生物化学第二章蛋白质化学下63页PPT

酪氨酸 max＝278nm
苯丙氨酸
max＝259nm
色氨酸 max＝279nm
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3. 化学性质
（1）-氨基参与的反应 ①与亚硝酸反应：得到-羟基酸并放出氮气。 是范斯来克法定量测定氨基酸的基本反应。 可以用氨基氮与总蛋白氮的比例表示蛋白质的 水解程度。
N H 2
蛋白质含量 = N含量×6.25
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二、蛋白质的分类
1. 分类依据——蛋白质不能按化学结构分类
常用依据：生物来源、理化性质、分子形状、化学组成 等。 2. 三种分类方法——按组成分类常用
1）根据分子形状：球状和纤维状蛋白；
球状蛋白：轴比小于10，较易溶解。 常见：血红蛋白，血清球蛋白，豆类球蛋白等。 纤维状蛋白：轴比大于10，不溶于水。
NH2 O
H2N CHC OH
-CO2
CH2NH2 -氨基丁酸
(CH2)2
(CH2)2
COOH
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COOH
（3）氨基和羧基共同参与的反应
①与茚三酮的反应：
O
O
O+ HR-CH-COH O+RHC+C H2+ O O N3H
OH O
N2H
OH O
水合茚三酮
还原茚三酮
OO
OO
O+ H N3+ HH
O H
RC H C O O H + H N O 2 RC H C O O H + N 2 + H 2 O
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3. 化学性质
（1）-氨基参与的反应
②与甲醛发生羟甲基化反应：
R—CH—COO-

肽链内形成氢键，氢键的取向 几乎与轴平行，第一个氨基酸 残基的酰胺基团的-CO基与第 四个氨基酸残基酰胺基团的NH基形成氢键（包含13个原 子）。
蛋白质分子为右手-螺旋。
（1）-螺旋
-螺旋
表 几种螺旋结构参数
结构类型 残基/圈 1个氢键环的原子数 每个残基高度（nm） Φ Ψ
310螺旋 3.0
位 置
及顺序分析，
的 然后同其它方法分析的肽段进行比较，
确 确定二硫键的位置。
定
2.4 蛋白质的高级结构
2.4.1 肽单位平面结构和二面角
O
O
O
H
H
H
H2N
C
C
N H
C
C
N H
C
C
R
R
R
N端
肽单位
肽单位
O
H
H
NH C C N C COOH
H
R
R
C端
肽单位： 主肽链中的重复单位
肽键平面—由于肽键的双键性质，使得形成肽键的N、C原子以及它们相 连的四个原子形成一个平面，这个平面就叫肽键平面。
蛋白质构件分子是氨基酸。 氨基酸是蛋白质的基本单位。 自然界存在的氨基酸有300多 种，但合成蛋白质的氨基酸只 有20种，都属于α-氨基酸，其 中除甘氨酸外，其余都是L-α氨基酸。
蛋白质分子中的20种 氨基酸在DNA分子中有它 们特异的遗传密码相对应，
因而也称编码氨基酸 （Coding amino acid）。 新近发现的硒代半胱氨酸 （SeCys）也是一种编码 氨基酸。
由 两 个 氨 基 酸 组 成 的 肽 称 为 二 肽 ， 由 多 个 氨 基酸组成的肽则称为多肽。因为多肽呈链状， 所以又称为多肽链。组成多肽的氨基酸单元称 为氨基酸残基。

