蛋白质化学上PPT课件

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1、本章内容本章内容l 蛋白质的元素组成和结构单元氨基酸的分类、组成、性质多肽l 蛋白质的分类 蛋白质的结构 结构与功能的关系蛋白质的性质、分离 第1页/共66页蛋白质的定义蛋白质的定义 蛋白质是由许多不同的氨基酸按照一定的序列，通过肽键缩合而成的，具有较稳定的构象，具有一定生物功能的生物大分子。 第2页/共66页蛋白质是生物大分子蛋白质是生物大分子第3页/共66页蛋白质的生物学意义蛋白质的生物学意义 组成成分 酶 运输（血红蛋白） 运动（肌球蛋白、肌动蛋白） 免疫第4页/共66页第一节第一节 蛋白质的组成蛋白质的组成第5页/共66页一、元素组成一、元素组成 元素组成:碳、氢、氧、氮、硫 蛋白质含

2、氮量平均为16% 凯氏定氮实验 缺点：易将其他氮缺点：易将其他氮( (如核酸中的氮如核酸中的氮) )归入蛋白归入蛋白 质中质中第6页/共66页蛋白质含量=氮的量6.25生物组织的含氮量生物组织的含氮量 蛋白质含氮量蛋白质含氮量第7页/共66页二、蛋白质的结构单元二、蛋白质的结构单元 蛋白质和多肽的肽键可以被酸、碱或蛋白酶催化水解 酸或碱能够将多肽完全水解，酶水解一般是部分水解.第8页/共66页1 1、酸水解、酸水解 用6mol/L的盐酸或4mol/L的硫酸在105-110条件下水解约20小时 优点：不容易引起水解产物的消旋化，得到的是L-氨基酸。 缺点：色氨酸被沸酸破坏生成腐黑质，导致水解液呈

3、黑色；含有羟基的氨基酸（丝氨酸或苏氨酸）部分被分解；天门冬酰胺和谷氨酰胺侧链的酰胺基生成羧基。第9页/共66页2 2、碱水解、碱水解 6mol/L氢氧化钠煮沸6小时。 优点：色氨酸不受破坏，水解液清亮。 缺点：许多氨基酸被破坏；水解产物发生消旋化，产物是D-型和L-型氨基酸的混合物。第10页/共66页3 3、酶水解、酶水解 蛋白酶（proteinase） 优点：常温，不破坏氨基酸，不发生消旋化，水解的产物为较小的肽段。 最常见的蛋白水解酶：胰蛋白酶、糜蛋白酶、胃蛋白酶、微生物蛋白酶。第11页/共66页三、氨基酸（三、氨基酸（AAAA） 羧酸分子中碳原子上的一个氢原子被氨基取代 20种（基本氨基

4、酸）第12页/共66页1 1、基本氨基酸的分类、基本氨基酸的分类 中性氨基酸（一氨基一羧基）v脂肪族：甘、丙、缬、亮、异亮脂肪族：甘、丙、缬、亮、异亮v芳香族：苯丙、酪、色芳香族：苯丙、酪、色v含羟基：丝、苏含羟基：丝、苏v含硫：半胱、甲硫含硫：半胱、甲硫v亚氨基酸：脯亚氨基酸：脯 酸性氨基酸（一氨基二羧基）v天门冬氨酸、谷氨酸天门冬氨酸、谷氨酸v天门冬酰胺、谷氨酰胺天门冬酰胺、谷氨酰胺 碱性氨基酸（二氨基一羧基）v精氨酸、赖氨酸、组氨酸精氨酸、赖氨酸、组氨酸第13页/共66页2 2、必需氨基酸、必需氨基酸 异亮氨酸、甲硫氨酸、缬氨酸、亮氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、赖氨酸 精氨酸、组氨酸I

5、le Met Val Leu Trp Phe Thr Lys一 家 写 两 三 本 书 来第14页/共66页3 3、稀有氨基酸、稀有氨基酸 由相应的基本氨基酸衍生而来NHHOCOOH4-羟基脯氨酸H2NCH2CHCH2CH2CHCOOHOHNH25-羟基赖氨酸NH2CH3NHCH2CHCH2CH2CHCOOH6-N-甲基赖氨酸HOIICH2CHCOOHNH23,5-二碘酪氨酸 第15页/共66页4 4、非蛋白氨基酸、非蛋白氨基酸 广泛存在于各种细胞和组织中，呈游离或结合态，但不存在蛋白质中（即不是蛋白质组分） 大部分也是蛋白质氨基酸的衍生物 鸟氨酸、瓜氨酸（尿素循环）第16页/共66页5 5、

