蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座

蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第1頁2蛋白質(zhì)概念存在于全部生物細胞中，是由20種α－氨基酸按一定序列經(jīng)過酰胺鍵（蛋白質(zhì)化學中稱為肽鍵）縮合而成，含有較穩(wěn)定構(gòu)象，是組成生物體最基礎結(jié)構(gòu)物質(zhì)和功效物質(zhì)。有些蛋白質(zhì)尚含有非蛋白成份。蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第2頁3第一節(jié)氨基酸（aminoacid）123頁一、氨基酸—蛋白質(zhì)構(gòu)件分子二、氨基酸分類三、氨基酸酸堿化學四、氨基酸化學反應五、氨基酸光學活性和光譜性質(zhì)六、氨基酸混合物分析分離蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第3頁4一、氨基酸—蛋白質(zhì)構(gòu)件分子蛋白質(zhì)水解氨基酸普通結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第4頁5

1.蛋白質(zhì)水解水解類型使用試劑優(yōu)點缺點酸水解H2SO4(4M)或HCl(6M),

進行回流煮沸20h無消旋作用，產(chǎn)物為L-氨基酸色氨酸被破壞，絲氨酸、蘇氨酸個別水解，天冬酰胺和谷氨酰胺脫酰胺基堿水解NaOH(5M)共煮10-20h

色氨酸穩(wěn)定有消旋作用，大多數(shù)aa被破壞，產(chǎn)物為D-和L-氨基酸混合物；精氨酸脫氨酶水解蛋白酶無消旋作用，氨基酸不被破壞不完全水解，需各種酶協(xié)同作用完全水解常見蛋白質(zhì)氨基酸（基礎氨基酸－－20種）不常見蛋白質(zhì)氨基酸－－幾個蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第5頁6

2.氨基酸普通結(jié)構(gòu)（20種基礎氨基酸）結(jié)構(gòu)通式結(jié)構(gòu)特點其它特征蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第6頁7(1)結(jié)構(gòu)通式COOHCα

HH2NRCOO－Cα

HRH3N＋或蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第7頁8構(gòu)型氨基酸構(gòu)型指α－碳構(gòu)型（D與L型）。組成蛋白質(zhì)氨基酸是L-型蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第8頁9除脯氨酸為α-亞氨基酸外，均為L-α-氨基酸。除甘氨酸外,α-碳原子為不對稱碳原子.都含有旋光性。(2)結(jié)構(gòu)特點蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第9頁10其它特征124頁①在中性pH時－－兼性離子②都有特殊白色結(jié)晶形狀，可用來判別氨基酸。溶點很高。③除胱氨酸和酪氨酸外，普通都能溶于水。蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第10頁11二、氨基酸分類（體內(nèi)氨基酸）常見蛋白質(zhì)氨基酸(20種)不常見蛋白質(zhì)氨基酸(少數(shù)幾個）非蛋白質(zhì)氨基酸(150各種)蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第11頁121.常見蛋白質(zhì)氨基酸（20種，124頁表3－1））蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第12頁13按R基團化學結(jié)構(gòu)①脂肪族氨基酸：15種②芳香族氨基酸：3種，苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸③雜環(huán)氨基酸：2種，組氨酸、脯氨酸Met在生物合成中是一個主要甲基供體在大多數(shù)酶活性中心都發(fā)覺有Ser殘基蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第13頁14依據(jù)側(cè)鏈R基團極性

