序列的测定
主要使用Edman化学降解法，此外还有酶 降解法、质谱法和气谱-质谱联用法等。
(七)肽段在多肽链中次序的确定
一级结构的测定多半用小片段重叠的原理， 即用两种或两种以上不同的方法将蛋白质多肽 链水解，各自得到一系列肽段，然后将这些肽 段分离纯化，分别测定这些肽段的氨基酸序列， 最后比较这些肽段之间的重叠关系，从而推出 整个蛋白质分子中氨基酸的排列顺序。（见例 题）
蛋白质是构成生命体的主要化学物质。 生命活动所需要的许多小分子物质和离子，它们的运输均 由蛋白质来完成。
1、催化----酶 2、调节----调节蛋白 如胰腺兰氏小岛及β-细
胞分泌的胰岛素 3、转运----血红蛋白、血清清蛋白、膜转运蛋白
4、贮存----卵清蛋白 、酪蛋白
(四) 蛋白质功能的多样性（P160）
（2）碱水解
方法： 一般与5mol/L NaOH共煮10-20h，即可使蛋白质完全水
解。 优点：
色氨酸在碱性条件下稳定。 缺点：
水解过程中多数氨基酸遭到不同程度的破坏，并且产生消 旋现象，所得的产物是D-和L-氨基酸的混合物，称消旋 物。此外，精氨酸脱氨，生成鸟氨酸(P129)和尿素。
（3）酶水解
构型：具有相同结构式 的立体异构体中取代基 团在空间的相对取向。
构象：具有相同结构式 和相同构型的分子在空 间里可能的多种形态。
2、蛋白质结构的组织层次
一级结构（primary structure） 多肽链中的氨基酸排列顺序。 二级结构（secondary structure） 多肽链借助氢键排列成自己特有的α螺旋和β折叠股片断。 三级结构（tertiary structure） 指多肽链借助各种非共价键弯曲、折叠成具有特定走向的 紧密球状构象。 四级结构（quaternary structure） 是指寡聚蛋白质中各亚基之间在空间上的相互关系和结合 方式。
这些非蛋白部分称为 辅基(prosthetic group)或配体 (ligand)。
2、蛋白质的分类
单纯蛋白可根据其物理性质如溶解度进行分类. 例如：清蛋白，球蛋白等。
缀合蛋白可以按其非氨基酸成分进行分类. 例如：糖蛋白，脂蛋白，核蛋白等。
（二）蛋白质的形状和大小（P158）
蛋白质根据形状和溶解度的不同大体可分为三类: 1、纤维状蛋白质（fibrous protein）(形状) 2、球状蛋白质（globular protein）(形状) 3、膜蛋白（membrane protein）(溶解度)
（二）肽的物理和化学性质(P165)
肽的化学性质与氨基酸相似，如两性解离， 等电点等，但是含有两个或两个以上肽键的肽 都有一种特殊的双缩脲反应，而氨基酸则无， 这一反应可用于肽和蛋白质的定性、定量分析。 2 尿素 Δ 双缩脲 NaOH+Cu(SO4) 紫红色
(三)天然存在的活性肽(P167)
1、催产素和加压素 2、抗生素 3、脑啡肽 (Tyr-Gly-Gly-Phe-Met) 4、某些蕈产生的毒素（环形八肽,P168） 5、谷胱甘肽（GSH, P168 ） 6、鹅肌肽和肌肽(二肽)
蛋白质是构成生命体的主要化学物质。 生命活动所需要的许多小分子物质和离子，它们的运输均 由蛋白质来完成。
5、运动----肌动蛋白，动力蛋白 6、结构成分----结构蛋白 7、支架作用----接头蛋白 8、防御和进攻----免疫球蛋白 9、异常功能----节肢弹性蛋白
二、肽（P163）
(一）肽和肽键的结构 （二）肽的物理和化学性质 （三）天然存在的活性肽
HO NH2 C C
H
H CH3 N C C OH
HO
肽键
氨基酸通过肽键连接起来的化合物称为肽（peptide） 由两个氨基酸缩合形成的称二肽，以此类推可形成三肽，
四肽……，许多氨基酸缩合形成多肽（poly peptides） 氨基酸之间通过肽键连接形成的链称肽链。 肽链中有游离氨基的氨基酸一端称N端或氨基端； 有游离羧基的氨基酸一端称C端或羧基端， 肽链中间的氨基酸称氨基酸残基。
HO
HO
+1H3N C C N
C C O-1
R
H R'
中文
Peptide (Amide) Bonds
Condensation（缩合） reactions between the carboxyl group of one amino acid and the amino group of a second amino acid result in C-N bond formation.
HO
NH2 C C H
glycine Gly
CH3 OH + NH2 C C OH
HO D-alanine
Ala
Peptide (Amide) Bonds
Condensation reactions between the carboxyl group of one amino acid and the amino group of a second amino acid result in C-N bond formation.
