【正文】 第二章 蛋白質(zhì) 第一節(jié) 蛋白質(zhì)的元素組成、分類及生物學(xué)功能 第二節(jié) 氨基酸 第三節(jié) 肽 第四節(jié) 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu) 第五節(jié) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 第六節(jié) 蛋白質(zhì)的理化性質(zhì) 第七節(jié) 蛋白質(zhì)的分離純化與鑒定 第八節(jié)蛋白質(zhì)組學(xué)簡(jiǎn)介 掌握基本氨基酸的結(jié)構(gòu)、分類、性質(zhì)以及肽的概念特點(diǎn)，分離純化的基本方法。 重點(diǎn)掌握蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及結(jié)構(gòu)和功能的相互關(guān)系，蛋白質(zhì)的分離純化方法、技術(shù)。 本章學(xué)習(xí)重點(diǎn) 第一節(jié) 蛋白質(zhì)的元素組成、分類及生物學(xué)功能 一、蛋白質(zhì)的元素組成 二、蛋白質(zhì)的分類 三、蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能 一、 蛋白質(zhì)的元素組成 蛋白質(zhì)是一類含氮有機(jī)化合物 ， 除含有碳 、 氫 、 氧外 ， 還有氮和少量的硫 。 某些蛋白質(zhì)還含有其他一些元素 ， 主要是磷 、 鐵 、 碘 、 鉬 、 鋅和銅等 。 這些元素在蛋白質(zhì)中的組成百分比約為： 碳 50％ 氫 7％ 氧 23％ 氮 16% 硫 0—3％ 其他 微 量 蛋白質(zhì)的含氮量 ? 蛋白質(zhì)的平均含氮量為 16%， 這是蛋白質(zhì)元素組成的一個(gè)特點(diǎn) ， 也是 凱氏（ Kjedahl） 定氮法 測(cè)定蛋白質(zhì)含量的計(jì)算基礎(chǔ) 。 所以 ， 可以根據(jù)生物樣品中的含氮量來計(jì)算蛋白質(zhì)的大概含量： ? 蛋白質(zhì)含量 =蛋白氮 ? ? 蛋白質(zhì)系數(shù) ， 即 1克氮所代表的蛋白質(zhì)量 （ 克數(shù) ） 三聚氰胺粉末 不溶于冷水，溶于熱水，微溶于乙二醇、甘油、乙醇，不溶于乙醚、苯、四氯化碳 ,遇強(qiáng)酸或強(qiáng)堿水溶液水解。 三聚氰胺含氮量高達(dá) % 其實(shí)凱氏定氮法的缺陷并不難彌補(bǔ)，只要多一道步驟即可：先用三氯乙酸處理樣品。三氯乙酸能讓蛋白質(zhì)形成沉淀，過濾后，分別測(cè)定沉淀和濾液中的氮含量，就可以知道蛋白質(zhì)的真正含量和冒充蛋白質(zhì)的氮含量。 蛋白質(zhì)的分子組成 經(jīng)酸、堿和酶處理蛋白質(zhì) ，使其徹底水解得到產(chǎn)物為氨基酸，組成蛋白質(zhì)的常見 20種氨基酸中除 脯氨酸 外，均為 ?氨基酸： C O O HC HH 2 NR不變部分 可變部分 二、 蛋白質(zhì)的分類 據(jù)分子形狀分 據(jù)分子組成分 據(jù)溶解度分 據(jù)生物功能分 ? 球狀蛋白質(zhì)（ globular protein） ? *纖維狀蛋白質(zhì)（ fibrous protein） 外形接近球形或橢圓形，溶解性較好，細(xì)胞中的大多數(shù)可溶性蛋白質(zhì)如胞質(zhì)酶類，屬于此類。 ? 球狀蛋白質(zhì)（ globular protein） ： ?分子類似纖維或細(xì)棒。大都是結(jié)構(gòu)蛋白，如膠原蛋白，角蛋白等。 ?可分為可溶性纖維狀蛋白質(zhì)（如 肌肉中的肌球蛋白） 和不溶性纖維狀蛋白質(zhì)（ 如膠原蛋白，角蛋白等） 。 *纖維狀蛋白質(zhì)（ fibrous protein） ： ? 簡(jiǎn)單蛋白 (simple protein) ? 結(jié)合蛋白 (conjugated protein) 據(jù)分子形狀分 據(jù)分子組成分 據(jù)溶解度分 據(jù)生物功能分 簡(jiǎn)單蛋白 又稱為單純蛋白質(zhì)；這類蛋白質(zhì)僅由氨基酸組成，不含其它化學(xué)成分。 *清蛋白和球蛋白： albumin and globulin廣泛存在于動(dòng)物組織中。清蛋白易溶于水，球蛋白微溶于水，易溶于稀酸中。 *谷蛋白 (glutelin)和醇溶谷蛋白 (prolamin)：植物蛋白，不溶于水，易溶于稀酸、稀堿中，后者可溶于 70－ 80％乙醇中。 *精蛋白和組蛋白 ：堿性蛋白質(zhì)，存在與細(xì)胞核中。 *硬蛋白 ：存在于各種軟骨、腱、毛、發(fā)、絲等組織中，分為角蛋白、膠原蛋白、彈性蛋白和絲蛋白。 結(jié)合蛋白 除氨基酸外，還含有其它化學(xué)成分（輔因子），如： *色蛋白：含色素物質(zhì)，如血紅蛋白、細(xì)胞色素等。 *糖蛋白：含糖類物質(zhì)，如細(xì)胞膜中的糖蛋白等。 *脂蛋白：含脂類。，如血清 ?， ?脂蛋白等。 *核蛋白：含核酸結(jié)合而成，如核糖體。 據(jù)分子形狀分 據(jù)分子組成分 據(jù)溶解度分 據(jù)生物功能分 清蛋白、球蛋白、 谷蛋白、醇溶蛋白等 ? 根據(jù)溶解度： ? 清蛋白：又稱白蛋白。溶于水。如乳清蛋白、血清清蛋白 ? 球蛋白：微溶于水，溶于稀中性鹽溶液。如大豆球蛋白 ? 谷蛋白：不溶于水、醇及中性鹽溶液。但溶于稀酸、稀堿。如米、麥蛋白 ? 醇溶蛋白：不溶于水、溶于 7080%的乙醇。如玉米蛋白 ? 另外還有精蛋白、組蛋白、硬蛋白等 酶、結(jié)構(gòu)蛋白、運(yùn)輸?shù)鞍?、營(yíng)養(yǎng)和儲(chǔ)存蛋白、收縮蛋白和運(yùn)動(dòng)蛋白、防御蛋白、調(diào)節(jié)蛋白 據(jù)分子形狀分 據(jù)分子組成分 據(jù)溶解度分 據(jù)生物功能分 三、蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能 催化功能 — 酶類 結(jié)構(gòu)功能 （膠原蛋白；韌帶中的彈性蛋白；頭發(fā)、指甲 和皮膚中的不溶性角蛋白；蠶絲、蛛網(wǎng)） 營(yíng)養(yǎng)和儲(chǔ)存功能 （ 卵清蛋白和牛奶中的酪蛋白 ） 運(yùn)輸功能 （ 血紅蛋白、肌紅蛋白 ） 收縮或運(yùn)動(dòng)功能 （骨骼肌收縮 ——肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白相對(duì)滑動(dòng)的結(jié)果） 激素功能 （ 胰島素 ） 保護(hù)和防御功能 （蛋白質(zhì)抗體和免疫球蛋白） 接受和傳遞信息功能 （受體蛋白 ） 調(diào)節(jié)或控制細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化和遺傳信息的表達(dá)功能 （組蛋白、阻遏蛋白） 蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，它參與了幾乎所有的生命活動(dòng)過程。 小結(jié) 第一節(jié) 蛋白質(zhì)的元素組成、分類及生物學(xué)功能 一、蛋白質(zhì)的元素組成 二、蛋白質(zhì)的分類 三、蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能 第二節(jié) 氨 基 酸（ amino acid） 一、氨基酸的分類 二、氨基酸的理化性質(zhì) 三、氨基酸的分離分析 蛋白質(zhì)的水解 根據(jù)水解程度 ?完全水解 氨基酸混合物 ?不完全水解 大小不等的肽和氨基酸 根據(jù)水解方法 ?酸水解：多數(shù)氨基酸穩(wěn)定，不引起消旋作用； Trp完全被破壞，羥基氨基酸部分分解， Gln和 Asn的酰胺基被水解下來。 ?堿水解： Trp穩(wěn)定；多數(shù)氨基酸被不同程度破壞，且產(chǎn)生消旋現(xiàn)象， Arg脫氨。 ?酶水解：不產(chǎn)生消旋作用，也不破壞氨基酸，但需多種酶協(xié)同作用。 水解方法 反應(yīng)條件 產(chǎn)物 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 酸水解 6M HCl 或 4M H2SO4 共煮 20hrs Laa 不引起消旋 Trp被破壞；一部分羥基aa (Ser,Thr) 被分解；Asn 和 Gln 的酰胺基被水解下來 堿水解 5M NaOH 共煮 20hrs Laa 和 Daa混合物 不破壞 Trp 引起消旋； Arg 脫氨基生成鳥氨酸 酶水解 生理溫度、 pH 肽段和氨基酸混合物 不破壞 aa 不引起消旋 酶解時(shí)間長(zhǎng) 蛋白質(zhì)的氨基酸組成 ?目前已發(fā)現(xiàn)的氨基酸有 250多種。但是組成蛋白質(zhì)的常見的氨基酸只有 20種，稱為 基本氨基酸 。 ?各種蛋白質(zhì)所含的 20種常見氨基酸的種類和數(shù)目各不相同?；蛘哒f， 20種常見氨基酸不同的排列順序組成了特定的蛋白質(zhì)。 ?蛋白質(zhì)分子中的氨基酸組成與其性質(zhì)相關(guān)。此外蛋白質(zhì)分子中氨基酸組成及比例與其結(jié)構(gòu)也有一定的關(guān)系。 一、氨基酸的分類 ? 