生化答案第1章 蛋白质-1

第一章蛋白质化学蛋白质化学第一节蛋白质的分类第二节蛋白质的组成单位第三节多肽第四节蛋白质的结构第五节蛋白质结构与功能的关系第六节蛋白质的性质与分离、分析技术蛋白质（Protein）的元素组成：C50-55%、H6-8%、O20-23%、N15-18%、S0-4%，有些蛋白质还含有P、Fe、Cu、Mn、Zn、Se等。第一节蛋白质的分类各种蛋白质的氮含量皆近于16%。1克氮相当于6.25克蛋白质，通常作为测定样品中蛋白质含量的依据。凯氏（Kjeldahl）定氮法:粗蛋白=含N量×100/16（6.25）6.25称为蛋白系数或平均系数蛋白质的分类一、根据分子形状分类二、根据分子组成分类三、根据功能分类一、根据分子形状分类球状蛋白质：血红蛋白纤维状蛋白质：胶原蛋白、角蛋白膜蛋白质：一般折叠成近球状球状蛋白纤维状蛋白膜蛋白二、根据分子组成分类1.简单蛋白质（simpleprotein）又称为单纯蛋白质；这类蛋白质只含由-氨基酸组成的肽链，不含其它成分。2.结合蛋白质（conjugatedprotein）由简单蛋白质和非蛋白质（辅基）两部分组成。包括：核蛋白、糖蛋白（或蛋白聚糖）、脂蛋白、色蛋白和磷蛋白。三、根据功能分类酶调节蛋白贮存蛋白转运蛋白运动蛋白防御蛋白和毒蛋白受体蛋白支架蛋白结构蛋白异常功能蛋白酶调节蛋白贮存蛋白转运蛋白运动蛋白防御蛋白和毒蛋白受体蛋白支架蛋白结构蛋白异常功能蛋白第二节蛋白质的组成单位——氨基酸（aminoacid,AA）H2NaminogroupCOOHcarboxylgroupCRH氨基酸一、氨基酸的结构二、氨基酸的分类三、氨基酸的重要理化性质1.结构（20种基本氨基酸）α-氨基酸：19种α_亚氨基酸：1种要求：掌握20种AA的三字母代号;20种AA的结构特征。一、氨基酸的结构记20种AA的口诀MetTrpLysValIleLeuPheThr假设来写一两本书LysAspGluCysHisTyrSer兰天果拌猪肉丝AlaGlyArgPro饼干精脯Asp→AsnGlu→Gln-亚氨基酸---脯氨酸-氨基酸构型的确定COOHcarboxylgroupH2NaminogroupCHHRRH2NaminogroupCCOOHcarboxylgroupL-氨基酸D-氨基酸Gly二、氨基酸的分类（一）蛋白质中常见的氨基酸（二）修饰氨基酸（三）非蛋白质氨基酸根据侧链R基的极性不同，可分为：1.非极性R基氨基酸2.不带电荷的极性R基氨基酸3.极性带负电荷的R基氨基酸4.极性带正电荷的R基氨基酸（一）蛋白质中常见的氨基酸20种L-ａ-氨基酸非极性R基氨基酸Ala、Val、Leu、Ile、Phe、Met、Pro、Trp（共有8种）。有时将Gly也归入非极性类。非极性（1）极性不带电荷（6+1种）：Gly、Ser、Thr、Cys、Gln、Asn、Tyr；（2）极性带负电荷（2种）：Asp、Glu；（3）极性带正电荷（3种）：His、Lys、Arg极性R基氨基酸又根据它们在pH6-7范围内是否带电，区分为：极性不带电荷Asn(N)Asp(D)根据侧链R基团的酸碱性，又可分为:中性氨基酸:一氨基一羧基氨基酸酸性氨基酸:Asp、Glu碱性氨基酸:His、Lys、ArgCysMet含S氨基酸（二）修饰氨基酸—稀有氨基酸（无遗传密码，蛋白质合成后经酶的催化而成）4-羟脯氨酸5-羟赖氨酸+NH3H2CHCH2CH2CHCCOO-NH3+OH（三）非蛋白质氨基酸不存在于蛋白质中的游离氨基酸例如鸟氨酸（Orn）瓜氨酸（Cit）HNH2CH2CH2CHCCOO-NH3+CO+H3N三、氨基酸的重要理化性质（一）一般物理性质（二）氨基酸的解离性质（三）氨基酸的化学性质（一）一般物理性质1.AA的吸收光谱Trp、Tyr、Phe能吸收紫外光（依吸收能力从大到小排序），λ=280nm。