蛋白质、酶、核酸复习

二.肽单位
肽键的四个原子和与之相连的两个α-碳原子所组成的基团。
肽单位：实际就是一个肽平面
Cα C O N Cα H
肽平面或酰胺平面：
组成肽单位的4个原子和2个相邻的α碳原子都处 于同一个平面内，此刚性结构的平面称为肽平面 或酰胺平面。
肽键平面——由于肽键具有部分双键的性质，使参与 肽键构成的六个原子被束缚在同一平面上，这一平面 称为肽键平面或肽单元。蛋白质构象的基本单位。
之间失水形成的酰胺键称为肽键，所形成的化合物称 脱去的水分子数=肽键 为肽。 数=aa数-肽链数 由两个氨基酸组成的肽称为二肽；小于10个氨基酸的 称为寡肽；由10个以上氨基酸组成的肽则称为多肽。 组成多肽的氨基酸单元称为氨基酸残基
丢失的水 分子数比 氨基酸残 基数少一 个
20种aa的平均相对分子量是138，但大多是较小的aa组

氨基酸的结构和分类
COOH
H2N—Cα—H
不变部分
R
不带电形式
COOC H H2N CH2 H2C CH2
Pro
脯氨酸
2.2 氨基酸的分类
基本氨基酸(编码的蛋白质氨基酸):组成蛋白质， 20种， 稀有氨基酸：是多肽合成后由基本aa经酶促修 饰而来。 非蛋白质氨基酸：存在于生物体内但不组成蛋 白质 (约150种)。
教 师：郭 华
本章要点
蛋白质的生物功能、化学组成及其分
类 氨基酸 amino acids 肽 蛋白质的结构 蛋白质的性质 蛋白质的分离、纯化
Part 1 蛋白质
蛋白质是构成生物体最基本的结构物质和 功能物质； 分布广：是构成生物体最基本的结构物质 和功能物质； 含量高：蛋白质是生物体内含量最丰富的 物质，占人体干重的45%，某些组织含量 更高，例如：脾、肺、横纹肌等部位含量 高达80%。

肽键中的 C-N 键具有部分
双键性质，不能自由旋转。 肽平面或酰胺平面。 肽主链中N-Cα和Cα-C 是 单键，可自由旋转，夹角 称为二面角。 在大多数情况下，以反式 结构存在，而Pro的肽键 可能出现顺、反两种构型。
-CO-NH-
酰胺平面与α-碳原子之间形成的二面角 （ φ和ψ ）
Part 2 结构单位——氨基酸（amino acid）
除脯氨酸外，这些天然氨基酸在结构上有 其共同特点：每个氨基酸分子中与羧基相 邻的α-碳原子（Cα）上都结合有一个氨 基，故称为α-氨基酸。此外与α-碳原子相 连的还有一个氢原子和一个各不相同的侧 链称为R基； 除了甘氨酸外， α-氨基酸的α-C都是一个 手性碳原子。 具有酸性的-COOH和碱性 -NH2 ，为两 性物质
成蛋白质，这些较小的aa平均相对分子量是128，又因 为形成肽键后失去1分子水，所以，aa残基平均分子量 是110. 对于简单蛋白质，用110除它的相对分子量即可估计它 的aa数目
在多肽链中，氨基酸残基按一定的顺序排列，这种排



列顺序称为氨基酸顺序 通常在多肽链的一端含有一个游离的 -氨基，称为氨 基端或N-端；在另一端含有一个游离的 -羧基，称为 羧基端或C-端。将含有氨基的aa写左边，羧基在右边； 氨基酸的顺序是从N-端的氨基酸残基开始，以C-端氨 基酸残基为终点的排列顺序。如下述五肽可表示为： Ser-Val-Tyr-Asp 命名：某氨酰某氨酰某氨基酸 有时两端会连接成环状态
测定多肽链的数目 拆分多肽链 断开多肽链内的二硫键 测定每一肽链的氨基酸组成 鉴定多肽链的N-末端和C-末端 裂解多肽链为较小的肽段 测定各肽段的氨基酸序列 利用重叠肽重建完整多肽链的一级结构 确定二硫键的位置
末端测序法（1）
N末端：
1、DNFB（Sanger）法 2、丹磺酰氯（DNS）法 3、PITC（Edman）法 4、酶法
• 1、酶易失活、条件温和 • 使蛋白质等生物大分子变性因素可引 起酶的失活 • 2、酶具有高催化效率（以消化食物为例）
• 酶的转换数（kcat)：表示酶的催化效率，指一定条 件下每秒每个酶分子转换底物的分子数，或每秒每微 摩尔酶分子转换底物的微摩尔数。（大多数：1—104）
• 3、酶催化反应具有高度专一性 • 4、酶的活性易受调节和控制

