有机生化课件 生命的分子基础 蛋白质的化学

学习内容 第一篇：生命的分子基础 糖、脂、蛋白质、核酸化学 酶、激素及作用 第二篇：物质代谢与能量转换 体内能量的产生与利用 营养物 (糖、脂、蛋白质）的代谢 核酸和蛋白质合成，代谢调节 第三篇：药学生化 讲义：生物化学（第 6版）吴梧桐主编 成绩计算： 平时 30%：平时课堂考勤测试，讨论作业 期末考试 70% 实验： 讲义：生化教研室自编英文讲义 内容：实验 请做好预习 第二周开始 （周一下午 2点 30分，医学院 717， 718， 719） 2 第四章 蛋白质的化学 3 第一节 一、 蛋白质（ 普遍存在 构成细胞组织 占人固体量 45%（表 4 二、 生命现象和生理活动往往是通过 4 第二节 蛋白质的化学组成 一、蛋白质的元素组成 含有 C、 H、 O、 N、 S、 P、 I、 蛋白质 氮含量恒定 15 17%，平均为 16%。 据此 , 可定氮测定 样品中 含氮量× 100/16(5 二、 构的基本单位氨基酸 氨基酸（ ， 天然的 80种； 组成蛋白质有 20余种称之为 基本 码 （ 一） 化学结构通式： 6 （脯 R=H)外，其余 旋光性，有构型。 基本 - 7 8 （ 二）氨基酸的分类 以 结构性质为 分类基础 基 丙、纈 、亮、异亮、蛋、苯丙、脯、色 基 丝、苏、酪、天冬酰胺、谷氨酰胺、半胱氨酸、甘氨酸 基 性 谷、天冬 基 性 赖、精、组 蛋白质中其他 翻译密码， 脯、羟赖、胱氨酸、 四碘甲腺原氨酸） 非蛋白质 存在于 离形式存在。 丙氨酸、 型半胱氨酸、 氨基丁酸等等 9 10 11 （三）氨基酸的分离与分析 测定蛋白质分子组成和结构的基础 分离方法 ： 溶解度法、等电点法、特殊试剂沉淀法、离子交换法 分析方法原理： 准确测定蛋白质样品中各种 先酸水解获得水解液（游离 再进行柱层析（离子交换），用不同 离。全过程由计算机控制完成 。 12 2. 高效液相色谱 固定相表面积大（颗粒细）；溶剂系统高压，洗脱速度快。替代多种柱层析系统。 用于蛋白质分析纯化等 利用离子交换剂对不同 行分离。 在一定条件下，各种 与离子交换剂的亲和力各异，控制条件将它们逐个分离，然后进行定性和定量的分析。 13 质谱 带电原子、分子或分子碎片按质荷比（或质量）的大小排列的 图谱 基本原理： 或肽）分子在质谱的离子化室中轰出后被电离，所生成的各种正离子碎片在高压电场中加速，经过磁场时被偏转 . 通过改变加速电压或磁场强度， 可只允许某一质荷比的离子通过出口狭缝，被离子捕获器收集 ，经过信息的放大处理，记录成条状的质谱图，与标准样品质谱图对照，得到未知样品的结构信息。 14 第三节 蛋白质的分子结构 一、蛋白质的一级结构 价结构或基本结构 * ：蛋白质是由不同的氨基酸种类、数量和排列顺序，通过肽键而构成的高分子有机含氮化合物。 一级结构亦可为： 多肽链中 为蛋白质结构与功能的基础 15 （一）肽键和肽链 又称酰胺键“ 由一分子 羧基 与另一 氨基 缩合脱水而成。 16 键 相连的 化合物 两个 个 此类推。 10 多肽 肽链中的氨基酸部分已 不完整 ，所以称之为 17 肽链特点： （ 1)共价主链 ：多肽链骨干为 （另一） 基 形成的 肽键 规则 重复排列而成。 侧链 ： （ 2)结构方向性： 一条多肽链有两个末端 氨基末端（ ：含自由 氨基的一端； 羧基末端（ ：含自由 羧基的一端。 （ 3)书写命名习惯： 命名亦是从左到右。 （ 4)一种排列即为一种蛋白质，所以自然界虽只有二十种 18 19 加压素 9 干扰素 166 胰高血糖素 29 血红蛋白 574 胰岛素 51 球蛋白 1250 核糖核酸酶 124 20000 烟草花叶病毒 33650 蛋白质一级结构的稳定力量 肽键 （有人认为二硫键亦属） 自然界存在 无分支的开链多肽，环状多肽等 。 20 （二）蛋白质一级结构测定原理 包括样品纯化、多肽链数目测定、 解后，自动分析仪测定）。 定多肽链数目， （ 1)二硝基氟苯法（ 成 对酸稳定性高）。肽链再经水解后， 有机溶剂提取分离，用层析进行定量或定性。 （ 2)二甲氨基萘磺酰氯法（ ： 基本同前法 特点： 敏度高，可直接测定。 经酸水解，不能重复应用。 氨基酸组成和排列顺序的分析 21 22 (3) 仅释放 特点： 苯异硫氰 末端氨基反应，碱性条件下（ 成苯氨基硫甲酰基衍生物（ ），酸性中裂解环化为 抽提后鉴定。 23 末端 前法误差大 ） （ 1）肼解法 多肽与无水肼加热发生肼解， C 末端 （ 2)羧肽酶法： 肽链外切酶，特异水解 A， 常用 羧肽酶 A： 水解脂肪族或芳香族 末端； 羧肽酶 B： 水解碱性 端。 （ 4）氨肽酶法 ：肽键外切酶。 从肽链的 A。 由于酶水解速度不同而使用受限。 24 大分子需更复杂的步骤。 先将大分子多肽裂解为小片段，分离纯化测序。 裂解法：化学裂解法，酶解法。 可根据裂解方法特点选择多种结合，综合分析，推导出肽链中 另有： X 线结构分析法； 气质谱连用法； 核酸推导法 （最有效）对蛋白质一级结构进行测定。 25 二、蛋白质的构象 空间结构、立体结构、高级结构、三维构象） 指蛋白质分子中 原子 和 基团 在三维空间上的排列、分布及肽链的走向 以一级结构为基础 空间构象为蛋白质生物活性、功能所必需。 分为二、三、四级结构 26 （ 一）维持蛋白质构象的化学键（稳定力量） 主要是次级键（副键） 键能小，稳定性差，但数量众多，使其在 =OH -）； 子键）； 与金属离子）； 7 （二）蛋白质的二级结构 肽链中主链骨架中若干肽单位各自形成局部的有一定规则的结构。 稳定力量：氢键 形式： 螺旋、 折叠、 拐角、无规卷曲 28 平面） 键与相邻的两个 碳原子所组成的基团（形成构象） 特性 （ 1）肽键具有双键性质，不能自由旋转 （ 2) 肽单位为 刚性平面结构 即六个原子位于同一平面上 （ 3) 与 C 和 碳原子反向分布 29 2. 螺旋（ 碳原子的旋转 , 多肽链的主骨架沿中性轴盘曲成稳定的 螺旋构象。 结构特征 ： （ 1）右手螺旋，每 距为 平面与螺旋长轴平行 （ 2)氢键为主要次级键： 相邻（ 1平面上的 （ 3） 基团分布在螺旋外侧 （碱）性 较大的 游离（脯）均不能形成螺旋 30 31 折叠结构（ 又称 片层结构 结构特征： （ 1）肽链的伸展使肽键平面之间折叠成 锯齿状 ； （ 2) 肽链平行排列， 相邻肽链之间的肽键 交替形成 氢键 ， 维持构象主要次级键 （ 3)肽链平行走向有顺式和反式两种， 在同侧为反式； （ 4)基团在片层的上下。 不带同种电荷，小 现几率高 32 折角（转角）（ 伸展的肽链形成 180°回折 由连续的四个 第一个 第四个 一段结构往往第二个 亚氨酸）。 5. 无规线团（卷曲） 上述构象外的不规则构象（自由折叠或无规线团） 一种蛋白质的二级结构并非单纯的 螺旋或 折叠，由不同类型的组合。（ 45) 33 （三）超二级