2.AA的溶解度在水中（Cys）2、Tyr、Asp、Glu等，溶解度小。乙醇能将AA从溶液中析出。3.旋光性（Gly无旋光性。）280色氨酸275酪氨酸257苯丙氨酸maxAA芳香族氨基酸在近紫外区的吸收光谱（二）氨基酸的解离性质非电离形式两性离子形式CHNH3+COO-RCHNH2COOHR1.AA的两性离子状态AA在不同pH条件下的解离状况阳离子两性离子阴离子2.氨基酸等电点（isoelectricpoint）概念：当溶液为某一pH时，氨基酸分子主要以两性离子的形式存在，能够解离成正离子和负离子的数目和趋势相等，即净电荷为零，这一pH即为氨基酸的等电点，简称pI。等电点时,氨基酸的溶解度最小,容易沉淀。3.等电点的计算pI=1/2（pKn+pKn+1）n：氨基酸（或多肽）完全质子化时带正电荷的基团数。（计算时将解离基团的pK值自小到大按顺序排列。）pKa：酸度系数，又名酸离解常数，代号Ka值。COOHCHNH3CH2COOHAsp+COOHAsp+NH3CHCH2COOK1Asp—NH3CHCH2COOCOOK2两性离子Asp=NH2CHCH2COOCOOK3pI=(pK1+pK2)/2＝(1.88+3.65)/2=2.77pI值为两性离子两边pK的平均值。例如：Ala的pK1=2.34，pK2=9.69，所以pI=6.02；Asp的pK1=1.88，pK2=3.65，所以pI=2.77；Lys的pK2=8.95，pK3=10.53，所以pI=9.74。4.等电点的用途（1）电泳：pH=pIAA±=0pH＜pIAA＋向负极移动pH＞pIAA－向正极移动（2）AA的制备：AA处于等电点时溶解度最小。如：在工业上利用Glu的pI为3.22来制备Glu。假如有一个Thr、Lys和Glu等3种氨基酸混合物，在pH6.0下进行电泳，然后用茚三酮显色。请画出电泳后的氨基酸分布图，标明阳极、阴极和原点。电泳举例+-原点ThrLysGlu（三）AA的化学性质1.与茚三酮反应2.与甲醛反应3.与2，4-二硝基氟苯反应4.与丹磺酰氯反应5.与异硫氰酸苯酯反应1.与茚三酮反应（α—氨基和α—羧基共同参与的反应）（1）α-氨基酸：与茚三酮反应产生蓝紫色物质。（2）脯氨酸（Pro）和羟脯氨酸（Hyp）与茚三酮反应产生黄色物质。原理：在加热条件下茚三酮能使氨基酸氧化脱羧又脱氨，反应结果产生还原型茚三酮和氨，这二种产物又与水合茚三酮互相作用产生蓝紫色产物。产物的多少与颜色深浅成正比。根据CO2的量或蓝紫色的深浅程度可作为α-氨基酸定量分析的依据。α-氨基酸与茚三酮反应应用：适应于氨基酸、多肽和蛋白质的定性和定量分析。分光光度计：在波长570nm下，测定吸光度。α-氨基酸与茚三酮反应氨基酸在溶液中有如下平衡：RCHCOO－RCHCOO－pK+H+NH3+NH2若用滴定法测定氨基或羧基解离释放的H+，找不到合适的指示剂。要提高溶液的酸度。2.与甲醛的反应（甲醛滴定法）COO-CH2NH3+COO-CH2NH2H+pK+NH2N(CH2OH)22HCHO氨基可与甲醛反应生成羟甲基和二羟甲基氨基酸，使上述平衡向右移动，促使氨基酸分子上的—NH3+基解离释放出H+，从而使溶液酸性增加，就可以酚酞作指示剂，用NaOH来滴定。