根據(jù)是否組成蛋白質(zhì)分為： 根據(jù) R側(cè)鏈極性分類 根據(jù) R側(cè)鏈結(jié)構(gòu)分類 從營(yíng)養(yǎng)學(xué)角度分類 （ 20種） ?有對(duì)應(yīng)的遺傳密碼。 ?近年發(fā)現(xiàn)谷胱甘肽過氧化物酶中存在硒代半胱氨酸，有證據(jù)表明此氨基酸由終止密碼 UGA編碼，可能是第 21種蛋白質(zhì)氨基酸。 結(jié)構(gòu)通式（脯氨酸除外） 共同特點(diǎn)： L型，羧基相連的 α 碳上連接 NH2，所以都是 Lα 氨基酸。 C O O HC HH 2 NR不變部分 可變部分 根據(jù) R基團(tuán)極性 20種常見氨基酸又分為 (1)非極性 R基團(tuán)氨基酸： 8種 —Ala Val Leu Ile Phe Pro Trp Met (2)極性不帶電荷 R基團(tuán)氨基酸： 7種 —Gly Ser Thr Tyr Asn Gln Cys (3)帶負(fù)電荷 R基團(tuán)氨基酸： 2種 —Asp Glu (4)帶正電荷 R基團(tuán)氨基酸： 3種 —Lys Arg His 蛋白質(zhì)中常見氨基酸的結(jié)構(gòu) (1)非極性 R基團(tuán)氨基酸 H 2 N C H CC H 3O HO?氨基丙酸 丙氨酸 Alanine (1)非極性 R基團(tuán)氨基酸 H 2 N C H CC HO HOC H 3C H 3?氨基異戊酸 丙氨酸 Alanine 纈氨酸 Valine (1)非極性 R基團(tuán)氨基酸 H2N C H CC H2O HOC H C H3C H3?氨基異己酸 丙氨酸 Alanine 纈氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine ?氨基 ?甲基戊酸 丙氨酸 Alanine 纈氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine 異亮氨酸 Ileucine (1)非極性 R基團(tuán)氨基酸 (1)非極性 R基團(tuán)氨基酸 H2N C H CC H2O HO? 氨基 ?苯基丙 酸 丙氨酸 Alanine 纈氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine 異亮氨酸 Ileucine 苯丙氨酸 Phenylalanine (1)非極性 R基團(tuán)氨基酸 HNCO HO?吡咯烷基 ?羧酸 丙氨酸 Alanine 纈氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine 異亮氨酸 Ileucine 苯丙氨酸 Phenylalanine 脯氨酸 Proline (1)非極性 R基團(tuán)氨基酸 H2N C H CC H2O HOH N? 氨基 ?吲哚基丙 酸 丙氨酸 Alanine 纈氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine 異亮氨酸 Ileucine 苯丙氨酸 Phenylalanine 脯氨酸 Proline 色氨酸 Tryptophan (1)非極性 R基團(tuán)氨基酸 H2N C H CC H2O HOC H2SC H3? 氨基 ?甲硫基丁酸 丙氨酸 Alanine 纈氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine 異亮氨酸 Ileucine 苯丙氨酸 Phenylalanine (F) 脯氨酸 Proline 色氨酸 Tryptophan(W) 甲硫氨酸 Methionine ? R基疏水性大小 Ala＜ Met＜ Pro＜ Val＜ Leu＝ Ile＜ Phe＜ Trp ? 這類氨基酸 R基的疏水性在維持蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)中起著重要作用。 特點(diǎn)：不易溶于水 ?Pro是唯一的一種 α 亞氨基酸，它在蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)中具有極重要的作用，一般出現(xiàn)在兩段 α 螺旋之間的拐角處。 HNCO HO (2) 極性不帶電荷 R基團(tuán)氨基酸 H 2 N C H CHO HO氨基乙酸 甘氨酸 Glycine (2) 極性不帶電荷 R基團(tuán)氨基酸 H 2 N C H CC H 2O HOO H? 氨基 ?羥基丙 酸 甘氨酸 Glycine 絲氨酸 Serine (2) 極性不帶電荷 R基團(tuán)氨基酸 H 2 N C H CC