蛋白質(zhì)專題知識講座

蛋白質(zhì)專題知識講座蛋白質(zhì)專題知識講座第1頁蛋白質(zhì)基礎(chǔ)組成蛋白質(zhì)基礎(chǔ)單位——氨基酸氨基酸分類氨基酸化學(xué)性質(zhì)氨基酸光學(xué)性質(zhì)蛋白質(zhì)專題知識講座第2頁蛋白質(zhì)基礎(chǔ)組成蛋白質(zhì)基礎(chǔ)單位——氨基酸氨基酸分類氨基酸化學(xué)性質(zhì)氨基酸光學(xué)性質(zhì)蛋白質(zhì)專題知識講座第3頁44一、氨基酸Gly，Phe，Leu，Asp，Lys，

……生物體內(nèi)發(fā)覺氨基酸有180各種，組成蛋白質(zhì)分子氨基酸只有20種。人類是怎樣知道數(shù)以萬計(jì)蛋白質(zhì)僅由20種常見氨基酸組成呢？蛋白質(zhì)專題知識講座第4頁55（一）蛋白質(zhì)水解蛋白質(zhì)Glu，Tyr，Arg，Cys，……酸水解堿水解酶水解肽段水解酸、堿水解個別水解產(chǎn)物完全水解產(chǎn)物蛋白質(zhì)專題知識講座第5頁66（一）蛋白質(zhì)水解個別水解：

蛋白質(zhì)被水解為大小不等肽段和氨基酸混合物，叫做個別水解，又稱不完全水解。完全水解：

蛋白質(zhì)被徹底水解為氨基酸混合物，叫做完全水解，又稱徹底水解。

蛋白質(zhì)專題知識講座第6頁77（一）蛋白質(zhì)水解

1.酸水解

所用酸：6mol/LHCl或4mol/LH2SO4,回

流20hr。產(chǎn)物：L-氨基酸混合物，Trp完全被破壞，個別Ser和Thr(含-OH)被分解，Asn

和Gln酰胺基被水解。優(yōu)點(diǎn)：不引發(fā)消旋蛋白質(zhì)專題知識講座第7頁88（一）蛋白質(zhì)水解

2.

堿水解所用堿：5mol/LNaOH,回流10-20hr。產(chǎn)物：Trp穩(wěn)定，但多數(shù)氨基酸被破壞，產(chǎn)物消旋。堿水解是酸水解補(bǔ)充，由堿水解可知蛋白質(zhì)中是否存在Trp及其含量蛋白質(zhì)專題知識講座第8頁99（一）蛋白質(zhì)水解3.酶水解

所用酶：蛋白質(zhì)水解酶產(chǎn)物：小肽段優(yōu)點(diǎn)：不消旋，不破壞氨基酸結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)：時間長，經(jīng)常需要幾個酶聯(lián)合水解蛋白質(zhì)專題知識講座第9頁1010(二)、α-氨基酸結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

組成蛋白質(zhì)常見氨基酸有20種，其中1種是亞氨基酸，全部氨基酸都是α-氨基酸，即:-COOH

α-位上有一個-NH2，氨基酸結(jié)構(gòu)改變僅在于側(cè)鏈R基不一樣蛋白質(zhì)專題知識講座第10頁1111(二)、α-氨基酸結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

α-氨基酸結(jié)構(gòu)通式蛋白質(zhì)專題知識講座第11頁1212(二)、α-氨基酸結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

