【正文】 Chapter 1 Structure and Function of Protein Section A Introduction Section B Amino Acids Section C Peptide Section D Structure of Protein Section E Character of Protein Section F Isolated and Purification of Protein 2 蛋白質(zhì) (protein)是由氨基酸為單位組成的一類重要的生物大分子 ， 是生命的物質(zhì)基礎(chǔ) 。 蛋白質(zhì)存在于所有的生物細(xì)胞中，是構(gòu)成生物體最基本的結(jié)構(gòu)物質(zhì)和功能物質(zhì)。 蛋白質(zhì)是生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，它參與了幾乎所有的生命活動過程。 Section A Introduction 3 4 ?早在 1878年， 思格斯 就在 《 反杜林論 》 中指出：“生命是蛋白體的存在方式，這種存在方式本質(zhì)上就在于這些蛋白體的化學(xué)組成部分的不斷的自我更新?！? ?可以看出， 第一， 蛋白體是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)； 第二， 生命是物質(zhì)運(yùn)動的特殊形式，是蛋白體的存在方式； 第三， 這種存在方式的本質(zhì)就是蛋白體與其外部自然界不斷的新陳代謝。 ?現(xiàn)代生物化學(xué)的實踐完全證實并發(fā)展了恩格斯的論斷 。 5 酶的催化作用 運(yùn)輸功能 細(xì)胞色素 C： 傳遞電子 鈉鉀離子泵：運(yùn)輸 K+和 Na+ 血紅蛋白 ：向全身各組織細(xì)胞運(yùn)輸氧 血漿脂蛋白：運(yùn)輸各種脂類 。 運(yùn)鐵蛋白： 運(yùn)輸鐵離子 , 每分子運(yùn)鐵蛋白可以結(jié)合兩個鐵離子 清蛋白： 可與多種微溶物質(zhì)結(jié)合形成復(fù)合物后有助于微溶物質(zhì)的運(yùn)輸 ， 這些微溶物質(zhì)包括： 雌激素 ， 腎上腺素 ， 雄酮 ， 黃體酮 ， 三碘甲腺原氨酸 ， 甲狀腺素 ， 膽紅素 ， 尿酸 ， 抗壞血酸 ， 乙酰膽堿 ， 膽堿酯酶 ， 腺嘌呤核苷 ， 脂肪酸 ， 組胺 ， 金霉素 ， 青霉素 蛋白質(zhì)的功能 6 免疫功能 抗體與抗原 機(jī)械支持 如膠原蛋白、彈性蛋白和角蛋白 調(diào)節(jié)作用 如：胰島素 接受和傳遞信息 7 ?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 、 碘 、 鋅和銅等 。 這些元素在蛋白質(zhì)中的組成百分比約為： A1 蛋白質(zhì)的分子組成 ? 碳 50％ ? 氫 7％ ? 氧 23％ ? 氮 16% ? 硫 0—3％ ? 其他 微量 8 ?氮占生物組織中所有含氮物質(zhì)的絕大部分 。 因此 ， 可以將生物組織的含氮量近似地看作蛋白質(zhì)的含氮量 。 由于大多數(shù)蛋白質(zhì)的含氮量接近于 16%， 所以 ， 可以根據(jù)生物樣品中的含氮量來計算蛋白質(zhì)的大概含量： ?蛋白質(zhì)含量 （ 克 %） =每克生物樣品中含氮的克數(shù) ? 蛋白質(zhì)的含氮量 9 ?蛋白質(zhì)是分子量很大的生物分子。對任一種給定的蛋白質(zhì)來說，它的所有分子在氨基酸的組成和順序以及肽鏈的長度方面都應(yīng)該是相同的，即所謂均一的蛋白質(zhì)。 ?蛋白質(zhì)分子量的上下限是人為規(guī)定的，因為這決定于蛋白質(zhì)和分子量概念的定義。 蛋白質(zhì)的大小與分子量 10 部分蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量 (離心法 ) 蛋白質(zhì) 相對分子質(zhì)量 蛋白質(zhì) 相對分子質(zhì)量 鮭精蛋白 5600 己糖激酶 (酵母 ) 102022 胰島素 (單體 ) 5700 醇脫氫酶 (酵母 ) 150000 核糖核酸酶 (牛 ) 12700 門冬酰胺酶 (E． Coil) 25500 細(xì)胞色素 C(馬心 ) 13700 糖原磷酸化酶 (牛肝 ) 370600 溶菌酶 (卵清 ) 13900 脲 酶 480000 肌紅蛋白 (馬心 ) 16900 甲狀腺球蛋白 650000 卵白蛋白 44000 短枝病毒蛋白 (番茄 ) 7600000 血紅蛋白 (人 ) 64000 斑紋病毒蛋白 (煙葉 ) 40000000 a—淀粉酶 97000 11 ?