第三章蛋白质化学
生物化学第三章 蛋白质化学
⑴ 由两股或三股平行或反平行排列的右手螺旋彼
此缠绕而成的左手超螺旋。
⑵ •由两段平行β折叠股和一段作为连接链的螺旋组成。
Rossman-折叠
⑶ 两个股间通过一个短回环连接起来 a. β发夹
b. β曲折
一、蛋白质的一级结构
定义 蛋白质的一级结构指多肽链中氨基酸的排列
顺序。 主要的化学键
肽键，有些蛋白质还包括二硫键。
肽键（page 50）
• 肽键(peptide bond) 又称酰胺键，是由一个氨基酸的-羧基与另一个
氨基酸的-氨基脱水缩合而形成的化学键。
• 它是各种蛋白质共同的结构基础，即各种蛋白 质的氨基酸均是通过肽键相连形成多肽链。
O
NH2-CH-C +
H OH
甘氨酸
O NH-CH-C
H H OH
甘氨酸
-HOH
O
O
NH2-CH-C-N-CH-C
H H H OH
肽键
甘氨酰甘氨酸
* 肽是由氨基酸通过肽键缩合而形成的 化合物。
* 两分子氨基酸缩合形成二肽，三分子 氨基酸缩合则形成三肽……
* 由十个以内氨基酸相连而成的肽称为 寡肽(oligopeptide)，由更多的氨基酸 相连形成的肽称多肽(polypeptide)。
β-折叠结构
由一条肽链的若干肽段间依靠肽链上的-C=O和-NH形 成氢键来维持稳定。
（反平行） （平行）
• 小结
1. 多肽链充分伸展， 肽平面折叠成锯齿 状；
2. 侧链交错位于锯齿 状结构的上下方；
3. 氢键维系；
4. 可有顺平行片层和 反平行片层结构。
③ β-转角(β-turn)
• 弯曲处的第一个氨基酸残基的–C=O 和第四个残基的 –N-H 之间形成氢键.
刘老师 第三章蛋白质化学(1-3节)
•旋光性：除甘氨酸外的氨基酸均有旋光性。
在近紫外区含苯环氨基酸大π键有光的吸 收。蛋白质故也具有紫外吸光性，实验室利用
紫外分光光度仪在280nm处测定蛋白质含量；
•光吸收：氨基酸在可见光范围内无光吸收，
以 丙 氨 酸 为 例 ：
二、氨基酸的解离和两性性质
氨基酸既含有氨基，可接受H+，又含 有羧基，可电离出H+，所以氨基酸具有 酸碱两性性质。通常情况下，氨基酸以 两性离子的形式存在，如下图所示：
1. 化学结构 R-CH(NH2)-COOH COOH R 代 表 氨 基 酸 之 间 相 异 的 H2N—Cα—H 基 (R group)， 又 部 分 ， 叫 R 称 为 侧 链 (sidechain) 。 R 无色晶体、溶于水
不带电形式
2. 结构通式 酪氨酸分子
地 球 上 天 然 形 成 的 氨 基 酸 有 300 种 以 上 ， 但 是 构 成 蛋 白 质 的 氨 基 酸 只 有 22 种 , 且都是α-氨基酸（可能还存在更多 的）。
黄色、 橘色
Tyr
Tyr、 Phe
浓 HNO3 及 NH3 乙醛酸试剂 及浓H2SO4
紫色
N
Try 胍基
酚基、吲 哚基
α- 萘 酚 、 NaClO
碱 性 CuSO4 及磷钨酸钼酸
红色
Arg
蓝色
Tyr
第三节氨基酸的分离与测定
层析法 电泳法 氨基酸的显色反应
一、层析法
层析法是利用被分离样品混合物中各 组分的化学性质的差异，使各组分以不 同程度分布在两个相中，这两个相一个 为固定相，另一个为流动相。当流动相 流进固定相时，由于各组分在两相中的 分配情况不同或电荷分布不同或离子亲 和力不同等，而以不同的速度前进，从 而达到分离的目的。（常见：滤纸层析、 薄层层析、离子交换层析、亲和层析）
第三章 蛋白质化学
应用：用于蛋白质的部分水解。一级结构分析。
二、氨基酸的结构和分类
