生物化学蛋白质化学

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1、第二章第二章 蛋白质化学蛋白质化学生物化学之上 海 理 工 大 学上 海 理 工 大 学医疗器械与食品学院医疗器械与食品学院1.1.蛋白质的定义及功能蛋白质的定义及功能2.2.蛋白质的组成蛋白质的组成3.3.氨基酸的结构及性质氨基酸的结构及性质4.4.蛋白质的结构蛋白质的结构5.5.蛋白质的重要性质蛋白质的重要性质6.6.蛋白质的分类蛋白质的分类是一切生物体中普遍存在的，由天然氨基酸通过肽键连接而成的生物大分子；催化功能 结构功能 贮藏氨基酸 运输功能 运动功能 调节功能 异常功能 主要含主要含C、H、O、N、S等元素。等元素。N10016Protein蛋白质含量测定蛋白质含量测定:即即:蛋白

2、质含量蛋白质含量=氮的量氮的量 6.25 (即即100/16)经典蛋白测定方法经典蛋白测定方法-凯氏定氮法测定基础凯氏定氮法测定基础优缺点优缺点?(一一)蛋白质水解蛋白质水解1、酸水解、酸水解2、碱水解、碱水解3、酶水解、酶水解除脯氨酸外，其他除脯氨酸外，其他1919种的结构共同点为种的结构共同点为:可变部分可变部分(二二)蛋白质的组成单位蛋白质的组成单位氨基酸氨基酸 参与蛋白质组成的参与蛋白质组成的常见氨基酸常见氨基酸只有只有2020种种;不变部分不变部分-COOHCHH2NR(1)(1)与羧基相邻的与羧基相邻的-碳原子上都有一个氨基，因而称为碳原子上都有一个氨基，因而称为-氨基酸氨基酸;(

3、2)(2)除甘氨酸外除甘氨酸外,其它氨基酸分子中其它氨基酸分子中-碳原子都为碳原子都为手性碳原子手性碳原子,因此：因此：A.A.氨基酸都具有旋光性。氨基酸都具有旋光性。B.B.每每种氨基酸都具有种氨基酸都具有D-D-型和型和L-L-型两种立体异构体。目型两种立体异构体。目前已知的天然蛋白质中氨基酸都为前已知的天然蛋白质中氨基酸都为L-L-型型。构成蛋白质的构成蛋白质的2020种氨基酸种氨基酸氨基酸名称缩写氨基酸名称缩写:为方便表达蛋白质或多肽结构的需要为方便表达蛋白质或多肽结构的需要,氨基酸的名氨基酸的名称常使用三字母或单字母的简写符号表示称常使用三字母或单字母的简写符号表示;例如例如:Val

4、-Lys-Tyr-Leu或或VKYL;AlanineGlycineLeucineProlineThreonine AlaGlyLeuProThr AGLPTAmino Acid 三字母三字母单字母单字母 CysteineHistidineIsoleucineMethionineSerineValine CysHisIleMetSerVal CHIMSVAmino Acid三字母三字母单字母单字母 Arginine Phenylalanine Tyrosine TryptophanArgPheTyrTrpRFYWAspartic AcidAsparagineGlutamic AcidGlutam

5、ineAspAsnGluGln DNEQ LysineLysK 中性氨基酸：中性氨基酸：Gly,Ala,Val,Leu,Ile；酸性氨基酸及其酰胺：酸性氨基酸及其酰胺：Asp,Glu,；碱性氨基酸：碱性氨基酸：Arg,Lys；含羟基或硫氨基酸：含羟基或硫氨基酸：Met,Cys,Ser,Thr;按按R基的化学结构分类：基的化学结构分类：按按R基的极性性质分：基的极性性质分：非极性非极性R基团基团-(CH2)nCH3,-S-CH3,-(CH2)nC6H6极性不带电极性不带电R基团基团 -H,-OH,-SH,-CO-NH2极性带电极性带电R基团基团 极性带正电极性带正电 (positive char

6、ge):NH3+极性带负电（极性带负电（negative charge):COO-非极性非极性 Ala Val*Leu*Ile *Met*Phe*Trp*Pro极性不带电极性不带电 Gly Ser Thr*Asn Gln Tyr Cys极性带正电极性带正电 Lys*Arg His极性带负电极性带负电 Glu Asp必需氨基酸与非必需氨基酸必需氨基酸与非必需氨基酸营养学上将氨基酸分为必需氨基酸和非必需氨基酸两类；营养学上将氨基酸分为必需氨基酸和非必需氨基酸两类；非必需氨基酸：非必需氨基酸：并非人体不需要，而是人体可以自身合并非人体不需要，而是人体可以自身合成或由其它氨基酸转化而得，不一定非从食物

