1、【目的與要求】1.1 1.1 蛋白質通論蛋白質通論1.2 1.2 蛋白質的分子組成蛋白質的分子組成氨基酸氨基酸1.1.了解蛋白質對生物體的重要意義。了解蛋白質對生物體的重要意義。2.2.了解蛋白質的分類，掌握蛋白質元素組成的了解蛋白質的分類，掌握蛋白質元素組成的 特點。特點。3.3.掌握蛋白質的基本構成單體：氨基酸的結構掌握蛋白質的基本構成單體：氨基酸的結構 特點，從各氨基酸的結構特點上理解氨基酸特點，從各氨基酸的結構特點上理解氨基酸 的分類。的分類。4.4.掌握氨基酸的理化性質，重點掌握兩性電離掌握氨基酸的理化性質，重點掌握兩性電離 與等電點含義、茚三酮反應及其應用。與等電點含義、茚三酮反應

2、及其應用。目的與要求目的與要求5.5.掌握蛋白質一級結構的概念；了解蛋白質一掌握蛋白質一級結構的概念；了解蛋白質一 級結構的測定方法與思路，學會分析簡單多級結構的測定方法與思路，學會分析簡單多 肽的氨基酸順序。肽的氨基酸順序。6.6.理解并掌握蛋白質二級結構的概念；二級結理解并掌握蛋白質二級結構的概念；二級結 構的基本類型：構的基本類型：-螺旋及螺旋及-折疊的結構折疊的結構 特點；了解幾種常見纖維狀蛋白質的結構特特點；了解幾種常見纖維狀蛋白質的結構特 性；了解超二級結構及結構域的概念。性；了解超二級結構及結構域的概念。7.7.了解蛋白質三級結構、四級結構的概念及穩了解蛋白質三級結構、四級結構的

3、概念及穩 定因素。定因素。8.8.充分理解蛋白質結構與功能的關系；從核糖充分理解蛋白質結構與功能的關系；從核糖 核酸酶的變性與復性實驗理解一級結構與空核酸酶的變性與復性實驗理解一級結構與空 間結構的關系；以細胞色素間結構的關系；以細胞色素C C等為例充分理解等為例充分理解 一級結構與蛋白質生物學功能的關系；從血一級結構與蛋白質生物學功能的關系；從血 紅蛋白與肌紅蛋白的結構特性理解蛋白質空紅蛋白與肌紅蛋白的結構特性理解蛋白質空 間結構與生物學功能的關系。間結構與生物學功能的關系。9.9.掌握蛋白質的理化性質：膠體性質、兩性電掌握蛋白質的理化性質：膠體性質、兩性電 離與等電點、沉淀作用、變性作用以

4、及這些離與等電點、沉淀作用、變性作用以及這些 性質的生理意義及實踐意義。性質的生理意義及實踐意義。10.10.了解蛋白質分離提純的常用方法及基本原理。了解蛋白質分離提純的常用方法及基本原理。一. 蛋白質的生物學意義( (一一) ) 蛋白質是生命活動的物質基礎蛋白質是生命活動的物質基礎 1 1、是遺傳規定的具有唯一氨基酸順、是遺傳規定的具有唯一氨基酸順序的多肽鏈，在生命過程中起著關鍵的序的多肽鏈，在生命過程中起著關鍵的作用。作用。一. 蛋白質的生物學意義( (一一) ) 蛋白質是生命活動的物質基礎蛋白質是生命活動的物質基礎 2 2、生物體內的蛋白質是除水以外，、生物體內的蛋白質是除水以外，機體組

5、織中最多的組分，占人體干重的機體組織中最多的組分，占人體干重的45%45%，占細菌干重的，占細菌干重的505070% 70% 。( (二二) ) 蛋白質的生物學功能蛋白質的生物學功能1.1.作為生物催化劑：在體內催化各種物質代謝反應的作為生物催化劑：在體內催化各種物質代謝反應的酶幾乎都是蛋白質。酶幾乎都是蛋白質。2.2.調節代謝反應：一些激素是蛋白質或肽，如胰島素、調節代謝反應：一些激素是蛋白質或肽，如胰島素、生長素。生長素。3.3.運輸載體：如紅細胞中運輸運輸載體：如紅細胞中運輸O2O2、CO2CO2要靠要靠Hb(HemoglobinHb(Hemoglobin血紅蛋白血紅蛋白) )、運輸脂類

