生物化学第二章蛋白质
生物化学02第二章 多肽与蛋白质
Glu-Cys-Gly SH
Glu-Cys-Gly S S
Glu-Cys-Gly
谷胱甘肽的生理功用：
• 解毒作用：与毒物或药物结合，消除其 毒性作用；生物转化。
• 参与氧化还原反应：作为重要的还原剂， 参与体内多种氧化还原反应；
• 保护巯基酶的活性：使巯基酶的活性基 团-SH维持还原状态；
• 维持红细胞膜结构的稳定：消除氧化剂 对红细胞膜结构的破坏作用。
锌指结构是一个常见的模体。
由一个α-螺旋和两个反向平行的β-折迭组 成，形似手指。
Ｎ－端两个半胱氨酸，Ｃ－端两个组氨酸， 此四个氨基酸残基在空间上构成一个洞穴， 容纳一个锌，具结合锌离子功能。
含锌指结构的蛋白质都可与ＤＮＡ或ＲＮＡ 结合。
锌指结构 (折迭-折迭模序)
亮氨酸拉链结构：
• 见于真核生物DNA结合蛋白质的C端，与 癌基因表达调控有关。
第二章
多肽与蛋白质
Peptides and Proteins
1833年，Payen和Persoz分离出淀粉酶。 1864年，Hoppe-Seyler从血液分离出血红蛋白，
并将其制成结晶。 19世纪末，Fischer证明蛋白质是由氨基酸组成的，
并将氨基酸合成了多种短肽 。 1938年，德国化学家Gerardus J. Mulder引用
2. 蛋白质具有重要的生物学功能
1）作为生物催化剂（酶） 2）代谢调节作用 3）免疫保护作用 4）物质的转运和存储 5）运动与支持作用 6）参与细胞间信息传递
3. 氧化供能
第一节
肽和蛋白质的一级结构
Primary Structure of Peptides and Proteins
一、肽和蛋白质是由氨基酸组成的多聚体
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 蛋白质的结构与功能(中职护理 《生物化学》)
氨基酸的结构
亚氨基酸
脯氨酸 Proline
H N C OH O
2，根据R侧链的极性分类
非极性疏水性氨基酸 极性中性氨基酸 酸性氨基酸 碱性氨基酸
1，非极性疏水性氨基酸
特点：含有非极性的侧链，具有疏水性（在中性水 溶液中的溶解度较小）,共7种。
甘氨酸 丙氨酸 缬氨酸 亮氨酸 异亮氨酸 苯丙氨酸 脯氨酸
3， β-转角
定义： 在肽链进行180° 回折时的转角上，通 常由四个氨基酸残基 构成，其中第二个残 基常为脯氨酸。
作用力：氢键
4，无规卷曲
定义： 是指多肽链中没有确定规 律性的那部分肽链构像。
（二）三级结构
定义：
蛋白质的多肽链在各种二级结构的基础上再 进一步盘曲或折叠形成具有一定规律的三维空间 结构，称为蛋白质的三级结构。
含硫氨基酸
O H2N CH C CH2 SH OH
氨基酸的结构
天冬氨酸 Aspartate
酸性氨基酸
O H2 N CH C CH2 C OH O OH
氨基酸的结构
天冬氨酸 Aspartate
谷氨酸 Glutamate
酸性氨基酸
O H2N CH C CH2 CH2 C OH O OH
氨基酸的结构
证明：氨基酸是蛋白质的基本组成单位
۶ 组成人体蛋白质的20种氨基酸均 属于L--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）。
۶ 组成蛋白质的氨基酸
（一）氨基酸的结构
1、结构通式
侧链基团
氨基 羧基
2、结构特点：
① 每种氨基酸分子中至少都含有一个氨基和一个羧 基，并且连接在同一个碳原子上，故称α -氨基酸 （脯氨酸除外：亚氨基——NH2+）。 ②除甘氨酸的R为H外，其他氨基酸的Cα 是不对称 碳原子，因此具有L型与D型两种不同的构型，组成 人体的都是L型。 ③不同氨基酸的R侧链各异，它 们的分子量、解离程度和化学反 应性质也不相同。
