氨基酸、多肽与蛋白质课件.pptx

1、目目 录录蛋白质蛋白质Proteins 核酸核酸Nuclear Acids酶酶 Enzyme目目 录录蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能第一章第一章Structure and Function of Proteins目目 录录1833年年，Payen和和Persoz分离出淀粉酶分离出淀粉酶(diastase)。1864年年，Hoppe-Seyler从血液分离出血红蛋白从血液分离出血红蛋白(hemoglubin,Hb)，并将其制成结晶。，并将其制成结晶。19世纪末世纪末，Fischer证明蛋白质是由氨基酸组成的，证明蛋白质是由氨基酸组成的，并将氨基酸合成了多种短肽并将氨基酸合成了多种短肽。19

2、38年年，德国化学家，德国化学家Gerardus J.Mulder引用引用“Protein”一词来描述蛋白质。一词来描述蛋白质。目目 录录1951年年,Pauling采用采用X（射）线晶体衍射发现了蛋（射）线晶体衍射发现了蛋白质的二级结构白质的二级结构-螺旋螺旋(-helix)。1953年年，Frederick Sanger完成胰岛素一级序列测定。完成胰岛素一级序列测定。1962年年，John Kendrew和和Max Perutz确定了血红蛋确定了血红蛋白的四级结构。白的四级结构。20世纪世纪90年代以后年代以后，后基因组计划，后基因组计划(Post-Human Genome Project

3、)。21世纪世纪，蛋白质组学，蛋白质组学(Proteomic)。目目 录录分布广：分布广：所有器官、组织都含有蛋白质；细胞的所有器官、组织都含有蛋白质；细胞的各个部分都含有蛋白质。各个部分都含有蛋白质。含量高：含量高：蛋白质是细胞内最丰富的有机分子，占蛋白质是细胞内最丰富的有机分子，占人体干重的人体干重的45，某些组织含量更高，某些组织含量更高，例如脾、肺及横纹肌等高达例如脾、肺及横纹肌等高达80。w一、蛋白质的生物学重要性一、蛋白质的生物学重要性1.蛋白质是生物体重要组成成分蛋白质是生物体重要组成成分目目 录录1 1）作为生物催化剂（酶）作为生物催化剂（酶）2 2）代谢调节作用）代谢调节作用

4、3 3）免疫保护作用）免疫保护作用4 4）物质的转运和存储）物质的转运和存储5 5）运动与支持作用）运动与支持作用6 6）参与细胞间信息传递）参与细胞间信息传递2.蛋白质具有重要的生物学功能蛋白质具有重要的生物学功能目目 录录w什么是蛋白质什么是蛋白质?蛋白质（蛋白质（protein）是由许多氨基酸是由许多氨基酸（amino acids）通过肽键（）通过肽键（peptide bond）相连形成的高分子含氮化合物。相连形成的高分子含氮化合物。目目 录录 组成蛋白质的元素：组成蛋白质的元素：主要有主要有C、H、O、N和和S。有些蛋白质含有少量有些蛋白质含有少量磷磷或金属元素或金属元素铁、铜、铁、铜

5、、锌、锰、钴、钼锌、锰、钴、钼，个别蛋白质还含有，个别蛋白质还含有碘碘。二、蛋白质的分子组成和结构极其复杂二、蛋白质的分子组成和结构极其复杂目目 录录 各种蛋白质的含氮量很接近，平均为各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16。由于体内的含氮物质以蛋白质为主，因此，由于体内的含氮物质以蛋白质为主，因此，只要测定生物样品中的含氮量，就可以根据以只要测定生物样品中的含氮量，就可以根据以下公式推算出蛋白质的大致含量：下公式推算出蛋白质的大致含量：100克样品中蛋白质的含量克样品中蛋白质的含量(g%)=每克样品含氮克数每克样品含氮克数 6.251001/16%蛋白质元素组成的特点：蛋白质元素组成的特点：目目

