《生物化學(xué) 第二章 蛋白質(zhì)化學(xué) 上》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《生物化學(xué) 第二章 蛋白質(zhì)化學(xué) 上（110頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第二章第二章 蛋白質(zhì)化學(xué)蛋白質(zhì)化學(xué)Chapter Two Protein Chemistry 第一節(jié)第一節(jié) 通論通論一一 蛋白質(zhì)概念及生物學(xué)意義蛋白質(zhì)概念及生物學(xué)意義 19世紀(jì)中期，荷蘭化學(xué)家世紀(jì)中期，荷蘭化學(xué)家Mulder提出，提出，Protein 來(lái)自希臘文來(lái)自希臘文Protos，翻譯成中文：，翻譯成中文： 首要的，第一位的，重要的。首要的，第一位的，重要的。In=物質(zhì)，東西，物質(zhì)，東西，劑。劑。1 結(jié)構(gòu)物質(zhì)結(jié)構(gòu)物質(zhì)2 功能物質(zhì)功能物質(zhì) 恩格斯：蛋白質(zhì)是生命的體現(xiàn)者，沒(méi)有蛋白就恩格斯：蛋白質(zhì)是生命的體現(xiàn)者，沒(méi)有蛋白就沒(méi)有生命。沒(méi)有生命。蛋白質(zhì)主要功能：蛋白質(zhì)主要功能： 催化功能催化功能(酶

2、酶) 調(diào)節(jié)功能調(diào)節(jié)功能 運(yùn)動(dòng)功能運(yùn)動(dòng)功能 運(yùn)輸和跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)功能運(yùn)輸和跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)功能 保護(hù)和防御功能保護(hù)和防御功能 信息傳遞與識(shí)別功能信息傳遞與識(shí)別功能 貯存功能貯存功能 結(jié)構(gòu)功能結(jié)構(gòu)功能二二 蛋白質(zhì)分類蛋白質(zhì)分類1 根據(jù)分子形態(tài)根據(jù)分子形態(tài) （1）球狀蛋白）球狀蛋白 （ 2）纖維狀蛋白）纖維狀蛋白 2 2 根據(jù)功能分類根據(jù)功能分類 六大類：六大類： 催化蛋白類（酶）催化蛋白類（酶） 結(jié)構(gòu)蛋白類結(jié)構(gòu)蛋白類 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白類轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白類 調(diào)節(jié)蛋白類調(diào)節(jié)蛋白類 信號(hào)傳遞蛋白類信號(hào)傳遞蛋白類 動(dòng)力蛋白類動(dòng)力蛋白類3 3 根據(jù)組成分類根據(jù)組成分類 簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)簡(jiǎn)單蛋白質(zhì) 分子中只有氨基酸分子中只有氨基酸 結(jié)合蛋白質(zhì)結(jié)

3、合蛋白質(zhì) 簡(jiǎn)單蛋白簡(jiǎn)單蛋白+ +非蛋白成分，非蛋白成分， 也稱復(fù)合蛋白質(zhì)（也稱復(fù)合蛋白質(zhì)（conjugated proteinconjugated protein）或全蛋白質(zhì)（）或全蛋白質(zhì)（holoproteinholoprotein） 結(jié)合蛋白根據(jù)結(jié)合的非蛋白成分進(jìn)一步分為：結(jié)合蛋白根據(jù)結(jié)合的非蛋白成分進(jìn)一步分為： 色蛋白（色蛋白（chromoproteinchromoprotein）色素）色素+Pr+Pr 血紅素蛋白；細(xì)胞色素類（蛋白）；葉綠素蛋白；血藍(lán)蛋白；黃血紅素蛋白；細(xì)胞色素類（蛋白）；葉綠素蛋白；血藍(lán)蛋白；黃素蛋白素蛋白 金屬蛋白（金屬蛋白（metalloprotein）金屬離子）

4、金屬離子+Pr 磷蛋白（磷蛋白（phosphoprotein） 含磷酸基含磷酸基+Pr 核蛋白（核蛋白（nucleoprotein） 核酸核酸+Pr 脂蛋白脂蛋白 （lipoprotein） 脂類脂類+Pr 細(xì)胞脂蛋白和血漿脂蛋白細(xì)胞脂蛋白和血漿脂蛋白糖蛋白（糖蛋白（glycoprotein）糖類）糖類+Pr4 根據(jù)溶解度分類根據(jù)溶解度分類 有些書上認(rèn)定為簡(jiǎn)單蛋白。有些書上認(rèn)定為簡(jiǎn)單蛋白。 清蛋白、球蛋白、組蛋白、精蛋白、谷蛋白、清蛋白、球蛋白、組蛋白、精蛋白、谷蛋白、醇溶蛋白和硬蛋白醇溶蛋白和硬蛋白 5 根據(jù)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值分類根據(jù)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值分類 完全蛋白；不完全蛋白完全蛋白；不完全蛋白 蛋白質(zhì)互補(bǔ)作

5、用蛋白質(zhì)互補(bǔ)作用三三 蛋白質(zhì)元素組成蛋白質(zhì)元素組成 C(52%);O(23%);N(16%);H(7%) 蛋白質(zhì)系數(shù)蛋白質(zhì)系數(shù)=6.25（凱氏定氮法）（凱氏定氮法） 三聚氰胺（三聚氰胺（Melamine） 分子式為分子式為C3H6N6 ，是一種三嗪類含氮雜環(huán)有機(jī)化合物，重要的氮雜，是一種三嗪類含氮雜環(huán)有機(jī)化合物，重要的氮雜環(huán)有機(jī)化工原料。環(huán)有機(jī)化工原料。 涂料：用丁醇、甲醇醚化后，作為高級(jí)熱固性涂料、固體粉末涂料的涂料：用丁醇、甲醇醚化后，作為高級(jí)熱固性涂料、固體粉末涂料的膠聯(lián)劑、可制作金屬涂料和車輛、電器用高檔氨基樹(shù)脂裝飾漆。膠聯(lián)劑、可制作金屬涂料和車輛、電器用高檔氨基樹(shù)脂裝飾漆。 第二節(jié)第