现状
生物化学已经成为生命科学领域的重要分支，与分子生物学、遗传学、细胞生 物学等学科相互渗透，共同揭示生命的奥秘。同时，生物化学在医学、农业、 工业等领域的应用也越来越广泛。
生物化学在医学领域重要性
A
疾病诊断
生物化学方法可用于检测血液中特定生物分子 的含量或结构异常，从而辅助疾病的诊断，如 血糖、血脂检测等。
脂类分类方法
根据化学结构和性质，脂类可分为简单脂质（如脂肪酸、甘油酯等 ）和复合脂质（如磷脂、糖脂等）。
脂类在生物体内的分布
不同生物体内的脂类分布有差异，如动物体内主要储存甘油三酯， 而植物体内则以脂肪酸为主。
甘油三酯分解代谢过程剖析
01
甘油三酯的分解代谢途径
甘油三酯在体内主要通过脂肪酶的催化作用分解为甘油和脂肪酸，进而
药物研发
通过对生物体内代谢途径和药物作用机制 的研究，有助于设计和开发新的药物，提 高治疗效果和降低副作用。
B
C
营养与健康
生物化学在营养学领域的应用有助于了解食 物中营养成分的代谢和利用，为合理膳食和 营养补充提供科学依据。
遗传性疾病研究
生物化学方法可用于研究遗传性疾病的发病 机制和治疗方法，如基因疗法和干细胞疗法 等。
酶活性调节的方式
包括共价修饰、变构调节、酶原激活 和抑制剂作用等。
酶在医学领域应用实例分析
酶与疾病的关系
酶的异常与多种疾病的发生和发展密切相关，如酶缺陷病、代谢 性疾病等。
酶在疾病诊断中的应用
利用酶的特异性催化反应，开发酶学诊断方法，如酶活性测定、同 工酶分析等。
酶在疾病治疗中的应用
通过补充或抑制特定酶的活性，达到治疗疾病的目的，如酶替代疗 法、酶抑制剂疗法等。
进入血液循环被组织细胞摄取利用。

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（Asp,D）
谷氨酸
（Glu,E）
天冬酰胺 （Asn,N）
谷氨酰胺 （Gln,Q）
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碱性氨基酸
赖氨酸 （Lys,K）
精氨酸 （Arg,R）
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杂环
组氨酸 （His,H）
中性脂肪族氨基酸
甘氨酸 （Gly,G）
丙氨酸 （Ala,A）
缬氨酸 （Val,V）
含羟基或硫脂肪族氨基酸
◆ 蛋白质是生命活动的物质基础，它参与了几乎 所有的生命活动过程。蛋白质的主要生理功能:催化
功能；结构功能；调节功能；防御功能；运动功能；运 输功能；信息功能；储藏功能 • • • • •
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1.蛋白质顺序异构现象是蛋白质生物功能多样性和种属特异
性的结构基础。
2.催化作用：在体内催化各种物质代谢反应的酶几乎都
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二、氨基酸的分类
自然界中游离存在的AA有300多种，生物体中发现 的 AA已有180多种，但构成蛋白质的AA只有20种 名称（三句半口诀）
甘丙缬亮异
苏丝半蛋天 谷精赖苯酪 组色脯
AA的名称常使用三字母的简写符号表达，也使用单 字母的简写符号表示--主要用于表达长多肽链的AA顺序
10.其它：甜味蛋白、毒素蛋白等都具有特异的生物学功 能。
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结构蛋白
构建生命体的材料（没有不含蛋白 的生物体）
如a-角蛋白、胶原蛋 白
催化作用
高效专一地催化机体内几乎所有的 生化反应
酶
调节作用
通过体液，神经系统调节机体代谢 活动有序进行
如激素、神经递质、 钙调蛋白、阻遏蛋白

HA
H+ + A-
K平衡= [H+] * [A-]/[HA] pK平衡 = pH - lg{[A-]/[HA]} pH = pK平衡 + lg{[A-]/[HA]}
氨基酸的等电点的计算
R+

-H+ k1
R0
-H+ k2
R-
pH = pK1 + lg {[R0] / [R+]} pH = pK2 + lg {[R-] / [R0]}
• 酸性氨基酸：pI = (pK1 + pKR-COO- )/2
• 碱性氨基酸：pI = (pK2 + pKR-NH2 )/2
侧链可解离的氨基酸等电点计算举例： 记忆诀窍：氨基酸处于电荷为零时的环境pH
谷氨酸的解离
组氨酸的解离
谷氨酸，PI=(pK1 + pKR )/2 =3.22
组氨酸，PI=(pK2 + pKR )/2 =7.59
苯丙氨酸 (Phe, F)
酪氨酸 (Tyr, Y)
色氨酸 (Trp, W)
3种芳香族氨基酸的结构式
氨基酸的分类（3）
一般来讲，极性氨基酸大部分都是亲水 氨基酸，但甲硫氨酸是极性氨基酸而不 是亲水氨基酸
R基团对水分 子的亲和性
亲水氨基酸： 上述11种极性氨基酸 - 甲硫氨酸 + 酪氨酸 （11种） 疏水氨基酸（9种）
第二章 蛋白质化学
Protein Chemistry