生物化学蛋白质
(3) 与2，4-二硝基氟苯的反应 (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）。
负电荷（２种）Asp、Glu
人的必需氨基酸
Lys Trp Phe Val Met Leu Ile Thr Arg、His（半必需）
氨基酸的结构、代号
（三）氨基酸的重要理化性质
1 氨基酸的两性解离性质及等电点
R
CH NH3+ COOH
+ OH-
+ H+ (pK´1)
R
CH NH3+ COO
（三）肽链中AA的排列顺序和命名
参见p31
通常在多肽链的一端含有一个游离的氨基，称为氨基端或N-端；在另一端含有 一个游离的-羧基，称为羧基端或C-端。
氨基酸的顺序是从N-端的氨基酸残基开 始，以C-端氨基酸残基为终点的排列顺序。 如下面的五肽可表示为：
Ser-Gly-Tyr-Val-Leu
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
• 蛋白质的高级结构包括二级结构、超二级 结构、结构域、三级结构和四级结构等。
1 维持蛋白质构象的作用力
维持蛋白质空间构象的作用力主要是次级键，即氢键和盐 键等非共价键，以及疏水作用力和范德华力等。
氢键： x — H … y 离子键（盐键）：它是由带相反电荷的两个基团
间的静电吸引所形成的 疏水作用力（疏水键）：是指非极性基团即疏水基团为
生物化学重点知识
第二章蛋白质的结构与功能一、名词解释1.生物化学：生物化学是研究生物体的化学组成以及生物体内发生的各种化学变化的学科2.肽键：一个氨基酸的α–羧基与另一个氨基酸的α–氨基脱水缩合而成的酰胺键（–CO–NH–）称为肽键3.蛋白质的等电点：当蛋白质溶液处于某一PH时，蛋白质分子解离成阴阳离子的趋势相等，净电荷为零，呈兼性离子状态，此时溶液的PH称为该蛋白质的等电点4.蛋白质的一级结构：蛋白质分子中氨基酸的排列顺序称为蛋白质的一级结构5.二级结构：蛋白质的二级结构是指多肽链中主链原子的局部空间排布，不涉及侧链原子的构象6.亚基：四级结构中每一条具有独立三级结构的多肽链称为亚基（本章考的最多的名词解释）二、问答1.蛋白质的基本组成单位是什么？其结构特点是什么？基本组成单位：氨基酸结构特点：组成蛋白质的20种氨基酸都属于α–氨基酸（脯氨酸除外）组成蛋白质的20种氨基酸都属于L–氨基酸（甘氨酸除外）2.什么是蛋白质的变性？在某些物理或化学因素作用下，蛋白质分子中的次级键断，特定的空间结构被破坏，从而导致蛋白质理化性质改变和生物学活性丧失的现象，称为蛋白质的变性3.什么是蛋白质的二级结构？它主要有哪几种？维持二级结构稳定的化学键是什么？蛋白质的二级结构是指多肽链中主链原子的局部空间排布，不涉及侧链原子的构象种类：α–螺旋、β–折叠、β–转角、无规卷曲维持蛋白质二级结构稳定的化学键是氢键重点：蛋白质的基本组成单位：氨基酸氨基酸的结构通式维持蛋白质一级结构稳定的是肽键二级结构稳定的化学键是氢键三级结构稳定的是疏水键α–螺旋是蛋白质中最常见最典型含量最丰富的二级结构形式由一条多肽链构成的蛋白质，只有具有三级结构才能发挥生物活性。
如果蛋白质只由一条多肽链构成，则三级结构为其最高级结构只有完整的四级结构才具有生物学功能，亚基单独存在一般不具有生物学功能胰岛素虽然由两条多肽链组成，但肽链间通过共价键（二硫键）相连，这种结构不属于四级结构蛋白质的变构现象例子：老年痴呆症、舞蹈病、疯牛病蛋白质分子表面的水化膜和同种电荷是维持蛋白质亲水胶体稳定的两个因素（填空题）凝固的前提是发生变性，凝固的蛋白质一定发生变性加热使蛋白质变性并凝聚成块状称为凝固第三章核酸的结构与功能一、名词解释1.核苷酸:核苷分子中戊糖的自由羟基与磷酸通过磷酸酯键连接而形成的化合物。