6、 录录氨基酸氨基酸第一节第一节Amino Acids目目 录录一、一、组成人体的组成人体的20种氨基酸均属于种氨基酸均属于L-氨基酸氨基酸存在自然界中的氨基酸有存在自然界中的氨基酸有300余种，但余种，但组成人体蛋白质的氨基酸仅有组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种，且均属种，且均属 L-氨基酸氨基酸（甘氨酸除外）。（甘氨酸除外）。目目 录录L-L-氨基酸的通式氨基酸的通式 （R R为侧链）为侧链）RC+NH3COO-H目目 录录二二、2020种氨基酸的侧链结构及极性迥然不同种氨基酸的侧链结构及极性迥然不同目目 录录1.非极性疏水性氨基酸非极性疏水性氨基酸2.极性中性氨基酸极性中性氨基酸3.酸性氨

7、基酸酸性氨基酸4.碱性氨基酸碱性氨基酸氨基酸的分类氨基酸的分类*20 20种氨基酸的英文名称、缩写符号及分类如下种氨基酸的英文名称、缩写符号及分类如下:目目 录录甘氨酸甘氨酸 glycine Gly G 5.97丙氨酸丙氨酸 alanine Ala A 6.00缬氨酸缬氨酸 valine Val V 5.96亮氨酸亮氨酸 leucine Leu L 5.98 异亮氨酸异亮氨酸 isoleucine Ile I 6.02 苯丙氨酸苯丙氨酸 phenylalanine Phe F 5.48脯氨酸脯氨酸 proline Pro P 6.301.非极性疏水性氨基酸非极性疏水性氨基酸目目 录录目目 录录

8、色氨酸色氨酸 tryptophan Try W 5.89丝氨酸丝氨酸 serine Ser S 5.68酪氨酸酪氨酸 tyrosine Try Y 5.66 半胱氨酸半胱氨酸 cysteine Cys C 5.07 蛋氨酸蛋氨酸 methionine Met M 5.74天冬酰胺天冬酰胺 asparagine Asn N 5.41 谷氨酰胺谷氨酰胺 glutamine Gln Q 5.65 苏氨酸苏氨酸 threonine Thr T 5.602.极性中性氨基酸极性中性氨基酸目目 录录目目 录录天冬氨酸天冬氨酸 aspartic acid Asp D 2.97谷氨酸谷氨酸 glutamic a

9、cid Glu E 3.22赖氨酸赖氨酸 lysine Lys K 9.74精氨酸精氨酸 arginine Arg R 10.76组氨酸组氨酸 histidine His H 7.593.酸性氨基酸酸性氨基酸4.碱性氨基酸碱性氨基酸目目 录录目目 录录几种特殊氨基酸几种特殊氨基酸 脯氨酸脯氨酸（亚氨基酸）（亚氨基酸）CH2CHCOO-NH2+CH2CH2CH2CHCOO-NH2+CH2CH2目目 录录-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3 半胱氨酸半胱氨酸 +胱氨酸胱氨酸二硫键二硫键-HH-OOC

10、-CH-CH2-SH+NH3-OOC-CH-CH2-SH+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3目目 录录三三、2020种氨基酸具有共同或特异的种氨基酸具有共同或特异的理化性质理化性质（一）（一）氨基酸具有两性解离性质氨基酸具有两性解离性质氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于所处溶液的酸碱度。所处溶液的酸碱度。在某一在某一pH的溶液中，氨基酸解离成阳的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子和阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电中性。此时溶液的离子，呈电中性。此时溶液的pH值值称为该称为该

11、氨基酸的氨基酸的等电点等电点。等电点等电点(isoelectric point,pI)目目 录录pH=pI+OH-pHpI+H+OH-+H+pH酪氨酸酪氨酸苯丙氨酸（苯丙氨酸（280 nm）2、Folin 酚试剂反应酚试剂反应 3、双缩脲反应双缩脲反应 含两个含两个/以上肽键（紫色以上肽键（紫色/紫红色）紫红色）4、茚三酮反应茚三酮反应 蓝紫色蓝紫色蓝色化合物蓝色化合物磷钨酸磷钨酸-磷钼酸磷钼酸 酪、色氨酸酪、色氨酸 目目 录录蛋白质的分离与纯化蛋白质的分离与纯化Isolation and Purification of Proteins第五节第五节目目 录录一、一、透析及超滤法可清除蛋白质溶

