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1、第二章第二章 蛋白质化学蛋白质化学 (Protein Chemistry)(Protein Chemistry)q蛋白质的主要生理功能蛋白质的主要生理功能n酶酶（胰蛋白酶、乙醇脱氢酶）（胰蛋白酶、乙醇脱氢酶）n调节蛋白调节蛋白（胰岛素、促甲状腺素）（胰岛素、促甲状腺素）n转运蛋白转运蛋白（血红蛋白、葡萄糖转运蛋白）（血红蛋白、葡萄糖转运蛋白）n贮存蛋白贮存蛋白（酪蛋白、铁蛋白）（酪蛋白、铁蛋白）n收缩和游动蛋白收缩和游动蛋白（肌动蛋白、肌球蛋白）（肌动蛋白、肌球蛋白）n结构蛋白结构蛋白（角蛋白、胶原蛋白）（角蛋白、胶原蛋白）n保护蛋白保护蛋白（免疫球蛋白、抗冻蛋白）（免疫球蛋白、抗冻蛋白）第一

2、节第一节 蛋白质的概念蛋白质的概念q蛋白质的主要化学组成蛋白质的主要化学组成含含N N量平均量平均%，即即1 1克的克的N N相当于相当于克的蛋白质克的蛋白质。粗蛋白粗蛋白%=N%=N%第一节第一节 蛋白质的概念蛋白质的概念氨基酸的结构通式氨基酸的结构通式 第二节第二节 蛋白质的基本结构蛋白质的基本结构-氨基酸氨基酸组成蛋白质的二十种基本氨基酸组成蛋白质的二十种基本氨基酸 常见氨基酸的分类及结构常见氨基酸的分类及结构(1)、根据根据R R基团的化学性质基团的化学性质(2)、根据根据R R基团的酸碱性基团的酸碱性(3)、根据根据R R基团的电性质基团的电性质1.1.非极性疏水性氨基酸非极性疏水性

3、氨基酸HCHNH3COOH3CCHNH3COOCHCHNH3COOH3CH3CCH2CHNH3COOCHH3CH3CCHCHNH3COOCH2H3CH3CGlycine(Gly)Isoleucine(Ile)Leucine(Leu)Valine(Val)Alanine(Ala)甘甘氨氨酸酸丙丙氨氨酸酸缬缬氨氨酸酸亮亮氨氨酸酸异异亮亮氨氨酸酸CH2CHNH3COO苯苯丙丙氨氨酸酸Phenylalanine (Phe)CHCOOH2NH2CCH2CH2脯脯氨氨酸酸Proline(Pro)分类不统一分类不统一2.2.极性中性氨基酸极性中性氨基酸Tryptophan(Try)Methionine (M

4、et)Cysteine(Cys)Serine(Ser)色色氨氨酸酸丝丝氨氨酸酸酪酪氨氨酸酸半半胱胱氨氨酸酸蛋蛋氨氨酸酸CH2CHNH3COO天天冬冬酰酰胺胺Asparagine (Asn)谷谷氨氨酰酰胺胺Glutamine (Gln)NHCHCCH2CHNH3COOHOCH2CHNH3COOHSCH2CHNH3COOTyrosine(Tyr)HOCH2CHNH3COOCH3SCH2CH2CHNH3COOCCHCHNH3COOH3CCH2CHNH3COOH2NOCH2CH2NOHO 苏苏氨氨酸酸Threonine (Thr)分类不统一分类不统一带负电荷带负电荷带正电荷带正电荷3.3.酸性氨基酸酸

5、性氨基酸4.4.碱性氨基酸碱性氨基酸Aspartic acid (Asp)Glutamic acid(Glu)天天冬冬氨氨酸酸谷谷氨氨酸酸CH2CHNH3COOCH2CHNH3COOOOCOOC CH2Lysine(Lys)精精氨氨酸酸赖赖氨氨酸酸Arginine(Arg)组组氨氨酸酸CH2CHNH3COOCH2CHNH3COONH2CH2CH2CH2CH2CHNH3COONH2CNHCH2CH2NHHCNCHNHCHistidine(His)三、氨基酸的理化性质三、氨基酸的理化性质（一）、物理性质（一）、物理性质 1.1.晶形和熔点晶形和熔点 -AA-AA均为无色晶体均为无色晶体,熔点较高熔

