【正文】 ：帶有數(shù)量相等的正負(fù)電荷的離子 氨基酸兩性解離示意圖 ? pH 1（ pI，向負(fù)極移動(dòng) ) pH （ =pI) pH 11 (pI，向正極移動(dòng) ) 氨基酸的等電點(diǎn) 溶液中氨基酸以兩性離子的形式存在時(shí)，溶液的 pH，稱為該 氨基酸的等電點(diǎn)，用 pI表示。 ? 光吸收特性 ? 在紫外光區(qū)色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸有吸收光的能力。 ?有一些氨基酸不參與蛋白質(zhì)的組成，而是以游離的狀態(tài)存在于生物體之中 。 ?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 ? ? ， 即 1克氮所代表的蛋白質(zhì)量（ 克數(shù) ） 二、蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位和其它組分 ? 蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位是氨基酸 ? 蛋白質(zhì)分為兩大類 ? 簡(jiǎn)單蛋白質(zhì) 水解后產(chǎn)生各種氨基酸 ? 結(jié)合蛋白質(zhì) 水解后還可產(chǎn)生其它組分，如血紅素、糖類、脂類、核酸、金屬離子等 αCHC O O HRNH 2氨基酸的結(jié)構(gòu)通式三、氨基酸 1. 氨基酸的基本結(jié)構(gòu)與構(gòu)型 ? 常見的氨基酸 20種，除脯氨酸是 α亞氨基酸外，其余 19種都是 α氨基酸 。它們存在于動(dòng)物、植物和微生物的細(xì)胞之中。 ? 蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，在機(jī)體內(nèi)蛋白質(zhì)約占機(jī)體固體成分的 45%，幾乎在一切生命過程中都起著關(guān)鍵作用 ? 酶類 催化體內(nèi)生化反應(yīng) ? 激素蛋白類 調(diào)節(jié)體內(nèi)物質(zhì)代謝，如 Ins、 IGFI、GH（ Hormone） ? 運(yùn)輸?shù)鞍最? 運(yùn)輸代謝所需小分子、離子以及電子，如血紅蛋白 ? 運(yùn)動(dòng)蛋白類 使細(xì)胞或生物體發(fā)生運(yùn)動(dòng)，如肌球蛋白和肌動(dòng)蛋白 ? 防御蛋白類 抵抗入侵，保護(hù)機(jī)體，如抗體（與細(xì)菌、病毒選擇性結(jié)合）、補(bǔ)體（殺死細(xì)菌、病毒）、干擾素（抑制病毒）；凝血酶和血液纖維蛋白原參與血液凝固 ? 受體蛋白類 存在于細(xì)胞各個(gè)部分，把激素、神經(jīng)遞質(zhì)信號(hào)傳遞給靶細(xì)胞，如膜受體 ? 生長(zhǎng)、分化的調(diào)節(jié)蛋白類 對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化、基因表達(dá)其調(diào)節(jié)作用。 C OOHCH 2 CH 2 CN HCHH 2甘氨酸 結(jié)構(gòu)式 HNH2C C O O HαH? 除甘氨酸外，其余 19種氨基酸都具有手性，天然蛋白中的所有氨基酸都是 L型的。 — 瓜氨酸— 鳥氨酸OCH 2 CH 2 CH 2N H 2C H C O O HN H 2CH 2 CH 2 CH 2N H 2C H C O O HN HCH 2 NL L ? 從營(yíng)養(yǎng)學(xué)角度還可以將氨基酸分為必需和非必需氨基酸。其最大吸收波長(zhǎng) (λ)分別為 27 27259nm。 ? 從左向右第一個(gè)拐點(diǎn)是 氨基酸羧基解離 50%的狀態(tài) ? 第二個(gè)拐點(diǎn)是 氨基酸的等電點(diǎn) ? 第三個(gè)拐點(diǎn)是 氨基酸氨基解離50%的狀態(tài) 甘氨酸的電離酸堿滴定曲線，用 NaOH滴定，溶液的 pH由小到大逐漸升高 ? 例如丙氨酸有兩個(gè)可解離基團(tuán)， aCOOH和 aNH3＋ ，它們的解離常數(shù) pK值分別是 （ pK1）和 （ pK2）； ? 組氨酸有 3個(gè)可解離基團(tuán)，即 aCOOH、 aNH3＋和側(cè)鏈基團(tuán)咪唑基， pK值分別是 （ pK1）、 （ pK2）和 （ pKR）。 ? pI＝（ pKx ＋ pKy） /2 ? pKx ， pKy為相應(yīng)的兩個(gè)可解離基團(tuán) ? 