第四章 蛋白質(zhì),一. 蛋白質(zhì)在機(jī)體中的重要作用,引 言,二. 蛋白質(zhì)的化學(xué)組成,C、 H、 O、 N ，大多含有 S 有的還含有P、Fe、I、Cu、Mo、Zn,1. 元素組成,各元素的百分比對于大多數(shù)蛋白質(zhì)都較相似，其中N約占16% 。 這可用于測定蛋白質(zhì)的含量凱氏定氮法。,引 言,二. 蛋白質(zhì)的化學(xué)組成,2. 蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元,蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元是氨基酸 amino acid 多個(gè)氨基酸首尾連結(jié)形成長而不分支的多聚物多肽鏈 多肽鏈再折疊卷曲，形成蛋白質(zhì),引 言,4.2 蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位 氨基酸,組成蛋白質(zhì)的氨基酸都為a-氨基酸（除Pro外）,一. 氨基酸的結(jié)構(gòu),C,酸,氨,不同的 aa 在于 R基團(tuán) 的不同,一. 氨基酸的結(jié)構(gòu),組成蛋白質(zhì)的氨基酸都為L型（除Gly外）,D型 與 L型,一. 氨基酸的結(jié)構(gòu),組成蛋白質(zhì)的氨基酸共有 20 種,I 非極性氨基酸,什么叫非極性氨基酸？,I 非極性氨基酸,I 非極性氨基酸,一. 氨基酸的結(jié)構(gòu),組成蛋白質(zhì)的氨基酸共有 20 種,不同的 aa 在于 R基團(tuán) 的不同,II 非解離的極性氨基酸,II 非解離的極性氨基酸,III 酸性氨基酸,IV 堿性氨基酸,二. 氨基酸的分類,1. 由R基團(tuán)的性質(zhì),Phe、Tyr、 Trp,Pro、His,Ala、Val、Leu,二. 氨基酸的分類,2. 由aa的營養(yǎng)需求,人類自身能合成,人類自身不能合成或不能足量合成，必須依賴食物供給。,Lys Val Leu Ile Met Phe Thr Trp,Gly Ala Ser Tyr Cys Pro Asn Asp Glu Gln,Arg His,1. 稀有的蛋白質(zhì)氨基酸,通常是常見氨基酸的衍生物。 如4-羥脯氨酸、5-羥賴氨酸,三. 稀有氨基酸,以游離或結(jié)合態(tài)存在于細(xì)胞或組織中，大部分是常見氨基酸的衍生物或異構(gòu)型。 如存在于細(xì)菌細(xì)胞壁肽聚糖內(nèi)的D-谷氨酸和D-丙氨酸、花生中的g-亞甲基谷氨酸、甘蔗中的b-氨基丁酸，刀豆中的刀豆氨酸等。,2. 非蛋白質(zhì)氨基酸,三. 稀有氨基酸,2. 非蛋白質(zhì)氨基酸,三. 稀有氨基酸,鳥氨酸 (Orn),瓜氨酸,1. 兩性性質(zhì)和等電點(diǎn),四. 氨基酸的理化性質(zhì),氨基酸同時(shí)含有氨基和羧基： 氨基具有堿性，羧基具有酸性,1. 兩性性質(zhì)和等電點(diǎn),甘氨酸的解離曲線,滴定曲線,四. 氨基酸的理化性質(zhì),1. 兩性性質(zhì)和等電點(diǎn),等電點(diǎn) (isoelectric point),使氨基酸凈電荷為零時(shí)溶液的pH值，用 pI 表示,此時(shí)，aa 以兩性離子形式存在，也有少量的數(shù)目基本相同的正、負(fù)離子存在，還有極少量的中性分子,pI 是氨基酸的特征常數(shù),四. 氨基酸的理化性質(zhì),1. 兩性性質(zhì)和等電點(diǎn),等電點(diǎn) (isoelectric point),20種氨基酸的pI,四. 氨基酸的理化性質(zhì),1. 兩性性質(zhì)和等電點(diǎn),等電點(diǎn)的計(jì)算,例 Gly 的pI 計(jì)算,pI = 1/2 ( pK1 + pK2 ),四. 氨基酸的理化性質(zhì),1. 兩性性質(zhì)和等電點(diǎn),等電點(diǎn)的計(jì)算,例 Lys 的pI 計(jì)算,pI = 1/2 ( pK2 + pK3 ),溶液 pH 值增大,四. 氨基酸的理化性質(zhì),1. 兩性性質(zhì)和等電點(diǎn),等電點(diǎn)的計(jì)算,例 Glu 的解離,四. 氨基酸的理化性質(zhì),pI = 1/2 ( pK1 + pK2 ),1. 