1.在生理?xiàng)l件下氨基酸以帶電荷-COO-和-NH3+

離子形式存在2.除Gly外，其余全部氨基酸都含有旋光性，而且都是L構(gòu)型3.氨基酸是白色晶體，熔點(diǎn)高，>200℃4.氨基酸有特殊結(jié)晶形狀5.大多數(shù)氨基酸溶于水氨基酸性質(zhì)蛋白質(zhì)專題知識講座第12頁13蛋白質(zhì)基礎(chǔ)組成蛋白質(zhì)基礎(chǔ)單位——氨基酸氨基酸分類氨基酸化學(xué)性質(zhì)氨基酸光學(xué)性質(zhì)蛋白質(zhì)專題知識講座第13頁1414二、氨基酸分類～200種氨基酸蛋白質(zhì)氨基酸非蛋白氨基酸常見蛋白質(zhì)氨基酸不常見蛋白質(zhì)氨基酸基礎(chǔ)氨基酸蛋白質(zhì)專題知識講座第14頁1515（一）常見蛋白質(zhì)氨基酸名稱三字母符號單字母符號名稱三字母符號單字母符號丙氨酸(alanine)AlaA亮氨酸(leucine)LeuL精氨酸(arginine)ArgR賴氨酸(lysine)LysK天冬酰胺(asparagine)AsnN甲硫氨酸(methionine)MetM天冬氨酸(asparticacid)AspD苯丙氨酸(phenylalanine)PheFAsn和/或AspB半胱氨酸(cysteine)CysC脯氨酸(proline)ProP谷氨酰胺(glutamine)GlnQ絲氨酸(serine)SerS谷氨酸(glutamicacid)GluE蘇氨酸(threonine)ThrTGln和/或GluZ甘氨酸（glycine）GlyG色氨酸(tryptophan)TrpW組氨酸(histidine)HisH酪氨酸(tyrosine)TyrY異亮氨酸(isoleucine)IleI纈氨酸(valine)ValV蛋白質(zhì)專題知識講座第15頁1616（一）常見蛋白質(zhì)氨基酸

氨基酸結(jié)構(gòu)區(qū)分在于側(cè)鏈R基不一樣，所以能夠依據(jù)R基團(tuán)化學(xué)結(jié)構(gòu)、極性大小和所帶電荷不一樣分類蛋白質(zhì)專題知識講座第16頁1717（一）常見蛋白質(zhì)氨基酸1、脂肪族氨基酸（15個）

中性氨基酸（5）：Gly,Ala,Val,Leu,IleGly無旋光性按結(jié)構(gòu)分類蛋白質(zhì)專題知識講座第17頁1818（一）常見蛋白質(zhì)氨基酸

酸性氨基酸（4）：Asp,Glu,Asn,Gln

生理?xiàng)l件下Asn,Gln酰胺基不被質(zhì)子化，所以側(cè)鏈不帶電荷蛋白質(zhì)專題知識講座第18頁1919（一）常見蛋白質(zhì)氨基酸堿性氨基酸（2）：Lys,ArgArg是動物體內(nèi)尿素形成中間物。賴氨酸（Lys，K）堿性氨基酸精氨酸（Arg，R）蛋白質(zhì)專題知識講座第19頁2020（一）常見蛋白質(zhì)氨基酸

含-OH或-SH氨基酸(4)

:Ser,Thr,Cys,Met

Cys常以氧化形式存在，而Met是體內(nèi)代謝中甲基供體。蛋白質(zhì)專題知識講座第20頁2121（一）常見蛋白質(zhì)氨基酸2、芳香族氨基酸：（3個）

Phe,Tyr,Trp蛋白質(zhì)專題知識講座第21頁2222（一）常見蛋白質(zhì)氨基酸3、雜環(huán)族：（2個）His,Pro

Pro沒有α-NH2，是α-亞氨基酸

組氨酸（His，H）脯氨酸（Pro，P）雜環(huán)氨基酸蛋白質(zhì)專題知識講座第22頁2323（一）常見蛋白質(zhì)氨基酸1、非極性R基氨基酸（8個）

Ala,Val,Leu,Ile,Phe,Trp,Met,Pro

性質(zhì)：在水中溶解度小，Ala疏水性最小2、不帶電荷極性R基氨基酸（7個）

Ser,Thr,Tyr,Asn,Gln,Cys,Gly

性質(zhì)：比非極性R基氨基酸易溶于水。GlyR基是H，介于極性與非極性之間。Cys和Tyr

極性最強(qiáng)。

按極性分類蛋白質(zhì)專題知識講座第23頁2424（一）常見蛋白質(zhì)氨基酸3、R基帶正電荷氨基酸（3個）

Lys,Arg,His

性質(zhì)：pH7時帶正電荷。His在pH6.0時，50%

以上質(zhì)子化，pH7時，質(zhì)子化程度<10%，是唯一pKa≈7氨基酸4、R基帶負(fù)電荷氨基酸（2個）

Asp,Glu

性質(zhì)：pH7時完全解離，所以分子帶負(fù)電荷蛋白質(zhì)專題知識講座第24頁2525（二）不常見蛋白質(zhì)氨基酸

有些蛋白質(zhì)含有個別特殊氨基酸，由基礎(chǔ)氨基酸修飾而來

5-羥賴氨酸和4-羥脯氨酸是結(jié)締組織膠原蛋白中成份蛋白質(zhì)專題知識講座第25頁2626（二）不常見蛋白質(zhì)氨基酸γ-羧基谷氨酸存在于凝血酶原和其它與血液凝固相關(guān)蛋白