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(本科)第二章 蛋白质的结构与功能随堂练习与参考答案
生物化学（本科）第二章蛋白质的结构与功能随堂练习与参考答案第一节蛋白质的分子组成第二节蛋白质的结构第三节蛋白质的结构与理化性质之间的关系第四节蛋白质的结构与功能的关系第五节蛋白质的分类第六节血浆蛋白质1. (单选题)测得某一蛋白质溶液N元素的含量为4 g/L，则该溶液中蛋白质含量约为A．16 g/LB．20 g/LC．25 g/LD．30 g/LE．40 g/L参考答案：C2. (单选题)组成蛋白质的氨基酸基本上属于A．L-β-氨基酸B．D-β-氨基酸C．L-α-氨基酸D．D-α-氨基酸E．L、D-α-氨基酸参考答案：C3. (单选题)属于碱性氨基酸的是A．精氨酸B．赖氨酸C．组氨酸D．A+BE．A+B+C参考答案：E4. (单选题)下列有关肽的叙述，错误的是A．肽是两个以上氨基酸借肽键连接而成的化合物B．组成肽的氨基酸分子都不完整C．多肽与蛋白质分子之间无明确的分界线D．氨基酸一旦生成肽，完全失去其原有的理化性质E．根据N末端数目，可得知蛋白质的亚基数参考答案：E5. (单选题)维系蛋白质二级结构稳定的化学键是A．盐键B．二硫键C．肽键D．疏水键E．氢键参考答案：E6. (单选题)蛋白质α-螺旋的特点有A．多为左手螺旋B．螺旋方向与长轴垂直C．氨基酸侧链伸向螺旋外侧D．肽键平面充分伸展E．靠盐键维系稳定性参考答案：C7. (单选题)有关蛋白质三级结构的描述，错误的是A．具有三级结构的多肽链都有生物学活性B．亲水基团多位于三级结构的表面C．三级结构的稳定性由次级键维系D．三级结构是单体蛋白质或亚基的空间结构E．三级结构是各个单键旋转自由度受到各种限制的结果参考答案：A8. (单选题)关于蛋白质亚基的描述，正确的是A．一条多肽链卷曲成螺旋结构B．两条以上多肽链卷曲成二级结构C．两条以上多肽链与辅基结合成蛋白质D．每个亚基都有各自的三级结构E．以上都不正确参考答案：D9. (单选题)蛋白质的空间构象主要取决于A．肽链氨基酸的序列B．α-螺旋和β-折叠C．肽链中的氨基酸侧链D．肽链中的肽键E．肽链中的二硫键位置参考答案：A10. (单选题)蛋白质溶液的稳定因素是A．蛋白质溶液有分子扩散现象B．蛋白质在溶液中有布朗运动C．蛋白质分子在溶液中带有水化膜和同种电荷D．蛋白质溶液的粘度大E．蛋白质分子在溶液中带电荷参考答案：C11. (单选题)蛋白质变性时伴随的结构变化是A．肽链的断裂B．氨基酸残基的化学修饰C．一些侧链基团的暴露D．二硫键的打开E．以上选项均不是参考答案：C12. (单选题)绝大多数血浆蛋白质的合成场所是B．肾脏C．肝脏D．脾脏E．肌肉参考答案：C13. (多选题)谷胱甘肽A．是体内的还原型物质B．含有两个特殊的肽键C．其功能基团是疏基D．为三肽E．是体内的氧化型物质参考答案：ACD14. (多选题)空间构象包括A．β-折叠B．结构域C．亚基E．氨基酸残基的排列顺序参考答案：ABCD15. (多选题)蛋白质结构域A．都有特定的功能B．为折叠得较为紧密的区域C．属于三级结构D．存在于每一种蛋白质中E．属于四级结构参考答案：ABC16. (多选题)蛋白质变性A．由肽键断裂而引起B．都是不可逆的C．可使其生物活性丧失D．可增加其溶解度E．构象被破坏参考答案：CE17. (多选题)蛋白质三级结构A．存在于每个天然蛋白质分子中B．是指局部肽段空间构象C．包括模体结构D．属于高级结构E．包括结构域参考答案：CDE18. (多选题)血浆白蛋白的功能有A．维持胶体渗透压B．维持血浆的正常pH值C．运输某些物质，尤其是脂溶性物质D．营养作用E．抵抗外来入侵参考答案：ABCD如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！。
