蛋白质的结构与功能解读
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由十个以内氨基酸相连而成的肽称为寡肽 (oligopeptide)，由更多的氨基酸相连形成的肽 称多肽(polypeptide)。
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(residue)。
2020/11/19
30
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。
2020/11/19
25
茚三酮反应
O
C OH
R
C + H2N CH COOH C OH
O 水合茚三酮
O
O
C OH
HO C
C
+ 2NH3 +
C
C OH
HC
O
O
2020/11/19
O
CH C +R
C OH
O 还原茚三酮
CHO + NH3 + CO2
ONH4
O
C
C
CNC
C
C
O
O
蓝色物质
+ 3H2O
26
四、氨基酸通过肽键连接形成蛋白质
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。
2020/11/19
9
蛋白质元素组成的特点
各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16％。
由于体内的含氮物质以蛋白质为主，因 此，只要测定生物样品中的含氮量，就可以 根据以下公式推算出蛋白质的大致含量：
2020/11/19
22
R CH COOH NH2
R CH COOH +OH-
NH3+
+H+
R CH COO- +OH-
NH3+
+H+
R CH COONH2
pH<pI 阳离子
2020/11/19
pH=pI 氨基酸的兼性离子
pH>pI 阴离子
23
（二）氨基酸具有紫外吸收性质
色氨酸、酪氨酸的 最大吸收峰在 280 nm 附近。
+NH3
-HH
+NH3
-OOC-CH-CH2-S S-CH2-CH-COO-
+NH3
+NH3
二硫键
•胱氨酸
2020/11/19
21
三、20种氨基酸的理化性质
（一）氨基酸具有两性解离的Βιβλιοθήκη Baidu质
两性解离及等电点 氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于所
处溶液的酸碱度。
等电点(isoelectric point, pI) 在某一pH的溶液中，氨基酸解离成阳离子和 阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电 中性。此时溶液的pH值称为该氨基酸的等电点。
100克样品中蛋白质的含量 (g %) = 每克样品含氮克数× 6.25×100
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1/16%
10
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三聚氰胺
11
一、组成人体蛋白质的20种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）。
2020/11/19
1962年，确定了血红蛋白的四级结构。
20世纪90年代，功能基因组与蛋白质组研究的 展开。
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5
蛋白质的生物学重要性
1. 蛋白质是生物体重要组成成分
分布广：所有器官、组织都含有蛋白质；细胞 的各个部分都含有蛋白质。 含量高：蛋白质是细胞内最丰富的有机分子， 占人体干重的45％，某些组织含量更高，例如 脾、肺及横纹肌等高达80％。
H H H OH
肽键
甘氨酰甘氨酸
28
肽键中羰基与亚氨基成反式结构
羰基氧带有部分负电荷，亚氨基氮带有部分正电荷， 形成一个偶极子。 实际上，在蛋白质中，所有的肽键都是 以反式构型存在的。
2020/11/19
29
肽是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化 合物。
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……
(二) 极性中性氨基酸
2020/11/19
16
(三) 芳香族氨基酸
2020/11/19
17
(四) 酸性氨基酸
2020/11/19
18
(五) 碱性氨基酸
2020/11/19
19
几种特殊氨基酸
• 脯氨酸
（亚氨基酸）
CH2 CH2
CH2
CHCOONH 2+
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20
半胱氨酸
-OOC-CH-CH2-SH + HS-CH2-CH-COO-
大多数蛋白质含有 这两种氨基酸残基，所 以测定蛋白质溶液 280nm的光吸收值是分 析溶液中蛋白质含量的 快速简便的方法。
2020/11/19
芳香族氨基酸的紫外吸收
24
（三）氨基酸与茚三酮反应生成蓝紫色化合物
氨基酸与茚三酮水合物共热，可生成蓝 紫色化合物，其最大吸收峰在570nm处。
由于此吸收峰值与氨基酸的含量存在正 比关系，因此可作为氨基酸定量分析方法。
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2. 蛋白质具有重要的生物学功能
➢ 作为生物催化剂（酶） ➢ 代谢调节作用 ➢ 免疫保护作用 ➢ 物质的转运和存储 ➢ 运动与支持作用 ➢ 参与细胞间信息传递
3. 氧化供能
2020/11/19
7
第一节
蛋白质的分子组成
The Molecular Component of Protein
第一篇 生物分子结构与功能
第一章
蛋白质的结构与功能
Structure and Function of Protein
什么是蛋白质?
