第三章蛋白质化学Chapter3 Chemistry of protein甘肃农业大学生命科学技术学院张宁Email: ningzh@gsau.edu.cn
甘肃农业大学 生命科学技术学院 张 宁 Email：ningzh@gsau.edu.cn
contents第一节氨基酸第二节肽第三节蛋白质的分子结构第四节蛋白质结构与功能的关系第五节蛋白质的性质第六节蛋白质的分类
第一节 氨基酸 第三节 蛋白质的分子结构 第四节 蛋白质结构与功能的关系 第五节 蛋白质的性质 第二节 肽 第六节 蛋白质的分类 contents
概论1838年，荷兰生理学家G.J.Muller用元素分析法分析了血清、蚕丝、蛋清等物质，尽管来源不同，却都是C、H、O、N元素组成的。Muller认为它是生命中最重要的，就命名为“protein”，希腊原意是“最原始的”，“第一重要的”。中文译作一蛋白质，缩写Pr.蛋白质有重要的生物学意义。小细胞中，蛋白质种类数以千计，eg：E.coli细胞，双向电泳，三千多种Pr蛋白质是生物表现千差万别功能的物质基础
概 论 1838年，荷兰生理学家G.J.Muller用元素分析法分析了 血清、蚕丝、蛋清等物质，尽管来源不同，却都是C、H、 O、N元素组成的。 Muller认为它是生命中最重要的，就命名为“protein” ，希腊原意是“最原始的” ， “第一重要的” 。中文译作 ——蛋白质，缩写Pr. 蛋白质有重要的生物学意义。小细胞中，蛋白质种类数以 千计，eg：E.coli细胞，双向电泳，三千多种Pr. 蛋白质是生物表现千差万别功能的物质基础
蛋白质功能的多样性1．酶类：在生物催化剂的作用下，新陈代谢有条不紊。已发现的酶25,000种。2．结构组分：作为结构成分或支持作用。胶原蛋白参与结缔组织和骨骼作为身体支架；羊毛、毛发、羽毛和指甲中的α-角蛋白；韧带中的弹性蛋白；蚕丝、蜘蛛网中的丝纤蛋白；血管和皮肤的弹性蛋白：细胞和细胞器的膜蛋白。3：营养和藏蛋白：贮存氨基酸作为营养物质为胚胎和幼体发育提供营养的功能。如：植物种子谷蛋白、醇溶蛋白：动物卵清蛋白。4：运输蛋白：运输各种小分子和离子的蛋白。如：血红蛋白将氧从肺送到组织细胞；血浆中的脂蛋白在肝与其它器官间转运脂类：ATPaSe：电子传递体等
蛋白质功能的多样性 1. 酶类：在生物催化剂的作用下，新陈代谢有条不紊。已发现 的酶25,000种。 2．结构组分：作为结构成分或支持作用。胶原蛋白参与结缔组 织和骨骼作为身体支架；羊毛、毛发、羽毛和指甲中的α-角 蛋白；韧带中的弹性蛋白；蚕丝、蜘蛛网中的丝纤蛋白；血 管和皮肤的弹性蛋白；细胞和细胞器的膜蛋白。 3．营养和贮藏蛋白：贮存氨基酸作为营养物质为胚胎和幼体发 育提供营养的功能。如：植物种子谷蛋白、醇溶蛋白；动物 卵清蛋白。 4．运输蛋白：运输各种小分子和离子的蛋白。如：血红蛋白将 氧从肺送到组织细胞；血浆中的脂蛋白在肝与其它器官间转 运脂类；ATPase；电子传递体等
5.收缩或运动蛋白：使细胞或生物体收缩、变形或移动的一类。如：骨骼肌系统中的肌球蛋白和肌动蛋白；细菌的鞭毛、纤毛运动蛋白。6．激素蛋白类：调节物质代谢的作用。如：岛素调血糖：垂体前叶分泌的生长素等。7．保护或防御蛋白：抵御异体侵入，保护自身生命活动。如：抗体（免疫球蛋白）：皮肤的角蛋白：凝血蛋白。8．受体蛋白：接受和传递调节信息的蛋白质。如：各种激素专一受体蛋白：味蕾味觉蛋白：视网膜视色素9.生长和分化的调控蛋白：调节控制细胞生长、分化和遗传信息的表达。如组蛋白、阻遏蛋白及表皮生长因子
5．收缩或运动蛋白：使细胞或生物体收缩、变形或移动的一类。 如:骨骼肌系统中的肌球蛋白和肌动蛋白；细菌的鞭毛、纤毛运 动蛋白。 6．激素蛋白类：调节物质代谢的作用。 如：胰岛素调血糖；垂体前叶分泌的生长素等。 7．保护或防御蛋白：抵御异体侵入，保护自身生命活动。 如：抗体（免疫球蛋白）；皮肤的角蛋白；凝血蛋白。 8．受体蛋白：接受和传递调节信息的蛋白质。 如：各种激素专一受体蛋白；味蕾味觉蛋白；视网膜视色素 9．生长和分化的调控蛋白：调节控制细胞生长、分化和遗传信息 的表达。如组蛋白、阻遏蛋白及表皮生长因子