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
基础生物化学
HA
H+ + A-
K平衡= [H+] * [A-]/[HA] pK平衡 = pH - lg{[A-]/[HA]} pH = pK平衡 + lg{[A-]/[HA]}
氨基酸的等电点的计算
R+
-H+ k1
R0
-H+ k2
R-
pH = pK1 + lg {[R0] / [R+]} pH = pK2 + lg {[R-] / [R0]}
• 酸性氨基酸：pI = (pK1 + pKR-COO- )/2
• 碱性氨基酸：pI = (pK2 + pKR-NH2 )/2
侧链可解离的氨基酸等电点计算举例： 记忆诀窍：氨基酸处于电荷为零时的环境pH
谷氨酸的解离
组氨酸的解离
谷氨酸，PI=(pK1 + pKR )/2 =3.22
组氨酸，PI=(pK2 + pKR )/2 =7.59
苯丙氨酸 (Phe, F)
酪氨酸 (Tyr, Y)
色氨酸 (Trp, W)
3种芳香族氨基酸的结构式
氨基酸的分类（3）
一般来讲，极性氨基酸大部分都是亲水 氨基酸，但甲硫氨酸是极性氨基酸而不 是亲水氨基酸
R基团对水分 子的亲和性
亲水氨基酸： 上述11种极性氨基酸 - 甲硫氨酸 + 酪氨酸 （11种） 疏水氨基酸（9种）
第二章 蛋白质化学
Protein Chemistry
蛋白质的生物学功能 蛋白质的元素组成 氨基酸 肽 蛋白质的结构 蛋白质的结构与功能的关系 蛋白质的性质 蛋白质的分类
第一节 蛋白质的生物学功能
生物化学与分子生物学-名词解释
第二章蛋白质1、GSH即谷胱甘肽，是由谷氨酸，半胱氨酸和甘氨酸通过肽键缩合而成的三肽。
2、蛋白质变性（protein denaturation）蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象被改变，从而导致其理化性质的改变和生物活性的丧失，这种现象称为蛋白质变性。
3、α-螺旋(α-helix)蛋白质中常见的一种二级结构，肽链主链绕假想的中心轴盘绕成螺旋状，一般都是右手螺旋结构，螺旋是靠链内氢键维持的。
每个氨基酸残基（第n个）的羰基氧与多肽链C端方向的第3个残基（第n＋3个）的酰胺氮形成氢键。
在典型的右手α-螺旋结构中，螺距为0.54nm，每一圈含有3.6个氨基酸残基，每个残基沿着螺旋的长轴上升0.15nm。
4、β-折叠片层(β-sheet)是蛋白质中的常见的二级结构，是由伸展的多肽链组成的。
折叠片的构象是通过一个肽键的羰基氧和位于同一个肽链或相邻肽链的另一个酰胺氢之间形成的氢键维持的。
氢键几乎都垂直伸展的肽链，这些肽链可以是平行排列（走向都是由N到C方向）；或者是反平行排列（肽链反向排列）。
5、β-转角（β-turn）也是多肽链中常见的二级结构，连接蛋白质分子中的二级结构（α-螺旋和β-折叠），使肽链走向改变的一种非重复多肽区，一般含有2～16个氨基酸残基。
含有5个氨基酸残基以上的转角又常称之环（loops）。
常见的转角含有4个氨基酸残基，有两种类型。
转角I的特点是：第1个氨基酸残基羰基氧与第4个残基的酰胺氮之间形成氢键；转角II的第3个残基往往是甘氨酸。
这两种转角中的第2个残基大都是脯氨酸。
6、功能蛋白质组（functional proteome）指的是特定时间、特定环境和实验各种下，基因组活跃表达的蛋白质。