6、点较高2.2.溶解性溶解性 溶水的能力与溶水的能力与R R基团的极性有关基团的极性有关3.3.氨基酸的旋光性氨基酸的旋光性氨基酸的旋光性取决于它的氨基酸的旋光性取决于它的R R基性质，并且基性质，并且与测定的溶液与测定的溶液pHpH有关有关4 4 吸光性吸光性所有的氨基酸在可见光范围内均无吸收，只有下所有的氨基酸在可见光范围内均无吸收，只有下列列氨基酸在近紫外有吸收。氨基酸在近紫外有吸收。Tyr:max=275nm Trp:max=280nm Phe:max=259nm（二）、氨基酸的两性解离（二）、氨基酸的两性解离及等电点及等电点 纯晶体状态纯晶体状态水溶后等电荷状态水溶后等电荷状态总电荷总

7、电荷 “0 0”加加 酸酸H+H+H+总电荷总电荷 “+”NH2 C COOHRHNH3+C COO-RHNH3+C COOHRHH+NH3+C COO-RH水溶后等电荷状态水溶后等电荷状态总电荷总电荷 “0 0”加加 碱碱OH-OH-OH-总电荷总电荷“-”NH3+C COO-RHNH2 C COO-RHOH-NH3+C COO-RHH2O（二）、氨基酸的两性解离及等电点（二）、氨基酸的两性解离及等电点 两性化合物（两性化合物（AmpholytesAmpholytes）两性离子（两性离子（zwitterionzwitterion）Amino Acids Have Characteristic

8、 Titration CurvesAmino Acids Have Characteristic Titration Curves甘氨酸的滴定曲线甘氨酸的滴定曲线(1)(1)当当AA-HH2 2A A+时，即为等电点，时，即为等电点，pI=(pK1+pK2)/2(2)AA(2)AA在溶液中的带电状态与溶液在溶液中的带电状态与溶液pHpH的关系的关系 当当pH=pIpH=pI时时，净电荷为0；当当pHpIpHpIpHpI时时，AA带负电。当溶液当溶液pHpH偏离偏离pIpI越远，越远，AAAA所带的净电荷数目越多。所带的净电荷数目越多。(3)(3)等电点的计算：等电点的计算：取决于氨基酸的解离常

9、数取决于氨基酸的解离常数对于一氨基一羧基的对于一氨基一羧基的AA:AA:pI pI=(pK=(pK1 1+pK+pK2 2)/2)/2对于一氨基二羧基的对于一氨基二羧基的AA:pIAA:pI=(pK=(pK1 1+pK+pKR R)/2)/2对于二氨基一羧基的对于二氨基一羧基的AA:pI=(pKAA:pI=(pKR R +pK+pK2 2)/2)/2Amino AcidSymbolStructure*pK1(COOH)pK2(NH2)pK R GroupAmino Acids with Aliphatic R-GroupsGlycineGly-G 2.49.8AlanineAla-A 2.49

10、.9ValineVal-V 2.29.7LeucineLeu-L 2.39.7IsoleucineIle-I 2.39.8Table of a-Amino Acids Found in Proteins Non-Aromatic Amino Acids with Hydroxyl R-GroupsSerineSer-S 2.29.213ThreonineThr-T 2.19.113Amino Acids with Sulfur-Containing R-GroupsCysteineCys-C 1.910.88.3MethionineMet-M 2.19.3Acidic Amino Acids

11、and their AmidesAspartic AcidAsp-D 2.09.93.9AsparagineAsn-N 2.18.8Glutamic AcidGlu-E 2.19.54.1GlutamineGln-Q 2.29.1Basic Amino AcidsArginineArg-R 1.89.012.5LysineLys-K 2.29.210.8HistidineHis-H 1.89.26.0Amino Acids with Aromatic RingsPhenylalaninePhe-F 2.29.2TyrosineTyr-Y 2.29.110.1TryptophanTrp-W 2.

12、49.4Imino AcidsProlinePro-P 2.010.6(三）、氨基酸的重要化学反应三）、氨基酸的重要化学反应 1 1、氨基的反应氨基的反应 （A A）与亚硝酸的反应）与亚硝酸的反应ProPro是一个亚氨基酸，没有此反应是一个亚氨基酸，没有此反应可用于氨基酸定量可用于氨基酸定量和蛋白质水解程度和蛋白质水解程度的测定的测定（B B）与醛类反应）与醛类反应AAAA是一个两性电解质，但不能用酸、碱直接来滴定，是一个两性电解质，但不能用酸、碱直接来滴定，因为等电点因为等电点pHpH或过高（或过高（12121313）或过低（）或过低（1 12 2）没有适当的）没有适当的指示剂可以被选用。醛