(

127頁表3－2)①帶正電荷極性R基氨基酸：3種

④帶負電荷極性R基氨基酸：2種②不帶電荷極性R基氨基酸：7種③非極性R基氨基酸：8種

非極性氨基酸在維持蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)中起著主要作用。？分子極性？？生理條件下，側(cè)鏈帶有一個正電荷堿性最強氨基酸，生理條件下完全質(zhì)子化是在生理pH條件下唯一含有緩沖能力氨基酸。蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第14頁15按分子中氨基和羧基數(shù)目酸性氨基酸：2種堿性氨基酸：3種中性氨基酸：其余生理條件下，側(cè)鏈帶有一個正電荷堿性最強氨基酸，生理條件下完全質(zhì)子化是在生理pH條件下唯一含有緩沖能力氨基酸。蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第15頁16依據(jù)人體能否本身合成①必需氨基酸：8種賴氨酸(Lys)、纈氨酸(Val)、蛋氨酸(Met)、色氨酸(Try)、亮氨酸(Leu)、異亮氨酸(Ile)、蘇氨酸(Thr)、苯丙氨酸(Phe)②半必需氨基酸：2種，Arg、His嬰兒期供給不足③非必需氨基酸：其余要求記??！氨基酸結(jié)構(gòu)、單字符、三字符號第125-127頁蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第16頁17LeuL-C-C-CONH2-C-CONH2-C-COOH-C-C-COOH-H-CH3-C-OH-C-SH-C-C-S-CPPro-C-CCNN+

-C-C-C-C-NH3+-C--C--OH-C-NCentrallineAliphaticAmideAcidicImino,CircularBasicSulfurHydroxyAromatic-C-C-C-N-C-N

N+=

C-C-C-C

C-C-C-C

CC-C

CCCHNC-COOH

a-C-C

OHGlnQAsnNAspDGluEPheFArgRLysKHisHGlyGAAAlaVValI

IleYTyrSerSThrTMetMCysCTrpWNon-polarPolar蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第17頁182.不常見蛋白質(zhì)氨基酸

128頁

是在蛋白質(zhì)合成后由常見氨基酸經(jīng)修飾而來.

蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第18頁193.非蛋白質(zhì)氨基酸

129頁大多是L-氨基酸衍生物細菌中含有各種D-型氨基酸有一些是主要代謝物前體或代謝中間物（β－丙氨酸，鳥氨酸，瓜氨酸等）.蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第19頁20三、氨基酸酸堿化學129頁氨基酸兼性離子形式氨基酸解離氨基酸等電點氨基酸甲醛滴定蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第20頁211.氨基酸兼性離子形式兩個事實溶點高；離子晶格能使水介電常數(shù)增高；蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第21頁222.氨基酸解離酸堿質(zhì)子理論（丹麥化學家布朗斯特和英國化學家勞里于1923年提出

HA＋B

A-+BH

氨基酸是一類兩性電解質(zhì)，完全質(zhì)子化時－－－多元酸堿作用(質(zhì)子受體)酸作用(質(zhì)子供體)COO－Cα

HRH3N＋COOHH3N＋或COOH蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第22頁23甘氨酸解離(分步解離)HHHA＋A0A－兼性離子Ka1解離常數(shù)Ka2解離常數(shù)OH－－＞蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第23頁24解離常數(shù)

131－133頁表3－3解離常數(shù)pKa：表示解離基團有二分之一解離時pH。

A＋－

A0

＋H＋－A－＋H＋

解離常數(shù)按酸性遞減次序編號為：pKa1，pKa2、pKa3等。氨基酸解離常數(shù)用測定滴定曲線方法求K1=[A0][H+][A+][A-][H+]K2=[A0]K1=[H+]

pK1=pHK2=[H+]

pK2=pH蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第24頁25蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第25頁26氨基酸解離常數(shù)用測定滴定曲線方法求甘氨酸滴定曲線蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第26頁27谷氨酸滴定（解離）曲線

蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第27頁28組氨酸滴定（解離）曲線

蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第28頁29賴氨酸滴定（解離）曲線

蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第29頁30Handerson-Hasselbalch公式pH=pKa+lg[質(zhì)子供體］[質(zhì)子受體］pH=pKa+lg（[A-]/[HA]）=pKa+lg（[堿]/[酸]）

可計算出在任一pH條件下一個氨基酸各種離子百分比氨基酸帶電情況與溶液pH值相關(guān)。蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第30頁31例：計算在pH5.0時，甘氨酸陽離子、兩性離子所占百分比？pK1

