蛋白質(zhì)化學(xué)

（ChemistryofProtein)蛋白質(zhì)的主要功能結(jié)構(gòu)功能——膜蛋白、糖蛋白催化功能——酶運(yùn)輸、貯存功能——血紅蛋白運(yùn)動(dòng)功能——肌球蛋白、肌動(dòng)蛋白免疫功能——抗體代謝調(diào)節(jié)功能——激素生命的表現(xiàn)形式本質(zhì)上是蛋白質(zhì)功能的體現(xiàn)WhatisProtein?生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)

一種能量營養(yǎng)素一種生物大分子（由氨基酸分子連接而成）第一節(jié)蛋白質(zhì)的分子組成一、組成蛋白質(zhì)的主要元素：蛋白質(zhì)的特征元素（平均含量：16%）CHONS生物樣品蛋白質(zhì)含量=含氮量×6.251/16%

每克氮相當(dāng)于6.25克蛋白質(zhì)三鹿奶粉事件三聚氰胺白色結(jié)晶粉末，沒有氣味和味道。含氮量66%。牛奶或奶粉添加三聚氰胺可提升蛋白質(zhì)含量的檢測(cè)指標(biāo)。嬰幼兒產(chǎn)生腎結(jié)石三聚氰胺某蛋白質(zhì)樣品溶液含氮量為15g／L，則蛋白質(zhì)濃度應(yīng)為A.53.75g／LB.63.75g／LC.73.75g／LD.83.75g／LE.93.75g／L課堂練習(xí)

二、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位—

氨基酸(aminoacid)（一）20種標(biāo)準(zhǔn)氨基酸：均為L-α-氨基酸（甘氨酸、脯氨酸除外）氨基酸的不同在于R基不同H甘氨酸CH3丙氨酸COOH│NH2

—Cα

—H│R共同結(jié)構(gòu)CH2OH絲氨酸（二）氨基酸的分類——根據(jù)R基的結(jié)構(gòu)性質(zhì)分

非極性脂肪族

氨基酸極性不帶電

氨基酸芳香族

氨基酸帶正電

氨基酸帶負(fù)電

氨基酸1．非極性脂肪族R基氨基酸（7種）(蛋氨酸)2．極性不帶電荷R基氨基酸（5種）3．芳香族R基氨基酸（3種）4．帶正電荷R基氨基酸（堿性氨基酸，3種）——R基在生理狀態(tài)下可結(jié)合H+而帶正電荷5．帶負(fù)電荷R基氨基酸（酸性氨基酸，2種）——R基在生理狀態(tài)下可解離出H+而帶負(fù)電荷沒有D\L構(gòu)型之分的氨基酸是？

含S元素的氨基酸是？R基團(tuán)中含羧基(-COOH)的氨基酸有？課堂練習(xí)（四）氨基酸的性質(zhì)紫外吸收：λ=280nm（主要來自色、酪氨酸）茚三酮反應(yīng)：（藍(lán)紫色）（脯氨酸、羥脯氨酸的茚三酮反應(yīng)呈黃色）（四）氨基酸的性質(zhì)氨基酸具有羧基、氨基等具酸性能電離出H+而成COO-具堿性能結(jié)合H+而成NH3+3.兩性解離與等電點(diǎn)（電離程度取決于

溶液酸堿度）等電點(diǎn)：氨基酸所帶正、負(fù)電荷相等時(shí)，溶液的pH值即為該氨基酸的等電點(diǎn)(pI)

。溶液環(huán)境

pH＜pIpH＝pI

pH＞pI帶電情況正電不帶電(兼性離子)負(fù)電在電場(chǎng)中向負(fù)極移動(dòng)不移動(dòng)向正極移動(dòng)