（一）常见氨基酸
１、结构通式
R
R
2、20种氨基酸在结构上的共同特点 （1）除脯氨酸以外都是α-氨基酸；脯是 α-亚氨基酸。 （2）除了甘氨酸均有手性碳，具有旋光性。 （3）除甘氨酸外，蛋白质分子中的氨基酸都是L-氨基酸。 （4）不同的α-氨基酸其R基侧链不同，其余部分都相同。
[质子受体] pH=pK’+lg
[质子供体]
应用：
（1）已知各离子浓度，求溶液的pH值。
（2）根据氨基酸解离基团的pK值，可计算出任何pH 条件下，各离子浓度的比例。
例题1：计算赖氨酸的ε -NH3+20%被解离时 的溶液pH值。
解：首先写出解离方程
根据： 所以：
pK3=10.53 pH=pK’+lg
等电点时，氨基酸的溶解度最小
小结
引入等电点概念之后，AA的解离情况与环境PH的关 系可以描述为：
A、当环境PH=PI时氨基酸以两性离子形式存在。 B、当环境PH<PI时（相当于加入了H+）氨基酸带正
电荷，环境PH偏离等电点越远，氨基酸带正电荷越 多；电泳时移向负极。 C、当环境PH>PI时（相当于加入了OH-）氨基酸带 负电荷，环境PH偏离等电点越远，氨基酸带负电荷 越多；电泳时移向正极。
①解离方程：略 ②Glu-和Glu=各50%时pH为9.67 ③pH<3.22时 Glu总带正电荷 ④Glu±和Glu-缓冲范围pH4.25左右
（三）氨基酸的重要化学性质
1、α -NH2参与的重要的反应 （1）与亚硝酸的反应
NH2 R-CH-COOH + HNO2
第3章 蛋白质化学答案
第3章蛋白质化学答案第3章蛋白质化学答案第三章、蛋白质化学（一）氨基酸化学部分1、名称表述解：必需氨基酸：机体不能自行合成而必须从外界食物摄取的氨基酸。
ilemetvalleutrpphethrlys，对婴儿还有：arg、his。
非必需氨基酸：能够在人体内利用糖代谢中间产物转氨促进作用制备的氨基酸。
消旋作用：旋光性物质在化学反应中，其不对称原子经过对称状态的中间阶段，失去旋光性的作用。
消旋物：旋光性物质在化学反应中，产生d-型和l-型的等摩尔混合物，丧失旋光性的促进作用。
2、结构式丙氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、甘氨酸、丝氨酸、谷氨酸、天冬氨酸。
3、为什么共同组成蛋白质的基本单位就是氨基酸。
根据氨基酸侧链r基的极性可以分成哪几类？解：蛋白质水解产物是氨基酸。
分类：（1）非极性r基氨基酸（8种）：脂肪烃侧链的氨基酸（丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和脯氨酸）；芳香族氨基酸：（苯丙氨酸、色氨酸）；甲硫氨酸（蛋氨酸）。
（2）、不拎电荷的极性r基氨基酸：7种；甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、半胱氨酸（3）、拎正电荷的r基氨基酸：碱性氨基酸，3种；赖氨酸、精氨酸、组氨酸。
（4）、拎负电荷的r基氨基酸：酸性氨基酸，2种；谷氨酸、天冬氨酸。
4、比较几种蛋白质水方法的特点。
求解：（1）、酸水解：产物不消旋，为l-氨基酸；色氨酸被全然毁坏；部分水解羟基氨基酸（丝氨酸或苏氨酸）被毁坏；asn、gln被毁坏。
（2）碱解：消旋，产物为d-和l-氨基酸的混合物；多数氨基酸破坏；色氨酸不被破坏（3）酶求解：不消旋，产物为l-氨基酸；不毁坏氨基酸；须要几种酶共同促进作用5、以芳香族氨基酸为基准表明其光吸收特点。
解：在可见光没有光吸收；在紫外部分有特征光吸收，酪氨酸275nm，苯丙氨酸257nm，色氨酸280nm。