2.34pK2

9.60pH=pK+lg[質(zhì)子供體］[質(zhì)子受體］蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第31頁32生理條件下有顯著沖緩作用氨基酸132頁緩沖劑：能阻止因為酸或堿加入而引發(fā)[H＋]改變。組氨酸側(cè)鏈咪唑基pK為6.0pH=pK+lg[質(zhì)子供體］[質(zhì)子受體］蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第32頁333.氨基酸等電點（isoelectricpoint,pI,133頁）等電點：當溶液pH低于該氨基酸等電點時，氨基酸凈電荷為正，反之為負。氨基酸在等電點時溶解度最低．不一樣氨基酸等電點不一樣．H+HHHA0A－A＋pK1pK2H+蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第33頁34應用依據(jù)氨基酸電荷不一樣（電泳法,離子交換層析）分離混合物。依據(jù)氨基酸等電點不一樣（調(diào)整溶液pH）分離混合物。電泳在外電場作用下，帶電顆粒，如不處于等電點狀態(tài)分子，將向著與電性相反電極移動，這種現(xiàn)象稱為。蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第34頁35等電點計算133頁表3－3

1.側(cè)鏈不解離中性氨基酸

pI=(

pK1+pK2

)/2

2.側(cè)鏈含有可解離基團氨基酸酸性氨基酸pI=(

pK1+pKR2

)/2鹼性氨基酸

pI

=(

pK2+pKR3

)/2半胱氨酸pI

=(

pK1+pKR2

)/2酪氨酸

pI

=(

pK1+pKR2

)/2蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第35頁364.氨基酸甲醛滴定氨基酸不能直接用酸、堿滴定來進行定量測定α-氨基中氮原子是親核中心，可發(fā)生親核加成和取代反應。與甲醛發(fā)生羥甲基化反應蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第36頁37四、氨基酸化學反應

135頁α-氨基參加反應α-羧基參加反應α-氨基和α-羧基共同參加反應側(cè)鏈R基參加反應蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第37頁381.α-氨基參加反應與亞硝酸反應與酰化試劑反應烴基化反應生成西佛堿反應（Schiff）脫氨基反應與轉(zhuǎn)氨基反應(見下冊)蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第38頁39（1）與亞硝酸反應是范斯萊克氨基氮測定法(vanSlykeaminonitrogenmethod)原理室溫下蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第39頁40（2）與?；噭┓磻儆糜诙嚯逆淣末端aa標識和微量aa定量測定。②在多肽和蛋白質(zhì)人工合成中被用作氨基保護劑。弱堿性溶液丹磺酰氯蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第40頁41（3）烴基化反應首先被Sanger用來判定多肽或蛋白質(zhì)N末端氨基酸。DNP-氨基酸黃色

2,4－二硝基氟苯弱堿性溶液DNFB或FDNB，亦稱Sanger試劑2,4－二硝基氟苯－－DNFB或FDNB亦稱Sanger試劑蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第41頁42弱堿6mol鹽酸中單肽鏈＋FDNBDNP－肽鏈（黃色）DNP－（N端）氨基酸＋n個氨基酸乙醚抽提后層析，與標準DNP－氨基酸比較，確定N端氨基酸蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第42頁43FrederickSanger

(桑格)英國化學家，在生物化學領域貢獻很大，他兩次獲諾貝爾獎1958和1980年；1953年確定了牛胰島素一級結(jié)構(gòu)；1975年和1977年確定了DNA兩種用酶測序方法加減法和終止法。蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第43頁44苯氨基硫甲酰衍生物

PTC-氨基酸苯乙內(nèi)酰硫脲衍生物PTH-氨基酸（無色）在弱堿中硝基甲烷首先被Edman用于判定多肽或蛋白質(zhì)N端氨基酸。苯異硫氰酸酯縮寫為與苯異硫氰酸酯PITC蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第44頁45Edman法測定氨基酸序列單肽鏈＋PITC弱堿乙醚抽提后層析，與標準PTH－氨基酸比較，確定N端氨基酸PTH-氨基酸+余下少一個氨基酸肽鏈

蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第45頁46（4）生成西佛堿反應西佛堿是以氨基酸為底物一些酶促反應中間物。蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第46頁472.α-羧基參加反應