13、类化合物与指示剂可以被选用。醛类化合物与NHNH2 2结合后降低了氨基的结合后降低了氨基的碱性生成了弱碱（西佛碱碱性生成了弱碱（西佛碱-Schiffs base-Schiffs base），是滴定终点），是滴定终点移到了移到了9 9附近附近。（C C）与酰化试剂反应）与酰化试剂反应：如：与如：与丹磺酰氯、丹磺酰氯、苄氧（苯甲氧）甲酰氯反应苄氧（苯甲氧）甲酰氯反应该反应在多肽、蛋白质的人工合成中被用作氨基的保护试剂该反应在多肽、蛋白质的人工合成中被用作氨基的保护试剂（D D）烃基化反应：）烃基化反应：如：如：2 2，4 4二硝基氟苯（二硝基氟苯（DNFBDNFB）2 2，4 4二硝基氟苯（二硝基

14、氟苯（DNFBDNFB）该反应用于鉴定多肽和蛋白质的氨基末端。该反应用于鉴定多肽和蛋白质的氨基末端。DNP-DNP-氨基酸（黄色）氨基酸（黄色）2.-2.-羧基的反应羧基的反应成盐成盐成酯成酯3.3.氨基和羧基共同参与的反应氨基和羧基共同参与的反应（A A）成肽反应）成肽反应（B B）与茚三酮的反应）与茚三酮的反应水合茚三酮水合茚三酮注意：与注意：与ProPro反应产物是反应产物是亮黄色，亮黄色，AsnAsn棕色棕色氨基酸与茚三酮水合氨基酸与茚三酮水合物共热，可生成物共热，可生成紫色紫色化合物，其最大吸收化合物，其最大吸收峰在峰在570nm570nm处。由于此处。由于此吸收峰值与氨基酸的吸收峰

15、值与氨基酸的含量存在正比关系，含量存在正比关系，因此可作为氨基酸定因此可作为氨基酸定量分析方法。量分析方法。层析技术三个条件层析技术三个条件：.水不溶性惰性支持物（载体）水不溶性惰性支持物（载体）.流动相（溶剂系统）流动相（溶剂系统）.固定相（附在支持物上的水、离子、活性基团）固定相（附在支持物上的水、离子、活性基团）根据作用原理不同，具体技术有：根据作用原理不同，具体技术有：吸附层析吸附层析 分配层析（纸层析）分配层析（纸层析）分子过滤层析等分子过滤层析等 4 4、氨基酸的分离和分析鉴定、氨基酸的分离和分析鉴定 （目前分离分析常用方法（目前分离分析常用方法层析法）层析法）离子交换树脂离子交换

16、树脂 载体载体 +可解离的活性功能基团可解离的活性功能基团离子交换剂离子交换剂 载体载体：不溶性高分子惰性支持物（如不溶性高分子惰性支持物（如、纤、纤 维素、葡聚糖凝胶）维素、葡聚糖凝胶）活性功能基团活性功能基团：酸性解离基团（酸性解离基团（COOHCOOH）阳离子交换剂阳离子交换剂 碱性解离基团（碱性解离基团（OHOH）阴离子交换剂阴离子交换剂Cation-exchange column离子交换树脂分离氨基酸主要基于：离子交换树脂分离氨基酸主要基于：.氨基酸的带电情况氨基酸的带电情况 （与树脂电离基团之间的静电作用）.氨基酸的氨基酸的R R基团非极性大小基团非极性大小 （与树脂非极性苯环的疏

17、水作用）红色红色代表带正点荷最多的阳离子氨基酸，与代表带正点荷最多的阳离子氨基酸，与离子交换树脂结合最紧密，洗脱时最晚流出离子交换树脂结合最紧密，洗脱时最晚流出分离氨基酸常用的是分离氨基酸常用的是带有耐酸性非常强的带有耐酸性非常强的磺酸根磺酸根SOSO3 3NaNa（以（以盐的形式出现）的盐的形式出现）的强强阳离子交换树脂。阳离子交换树脂。首先将这种树脂填充首先将这种树脂填充到柱子中，然后注入到柱子中，然后注入含有样品的流动相，含有样品的流动相，样品中含有阳离子成样品中含有阳离子成分分X X，通过静电吸引，通过静电吸引，与树脂中的带电基团与树脂中的带电基团相互作用，结果相互作用，结果X X与与NaNa交换，即发生阳交换，即发生阳离子交换后，形成离子交换后，形成SOSO3 3X X。