6、何为氨基酸等电点？氨基酸在等电点时存有什么特性。
解：等电点：氨基酸处于正负电荷数相等即净电荷为零的兼性离子状态时溶液的ph 值。
第三章 蛋白质化学 第1-2节
=
-C-C-C-N-C-N
N+
Aromatic Trp W
-C-OH -CN
Amino Acid Subway Map
Arg R Basic
Lys K
-C-C-C-C-NH3
+
Tyr Y
-C-
-C-CONH2
-C-C-CONH2
Asn N
Asp D
-C-COOH
Gln Q Amide
Glu E Acidic
(1) α- 氨基参加的反应
①与亚硝酸反应（范斯莱克法测定氨基酸氮的依据）
可用来进行氨基酸定量和蛋白质水解程度的测定。 室温下
NH2 R-CH-COOH + HNO2
OH R-CH-COOH + N2 + H2O
②氨基酸的甲醛滴定(用于氨基酸定量分析)
氨基酸不能直接用酸、碱滴定来进行定量测定。
元素组成特点：蛋白质的含氮量接近于16%。 蛋白质系数：1克氮所代表的蛋白质质量(克数)。即6.25。
蛋白质系数是凯氏定氮法测定蛋白质含量的基础。
粗蛋白含量 ＝样品含氮量 6.25
蛋白质含量 = 样品蛋白氮 6.25
元
素
C
50~55
H
6~8
O
20~23
N
15~18
百分比
有些还含有Ｓ／Ｐ／Ｆe/Cu/Zn/Mn等.
用纸电泳法分离氨基酸主要是根据氨基酸的极性不同。 下列氨基酸溶液除哪个外都能使偏振光发生旋转? A.丙氨酸 B.甘氨酸 C.亮氨酸 D.丝氨酸 在生理pH条件下。具有缓冲作用的氨基酸残基是 A.Tyr B.Trp C.His D.Lys 在生理条件下(pH6.0-7.0左右)，蛋白质分子中的 ____侧链和__侧链几乎完全带正电荷，但是___侧链 则部分带正电荷具有缓冲能力。 必需氨基酸包括哪些？
生物化学第三章蛋白质化学名词解释
第三章蛋白质化学1蛋白质：是一类生物大分子，由一条或多条肽链构成，每条肽链都有一定数量的氨基酸按一定序列以肽键连接形成。
蛋白质是生命的物质基础，是一切细胞和组织的重要组成成分。
2标准氨基酸：是可以用于合成蛋白质的20种氨基酸。
3、茚三酮反应：是指氨基酸、肽和蛋白质等与水合茚三酮发生反应，生成蓝紫色化合物，该化合物在570mm波长处存在吸收峰。
4、两性电解质：在溶液中既可以给出H+而表现出酸性，又可以结合H+而表现碱性的电解质。
5、兼性离子：即带正电和、又带负电荷的离子。
6、氨基酸的等电点：氨基酸在溶液中的解离程度受PH值影响，在某一PH值条件下，氨基酸解离成阳离子和阴离子的程度相等，溶液中的氨基酸以兼性离子形式存在，且净电荷为零，此时溶液的PH值成为氨基酸的等电点。
7、单纯蛋白质：完全由氨基酸构成的蛋白质。
8、缀合蛋白质：含有氨基酸成分的蛋白质。
9、蛋白质的辅基：缀合蛋白质所含有的非氨基酸成分。
10、肽键：存在于蛋白质和肽分子中，是由一个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨基缩合时形成的化学键。
11、肽平面：在肽单元中，羧基的π键电子对与氮原子的孤电子对存在部分共享，C-N键具有一定程度的双键性质，不能自由旋转。
因此，肽单元的六个原子处在同一个平面上，称为肽平面。
12、肽：是指由两个或者多个氨基酸通过肽键连接而成的分子。
13、氨基酸的残基：肽和蛋白质分子中的氨基酸是不完整的，氨基失去了氢，羧基失去了羟基，因而称为氨基酸的残基。
14、多肽：由10个以上氨基酸通过肽键连接而成的肽。