7、肽键(peptide bond )在蛋白质分子中，一分子氨基酸的α-羧基与另一分子氨基酸的α-氨基脱水缩合后而形成的酰胺键称为肽键。
8、基序/模体（motif）模体属于蛋白质的超二级结构，由2个或2个以上具有二级结构的的肽段，在空间上相互接近，形成一个特殊的空间构象，并发挥专一的功能。
大学生物化学课件 第2章 蛋白质化学
肽链上的氨基酸不是完整的氨基 酸，因而称为氨基酸残基（Amino acid residues）。 一条肽链有两端。 具有游离氨基的一端称为氨基末端 （Amino terminal,或叫N端）。 具有游离羧基的一端称为羧基末端 （Carboxyl terminal，或叫C端）。
3. 肽的书写方法 Calligraph of peptides 书写肽链时，习惯把N端写在左 边，把C端写在右边。 两个氨基酸之间用·或-分开，也 可以用圆圈将氨基酸符号圈开。
4.
二 . 蛋白质的分类 Classification of proteins
1. 根据蛋白质的分子形状分类 Classification according to the shape of protein molecules 球状蛋白质 Globulins 纤维状蛋白质 Fibrins
2. 根据蛋白质的功能分类 Classification according to the functions of proteins 活性蛋白质 Active proteins 酶，转运蛋白，调节蛋白，信号蛋 白，防御蛋白等。 非活性蛋白质 Passive proteins 结构蛋白等。 3. 根据组成分类 Classification according to the composition of proteins 简单蛋白质 Simple proteins 结合蛋白质 Conjugated proteins
2. 由氨基和羧基参与的几种重要化学反应 Several important reactions of amino acids 1）茚三酮反应 Ninhydrin reaction 茚三酮 + 氨基酸 蓝紫色化合物
*
茚三酮反应
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
《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。
《生物化学简明教程》第四版-第二章蛋白质
1）与茚三酮的反应
❖ 氨基酸与水合茚三酮共热，发生氧 化脱氨反应，生成NH3与酮酸。水合 茚三酮变为还原型茚三酮。
❖ 加热过程中酮酸裂解，放出CO2， 自身变为少一个碳的醛。水合茚三 酮变为还原型茚三酮。
❖ NH3与水合茚三酮及还原型茚三酮脱 水缩合，生成蓝紫色化合物。
脯氨酸与茚三酮反应的产物：
苏氨酸(a-氨基-b-羟基丁酸)* Threonine
半胱氨酸(a-氨基-b-巯基丙酸) Cysteine
酪氨酸(a-氨基-β-对羟苯基丙酸) Tyrosine
天冬氨酸(a-氨基丁二酸) Aspartic acid
谷氨酸(a-氨基戊二酸) Glutamic acid
赖氨酸(a,w-二氨基己酸)* Lysine
R
H2N—CH—COO在碱性溶液 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）。
（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。）
解离原则：
举列 ：计算丙氨酸的等电点
推导过程
N+H3 OH-
H3C C COOH
N+H3 H3C C COO- + H+
H
H
Ala+
Ala
N+H3
NH2
OH-
H3C C COO-
