《蛋白質(zhì)化學(xué)》PPT課件.ppt

1、第十一章 蛋白質(zhì)化學(xué),第一節(jié) 蛋白質(zhì)的生物學(xué)意義及其組成 第二節(jié) 氨基酸化學(xué) 第三節(jié) 氨基酸的理化性質(zhì) 第四節(jié) 氨基酸的分離和鑒定 第五節(jié) 肽 第六節(jié) 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu) 第七節(jié) 蛋白質(zhì)的性質(zhì) 第八節(jié) 蛋白質(zhì)的分類,第一節(jié) 蛋白質(zhì)的生物學(xué)意義及其組成,一、蛋白質(zhì)的生物學(xué)意義 1.生物體基本組成成分； 2.催化和調(diào)節(jié)； 3.轉(zhuǎn)運(yùn)和儲(chǔ)存； 4.運(yùn)動(dòng)和支持； 5.免疫保護(hù)； 6.生長(zhǎng)和繁殖； 7.載體和受體； 8.氧化供能。,二、蛋白質(zhì)的分子組成* 1.蛋白質(zhì)的元素組成 含有C、H、O、N等。 蛋白質(zhì)平均含N量約16%。 2.蛋白質(zhì)的組成單位 氨基酸,一、氨基酸的結(jié)構(gòu)* 通式：,第二節(jié) 氨基酸化學(xué),或

2、,L-氨基酸,二、氨基酸分類,1.根據(jù)側(cè)鏈R基的不同 （1）脂肪族AA 含-R側(cè)鏈：Gly、Ala、Val、Leu、Ile 含-OH側(cè)鏈：Ser、Thr 含-S側(cè)鏈：Cys、Met 含-COOH側(cè)鏈：Asp、Glu 含-NH2側(cè)鏈：Arg、Lys 含NH2-CO-側(cè)鏈：Asn、Gln （2）芳香族AA：Phe、Tyr （3）雜環(huán)AA：Pro、His、Trp(也含苯環(huán))；,2.根據(jù)R基極性不同* （1）非極性R基AA：Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Met、Phe、Pro、Trp； （2）不帶電荷的極性R基AA： Ser、Thr、Cys、 Asn、Gln、 Tyr； （3）帶電荷的R基A

3、A ：帶正電的Arg、Lys、His和帶負(fù)電的Asp、Glu。,一、兩性電離和等電點(diǎn)（pI）,第三節(jié) 氨基酸的理化性質(zhì),某氨基酸所帶正負(fù)電荷相等時(shí)，溶液的pH值稱該氨基酸的等電點(diǎn)（pI） *,某氨基酸所帶正負(fù)電荷相等時(shí)，溶液的pH值稱該氨基酸的等電點(diǎn)（pI）； 利用不同氨基酸pI不同（在某一pH條件下帶電不同），可對(duì)它們進(jìn)行電泳分離。 例：下列各氨基酸在PH6.0條件下電泳結(jié)果,原點(diǎn),+,-,Asp Glu Gly Lys Arg 2.8 3.2 6.0 9.7 10.8,二、茚三酮反應(yīng) -AA在加熱條件下，被茚三酮氧化分解產(chǎn)生游離NH3，后者與還原型茚三酮繼續(xù)反應(yīng)，生成藍(lán)紫色化合物，稱茚三酮

4、反應(yīng)。 三、氨基酸的紫外吸收 芳香族氨基酸，如色氨酸，酪氨酸和苯丙氨酸，均有苯環(huán)，對(duì)280nm波長(zhǎng)有強(qiáng)烈的吸收作用，此吸收作用與氨基酸濃度呈正比例，因此可用于AA定量測(cè)定。 蛋白質(zhì)分子中含有芳香族AA，故也有280nm的紫外吸收，故此法也可用于Pr定量。,第五節(jié) 肽,一、肽的組成與命名*,肽的書寫與命名：,命名：丙氨酰甘氨酰絲氨酸 （或簡(jiǎn)寫：H-丙-甘-絲-OH）,1. 谷胱甘肽（GSH） *,二、體內(nèi)活性肽,谷氨酰半胱氨酰甘氨酸,抗氧化，保護(hù)含巰基膜蛋白及巰基酶。,2.促腎上腺皮質(zhì)激素（ACTH）39肽 3.神經(jīng)激素 下丘腦可分泌9種神經(jīng)激素，例： 促腎上腺皮質(zhì)釋放激素 CRH 促甲狀腺激素

5、釋放激素 TRH 促性腺激素釋放激素 GRH 生長(zhǎng)素抑制激素 GHIH 4.垂體激素 抗利尿激素 ADH 催產(chǎn)素 5.神經(jīng)肽 內(nèi)啡肽 腦啡肽 P物質(zhì) 6.胃腸道激素 7. 激肽,三、多肽結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系* 1.發(fā)揮主要功能肽段； 2.發(fā)揮結(jié)合作用肽段； 3.保護(hù)或運(yùn)輸作用肽段。,第六節(jié) 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu),一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)* 多肽鏈中氨基酸的排列順序稱為蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)。,O NH2-CH-C R1 OH,O NH-CH-C H R2 OH,+,-H2O,O NH2-CH-C R1,O NH-CH-C R2 OH,肽鍵： 指一個(gè)氨基酸的-羧基與另一個(gè)氨基酸的-氨基之間脫水縮合形成的化學(xué)鍵。,二