6、物質的是載脂、運輸脂類物質的是載脂蛋白、運鐵蛋白等轉運蛋白或叫載體蛋白。蛋白、運鐵蛋白等轉運蛋白或叫載體蛋白。4.4.參與機體的運動：如心跳、胃腸蠕動等，依靠與肌參與機體的運動：如心跳、胃腸蠕動等，依靠與肌肉收縮有關的蛋白質來實現，如肌球蛋白、肌動蛋白。肉收縮有關的蛋白質來實現，如肌球蛋白、肌動蛋白。5.5.參與機體的防御：參與機體的防御： 機體抵抗外來侵害的防御機能，靠機體抵抗外來侵害的防御機能，靠抗體，抗體也稱免疫球蛋白，是蛋白質。抗體，抗體也稱免疫球蛋白，是蛋白質。6.6.接受傳遞信息：如口腔中的味覺蛋白、視網膜中的視接受傳遞信息：如口腔中的味覺蛋白、視網膜中的視覺蛋白。覺蛋白。7.7.

7、調節或控制細胞的生長、分化、遺傳信息的表達。調節或控制細胞的生長、分化、遺傳信息的表達。8.8.其它：如雞蛋清蛋白、牛奶中的酪蛋白是營養和儲其它：如雞蛋清蛋白、牛奶中的酪蛋白是營養和儲存蛋白；膠原蛋白、纖維蛋白等屬于結構蛋白。還有甜存蛋白；膠原蛋白、纖維蛋白等屬于結構蛋白。還有甜味蛋白、毒素蛋白等都具有特異的生物學功能。味蛋白、毒素蛋白等都具有特異的生物學功能。 所以，我們不難理解，為什么說沒有蛋白質就沒有生命。所以，我們不難理解，為什么說沒有蛋白質就沒有生命。二、蛋白質的分類1.1.根據分子形狀分：球狀蛋白質、纖維狀蛋白質根據分子形狀分：球狀蛋白質、纖維狀蛋白質2.2.根據功能分：活性蛋白質

8、、結構蛋白質。根據功能分：活性蛋白質、結構蛋白質。3.3.根據組成分：根據組成分：（1 1簡單蛋白質：清蛋白、球蛋白、谷蛋白、簡單蛋白質：清蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶谷蛋白、組蛋白、精蛋白、硬蛋白。醇溶谷蛋白、組蛋白、精蛋白、硬蛋白。（2 2結合蛋白質：色素蛋白、金屬蛋白、磷蛋結合蛋白質：色素蛋白、金屬蛋白、磷蛋白、核蛋白、脂蛋白、糖蛋白。白、核蛋白、脂蛋白、糖蛋白。三. 蛋白質的水解1.1.酸水解酸水解 條件：條件：5 51010倍的倍的20%20%的鹽酸煮沸回流的鹽酸煮沸回流16162424小時，小時，或加壓于或加壓于120120水解水解2 2小時。小時。 優點：可蒸發除去鹽酸，水解徹底，

9、終產物為優點：可蒸發除去鹽酸，水解徹底，終產物為L-L-氨基酸，產物單一，無消旋現象。氨基酸，產物單一，無消旋現象。 缺陷：色氨酸破壞，并產生一種黑色的物質：腐缺陷：色氨酸破壞，并產生一種黑色的物質：腐黑質，水解液呈黑色。黑質，水解液呈黑色。2. 2. 堿水解堿水解條件：條件：4mol/L Ba(OH)24mol/L Ba(OH)2或或6mol/L NaOH6mol/L NaOH煮沸煮沸6 6小時。小時。優點：水解徹底，色氨酸不被破壞，水解液清亮。優點：水解徹底，色氨酸不被破壞，水解液清亮。缺陷：產生消旋產物，破壞的氨基酸多，一般很少使用。缺陷：產生消旋產物，破壞的氨基酸多，一般很少使用。3.

10、 3. 蛋白酶水解蛋白酶水解條件：蛋白酶如胰蛋白酶、糜蛋白酶，常溫條件：蛋白酶如胰蛋白酶、糜蛋白酶，常溫37374040， pHpH值值5 58 8 。優點：氨基酸不被破壞，不發生消旋現象。優點：氨基酸不被破壞，不發生消旋現象。缺陷：水解不完全，中間產物多。缺陷：水解不完全，中間產物多。 蛋白質酸堿水解常用于蛋白質的組成分析，而酶水解蛋白質酸堿水解常用于蛋白質的組成分析，而酶水解用于制備蛋白質水解產物。用于制備蛋白質水解產物。一. 蛋白質的元素組成 蛋白質是有機化合物，離不開蛋白質是有機化合物，離不開C C、H H、O O三種元素，還含有三種元素，還含有N N、P P、S S、金屬元素等。、金