H3C C COO- + H+
H
H
Ala
Ala-
K’1=
[ Ala ] [H+] [Ala+]
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第二章蛋白质蛋白质分类1、根据蛋白质分子的外形，可以将其分作3类。
①球状蛋白质：分子形状接近球形，水溶性较好，种类很多，可行使多种多样的生物学功能。
②纤维状蛋白质：分子外形呈棒状或纤维状，大多数不溶于水，是生物体重要的结构成分，或对生物体起保护作用，如胶原蛋白和角蛋白。
有些可溶于水，在一定的条件下聚集成固态，如血纤维蛋白原。
还有一些与运动机能有关，如肌球蛋白。
有些纤维状蛋白质是由球蛋白聚集形成的，一般归类于球蛋白，如微管蛋白和肌动蛋白。
③膜蛋白质：一般折叠成近球形，插入生物膜，也有一些通过非共价键或共价键结合在生物膜的表面。
生物膜的多数功能是通过膜蛋白实现的。
2、根据分子组成可将蛋白质分为两类。
（1）简单蛋白质：仅由肽链组成，不包含其它辅助成分的蛋白质称简单蛋白质（simple protein），按照溶解度的差别，可将简单蛋白质分为7类，清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白、精蛋白、组蛋白、硬蛋白（2）结合蛋白质：结合蛋白质（conjugated protein）由简单蛋白质和辅助成分组成，其辅助成分通常称为辅基。
根据辅基的不同，结合蛋白质可分为5类：核蛋白、糖蛋白、脂蛋白、色蛋白和金属蛋白。
3、按功能将蛋白质分为10类。
（1）酶：酶是具催化活性的蛋白质，是蛋白质中种类最多的类群，新陈代谢的每一步反应都是由特定的酶催化完成的。
（2）调节蛋白：许多蛋白质具有调控功能，这些蛋白质称为调节蛋白。
其中一类为激素，如调节动物体内血糖浓度的胰岛素，刺激甲状腺的促甲状腺素，促进生长的生长素等。
另一类可参与基因表达的调控，它们能激活或抑制基因的转录或翻译。
（3）贮存蛋白质：有些蛋白的生物功能是贮存必要的养分，称贮存蛋白。
例如，卵清蛋白为鸟类胚胎发育提供氮源。
许多高等植物的种子含高达60%的贮存蛋白，为种子的发芽准备足够的氮素。
铁蛋白能贮存铁原子，用于含铁蛋白如血红蛋白的合成。
（4）转运蛋白质：主要有两类，一类存在于体液中，如血液中的血红蛋白转运氧气，血清蛋白转运脂肪酸。
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四级结构
由球状亚基或分子缔合而成的聚合体结构
蛋白质的一级结构
1.定义：蛋白质的一级结构指多肽链中氨基酸的排列顺序。 2.化学键：主要化学键是肽键，有些蛋白质还包括二硫键。
蛋白质一级结构测定流程
确定多肽链的数目 拆开并分离出每条肽链 水解测定肽链的氨基酸组成 测定肽链两末端氨基酸残基 肽链水解为小片段并测序 片段重叠得出整个肽链的序列 确定二硫键的位置
Gln
Val
Asp
Pro Val Asn Thr
Thr
Val
His
Glu
Ala Ser Leu
50
多肽链结构示意图
天然活性肽
在生物体内存在许多游离状态的天然肽，他们各自具有特殊 的生物学功能，叫活性肽。
自然界中有自由存在的活性肽，主要有：
1.谷胱甘肽（GSH）：三肽（Glu—Cys—Gly），含有自由的巯[qiú] 基，具有很强的还原性。所以，谷胱甘肽在体内参与氧化还原过程 ，作为某些氧化还原酶的辅因子，或保护巯基酶，或防止过氧化物 积累。
1.肽是由1个氨基酸分子的-羧基与另1个氨基酸分子的-氨基脱水 缩合而形成的化合物。
2.肽键是指-羧基与-氨基脱水缩合而形成的酰胺键。 3.两分子氨基酸缩合形成二肽，三分子氨基酸缩合则形成三肽…… 4.由十个以内氨基酸相连而成的肽称为寡肽，由更多的氨基酸相连形