第一节氨基酸一、蛋白质的元素组成口蛋白质是由20种α-氨基酸组成的高分子有机化合物。口蛋白质主要元素组成：C、H、O、N、S 及P、Fe、Cu、Zn、Mo、I、Se 等微量元素。S其它0NH元素组成：C微量或无含量%：50～556～720～23 15～17 0.3～3蛋白质平均含N量为16%，这是凯氏定氮法测蛋白质含量的理论依据：登蛋白质含量一样品中含N量×6.25
含量% ： 50～55 6～7 20～23 15～17 0.3～3 微量或无 元素组成 ： C H O N S 其它 蛋白质平均含N量为16％,这是凯氏定氮法测蛋白质含量的理 论依据：蛋白质含量＝样品中含N量×6.25 第一节 氨基酸 p 蛋白质是由20种α-氨基酸组成的高分子有机化合物。 p 蛋白质主要元素组成：C、H、O、N、S 及P、Fe、Cu、Zn、 Mo、I、Se 等微量元素。 一、蛋白质的元素组成
二、蛋白质的基本结构单位水解α-氨基酸蛋白质蛋白质水解产生一系列的α－氨基酸，所以，其基本单位是氨基酸（aminoacid），缩写AA或Aa
二、蛋白质的基本结构单位 蛋 白 质 α-氨基酸 水解 蛋白质水解产生一系列的α- 氨基酸，所以，其基 本单位是氨基酸（amino acid），缩写 AA或Aa
氨基酸的结构通式（离子形式COO-H3NC.HR氨基酸分子具有一个氨基(-NH+)、一个羧基(-COO)、一个氢原子、一个特殊的R基团，结合到不对称的C.原子上。20种氨基酸的R侧链各不相同。除Pro（α-亚氨基酸）外，19种Aa共同点：都是氨基连在与羧基相邻的α一碳原子上，因而称为α一氨基酸
氨基酸的结构通式(离子形式) 氨基酸分子具有一个氨基(-NH3 +)、一个羧基(-COO-)、一个氢 原子、一个特殊的R基团，结合到不对称的Cα原子上。 20种氨基酸的R侧链各不相同。 除Pro (α-亚氨基酸)外，19种Aa共同点：都是氨基连在与羧 基相邻的α-碳原子上，因而称为α-氨基酸。 α
三、 今氨基酸的分类分类原则一在生理pH条件下，根据氨基酸R基团的结构和性质(8种）1)非极性（疏水）R基团氨基酸2)（7种)极性但不带电荷R基团氨基酸(2种)3)R基团带负电荷的氨基酸(酸性氨基酸(3种)4)R基团带正电荷的氨基酸(碱性氨基酸)
三、氨基酸的分类 分类原则— 在生理pH条件下，根据氨基酸R基团的结 构和性质。 2）极性但不带电荷R基团氨基酸（7种） 3）R基团带负电荷的氨基酸 （酸性氨基酸）（2种） 4）R基团带正电荷的氨基酸（碱性氨基酸）（3种） 1）非极性（疏水）R基团氨基酸（8种）
3非极性R基团的氨基酸（疏水）疏水性的氨基酸有8种，在水中溶解度小。它们是5种脂肪烃的Ala、Val、Leu、IleMet，2种芳香环的Phe、Trp，1种仲胺侧链的a-亚氨基酸Pro，氨基酸结构式三字母符单字母符丙氨酸AlaA-C0o-CH3CHNH3缬氨酸ValV1C00CH-H3CCH-NH3CH3亮氨酸LLeuH-C0CH-CH2H.CNH3CHI异亮氨酸Ile-CooH.C-CHCH-CH.NH甲硫氨酸MMet-CooCHH,C一S一CH2NH
（一）非极性（疏水）R基团的氨基酸 疏水性的氨基酸有8种，在水中溶解度小。它们是5种脂肪烃的Ala、Val、Leu、Ile 、Met，2种芳香环的Phe、Trp，1种仲胺侧链的α-亚氨基酸Pro. 氨基酸 结构式 三字母符 单字母符 丙氨酸 Ala A 缬氨酸 Val V 亮氨酸 Leu L 异亮氨酸 Ile I 甲硫氨酸 Met M C H C O O N H 3 _ + C H 3 C H C O O N H 3 _ + H 3 C C H C H 3 C H C O O N H 3 _ + H 3 C C H C H 3 C H 2 C H C O O N H 3 _ + C H 2 C H C H 3 H 3 C C H C O O N H 3 _ + H 3 C S C H 2