11、屬元素等。 含量含量% % ： 505055 655 67 207 2023 1523 1517 0.317 0.33 3 微量或無微量或無 元素組成元素組成 ： C H O N S C H O N S 其它其它 蛋白質中蛋白質中N N是特征元素，且含量恒定，為是特征元素，且含量恒定，為16%16%左右左右 ，即，即1616克克氮氮/100/100克蛋白質，故可以用定氮法測量蛋白質含量，即：每克蛋白質，故可以用定氮法測量蛋白質含量，即：每100100克蛋白質含氮克蛋白質含氮1616克，克，100/16=6.25100/16=6.25克蛋白質含氮克蛋白質含氮1 1克。所以，克。所以，每克樣品含氮

12、量每克樣品含氮量6.256.25100=100100=100克樣品蛋白質含量克克樣品蛋白質含量克% %）。）。 有些蛋白質含有其他微量元素：有些蛋白質含有其他微量元素：P P、FeFe、CuCu、MnMn、ZnZn、CoCo、MoMo、I I 等。等。 二、蛋白質分子的基本組成單位氨基酸（一氨基酸的結構通式：（一氨基酸的結構通式：1 1、構成蛋白質的氨基、構成蛋白質的氨基酸均為酸均為L-L-氨基酸。氨基酸。2 2、除、除R R為為H H甘氨酸甘氨酸外，其余氨基酸均具有外，其余氨基酸均具有旋光性。旋光性。3 3、各種氨基酸的區別、各種氨基酸的區別在于側基在于側基R R基上。基上。 從氨基酸的結構

13、通式從氨基酸的結構通式可以看出：可以看出：（二氨基酸的構型：（二氨基酸的構型： 構成蛋白質的氨基酸除甘氨酸外，均構成蛋白質的氨基酸除甘氨酸外，均含有含有-碳原子，在空間各原子有兩種排碳原子，在空間各原子有兩種排列方式：列方式：L-L-構型與構型與D-D-構型，它們的關系就構型，它們的關系就像左右手的關系，互為鏡像關系，下圖以像左右手的關系，互為鏡像關系，下圖以丙氨酸為例：丙氨酸為例： （三氨基酸的結構與分類（三氨基酸的結構與分類1 1、按氨基酸分子中羧基與氨基的數目分：、按氨基酸分子中羧基與氨基的數目分： （1 1酸性氨基酸：一氨基二羧基氨基酸，有：天冬氨酸、酸性氨基酸：一氨基二羧基氨基酸，有

14、：天冬氨酸、谷氨酸、谷氨酸、（2 2堿性氨基酸：二氨基一羧基氨基酸堿性氨基酸：二氨基一羧基氨基酸 ，有：賴氨酸、，有：賴氨酸、精氨酸、組氨酸精氨酸、組氨酸（3 3中性氨基酸：一氨基一羧基氨基酸，有：甘氨酸、中性氨基酸：一氨基一羧基氨基酸，有：甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、甲硫氨酸、半胱氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、甲硫氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸、脯氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸、脯氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、絲氨酸、蘇氨酸。絲氨酸、蘇氨酸。2 2、按側基、按側基R R基的結構特點分：基的結構特點分： （1 1脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸（2 2

15、芳香族氨基酸：苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸芳香族氨基酸：苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸（3 3雜環氨基酸：脯氨酸、組氨酸雜環氨基酸：脯氨酸、組氨酸3 3、按側基、按側基R R基與水的關系分：基與水的關系分： （1 1非極性氨基酸：有甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、非極性氨基酸：有甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、甲硫氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、酪異亮氨酸、甲硫氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸、脯氨酸。氨酸、脯氨酸。（2 2極性不帶電氨基酸：天冬酰胺、谷氨酰胺、絲氨酸、極性不帶電氨基酸：天冬酰胺、谷氨酰胺、絲氨酸、蘇氨酸。蘇氨酸。（3 3極性帶電氨基酸：天冬氨酸、谷氨酸、賴氨酸、精氨

16、極性帶電氨基酸：天冬氨酸、谷氨酸、賴氨酸、精氨酸、組氨酸。酸、組氨酸。4 4、按氨基酸是否能在人體內合成分：、按氨基酸是否能在人體內合成分： （1 1必需氨基酸：指人體內不能合成的氨基酸，必須從食物必需氨基酸：指人體內不能合成的氨基酸，必須從食物中攝取，有八種：賴氨酸、色氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、中攝取，有八種：賴氨酸、色氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸。纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸。（2 2非必需氨基酸：指人體內可以合成的氨基酸。有十種。非必需氨基酸：指人體內可以合成的氨基酸。有十種。（3 3半必需氨基酸：指人體內可以合成但合成量不能滿足人半必需氨基酸：指人體內

