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第四章第四章 蛋白质化学蛋白质化学申川军申川军 广州中医药大学生物化学教研室广州中医药大学生物化学教研室内内 容容•蛋白质的分子组成蛋白质的分子组成•蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构•蛋白质结构与功能的关系蛋白质结构与功能的关系•蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质重重 点点•含氮量与蛋白质含量的测定含氮量与蛋白质含量的测定•氨基酸分类氨基酸分类•蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构•蛋白质二级结构的种类蛋白质二级结构的种类•蛋白质三级蛋白质三级/四级结构的区别四级结构的区别•蛋白质的一般性质、变性、复性蛋白质的一般性质、变性、复性•什么是蛋白质什么是蛋白质(protein)？？自然界约自然界约 150余万种生物体中，约有余万种生物体中，约有1010～～1012种蛋白质种蛋白质;人体中大约人体中大约105种 氨基酸：氨基酸：第一节第一节 蛋白质的分子组成蛋白质的分子组成一、蛋白质的元素组成一、蛋白质的元素组成•元素构成：元素构成： 碳碳——50%-55% 氢氢——6%-7%　　　　　　　　　　 氧氧——13%-19% 氮氮——13%-19% 硫硫——0%-4% 其他其他——•含氮量与蛋白质含量的测定：含氮量与蛋白质含量的测定： mgPr=mgN×6.25二、氨基酸的化学结构二、氨基酸的化学结构1. 氨基酸的氨基酸的构型构型——L-型型⒉⒉ 氨基酸的碳原子编号氨基酸的碳原子编号——α-氨基酸氨基酸三、氨基酸有多种分类三、氨基酸有多种分类标准氨基酸标准氨基酸R结构与极性结构与极性非极性疏水非极性疏水R极性不带电荷极性不带电荷R带正电荷带正电荷R带负电荷带负电荷RR结构结构脂肪脂肪/芳香芳香/杂环族杂环族R酸碱性酸碱性酸性酸性/碱性碱性/中性中性人体能否合成人体能否合成异生成糖或酮异生成糖或酮必需必需/非必需非必需生糖生糖/生酮生酮/兼性兼性非标准氨基酸非标准氨基酸★★ 带正电荷带正电荷R氨基酸氨基酸★★ 带负电荷带负电荷R氨基酸氨基酸★★ 必需氨基酸必需氨基酸EAA与与非必需氨基酸非必需氨基酸NEAA必需氨基酸必需氨基酸非非必需氨基酸必需氨基酸缬氨酸缬氨酸甘甘氨酸氨酸亮氨酸亮氨酸丙丙氨酸氨酸异亮氨酸异亮氨酸丝丝氨酸氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸半半胱氨酸胱氨酸苏氨酸苏氨酸谷氨酸谷氨酸赖氨酸赖氨酸天冬天冬氨酸氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸谷氨酰谷氨酰胺胺色氨酸色氨酸天冬酰胺天冬酰胺* *组组氨酸氨酸脯脯氨酸氨酸* *精精氨酸氨酸酪氨酸酪氨酸笨笨蛋蛋来来宿宿舍舍晾晾凉凉鞋鞋一一两两色色素素本本来来淡淡些些★★ 非标准氨基酸非标准氨基酸•羟脯氨酸羟脯氨酸•羟赖氨酸羟赖氨酸•N-甲基赖氨酸甲基赖氨酸•硒代半胱氨酸硒代半胱氨酸•胱氨酸胱氨酸•γ-羧基谷氨酸羧基谷氨酸•鸟氨酸、瓜氨酸鸟氨酸、瓜氨酸四、蛋白质的分类四、蛋白质的分类•按构成分：按构成分： 单纯蛋白质单纯蛋白质 结合蛋白质结合蛋白质•按来源分：按来源分： 植物蛋白植物蛋白 动物蛋白动物蛋白 微生物蛋白微生物蛋白•按形状分：按形状分： 纤维状蛋白纤维状蛋白 球状蛋白球状蛋白第二节第二节 蛋白质的化学结构蛋白质的化学结构•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•基本概念：基本概念： 游离氨基酸游离氨基酸free AA 氨基酸残基氨基酸残基AA residue 肽键肽键peptide bond：刚性作用：刚性作用 肽平面肽平面/肽单元肽单元 寡肽：寡肽：2-10个氨基酸个氨基酸 多肽多肽/蛋白质蛋白质：：>10个氨基酸个氨基酸 N-端端/C-端端还原型谷胱甘肽，还原型谷胱甘肽，GSH 两种多肽两种多肽多肽链多肽链一、一级结构一、一级结构primary structure•概念：概念：蛋白质多肽链的氨基酸组成蛋白质多肽链的氨基酸组成 及其排列顺序。

