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1第一章蛋白质化学第一节蛋白质的分子组成2一、元素组成和分子量1.主要元素：C、H、O、N稀有元素：P、Fe、Zn、Mn、I等2.特点：N含量恒定，平均16%100克蛋白质中含16克N。1克N=6.25克蛋白质应用：每克样品中蛋白质的含量=每克样品的含氮量×6.253二、蛋白质的氨基酸组成1、结构特点：L-α氨基酸4CHCOOHNH2R（α-羧基）（α-氨基）（侧链/侧基）L-α氨基酸5参与蛋白质组成的氨基酸20种受遗传密码控制，无种族特异性Ⅰ、除Gly(甘)外，其余都是L-α氨基酸Ⅱ、Pro(脯)为亚氨基酸Ⅲ、R基团的不同是分类的基础62.根据酸碱性分类:酸性氨基酸:2个–COOH、1个-NH2Asp(天冬)Glu(谷)碱性氨基酸:1个–COOH、2个碱性基团（氨基、胍基、咪唑基）Arg(精)Lys(赖)His(组)中性氨基酸:1个–COOH、1个-NH73.理化性质（1）两性电离、等电点(pI)●在水溶液中能两性电离而成兼性离子8H+H+R-CH-COO-R-CH-COO-R-CH-COOH0H-0H-NH2NH3+NH3+pIpHpIpHpI9●等电点(pI)分子呈电中性时的溶液的pH值羧基的电离度氨基中性氨基酸的pI7酸性氨基酸的pI7碱性氨基酸的pI710pH=pI氨基酸呈电中性pHpI氨基酸带正电荷pHpI氨基酸带负电荷应用：电泳分离蛋白质11（2）化学反应茚三酮反应----氨基酸的定量氨基酸+茚三酮试剂紫兰色复合物12三.氨基酸在蛋白质中的连接方式1、肽键与肽(1)肽键的概念13（2）作用：蛋白质分子中的主要共价键（酰胺键）（3）特点：1、单键，部分双键性质2、有顺反二型与C-N相连的H、O均为反式形成肽键平面14（4）肽1、概念2、氨基酸残基3、N-末端（H）与C末端（OH）4、多肽(10肽）、寡肽（10肽）、开链肽与环肽15第二节蛋白质的分子结构一.蛋白质分子的一级结构1、定义：（1）多肽链中氨基酸（残基）的排列顺序。（2）是蛋白质的基本结构。（3）是空间结构、生理功能的基础。2、维系键肽键、二硫键3、举例16二.蛋白质分子的二级结构1、定义：多肽链中相邻氨基酸残基形成的局部肽链空间结构，其主链原子的局部空间排布。2、形式：α螺旋、β折叠、β转角、无规卷曲17肽键平面连接在肽键两端的C=O、N-H，及两个α-碳原子共6个原子，空间位置在一个平面上，称为肽键平面（能自由旋转的键为Cα-N，Cα-C）181)、α螺旋⑴基本特点图1-3a、单链、右手螺旋b、每一螺旋由3.6氨基酸残基组成c、螺距5.4A,直径2.3Ad、相邻2圈α螺旋间1个肽键的C=O与隔3个氨基酸残基（即A1与A5，A2与A6）第5个肽键的N-H形成氢键，中间包括13个子，又称3.613螺旋19e、氢键方向与螺旋纵轴平行，链内氢键是α螺旋稳定的主要因素f、侧链基团位于螺旋外，不参与的组成但对螺旋的形成与稳定有影响g、α螺旋稳定蛋白质空间构象h、各种蛋白质中所占比例不同202)、β-片层或β-折叠-----伸展的肽链结构a、基本特征肽键平面之间折叠成锯齿状，相邻两平面呈110度b、结构的维系依靠肽链间的氢键，氢键的方向与肽链长轴垂直c、肽链的N末端在同一侧---顺向平行，反之为反向平行。213)、β-转角a、基本特征肽链出现1800转回折的“U”结构b、由第1个氨基酸残基的C=O与第4个氨基酸残基的N-H形成键，中间包括11个原子，较α螺旋紧密c、常位于球蛋白分子表面，为蛋白质活性的重要空间结构部分224)、无规卷曲a、基本特征是蛋白质中一系列无序构象的总称b、是蛋白质分子结构与功能的重要肽段23三.