成的肽称多肽。 5.肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团不全，被称为氨基酸残基。 6.多肽链是指由许多氨基酸残基通过肽键彼此连接而成的链状多肽。
CONH2
氨基酸残基
肽单位
书写多肽链结构要从左到右，将N端放在左端，C端放在右端。
N末端
牛核糖核酸酶
10
+H3N
1
Glu
Thr
Ala
Ala
Ala
Lys
Phe Glu
Arg Gln His Met
Lys
20
Asp
30
Asn Ser
Ser
Ser
Ala
Ala
Ser
Thr
Ser Ser
Tyr
C末端 Lys Met
• 色氨酸 max＝279nm；
• 酪氨酸 max＝278nm；
• 苯丙氨酸 max＝259nm；
（3）氨基酸的化学反应
氨基酸的化学反应主要是指α氨基和α羧基以及R基团所 参与的反应。
a.茚三酮反应
在弱酸条件下，茚三酮与α-氨基酸共热，氨基酸被氧化脱 氨、脱羧，生成醛、CO2和NH3，剩余茚三酮再与反应产物──氨 和还原茚三酮发生作用，生成蓝紫色化合物。
蛋白质的分类
2 按分子对称性分类
（1）球状蛋白质：分子对称性好，外形接近球状或椭圆状，溶解 性较好，能结晶，生物体内的蛋白质大多数属于这一类。典型 的有：胞质酶类等。
（2）纤维状蛋白质：分子很不对称，形状类似细棒或纤维。 可溶性纤维状蛋白质：肌球蛋白、纤维蛋白原等。 不可溶性纤维状蛋白质：胶原蛋白、弹性白质、角蛋白等。
Ser
Arg
Gly
Ser Asn
Ser 90
Leu Lys
Thr Tyr
Lys
Pro
Met Gln Thr Glu
Ser Val
124
Asn Arg
Ala
Cys Thr
Cys Asp
120
Asp Phe His
C
Ile
Ser Met
80
Thr Ser
Tyr
Ser
Gln
Thr Cys
Cys
Asn
70 Thr
Lys
Val Pro Val Tyr Pro
Gln Glu Asn
Asn Gly Glu 110
Ala Val Asn Lys
O
Cys
Gln
Ala
Ser
Cys 60
Asp
Asn
Arg
O
Val
Ile
Ala
Cys Cys
40 Lys
Ala
Tyr
Lys
100
Thr Thr Gln
Ala
Asn
Lys
His
Ile
氨基酸的分类
（1）常见氨基酸
蛋白质的常见氨基酸有20种，根据侧链R基极性和电荷的 不同，可分为：
据R基团极性 和电荷分类
非极性R基团AA（8种） Ala、Val、Leu、Ile、Phe、Met、
Pro、Trp
不带电荷（7种） Gly、Ser、Thr、Asn、
极性R基团AA
Gln、Tyr、Cys
带电荷：正电荷（３种） His、Lys、Arg
桑格尔反应
b.桑格尔反应
在弱碱性溶液中条件下，氨基酸的α-氨基很容易与 2,4-二硝基氟苯（DNFB）作用，生成稳定的黄色的2，4二硝基苯氨基酸（简写为DNP-氨基酸）。
应用：用来鉴定多肽或蛋白质N端的氨基酸。英国生物化 学家桑格尔第一个用此法确定了胰岛素的一级结构。
桑格尔反应
氨基酸与2,4一二硝基氟苯(DNFB)的反应
蛋白质的二级结构
肽单位平面结构和二面角
肽键不能自由旋转，它的4个原子和2个相邻的α碳原子都处 于同一个平面内，此刚性结构的平面称为肽平面或酰胺平面。
Cα C
O
H N
Cα
多肽链主链骨架上的重复结构称为肽单位。 肽单位实际就是一个肽平面。
肽单位平面结构和二面角
二面角 两个相邻肽平面之间，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角和ψ角称作二面角。