蛋白质的生物学功能 蛋白质的元素组成 氨基酸 肽 蛋白质的结构 蛋白质的结构与功能的关系 蛋白质的性质 蛋白质的分类
第一节 蛋白质的生物学功能

• Ala Arg Asp
Asn
Cys Glu Gln Gly
His
Ile
Leu
Lys
Met Phe Pro
Ser
Thr
Trp
Tyr
Val
、 20种氨基酸可按其侧链分类
• 氨基酸的侧链可以按照它们的化学结构分为 三类，即：脂肪族氨基酸；芳香族氨基酸； 杂环氨基酸。
1）脂肪族氨基酸（中性）
甘氨酸 Glycine
非极性氨基酸（八种）
不带电何的极性氨基酸（八种）
带负电荷的氨基酸（2种）
带正电荷的氨基酸（2种）
➢第21种基本氨基酸是硒代半胱氨酸（Selenocysteine, Sec） ➢第22种基本氨基酸是吡咯赖氨酸（Pyrrolysine, Pyr） ➢两种罕见基本氨基酸是在特定生物的特定调控条件下生成。
O
H 2N CH C OH
CH 2
SH
C
（ α-氨基-β-巯基丙酸 ）
两个半胱氨酸氧化可生成胱氨酸
人头发的电子显微镜照片与模型
烫发过程：
1、加还原剂（巯基乙醇） 打开二硫键。
2、加氧化剂（双氧水） 重新生成错位二硫键。
1）、脂肪族氨基酸（含羟基或硫）
丝氨酸 Serine 苏氨酸 Threonine 半胱氨酸 Cysteine 甲硫氨酸 Methionine
O H 2N CH C OH
CH OH CH 3
T
（ α-氨基-β-羟基丁酸 ）
L-Threonine D-Threonine
L-alloThreonine
D-allo-
Threonine
苏氨酸的光学异构体
1）、脂肪族氨基酸（含羟基或硫）

四、Protein的二级结构——无规那么卷曲
random coil
α-helix
β-turn β-sheet
无规卷曲泛指不能被归入明确的二级结构如螺旋和折叠的多肽区段， 但也不是完全没有规那么的，也像其他二级结构一样是明确而稳定的 结构。
五、纤维状蛋白——α角蛋白
α-螺旋 初原纤维
〔1〕α角蛋白 头发和羊毛的根本结构 是α-角蛋白，α-螺旋 是α-角蛋白的根本结构 单位;伸缩性能很好，加 热拉伸可转变成β构象， 因此湿热的头发可以拉 伸到原长度的2倍
空间位阻：Gly的R基太小，难以形成α-螺旋所需的两面角，所 以和Pro一样也是螺旋的最大破坏者；而Asn、Leu侧链很大 ，防碍α螺旋的形成；假设肽链中连续出现带庞大侧链的氨基 酸如Ile，也难以形成α-螺旋。
静电斥力: 假设一段肽链有多个Glu或Asp相邻，那么因 pH=7.0时都带负电荷，防碍α螺旋的形成；同样多个碱性 氨基酸残基在一段肽段内，正电荷相斥，也防碍α螺旋的形 成。
在组织层次上介于二级和三级结构之间，但没有聚集成具有功能的结构域。
其(E①疏F-h水a侧nd链-C埋折a2在+叠-分bin子中d内ing部，m，o亲tif-〕水碳侧链原在子分子总外表是处于折叠的角上，氨基酸的R基团处于折叠的棱角上并 有五与关、螺 纤棱旋维的状角写蛋垂法白，—直用—“α。n角S〞蛋相来白邻表示R: 基团之间的距离为0.7nm ② -折叠结构的氢键主要是由两条肽链间形成的，也可以在同一肽链的不同局部间形 成。几乎所有肽键都参与链内氢键的交联，氢键与链的长轴接近垂直。
➢二硫键绝大多数情况下二硫键是在多肽链的β－转角附近形成的。。假设二硫键的 形成并不规定多肽链的折叠，然而一旦蛋白质采取了它的三维结构那么二硫键的形成 将对此构象起稳定作用,蛋白质中所有的二硫键相继被复原将引起蛋白质的天然构象 改变和生物活性丧失。在许多情况下二硫键可选择性的被复原。