在pH6.0的溶液中，哪種氨基酸基本不帶電？A.丙氨酸B.精氨酸C.谷氨酸

D.賴氨酸E.天冬氨酸在pH7.0時(shí)，哪種氨基酸帶正電荷？A.色氨酸B.亮氨酸C.谷氨酸

D.賴氨酸E.蘇氨酸課堂練習(xí)第二節(jié)肽鍵與肽（一）肽鍵(peptidebond)

一個(gè)氨基酸的α-羧基與另一個(gè)氨基酸的α-氨基脫水縮合而形成肽鍵。H2O肽鍵具有部分雙鍵性質(zhì),不能自由旋轉(zhuǎn)（二）肽平面（peptideunit）二、肽(peptide)1.肽是氨基酸的鏈狀聚合物氨基酸殘基寡肽、多肽、多肽鏈（polypeptidechain）主鏈/骨架（backbone）、側(cè)鏈（sidechain）氨基端/

N端、羧基端/

C端肽鏈的編號(hào)及書寫方向：N端→C端N端C端氨基酸數(shù)量（蛋白質(zhì)含有50個(gè)以上的氨基酸）多肽鏈數(shù)量（蛋白質(zhì)分子可以含有不止一條多肽鏈）蛋白質(zhì)的生物活性與構(gòu)象關(guān)系密切許多蛋白質(zhì)含有輔基2.蛋白質(zhì)是大分子肽蛋白質(zhì)與多肽的區(qū)分：三、生物活性肽谷胱甘肽（GSH）功能基：巰基（-SH）抗氧化劑肽鍵是指：A．–CO-NH-B．–CO-OH-C．–CO=NHD．–CH=NH關(guān)于多肽鏈的描述，不正確的是：A．N端和C端分別含自由α-NH2

與α-COOHB．書寫方向是N端→C端C．主鏈由肽鍵和Cα構(gòu)成

D．側(cè)鏈指的是氨基酸殘基課堂練習(xí)第三節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)、構(gòu)象一級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)（primarystructure）概念：蛋白質(zhì)多肽鏈中的氨基酸序列。維系鍵：肽鍵（另有少量二硫鍵-S-S-）意義:決定空間結(jié)構(gòu),是蛋白質(zhì)生物活性的分子基礎(chǔ)二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)（secondarystructure）定義：蛋白質(zhì)多肽鏈主鏈的局部構(gòu)象。類型：α-螺旋、β-折疊、β-轉(zhuǎn)角、環(huán)、無規(guī)卷曲、基序α-螺旋β-折疊β-轉(zhuǎn)角環(huán)

二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)（secondarystructure）二級(jí)結(jié)構(gòu)是由于肽平面的相對(duì)旋轉(zhuǎn)而形成的。維系鍵：氫鍵氫鍵三、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)

（tertiarystructure）定義：蛋白質(zhì)分子整條多肽鏈

的空間結(jié)構(gòu)。維系鍵：疏水作用、氫鍵、離子鍵；少量二硫鍵

親水基團(tuán)（分子表面）；疏水基團(tuán)（分子內(nèi)部）正確的三級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)具有生物學(xué)活性的基礎(chǔ)。

結(jié)構(gòu)域（domain）較大的蛋白質(zhì)分子中由一個(gè)或多個(gè)肽段折疊而成，既是結(jié)構(gòu)單位，又是功能單位。例如：免疫球蛋白的功能區(qū)就是結(jié)構(gòu)域。結(jié)構(gòu)域是蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的一部分。四、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)（quaternarystructre）定義：兩個(gè)或兩個(gè)以上獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈

結(jié)合而形成的空間結(jié)構(gòu)。維系鍵：

疏水作用、氫鍵、離子鍵、二硫鍵亞基血紅蛋白的四級(jí)結(jié)構(gòu)2個(gè)α-亞基

2個(gè)β-亞基肌紅蛋白的三級(jí)結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)示意圖（氨基酸序列）（肽段構(gòu)象）（肽鏈構(gòu)象）（亞基結(jié)合）肽鍵氫鍵疏水作用、氫鍵、離子鍵、二硫鍵五、維持蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵

共價(jià)鍵：肽鍵、二硫鍵非共價(jià)鍵：氫鍵/疏水作用/離子鍵/范德華力

離子鍵疏水作用二硫鍵

氫鍵范德華力維持蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵是？蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)有哪些類型？關(guān)于蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的描述，錯(cuò)誤的是A.天然蛋白質(zhì)分子均有這種結(jié)構(gòu)B.具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈都具有生物活性

C.三級(jí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性主要由次級(jí)鍵維持

D.親水基團(tuán)聚集在三級(jí)結(jié)構(gòu)的表面

E.決定盤旋折疊的因素是氨基酸殘基課堂練習(xí)第

四節(jié)

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系一、氨基酸序列與功能的關(guān)系

蛋白質(zhì)的氨基酸序列決定其構(gòu)象。蛋白質(zhì)的氨基酸序列相似，則其功能也一致。正常β鏈H-纈—組—亮—蘇—脯—谷—谷—…異常β鏈：H-纈—組—亮—蘇—脯—纈—谷—…改變蛋白質(zhì)的氨基酸序列可影響其功能：分子?。夯蛲蛔円鸬鞍踪|(zhì)結(jié)構(gòu)或水平異常而導(dǎo)致。如:血紅蛋白分子結(jié)構(gòu)異常而導(dǎo)致

鐮狀細(xì)胞貧血。二、蛋白質(zhì)構(gòu)象與功能的關(guān)系

蛋白質(zhì)構(gòu)象決定其性質(zhì)和功能。

蛋白質(zhì)構(gòu)象改變，則活性改變。第五節(jié)

蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)一、蛋白質(zhì)的一般性質(zhì)

1.紫外吸收：λ=280nm2.蛋白質(zhì)的呈色反應(yīng)

顏色反應(yīng)→光吸收→定量分析茚三酮反應(yīng)：

蛋白質(zhì)的游離氨基可與茚三酮反應(yīng)呈藍(lán)紫色雙縮脲反應(yīng)：

蛋白質(zhì)紫色絡(luò)合物OH-Cu2+3.氨基端反應(yīng)4.

蛋白質(zhì)的兩性解離與等電點(diǎn)(pI)

（與氨基酸的兩性解離、等電點(diǎn)類似）溶液環(huán)境

pH＜pIpH＝pI

pH＞pI帶電情況正電不帶電(兼性離子)負(fù)電在電場(chǎng)中向負(fù)極移動(dòng)不移動(dòng)向正極移動(dòng)

二、蛋白質(zhì)的大分子性質(zhì)1.蛋白質(zhì)溶液是穩(wěn)定的親水膠體穩(wěn)定因素：同性電荷、水化膜阻止蛋白質(zhì)聚集,沉淀！溶液pH<pIpH=pIpH>pI將蛋白質(zhì)溶液的pH調(diào)節(jié)到其等電點(diǎn)A.可使蛋白質(zhì)表面的凈電荷不變B.可使蛋白質(zhì)表面的凈電荷增加C.可使蛋白質(zhì)穩(wěn)定性增加D.可使蛋白質(zhì)穩(wěn)定性降低，易沉淀析出E.對(duì)蛋白質(zhì)表面水化膜無影響課堂練習(xí)2.沉降與沉降系數(shù)（自學(xué)）沉降：通過超速離心使蛋白質(zhì)顆粒下沉的現(xiàn)象。沉降系數(shù)（S）可粗略反映蛋白質(zhì)分子大小對(duì)于某一特定蛋白質(zhì)顆粒，其沉降速度與離心加速度（相對(duì)重力）之比為一常數(shù)，該常數(shù)稱為蛋白質(zhì)的沉降系數(shù)，用

S(1S=10-13秒)表示。3.蛋白質(zhì)的變性

某些因素破壞了蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)改變和生物學(xué)活性喪失，稱為蛋白質(zhì)的變性（denaturation）。非折疊狀態(tài)，無活性8M尿素或β-巰基乙醇