第138頁成鹽和成酯成酰氯反應脫羧基反應疊氮反應蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第47頁483.α-氨基和α-羧基共同參加反應與茚三酮反應成肽反應蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第48頁49（1）與茚三酮反應茚三酮在弱酸性溶液中與氨基酸共熱，全部含有游離氨基氨基酸都生成紫色化合物（

570）。脯氨酸和羥脯氨酸與茚三酮反應直接生成是黃色化合物（

440）。蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第49頁50（2）成肽反應蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第50頁513.側(cè)鏈R基參加反應140頁

蛋白質(zhì)化學修飾：就是在較溫和條件下，以可控制方式使蛋白質(zhì)與一些試劑起特異反應，以引發(fā)蛋白質(zhì)中個別氨基酸側(cè)鏈或功效團發(fā)生共價化學改變。酪氨酸酚基

Millon反應（紅色）、Foiln反應（藍色）、Pauly反應（橘黃）

碘化、硝化精氨酸胍基：坂口反應（紅色）、與環(huán)已二酮生成縮合物。苯丙氨酸和酪氨酸苯環(huán)：黃色反應（黃色）組氨酸咪唑基：Pauly反應（棕紅色）蘇氨酸和絲氨酸羥基：成酯反應Cys側(cè)鏈上巰基（－SH）蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第51頁52Cys側(cè)鏈上巰基（－SH）－CH2－S－此陰離子是巰基反應形式。pKR=8.33蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第52頁53與鹵化烷生成穩(wěn)定烷基衍生物可保護-SH以防被氧化。+ICH2COO-碘乙酸CH2COO－＋I－蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第53頁54Cys巰基打開氮丙啶環(huán)為胰蛋白酶水解肽鏈提供了新位點。+CH2

CH2NH+H+AECysSCH2CH2NH3+蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第54頁55巰基能和各種金屬離子形成絡合物-SH酶碰到重金屬離子而生成硫醇鹽時，將造成酶失活。對羥基汞苯甲酸蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第55頁56與二硫硝基苯甲酸（DTNB）反應pH8.0時，在412nm波優(yōu)點有強烈吸收。可用比色法定量測定半胱氨酸含量。硫硝基苯甲酸蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第56頁57巰基易受空氣或其它氧化劑氧化

－－－－兩種氧化衍生物形成二硫化物：胱氨酸形成。胱氨酸二硫鍵蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第57頁58形成磺酸基：對游離巰基含有保護作用，保護Cys巰基之間氧化。+HCOOOH過甲酸O3H

蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第58頁59二硫鍵還原（打開）－SH

與－S－S－

是一對氧化還原體系。常見打開二硫鍵試劑主要有①氧化劑：過甲酸（HCOOOH）②還原劑：巰基乙醇、巰基乙酸、二硫蘇糖醇等。

HSCH2CH2OH蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第59頁60氧化劑：過甲酸（HCOOOH）磺酸基蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第60頁61還原劑：巰基乙醇游離巰基極易被氧化，需與鹵化烷試劑作用將其保護。蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第61頁62蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第62頁63五、氨基酸光學活性和光譜性質(zhì)

143頁氨基酸旋光性氨基酸光譜性質(zhì)蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第63頁64

消旋作用（外消旋物與內(nèi)消旋物）蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第64頁65氨基酸光譜性質(zhì)

145頁可見光區(qū)都沒有光吸收紅外區(qū)和遠紅外區(qū)都有吸收（λ＜200nm)近紫外區(qū)（λ＝200nm~400nm)色氨酸280nm酪氨酸275nm苯丙氨酸257nm蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第65頁66六、氨基酸混合物分析分離分配層析法普通原理紙層析柱層析離子交換層析氣液層析薄層層析高效(壓)液相層析HPLC蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第66頁671.分配層析法普通原理固定相流動相層析系統(tǒng)固相液相半液相液相氣相支持物靜相動相被分離物質(zhì)蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第67頁68分配定律及分配系數(shù)混合物在層析系統(tǒng)中分離決定于該混合物組分在這兩相分配系數(shù)。某一物質(zhì)在A相中總量某一物質(zhì)在B相中總量有效分配系數(shù)(Keff)=溶質(zhì)在溶劑I中濃度(CA動相)溶質(zhì)在溶劑II中濃度（CB靜相）分配系數(shù)(Kd)=蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第68頁69逆流分溶原理

