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第四章 蛋白质

第四章 蛋白质. 一. 蛋白质在机体中的重要作用. 引 言. 二. 蛋白质的化学组成. 引 言. 1. 元素组成. C、 H、 O、 N ， 大多含有 S 有的还含有 P、Fe、I、Cu、Mo、Zn. 各元素的百分比对于大多数蛋白质都较相似，其中 N 约占16% 。 这可用于测定蛋白质的含量—— 凯氏定氮法。. 二. 蛋白质的化学组成. 引 言. 2. 蛋白质的基本结构单元. 蛋白质的基本结构单元是 氨基酸 amino acid 多个氨基酸首尾连结形成长而不分支的多聚物 —— 多肽链 多肽链再折叠卷曲，形成 蛋白质.

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第四章 蛋白质

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Presentation Transcript

  1. 第四章 蛋白质

  2. 一. 蛋白质在机体中的重要作用 引 言

  3. 二. 蛋白质的化学组成 引 言 1. 元素组成 C、 H、 O、 N ，大多含有 S 有的还含有P、Fe、I、Cu、Mo、Zn 各元素的百分比对于大多数蛋白质都较相似，其中N约占16%。 这可用于测定蛋白质的含量——凯氏定氮法。

  4. 二. 蛋白质的化学组成 引 言 2. 蛋白质的基本结构单元 • 蛋白质的基本结构单元是氨基酸 amino acid • 多个氨基酸首尾连结形成长而不分支的多聚物——多肽链 • 多肽链再折叠卷曲，形成蛋白质

  5. 4.2 蛋白质的基本结构单位氨基酸

  6. 组成蛋白质的氨基酸都为a-氨基酸（除Pro外） 一.氨基酸的结构 COOH H2N H R 酸 C 氨 不同的 aa 在于R基团 的不同

  7. 组成蛋白质的氨基酸都为L型（除Gly外） 一.氨基酸的结构 D型 与 L型

  8. 一.氨基酸的结构 非极性氨基酸(8) 不带电的极性氨基酸(7) 带负电酸性氨基酸(2) 带正电碱性氨基酸(3) 极性氨基酸 组成蛋白质的氨基酸共有 20 种

  9. H 丙氨酸 Ala CH3 C COOH NH2 H CH3 缬氨酸 Val COOH CH C CH3 NH2 I 非极性氨基酸 什么叫非极性氨基酸？

  10. H COOH 脯氨酸 Pro C CH2 CH2 CH2 NH H CH3 亮氨酸 Leu CH2 CH COOH C CH3 NH2 H 异亮氨酸 Ile CH2 COOH CH3 CH C CH3 NH2 I 非极性氨基酸

  11. H CH2 苯丙氨酸 Phe C COOH NH2 H 色氨酸 Trp CH2 COOH C NH NH2 H 甲硫氨酸 Met CH2 COOH CH3 S CH2 C NH2 I 非极性氨基酸

  12. 一.氨基酸的结构 具有芳香环 吲哚环色氨酸 非极性氨基酸（8） 亚氨基 组成蛋白质的氨基酸共有 20 种 不同的 aa 在于R基团 的不同

  13. H COOH 甘氨酸 Gly C H NH2 H CH2 丝氨酸 Ser C COOH HO NH2 H 苏氨酸 Thr CH HO COOH C CH3 NH2 H 半胱氨酸 Cys CH2 COOH C HS NH2 II 非解离的极性氨基酸

  14. H COOH 酪氨酸 Tyr CH2 C HO NH2 H O CH2 天冬酰胺 Asn C COOH H2N C NH2 H O 谷氨酰胺 Gln COOH CH2 CH2 C H2N C NH2 II 非解离的极性氨基酸

  15. H O CH2 天冬氨酸 Asp C COOH HO C NH2 H O 谷氨酸 Glu COOH CH2 CH2 C HO C NH2 III 酸性氨基酸

  16. H COOH 赖氨酸 Lys ( CH2)4 H2N C NH2 H NH 精氨酸 Arg C COOH ( CH2)3 NH H2N C NH2 H 组氨酸 His COOH CH2 C HN N NH2 IV 碱性氨基酸

  17. 二.氨基酸的分类 脂肪族氨基酸 芳香族氨基酸 杂环氨基酸 1. 由R基团的性质 Ala、Val、Leu Phe、Tyr、 Trp Pro、His

  18. 二.氨基酸的分类 非必需氨基酸 必需氨基酸 2. 由aa的营养需求 人类自身能合成 Gly Ala Ser Tyr Cys Pro Asn Asp Glu Gln 人类自身不能合成或不能足量合成，必须依赖食物供给。 Lys Val Leu Ile Met Phe Thr Trp Arg His