15、多肽链：多肽的化学结构呈链状，所以又称多肽链。
16、生物活性肽：是指具有特殊生理功能的肽类物质。
它们多为蛋白质多肽链的一个片段，当被降解释放之后就会表现出活性，例如参与代谢调节、神经传导。
食物蛋白质的消化产物中也有生物活性肽，他们可以被直接吸收。
17、谷胱甘肽：由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸通过肽键连接构成的酸性三肽，是一种生物活性肽，是机体内重要的抗氧化剂。
生物化学第三章蛋白质化学名词解释
第三章蛋白质化学1蛋白质：就是一类生物大分子，由一条或多条肽链构成，每条肽链都有一定数量得氨基酸按一定序列以肽键连接形成。
蛋白质就是生命得物质基础,就是一切细胞与组织得重要组成成分。
2标准氨基酸:就是可以用于合成蛋白质得２0种氨基酸.3、茚三酮反应：就是指氨基酸、肽与蛋白质等与水合茚三酮发生反应，生成蓝紫色化合物，该化合物在570mm波长处存在吸收峰。
4、两性电解质：在溶液中既可以给出H+而表现出酸性，又可以结合Ｈ＋而表现碱性得电解质。
5、兼性离子:即带正电与、又带负电荷得离子。
6、氨基酸得等电点:氨基酸在溶液中得解离程度受ＰH值影响,在某一PＨ值条件下,氨基酸解离成阳离子与阴离子得程度相等，溶液中得氨基酸以兼性离子形式存在,且净电荷为零，此时溶液得ＰH值成为氨基酸得等电点。
7、单纯蛋白质:完全由氨基酸构成得蛋白质。
8、缀合蛋白质：含有氨基酸成分得蛋白质。
9、蛋白质得辅基:缀合蛋白质所含有得非氨基酸成分。
10、肽键：存在于蛋白质与肽分子中，就是由一个氨基酸得α—羧基与另一个氨基酸得α—氨基缩合时形成得化学键。
11、肽平面:在肽单元中，羧基得π键电子对与氮原子得孤电子对存在部分共享，C－N键具有一定程度得双键性质,不能自由旋转。
因此,肽单元得六个原子处在同一个平面上，称为肽平面。
12、肽：就是指由两个或者多个氨基酸通过肽键连接而成得分子。
13、氨基酸得残基：肽与蛋白质分子中得氨基酸就是不完整得，氨基失去了氢，羧基失去了羟基，因而称为氨基酸得残基。
14、多肽:由１0个以上氨基酸通过肽键连接而成得肽.15、多肽链：多肽得化学结构呈链状,所以又称多肽链。
16、生物活性肽:就是指具有特殊生理功能得肽类物质。
它们多为蛋白质多肽链得一个片段,当被降解释放之后就会表现出活性，例如参与代谢调节、神经传导。
食物蛋白质得消化产物中也有生物活性肽,她们可以被直接吸收。
17、谷胱甘肽:由谷氨酸、半胱氨酸与甘氨酸通过肽键连接构成得酸性三肽,就是一种生物活性肽，就是机体内重要得抗氧化剂。
第03章_蛋白质i
5 收缩和运动蛋白（contractile and motile protein） 6 结构蛋白（structural protein） 7 防御蛋白（defense protein） 8 异常蛋白 (exotic protein)
A0005801.mov
一个过程多重功能蛋白
ห้องสมุดไป่ตู้
A0213101.mov
三、薄层层析 （Thin-layer Chromatography） 四、离子交换柱层析 （Ion-exchange Column Chromatography） 离子交换树脂
带酸性基团、能解离出质子，与溶液 中阳离子发生交换的叫阳离子交换树 脂。 -SO3H(强酸型)、－COOH(弱酸型) 带正电荷的AA与阳离子交换树脂 结合力强。
* 应用: 鉴定多肽链的氨基末端氨基酸 在弱碱性溶液中, DNFB 将α-氨基酸转变 成黄色的2,4-二硝基苯基氨基酸.