6、二節(jié) 蛋白質(zhì)的組成單位蛋白質(zhì)的組成單位-氨基酸氨基酸發(fā)現(xiàn)：發(fā)現(xiàn)：法國(guó)化學(xué)家法國(guó)化學(xué)家H Braconnot纖維素酸熱解纖維素酸熱解-葡萄糖（單體）葡萄糖（單體）明膠酸熱解明膠酸熱解-含氮化合物（甘氨酸）含氮化合物（甘氨酸）肌肉酸水解肌肉酸水解-含氮化合物（含氨基和羧基）含氮化合物（含氨基和羧基）-氨基酸氨基酸蛋白質(zhì)的基本組成單位是（蛋白質(zhì)的基本組成單位是（*）氨基酸（）氨基酸（amino acid，AA） 一一 氨基酸的一般結(jié)構(gòu)特征氨基酸的一般結(jié)構(gòu)特征氨基酸的基本結(jié)構(gòu)特征：氨基酸的基本結(jié)構(gòu)特征：酸性：酸性：堿性：堿性：手性（旋光性）：手性（旋光性）：特異性特異性蛋白質(zhì)是由蛋白質(zhì)是由20種種L-

7、型型的的-氨基酸構(gòu)成。氨基酸構(gòu)成。非極性氨基酸（非極性氨基酸（6個(gè)）個(gè)）極性不帶電荷（極性不帶電荷（6個(gè)）個(gè)）芳香族（芳香族（3個(gè)）個(gè)）帶電荷（帶電荷（5個(gè)）個(gè)）二二 氨基酸的分類和結(jié)構(gòu)氨基酸的分類和結(jié)構(gòu)1按照氨基酸側(cè)鏈的極性分類按照氨基酸側(cè)鏈的極性分類非極性氨基酸：非極性氨基酸：Ala, Val, Leu, Ile, Met, Phe, Trp, Pro共八種共八種極性不帶電荷：極性不帶電荷：Gly, Ser, Thr, Cys, Asn, Gln, Tyr共七種共七種 帶正電荷：帶正電荷：Arg, Lys, His（堿性氨基酸）（堿性氨基酸） 帶負(fù)電荷：帶負(fù)電荷：Asp, Glu（酸性氨基

8、酸）（酸性氨基酸）2按照氨基酸側(cè)鏈的化學(xué)結(jié)構(gòu)按照氨基酸側(cè)鏈的化學(xué)結(jié)構(gòu)l脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸 共共15種。種。 側(cè)鏈只是烴鏈（側(cè)鏈只是烴鏈（Gly, Ala, Val, Leu, Ile） 側(cè)鏈含有羥基（側(cè)鏈含有羥基（Ser, Thr） 側(cè)鏈含硫原子（側(cè)鏈含硫原子（Cys, Met ） 側(cè)鏈含有羧基側(cè)鏈含有羧基Asp（D）, Glu（E） 側(cè)鏈含酰胺基側(cè)鏈含酰胺基Asn（N）, Gln（Q） 側(cè)鏈顯堿性：側(cè)鏈顯堿性：Arg（R）, Lys（K）l芳香族氨基酸芳香族氨基酸 3種種 苯丙氨酸（苯丙氨酸（Phe, F）色氨酸）色氨酸(Trp,W) 酪氨酸酪氨酸(Tyr,Y) l雜環(huán)氨基酸雜環(huán)氨基酸

9、 2種種 組氨酸組氨酸(His) 脯氨酸脯氨酸(Pro) 。（B是指是指Asx，即，即Asp或或Asn； Z是指是指Glx，即，即Glu或或Gln。）。） 3 按照酸堿性分類：按照酸堿性分類： 酸性氨基酸：酸性氨基酸：Asp, Glu 堿性氨基酸：堿性氨基酸：Arg, Lys, His 中性氨基酸：中性氨基酸：15種種4 按照氨基羧基分類按照氨基羧基分類 一氨基一羧基；二氨基一羧基；一氨基二羧基一氨基一羧基；二氨基一羧基；一氨基二羧基小結(jié)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)小結(jié)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2酸酸3堿堿3芳香芳香2S3OH2酰胺酰胺總結(jié)：二十種氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)總結(jié)：二十種氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)支鏈氨基酸：支鏈氨基酸：纈氨酸、亮氨酸，

10、異亮氨酸纈氨酸、亮氨酸，異亮氨酸含羥基的氨基酸：含羥基的氨基酸：絲氨酸、蘇氨酸絲氨酸、蘇氨酸含硫的氨基酸：含硫的氨基酸：半胱氨酸（含巰基）、半胱氨酸（含巰基）、 甲硫氨酸（含硫甲基）甲硫氨酸（含硫甲基）含苯環(huán)的氨基酸：含苯環(huán)的氨基酸：苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸含胍基的氨基酸：含胍基的氨基酸：精氨酸精氨酸含咪唑基的氨基酸：含咪唑基的氨基酸：組氨酸組氨酸亞氨基酸：亞氨基酸：脯氨酸脯氨酸含酰胺的氨基酸：含酰胺的氨基酸：天冬酰胺、谷氨酰胺天冬酰胺、谷氨酰胺含吲哚基的氨基酸：含吲哚基的氨基酸：色氨酸色氨酸含含-氨基的氨基酸：氨基的氨基酸：賴氨酸賴氨酸三三 其他氨基酸其他氨基酸1 兩