(1)-螺旋
• 多肽链中的各个肽平面围绕同一轴旋 转，形成螺旋结构，螺旋一周，沿轴 上升的距离即螺距为0.54nm,含3.6个 氨基酸残基；两个氨基酸之间的距离 为0.15nm;每个aa残基沿轴旋转100度。
• 相邻的螺旋之间形成链内的氢键。
• 各氨基酸残基的R基团均伸向螺旋外侧。
• -螺旋有左手和右手之分。绝大多数 天然蛋白质中的-螺旋几乎都是右手 螺旋。
应用：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。它是“蛋白质顺序自动分析仪”的工作原理。
埃德曼反应
氨基酸与苯异硫氰酯（PITC）的反应
+
PITC
弱碱中 (400 C)
(硝基甲烷 400 C) H+
苯乙内酰硫脲衍生物 (PTH-AA)
苯氨基硫甲酰衍生物 (PTC-AA)
肽
肽与肽链
O
O
O
O
OH
2
+ R-CH-COOH
OH
NH2
O
N O
+ RCHO + CO2 + H+
水合茚三酮
罗曼紫
(蓝紫色)
茚三酮反应
所有具有游离α氨基的氨基酸及肽都能发生此反应， 但两个亚氨基酸──脯氨酸和羟脯氨酸，由于α氨基被束 缚，与茚三酮反应并不释放NH3，而直接形成黄色化合物。
应用：此反应非常灵敏，应用纸层析、离子交换层析等技术 分离氨基酸时，常利用茚三酮反应定性或定量测定各种氨基 酸。
• 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。
• 各种蛋白质的含氮量比较恒定，平均值为16%。
氨基酸
氨基酸是组成蛋白质的基本单位。 存在自然界中的氨基酸有300余种，但组成蛋白质的常见氨 基酸仅有20种。除脯氨酸为亚氨基酸外，其余均为α-氨基酸， 其结构通式如下：
(1)-螺旋
(2) -折叠
• -折叠，也称-折叠片、-结构或-构象，它是蛋白质中 第二种最常见的二级结构。
3 按生物功能分类
酶；调节蛋白；贮存蛋白质；转运蛋白质；运动蛋白；防御蛋白和
毒蛋白；受体蛋白；支架蛋白；结构蛋白；异常蛋白等。
蛋白质的分子结构
蛋白质分子的结构层次
一级结构
多肽链上的氨基酸排列顺序
二级结构
多肽链主链骨架的局部空间结构
超二级结构
二级结构单位的集合体
结构域
多肽链上可以明显区分的球状区域
三级结构
分别有： N 末端：多肽链中有自由氨基的一端。 C 末端：多肽链中有自由羧基的一端。
肽与肽链
H3N+ N-端
Ser H
O
CC
Val H
O
NCC
CH2
H CH
OH
CH3 CH3
肽键
Tyr H
O NCC H CH2
OH
Asp H
O NCC
H CH2 CO2H
Gln H
N C COOH CH2 C-端
CH2
（3）非蛋白质的氨基酸
除了参与蛋白质组成的20种氨基酸外，还在各种组织 和细胞中找到150多种其他氨基酸。
这些氨基酸大多是蛋白质中L型α-氨基酸的衍生物。 但也有一些β、γ、δ-氨基酸及D型氨基酸，如细菌 细胞壁的肽聚糖中发现有D-谷氨酸和D-丙氨酸。
氨基酸的主要理化性质
（1）氨基酸的两性解离及等电点
天然活性肽
2.有些抗生素也属于肽类或肽的衍生物。如短杆菌肽S。
短杆菌肽S（Orn鸟氨酸） Leu-(D)phe-pro-val-Orn
Orn-val-pro-(D)phe-Leu
3.许多激素也属于肽类物质。如催产素，加压素，促甲状腺激素释放 激素，脑啡肽。
Cys Tyr ILe S Gln S Asn Cys Pro Leu Gly NH2
负电荷（２种） Asp、Glu
氨基酸的分类
（2）稀有氨基酸
除常见的20种氨基酸外，还有一些仅存在于少数蛋质 中的稀有L型氨基酸，它们都是常见氨基酸的衍生物。