12、液透析及超滤法可清除蛋白质溶液中的小分子化合物中的小分子化合物 利用透析袋把大分子蛋白利用透析袋把大分子蛋白质与小分子化合物分开的方法。质与小分子化合物分开的方法。应用正压或应用正压或离心力离心力使蛋白质溶液透过有使蛋白质溶液透过有一定截留分子量的超滤膜，达到浓缩蛋白质一定截留分子量的超滤膜，达到浓缩蛋白质溶液的目的。溶液的目的。超滤法超滤法(ultrafiltration)透析透析(dialysis)目目 录录二二、盐析、丙酮沉淀及免疫沉淀是、盐析、丙酮沉淀及免疫沉淀是常用的蛋白质沉淀方法常用的蛋白质沉淀方法盐析盐析(salt precipitation)是将硫酸铵、硫酸钠是将硫酸铵、硫酸钠

13、或氯化钠等加入蛋白质溶液，使蛋白质表面或氯化钠等加入蛋白质溶液，使蛋白质表面电荷被中和以及水化膜被破坏，导致蛋白质电荷被中和以及水化膜被破坏，导致蛋白质沉淀。沉淀。目目 录录蛋白质亲水胶体溶液的稳定因素：蛋白质亲水胶体溶液的稳定因素：电荷层，水化膜电荷层，水化膜去除水化膜去除水化膜中和电荷中和电荷蛋白质凝聚、析出蛋白质凝聚、析出目目 录录盐析法盐析法分段盐析分段盐析蛋白质蛋白质溶解度溶解度盐析盐析盐浓度盐浓度(NH(NH4 4)2 2SO4SO4目目 录录二二、丙酮沉淀、盐析及免疫沉淀是、丙酮沉淀、盐析及免疫沉淀是常用的蛋白质沉淀方法常用的蛋白质沉淀方法使用使用丙酮沉淀丙酮沉淀时，必须在时，必

14、须在04低温下进低温下进行，丙酮用量一般行，丙酮用量一般10倍于蛋白质溶液体积。倍于蛋白质溶液体积。蛋白质被丙酮沉淀后，应立即分离。除了蛋白质被丙酮沉淀后，应立即分离。除了丙酮以外，也可用乙醇沉淀。丙酮以外，也可用乙醇沉淀。目目 录录有机溶剂沉淀乙醇、甲醇、丙酮等是脱水剂乙醇、甲醇、丙酮等是脱水剂破坏蛋白质的水化膜破坏蛋白质的水化膜蛋白质沉淀蛋白质沉淀目目 录录将某一纯化蛋白质免疫动物可获得抗该蛋将某一纯化蛋白质免疫动物可获得抗该蛋白的特异抗体。利用特异抗体识别相应的抗原白的特异抗体。利用特异抗体识别相应的抗原蛋白，并形成抗原抗体复合物的性质，可从蛋蛋白，并形成抗原抗体复合物的性质，可从蛋白质

15、混合溶液中分离获得抗原蛋白。白质混合溶液中分离获得抗原蛋白。免疫沉淀法（免疫沉淀法（immunoprecipitation）目目 录录Binding of mAb to an antigen目目 录录三三、利用电荷性质可将蛋白质采用、利用电荷性质可将蛋白质采用电泳法进行分离电泳法进行分离蛋白质在高于或低于其蛋白质在高于或低于其pI的溶液中为带电的溶液中为带电的颗粒，在电场中能向正极或负极移动。这种的颗粒，在电场中能向正极或负极移动。这种通过蛋白质在电场中泳动而达到分离各种蛋白通过蛋白质在电场中泳动而达到分离各种蛋白质的技术质的技术,称为称为电泳电泳(elctrophoresis)。根据支撑物的