11、種新發(fā)現(xiàn)的氨基酸兩種新發(fā)現(xiàn)的氨基酸: 硒代半胱氨酸（硒代半胱氨酸（Sci 2002.5.24） 吡咯賴氨酸吡咯賴氨酸 2 修飾性氨基酸修飾性氨基酸3 非蛋白質(zhì)氨基酸非蛋白質(zhì)氨基酸中文名稱中文名稱英文名稱英文名稱三字符號(hào)三字符號(hào)單字符號(hào)單字符號(hào)甘氨酸甘氨酸GlycineGlyG丙氨酸丙氨酸AlanineAlaA纈氨酸纈氨酸ValineValV亮氨酸亮氨酸LeucineLeuL異亮氨酸異亮氨酸IsoleucineIleI絲氨酸絲氨酸SerineSerS蘇氨酸蘇氨酸ThreonieThrT半胱氨酸半胱氨酸CysteineCysC甲硫氨酸甲硫氨酸MethionieMetM脯氨酸脯氨酸ProlinePr

12、oP天冬氨酸天冬氨酸Aspartic acidAspD天冬酰胺天冬酰胺AsparagineAsnN谷氨酸谷氨酸Glutamic acidGluE谷氨酰胺谷氨酰胺GlutamineGlnQ賴氨酸賴氨酸LysineLysK精氨酸精氨酸ArginineArgR組氨酸組氨酸HistidineHisH苯丙氨酸苯丙氨酸PhenylalaninePheF酪氨酸酪氨酸TyrosineTyrY色氨酸色氨酸TryptophaneTrpW五五 氨基酸一般性質(zhì)氨基酸一般性質(zhì)l兩性離子兩性離子l光吸收：光吸收： 最大吸收波長(zhǎng)最大吸收波長(zhǎng)=280nm 苯丙氨酸苯丙氨酸 257-259nm/257nm 酪氨酸酪氨酸 275

13、-278nm/275nm 色氨酸色氨酸 279-280/280nm苯環(huán)氨基酸含大鍵吸收紫外光l溶解性溶解性 （乙醇）（乙醇）l旋光性和獨(dú)自旋光度旋光性和獨(dú)自旋光度 六六 氨基酸化學(xué)性質(zhì)氨基酸化學(xué)性質(zhì)1 兩性解離和等電點(diǎn)兩性解離和等電點(diǎn)氨基酸的氨基酸的等電點(diǎn)（等電點(diǎn)（isoelectric pointpI）氨基酸所帶正負(fù)電荷相等，即靜電荷為零時(shí)的溶液氨基酸所帶正負(fù)電荷相等，即靜電荷為零時(shí)的溶液pH。等電點(diǎn)計(jì)算及意義等電點(diǎn)計(jì)算及意義公公式式推推導(dǎo)導(dǎo)中性氨基酸中性氨基酸（一氨基一羧基）（一氨基一羧基）pI=(pK1 + pK2)/2酸性氨基酸酸性氨基酸（一氨基二羧基）（一氨基二羧基）pI=(pKpK

14、1 1 + pKpK2 2)/2堿性氨基酸堿性氨基酸（二氨基一羧基）（二氨基一羧基）pI=(pKpK2 2 + pKpK3 3)/2電荷電荷 + 0 -pH pH pI pHH+H+陽(yáng)離子陽(yáng)離子兼性離子兼性離子陰離子陰離子電荷電荷0pHpI2 氨基酸化學(xué)反應(yīng)氨基酸化學(xué)反應(yīng)（1） 茚三酮反應(yīng)茚三酮反應(yīng)l pH5-7；80-100；茚三酮乙醇；藍(lán)紫色化合茚三酮乙醇；藍(lán)紫色化合 物；物；570nm 定量測(cè)定。定量測(cè)定。l 脯氨酸；黃色化合物；脯氨酸；黃色化合物；440nm 定量測(cè)定。定量測(cè)定。l （谷氨酰胺、天冬酰胺；棕色化合物）（谷氨酰胺、天冬酰胺；棕色化合物）OH2O（2）-氨基參與的反應(yīng)氨基參

15、與的反應(yīng) 成鹽反應(yīng)成鹽反應(yīng) 酸水解液中以鹽酸鹽形式存在（堿中金屬鹽）酸水解液中以鹽酸鹽形式存在（堿中金屬鹽） 與亞硝酸反應(yīng)與亞硝酸反應(yīng) Van slyke氏氨基氮測(cè)定原理。氏氨基氮測(cè)定原理。 N2一半來(lái)自氨基酸，另一一半來(lái)自氨基酸，另一 半半HNO2。 該反應(yīng)也用來(lái)判斷蛋白質(zhì)的水解程度。該反應(yīng)也用來(lái)判斷蛋白質(zhì)的水解程度。RCHCOOH + HClNH2RCHCOOH NH2HCl 甲醛滴定甲醛滴定由于氨基酸在溶液中以偶極離子形式存在，所以不能用酸堿由于氨基酸在溶液中以偶極離子形式存在，所以不能用酸堿滴定測(cè)定含量。主要是因?yàn)闆](méi)有合適的指示劑。封閉氨基后，滴定測(cè)定含量。主要是因?yàn)闆](méi)有合適的指示劑。

