1、第第12章章 蛋白质化学蛋白质化学生化教研室生化教研室夏花英夏花英84038403课程代码：课程代码：22680b57e122680b57e1第十二章 蛋白质化学22022-12-26第一节第一节 蛋白质的分子组成蛋白质的分子组成元素组成：元素组成：CHOS蛋白质的特征元素，平均含量：蛋白质的特征元素，平均含量：16%16%蛋白质含量（蛋白质含量（g）的计算：样品中含氮量（的计算：样品中含氮量（g）6.25第十二章 蛋白质化学32022-12-26一、蛋白质的基本组成单位一、蛋白质的基本组成单位氨基酸氨基酸蛋白质蛋白质 （20种）氨基酸种）氨基酸 酸、碱、酶酸、碱、酶（标准氨基酸）（标准氨基酸
2、）（编码氨基酸）（编码氨基酸）第十二章 蛋白质化学42022-12-26（一）氨基酸的结构（一）氨基酸的结构 H2N-C-HCOOHR H3N-C-HCOOR+_-碳原子为手性碳原子碳原子为手性碳原子都为都为L-氨基酸（甘氨酸、氨基酸（甘氨酸、脯氨酸除外）脯氨酸除外）氨基酸的共同结构氨基酸的共同结构 COOH|H2NCH|H 甘氨酸甘氨酸 COOH|HNCH|CH2CH2 脯氨酸脯氨酸H2C第十二章 蛋白质化学52022-12-26COOHHCH2NRHCHOCOOHCH2NROHCHOHCH2L-氨基酸L-甘油醛D-氨基酸COOHHCH2NRHCHOCOOHCH2NROHCHOHCH2L-氨
3、基酸L-甘油醛D-氨基酸人体人体 内氨基酸均为内氨基酸均为：L-氨基酸氨基酸氨基酸的构型也以甘油醛为标准：氨基酸的构型也以甘油醛为标准：第十二章 蛋白质化学62022-12-26（二）氨基酸分类（二）氨基酸分类根据根据R基结构不同分：基结构不同分：脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸芳香族氨基酸芳香族氨基酸杂环氨基酸杂环氨基酸第十二章 蛋白质化学72022-12-261、中性非极性氨基酸（、中性非极性氨基酸（R基无极性、疏水）基无极性、疏水）2、中性极性氨基酸（、中性极性氨基酸（R基不带电，但有极性、亲水）基不带电，但有极性、亲水）3、酸性氨基酸（、酸性氨基酸（R基含有羧基）基含有羧基）4、碱性氨基酸（、
4、碱性氨基酸（R基含有氨基）基含有氨基）第十二章 蛋白质化学82022-12-26 中中性性非非极极性性氨氨基基酸酸NHCH32CH2第十二章 蛋白质化学92022-12-26中中性性极极性性氨氨基基酸酸Cys，第十二章 蛋白质化学102022-12-26 酸性氨基酸酸性氨基酸第十二章 蛋白质化学112022-12-26 碱性氨基酸碱性氨基酸H2N-C-NH-=NH第十二章 蛋白质化学122022-12-26（三）（三）氨基酸的理化性质氨基酸的理化性质氨基酸具有氨基酸具有氨基氨基、羧基羧基、特殊特殊R基基等等具碱性具碱性具酸性具酸性与醇反应成酯与醇反应成酯脱羧成胺脱羧成胺特殊特殊R基基具有各种不
5、同的颜色反应具有各种不同的颜色反应（两性）（两性）第十二章 蛋白质化学132022-12-261.氨基酸的两性电离和等电点氨基酸的两性电离和等电点等电点（等电点（pIpI）：）：氨基酸所带正负电荷相等时溶液的氨基酸所带正负电荷相等时溶液的pHpH 值即该值即该氨基酸的等电点氨基酸的等电点 R-CH-COOHR-CH-COOHNH3NH2OHPHPI(兼性离子)+R-CH-COONH2R-CH-COOPHPHPIPINH3+OHH+H+pHpHpHpI IpI IpI I第十二章 蛋白质化学142022-12-26n等电点是氨基酸的特征常数（固定不变）npH值离等电点越远，氨基酸带净电荷越多np