Section 3 蛋白质的分类

蛋白质是构成生物体最基本的结构物质和 功能物质；含量高达45%；
球状蛋白 球状蛋白分子对称，多 数溶于水或中性盐溶液
1. 蛋白质形状
纤维状蛋白
纤维状蛋白是动物体的 基本支架和外保护成分， 多数不溶于水
按分子组成分类：
简单蛋白 仅由氨基酸 组成，不含 其它成分 （按溶解度）
等电点（pI） pH > pI AA “ - ” AA向正极移动 pH < pI AA “ + ” AA向负极移动 pH = pI AA “ 0 ” AA不移动 等电点时：氨基酸溶解度最小易沉淀
等电点计算 ①侧链为非极性基团或虽为极性基团但不解离的氨
基酸：pI=½(pK1+pK2)
②酸性氨基酸(Glu、Asp)及Cys：pI=½(pK1+pKR)
（二）结构域
• 结构域：指多肽链在二级结构或超二级 结构的基础上形成三级结构的局部折叠 区，它是相对独立的球状实体，称为结 构域。 • 结构域有时也指功能域。一般说，功能 域是蛋白质分子中能独立存在的功能单 位。功能域可以是一个结构域，也可以 是两个或两个以上的结构域。
三、蛋白质变性与沉淀
1、蛋白质的变性(denaturation) 在某些物理和化学因素作用下，其特定的空间构 象被破坏，也即有序的空间结构变成无序的空间结构， 从而导致其理化性质改变和生物活性的丧失。
二面角
两相邻酰胺平面之间，能以 共 同 的 Cα 为 定 点 而 旋 转 ， 绕 Cα-N键旋转的角度称φ角，绕 C-Cα键旋转的角度称ψ角。φ 和ψ称作二面角，亦称构象角
3、
肽的重要性质
1、 旋光性 一般短肽的旋光度等于其各个氨基酸的旋光度的总和。 2、 肽的性质 酸碱性质 肽的酸碱性质主要取决于Ｎ端α－ＮＨ２和Ｃ端α－ COOH以及侧链Ｒ上可解离的基团。 在长肽或蛋白质中，可解离的基团主要是侧链基团 等电 点（pI） α－COOH的pK值比游离态aa的大，Ｎ端α－ＮＨ２的 pK值比游离态aa的小一些。 茚三酮反应 双缩脲反应是多肽和蛋白质的特有反应。（CuSO4） 作用显紫红色； 三肽以上的多肽
清蛋白 球蛋白
2. 分子组成
谷醇溶蛋白 谷蛋白 精蛋白 组蛋白 硬蛋白
核蛋白 糖蛋白 脂蛋白 金属蛋白 磷蛋白 血红素蛋白 黄素蛋白
结合蛋白 （按辅基）
•
•
简单蛋白又称为单纯蛋白质(simple
•
• •
protein) ；这类蛋白质只含由-氨基酸组成的 肽链，不含其它成分。 1、清蛋白和球蛋白：albumin and globulin广 泛存在于动物组织中。清蛋白易溶于水，球 蛋白微溶于水，易溶于稀酸中。 2、谷蛋白(glutelin)和醇溶谷蛋白(prolamin)： 植物蛋白，不溶于水，易溶于稀酸、稀碱中， 后者可溶于70－80％乙醇中。 3、精蛋白和组蛋白：碱性蛋白质，存在与细 胞核中。 4、硬蛋白：存在于各种软骨、腱、毛、发、 丝等组织中，分为角蛋白、胶原蛋白、弹性 蛋白和丝蛋白。
结合蛋白(conjugated protein)
• 由简单蛋白与其它非蛋白成分结合而成， • 色蛋白：由简单蛋白与色素物质结合而成。如 血红蛋白、叶绿蛋白和细胞色素等。 • 糖蛋白：由简单蛋白与糖类物质组成。如细胞 膜中的糖蛋白等。 • 脂蛋白：由简单蛋白与脂类结合而成。 如血 清-，-脂蛋白等。 • 核蛋白：由简单蛋白与核酸结合而成。如细胞 核中的核糖核蛋白等。
③碱性氨基酸(赖、精、组)：pI=½(pK2+pKR)
3、紫外吸收： Trp、Tyr和 Phe在280nm波
长附近具有最大
吸收峰，其中 Trp的最大吸收 最接近280nm
4、显色反应： 茚三酮反应
例外：Pro黄色；Asn棕色
其他反应：荧光胺反应、侧链特异基团反应
成肽反应：一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基
小结
蛋白质基本结构单位：L－－氨基酸
－氨基酸：脯氨酸（亚氨基酸）除外 L－氨基酸：甘氨酸（无不对称C）除外 氨基酸结构通式：RCH(NH2)COOH 常见氨基酸种类：20种。
R
H3N—CH—COOH 在酸性溶液 中的氨基酸 （pH＜pI）
+ +
R
H3N—CH—COO在晶体状态 或水溶液中 的氨基酸 （pH=pI）
3）根据生物体的需要，可将氨基酸分为
必需氨基酸 非必需氨基酸
甲来借一本亮色书
必需氨基酸:人和动物自身不能合成，必须由外界食物 供给氨基酸.人体必需氨基酸有八种： Met(甲硫); Lys(赖); Val(缬); Ile(异亮); Phe(苯丙) ；Leu(亮); Trp(色); Thr(苏)
半必需氨基酸：人体可合成，但婴幼儿期合成速度不 快，仍需食物供给。包括： His(组); Ary(精); 非必需氨基酸:人和动物机体能够自身合成的氨基酸.
2、蛋白质沉淀
• （1）盐析：加入中性盐，破坏蛋白水化层引起沉 淀 • （2）有机溶剂沉淀：加入极性有机溶剂，脱水化 层，破坏双电层 • （3）重金属盐沉淀：结合成不溶性盐 • （4）加热变性 • （5）等电点沉淀法 • （6）生物碱试剂和酸类沉淀
蛋白质分离纯化的几个基本原则
四、蛋白质分离纯化的基本原则 • 1、选择好的材料 • 2、前处理：匀浆或捣碎等 • 3、粗分离：盐析，有机溶剂沉 等 • 4、细分离：凝胶过滤，离子交 换等
C末端：
1、肼解法 2、酶降解法
蛋白质的三维结构
蛋白质结构层次
蛋白质结构的层次
一级结构： 氨基酸序列 二级结构：α螺旋，β折叠等 超二级结构 结构域（domain） 三级结构：所有原子空间位置 四级结构：多亚基蛋白