16、封閉氨基后，使氨基酸的滴定范圍變小，易于判斷滴定終點(diǎn)。使氨基酸的滴定范圍變小，易于判斷滴定終點(diǎn)。意義：定量測(cè)定；判斷反應(yīng)進(jìn)程。意義：定量測(cè)定；判斷反應(yīng)進(jìn)程。 與與2，4二硝基氟苯的反應(yīng)（二硝基氟苯的反應(yīng)（Sanger反應(yīng)）反應(yīng)）弱堿；干燥；暗處；室溫；形成黃色弱堿；干燥；暗處；室溫；形成黃色DNP-氨基酸，用乙酸氨基酸，用乙酸乙酯抽提，并與標(biāo)準(zhǔn)的乙酯抽提，并與標(biāo)準(zhǔn)的DNP-氨基酸作比較。氨基酸作比較。與苯異硫氰酸（與苯異硫氰酸（PITC)（Edman反應(yīng)）反應(yīng)） 弱堿條件反應(yīng)；衍生物是弱堿條件反應(yīng)；衍生物是無(wú)色無(wú)色的，酸性條件下極穩(wěn)定，的，酸性條件下極穩(wěn)定，可溶于乙酸乙酯，經(jīng)高壓液相即可分析出

17、其可溶于乙酸乙酯，經(jīng)高壓液相即可分析出其N端的氨基酸端的氨基酸組成。組成。 生成的肽鏈比原來(lái)少一個(gè)氨基酸，可以進(jìn)行下一生成的肽鏈比原來(lái)少一個(gè)氨基酸，可以進(jìn)行下一輪反應(yīng)，而不需要徹底水解掉輪反應(yīng)，而不需要徹底水解掉 ，此法是自動(dòng)氨基酸分析，此法是自動(dòng)氨基酸分析儀的基本原理。儀的基本原理。與丹磺酰氯（與丹磺酰氯（DNS-Cl）的反應(yīng)）的反應(yīng)5-二甲氨基萘二甲氨基萘-1-磺酰氯磺酰氯 酸水解生成的酸水解生成的DNS氨基酸（具有熒光），用乙酸乙酯氨基酸（具有熒光），用乙酸乙酯抽提抽提DNS氨基酸，用色譜法分析或直接用紙電泳或薄層氨基酸，用色譜法分析或直接用紙電泳或薄層層析法鑒定。層析法鑒定。形成形成S

18、chiff堿堿（3）-羧基參與的反應(yīng)羧基參與的反應(yīng) 與醇成酯；與堿成鹽（保護(hù)羧基）。與醇成酯；與堿成鹽（保護(hù)羧基）。（4）側(cè)鏈參與的反應(yīng)（氨基酸顏色反應(yīng)）側(cè)鏈參與的反應(yīng)（氨基酸顏色反應(yīng)） 米倫反應(yīng)；福林反應(yīng)；坂口反應(yīng)；米倫反應(yīng)；福林反應(yīng)；坂口反應(yīng)；Pauly反應(yīng)；乙醛酸反反應(yīng)；乙醛酸反應(yīng)；半胱氨酸反應(yīng)應(yīng)；半胱氨酸反應(yīng)試試 劑劑顏色顏色反應(yīng)有關(guān)基團(tuán)反應(yīng)有關(guān)基團(tuán)有 此 反 應(yīng)有 此 反 應(yīng)的氨基酸的氨基酸米倫反應(yīng)HgNO3Hg(NO3)2及HNO3混合物紅色 Tyr黃色反應(yīng)濃HNO3及NH3黃 色 、 橘色 Tyr、Phe乙醛酸反應(yīng)(Hopking-Cole反應(yīng))乙醛酸試劑及濃H2SO4紫色紫色

19、Trp坂口反應(yīng)(Sakaguchi反應(yīng))-萘酚、NaClO紅色胍基Arg酚試劑反應(yīng)(Folin-Cioculteu反應(yīng))堿性CuSO4及磷鎢酸-鉬酸藍(lán)色酚基、吲哚基TyrEllman反應(yīng)二硫硝基苯甲酸DTNB紫色巰基Cys 側(cè)鏈的反應(yīng)側(cè)鏈的反應(yīng)OHN反應(yīng)名稱反應(yīng)名稱3 氨基酸色譜分離法氨基酸色譜分離法l 離子交換色譜法離子交換色譜法 原理：不同原理：不同pH下，氨基酸電荷不同。下，氨基酸電荷不同。 方法：陽(yáng)離子交換樹(shù)脂方法：陽(yáng)離子交換樹(shù)脂/陰離子交換樹(shù)脂陰離子交換樹(shù)脂l薄層層析薄層層析 濾紙；羥基磷灰石；二氧化硅等。濾紙；羥基磷灰石；二氧化硅等。蛋白質(zhì)水解蛋白質(zhì)水解 酸水解酸水解 方法：方法：

20、 6MHCl或或4MH2SO4，105回流回流20小時(shí)即可完全水解。小時(shí)即可完全水解。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 酸水解不引起氨基酸的消旋，完全徹底。酸水解不引起氨基酸的消旋，完全徹底。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 但色氨酸完全被破壞，絲氨酸和蘇氨酸部分破壞，但色氨酸完全被破壞，絲氨酸和蘇氨酸部分破壞，Asn和和Gln的酰胺基被水解。的酰胺基被水解。 （3）如樣品含有雜質(zhì)，在酸水解過(guò)程中常產(chǎn)生腐黑質(zhì)，）如樣品含有雜質(zhì)，在酸水解過(guò)程中常產(chǎn)生腐黑質(zhì)，使水解液變黑。使水解液變黑。堿水解堿水解 用用5MNaOH，水解，水解1020小時(shí)可水解完全。小時(shí)可水解完全。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 堿水解使氨基酸消旋（堿水解的主要機(jī)理是在堿性條件堿水