蛋 白 质 (protein) 是 由 许 多 氨 基 酸 (amino acids)通过肽键(peptide bond) 相连形成的高分子含氮化合物。
2020/11/19
（一）氨基酸通过肽键连接而形成肽 (peptide) 肽键(peptide bond)是由一个氨基酸的-
羧基与另一个氨基酸的-氨基脱水缩合而形成 的化学键。
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27
O
NH2-CH-C +
H OH
甘氨酸
O NH-CH-C
H H OH
甘氨酸
-HOH
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O
O
NH2-CH-C-N-CH-C
12
CHRH3
COOC +NH3
H
L-氨基酸的丙甘通氨氨式酸酸
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13
二、氨基酸的分类
根据侧链结构和理化性质： ➢ 非极性脂肪族氨基酸 ➢ 极性中性氨基酸 ➢ 芳香族氨基酸 ➢ 酸性氨基酸 ➢ 碱性氨基酸
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(一) 非极性脂肪族氨基酸
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15
3
蛋白质研究的历史
1833年，从麦芽中分离淀粉酶；随后从胃液中 分离到类似胃蛋白酶的物质。 1864年，血红蛋白被分离并结晶。 19世纪末，证明蛋白质由氨基酸组成，并合成 了多种短肽。 20世纪初，发现蛋白质的二级结构；完成胰岛 素一级结构测定。
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4
20世纪中叶，各种蛋白质分析技术相继建立， 促进了蛋白质研究迅速发展；
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(residue)。
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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。
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茚三酮反应
O
C OH
R
C + H2N CH COOH C OH
O 水合茚三酮
O
O
C OH
HO C
C
+ 2NH3 +
C
C OH
HC
O
O
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O
CH C +R
C OH
O 还原茚三酮
CHO + NH3 + CO2
ONH4
O
C
C
CNC
C
C
O
O
蓝色物质
+ 3H2O
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四、氨基酸通过肽键连接形成蛋白质
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。
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蛋白质元素组成的特点
各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16％。
由于体内的含氮物质以蛋白质为主，因 此，只要测定生物样品中的含氮量，就可以 根据以下公式推算出蛋白质的大致含量：
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22
R CH COOH NH2
R CH COOH +OH-
NH3+
+H+
R CH COO- +OH-
NH3+
+H+
R CH COONH2
pH<pI 阳离子
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pH=pI 氨基酸的兼性离子
pH>pI 阴离子
23
（二）氨基酸具有紫外吸收性质
色氨酸、酪氨酸的 最大吸收峰在 280 nm 附近。
+NH3
-HH
+NH3
-OOC-CH-CH2-S S-CH2-CH-COO-
+NH3
+NH3
二硫键
•胱氨酸
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21
三、20种氨基酸的理化性质
（一）氨基酸具有两性解离的Βιβλιοθήκη Baidu质
两性解离及等电点 氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于所
处溶液的酸碱度。
等电点(isoelectric point, pI) 在某一pH的溶液中，氨基酸解离成阳离子和 阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电 中性。此时溶液的pH值称为该氨基酸的等电点。
100克样品中蛋白质的含量 (g %) = 每克样品含氮克数× 6.25×100
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1/16%
10
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三聚氰胺
11
一、组成人体蛋白质的20种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）。
2020/11/19
1962年，确定了血红蛋白的四级结构。
20世纪90年代，功能基因组与蛋白质组研究的 展开。
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蛋白质的生物学重要性
1. 蛋白质是生物体重要组成成分
分布广：所有器官、组织都含有蛋白质；细胞 的各个部分都含有蛋白质。 含量高：蛋白质是细胞内最丰富的有机分子， 占人体干重的45％，某些组织含量更高，例如 脾、肺及横纹肌等高达80％。
H H H OH
肽键
甘氨酰甘氨酸
28
肽键中羰基与亚氨基成反式结构
羰基氧带有部分负电荷，亚氨基氮带有部分正电荷， 形成一个偶极子。 实际上，在蛋白质中，所有的肽键都是 以反式构型存在的。
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29
肽是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化 合物。
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……
(二) 极性中性氨基酸
2020/11/19
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(三) 芳香族氨基酸
2020/11/19
17
(四) 酸性氨基酸
2020/11/19
18
(五) 碱性氨基酸
2020/11/19
19
几种特殊氨基酸
• 脯氨酸
（亚氨基酸）
CH2 CH2
CH2
CHCOONH 2+
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20
半胱氨酸
-OOC-CH-CH2-SH + HS-CH2-CH-COO-
大多数蛋白质含有 这两种氨基酸残基，所 以测定蛋白质溶液 280nm的光吸收值是分 析溶液中蛋白质含量的 快速简便的方法。
2020/11/19
芳香族氨基酸的紫外吸收
24
（三）氨基酸与茚三酮反应生成蓝紫色化合物
氨基酸与茚三酮水合物共热，可生成蓝 紫色化合物，其最大吸收峰在570nm处。
由于此吸收峰值与氨基酸的含量存在正 比关系，因此可作为氨基酸定量分析方法。
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2. 蛋白质具有重要的生物学功能
➢ 作为生物催化剂（酶） ➢ 代谢调节作用 ➢ 免疫保护作用 ➢ 物质的转运和存储 ➢ 运动与支持作用 ➢ 参与细胞间信息传递
3. 氧化供能
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7
第一节
蛋白质的分子组成
The Molecular Component of Protein
第一篇 生物分子结构与功能
第一章
蛋白质的结构与功能
Structure and Function of Protein
什么是蛋白质?
蛋 白 质 (protein) 是 由 许 多 氨 基 酸 (amino acids)通过肽键(peptide bond) 相连形成的高分子含氮化合物。
2020/11/19
（一）氨基酸通过肽键连接而形成肽 (peptide) 肽键(peptide bond)是由一个氨基酸的-
羧基与另一个氨基酸的-氨基脱水缩合而形成 的化学键。
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O
NH2-CH-C +
H OH
甘氨酸
O NH-CH-C
H H OH
甘氨酸
-HOH
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O
O
NH2-CH-C-N-CH-C
12
CHRH3
COOC +NH3
H
L-氨基酸的丙甘通氨氨式酸酸
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13
二、氨基酸的分类
根据侧链结构和理化性质： ➢ 非极性脂肪族氨基酸 ➢ 极性中性氨基酸 ➢ 芳香族氨基酸 ➢ 酸性氨基酸 ➢ 碱性氨基酸
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14
(一) 非极性脂肪族氨基酸
2020/11/19
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蛋白质研究的历史
1833年，从麦芽中分离淀粉酶；随后从胃液中 分离到类似胃蛋白酶的物质。 1864年，血红蛋白被分离并结晶。 19世纪末，证明蛋白质由氨基酸组成，并合成 了多种短肽。 20世纪初，发现蛋白质的二级结构；完成胰岛 素一级结构测定。
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20世纪中叶，各种蛋白质分析技术相继建立， 促进了蛋白质研究迅速发展；