  19. 三. 稀有氨基酸 1. 稀有的蛋白质氨基酸 通常是常见氨基酸的衍生物。 如4-羟脯氨酸、5-羟赖氨酸

  20. 三. 稀有氨基酸 2. 非蛋白质氨基酸 以游离或结合态存在于细胞或组织中，大部分是常见氨基酸的衍生物或异构型。 如存在于细菌细胞壁肽聚糖内的D-谷氨酸和D-丙氨酸、花生中的g-亚甲基谷氨酸、甘蔗中的b-氨基丁酸，刀豆中的刀豆氨酸等。

  21. 三. 稀有氨基酸 2. 非蛋白质氨基酸 鸟氨酸 (Orn) 瓜氨酸

  22. 四.氨基酸的理化性质 1. 两性性质和等电点 氨基酸同时含有氨基和羧基： 氨基具有碱性，羧基具有酸性

  23. 四.氨基酸的理化性质 1. 两性性质和等电点 滴定曲线 甘氨酸的解离曲线

  24. 四.氨基酸的理化性质 1. 两性性质和等电点 使氨基酸净电荷为零时溶液的pH值，用 pI 表示 此时，aa 以两性离子形式存在，也有少量的数目基本相同的正、负离子存在，还有极少量的中性分子 pI 是氨基酸的特征常数 等电点 (isoelectric point)

  25. 四.氨基酸的理化性质 1. 两性性质和等电点 等电点 (isoelectric point) 20种氨基酸的pI

  26. 四.氨基酸的理化性质 －H+ －H+ ＋NH3— CH2— COOH ＋NH3— CH2— COO － NH2— CH2— COO－ ＋H + ＋H + Gly － Gly ± Gly ＋ K1' K2' K1' 、K2'分别代表COOH和NH3＋的表观解离常数。可以从滴定曲线中求得。 等电点的计算 1. 两性性质和等电点 例 Gly 的pI 计算 pI = 1/2 ( pK1' + pK2' )

  27. 四.氨基酸的理化性质 COO－ COOH ＋ ＋ CH－NH3 CH－NH3 COO－ (CH2) 4 (CH2) 4 COO－ ＋ ＋ －H+ －H+ CH－NH2 －H+ NH3 NH3 CH－NH2 (CH2) 4 ＋H + ＋H + (CH2) 4 ＋H + ＋ NH2 K1' K2' K3' NH3 Lys ＋ ＋ Lys ＋ Lys － Lys ± 等电点的计算 1. 两性性质和等电点 例 Lys 的pI 计算 溶液 pH 值增大 pI = 1/2 ( pK2' + pK3' )

  28. 四.氨基酸的理化性质 等电点的计算 1. 两性性质和等电点 例 Glu 的解离 pI = 1/2 ( pK1' + pK2' )

  29. 四.氨基酸的理化性质 等电点的计算 1. 两性性质和等电点 aa 等电点的计算公式 pI = 1/2 ( pKn + pKn+1 ) ( 其中n为可解离的正电荷基团数目 )

  30. 四.氨基酸的理化性质 等电点的计算 1. 两性性质和等电点 Conclusion pH > pI 带负电，移向正极 pH < pI 带正电，移向负极 pH = pI 不带电，不移动