21、解使氨基酸消旋（堿水解的主要機(jī)理是在堿性條件下，氨基酸的鍵更易斷裂。形成外消旋體即下，氨基酸的鍵更易斷裂。形成外消旋體即DL兩種構(gòu)型兩種構(gòu)型的氨基酸等摩爾數(shù)存在。氨基酸的消旋作用被中和掉。），的氨基酸等摩爾數(shù)存在。氨基酸的消旋作用被中和掉。），許多氨基酸被破壞，許多氨基酸被破壞，但色氨酸不被破壞。但色氨酸不被破壞。ARG可脫氨可脫氨生成鳥(niǎo)氨酸及尿素。常用于測(cè)定色氨酸含量?？杉尤氲矸凵渗B(niǎo)氨酸及尿素。常用于測(cè)定色氨酸含量。可加入淀粉以防止氧化。以防止氧化。酶水解酶水解 既不破壞氨基酸，也不引起消旋。但酶水解時(shí)間長(zhǎng)，反應(yīng)既不破壞氨基酸，也不引起消旋。但酶水解時(shí)間長(zhǎng)，反應(yīng)不完全。一般用于部分水解，若

22、要完全水解，需要用多種不完全。一般用于部分水解，若要完全水解，需要用多種酶協(xié)同作用。酶協(xié)同作用。第三節(jié)第三節(jié) 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)構(gòu)象（構(gòu)象（conformation）：）： 是指分子內(nèi)各原子和基團(tuán)間的相互立體關(guān)系，它可以通是指分子內(nèi)各原子和基團(tuán)間的相互立體關(guān)系，它可以通過(guò)單鍵的相互旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)變化，不需要共價(jià)鍵的斷裂。過(guò)單鍵的相互旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)變化，不需要共價(jià)鍵的斷裂。構(gòu)型（構(gòu)型（comfiguration） 是指在立體異構(gòu)體中，由于某種因素的限制取代基或原子是指在立體異構(gòu)體中，由于某種因素的限制取代基或原子在空間上形成的不同取向。需要通過(guò)共價(jià)鍵的斷裂才能實(shí)在空間上形成的不同取向。需要通過(guò)共價(jià)鍵的

23、斷裂才能實(shí)現(xiàn)不同構(gòu)型分子間的轉(zhuǎn)變。現(xiàn)不同構(gòu)型分子間的轉(zhuǎn)變。蛋白質(zhì)多種多樣，分為初級(jí)結(jié)構(gòu)和高級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)多種多樣，分為初級(jí)結(jié)構(gòu)和高級(jí)結(jié)構(gòu)一一 蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)描述的是多肽連中氨基酸的組成和排列順序及連接方式。描述的是多肽連中氨基酸的組成和排列順序及連接方式。1 肽鍵和肽鏈肽鍵和肽鏈 肽鍵肽鍵 (peptide bond) ：肽鏈肽鏈(peptide chain) ：相關(guān)概念：肽、多肽、二肽等相關(guān)概念：肽、多肽、二肽等 肽鍵肽鍵 一個(gè)氨基酸的一個(gè)氨基酸的-羧基羧基與另一個(gè)氨基酸的與另一個(gè)氨基酸的-氨基氨基縮水形縮水形 成的酰胺鍵（共價(jià)）鍵，稱為肽鍵。成的酰胺鍵（共價(jià)）鍵，稱為肽鍵。

24、特點(diǎn)：特點(diǎn)：具有部分雙鍵的性質(zhì)具有部分雙鍵的性質(zhì),不可以旋轉(zhuǎn)不可以旋轉(zhuǎn)肽鍵比一般的碳肽鍵比一般的碳-氮鍵短；氮鍵短；與肽鍵相連的氫原子和氮原子呈反式；與肽鍵相連的氫原子和氮原子呈反式；一級(jí)結(jié)構(gòu)中的相關(guān)術(shù)語(yǔ)：一級(jí)結(jié)構(gòu)中的相關(guān)術(shù)語(yǔ)：N-端（氨基端、端（氨基端、NH2-端）端）C-端（羧基端、端（羧基端、COOH-端）端）氨基酸殘基氨基酸殘基 （110或或108）2 肽的結(jié)構(gòu)和命名肽的結(jié)構(gòu)和命名習(xí)慣：按數(shù)量的多少、按來(lái)源、按功能習(xí)慣：按數(shù)量的多少、按來(lái)源、按功能 二肽、三肽、四肽等、多肽二肽、三肽、四肽等、多肽 系統(tǒng)：某氨基酰某氨基酰系統(tǒng)：某氨基酰某氨基酰某氨基酸某氨基酸 重要的肽（生物活性肽）介紹

25、重要的肽（生物活性肽）介紹保健品行業(yè)的熱點(diǎn)。保健品行業(yè)的熱點(diǎn)。3 肽鏈表達(dá)式肽鏈表達(dá)式 從從N(OH)到到C (H) ，具方向性，具方向性三字母符號(hào)或單字母符號(hào)表示，中間用三字母符號(hào)或單字母符號(hào)表示，中間用“”或或“-”表示。表示。-2H+2H2GSH GSSG-2H+2H參與氧化還原反應(yīng)傳遞氫參與氧化還原反應(yīng)傳遞氫GSH的作用的作用4 4 一級(jí)結(jié)構(gòu)研究一級(jí)結(jié)構(gòu)研究測(cè)序前提：測(cè)序前提：l樣品必須是均一的樣品必須是均一的(純度大于純度大于97%)l必須知道它的相對(duì)分子量，其誤差允許在必須知道它的相對(duì)分子量，其誤差允許在10%以內(nèi)以內(nèi)過(guò)程過(guò)程1. .測(cè)定測(cè)定蛋白質(zhì)分子中多肽鏈的數(shù)目蛋白質(zhì)分子中多肽