第二章
蛋白质
目 录
一、蛋白质的种类、含量与分类 二、氨基酸 三、肽 四、蛋白质的结构 五、蛋白质的性质 六、食物中的蛋白质 七、蛋白质的分离与纯化
一、蛋白质的化学组成与分类


主要组成元素：C、H、O、N、S 及 P、Fe、 Cu、Zn、Mo、I、Se 等微量元素。 百分数约为：碳占50~55%，氢占6~8%， 氧占20~30%，氮占15~18%及硫占0~4%。 大多数蛋白质所含氮素约为16%，因该元素容 易用凯氏(Kjeldahl)定氮法进行测定。 故蛋白质的含量可由氮的含量乘以 6.25(100/16)计算出来: 即：蛋白质含量＝6.25×样品含氮量
aa向正极移动 aa向负极移动 aa不移动
pI的测定：
酸碱滴定法； 基于aa所带基团 均可解离； 得到弱酸弱碱曲 线； 根据aa上可解离 基团的pK值计算 等电点： pK：解离常数。 以甘氨酸为例：

由此可知：



在生理pH内，aa 的羧基和氨基全部解离； 具有这种性质的物质称两性电解质； 带有相反基团的分子叫两性离子； 滴定中Gly的阳离子（R+）、阴离子（R-） 和两性离子（R°）的比例随pH而变； 当溶液中只有两性离子时， pH = pI
蛋白质氨基酸
蛋白质中存在的20种氨基酸，除脯氨酸外，在其 α -碳原子上都有一个自由的羧基及一个自由的氨基； 由于脯基酸的α -氨基被取代，它实际上是一种α -亚 氨基酸。此外，每种氨基酸都有一个特殊的R基团。
生物体内常见氨基酸的分类：

蛋白质氨基酸： 蛋白质中常见的20种氨基酸 稀有的蛋白质氨基酸：蛋白质组成中，除上述20 种常见氨基酸外，从少数蛋白质中还分离出一些 稀有氨基酸，它们都是相应常见氨基酸的衍生物。 如4-羟脯氨酸、5-羟赖氨酸等。 非蛋白质氨基酸：生物体内呈游离或结合态的氨 基酸。

氨基酸缩写符号：略
氨基酸的理化性质
①PI，两性解离 概念： ②紫外吸收：280nm（色、苯、酪） ③颜色反应、“茚三酮”570nm
3. 掌握肽键、多肽链一级结构和高级结构的概念
[肽]
概念：2个aa之间
→以酰胺缩合，此酰胺键称为
肽键。-CONHC-
肽链：有方向性自N→C，链内的aa叫残基。
生物活性肽：10肽以内为寡肽，MW. 1万以内为多
蛋白质变性是由于 A. 蛋白质的一级结构的改变 B 蛋白质亚基的解聚 C 蛋白质空间构象的破坏
D 辅基的脱落 E 蛋白质水解
答案：[C]
[评析]： 本题考点：蛋白质变性的概念
在某些理、化因素作用下，使蛋白质特定的空间构象破坏，导致 其理化性质 改变、生物学性质改变，称为蛋白质的变性作用。一般认为蛋白质变性主要发生二 硫键和非共价键破坏，即空间构象的破坏并不涉及一级结构的改变。
酶
[概念]：
缺O 时，葡萄糖分解生成乳酸的过程。 主要: 肝 70 ~ 80 %
2 [调节]：四个关键酶。
FFA ATP CoA 脂酰CoA +AMP + PPi
[部位]：胞液。 特点：Km不变， Vmax↓
核酸的一级结构、空间结构与功能。
白三烯：过敏反应的慢反应物质，促进炎症和过敏反应等
抗代谢物的作用及机制。
米式常数的意义
①Km为速度是最大反应速度一半时的[S] ②[S]≥Km, Km不计, V=Vmax ③[S]≤Km,分母的[S]不计,反应速度V与[S]成正比
④Km反映酶与作用物的亲合力,Km大，亲合力小； Km小，亲合力大。
（2）酶浓度的影响：V与酶浓度成正比。 （3）pH的影响：最适pH——酶活性最大时的pH。