及其排列顺序•生物学意义：生物学意义： 基础基础、病理、进化、病理、进化•牛胰岛素是第一个阐明一级结构的蛋白质，也是第一个人工合牛胰岛素是第一个阐明一级结构的蛋白质，也是第一个人工合成的蛋白质它含成的蛋白质它含A、、B两条肽链，两条肽链，A链有链有21个氨基酸残基，个氨基酸残基，B链有链有30个氨基酸残基，此外含个氨基酸残基，此外含6个半胱氨酸，构成个半胱氨酸，构成3个二硫键，个二硫键，其中其中2个在个在A、、B链之间，链之间，A链内还有链内还有1个二硫键个二硫键•牛胰岛素的一级结构牛胰岛素的一级结构二、二级结构二、二级结构secondary structure•概念：概念：研究一级结构中互相接近的氨基研究一级结构中互相接近的氨基 酸残基的空间关系，即肽链主链酸残基的空间关系，即肽链主链 的局部构象，尤其是那些有规律的局部构象，尤其是那些有规律 的周期性结构，的周期性结构，不涉及氨基酸残不涉及氨基酸残 基侧链的构象基侧链的构象•种类种类 ：： α-螺旋螺旋α- helix β-折叠折叠β-pleated sheet β-转角转角β-turn/β-tight turn/β-bendα-螺旋的结构模型螺旋的结构模型同同向向 / 反反向向β-折折叠叠 β-转折转折（三）三级结构（三）三级结构tertiary structure•一条完整的蛋白质多肽链一条完整的蛋白质多肽链在二级结构基在二级结构基础上进一步折叠形成特定的空间结构。

础上进一步折叠形成特定的空间结构•三级结构描述构成蛋白质多肽链的三级结构描述构成蛋白质多肽链的所有所有原子的空间排布原子的空间排布肌肌红红蛋蛋白白三三级级结结构构肌肌红红蛋蛋白白三三级级结结构构（四）四级结构（四）四级结构quaternary structure•多亚基多亚基蛋白的亚基按特定的空间蛋白的亚基按特定的空间排布结合在一起，构成该蛋白质排布结合在一起，构成该蛋白质的四级结构的四级结构血血红红蛋蛋白白四四级级结结构构血血红红蛋蛋白白四四级级结结构构四种结构的比较：四种结构的比较：第三节第三节 蛋白质结构与功能的蛋白质结构与功能的关系关系 •一级结构与功能的关系：一级结构与功能的关系： 胰岛素（胰岛素（猪、狗和人猪、狗和人）） 镰刀状细胞病镰刀状细胞病•空间结构与功能的关系：空间结构与功能的关系： 朊病毒蛋白朊病毒蛋白- -疯牛病疯牛病•遗传病：遗传病： 3000多种多种 牛皮癣、高胆固醇血症、多指、并指、牛皮癣、高胆固醇血症、多指、并指、先天聋哑、白化病、血友病、苯丙酮尿症、先天聋哑、白化病、血友病、苯丙酮尿症、鱼鳞症、原发性高血压、支气管哮喘、冠鱼鳞症、原发性高血压、支气管哮喘、冠心病、糖尿病、类风湿性关节炎、精神分心病、糖尿病、类风湿性关节炎、精神分裂症、癫痫、先天性心脏病、消化性溃疡、裂症、癫痫、先天性心脏病、消化性溃疡、青光眼、肾结石、无脑儿、唇裂、腭裂、青光眼、肾结石、无脑儿、唇裂、腭裂、畸形足、先天愚型畸形足、先天愚型(伸舌样痴呆伸舌样痴呆) 第四节第四节 蛋白质的蛋白质的理化性质理化性质  •一般性质：一般性质： 紫外吸收特征紫外吸收特征 两性电离与等电点两性电离与等电点(pI) 呈色反应呈色反应 氨氨基基酸酸和和蛋蛋白白质质的的紫紫外外吸吸收收特特征征茚三酮显色反应（茚三酮显色反应（氨基酸氨基酸）） •双缩脲反应（双缩脲反应（蛋白质蛋白质）：）： 肽键肽键 硫酸铜硫酸铜 紫色或红色紫色或红色 检测蛋白质水解程度检测蛋白质水解程度•Lowry反应（反应（蛋白质蛋白质）：）： Folin-酚试剂酚试剂 蓝色复合物蓝色复合物 氨基酸氨基酸和和蛋白质蛋白质的两性电离与等电点的两性电离与等电点（（isoelectric point, pI）） •大分子特性：大分子特性： 变性变性denaturation 复性复性renaturation 核核酸酸酶酶变变性性实实验验核核酸酸酶酶复复性性实实验验小小 结结•含氮量与蛋白质含量的测定含氮量与蛋白质含量的测定•氨基酸分类氨基酸分类•蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构•蛋白质二级结构的种类蛋白质二级结构的种类•蛋白质三级蛋白质三级/四级结构的区别四级结构的区别•蛋白质的一般性质、变性、复性蛋白质的一般性质、变性、复性。