6、D-D-氨基酸氨基酸第17页/共66页第二节第二节 氨基酸的性质氨基酸的性质 第18页/共66页一、物理性质一、物理性质 无色晶体 熔点一般在200300 不溶于有机溶剂 谷氨酸钠第19页/共66页二、光学性质二、光学性质 不对称碳原子v旋光性旋光性v手性异构体手性异构体第20页/共66页比旋光度测定条件：589nm，5mol/L HCl溶液，浓度0.20.5%第21页/共66页紫外光吸收紫外光吸收 构成蛋白质的20种氨基酸在可见光区都没有光吸收，在远紫外区(220nm)均有光吸收。 在近紫外区(200-400nm)只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有光吸收第22页/共66页三、氨基酸的两性解离三、

7、氨基酸的两性解离 偶极离子（兼性离子） 等电点pI第23页/共66页甘氨酸的滴定曲线甘氨酸的滴定曲线第24页/共66页结论v 在等电点以上的任何pH，氨基酸带净 负电荷，在电场中将向正极移动；v在低于等电点的pH氨基酸带净正电荷，在电场中将向负极移动；v在一定pH范围内，氨基酸溶液的pH离等电点愈远，氨基酸所携带的净电荷愈大第25页/共66页氨基酸等电点的应用氨基酸等电点的应用 离子交换法分离氨基酸第26页/共66页四、氨基酸的化学反应四、氨基酸的化学反应C O O HCHH2NR与茚三酮反应与甲醛反应与与DNFBDNFB反应反应与与PITCPITC反应反应成盐成酯反应成酰氯反应脱羧基反应脱羧

8、基反应叠氮反应侧链反应侧链反应第27页/共66页1 1、氨基参与的反应、氨基参与的反应 与茚三酮反应 与甲醛反应 与2,4-二硝基氟苯（DNFB）反应 与异硫氰酸苯酯（PITC）反应 与DNS(二甲基萘磺酰氯)反应 与亚硝酸反应 酰化反应 与荧光胺反应第28页/共66页1)1)与茚三酮反应与茚三酮反应 弱酸性溶液中，加热；蓝紫色，570nm第29页/共66页 脯氨酸：黄色，440nm第30页/共66页2)2)与甲醛反应与甲醛反应 可用于氨基保护 应用：测定蛋白质水解进程第31页/共66页3 3）与）与2,4-2,4-二硝基氟苯（二硝基氟苯（DNFBDNFB）反应反应 弱碱性溶液中；黄色第32页

9、/共66页 应用：蛋白质应用：蛋白质N N末端氨基酸的测定末端氨基酸的测定 首先由Sanger应用，确定了胰岛素的一级结构v肽分子与肽分子与DNFBDNFB反应，得反应，得DNP-DNP-肽肽v水解水解DNP-DNP-肽，得肽，得DNP-NDNP-N端氨基酸及其他游离氨基酸端氨基酸及其他游离氨基酸v乙醚提取分离乙醚提取分离DNP-DNP-氨基酸氨基酸v层析法定性层析法定性DNP-DNP-氨基酸，得出氨基酸，得出N N端氨基酸的种类、数目端氨基酸的种类、数目第33页/共66页4)4)与异硫氰酸苯酯（与异硫氰酸苯酯（PITCPITC）反应反应 由Edman于1950年首先提出，又称Edman降解法

10、第34页/共66页应用应用弱碱弱碱 AAPITC+ 多肽 蛋白 AAPTC多肽 蛋白无水酸无水酸vPTH-AA + 少一个AA的多肽或蛋白（乙酸乙酯）（乙酸乙酯） 用于N末端分析，能够不断重复循环，将肽链N-端氨基酸残基逐一进行标记和解离第35页/共66页5 5） 与与DNS(DNS(二甲基萘磺酰氯二甲基萘磺酰氯) )反应反应 DNS-Edman降解法（Edman降解法的改进） 用于测定N端氨基酸原理原理DNFBDNFB法相同法相同水解后的水解后的DNS-DNS-氨基酸不需分离，可直接用电泳或层析法鉴氨基酸不需分离，可直接用电泳或层析法鉴定定由于由于DNSDNS有强烈荧光，灵敏度比有强烈荧光，

11、灵敏度比DNFBDNFB法高法高100100倍，比倍，比EdmanEdman法高几到十几倍法高几到十几倍可用于微量氨基酸的定量可用于微量氨基酸的定量第36页/共66页6 6）与亚硝酸反应）与亚硝酸反应 生成羟基酸、氮气 含亚氨酸的脯氨酸无此反应。 应用：范斯莱克定氮法；测定蛋白质水解程度；第37页/共66页7 7）酰化反应）酰化反应 酰氯或者酸酐 被酰基取代第38页/共66页应用应用 多肽合成时用于保护氨基第39页/共66页8 8）与荧光胺反应）与荧光胺反应 产物具有强烈的荧光 荧光光度计 激发波长390nm，发射波长475nm；第40页/共66页2 2、羧基参与的反应、羧基参与的反应 成盐反