兩性性質(zhì)和等電點(diǎn),等電點(diǎn)的計(jì)算,aa 等電點(diǎn)的計(jì)算公式,pI = 1/2 ( pKn + pKn+1 ),( 其中n為可解離的正電荷基團(tuán)數(shù)目 ),四. 氨基酸的理化性質(zhì),1. 兩性性質(zhì)和等電點(diǎn),等電點(diǎn)的計(jì)算,Conclusion,pH pI 帶負(fù)電，移向正極,四. 氨基酸的理化性質(zhì),pH < pI 帶正電，移向負(fù)極,pH = pI 不帶電，不移動,2. 光學(xué)性質(zhì),除Gly之外，其余蛋白質(zhì)氨基酸都有手性碳原子，都具有旋光性。,旋光性質(zhì),四. 氨基酸的理化性質(zhì),2. 光學(xué)性質(zhì),Trp、Tyr、Phe 含芳香環(huán)共軛雙鍵系統(tǒng)，最大吸收峰分別在 279nm、278nm、259nm。,紫外吸收,四. 氨基酸的理化性質(zhì),3. 重要的化學(xué)性質(zhì),茚三酮反應(yīng),四. 氨基酸的理化性質(zhì),反應(yīng)分2步：,茚三酮反應(yīng)常用于aa的定性和定量分析,3. 重要的化學(xué)性質(zhì),茚三酮反應(yīng),四. 氨基酸的理化性質(zhì),在酸性條件下，氨基酸與茚三酮共熱，生成紫色化合物,Pro的茚三酮反應(yīng)呈黃色,3. 重要的化學(xué)性質(zhì),Sanger反應(yīng),在弱堿溶液中，氨基酸的-氨基與2,4-二硝基氟苯(DNFB) 反應(yīng)，生成黃色的二硝基苯氨基酸（DNP-AA）。,四. 氨基酸的理化性質(zhì),此反應(yīng)最初被Sanger 用于測定肽鏈 N-端氨基酸,3. 重要的化學(xué)性質(zhì),Edman反應(yīng),四. 氨基酸的理化性質(zhì),3. 重要的化學(xué)性質(zhì),Edman反應(yīng),四. 氨基酸的理化性質(zhì),此反應(yīng)即是目前“蛋白質(zhì)順序測定”的設(shè)計(jì)原理,3. 重要的化學(xué)性質(zhì),Edman反應(yīng),四. 氨基酸的理化性質(zhì),此反應(yīng)即是目前“蛋白質(zhì)順序測定”的設(shè)計(jì)原理,4.3 肽（peptide）,一. 肽的定義,一個(gè)氨基酸的羧基與另一個(gè)氨基酸的氨基脫去一分子水而形成酰胺鍵，這個(gè)鍵稱為肽鍵（peptide bond），產(chǎn)生的化合物叫做肽（peptide）。,二個(gè)氨基酸形成的肽稱作二肽,三個(gè)氨基酸形成的肽稱作三肽； 余類推。 寡肽（oligopeptide）：aa 10 個(gè),二.肽的結(jié)構(gòu),二.肽的結(jié)構(gòu),無分枝的長鏈,由“N-C-C”單元的周期性連接，構(gòu)成多肽鏈的主鏈；氨基酸殘基的R基團(tuán)連接在主鏈的Ca上，形成多肽鏈的側(cè)鏈。,具有方向性。兩個(gè)末端分別為N端(氨基端)和C端(羧基端)。,二.肽的結(jié)構(gòu),1、中文表示法： 從肽鏈的N端開始，對氨基酸殘基逐一命名，殘基稱氨酰,三. 肽的表示法,2、 三字母表示法： aa1 - aa2 - aa3 - aa4 - aa1 . aa2 . aa3 . aa4 . ,3、 單字母表示法： ABCD ,四. 肽的酸堿性質(zhì),其等電點(diǎn)是在所有可解離的基團(tuán)的凈電荷為0時(shí)的狀態(tài)。,肽鏈的一端含有一個(gè)游離的-氨基，另一端含有一個(gè)游離的-羧基，加上部分氨基酸可解離的R基團(tuán)，因而與氨基酸一樣具有兩性解質(zhì)的性質(zhì)。,五. 重要肽,還原性谷胱甘肽（reduced glutathione）是存在于動植物細(xì)胞中的一種非常重要的三肽。它是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸組成。,谷氨酰半胱氨酰甘氨酸,五. 重要肽,GSH由谷氨酸，半胱氨酸和甘氨酸通過兩步依賴ATP的反應(yīng)而生成。第一步反應(yīng)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) 將-EC和谷氨酸連接形成 GSH,