6、HpI，氨基酸带负电荷npHpI，氨基酸带正电荷npHpI，氨基酸正负电荷相等（净电荷=0）n电泳：带电粒子在电场中向相反电极移动第十二章 蛋白质化学152022-12-26利用不同氨基酸利用不同氨基酸pI不同（在某一不同（在某一pH条件下带电不条件下带电不同），可对它们进行电泳分离。同），可对它们进行电泳分离。例：下列各氨基酸在例：下列各氨基酸在pH6.0条件下电泳结果条件下电泳结果原点原点+-Asp Glu Gly Lys Arg 2.8 3.2 6.0 9.7 10.8pI第十二章 蛋白质化学162022-12-263.氨基酸的紫外吸收氨基酸的紫外吸收芳香族氨基酸（酪氨酸、色氨酸、苯丙氨
7、酸）芳香族氨基酸（酪氨酸、色氨酸、苯丙氨酸）=280nm光吸收光吸收蛋白质分子中含有芳香族蛋白质分子中含有芳香族AA，故也有故也有280nm的紫外的紫外吸收，故此法也可用于吸收，故此法也可用于Pr定量。定量。260nm第十二章 蛋白质化学172022-12-26二、二、肽肽肽：氨基酸通过肽键连接缩合而成的化合物肽：氨基酸通过肽键连接缩合而成的化合物（一）肽的形成和命名（一）肽的形成和命名H2NCCOHR1HO=HNCCOOHR2HH-H2OH2NCCR1HO=NCCOOHR2HH肽键肽键第十二章 蛋白质化学182022-12-26第十二章 蛋白质化学192022-12-26氨基末端氨基末端羧基
8、末端羧基末端肽肽 键键第十二章 蛋白质化学202022-12-26多肽链书写与命名多肽链书写与命名命名：丙氨酰甘氨酰丝氨酸命名：丙氨酰甘氨酰丝氨酸（或简写：（或简写：H-丙丙-甘甘-丝丝-OH）OOO H2N-CH-C-N-CH-C-N-CH-C-OHCH3CH2OHHHH第十二章 蛋白质化学212022-12-26（二）体内重要的活性肽（二）体内重要的活性肽由由谷谷氨酸、氨酸、半半胱氨酸胱氨酸和和甘甘氨酸组成氨酸组成功能基：功能基：-SH解毒剂解毒剂GSHH谷胱甘肽谷胱甘肽谷氨酰半胱氨酰甘氨酸谷氨酰半胱氨酰甘氨酸第十二章 蛋白质化学222022-12-26第二节第二节 蛋白质的分子结构蛋白质
9、的分子结构蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构基本结构基本结构空间结构空间结构一级结构一级结构二级结构二级结构三级结构三级结构四级结构四级结构第十二章 蛋白质化学232022-12-26一、蛋白质的一级结构一、蛋白质的一级结构概念：多肽链中氨基酸的排列顺序概念：多肽链中氨基酸的排列顺序主要化学键：主要化学键：肽键肽键第十二章 蛋白质化学242022-12-26二、蛋白质的二级结构二、蛋白质的二级结构结构基础：结构基础：肽键平面肽键平面概念：以肽键平面为单位，盘绕、折叠形成的概念：以肽键平面为单位，盘绕、折叠形成的 空间结构空间结构第十二章 蛋白质化学252022-12-26（一）肽键平面（一）肽键
10、平面肽键（肽键（CO-NH）的特点：）的特点：CCNH2HRONHCHRCOCNHRH第十二章 蛋白质化学262022-12-26第十二章 蛋白质化学272022-12-26（二）二级结构类型（二）二级结构类型-螺旋螺旋留学生掌握：留学生掌握：类型、作用键类型、作用键第十二章 蛋白质化学282022-12-26-螺旋螺旋u右手螺旋右手螺旋u3.63.6个残基个残基/周周u螺距螺距0.540.54nmnmu稳定键：稳定键：-NHNH和和-COCO之之间间 形成形成氢键氢键第十二章 蛋白质化学292022-12-26-折叠折叠第十二章 蛋白质化学302022-12-26-转角转角第十二章 蛋白质化
11、学312022-12-26三、蛋白质的三级结构三、蛋白质的三级结构n概念：概念：是蛋白质分子中是蛋白质分子中所有原子所有原子（主链（主链+侧链）侧链）的空间位置关系的空间位置关系n作用键：作用键：第十二章 蛋白质化学322022-12-26二硫键极性基团 离子键 蛋白质三级结构：蛋白质三级结构：第十二章 蛋白质化学332022-12-26四、蛋白质的四级结构四、蛋白质的四级结构两个或两个以上两个或两个以上独立三级结构的多肽链独立三级结构的多肽链通过通过次级键次级键结合而形成的空间结构结合而形成的空间结构亚亚基基疏水键、氢键、盐键疏水键、氢键、盐键概念：概念：第十二章 蛋白质化学342022-1
