第二章蛋白质化学Protein Chemistry
第一节蛋白质概述
一、蛋白质的概念
蛋白质是一切生物体中普遍存在的四类生物大分子之一，是生物功能的主要载体。生物遗传形状（存在于信息大分子DNA中）是通过蛋白质来表现的。
蛋白质是由天然氨基酸(amino acid)通过肽键(peptide bond)连接而成的生物大分子，分子量一般在一万到一百万，甚至高达数百万。
蛋白质种类繁多、各具一定的相对分子量、复杂的分子结构和特定的生物功能。
成千上万种蛋白质，在结构和功能上的惊人的多样性归根结底是由20种常见氨基酸的内在性质造成的。
这些性质包括：
①聚合能力；
②特有的酸碱性质；
③侧链的结构及其化学功能的多样性；
④手性。
本节主要讲述这些性质，它们是讨论蛋白质和酶的结构、功能以及许多其他有关问题的基础。
二、蛋白质的化学组成
1、元素组成
C、H、O、N、P、S
蛋白质元素组成的一个特征是∶无论样品来源如何，其含N量一般均在15-17%，平均16%，即1克的N相当于6.25克的蛋白质。
粗蛋白% == N% 6.25
这是凯氏定氮法测定蛋白质含量的基本原理。这里要注意两点：
（1）所测蛋白为粗蛋白
（2）对于某些蛋白质已知含氮量则不用6.25。如小麦为5.83,大豆为5.71等。
2、蛋白质的分子组成
蛋白质=多肽链+非蛋白质物质(辅基)
polypeptide nonprotein （cofactor）
蛋白质在酸、碱、酶的作用下由大分子逐渐水解为分子量较小的胨、肽，最终水解成氨基酸。可见氨基酸是一切蛋白质分子组成的基本单位。有些结合蛋白质含有其它一些小分子物质。
三、蛋白质的分类（至少四类）
(1)根据蛋白质的分子形状分类∶
球状蛋白质（Globular protein）：易溶解、能成结晶。
纤维状蛋白质（Fibrous protein- ）：分子形状不对称，类似棒状或纤维状。难溶，结构物质。
(2)根据蛋白质的化学组成分类∶
简单蛋白质（Simple protein）----只含有氨基酸。如∶溶菌酶
复合蛋白质（Conjugated protein ）----由简单的蛋白质和非蛋白质物质结合而成。如∶血红蛋白(血红素) 复合蛋白质又可分为∶色蛋白（血红蛋白）、糖蛋白、磷蛋白（AA-OH结合，卵黄蛋白）、核蛋白（核糖体-RNA）、脂蛋白（血浆脂蛋白）
(3)根据蛋白质的溶解度分类∶
清蛋白Albumin ∶溶于水（血清白蛋白）。
球蛋白Globulin ∶微溶于水，而溶于稀盐溶液（大豆球蛋白）。
谷蛋白Glutelin ∶不溶于水、醇及盐溶液，而溶于稀酸或碱（米蛋白）。
醇溶蛋白Gliadin ∶不溶于水，但溶于70-80%的乙醇（玉米醇溶蛋白）。
精蛋白Protamine ∶溶于水及酸性溶液，呈碱性。
组蛋白Histone ∶溶于水及稀酸性溶液，含较多的精氨酸和赖氨酸。
硬蛋白Scleroprotein ∶不溶于水、盐、稀碱、稀酸溶液。
(4)根据蛋白质的功能分类∶
活性蛋白质（Active protein）∶如酶(Enzyme ）and 、激素（Hormone）、抗体（antibody)等。
非活性蛋白质（Passive protein）∶是一类结构蛋白质，多起保护和支撑作用。如胶原蛋白和角蛋白(Collagen and keratin) 。
四、蛋白质的分布和生物学意义
形态学功能（Morphological function）毛发、皮肤-角蛋白，骨骼、牙齿-钙+胶原蛋白
生理学功能（Physiology function）：催化、调节、运输、生物膜等
营养学功能（Nutritional function）：外源蛋白的营养功能
第二节蛋白质的基本结构------氨基酸
一、蛋白质的水解
蛋白质可以被酸、碱和蛋白酶水解，在水解过程中逐渐降解成分子量越来越小的肽段，直到最后成为氨基酸的混合物。
蛋白质→多肽→寡肽→二肽→氨基酸
根据蛋白质的水解程度可分为∶完全水解、部分水解
三种蛋白质水解方法的优缺点∶
1、酸水解∶6mol/L盐酸或4mol/L硫酸水解，20小时左右，完全水解。
优点∶不引起消旋作用，得到的是L-氨基酸。
缺点∶色氨酸完全被沸酸破坏，羟基氨基酸和酰胺被部分水解。
2、碱水解∶5mol/LNaOH共煮10-20小时，即可完全水解。
在水解过程中，多数氨基酸有不同程度的破坏，产生消旋作用。特别是引起精氨酸脱氨。
3、酶水解∶
不产生消旋作用，也不破坏氨基酸。
但一种酶往往水解不彻底南需要几种酶的协同作用才能使蛋白质完全水解，并且酶水解所需时间较长。
常用的蛋白酶有∶动物蛋白酶、植物蛋白酶、微生物蛋白酶
二、氨基酸（Amino acid）的结构与分类
1、氨基酸的结构通式∶
（1）都是α-AA，有酸性的-COOH基和碱性的—NH2，为两性电解质。
（2）如果R≠H，α-C为不对称C原子，因而是光学活性物质。
第一特点使不同氨基酸具有某些共同的化学性质；第二特点使各种氨基酸具有某些共同的物理性质。
除Gly无不对称C原子因而无D-及L-型之分外，一切α-氨基酸的α-C原子都为不对称C原子，都具有光学活性，能使偏振光平面向左或向右旋转，向右旋转的叫右旋体，以（+）表示，向左旋转的叫左旋体，以（-）表示。氨基酸的D-及L-型（即氨基酸的光学异构体的表示方法及命名）是以甘油醛或乳酸为原始参考标准的。
由于在天然蛋白质中发现的氨基酸都属L型，因此L型氨基酸称为天然氨基酸。（目前还不能肯定高等动植物是否含有D-型氨基酸，但在细菌中也有发现，且是与氨基糖结合，其生物学功能尚难确定）
命名：氨基酸的化学名称根据有机化学标准命名法命名，如：
α，ε-二氨基己酸（赖氨酸）
通常多用俗名，即根据天然氨基酸的来源和性质命名。如α-氨基乙酸由于具有甜味而称甘氨酸等。
2、常见氨基酸的分类及结构
氨基酸通常根据R基团的结构和性质，有三种主要分类方法∶
(1)、根据R基团的化学性质分为：脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸、杂环族氨基酸
(2)、根据R基团的酸碱性分为：酸性氨基酸、碱性氨基酸、中性氨基酸
(3)、根据R基团的电性质分为∶R基团带电荷AA（酸、碱）、R基团不带电荷［极性氨基酸（羟基、酰胺、巯基）、非极性氨基酸（烃链、芳香环、硫甲基）］
3、蛋白质分子中的非标准氨基酸
稀有氨基酸
非蛋白氨基酸
自然界中还有150多种不参与构成蛋白质的氨基酸。
另外还有从营养学角度分的