  31. 四.氨基酸的理化性质 2. 光学性质 旋光性质 除Gly之外，其余蛋白质氨基酸都有手性碳原子，都具有旋光性。

  32. 四.氨基酸的理化性质 2. 光学性质 紫外吸收 Trp、Tyr、Phe 含芳香环共轭双键系统，最大吸收峰分别在 279nm、278nm、259nm。

  33. 四.氨基酸的理化性质 O O OH ＋ RCH－COOH CO2 NH3 ＋ RCHO O ＋ ＋ H NH2 O O 还原性茚三酮 水合茚三酮 O O O＋NH4 O OH N 3H2O ＋ 2NH3 ＋ ＋ O H O O O O 蓝紫色化合物 3. 重要的化学性质 茚三酮反应 反应分2步： 茚三酮反应常用于aa的定性和定量分析

  34. 四.氨基酸的理化性质 茚三酮反应 3. 重要的化学性质 在酸性条件下，氨基酸与茚三酮共热，生成紫色化合物 Pro的茚三酮反应呈黄色

  35. 四.氨基酸的理化性质 R ＋ H2N CH COOH ＋ HF R O2N O2N F HN CH COOH DNFB NO2 NO2 DNP - 氨基酸 Sanger反应 3. 重要的化学性质 在弱碱溶液中，氨基酸的α-氨基与2,4-二硝基氟苯(DNFB) 反应，生成黄色的二硝基苯氨基酸（DNP-AA）。 此反应最初被Sanger 用于测定肽链 N-端氨基酸

  36. 3. 重要的化学性质 Edman反应 四.氨基酸的理化性质 R ＋ CH COOH H2N 异硫氰酸苯酯 PITC N C S 40℃，弱碱 H OH C O PTC- 氨基酸 苯氨基硫甲酰氨基酸 可用层析法鉴定出aa的种类 CH C S N N NH R 40℃， H+ 、硝基甲烷 O C PTH- 氨基酸 苯硫乙内酰脲氨基酸 CH C S NH R

  37. 3. 重要的化学性质 四.氨基酸的理化性质 Edman反应 此反应即是目前“蛋白质顺序测定”的设计原理

  38. 3. 重要的化学性质 四.氨基酸的理化性质 Edman反应 此反应即是目前“蛋白质顺序测定”的设计原理

  39. 4.3 肽（peptide）

  40. 一. 肽的定义 一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基脱去一分子水而形成酰胺键，这个键称为肽键（peptide bond），产生的化合物叫做肽（peptide）。 二个氨基酸形成的肽称作二肽,三个氨基酸形成的肽称作三肽； …… 余类推。 寡肽（oligopeptide）：aa < 10 个 多肽（polypeptide） ：aa > 10 个

  41. 二.肽的结构

  42. 二.肽的结构 无分枝的长链 具有方向性。两个末端分别为N端(氨基端)和C端(羧基端)。 由“N-C-C”单元的周期性连接，构成多肽链的主链；氨基酸残基的R基团连接在主链的Ca上，形成多肽链的侧链。

  43. 二.肽的结构

  44. 三.肽的表示法 1、中文表示法： 从肽链的N端开始，对氨基酸残基逐一命名，残基称氨酰 2、 三字母表示法： aa1 - aa2 - aa3 - aa4 - …… aa1 . aa2 . aa3 . aa4 . …… 3、 单字母表示法： ABCD ……

  45. 四. 肽的酸碱性质 肽链的一端含有一个游离的-氨基，另一端含有一个游离的-羧基，加上部分氨基酸可解离的R基团，因而与氨基酸一样具有两性解质的性质。 其等电点是在所有可解离的基团的净电荷为0时的状态。

  46. 五. 重要肽 还原性谷胱甘肽（reduced glutathione）是存在于动植物细胞中的一种非常重要的三肽。它是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组成。 谷氨酰半胱氨酰甘氨酸

  47. 五. 重要肽 GSH由谷氨酸，半胱氨酸和甘氨酸通过两步依赖ATP的反应而生成。第一步反应由谷氨酸和半胱氨酸在-谷氨酰半胱氨酸合成酶 (-EC合成酶； -ECS, EC 6.3.2.2) 催化下形成 -谷氨酰半胱氨酸 (-EC), 第二步是由GSH合成酶 (GS, EC 6.3.2.3) 将γ-EC和谷氨酸连接形成 GSH

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