16、不同，可分为薄膜电泳、凝根据支撑物的不同，可分为薄膜电泳、凝胶电泳等。胶电泳等。目目 录录电泳电泳分离混合蛋白质（分子）分离混合蛋白质（分子）电泳的方向、速度电泳的方向、速度分子所带电荷的分子所带电荷的性质与数量性质与数量分子大小、形状分子大小、形状目目 录录目目 录录SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)，常用于蛋白质分子量常用于蛋白质分子量的测定。的测定。等电聚焦电泳等电聚焦电泳(isoelectric focusing-PAGE，简称，简称IEF-PAGE)，通过蛋白质等电点的差异而分

17、离蛋白质，通过蛋白质等电点的差异而分离蛋白质的电泳方法。的电泳方法。双向凝胶电泳双向凝胶电泳(2D)，蛋白质组学研究的重要技，蛋白质组学研究的重要技术。术。几种重要的蛋白质电泳：几种重要的蛋白质电泳：目目 录录四四、应用相分配或亲和原理可将、应用相分配或亲和原理可将蛋白质进行层析分离蛋白质进行层析分离待分离蛋白质溶液（流动相）经过一个固待分离蛋白质溶液（流动相）经过一个固态物质（固定相）时，根据溶液中待分离的蛋态物质（固定相）时，根据溶液中待分离的蛋白质颗粒大小、电荷多少及亲和力等，使待分白质颗粒大小、电荷多少及亲和力等，使待分离的蛋白质组分在两相中反复分配，并以不同离的蛋白质组分在两相中反复

18、分配，并以不同速度流经固定相而达到分离蛋白质的目的速度流经固定相而达到分离蛋白质的目的。层析层析(chromatography)目目 录录离子交换层析离子交换层析(ion exchange chromatography,IEC)利用各蛋白质的电荷量及性质不同进行分利用各蛋白质的电荷量及性质不同进行分离。离。凝胶过滤凝胶过滤(gel filtration)又称分子筛层析又称分子筛层析(molecular sieve chromatography)，利用各蛋白利用各蛋白质分子大小不同分离。质分子大小不同分离。蛋白质分离常用的层析方法蛋白质分离常用的层析方法目目 录录目目 录录目目 录录五五、利用蛋

19、白质颗粒沉降行为不同、利用蛋白质颗粒沉降行为不同可进行超速离心分离可进行超速离心分离超速离心法超速离心法(ultracentrifugation)既可以用既可以用来分离纯化蛋白质也可以用作测定蛋白质来分离纯化蛋白质也可以用作测定蛋白质的分子量。的分子量。蛋白质在离心场中的行为用蛋白质在离心场中的行为用沉降系数沉降系数(sedimentation coefficient,S)表示表示,沉降系沉降系数与蛋白质的密度和形状相关数与蛋白质的密度和形状相关。目目 录录因为沉降系数因为沉降系数S大体上和分子量成正比关系，大体上和分子量成正比关系，故可应用超速离心法测定蛋白质分子量，但对故可应用超速离心法测

20、定蛋白质分子量，但对分子形状的高度不对称的大多数纤维状蛋白质分子形状的高度不对称的大多数纤维状蛋白质不适用。不适用。目目 录录目目 录录小结特征元素特征元素N和含量及蛋白质含量的换算和含量及蛋白质含量的换算组成蛋白质的氨基酸结构、数量和分类组成蛋白质的氨基酸结构、数量和分类蛋白质一级结构概念、化学键蛋白质一级结构概念、化学键二级结构概念、化学键、种类二级结构概念、化学键、种类三级结构概念、主要维系键三级结构概念、主要维系键四级结构概念四级结构概念蛋白质的两性游离和等电点蛋白质的两性游离和等电点蛋白质的沉淀和变性蛋白质的沉淀和变性蛋白质的分离与纯化的方法及原理蛋白质的分离与纯化的方法及原理目目 录录习题若测得某事物每克含氮若测得某事物每克含氮0.03克，每克，每100克该食克该食物蛋白质含量应该是：物蛋白质含量应该是：18.75%