17、可以合成但合成量不能滿足人體需要特別是嬰幼兒時期的氨基酸，有兩種：組氨酸、體需要特別是嬰幼兒時期的氨基酸，有兩種：組氨酸、精氨酸。精氨酸。 二十種氨基酸的名稱和結構如圖所示二十種氨基酸的名稱和結構如圖所示: :注：二十種氨基酸的結構特點注：二十種氨基酸的結構特點支鏈氨基酸：纈氨酸、亮氨酸，異亮氨酸支鏈氨基酸：纈氨酸、亮氨酸，異亮氨酸含羥基的氨基酸：絲氨酸、蘇氨酸含羥基的氨基酸：絲氨酸、蘇氨酸含硫的氨基酸：半胱氨酸含巰基）、含硫的氨基酸：半胱氨酸含巰基）、 甲硫氨酸含硫甲基）甲硫氨酸含硫甲基）含苯環的氨基酸：苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸含苯環的氨基酸：苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸含胍基的氨基酸：精氨酸含

18、胍基的氨基酸：精氨酸含咪唑基的氨基酸：組氨酸含咪唑基的氨基酸：組氨酸亞氨基酸：脯氨酸亞氨基酸：脯氨酸含酰胺的氨基酸：天冬酰胺、谷氨酰胺含酰胺的氨基酸：天冬酰胺、谷氨酰胺含吲哚基的氨基酸：色氨酸含吲哚基的氨基酸：色氨酸含含-氨基的氨基酸：賴氨酸氨基的氨基酸：賴氨酸（四蛋白質中不常見的氨基酸（四蛋白質中不常見的氨基酸羥羥- -脯氨酸、羥脯氨酸、羥- -賴氨酸、賴氨酸、r-r-羧基谷氨酸、羧基谷氨酸、6-6-氮氮- -甲基賴氨酸甲基賴氨酸（五非蛋白氨基酸（五非蛋白氨基酸 鳥氨酸、胍氨酸、高半胱氨酸、高絲氨酸、鳥氨酸、胍氨酸、高半胱氨酸、高絲氨酸、-丙氨酸、丙氨酸、-氨基丁酸等氨基丁酸等三.氨基酸的理

19、化性質（一物理性質（一物理性質1.1.形狀：均為白色結晶或粉末，不同氨基酸的晶型結構形狀：均為白色結晶或粉末，不同氨基酸的晶型結構不同。不同。2.2.溶解性：一般都溶于水，不溶或微溶于醇，不溶于丙溶解性：一般都溶于水，不溶或微溶于醇，不溶于丙酮，在稀酸和稀堿中溶解性好。酮，在稀酸和稀堿中溶解性好。3.3.熔點：氨基酸的熔點一般都比較高，一般都大于熔點：氨基酸的熔點一般都比較高，一般都大于200200，超過熔點以上氨基酸分解產生胺和二氧化碳。超過熔點以上氨基酸分解產生胺和二氧化碳。 4.4.旋光性：除甘氨酸外的氨基酸均有旋光性。旋光性：除甘氨酸外的氨基酸均有旋光性。5.5.光吸收：氨基酸在可見光

20、范圍內無光吸收，在近紫外光吸收：氨基酸在可見光范圍內無光吸收，在近紫外區含苯環氨基酸有光的吸收。區含苯環氨基酸有光的吸收。（二化學性質（二化學性質1.1.氨基酸的兩性電離及等電點：氨基酸的兩性電離及等電點： 氨基酸既含有氨基，可接受氨基酸既含有氨基，可接受H+H+，又含有羧基，可電離，又含有羧基，可電離出出H+H+，所以氨基酸具有酸堿兩性性質。通常情況下，氨，所以氨基酸具有酸堿兩性性質。通常情況下，氨基酸以兩性離子的形式存在，如下圖所示：基酸以兩性離子的形式存在，如下圖所示： 從上圖可知：氨基酸在酸性環境中，主要以陽離子的形從上圖可知：氨基酸在酸性環境中，主要以陽離子的形式存在，在堿性環境中，