N 16% O 23%
H 7%
C 50%
有些蛋白质还含有微量的P、Fe、Zn、Cu、Mo、I等元素。
1、蛋白质的化学组成
蛋白质根据其所含化学成分可分为单纯蛋白和缀合蛋白。 单纯蛋白：
仅由20种氨基酸组成，而不含其它化学成分的蛋白质，称 单纯蛋白（simple protein）。 缀合蛋白：
除了含有由氨基酸组成的蛋白质部分外，其它各种化学成 分也作为其结构的一部分，这样的蛋白质称为缀合蛋白 （conjugated protein ）。
例1
例2：一个九肽，用胰酶水解得：
Ala-Ala-Trp-Gly-Lys （A）
Thr-Asp-Phe-Lys
（B）
用胰凝乳蛋白酶水解得：
Lys-Ala-Ala-Trp
（1）
Thr-Asp-Phe
（2）Biblioteka Gly-Lys（3）
由以上两套水解方案可知该九肽的氨基酸顺序为：
Thr-Asp-Phe-Lys -Ala-Ala-Trp-Gly-Lys
(一)蛋白质的化学组成和分类 （二）蛋白质的形状和大小 （三）蛋白质构象和蛋白质结构的组织层次 （四）蛋白质功能的多样性
（一）蛋白质的化学组成和分类(P157)
蛋白质含 C 50% H 7% O 23% N 16% S 0-3% 其他微量 蛋白质含氮量平均为16%， 生化上以此作为蛋白质的定量 分析方法，称凯氏定氮法。 计算公式： 蛋白质含量=蛋白氮×6.25
（1）酸水解
常用HCl 或H2SO4进行水解。 方法：一般用6mol/L HCl，或4mol/L H2SO4 ，105oC
回流煮沸24h左右可使蛋白质完全水解。 优点：
不引起消旋作用，得到的是L-氨基酸。 缺点：
色氨酸完全被沸酸所破坏。羟基氨基酸有一小部分被分解， 天冬酰氨，谷氨酰胺的酰胺基被水解下来。
HO
CH3
NH2 C C OH + NH2 C C OH
H
HO
- H2O
Peptide (Amide) Bonds
Condensation reactions between the carboxyl group of one amino acid and the amino group of a second amino acid result in C-N bond formation.
（一）肽和肽键的结构（P163）
肽键是一种共价键，它是由两个氨基酸脱水缩合形成的, 蛋白质是由许多氨基酸通过肽键连结形成的生物大分子。
HO
肽键
HO
+
H3N C C N
C C O-
R
H R'
英文
Peptide Bond
Peptide Bond is the covalent（共价） bond that is formed when 2 amino acids are joined together to form the polymer of protein.
催产素 加压素
催产素简式 具有催产等作用
加压素简式
具有升高血压等作用
三、蛋白质一级结构的测定(P168)
(一) 蛋白质一级结构 （二）N-末端和C-末端氨基酸残基的鉴定 （三）二硫桥的断裂 （四）氨基酸组成的分析 （五）多肽链的部分裂解和肽段混合物分离纯化．
三、蛋白质一级结构的测定
(六)肽段氨基酸序列的测定 (七)肽段在多肽链中次序的确定 (八)二硫桥位置的确定 (九)蛋白质测序举例 (十)蛋白质序列数据库
第一单元 蛋白质化学
第三章 第四章 第五章 第六章 第七章
氨基酸 蛋白质的共价结构 蛋白质的三维结构 蛋白质结构与功能的关系 蛋白质的分离、纯化和表征
第4章 蛋白质的共价结构（P157)
一、蛋白质通论 二、肽 三、蛋白质一级结构的测定 四、蛋白质的氨基酸序列与生物功能 五、肽与蛋白质的人工合成
一、蛋白质通论
优点： 不产生消旋现象，也不破坏氨基酸。
缺点： 水解不彻底，需几种酶协调作用才能彻底水解蛋白
质。 常用蛋白酶：
胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶（糜蛋白酶）及胃蛋白酶 等。
（五）多肽链的部分裂解和 肽段混合物的分离纯化
裂解时要求：断裂点少，专一性强，反应产率高。 1、酶裂解法
（1）胰蛋白酶（trypsin） （2）胰凝乳蛋白酶（chymotrypsin）
鹅膏蕈碱 α-
（环形八肽,P168）
谷胱甘肽
2GSH 还原型
Oxidation -2H+ -2e-
+2H +2eReduction
GSSG 氧化型
谷胱甘肽
2 Glu γ Cys Gly
SH 还原型
Glu Cys Gly
-2H