蛋白质的三级结构1、定义在二级结构的基础上，包括相距较远的氨基酸残基及其侧链R基团形成的整个多肽链的空间构象2、特点（1）三级结构是球状或椭圆状蛋白质，（2）可形成亲水表面和疏水内核，表面也可有些“沟”“穴”243、例：核糖核酸酶三级结构示意图4、重要性一级结构三级结构生物活性5.连接键：疏水键25四.蛋白质的四级结构1、定义指几个各具独立三级结构的多肽链之间的相互集结，并以特定的方式接触，排列形成更高层次的大分子空间构象。亚基---在蛋白质的四级结构中，每个各具独立三级结构的多肽链称为亚基亚基单独存在不具有生物活性。262、特点⑴在具有四级结构蛋白质中，亚基单独存在无活性⑵不是所有的蛋白质都具有四级结构有些蛋白质只有三级结构也有生物活性⑶亚基间以次级键相连（盐键为主）27五.维系蛋白质空间构象的次级键蛋白质分子一级结构----共价键（肽键、二硫键）蛋白质分子空间结构----次级键（1）次级键----指除肽键和二硫键以外，键能较低，稳定性差的一些化学键，主要有：氢键（2）、疏水键（3）、盐键（4）、范德华引力28（2）二硫键①化学共价键②由一条或二条多肽链上的Cys脱氢氧化生成③作用加固由次级键维系的蛋白质空间结构，进一步稳定蛋白质构象和生理功能29第三节蛋白质结构与功能的关系DNA的碱基排列顺序蛋白质多肽链上的氨基酸排列顺序蛋白质的空间构象蛋白质的功能一级结构是基础，高级结构是关键30一、蛋白质一级结构与功能的关系1、一级结构不同，功能不同2、一级结构相同，功能相同3、一级结构中非关键部位氨基酸残基发生变化，不影响生物活性。4、一级结构的变异与分子病:一级结构中关键部位氨基酸残基发生变化，可导致功能变化。31例：正常人Hb(血红蛋白)(HbA)：β链N端第6个氨基酸为Glu(谷)镰刀状贫血病（HbS）：β链N端第6个氨基酸为Val(颉)导致：HbS携氧能力下降,缺氧时RBC呈镰刀状，脆性增加，溶血32二、空间构象和功能的关系1、特定的功能，特定的构象构象改变，功能改变2、变构效应33变构效应概念：生理性小分子以非共价键与具四级结构的蛋白质的非活性部位结合，改变亚基间的接触与排列（疏松或紧密），引起蛋白质构象变化、功能改变、活性增高或降低。34变构效应意义：根据生物体环境的变化，不断调整蛋白质的活性，以便更好地完成其生理功能35第四节蛋白质的理化性质一、蛋白质的两性电离与等电点1、多价两性离子（N端，C端，R基团）2、大多数人体蛋白质的pI3、电泳分离蛋白质4、根据蛋白质的两性游离性质，采用电泳方法可对蛋白质进行分离、纯化鉴定和分子量的测定。36二、大分子亲水胶体性质大分子：蛋白质分子直径1-100nm,亲水：外裹电荷层、水化层胶体颗粒：不易透过半透膜，可用透析的方法分离蛋白质37三、蛋白质的沉淀1、沉淀⑴概念:分散在溶液中的蛋白质分子发生凝聚，并从溶液中沉淀、析出的现象.⑵关键：水化膜的破坏，电荷的消失.⑶方法38a、盐析在蛋白质溶液中加入中性盐，盐分子与蛋白质争夺水化膜，并使蛋白质分子的电离抑制，表面电荷减少，而使蛋白质不稳定从溶液中析出39盐析分离蛋白质不同的蛋白质因其溶解度不同，盐析所需的盐浓度不同25%NH4SO4血浆纤维蛋白原沉淀50%NH4SO4球蛋白沉淀100%NH4SO4白蛋白沉淀分段盐析法，分离蛋白质的方法之一盐析法分离所得蛋白质不变性40b、有机溶剂沉淀法●原理●特点c、重金属沉淀法●原理●特点41四.蛋白质的变性1.概念:蛋白质在某些理化条件下，空间结构发生变化而丧失其生物活性称为变性。（1）变性因素：物理或化学因素（2）机制：蛋白质空间结构破坏,一级结构未破坏（3）理化性质的变化：理化性质改变（溶解度降低）、生物活性丧失。422.特点：（1）变性的蛋白质大多沉淀，沉淀的蛋白质并不都变性（2）可复性3.实际应用：4.变性与变构的区别：（1）作用因素（2）空间结构（3）结果