12、2-26血红蛋白的四级结构血红蛋白的四级结构第十二章 蛋白质化学352022-12-26蛋白质蛋白质1-4级结构级结构第十二章 蛋白质化学362022-12-26五、维持蛋白质构象的主要作用力五、维持蛋白质构象的主要作用力 离子键离子键 疏水键疏水键 二硫键二硫键 氢键氢键 范德华力范德华力第十二章 蛋白质化学372022-12-26第十二章 蛋白质化学382022-12-26蛋白质一级结构的作用键蛋白质一级结构的作用键？二级结构的作用键二级结构的作用键？三级结构的作用键三级结构的作用键？四级结构的作用键四级结构的作用键？第十二章 蛋白质化学392022-12-26第三节第三节 蛋白质结构与功
13、能的关系蛋白质结构与功能的关系第十二章 蛋白质化学402022-12-26血红蛋白结构与功能血红蛋白结构与功能n 正常正常链：链：H-缬缬组组亮亮苏苏脯脯谷谷谷谷n 贫血贫血链：链：H-缬缬组组亮亮苏苏脯脯缬缬谷谷第十二章 蛋白质化学412022-12-26第十二章 蛋白质化学422022-12-26第十二章 蛋白质化学432022-12-26第四节第四节 蛋白质的理化性质与分离纯化蛋白质的理化性质与分离纯化第十二章 蛋白质化学442022-12-26一、蛋白质的理化性质一、蛋白质的理化性质（一）蛋白质的一般性质（一）蛋白质的一般性质 1.呈色反应呈色反应 2.紫外吸收特征紫外吸收特征 3.两
14、性电离与等电点两性电离与等电点（二）蛋白质的高分子性质（二）蛋白质的高分子性质 4.蛋白质的胶体性质蛋白质的胶体性质 5.蛋白质的变性与复性蛋白质的变性与复性第十二章 蛋白质化学452022-12-26（1）双缩脲反应：）双缩脲反应：Cu2+蛋白质蛋白质 紫色络合物紫色络合物 OH-原理：利用蛋白质分子中的肽键原理：利用蛋白质分子中的肽键CO-NH540nm比色分析比色分析1.呈色反应呈色反应第十二章 蛋白质化学462022-12-26（2）Folin-酚试剂反应：酚试剂反应：磷钨酸磷钨酸 蛋白质蛋白质 蓝色化合物蓝色化合物 磷钼酸磷钼酸650nm比色分析比色分析原理：利用蛋白质分子中含有原理
15、：利用蛋白质分子中含有酚性羟基酚性羟基的酪氨酸等的酪氨酸等第十二章 蛋白质化学472022-12-26（3）考马斯亮蓝反应：考马斯亮蓝反应：考马斯亮蓝（考马斯亮蓝（G-250）蛋白质蛋白质 蓝绿色蓝绿色595nm比色分析比色分析第十二章 蛋白质化学482022-12-26 2.紫外吸收特征紫外吸收特征蛋白质的紫外吸收：蛋白质的紫外吸收：=280nm（色氨酸、酪氨酸）（苯丙氨酸（色氨酸、酪氨酸）（苯丙氨酸260nm）在一定范围内，紫外吸收与蛋白质浓度成正比在一定范围内，紫外吸收与蛋白质浓度成正比摩尔吸光度（M-1cm-1）10,000100010010 200 250 300波长（nm）TrpP
16、heTyr第十二章 蛋白质化学492022-12-263.两性电离和等电点两性电离和等电点带负电荷带负电荷 净电荷为零净电荷为零 带正电荷带正电荷第十二章 蛋白质化学502022-12-26蛋白质所带正负电荷相等时溶液的蛋白质所带正负电荷相等时溶液的PHPH值值即该蛋白质的等电点即该蛋白质的等电点电泳电泳带电粒子在电场中向相反电极移动的现象带电粒子在电场中向相反电极移动的现象等电点等电点利用电泳可将不同等电点的蛋白质分离开利用电泳可将不同等电点的蛋白质分离开第十二章 蛋白质化学512022-12-264.蛋白质的亲水胶体性质蛋白质的亲水胶体性质透析可分离纯化蛋白质透析可分离纯化蛋白质破坏电荷和