149頁混合物中

Y（Kd＝1）

Z

（Kd＝3）計算公式150頁64溶劑A溶劑B總量64平衡后3232總量641616轉(zhuǎn)移188轉(zhuǎn)移21616161688總量3232總量163216上相轉(zhuǎn)移下相固定總量4162416444總量8轉(zhuǎn)移3121212124424248228812128822蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第69頁70一定量某一溶質(zhì)在一定量溶劑系統(tǒng)中分配時，轉(zhuǎn)移次數(shù)越多，即分溶管數(shù)越多，其分溶曲線越集中，即峰形越窄而高，這么有利于混合物中各物質(zhì)完全分離。蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第70頁712.紙層析支持物:紙,紙上羥基含有親水性，所以能吸附一層水作為固定相，而通常有機溶劑作為流動相。溶劑：酸溶劑系統(tǒng)和堿溶劑統(tǒng)。原理：是依據(jù)混合物中溶質(zhì)物質(zhì)極性造成分配系數(shù)不一樣進行分離。溶劑前層析點原點溶劑前沿亮苯丙纈脯賴蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第71頁72相對遷移率Rf=X/Y

蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第72頁731.點樣紙層析操作2.展層3.顯色4.分析蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第73頁74離子交換柱層析152頁填充物：離子交換樹脂基質(zhì)（帶電基團）洗脫劑：一定pH陽離子交換樹脂與陰離子交換樹脂B-A+C+D-S-

G-A＋

B＋A+D-S-A+蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第74頁75氨基酸與樹脂親和力①取決于它們之間靜電吸引②和氨基酸側(cè)鏈與樹脂基質(zhì)之間疏水相互作用。C+D-A＋

L＋

F-A+D-層析下來先后次序為：F-

A＋L＋

蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第75頁76蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第76頁77圖示

蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第77頁78搜集氨基酸分析儀圖解153頁蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第78頁79氨基酸制備和應用情況1.氨基酸制備從蛋白質(zhì)水解液中分離提取應用發(fā)酵法生產(chǎn)應用酶催化反應生成氨基酸有機合成法2.氨基酸用途蛋白質(zhì)基礎組成對生物體含有其它特殊生理作用，參加許多代謝作用，不少已用來治療疾病用于食品強化劑、調(diào)味劑、著色劑、甜味劑和增味劑用于飼料添加劑調(diào)整皮膚pH值和保護皮膚功效蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第79頁80第二節(jié)蛋白質(zhì)概述

157頁蛋白質(zhì)化學組成與分類蛋白質(zhì)構(gòu)象和結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)生物學功效蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第80頁81一、蛋白質(zhì)化學組成與分類化學組成特點蛋白質(zhì)分類蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第81頁821.元素組成特點蛋白質(zhì)含氮量靠近于16%蛋白質(zhì)系數(shù)：1克氮所代表蛋白質(zhì)質(zhì)量(克數(shù)，6.25)蛋白質(zhì)系數(shù)是凱氏定氮法測定蛋白質(zhì)含量基礎粗蛋白含量＝樣品含氮量

6.25

蛋白質(zhì)含量=樣品蛋白氮

6.25有些還含有Ｓ／Ｐ／Ｆe/Cu/Zn/Mn等.元素C

H

O

N

百分比50~55

6~8

20~23

15~18

蛋白質(zhì)醫(yī)學知識講座第82頁83三聚氰胺是一個主要氮雜環(huán)有機化工原料，主要用于生產(chǎn)三聚氰胺-甲醛樹脂，廣泛用于木材加工、塑料、涂料、造紙、紡織、皮革、電氣、醫(yī)藥等行業(yè)，當前是主要尿素后加工產(chǎn)品。另外三聚氰胺還能夠作阻燃劑、減水劑、甲醛清潔劑等。