焦谷氨酸存在于細(xì)菌視紫紅質(zhì)中（光驅(qū)動質(zhì)子泵蛋白質(zhì)）蛋白質(zhì)專題知識講座第26頁2727（二）不常見蛋白質(zhì)氨基酸

絲氨酸磷酸酯發(fā)覺于包括細(xì)胞生長和調(diào)整蛋白質(zhì)中

蛋白質(zhì)專題知識講座第27頁2828(三)、非蛋白質(zhì)氨基酸

非蛋白氨基酸：生物體內(nèi)不參加蛋白質(zhì)組成氨基酸

1、L-型α-氨基酸衍生物

肌氨酸（N-甲基甘氨酸），一碳單位代謝中間物。

瓜氨酸、鳥氨酸、高絲氨酸

蛋白質(zhì)專題知識講座第28頁29

(三)、非蛋白質(zhì)氨基酸2、β-、γ-、δ-氨基酸

β-丙氨酸

H3N+CH2CH2COO-

γ-氨基丁酸

H3N+CH2CH2CH2COO-

神經(jīng)遞質(zhì)，傳遞神經(jīng)沖動化學(xué)介質(zhì)

蛋白質(zhì)專題知識講座第29頁30蛋白質(zhì)基礎(chǔ)組成蛋白質(zhì)基礎(chǔ)單位——氨基酸氨基酸分類氨基酸化學(xué)性質(zhì)氨基酸光學(xué)性質(zhì)蛋白質(zhì)專題知識講座第30頁3131三、氨基酸化學(xué)性質(zhì)（一）氨基酸兩性解離氨基酸酸性？？堿性？？中性？？蛋白質(zhì)專題知識講座第31頁3232

（一）氨基酸兩性解離蛋白質(zhì)專題知識講座第32頁3333（一）氨基酸兩性解離

氨基酸完全質(zhì)子化時，能夠視為二元酸酸性氨基酸和堿性氨基酸可視為三元酸

蛋白質(zhì)專題知識講座第33頁3434（一）氨基酸兩性解離解離常數(shù)蛋白質(zhì)專題知識講座第34頁3535BApKa2=9.6pI=5.97pKa1=2.34蛋白質(zhì)專題知識講座第35頁3636（一）氨基酸兩性解離對于R基不解離氨基酸，滴定曲線與Gly類似，pKa1范圍為2.0-3.0，pKa2范圍為9.0–10.0對于類似于三元酸酸性或堿性氨基酸，會出現(xiàn)三個pKa，pKa1，pKa2，pKa3，滴定曲線會復(fù)雜些。因?yàn)閜Ka值靠近，A、B段或B、C段會重合

蛋白質(zhì)專題知識講座第36頁3737（一）氨基酸兩性解離蛋白質(zhì)專題知識講座第37頁3838（一）氨基酸兩性解離表3－3氨基酸解離常數(shù)和等電點(diǎn)氨基酸-COOHpKa+NH3pKaR基pKapIGly2.349.605.97Ala2.349.696.02Leu2.369.605.98Thr2.6310.436.53Asp2.099.823.86（βCOOH）2.97Lys2.188.9510.5(ε+NH3）9.74His1.829.176.00（咪唑基）7.59Phe1.839.135.48蛋白質(zhì)專題知識講座第38頁3939（一）氨基酸兩性解離

氨基酸在pKa值附近會有緩沖容量，HispKa為6.0，恰處于生理pH附近，所以His在生理?xiàng)l件下有顯著緩沖作用His特殊性蛋白質(zhì)專題知識講座第39頁4040（二）氨基酸等電點(diǎn)

在溶液pH值等于pI時，氨基酸在電場中不移動，所以溶液pH值會改變氨基酸攜帶電荷量。普通來說，處于pI時，氨基酸為兼性離子狀態(tài)（兩性電解質(zhì)），電中性氨基酸分子極少。等電點(diǎn)（isoelectricpoint）pI