S
+2H
S
Glu Cys Gly
氧化型
谷 还原型 胱 甘 肽
氧化型
氧化型谷胱甘肽
(八)二硫桥位置的确定
一般采用胃蛋白酶水解原来含有二硫键 的蛋白质，得到“工”字肽，然后将“工”字 肽片断的二硫键打开，测定其氨基酸顺序，再 与测定好的原多肽链的氨基酸顺序进行对照， 确定二硫键的位置。
s s
四、蛋白质的氨基酸序列 与生物功能(P181)
(一)同源蛋白质的物种差异与生物进化
(二)同源蛋白质具有共同的进化起源
1.氨基酸在蛋白质多肽链中的排列顺序
H2N 甘 异 谷 半 半 苏 丝 亮 OH
2.肽键是蛋白质一级 结构的基本结构键
胰岛素的一级结构图
（二）N-末端和C-末端 氨基酸残基的鉴定
1、N-末端分析 主要方法： 1）2,4--二硝基氟苯（DNFB或FDNB）法 2）丹磺酰氯（DNS）法 3）苯异硫氰酸酯（PITC）法 4）氨肽酶法
（三）蛋白质构象和 蛋白质结构的组织层次(P160)
1、蛋白质的构象 1）构型：指在具有相同结构式的立体异构体中取代基团在 空间的相对取向，例如，L-Ala与D-Ala。不同构型如果 没有共价键的断裂是不能互变的。 2）构象：具有相同结构式和相同构型的分子在空间里可能 的多种形态，构象形态的改变不涉及共价键的断裂。
多肽
肼
无水
R
R
(n-1)NH2CHCO-NHNH2 + NH2CHCOOH
各种氨基酸肼
羧基末端氨基酸
（三）二硫桥的断裂
断裂二硫桥的方法有多种，但归结起来主要有两种： 1、氧化法：常用试剂为过甲酸。 2、还原法：常用试剂为巯基化合物，如巯基乙醇。
（四）氨基酸组成的分析
待样品完全水解，用氨基酸分析仪进行测定。 用于蛋白质的氨基酸组成分析的水解方法主要是酸
2、C-末端分析法 主要方法：
1）肼解法 2）还原法 3）羧肽酶法
肼解法
肼解法： 这是测定C-末端最常用的方法。将多肽溶于
无水肼中，100℃下进行反应，结果羧基末端 氨基酸以游离氨基酸状释放，而其余肽链部分 与肼生成氨基酸肼。
R
R
R
NH2CHCO-(NHCHCO)n-NHCHCOOH + NH2NH2
三级结构
寡聚蛋白质中各
血
亚基之间在空间上
红
的相互关系和结合
蛋
方式。
白
结
多肽链中
构
二多级肽结构链借助各 的氨基酸排 多肽链借
的
种非共价键弯曲、列顺序。助氢键排列成
组
一级结构
折叠成具有特定 走向的紧密球状 构象。
自己特有的α螺 织
旋和β折叠股片 断。
层 次
四级结构
(四) 蛋白质功能的多样性（P160）
2、化学裂解法 主要用溴化氰断裂
O NH CH C
R1
O NH CH C
R2
当R1为甲硫氨酸时，可用溴化氰断裂
裂解后，分离各不同肽段。
（六）肽段氨基酸序列的测定
主要使用Edman化学降解法，此外还有酶 降解法、质谱法和气谱-质谱联用法等。
(七)肽段在多肽链中次序的确定
一级结构的测定多半用小片段重叠的原理， 即用两种或两种以上不同的方法将蛋白质多肽 链水解，各自得到一系列肽段，然后将这些肽 段分离纯化，分别测定这些肽段的氨基酸序列， 最后比较这些肽段之间的重叠关系，从而推出 整个蛋白质分子中氨基酸的排列顺序。（见例 题）
蛋白质是构成生命体的主要化学物质。 生命活动所需要的许多小分子物质和离子，它们的运输均 由蛋白质来完成。
1、催化----酶 2、调节----调节蛋白 如胰腺兰氏小岛及β-细
胞分泌的胰岛素 3、转运----血红蛋白、血清清蛋白、膜转运蛋白
4、贮存----卵清蛋白 、酪蛋白
(四) 蛋白质功能的多样性（P160）
（2）碱水解
方法： 一般与5mol/L NaOH共煮10-20h，即可使蛋白质完全水
解。 优点：
色氨酸在碱性条件下稳定。 缺点：
水解过程中多数氨基酸遭到不同程度的破坏，并且产生消 旋现象，所得的产物是D-和L-氨基酸的混合物，称消旋 物。此外，精氨酸脱氨，生成鸟氨酸(P129)和尿素。
（3）酶水解
构型：具有相同结构式 的立体异构体中取代基 团在空间的相对取向。
构象：具有相同结构式 和相同构型的分子在空 间里可能的多种形态。
2、蛋白质结构的组织层次
一级结构（primary structure） 多肽链中的氨基酸排列顺序。 二级结构（secondary structure） 多肽链借助氢键排列成自己特有的α螺旋和β折叠股片断。 三级结构（tertiary structure） 指多肽链借助各种非共价键弯曲、折叠成具有特定走向的 紧密球状构象。 四级结构（quaternary structure） 是指寡聚蛋白质中各亚基之间在空间上的相互关系和结合 方式。