26、鏈的數(shù)目 2.2.拆分蛋白質(zhì)分子的多肽鏈拆分蛋白質(zhì)分子的多肽鏈 3.3.斷開(kāi)鏈內(nèi)二硫鍵斷開(kāi)鏈內(nèi)二硫鍵 4.4.分析每條多肽鏈的氨基酸組成比及數(shù)目分析每條多肽鏈的氨基酸組成比及數(shù)目 5. 5.鑒定多肽鏈的鑒定多肽鏈的N N、C C瑞殘基瑞殘基 6.6.裂解多肽成小的肽段裂解多肽成小的肽段 7.7.測(cè)各肽段的氨基酸序列測(cè)各肽段的氨基酸序列 8.8.重建完整多肽鏈的一級(jí)結(jié)構(gòu)重建完整多肽鏈的一級(jí)結(jié)構(gòu) 9.9.確定二硫鍵的位置確定二硫鍵的位置N末端末端測(cè)定測(cè)定二硝基氟苯（二硝基氟苯（DNFB）法）法：（Sanger法）肽游離末端NH2與DNFB反應(yīng)生成DNP-肽黃色DNP-氨基酸丹磺酰氯（丹磺酰氯（DN

27、S）法：）法：用DNS取代DNFB，生成DNS-氨基酸苯異硫氰酸（苯異硫氰酸（PITC）法）法：（：（Edman法）法）生成PTH-氨基酸，從肽上斷裂下來(lái)氨肽酶法：氨肽酶法：外切酶，但效果不好氨肽酶法氨肽酶法 氨肽酶是一類外切酶，它從肽鏈的N末端逐個(gè)向里切。 最常用的氨肽酶是亮氨酸氨肽酶亮氨酸氨肽酶 也會(huì)遇到N末端氨基封閉，用焦谷氨酸氨肽酶處理。 C-端端測(cè)定測(cè)定肼解法肼解法：最重要的化學(xué)方法，肽與肼反應(yīng)，除最重要的化學(xué)方法，肽與肼反應(yīng)，除C-末端氨末端氨基酸游離外，其他氨基酸轉(zhuǎn)變?yōu)榘被狨ｋ禄嵊坞x外，其他氨基酸轉(zhuǎn)變?yōu)榘被狨ｋ禄镂镞€原法還原法：C-末端氨基酸用硼氫化鋰還原成相應(yīng)的末端氨

28、基酸用硼氫化鋰還原成相應(yīng)的-氨氨基醇基醇羧肽酶法羧肽酶法：最有效、最常用最有效、最常用羧肽酶羧肽酶A羧肽酶羧肽酶B羧肽酶羧肽酶Y羧肽酶羧肽酶C 氨基酸酰肼可以與苯甲醛苯甲醛作用變成水不溶性二苯基衍生物而沉淀 Gln Asn Cys等不易測(cè)出，末端Arg變成鳥(niǎo)氨酸羧肽酶法本方法目前最有效。本方法目前最有效。從羧基端開(kāi)始向里逐一水解蛋白質(zhì)從羧基端開(kāi)始向里逐一水解蛋白質(zhì) 羧肽酶羧肽酶A：釋放除：釋放除Pro，Arg和和Lys以外的所有以外的所有C-末端殘基末端殘基羧肽酶羧肽酶B：只水解以堿性：只水解以堿性Arg和和Lys為為C-末端的肽鍵末端的肽鍵 羧肽酶羧肽酶A可以切割可以切割C端除了端除了Lys

29、、Arg、Pro的氨基酸的氨基酸羧肽酶羧肽酶B可以切割可以切割C端的端的Lys或或Arg但如果倒數(shù)第二個(gè)氨基酸為但如果倒數(shù)第二個(gè)氨基酸為Pro兩種羧肽酶均不能作用兩種羧肽酶均不能作用二硫二硫鍵的鍵的拆分拆分氧化法：氧化法：過(guò)甲酸過(guò)甲酸還原法：還原法：巰基化合物還原巰基化合物還原 此外，還需要加此外，還需要加8mol/L 尿素或尿素或6mol/L的鹽酸胍，使蛋白質(zhì)變性；的鹽酸胍，使蛋白質(zhì)變性； 生成的巰基要生成的巰基要用碘乙酸等烷化劑保護(hù)。用碘乙酸等烷化劑保護(hù)。氨基酸氨基酸組成的組成的測(cè)定測(cè)定酸水解酸水解：是主要方法，同時(shí)輔以堿水解；所得氨是主要方法，同時(shí)輔以堿水解；所得氨基酸不消旋，但基酸不消

30、旋，但Trp全部被破壞，全部被破壞，Ser，Thr，Tyr部分破壞，部分破壞，Asn和和Gln的酰氨基的酰氨基被水解，生成被水解，生成Asp和和Glu；堿水解堿水解：多數(shù)氨基酸都被破壞，但多數(shù)氨基酸都被破壞，但Trp可定量回收可定量回收 多肽連排列順序的確定多肽連排列順序的確定片段重疊法片段重疊法隨即切斷成小的片段，確定序列，進(jìn)行重疊組合隨即切斷成小的片段，確定序列，進(jìn)行重疊組合常用斷裂多肽的方法：常用斷裂多肽的方法：多肽多肽鏈的鏈的部分部分裂解裂解酶裂解胰蛋白酶胰蛋白酶：專一性強(qiáng)，斷裂：專一性強(qiáng)，斷裂Lys或或Arg的的羧基參與形成的肽鍵羧基參與形成的肽鍵( 羧基不能是羧基不能是Pro）糜蛋