6、、蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu),肽鍵的特點(diǎn)： 1. 鍵長(zhǎng)為0.132nm ,介于單鍵（鍵長(zhǎng)為0.147nm）與雙鍵（鍵長(zhǎng)為0.128nm）之間； 2. 具雙鍵的性質(zhì)，即不能旋轉(zhuǎn)。,肽鍵平面,123.5,120.5,116,122,119.5,118.5,肽鍵平面（肽單元，peptide unit ） 參與構(gòu)成肽鍵的6個(gè)原子（C1、 C、O、N、H、C 2)被約束在同一個(gè) 平面上，C1和C 2處平面對(duì)角，這樣 的平面單位稱為肽平面。,（1）概念* 指多肽鏈中主鏈原子的局部空間排布即構(gòu)象，并不涉及側(cè)鏈部分的位置。 維系二級(jí)結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵是氫鍵。,1.二級(jí)結(jié)構(gòu),（2）二級(jí)結(jié)構(gòu)類型 * -螺旋,多數(shù)呈右手螺旋 每周

7、含3.6個(gè)殘基,螺距0.54nm 每個(gè)殘基的-NH和前面相隔三個(gè)殘基的-CO之間形成氫鍵 側(cè)鏈基團(tuán)（R）位于螺旋的外側(cè),-螺旋模型圖,0.54nm 3.6殘基,C,N,-折疊,肽段間可順向平行或逆向平行排列 碳位于折疊的頂點(diǎn) 肽段間借-CO和-NH形成氫鍵肽鏈呈鋸齒狀,-轉(zhuǎn)角,-轉(zhuǎn)角,C,N,N,H,O,C,N,N,N,C,C,C,C,C,C,C,O,O,O,R3,R2,R4,R1,H,H,H,H,H,H,R2常為Pro,自由回轉(zhuǎn)（無(wú)規(guī)卷曲）,超二級(jí)結(jié)構(gòu) 是指在多肽鏈內(nèi)順序上相互靠近的二級(jí)結(jié)構(gòu)常常在空間折疊中彼此相互作用，形成規(guī)則的二級(jí)結(jié)構(gòu)聚合體； 它是蛋白質(zhì)構(gòu)象中二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)之間的一個(gè)層次

8、，故稱超二級(jí)結(jié)構(gòu)。通常類型有： 1. 2. 3., ,結(jié)構(gòu)域： 是指在較大蛋白質(zhì)分子中，由于多肽鏈上相鄰的超二級(jí)結(jié)構(gòu)緊密聯(lián)系，形成二個(gè)或多個(gè)在空間上可以明顯區(qū)別的局部區(qū)域（一般為球狀），該區(qū)域稱為結(jié)構(gòu)域。 結(jié)構(gòu)域約含100-200個(gè)氨基酸殘基，各自有獨(dú)特的空間構(gòu)象，并承擔(dān)不同的生物學(xué)功能。,輕鏈,抗體分子中結(jié)構(gòu)域示意圖,重鏈,2.三級(jí)結(jié)構(gòu)*,指在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，多肽鏈進(jìn)一步卷曲、折疊而形成具有一定規(guī)律的三維空間結(jié)構(gòu)。三級(jí)結(jié)構(gòu)是一條多肽鏈的完整的構(gòu)象，包括全部的主鏈和側(cè)鏈的專一性的空間排布。,維系三級(jí)結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵：氫鍵、疏水鍵、鹽鍵和范德華力等次級(jí)鍵以及二硫鍵。,3.蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)* 指具有

9、二條或二條以上獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈組成的蛋白質(zhì)，其多肽鏈間通過次級(jí)鍵相互結(jié)合，而形成空間結(jié)構(gòu)。,亞基： * 四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子中每個(gè)具有獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈單位。,三、蛋白質(zhì)分子中的副鍵（次級(jí)鍵） 1.氫鍵 維系二級(jí)結(jié)構(gòu)主要力； * 2.鹽鍵 3.疏水鍵 維系三、四級(jí)結(jié)構(gòu)主要力* 4.二硫鍵,穩(wěn)定各種蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的次級(jí)鍵,第七節(jié) 蛋白質(zhì)的理化性質(zhì),一、蛋白質(zhì)的分子量和形狀 1.蛋白質(zhì)的沉降系數(shù) 2.蛋白質(zhì)的擴(kuò)散、透析和粘度 3.蛋白質(zhì)的凝膠過濾,二、蛋白質(zhì)的兩性電離和等電點(diǎn)*,利用不同蛋白質(zhì)pI不同（在某一pH條件下帶電不同），可采用電泳法或離子交換法對(duì)它們進(jìn)行分離。,三、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì) 蛋白質(zhì)是高分子化合物，不易透過半透膜，因此可用透析法純化蛋白質(zhì)；,水化膜和同種電荷是維持蛋白質(zhì)溶液穩(wěn)定 的重要因素。 *,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,四、蛋白質(zhì)的沉淀*,1.鹽析 高濃度鹽沉淀溶液中的蛋白質(zhì)，稱為鹽析。 原理：破壞水化膜和中和電荷。 2.有機(jī)溶劑沉淀 原理：破壞水化膜。,3.重金屬鹽類沉淀,4.生物堿沉淀試劑,H2N-Pr-COO- + M + H2N-Pr-COOM,+ H3N-Pr-COOH + X- XH3N-Pr-COOH,(pHpI),(pHpI),六、蛋白質(zhì)的