这些非蛋白部分称为 辅基(prosthetic group)或配体 (ligand)。
2、蛋白质的分类
单纯蛋白可根据其物理性质如溶解度进行分类. 例如：清蛋白，球蛋白等。
缀合蛋白可以按其非氨基酸成分进行分类. 例如：糖蛋白，脂蛋白，核蛋白等。
（二）蛋白质的形状和大小（P158）
蛋白质根据形状和溶解度的不同大体可分为三类: 1、纤维状蛋白质（fibrous protein）(形状) 2、球状蛋白质（globular protein）(形状) 3、膜蛋白（membrane protein）(溶解度)
（二）肽的物理和化学性质(P165)
肽的化学性质与氨基酸相似，如两性解离， 等电点等，但是含有两个或两个以上肽键的肽 都有一种特殊的双缩脲反应，而氨基酸则无， 这一反应可用于肽和蛋白质的定性、定量分析。 2 尿素 Δ 双缩脲 NaOH+Cu(SO4) 紫红色
(三)天然存在的活性肽(P167)
1、催产素和加压素 2、抗生素 3、脑啡肽 (Tyr-Gly-Gly-Phe-Met) 4、某些蕈产生的毒素（环形八肽,P168） 5、谷胱甘肽（GSH, P168 ） 6、鹅肌肽和肌肽(二肽)
蛋白质是构成生命体的主要化学物质。 生命活动所需要的许多小分子物质和离子，它们的运输均 由蛋白质来完成。
5、运动----肌动蛋白，动力蛋白 6、结构成分----结构蛋白 7、支架作用----接头蛋白 8、防御和进攻----免疫球蛋白 9、异常功能----节肢弹性蛋白
二、肽（P163）
(一）肽和肽键的结构 （二）肽的物理和化学性质 （三）天然存在的活性肽
HO NH2 C C
H
H CH3 N C C OH
HO
肽键
氨基酸通过肽键连接起来的化合物称为肽（peptide） 由两个氨基酸缩合形成的称二肽，以此类推可形成三肽，
四肽……，许多氨基酸缩合形成多肽（poly peptides） 氨基酸之间通过肽键连接形成的链称肽链。 肽链中有游离氨基的氨基酸一端称N端或氨基端； 有游离羧基的氨基酸一端称C端或羧基端， 肽链中间的氨基酸称氨基酸残基。
HO
HO
+1H3N C C N
C C O-1
R
H R'
中文
Peptide (Amide) Bonds
Condensation（缩合） reactions between the carboxyl group of one amino acid and the amino group of a second amino acid result in C-N bond formation.
HO
NH2 C C H
glycine Gly
CH3 OH + NH2 C C OH
HO D-alanine
Ala
Peptide (Amide) Bonds
Condensation reactions between the carboxyl group of one amino acid and the amino group of a second amino acid result in C-N bond formation.
N 16% O 23%
H 7%
C 50%
有些蛋白质还含有微量的P、Fe、Zn、Cu、Mo、I等元素。
1、蛋白质的化学组成
蛋白质根据其所含化学成分可分为单纯蛋白和缀合蛋白。 单纯蛋白：
仅由20种氨基酸组成，而不含其它化学成分的蛋白质，称 单纯蛋白（simple protein）。 缀合蛋白：
除了含有由氨基酸组成的蛋白质部分外，其它各种化学成 分也作为其结构的一部分，这样的蛋白质称为缀合蛋白 （conjugated protein ）。
例1
例2：一个九肽，用胰酶水解得：
Ala-Ala-Trp-Gly-Lys （A）
Thr-Asp-Phe-Lys
（B）
用胰凝乳蛋白酶水解得：
Lys-Ala-Ala-Trp
（1）
Thr-Asp-Phe
（2）Biblioteka Gly-Lys（3）
由以上两套水解方案可知该九肽的氨基酸顺序为：
Thr-Asp-Phe-Lys -Ala-Ala-Trp-Gly-Lys
(一)蛋白质的化学组成和分类 （二）蛋白质的形状和大小 （三）蛋白质构象和蛋白质结构的组织层次 （四）蛋白质功能的多样性
（一）蛋白质的化学组成和分类(P157)
蛋白质含 C 50% H 7% O 23% N 16% S 0-3% 其他微量 蛋白质含氮量平均为16%， 生化上以此作为蛋白质的定量 分析方法，称凯氏定氮法。 计算公式： 蛋白质含量=蛋白氮×6.25