31、白酶糜蛋白酶：斷裂：斷裂Phe，Trp，Tyr，Leu等等疏疏水氨基酸水氨基酸的羧基端肽鍵的羧基端肽鍵金黃色葡萄球菌蛋白酶金黃色葡萄球菌蛋白酶：專一性斷裂：專一性斷裂Asp、羧基參與形成的肽鍵（谷氨酸蛋白酶）羧基參與形成的肽鍵（谷氨酸蛋白酶）胃蛋白酶胃蛋白酶：酸性條件穩(wěn)定酸性條件穩(wěn)定，肽鍵兩側(cè)均為疏水氨，肽鍵兩側(cè)均為疏水氨基酸。在確定二硫鍵位置時(shí)常用，專一性與糜蛋基酸。在確定二硫鍵位置時(shí)常用，專一性與糜蛋白質(zhì)酶類似白質(zhì)酶類似化學(xué)裂解溴化氰（CNBr）： 只斷裂Met的羧基形成的肽鍵羥氨（NH2OH）： 在pH9時(shí)，專一性斷裂Asn-Gly之間的肽鍵，其它條件下不專一肽肽段段的的氨氨基基酸酸測(cè)測(cè)

32、序序Edman化學(xué)降解法： 用Edman試劑PITC與游離氨基作用生成PTH-氨基酸，并可用各種層析技術(shù)分離；現(xiàn)改用蛋白質(zhì)測(cè)序儀。酶解法：利用氨肽酶和羧肽酶，局限性大，有困難質(zhì)譜法：質(zhì)譜儀由核苷酸序列推定法：mRNA cDNA ，推出 cDNA的核苷酸序列，然后推測(cè)出蛋白質(zhì)的氨基酸序列二硫鍵位置的確定：二硫鍵位置的確定： 對(duì)角線電流法：一般采用胃蛋白酶水解原來(lái)的含二硫鍵的蛋白質(zhì)。一是胃蛋白酶專一低，切點(diǎn)多，得到含有二硫鍵的肽段較小，易分離鑒定；二是在酸性條件下，有利于防止二硫鍵發(fā)生交換反應(yīng)。 對(duì)角線電泳過(guò)程對(duì)角線電泳過(guò)程 ： 把水解后的混合肽段點(diǎn)到濾紙的中央，在把水解后的混合肽段點(diǎn)到濾紙的中央

33、，在PH6.5條件條件下進(jìn)行第一向電泳，肽段將按大小及電荷不同分離開(kāi)，下進(jìn)行第一向電泳，肽段將按大小及電荷不同分離開(kāi)，然后然后 把濾紙暴露在過(guò)甲酸蒸氣中，使把濾紙暴露在過(guò)甲酸蒸氣中，使S-S氧化成一對(duì)氧化成一對(duì)含磺酸基丙氨酸的肽。濾紙旋轉(zhuǎn)含磺酸基丙氨酸的肽。濾紙旋轉(zhuǎn)90度，在與第一向完度，在與第一向完全相同的條件下進(jìn)行第二向電泳。這時(shí)大多數(shù)氨基酸全相同的條件下進(jìn)行第二向電泳。這時(shí)大多數(shù)氨基酸的遷移率未變，交于濾紙的一條對(duì)角線上，而含磺基的遷移率未變，交于濾紙的一條對(duì)角線上，而含磺基丙氨酸的成對(duì)肽段將比原來(lái)含二硫鍵的肽小而負(fù)電荷丙氨酸的成對(duì)肽段將比原來(lái)含二硫鍵的肽小而負(fù)電荷增加，結(jié)果它們都偏離了

34、對(duì)角線。增加，結(jié)果它們都偏離了對(duì)角線。肽段在肽段在多肽鏈中多肽鏈中次序的決次序的決定定二二 蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)secondary structure1 二級(jí)結(jié)構(gòu)的概念二級(jí)結(jié)構(gòu)的概念 多肽鏈在一級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，主鏈骨架進(jìn)一步盤曲折疊，依多肽鏈在一級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，主鏈骨架進(jìn)一步盤曲折疊，依靠氫鍵維系形成的有特定規(guī)律的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)稱為靠氫鍵維系形成的有特定規(guī)律的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)稱為。 二級(jí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的化學(xué)鍵為氫鍵，與側(cè)鏈二級(jí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的化學(xué)鍵為氫鍵，與側(cè)鏈R構(gòu)象無(wú)關(guān)。構(gòu)象無(wú)關(guān)。 肽單位構(gòu)象特點(diǎn)：肽單位構(gòu)象特點(diǎn)： 剛性平面結(jié)構(gòu)；反式排列；平面借助于剛性平面結(jié)構(gòu)；反式排列；平面借助于-碳原子旋轉(zhuǎn)。碳原子旋

35、轉(zhuǎn)。 肽平面的存在限制了肽平面的存在限制了主鏈能夠形成的構(gòu)象數(shù)。主鏈能夠形成的構(gòu)象數(shù)。 蛋白質(zhì)多樣性形成機(jī)制？蛋白質(zhì)多樣性形成機(jī)制？2 二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要類型二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要類型 繞CN旋轉(zhuǎn)的角稱，而繞CC旋轉(zhuǎn)的角稱。這兩個(gè)角稱為C原子的二二面角面角（1）-螺旋（螺旋（ - helix）H2N-端端COOH-端端側(cè)鏈基團(tuán)碳原子氮原子氧原子氫原子 -螺旋結(jié)構(gòu)示意圖-螺旋結(jié)構(gòu)是以肽平面為單位形成的右手螺旋結(jié)構(gòu)，=-47，=-57。每3.6個(gè)氨基酸螺旋上升一周，螺距=0.54nm。每個(gè)肽平面的N-H與第4個(gè)肽平面的C-O形成氫鍵。氫鍵與螺旋長(zhǎng)軸相平行。 -螺旋的所有肽鍵均參與氫鍵的形成。R基團(tuán)伸向螺旋的外