7、直接摄取。成或由其它氨基酸转化而得，不一定非从食物直接摄取。必需氨基酸：必需氨基酸：人体自身不能合成或合成速度不能满足人人体自身不能合成或合成速度不能满足人体需要，必须从食物中摄取的氨基酸；体需要，必须从食物中摄取的氨基酸；假设来借一两本书假设来借一两本书甲色赖缬异亮苯苏甲色赖缬异亮苯苏对成人：对成人：婴幼儿：婴幼儿：另加精氨酸、组氨酸另加精氨酸、组氨酸一、物理性质一、物理性质晶形晶形 白色晶体，每种氨基酸都有特殊结晶形状。白色晶体，每种氨基酸都有特殊结晶形状。溶解度溶解度 除胱氨酸和酪氨酸外，一般都溶于水，脯氨酸和羟脯氨除胱氨酸和酪氨酸外，一般都溶于水，脯氨酸和羟脯氨酸还能溶于乙醇或乙醚中；

8、酸还能溶于乙醇或乙醚中；紫外吸收紫外吸收 可见光区无光吸收，红外区和远紫外区有光吸收，近紫外可见光区无光吸收，红外区和远紫外区有光吸收，近紫外区只有芳香族氨基酸有光吸收；区只有芳香族氨基酸有光吸收；旋光性旋光性 除甘氨酸外，均含有手性碳原子，均具有旋光性；除甘氨酸外，均含有手性碳原子，均具有旋光性；兼性离子：兼性离子：同一个氨基酸分子上带有能放出质子的同一个氨基酸分子上带有能放出质子的-NH3+正正离子和能接受质子的离子和能接受质子的-COO-负离子。负离子。二、氨基酸的解离性质二、氨基酸的解离性质 解释：解释：氨基酸在结晶状态或水溶液中，以兼性离氨基酸在结晶状态或水溶液中，以兼性离子亦称偶极

9、离子形式存在；子亦称偶极离子形式存在；氨基酸的熔点很高氨基酸的熔点很高？氨基酸能使水的介电常数增高氨基酸能使水的介电常数增高？氨基酸的等电点（氨基酸的等电点（isoelectric point)当溶液浓度为某一当溶液浓度为某一pH值时，氨基酸分子值时，氨基酸分子中所含的中所含的-NH3+和和-COO-数目正好相等，数目正好相等，净电荷为净电荷为0。这一。这一pH值即为氨基酸的等电值即为氨基酸的等电点，简称点，简称pI。等电点处，氨基酸在电场中既不向正极也等电点处，氨基酸在电场中既不向正极也不向负极移动，即处于等电兼性离子状态。不向负极移动，即处于等电兼性离子状态。CHCOONH3R+H+-H+

10、OH-OH-CHCOONH2RCHCOOHNH3RK1K2氨基酸氨基酸pI的计算的计算中性氨基酸：中性氨基酸：pI=(pK1+pK2)/2酸性氨基酸：酸性氨基酸：pI=(pK1+pKR-COO-)/2 碱性氨基酸：碱性氨基酸：pI=(pK2+pKR-NH2)/2-中性氨基酸的中性氨基酸的pI都在左右；都在左右；-酸性氨基酸的酸性氨基酸的pI小于小于6.0;-碱性氨基酸的碱性氨基酸的pI大于。大于。用途用途：常用于氨基酸的定性或定量分析。常用于氨基酸的定性或定量分析。三、氨基酸的化学反应三、氨基酸的化学反应CCCOOO茚三酮茚三酮CCCOOOHOHH2OH2O水合茚三酮水合茚三酮CO2+NH3+

11、ORCH+HCCCOOHOH+H2NCHCOORCCCOOOHOH+CCCOOCCCOO-NH4+NH2O22NH3+CCCOOOCCCOOHHO用途用途：是多肽和蛋白质生物合成的基本反应。是多肽和蛋白质生物合成的基本反应。AADNFB+多肽多肽 蛋白质蛋白质用途用途：可以用来鉴定多肽或蛋白质可以用来鉴定多肽或蛋白质NH2末端氨末端氨基酸。基酸。亦称亦称Sanger反应反应弱碱弱碱DNP-AADNP-多肽多肽DNP-蛋白蛋白+HFDNP-AA+游离游离AA酸解酸解用途用途：可以用来鉴定多肽或蛋白质可以用来鉴定多肽或蛋白质NH2末端氨末端氨基酸基酸.亦称亦称Edman反应反应 AAPITC+多肽

12、多肽 蛋白蛋白弱碱弱碱 AAPTH多肽多肽 蛋白蛋白无水甲酸无水甲酸或或HFPTH-AA 少一个少一个AA的多肽或蛋白的多肽或蛋白DNS+弱碱弱碱 AA 多肽多肽 蛋白蛋白DNS-AA 多肽多肽 蛋白蛋白酸解酸解DNS-AA+游离游离AA-OOCCHCH2SHNH3+ICH2CNH2OCH2CNH2O-OOCCHCH2SNH3+ICH2COOH6侧链基团的化学性质侧链基团的化学性质(1)巯基（巯基（-SH）的性质）的性质作用：作用：这些反应可用于巯基的保护这些反应可用于巯基的保护。（2）羟基的性质羟基的性质作用：可用于修饰蛋白质。（作用：可用于修饰蛋白质。（Ser)二异丙基氟磷酸酯二异丙基氟磷酸酯酪氨酸酪氨酸 max275nm；苯丙氨酸苯丙氨酸 max257nm；色氨酸色氨酸 max280nm；