對(duì)于一氨基、一羧基的氨基酸，上式中的 pKx 和 pKy為它的pK1和 pK2；而對(duì)于象天冬氨酸和谷氨酸那樣的酸性氨基酸，pKx和 pKy為它的 pK1和 pKR； ? 而對(duì)于象賴氨酸、組氨酸和精氨酸那樣的堿性氨基酸， pKx和 pKy為它的 pKR和 pK2。 ?當(dāng)氨基酸處于等電點(diǎn)狀態(tài)時(shí)，溶解度最小，容易發(fā)生沉淀；利用這一特性可以從各種氨基酸的混合物溶液中分離制取某種氨基酸。 氨基酸與 2,4二硝基氟苯反應(yīng) ? 2,4二硝基氟苯（ 2,4dinitrofluorobenzene, DNFB）也叫做 Sanger試劑。 第三節(jié) 蛋白質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu) ?氨基酸組成 ?多肽鏈數(shù)目 ?末端氨基酸組成 ?氨基酸排列順序 ?二硫鍵位置。 二、肽鍵和肽鏈 ? 肽鍵 (peptide bond)，一個(gè)氨基酸的羧基與另一個(gè)氨基酸的氨基之間失水形成的酰胺鍵，所形成的化合物稱為肽 。 氨基酸殘基 ?組成多肽的氨基酸成為不完整的分子形式。 ? 由于組成蛋白質(zhì)的 20種氨基酸各具特殊的側(cè)鏈，側(cè)鏈基團(tuán)的理化性質(zhì)和空間排布各不相同，當(dāng)它們按照不同的序列關(guān)系組合時(shí)，就可形成多種多樣的空間結(jié)構(gòu)和不同生物學(xué)活性的蛋白質(zhì)分子。此外就象我們將在下面看到的那樣，氨基酸殘基側(cè)鏈之間的相互作用對(duì)于穩(wěn)定一個(gè)蛋白質(zhì)分子的三維結(jié)構(gòu)有重要貢獻(xiàn)。還有一些非常簡(jiǎn)單的肽也常用作食物的調(diào)味劑。 ?肽鏈書寫：一般從 N末端向 C末端書寫， N端寫于左側(cè)，用 H做標(biāo)幟， C端于右側(cè)用 OH表示。GlyG蛋白質(zhì)的氨基酸序列具有重要意義： ? 蛋白質(zhì)的氨基酸序列是闡明蛋白質(zhì)生物活性的分子基礎(chǔ)； ? 蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定它的空間結(jié)構(gòu)； ? 氨基酸序列的改變可以導(dǎo)致蛋白功能異常和疾??； ? 通過對(duì)一些蛋白質(zhì)的氨基酸序列的比較可以反應(yīng)出一些生物親緣關(guān)系。其中一種氨基酸分析方法是用苯異硫氰酸酯（ PITC）處理蛋白質(zhì)水解液（ pH9），生成苯硫脲（ PTC） 氨基酸衍生物， PTC氨基酸混合物經(jīng) HPLC（細(xì)硅膠柱），按照它們的疏水特性被分離。 缺點(diǎn) : ? 酸水解雖然很有用，但酸水解條件下不能獲得完整的氨基酸分析，因?yàn)樘於０泛凸劝滨０返膫?cè)鏈含有酰胺鍵，用于切斷蛋白質(zhì)肽鍵的酸也可以將天冬酰胺轉(zhuǎn)換為天冬氨酸，谷氨酰胺轉(zhuǎn)換為谷氨酸。 ? 半胱氨酸在酸水解中也不能精確測(cè)定，要精確測(cè)量需要在蛋白質(zhì)水解之前進(jìn)行氧化或羧甲基化，形成的衍生物在酸水解之后才能定量。 過程 P. Edman降解測(cè)序主要涉及 耦聯(lián)、水解、萃取和轉(zhuǎn)換 等 4個(gè)過程。萃取出來的噻唑啉酮苯胺衍生物不穩(wěn)定，經(jīng)酸作用，再進(jìn)一步環(huán)化，形成一個(gè)穩(wěn)定的苯乙內(nèi)酰硫脲（ PTH）衍生物，即PTH氨基酸。 ?溴化氰（ BrCN）可以特異與蛋白質(zhì)中的蛋氨酸殘基反應(yīng)生成一個(gè) C末端為高絲氨酸內(nèi)酯的肽和一個(gè)帶有新的 N末端殘基的肽。 ? 下圖是根據(jù)不同種屬的細(xì)胞色素 c的氨基酸殘基的差別繪制出的進(jìn)化樹，每一個(gè)樹杈的長(zhǎng)度都與蛋白質(zhì)中氨基酸殘基的差別數(shù)成比例。 ? 1955年 Sanger等人用酶和化學(xué)方法成功測(cè)定牛胰島素全部化學(xué)結(jié)構(gòu) ? 要求：純度達(dá)到 97%以上，樣品的分子量和氨基酸組成必須事先測(cè)出 ? 步驟： ? 末端測(cè)定 ? 二硫鍵測(cè)定 ? 兩種裂解法制短肽 ? 純化短肽 ? 自動(dòng)蛋白測(cè)序儀分析 ? 肽段序列重迭法排序 ? 確定二硫鍵位置 牛胰島素的結(jié)構(gòu) 小 結(jié) ? 