氨基酸或帶電顆粒處于凈電荷為0兼性離子狀態(tài)時,介質(zhì)pH值稱等電點(diǎn)，用pI表示,也叫作等電pH蛋白質(zhì)專題知識講座第40頁4141（二）氨基酸等電點(diǎn)以Gly為例計(jì)算氨基酸pI

兩式相乘

A+Ka1A0A-Ka2蛋白質(zhì)專題知識講座第41頁4242

（二）氨基酸等電點(diǎn)

等電點(diǎn)時

所以

兩邊取對數(shù)

整理

Gly等電點(diǎn)

所以，pI是氨基酸

pKa1和pKa2平均值蛋白質(zhì)專題知識講座第42頁4343

（二）氨基酸等電點(diǎn)表3－3氨基酸解離常數(shù)和等電點(diǎn)氨基酸-COOHpKa+NH3pKaR基pKapIGly2.349.605.97Ala2.349.696.02Leu2.369.605.98Thr2.6310.436.53Asp2.099.823.86（βCOOH）2.98Lys2.188.9510.53(ε+NH3）9.74His1.829.176.00（咪唑基）7.59Phe1.839.135.48蛋白質(zhì)專題知識講座第43頁4444（二）氨基酸等電點(diǎn)

酸性或堿性氨基酸有三個pKa，pI為與凈電荷為零兼性離子相關(guān)兩個pKa之和算術(shù)平均值堿性氨基酸如LysA2+Ka1A+A0A-Ka3Ka2蛋白質(zhì)專題知識講座第44頁4545

（二）氨基酸等電點(diǎn)酸性氨基酸如AspA+Ka1A0A-A2-Ka3Ka2蛋白質(zhì)專題知識講座第45頁46蛋白質(zhì)基礎(chǔ)組成蛋白質(zhì)基礎(chǔ)單位——氨基酸氨基酸分類氨基酸化學(xué)性質(zhì)氨基酸光學(xué)性質(zhì)蛋白質(zhì)專題知識講座第46頁4747(一)、旋光性

在20個基礎(chǔ)氨基酸中，除Gly沒有旋光外，其余19個都有手性，而且都是L-構(gòu)型因?yàn)棣?C不對稱性，氨基酸是手性分子

Thr，Ile含二個手性C，有四種光學(xué)異構(gòu)體蛋白質(zhì)專題知識講座第47頁4848(一)、旋光性蛋白質(zhì)專題知識講座第48頁4949(一)、旋光性

胱氨酸也是一個特殊氨基酸，它由2個Cys組成，能夠有3種異構(gòu)體蛋白質(zhì)專題知識講座第49頁5050氨基酸α]D(H2O)[α]D(5mol/LHCl)氨基酸[α]D(H2O)[α]D(5mol/LHCl)GlyArg+12.5+27.6Ala+1.8+14.6Lys+13.5+26.0Val+5.6+28.3His-38.5+11.8Leu-11.0+16.0胱氨酸-232Ile+12.4+39.5Cys-16.5+6.5Ser-7.5+15.1Met-10.0+23.2Thr-28.5-15.0Phe-34.5-4.5Asp+5.0+25.4Tyr-10.0Asn-5.30+33.2(3mol/LHCl)Trp-33.7+2.8(1mol/LHCl)Glu+12.0+31.8Pro-86.2-60.4Gln+6.3.+31.8(1mol/LHCl)羥脯氨酸-76.0-50.5蛋白質(zhì)中常見L型氨基酸比旋蛋白質(zhì)專題知識講座第50頁5151（二）、紫外吸收

氨基酸在紅外和遠(yuǎn)紫外區(qū)都有光吸收，但在200-400nm近紫外區(qū)，只有芳香氨基酸有吸收

λ(波長)

ε（摩爾消光系數(shù)）

Phe257nm2.0×102mol-1/L.cm-1Tyr275nm1.4×103mol-1/L.cm-1Trp280nm5.61×103mol-1/L.cm-1蛋白質(zhì)專題知識講座第51頁5252（二）、紫外吸收

蛋白質(zhì)在近紫外區(qū)也有吸收能力。普通蛋白質(zhì)最大吸收波長為280

nm。可利用280nm波長光吸收值檢測蛋白質(zhì)純度和區(qū)分蛋白質(zhì)與核酸蛋白質(zhì)專題知識講座第52頁53多肽肽和肽鏈結(jié)構(gòu)肽物理化學(xué)性質(zhì)活性多肽蛋白質(zhì)專題知識講座第53頁54多肽肽和肽鏈結(jié)構(gòu)肽物理化學(xué)性質(zhì)活性多肽蛋白質(zhì)專題知識講座第54頁5555(一)、肽和肽鏈結(jié)構(gòu)