去除尿素、β-巰基乙醇天然蛋白，有活性變性蛋白，無活性變性因素：物理因素：高溫、高壓、紫外線、X線等?；瘜W(xué)因素：強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、有機(jī)溶劑、重金屬離子等。變性蛋白質(zhì)的特點(diǎn)：喪失生物學(xué)活性（蛋白質(zhì)變性的主要特征）水中溶解度降低，黏度增加，更易被蛋白酶水解。變性的本質(zhì)破壞非共價(jià)鍵，只影響蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，不涉及肽鍵和一級(jí)結(jié)構(gòu)的改變。4.蛋白質(zhì)的復(fù)性若變性程度較輕，去除變性因素可使蛋白質(zhì)恢復(fù)或部分恢復(fù)其原有構(gòu)象和功能，稱為復(fù)性(renaturation)。。許多蛋白質(zhì)變性后不能復(fù)原，為不可逆性變性！某些蛋白質(zhì)在發(fā)生熱變性后，松散的多肽鏈相互纏繞變成固體狀態(tài)，稱為蛋白質(zhì)凝固（coagulation）。。第六節(jié)

蛋白質(zhì)的分離與鑒定一、蛋白質(zhì)沉淀（precipitation）定義：蛋白質(zhì)分子相互聚集從溶液中析出原理：破壞同種電荷、水化膜1.鹽析法2.有機(jī)溶劑沉淀法（乙醇、丙酮等）3.重金屬鹽沉淀法（鉛、汞、銅、銀等）4.生物堿試劑及某些酸類沉淀法蛋白質(zhì)沉淀方法：定義：高濃度中性鹽使蛋白質(zhì)從溶液中析出沉淀。常用中性鹽：(NH4)2SO4

、NaCl、Na2SO4特點(diǎn)：蛋白質(zhì)不變性易變性二、電泳（electrophoresis）帶電顆粒在電場(chǎng)中向與自身電荷相反的電極移動(dòng)。（凝膠電泳、薄膜電泳、毛細(xì)管電泳等）分子量小、帶電多的顆粒移動(dòng)快。三、透析技術(shù)（dialysis）用透析袋（半透膜）把蛋白質(zhì)和小分子分離蛋白質(zhì)形成的膠體顆粒，在哪種條件下最不穩(wěn)定？A.溶液pH大于pIB.溶液pH等于pIC.溶液pH小于pID.溶液pH等于7.0蛋白質(zhì)變性是由于A.蛋白質(zhì)水解B.肽鍵斷裂C.蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)破壞D.氨基酸組成改變E.氨基酸序列改變課堂練習(xí)蛋白質(zhì)組成的基本單位為L-α-氨基酸（甘氨酸除外）。氨基酸通過肽鍵相連而成肽。蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)是氨基酸序列。二級(jí)結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)主鏈局部的空間結(jié)構(gòu)，不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈構(gòu)象。三級(jí)結(jié)構(gòu)是指多肽鏈主鏈和側(cè)鏈的全部原子的空間排布位置。四級(jí)結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)亞基之間的聚合。蛋白質(zhì)空間構(gòu)象與功能有著密切關(guān)系，蛋白質(zhì)的空間構(gòu)象發(fā)生改變，可導(dǎo)致其理化性質(zhì)變化和生物活性的喪失。分離純化蛋白質(zhì)通常利用蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)，采取不損傷蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的物理方法來純化蛋白質(zhì)。本章小結(jié)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能組成蛋白質(zhì)的氨基酸氨基酸的分類不同氨基酸的差異性具有兩性解離性質(zhì)和等電點(diǎn)茚三酮反應(yīng)紫外吸收特性氨基酸通過肽鍵形成肽或蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)氨基酸的排列順序，二硫鍵的位置二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)主鏈的局部空間結(jié)構(gòu)形式，以氫鍵維持其穩(wěn)定