17、水化膜，蛋白质沉淀破坏电荷和水化膜，蛋白质沉淀稳定因素：同种电荷和水化膜稳定因素：同种电荷和水化膜分子大小：分子大小：1100nm，具胶体性质，具胶体性质超速离心可沉降蛋白质超速离心可沉降蛋白质第十二章 蛋白质化学522022-12-26蛋白质颗粒表面的水化膜和电荷蛋白质颗粒表面的水化膜和电荷第十二章 蛋白质化学532022-12-265.蛋白质的变性与复性蛋白质的变性与复性n变性：变性：理化因素影响理化因素影响蛋白质蛋白质空间构象空间构象破坏破坏蛋蛋白质理化性质改变，生物学活性丧失白质理化性质改变，生物学活性丧失n理化因素：理化因素：加热、紫外线、强酸强碱、有机溶加热、紫外线、强酸强碱、有机
18、溶剂、重金属盐等剂、重金属盐等n可逆变性（复性）：可逆变性（复性）：去除变性因素，蛋白质构去除变性因素，蛋白质构象恢复，恢复原有生物学活性象恢复，恢复原有生物学活性第十二章 蛋白质化学542022-12-26核糖核酸酶的可逆变性（复性）核糖核酸酶的可逆变性（复性）8M尿素或尿素或-巯基乙醇巯基乙醇透析透析第十二章 蛋白质化学552022-12-26蛋白质变性的应用：蛋白质变性的应用：利用蛋白质的变性原理达到利用蛋白质的变性原理达到消毒、灭菌消毒、灭菌的目的的目的蛋白制剂的蛋白制剂的制备与储存制备与储存过程中，应注意过程中，应注意 低温、避光、防止酸碱污染等低温、避光、防止酸碱污染等第十二章 蛋
19、白质化学562022-12-26二、蛋白质的分离、纯化与鉴定技术二、蛋白质的分离、纯化与鉴定技术（一）沉淀法（一）沉淀法n定义：定义：蛋白质分子相互聚集从溶液中析出的现象蛋白质分子相互聚集从溶液中析出的现象n原理：原理：破坏同种电荷和水化膜破坏同种电荷和水化膜第十二章 蛋白质化学572022-12-26常用沉淀蛋白质的方法：常用沉淀蛋白质的方法：盐析盐析破坏水化膜，中和电荷破坏水化膜，中和电荷有机溶剂沉淀有机溶剂沉淀破坏水化膜（条件破坏水化膜（条件pH=pI)生物碱试剂沉淀生物碱试剂沉淀中和正电荷中和正电荷(条件条件pHpI)重金属盐沉淀重金属盐沉淀中和负电荷中和负电荷(条件条件pHpI)第十
20、二章 蛋白质化学582022-12-261、盐析、盐析 n概念：高浓度中性盐沉淀水溶液中的蛋白质概念：高浓度中性盐沉淀水溶液中的蛋白质n原理：破坏水化膜，中和电荷原理：破坏水化膜，中和电荷n常用中性盐：常用中性盐：（NH4）2SO4、Na2SO4、NaCl、MgSO4n特点：蛋白质不变性特点：蛋白质不变性第十二章 蛋白质化学592022-12-26半饱和（半饱和（NH4）2SO4 沉淀沉淀球蛋白球蛋白饱和（饱和（NH4）2SO4 沉淀沉淀清蛋白清蛋白分段盐析：分段盐析：不同饱和度的盐分段析出蛋白质不同饱和度的盐分段析出蛋白质原理：利用不同蛋白质的分子量、带电荷多少原理：利用不同蛋白质的分子量、
21、带电荷多少 不同，在盐溶液中的溶解度不同而分离不同，在盐溶液中的溶解度不同而分离第十二章 蛋白质化学602022-12-262、有机溶剂沉淀、有机溶剂沉淀n原理：破坏水化膜原理：破坏水化膜n等电点时更易沉淀等电点时更易沉淀n常用有机溶剂：乙醇、丙酮常用有机溶剂：乙醇、丙酮n特点：蛋白质易变性，需特点：蛋白质易变性，需低温低温进行进行第十二章 蛋白质化学612022-12-263、重金属盐类沉淀、重金属盐类沉淀n沉淀条件：沉淀条件：PH PI，蛋白质带负电荷蛋白质带负电荷n重金属离子：重金属离子：Cu2+、Hg2+、Pb2+、Ag+n特点：蛋白质变性特点：蛋白质变性PrNH3+COO-PrNH2COO-OH-M+重金属离子PrNH2COOM第十二章 蛋白质化学622022-12-264、生物碱试剂沉淀、生物碱试剂沉淀n沉淀条件：沉淀条件：pH pI，蛋白质带正电荷蛋白质带正电荷n生物碱试剂：三氯醋酸、苦味酸、鞣酸生物碱试剂：三氯醋酸、苦味酸、鞣酸n特点：蛋白质易变性特点：蛋白质易变性PrNH3+COO-PrNH3+COOHH+X-生物碱试剂PrNH3XCOOH第十二章 蛋白质化学632022-12-26第五节第五节 蛋白质分类蛋白质分类1.按化学组成分按化学组成分2.按对称性分按对称性分单纯蛋白单纯蛋白结合蛋白结合蛋白球状蛋白球状蛋白纤维状蛋白纤维状蛋白
