南开大学：生化课件02蛋白质化学.ppt

生物化学知识体系 第 二 章蛋白质化学 Chemistry of Protein 第一节通 论 一、 蛋白质的化学概念 蛋白质（protein）是由许多氨基酸（amino acids）通过肽键（peptide bond）相连形成的有特定空间结构和生物学活性的高分子含氮化合物。 二、 蛋白质的生物学重要性 1. 蛋白质是生物 体重要组成成分 分布广：所有器官、组织都含有蛋白质；细胞的各个部分都含有蛋白质。 含量高：蛋白质是细胞内最丰富的有机分子，占人体干重的45％，某些组织含量更高，例如脾、肺及横纹肌等高达80％。 2. 蛋白质具有重要的生物学功能 作为生物催化剂（酶） 代谢调节作用 免疫保护作用 物质的转运和存储 运动与支持作用 参与细胞间信息传递 3. 氧化供能 三、 蛋白质的分类  纤维状蛋白质和球状蛋白质 四、 蛋白质的元素组成 主要有C、H、O、N，还有S。 有些蛋白质含有少量磷或金属元素铁、铜、锌、锰、钴、钼，个别蛋白质还含有碘 。 ? 蛋白质元素组成的特点 各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16％。 可通过测定含氮量来计算蛋白质： 第二节 蛋白质的组成单位 ——氨基酸 一、氨基酸一般结构特征 蛋白质在酸、碱或酶的作用下，水解为氨基酸（Amino Acid）——蛋白质的基本结构单位。 存在自然界中的氨基酸有数百种，但组成生物体蛋白质的氨基酸主要有20种。 氨基酸结构通式 2个特殊氨基酸 脯氨酸 （亚氨基酸） 氨基酸的构型 组成蛋白质的氨基酸除Gly（R=H）以外都有手性碳原子，在三维空间上就有两种不同的排列方式，它们互为镜影，这两种不同的构型分别称为D-型和L-型。 D/L标记法 甘油醛 D/L 分型为参考标准 二、氨基酸的分类和结构 依R基团结构分： 非极性氨基酸（Nonpolar Amino Acids）9种 极性，不带电荷氨基（Polar,Uncharged Amino Acids）6/7种 酸性氨基酸 (-)（Acidic Amino Acids）2种 碱性氨基酸 (+)（Basic Amino Acids）3种 含极性不带电荷R基团的氨基酸 三、蛋白质中修饰性氨基酸 四、非蛋白质氨基酸 五、氨基酸的一般性质 无色晶体或粉末状 熔点高： 200 °C 紫外吸收性质：芳香、杂环氨基酸 旋光性：Gly除外 溶解性：一般溶于水、稀酸碱；不溶于 有机 溶剂 紫外吸收 大多数蛋白质含有这三种氨基酸残基，所以测定蛋白质溶液280nm的光吸收值是分析溶液中蛋白质含量的快速简便的方法。 旋光性 组成蛋白质的氨基酸除Gly以外，都有手性碳原子， 所以都有旋光性，能使偏振光的偏振面的向左或向右旋转，向左旋转的称左旋，用“一”号表示，向右旋转的称右旋，用“＋”号表示。 六、氨基酸的化学性质 结构 → 性质 1. 两性性质和等电点 氨基酸为两性离子（兼性离子、偶极离子） 两性离子(dipolar ion) 氨基酸是两性电解质 氨基酸的等点点（isoelectric point，pI） 在一定的pH条件下，氨基酸分子中所带的正电荷和负电荷数相等，即净电荷为零，此时溶液的pH称为该氨基酸的等电点(isoelectric point, pI) 。 氨基酸在等电点时溶解度最小。 实验证明在等电点时，氨基酸主要以两性离子形式存在，但也有少量的而且数量相等的正、负离子形式，还有极少量的中性分子。  氨基酸等点点的计算 解离常数：pK值 甘氨酸酸碱滴定曲线 Gly等电点的计算 谷氨酸酸碱滴定曲线 Glu等电点的计算 赖氨酸酸碱滴定曲线 Lys等电点的计算 2. 氨基酸的化学反应 茚三酮反应 亚硝酸反应 甲醛的反应 2.4—二硝基氟苯反应（FDNB） 与苯异硫氰酸（酯）的反应 二甲基氨基萘磺酰氯反应（DNS - Cl） 氨基酸与酰化剂（苄氧羰酰氯）的反应 成盐和成酯反应 茚三酮反应 氨基酸与茚三酮水合物弱酸条件下共热，可生成蓝紫色化合物，其最大吸收峰在570nm处。由于此吸收峰值与氨基酸的含量存在正比关系，因此可作为氨基酸定量分析方法。 亚硝酸反应 甲醛反应 2.4-二硝基氟苯（FDNB/DNFB）反应（Sanger） 苯异硫氰酸（PITC，Edman反应） 5’-二甲氨基萘-1-磺酰氯反应 酰基化反应 成盐和成酯反应 3.氨基酸的分离和分析鉴定 蛋白质的水解→氨基酸混合物 酸水解：6 mol/L HCl, 110 –120 ?C , 24 h 碱水解：5 mol/L N