蛋白質(zhì)是由 20種氨基酸組成的。 ? 氨基酸和多肽的酸性和堿性基團(tuán)的離子狀態(tài)取決于 pH。 ? 蛋白質(zhì)中的氨基酸殘基是通過肽鍵連接的，殘基的序列稱之為蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)。 ? 多肽的氨基酸序列可以通過 Edman降解確定。 ◆熟悉肌紅蛋白和血紅蛋白結(jié)構(gòu)特征以及它們的氧飽和曲線和鐮刀型細(xì)胞貧血病的起因。 ? 大多數(shù)球蛋白是水溶性的、多肽鏈緊密折疊、輪廓上象一個(gè)球型的大分子。 ? 構(gòu)型的改變是由于共價(jià)鍵的變化產(chǎn)生的，構(gòu)想的改變是由于單鍵的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的。 ? 一級(jí)結(jié)構(gòu)就是共價(jià)連接的氨基酸殘基的序列，它描述的是蛋白質(zhì)的線性（或一維）結(jié)構(gòu)。 ? 三級(jí)結(jié)構(gòu)是指一條多肽鏈形成緊密的一個(gè)或多個(gè)球狀單位或結(jié)構(gòu)域，三級(jí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定依賴于非相鄰的氨基酸殘基側(cè)鏈的相互作用。 ? 由于連接在兩個(gè) a碳上的側(cè)鏈基團(tuán)之間的立體干擾，不利于順式構(gòu)象的形成，對(duì)伸展的反式構(gòu)象的形成有利，因此蛋白質(zhì)中 幾乎所有的肽單位都是反式構(gòu)象 。由于 Φ和 Ψ這二個(gè)轉(zhuǎn)角決定了相鄰二個(gè)肽平面在空間上的相對(duì)位置，因此，習(xí)慣上將這二個(gè)轉(zhuǎn)角稱為 二面角(dihedral angle)。 ? 主要類型 ? α螺旋 ? β折疊片 ? β轉(zhuǎn)角 （ 回折 ） ? 無(wú)規(guī)卷曲 α螺旋 (αhelix) ? 每一圈包含 3 . 6個(gè)殘基 ， 螺距， 殘基高度 ， 螺旋半徑 。 ? 相鄰螺圈之間形成鏈內(nèi)氫鍵 。 α螺旋構(gòu)象允許所有的肽鍵都能參與鏈內(nèi)氫鍵的形成 。 ? 為了在相鄰主鏈骨架之間形成最多的氫鍵，避免相鄰側(cè)鏈間的空間障礙，各主鏈骨架同時(shí)作一定程度的折疊，從而產(chǎn)生一個(gè)折疊的片層。 ? 通常有 β轉(zhuǎn)角和 γ轉(zhuǎn)角兩種形式。 ? 球蛋白分子中，往往含有較多的無(wú)規(guī)卷曲。 ? 常見的超二級(jí)結(jié)構(gòu)有 αα、 βββ、 βαβ等三種組合形式 ， 另外還有 βαβαβ、 βCβ結(jié)構(gòu) （ C代表無(wú)規(guī)卷曲 ） 也可見到 。 S SS SS SSSVMHLCM1CL抗原結(jié)合部位補(bǔ)體結(jié)合部位VLCM2CM3分子的 12 個(gè)結(jié)構(gòu)域I g G三級(jí)結(jié)構(gòu) ? 指一條多肽鏈在二級(jí)結(jié)構(gòu)（超二級(jí)結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)域）的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步的盤繞、折疊，從而產(chǎn)生特定的空間結(jié)構(gòu) ? 定義 ：廣義講，三級(jí)結(jié)構(gòu)是指多肽鏈中所有原子的空間排布 ? 維系三級(jí)結(jié)構(gòu)的力有疏水作用力、氫鍵、范德華力、鹽鍵（靜電引力）。這些多肽鏈就是球蛋白分子的亞基 (亞單位 ) ? 由少數(shù)亞基聚合而成的蛋白質(zhì)，稱為寡聚蛋白 (Oligomer protein)；由幾十個(gè)，甚至于上千個(gè)亞基聚合而成的蛋白質(zhì)，稱為多聚蛋白 (polymer protein) ? 寡聚蛋白 特有的空間結(jié)構(gòu) ? 寡聚蛋白 —— ? 由數(shù)條具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)通過 次級(jí)鍵 疊合而成 ? 亞基單獨(dú)沒有生物功能 亞基 血紅蛋白 四亞基兩兩相同，分別稱為 α1 、 α β β2； 第五節(jié) 多肽、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系