12、应 成酯反应 酰化反应 脱羧反应第41页/共66页1 1）成盐反应）成盐反应 与碱作用第42页/共66页2 2）成酯反应）成酯反应 应用：蛋白质合成中活化氨基；第43页/共66页3 3）酰化反应）酰化反应 羧基被卤素取代生成酰卤 应用：活化羧基第44页/共66页4 4）脱羧反应）脱羧反应 在弱碱或脱羧酶催化下生成胺； 生物体内氨基酸代谢途径；第45页/共66页几种重要的脱羧产物几种重要的脱羧产物 氨基丁酸v抑制中枢神经系抑制中枢神经系统统v神经组织能量来神经组织能量来源源 组胺：降低血压； 酪胺：升高血压；第46页/共66页3 3、侧链基团参与的反应、侧链基团参与的反应第47页/共66页R基名

13、称化学反应用途及重要性巯基HS-Cys亚硝基亚铁氰酸钠反应：在现溶液中与亚硝基亚铁氰酸钠反应生成红色作半胱氨酸及胱氨酸的测定羟基OH-Thr,Ser与乙酸或磷酸作用生成酯丝氨酸及苏氨酸的羟基，用于蛋白质的合成第48页/共66页第三节第三节 氨基酸的分离与测定氨基酸的分离与测定第49页/共66页层析层析 流动相 固定相分配层析吸附层析离子交换层析v滤纸v薄层v离子交换树脂v高效液相第50页/共66页Students Union of BUCT第51页/共66页第52页/共66页电泳电泳 静电引力v电荷数量电荷数量v电场强度电场强度 运动阻力v分子大小分子大小v介质粘度介质粘度第53页/共66页第

14、四节第四节 肽肽第54页/共66页一、肽的基本概念一、肽的基本概念 一分子氨基酸的-羧基与另一分子氨基酸-氨基脱水缩合的化合物叫做肽第55页/共66页二、多肽的命名二、多肽的命名氨基末端羧基末端v多肽化合物的名称，通常按照肽内氨基酸残基的排列顺序，以残基名称（如某某氨酰）从N端依次阅读到C端，并以C端残基全名结束肽的名称。v下列五肽命名为丙氨酰谷氨酰亮氨酰缬氨酰组氨酸：第56页/共66页三、天然活性肽三、天然活性肽谷胱甘肽（谷胱甘肽（GSHGSH） 全称为-谷氨酰半胱氨酰甘氨酸，是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸构成的三肽，其中谷氨酸是以羧基与半胱氨酸形成肽键第57页/共66页 GSH有一个来源于C

15、ys的活泼巯基，容易被氧化成GSSG（二分子还原型GSH脱氢后以二硫键相联的二聚体），故有还原型（GSH）与氧化型（GSSG）两种存在形式。2GSHGSSG-2H+2H三、天然活性肽三、天然活性肽谷胱甘肽（谷胱甘肽（GSHGSH）第58页/共66页谷胱甘肽的生物功能谷胱甘肽的生物功能 解毒作用：与毒物或药物结合，消除其毒性作用； 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第59页/共66页三、天然活性肽三、天然活性肽抗菌肽抗菌肽 短杆菌肽：破坏细菌细胞膜第60页

16、/共66页 青霉素：阻碍细菌细胞壁的合成第61页/共66页三、天然活性肽三、天然活性肽激素肽激素肽第62页/共66页第五节第五节 蛋白质的分类蛋白质的分类第63页/共66页分分 类类 结构蛋白 功能蛋白 活性蛋白活性蛋白 信息蛋白信息蛋白 纤维状蛋白 球状蛋白 单纯蛋白质 清蛋白：溶于水清蛋白：溶于水 球蛋白：微溶于水，溶于稀盐溶液球蛋白：微溶于水，溶于稀盐溶液 谷蛋白：不溶于水，溶于稀酸稀碱，不溶于谷蛋白：不溶于水，溶于稀酸稀碱，不溶于70乙醇；乙醇； 醇溶蛋白：不溶于水，溶于稀酸稀碱，溶于醇溶蛋白：不溶于水，溶于稀酸稀碱，溶于70乙醇；乙醇； 角蛋白角蛋白 结合蛋白质 核蛋白、糖蛋白、脂蛋白核蛋白、糖蛋白、脂蛋白第64页/共66页待续.第65页/共66页Students Union of BUCT感谢您的观看！第66页/共66页