氨基酸的甲醛滴定法测定游离氨基，大体判断蛋白质水解或合成的进度。3.与2，4-二硝基氟苯(DNFB)反应（无色）（黄色）DNFB+AA-NH2→DNP-AA+HF该法被Sanger用来鉴定多肽或蛋白质的末端氨基酸，故称Sanger法。（2，4-二硝基氟苯）（2，4-二硝基苯基氨基酸）4.与丹磺酰氯（DNS-Cl）反应DNS-Cl+AA-NH2→DNS-AA（发荧光）+HCl（5-二甲氨基萘磺酰氯/丹磺酰氯/DNS-Cl）5.与异硫氰酸苯酯（PITC）反应（Edman反应）PITC=phenylisothiocyanatePTH=phenylthiohydrantion，苯硫乙内酰脲PITC+AA-NH2→PTC-AA→PTH-AA一、多肽的概念1.肽键与肽：一个氨基酸的α-氨基与另一个氨基酸的α-羧基之间失水形成的酰胺键称为肽键，所形成的化合物称为肽。2.肽链：氨基酸间由肽键相连而成的链状结构。第三节多肽H2N--COOHC-末端N-末端氨基酸残基肽键肽键的特点是氮原子上的孤对电子与羰基具有明显的共轭作用。组成肽键的原子处于同一平面。肽键（-CONH-）中的４个原子和２个α碳原子（Cα）被约束在一个刚性平面（即肽键平面）上，构成一个肽单元（peptideunit）。肽键中的C-N键具有部分双键性质，不能自由旋转。在大多数情况下，以反式结构存在。3.多肽肽：一个氨基酸的α-羧基和另一个氨基酸的α-氨基脱水缩合而成的化合物称肽。二肽：由两个氨基酸缩合形成的称二肽。………寡肽：由12-19个氨基酸缩合形成的肽。多肽：由20个以上氨基酸缩合形成的肽。肽链也像氨基酸一样具有极性，通常总是把NH2末端氨基酸残基放在左边，COOH末端氨基酸残基放在右边。N端C端。四肽的结构主干链：N-C-C-N-C-C-N-C-C-N-C-C-N-C-C二、重要的肽1.谷胱甘肽（GSH、GSSG）结构：COOHCH2SHH2NCHCH2CH2CO－NHCHCO－NHCH2COOH命名：谷氨酰半胱氨酰甘氨酸书写：H-谷-半胱-甘-OH或H·Glu·Cys·Gly·OH+H3N-Glu-Cys-Gly-COO-还原型谷肽甘肽（GSH）氧化型谷胱甘肽（GSSG）GSH过氧化物酶H2O22GSH2H2OGSSGGSH还原酶NADPH+H+NADP+在谷胱甘肽过氧化酶的催化下，GSH可还原细胞内产生的H2O2,使其变成H2O，与此同时，GSH被氧化成氧化型谷胱甘肽（GSSG）,后者在谷胱甘肽还原酶催化下，再生成GSH.2.天然存在的重要多肽在生物体中，多肽最重要的存在形式是作为蛋白质的亚单位。但是，也有许多分子量比较小的多肽以游离状态存在。这类多肽通常都具有特殊的生理功能，常称为活性肽。如：脑啡肽；激素类多肽；抗生素类多肽；蛇毒多肽；谷胱甘肽等。+H3N-Tyr-Gly-Gly-Phe-Met-COO-Met-脑啡肽+H3N-Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu-COO-Leu-脑啡肽作业11.测得一种血红素蛋白质含0.426%铁，计算其最低分子量。一种纯酶按重量算含亮氨酸1.65%和异亮氨酸2.48%，问其最低分子量为多少？2.Lys、Gly、Val、Phe、Thr在球状蛋白质中所处的位置，为什么？