肽經(jīng)過肽鍵由氨基酸線性聚合而成。肽鍵與酰胺鍵類似。最簡單肽是二肽，含幾個氨基酸肽可稱為幾肽，如八肽、十肽蛋白質(zhì)專題知識講座第55頁5656(一)、肽和肽鏈結(jié)構(gòu)

少于20個氨基酸殘基肽稱為寡肽，多于20個氨基酸殘基肽叫多肽。

為何是氨基酸殘基而不是氨基酸？蛋白質(zhì)專題知識講座第56頁5757(一)、肽和肽鏈結(jié)構(gòu)肽命名要求從N（-NH2）端開始到C（-COOH）端，氨基酸次序從左向右

Ser-Gly-Phe，絲氨酰甘氨酰苯丙氨酸

Phe-Gly-Ser，苯丙氨酰甘氨酰絲氨酸

蛋白質(zhì)專題知識講座第57頁5858(一)、肽和肽鏈結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)專題知識講座第58頁5959(一)、肽和肽鏈結(jié)構(gòu)

全部肽主鏈結(jié)構(gòu)都相同。主鏈由N-Cα-C序列重復(fù)排列，只是側(cè)鏈R不一樣肽鏈結(jié)構(gòu)通式蛋白質(zhì)專題知識講座第59頁60多肽肽和肽鏈結(jié)構(gòu)肽物理化學(xué)性質(zhì)活性多肽蛋白質(zhì)專題知識講座第60頁6161(二)、肽物理化學(xué)性質(zhì)1、熔點(diǎn)高偶極離子酸堿性：末端α-氨基和α-羧基，以及側(cè)鏈R基上可解離基團(tuán)蛋白質(zhì)專題知識講座第61頁6262(二)、肽物理化學(xué)性質(zhì)2、滴定曲線：與氨基酸類似，但更復(fù)雜多價離子等電點(diǎn)蛋白質(zhì)專題知識講座第62頁6363肽α－COOHpKaα－NH3+pKaR基pKapIGly－Asp2.818.604.453.63Gly－Gly3.068.13——5.59Ala－Gly3.178.24——5.70Gly－Ala3.267.91——5.58Gly－Gly－Gly3.267.91——5.68Ala－Ala－Ala－Ala3.427.94——5.68Ala－Ala－Lys－Ala3.588.0110.589.30表4－5一些肽pKa蛋白質(zhì)專題知識講座第63頁6464(二)、肽物理化學(xué)性質(zhì)Gly-Glu-Lys-Ala四肽甘氨酰谷氨酰賴氨酰丙氨酸酸堿性質(zhì)分析溶液pH官能團(tuán)解離（帶電）情況占優(yōu)勢離子凈電荷α－COOH側(cè)鏈COOHα－NH2ε－NH2＜3.5－COOH－COOH－NH3+－NH3++23.7-4.5－COO－－COOH－NH3+－NH3++14.5-7.8－COO－－COO－－NH3+－NH3+07.8-10.2－COO－－COO－－NH2－NH3+-1＞10.2－COO－－COO－－NH2－NH2-2蛋白質(zhì)專題知識講座第64頁6565(二)、肽物理化學(xué)性質(zhì)3、化學(xué)反應(yīng)生成有色物質(zhì)，肽定性或定量測定茚三酮反應(yīng)蛋白質(zhì)專題知識講座第65頁66(二)、肽物理化學(xué)性質(zhì)

含兩個或兩個以上肽鍵化合物與CuSO4在堿性溶液中反應(yīng)，生成藍(lán)紫色復(fù)合物雙縮脲反應(yīng)蛋白質(zhì)專題知識講座第66頁6767(二)、肽物理化學(xué)性質(zhì)利用該反應(yīng)可定性了解蛋白質(zhì)水解程度，測定蛋白質(zhì)含量二肽和氨基酸無此反應(yīng)蛋白質(zhì)專題知識講座第67頁6868(二)、肽物理化學(xué)性質(zhì)

肽含有旋光性。短肽旋光度近似等于氨基酸旋光度之和，長鏈肽