（二）艾德曼反应（Edman reaction） 试剂：苯异硫氰酸酯 （Phenylisothiocyanate, PITC） α－氨基参加的反应（烃基化反应）
艾德曼 反应
用途：鉴定多肽链氨基末端AA;蛋白质测序
第二节 氨基酸--蛋白质的构件分子 一、氨基酸的分类
（一）常见蛋白质氨基酸（standard amino acid） α－氨基酸结构通式 α－氨基酸的区别在于侧链R基的不同
1 非极性R基氨基酸（Aromatic R Groups） 8种
吲哚基团
非极性R基氨基酸
2 不 带 电 荷 的 极 性 R 基 氨 基 酸 （Polar,uncharged R Group） 7种
结合蛋白按辅基种类分为： 辅基 核蛋白（nucleoprotein ） 脂蛋白（lipoprotein ） 糖蛋白（glycoprotein） 磷蛋白（phosphoprotein） 核酸 脂质 糖 磷酸基
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22
思考：
1、下列含有两个羧基的氨基酸是: ( E )
A．甘氨酸 B． 苏氨酸 C．赖氨酸 D． 缬氨酸 E.天冬氨酸
2、下列含有两个氨基的氨基酸是: ( C )
A．甘氨酸 B． 苏氨酸 C．赖氨酸 D． 缬氨酸 E.天冬氨酸
3、下列含有巯基的氨基酸是: (D )
A．甘氨酸 B． 苏氨酸 C．赖氨酸 D． 半胱氨酸 E.天冬氨酸
氨基酸的两种空间构型：
构成蛋白质分子。
构成抗生素、生物碱。
13
甘氨酸无L-型
甘氨酸结构式： 与D-型之分。
COOH
│
H2N — C — H │
不属于手性碳原子。
HR
14
2、氨基酸的分类
15
20种标准氨基酸分类 侧链R基特点 所包括的氨基酸
1、非极性疏水性氨基酸
2、中性极性氨基酸
3、带正电荷R基氨基 酸（碱性氨基酸） 4、带负电荷R基氨基 酸（酸性氨基酸）
8
2、按分子形状分类
球状蛋白质：
呈球状、椭球状 如：酶、血红蛋白
（长短轴之比小于5）
纤维状蛋白质： 呈纤维状
（长短轴之比大于5）
如：角蛋白、胶原蛋白
9
第二节 蛋白质的基本结构单位 思考： 1、氨基酸的结构通式 ： 2、组成蛋白质的氨基酸的共同结构特
点： 3、中性氨基酸、酸性氨基源自、碱性氨基中性氨基酸：pI=（ pK1+ pK2）/2 如丙氨酸pK1=2.34， pK2=9.69， 所以pI=（2.34 + 9.69）/2=6.02。 酸性氨基酸：pI = (pK1 + pKR )/2 如天冬氨酸pK1=2.09， pKR=3.86， 所以pI=（2.09 + 3.86）/2=2.97。 碱性氨基酸：pI = (pK2 + pKR )/2 如精氨酸pK2=9.04， pKR=12.48， 所以pI=（9.04 + 12.48）/2=10.76。
23
二、氨基酸的主要理化性质：
24
R基团含有苯环共轭双键系统
1、紫外吸收特征：
组成天然蛋白质分子的20种氨基酸中，色氨酸、酪氨
酸和苯丙氨酸对紫外光有光吸收。以色氨酸吸收最强，
其吸收峰在280nm左右，酪氨酸吸收峰在275nm左右，苯
丙氨酸吸收峰在257nm左右。
大部分蛋白质均含有带芳香环的苯丙氨酸、酪氨酸和 色氨酸。
第三章 蛋白质化学
1
蛋白质的定义：
蛋白质(protein)是由氨基酸为单位组成 的一类重要的生物大分子，是生命的最 基本组成单元之一。它结构复杂，功能 特异，分布广泛，参与了几乎所有的生 命活动过程，如：能量转化、信息传导、 组织修补、基因调控等。
2
第一节 蛋白质概论
思考： 1、蛋白质的元素组成特点 ： 2、组成蛋白质的基本单位 ：
28
氨基酸的电离式：