36、側(cè)。0.54 nm0.15 nmRRRRRRRRROOOOOOONNNNNNNCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCNNNNNNNNNNN1） -螺旋-螺旋（螺旋（-Helix-Helix）結(jié)構(gòu)要點(diǎn)：）結(jié)構(gòu)要點(diǎn)：u多個(gè)肽鍵平面通過(guò)多個(gè)肽鍵平面通過(guò)-碳原子碳原子旋轉(zhuǎn)，繞一條固定軸形成旋轉(zhuǎn)，繞一條固定軸形成右手右手螺旋螺旋（N-N-端至端至C-C-端方向）端方向）u每每3.63.6個(gè)氨基酸殘基上升一圈，相當(dāng)于個(gè)氨基酸殘基上升一圈，相當(dāng)于0.54nm0.54nm, ,每個(gè)殘基繞軸每個(gè)殘基繞軸旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)100100，沿軸上升，沿軸上升0.15nm0.15nmu相鄰

37、兩圈螺旋之間借肽鍵中相鄰兩圈螺旋之間借肽鍵中C CO O和和N-HN-H形成許多形成許多鏈內(nèi)鏈內(nèi)氫健氫健，即每一個(gè)氨基酸殘基中的即每一個(gè)氨基酸殘基中的NHNH和前面和前面相隔三個(gè)殘基相隔三個(gè)殘基的的C CO O之間形之間形成氫鍵（成氫鍵（1-51-5），這是），這是穩(wěn)定穩(wěn)定-螺旋的主要鍵螺旋的主要鍵, , 平行平行。u肽鏈中肽鏈中氨基酸氨基酸R R側(cè)鏈側(cè)鏈，分布在螺旋外側(cè)，分布在螺旋外側(cè)1-（aa）3-5* * 影響影響-螺旋穩(wěn)定的因素：螺旋穩(wěn)定的因素： R R基大?。夯笮。狠^大的R(如苯丙氨酸、色氨酸、異亮 氨酸)、Gly空間占位很小，電荷：電荷：帶同種電荷的R基無(wú)法形成ProPro存在存

38、在 出現(xiàn)出現(xiàn)“拐角拐角”。（2）-折疊結(jié)構(gòu)（折疊結(jié)構(gòu)（ -pleated sheet）又稱）又稱-片層片層 順向平行 反向平行 N末端 N末端 N末端 C末端0.7nm -折疊結(jié)構(gòu)（A：順向平行，B：反向平行)結(jié)構(gòu)要點(diǎn)如下：結(jié)構(gòu)要點(diǎn)如下：多肽鏈呈多肽鏈呈鋸齒狀鋸齒狀（或扇面狀）排列成比較伸展的結(jié)構(gòu)；（或扇面狀）排列成比較伸展的結(jié)構(gòu)；有有平行式平行式和和反平行式反平行式兩種，兩種，相鄰兩個(gè)氨基酸殘基的相鄰兩個(gè)氨基酸殘基的軸心距離軸心距離反平行為反平行為0.35nm0.35nm，平行，平行為為0.325nm0.325nm，側(cè)鏈側(cè)鏈R R基團(tuán)交替地分布在片層平面的上下方基團(tuán)交替地分布在片層平面的上下

39、方所有肽鍵的所有肽鍵的C=OC=O和和N NH H形成形成鏈間鏈間氫鍵，方向：與軸垂直；氫鍵，方向：與軸垂直；（3）-轉(zhuǎn)角（轉(zhuǎn)角（ -turn） 又稱又稱-彎曲（彎曲（-bend）或發(fā)夾結(jié)構(gòu)）或發(fā)夾結(jié)構(gòu)(hairpin structure) 指蛋白質(zhì)的多肽鏈在形成空間構(gòu)象時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)指蛋白質(zhì)的多肽鏈在形成空間構(gòu)象時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)180180的的回折，回折處的結(jié)構(gòu)就稱為回折，回折處的結(jié)構(gòu)就稱為-轉(zhuǎn)角。一般由轉(zhuǎn)角。一般由四四個(gè)連續(xù)的個(gè)連續(xù)的氨基酸組成，第氨基酸組成，第一一個(gè)殘基的個(gè)殘基的C CO O與第與第四四個(gè)殘基的個(gè)殘基的N NH H形成形成氫鍵。氫鍵。1-（aa）2-4RROOCCCCCHHNNOCCHN -轉(zhuǎn)角示意圖-轉(zhuǎn)角常出現(xiàn)在肽鏈呈180回折處，多由4個(gè)氨基酸殘基組成，第1個(gè)氨基酸的羰基氧與第4個(gè)氨基酸殘基的氨基氫形成氫鍵。 -轉(zhuǎn)角的第2個(gè)氨基酸多為脯氨酸。三三 纖維狀蛋白結(jié)構(gòu)纖維狀蛋白結(jié)構(gòu)（fibrous protein）基本支架和保護(hù)成分基本支架和保護(hù)成分1 -角蛋白角蛋白- 螺旋螺旋卷曲螺旋卷曲螺旋原纖維原纖維初原纖維初原纖維中間纖維中間纖維毛發(fā)毛發(fā)2X2X2X4X3X-螺旋螺旋-原膠原纖維原膠原纖維-聚合成膠原蛋白聚合成膠原蛋白Gly-X-Y；羥脯氨酸；羥脯氨酸/羥賴氨酸；羥化酶（羥賴氨酸；羥化酶（Fe2+ 、Vc保護(hù)作用）保護(hù)作用）