第三章：蛋白质化学.ppt

第三章 蛋白质化学 Biochemistry of Proteins翁美芝 一、蛋白质的元素组成 蛋白质含量=样品所含氮量×6.25 二、蛋白质的基本组成单位—氨基酸 （一）氨基酸的结构 根据R基的结构与性质分类：五类 1、非极性脂肪族R基氨基酸（非极性中性氨基酸）：7种 2、极性不带电荷R基氨基酸（极性中性氨基酸）：5种 3、芳香族R基氨基酸：3种 4、带正电荷R基氨基酸（碱性氨基酸）：3种 5、带负电荷R基氨基酸（酸性氨基酸）：2种 极性不带电荷R基氨基酸（极性中性氨基酸） 芳香族R基氨基酸 带正电荷R基氨基酸（碱性氨基酸） （1）紫外吸收特征 （3）氨基酸的两性解离和等电点 等电点：氨基酸呈电中性时溶液的pH值称为氨基酸的等电点（ isoelectric point, pI），这种分子称为兼性离子 ，此时，氨基酸解离成阳离子及阴离子的趋势相等，所带净电荷为零。 三、蛋白质的辅基 一、肽键与肽平面 （二）肽：氨基酸的链状缩合物 （三）生物活性肽 体内存在有许多有生理活性的寡肽或多肽，如： 抗氧化剂：谷胱甘肽（巯基为主要功能基团） 激素：抗利尿激素、血管紧张素Ⅱ、催产素、促肾上腺皮质激素、内啡肽、脑啡肽等。 一、一级结构 primary structure 多肽链中氨基酸组成与排列顺序 包括氨基酸所有的共价连接，尤其是肽键和二硫键 二、二级结构 secondary structure 蛋白质的二级结构：是指多肽链的主链本身通过氢键沿一定方向盘绕、折叠而形成的构象（多肽链局部肽段形成的构象）. 它只涉及肽链主链的构象及链内或链间形成的氢键。(二级结构不涉及侧链的构象) 主要有?-螺旋、?-折叠、?-转角、无规卷曲等 5．超二级结构（super secondary structure） 超二级结构：指几个二级结构单元在空间上进一步聚集和结合形成的特定构象单元，如??、??、???、螺旋-转角-螺旋等，又叫模体（motif）或基序。它是蛋白质从二级结构延伸到三级结构的一个新的结构层次。如亮氨酸拉链（??组合）和锌指结构（ ???组合） 。 三、三级结构 tertiary structure 1、三级结构：指在二级结构基础上，多肽链中相距较远的侧链通过相互作用进一步盘绕成特定的空间结构，其包括了主链和侧链所有原子的空间排布。 稳定力：疏水作用、氢键、离子键和范德华力等非共价键及二硫键等少量共价键。 2．结构域（domain）： 结构域：许多较大蛋白质的三级结构中存在着一个或多个稳定的球形折叠区，它是超二级结构的进一步组合、折叠，且在蛋白质分子构象上明显可区分的、相对独立的区域性结构。 四、四级结构 quaternary structre 五、维持蛋白质分子空间结构的主要化学键 蛋白质分子特定的空间结构需要一些作用力来维系才能使其稳定，维系空间结构的作用力包括肽键、二硫键、氢键、疏水作用、离子键和范德华力 五、维持蛋白质分子空间结构的主要化学键 蛋白质分子特定的空间结构需要一些作用力来维系才能使其稳定，维系空间结构的作用力包括肽键、二硫键、氢键、疏水作用、离子键和范德华力 蛋白质的理化性质 一些与氨基酸相似的理化性质，如两性电离、pI、呈色反应等 有大分子蛋白质所特有的一些理化性质，如胶体性质、变性、沉降等 4 蛋白质的两性电离和等电点 2.蛋白质的扩散与沉降 与低分子溶液比较，蛋白质溶液的粘度大，在水中的扩散速度慢。 在离心力的作用下，蛋白质颗粒也可以发生沉降，对于某一特定蛋白质颗粒，其沉降速度与离心加速度之比为一常数，该常数称为沉降系数，用S（Svedberg，1S=10-13秒）表示。 由于蛋白质的沉降速度与蛋白质的分子质量有关，用沉降系数可以粗略地反映蛋白质分子的大小。 3.蛋白质的变性与复性 变性：理化因素影响→蛋白质空间构象破坏→蛋白质理化性质改变，生物学活性丧失 理化因素：加热、紫外线、强酸强碱、有机溶剂、重金属盐等 可逆变性（复性）：去除变性因素，蛋白质构象恢复，恢复原有生物学活性 核糖核酸酶的变性与复性示意图 变性蛋白质特点： 一、蛋白质沉淀 蛋白质分子相互聚集从溶液中析出的现象称为蛋白质沉淀(precipitation) 原理：破坏蛋白质溶液的稳定因素：同种电荷和水化膜 1.盐析法（salting out） 概念：高浓度中性盐沉淀水溶液中的蛋白质 原理：破坏水化膜，中和电荷 常用中性盐：（NH4）2SO4、Na2SO4、NaCl、MgSO4 特点：蛋白质不变性（盐析得到的蛋白质沉淀经过透析脱盐后仍然有生物活性）。 2.有机溶剂沉淀蛋白质 原理：破坏水化膜 等电点时更易沉淀 常用有机溶剂：乙醇、丙酮 特点：蛋白质易变性，需低温进行 3.重金属盐