某些蛋白質(zhì)是由兩個或更多個蛋白質(zhì)亞基 (多肽鏈 )通過非共價結(jié)合而成的，稱寡聚蛋白質(zhì)。有些寡聚蛋白質(zhì)的分子量可高達(dá)數(shù)百萬甚至數(shù)千萬。 12 Section B Amino Acids 13 14 組成蛋白質(zhì)的基本單位是氨基酸 (amino acid) 。 如將天然的蛋白質(zhì)完全水解 ， 最后都可得到約二十種不同的氨基酸 。 除 脯氨酸 和 甘氨酸 外 ， 其余均屬于 Lα氨基酸 。 Lα 氨基酸的結(jié)構(gòu)通式 15 The aamino carboxylic acids (amino acids) can be of two stereoisomers 甘氨酸是唯一一個沒有不對稱碳原子的氨基酸！ 16 ? 根據(jù) R側(cè)鏈基團(tuán)解離性質(zhì)的不同 ， 可將氨基酸進(jìn)行分類： ——Glu（ 谷氨酸 ） ， Asp（ 天冬氨酸 ） ；側(cè)鏈基團(tuán)在中性溶液中解離后帶負(fù)電荷的氨基酸 。 ——His（ 組氨酸 ） ， Arg（ 精氨酸 ） ， Lys（ 賴氨酸 ） ；側(cè)鏈基團(tuán)在中性溶液中解離后帶正電荷的氨基酸 。 B1 氨基酸的分類 17 —— 側(cè)鏈基團(tuán)在中性溶液中不發(fā)生解離 ， 因而不帶電荷的氨基酸 。 可分為： a) 極性氨基酸 ： Tyr(酪 )， Cys(半胱 )， Ser(絲 )，Thr(蘇 )， Asn(天冬酰胺 )， Gln（ 谷氨酰胺 ） ，Met（ 甲硫氨酸 ） ， Trp(色 )； b) 非極性氨基酸 ： Gly(甘 )， Ala（ 丙氨酸 ） ，Val（ 纈氨酸 ） ， Leu(亮 )， Ile(異亮 )， Pro（ 脯氨酸 ） ， Phe（ 苯丙氨酸 ） 。 人體必需氨基酸有八種： Met Trp Lys Val Ile Leu Phe Thr ―假 設(shè) 來 借 一 兩 本 書” 18 幾種重要的不常見氨基酸 ?在少數(shù)蛋白質(zhì)中分離出一些不常見的氨基酸 ，通常稱為不常見蛋白質(zhì)氨基酸 。 這些氨基酸都是由相應(yīng)的基本氨基酸衍生而來的 。 NHHOC O O H4 羥基脯氨酸H 2 N C H 2 C H C H 2 C H 2 C H C O O HO H N H25 羥基賴氨酸N H 2C H 3 N H C H 2 C H C H 2 C H 2 C H C O O H6 N 甲基賴氨酸HOIIC H 2 C H C O O HN H 23 , 5 二碘酪氨酸 19 B2 氨基酸的理化性質(zhì) B21 旋光性 除甘氨酸外，氨基酸均含有一個手性a碳原子，因此都具有旋光性 。 比旋光度是氨基酸的重要物理常數(shù)之一，是鑒別各種氨基酸的重要依據(jù) 甘氨酸是唯一一個沒有旋光性的氨基酸！ 20 B22 氨基酸的光吸收 ?構(gòu)成蛋白質(zhì)的 20種氨基酸在可見光區(qū)都沒有光吸收，但在遠(yuǎn)紫外區(qū) (220nm)均有光吸收。 ?在近紫外區(qū) (220300nm)只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力 。 21 組成天然蛋白質(zhì)分子的 20種氨基酸中 ， 只有色氨酸 、 酪氨酸和苯丙氨酸對紫外光有光吸收 。其吸收峰在 280nm左右 ， 以 色氨酸 吸收最強(qiáng) 。 ?可利用此性質(zhì)采用紫外分分光度法測定蛋白質(zhì)的含量 。 ?酪氨酸的 ?max＝ 275nm， ?275=。 ?苯丙氨酸的 ?max＝ 257nm， ?257=。 ?色氨酸的 ?max＝ 280nm， ?280=。 22 氨基酸分子是一種 兩性電解質(zhì) 。 OH O H R — CH — C OOH R — CH — C OO R — CH — C OO │ H+ │ H+ │ N H 3+ N H 3+ N H 2 p H p I p H = p I p H p I B23 兩性解離及等電點 23 The charge of an amino acid depends on pH 24 ?氨基酸在結(jié)晶形態(tài)或在水溶液中 ， 并不是以游離的羧基或氨基形式存在 ， 而是離解成兩性離子 。 ?在不同的 pH條件下 ， 兩性離子的狀態(tài)也隨之發(fā)生變化 。 C O O C HH 3 N +RpK139。+H+H+C O O HC HH 3 N +R H+H++pK239。 C O OC HH 2 NRPH 1 7 10 凈電荷 +1 0 1 正離子 兩性離子 負(fù)離子 等電點 PI 25 ? 當(dāng)溶液濃度為某一 pH值時 ， 氨基酸分子中所含的 NH3+和 COO