非解离形式
碱式电离
酸式电离
兼性离子
氨基酸兼性离子：氨基酸在溶液中解离时，所带正、负电荷相 等（净电荷为零）的状态。 氨基酸的等电点（pI）:氨基酸分子所带正、负电荷（净电荷 为零）相等时溶液的pH值。
29
氨基酸等电点的测定
氨基酸等电点是由α-羧基和α-氨基的解离常数的负对 数pK1和pK2决定的。
由于这三种氨基酸在280nm 附近有最大吸收。因此，
大多数蛋白质在280nm 附近显示强的吸收。
可利用此性质采用紫外分光光度法测定蛋白质的含量。
25
26
2、两性解离与等电点： 氨基酸是一种两性电解质。 氨基酸具有两性解离的性质。
27
两性电解质：
既含有酸性基团，能够发生酸式电离成为阴 离子，又含有碱性基团，能够发生碱式电离 成为阳离子的化合物。
Leu，Ile，Pro， Phe
2、中性极性氨基酸 羟基、酰胺基、巯 8种： Tyr，Cys，Ser，
基、甲硫基
Thr，Asn，Gln ，Met，
Trp
3、带正电荷R基氨基酸 氨基、胍基、咪唑 3种： Lys 、Arg、
（碱性氨基酸）
基（碱性基团） His
4、带负电荷R基氨基酸 羧基（酸性基团） 2种： Glu、Asp
3
第一节 蛋白质概论
蛋白质的基本组成单位——氨基酸（aa） 自然界存在的氨基酸约300余种。 合成蛋白质的氨基酸只有20种。
标准氨基酸(编码氨基酸)
4
一、蛋白质的元素组成
特点：
特征性元素
1、均含C、H、O、N 四种元素；
2、各种蛋白质的平均含氮量为16%。
5
蛋白质占生物组织中所有含氮物质的绝大部分。因此，可以将生物组 织的含氮量近似地看作蛋白质的含氮量。由于大多数蛋白质的含氮量接近 于16%，所以，可以根据生物样品中的含氮量来计算蛋白质的大概含量。
6
生物样品中蛋白质含量=样品中含氮量×6.25
练习：用凯氏定氮法测得0.2ml血清中含氮0.002克， 问100ml血清中含蛋白质多少克？
0.002 0.2
× 100 ×6.25 = 6.25（克）
7
二、蛋白质的分类
1、按组成分类
类型 单纯蛋白质 结合蛋白质
组成 氨基酸 氨基酸+非氨基酸成分（辅基）
蛋白质含量的测定： 凯氏定氮法 (测定氮的经典方法)
优点：对原料无选择性，仪器简单， 方法也简单；
缺点：易将无机氮(如核酸中的氮) 都归入蛋白质中,不精确。
一般，样品蛋白质含氮量平均在16%，取其倒数 100/16=6.25，即为蛋白质换算系数，其含义是样品中每存在 1g元素氮，就说明含有6.25g 蛋白质。
酸的等电点分别怎样计算？
10
一、氨基酸的结构与分类
1、氨基酸的结构通式 ：
COOH （羧基）
（氨基） H2N C H
CRHH3（侧链R基）
丙甘氨氨酸酸
11
组成蛋白质的氨基酸的共同结构特点 ：
除脯氨酸和甘氨酸外，其余均属于L-α-氨基酸。
(1) α-氨基酸: α-碳原子上均有一个羧基和一
个氨基的氨基酸。 脯氨酸：
环状亚 氨酸
-碳原子
COOH NH（亚氨基）
由于N在环中，移动的自由 度受到限制，当它处于多肽 链中时，往往使肽链的走向 形成折角。
12
（2）L-型氨基酸：
手性碳原子（不对称碳原子）：与四个不同基团相连接的碳 原子。
含手性碳原子的结构在空间中具有旋光异构现象，即在空间 中有两种排布方式：L-型、D-型。
16
非极性疏水性氨基酸 烃 基 吡咯环 芳香烃
17
羟基
中性极性氨基酸
巯基 酰胺基
18
中性极性氨基酸
蛋氨酸
甲硫基
吲哚环
19
氨基 胍基
咪唑基
(碱性氨基酸)
20
(酸性氨基酸)
羧基
21
20种标准氨基酸 侧链R基特点 所包括的氨基酸 分类
1、非极性疏水性氨 烃基、吡咯环 基酸
7种：Gly，Ala，Val，