21、主要以陰離子的形式存在。在某一式存在，在堿性環境中，主要以陰離子的形式存在。在某一pHpH環境下，以兩性離子兼性離子的形式存在。該環境下，以兩性離子兼性離子的形式存在。該pHpH稱為稱為該氨基酸的等電點。所以氨基酸的等電點可以定義為：氨基該氨基酸的等電點。所以氨基酸的等電點可以定義為：氨基酸所帶正負電荷相等時的溶液酸所帶正負電荷相等時的溶液pHpH。2.2.由由-氨基參加的反應：氨基參加的反應： (1) (1) 與亞硝酸反應：放出氮氣，氮氣的一半來自氨基與亞硝酸反應：放出氮氣，氮氣的一半來自氨基氮，一半來自亞硝酸，在通常情況下測定生成的氮氣氮，一半來自亞硝酸，在通常情況下測定生成的氮氣的體積量

22、可計算氨基酸的量，此反應可用于測定蛋白的體積量可計算氨基酸的量，此反應可用于測定蛋白質的水解程度。質的水解程度。(2) (2) 與甲醛的反應：用過量的中性甲醛與氨基酸反應，可游離與甲醛的反應：用過量的中性甲醛與氨基酸反應，可游離出氫離子，然后用出氫離子，然后用NaOHNaOH滴定，從消耗的堿量可以計算出氨基酸滴定，從消耗的堿量可以計算出氨基酸的含量。此法稱為間接滴定法。的含量。此法稱為間接滴定法。(3) (3) 與與2,4-2,4-二硝基氟苯二硝基氟苯2,4-DNFB2,4-DNFB的反應的反應SangerSanger反應）：反應）： 生成黃色的二硝基苯生成黃色的二硝基苯- -氨基酸衍生物。氨

23、基酸衍生物。(4) (4) 與苯異硫氰酸酯與苯異硫氰酸酯PITCPITC反響反響EdmanEdman反應）：生成苯乙反應）：生成苯乙 內酰硫脲內酰硫脲- -氨基酸。氨基酸。(5) (5) 與丹磺酰氯與丹磺酰氯DNS-ClDNS-Cl的反應：生成熒光物質的反應：生成熒光物質DNS-DNS-氨基酸。氨基酸。（3 3）、）、(4)(4)、(5)(5)反應用于蛋白質的反應用于蛋白質的N-N-末端的測定。末端的測定。（3與2,4-二硝基氟苯(DNFB)的反應NO2FO2N+ HNCHCOOHRNO2O2NHNCHCOOHR+ HF弱堿性DNP-氨基酸（4與異硫氰酸苯酯PITC的反應N=C=S + NCH

24、COOHHHRPITCNCNCHCOOHHHRSPTC-氨基酸NCHRSNCCOPTH-氨基酸pH8.3無水HF重復測定多肽鏈N端氨基酸排列順序，設計出“多肽順序自動分析儀”Edman Edman （苯異硫氰酸酯法氨基酸順序分析法實際上也是一種（苯異硫氰酸酯法氨基酸順序分析法實際上也是一種N-N-端分端分析法。此法的特點是能夠不斷重復循環，將肽鏈析法。此法的特點是能夠不斷重復循環，將肽鏈N-N-端氨基酸殘基逐一端氨基酸殘基逐一進行標記和解離。進行標記和解離。NCSNHCHCOR2NCHCOR1HHNHS:CCHCOR1HNNHCHCOR2SNHCNHOCR1CHNH2CHCOR2H2NCHCO

25、OH + RNCH3CH3O=S=OCl5-二甲氨基萘磺酰氯DNS-Cl）pH9.7 40NCH3CH3O=S=OHNCHCOOH RDNS-氨基酸取代DNFB測定蛋白質N端氨基酸，靈敏度高(5) (5) 與丹磺酰氯與丹磺酰氯DNS-ClDNS-Cl的反應的反應3.-3.-羧基參加的反應：羧基參加的反應： (1)(1)與堿反應成鹽與堿反應成鹽 (2)(2)與醇反應成酯與醇反應成酯 (3)(3)與酰化試劑反應成酰氯與酰化試劑反應成酰氯 4.- 4.-氨基與氨基與-羧基共同參加的反應羧基共同參加的反應 (1)(1)與茚三酮的反應：除脯氨酸與羥脯氨酸外，可與其它氨與茚三酮的反應：除脯氨酸與羥脯氨酸外

26、，可與其它氨基酸生成藍紫色化合物。脯氨酸與羥脯氨酸為黃色化合物。基酸生成藍紫色化合物。脯氨酸與羥脯氨酸為黃色化合物。 4.- 4.-氨基與氨基與-羧基共同參加的反應羧基共同參加的反應 (2)(2)成肽反應：成肽反應：CCNCCNCCNCCNCCH2CHCH2CH2CH2COO-OHCO2HCH2CONH2OHCH3H3N+OOOOHHHHHHHHHSerValTyrAspGlnCH3N-端C-端肽鍵(1) Millon(1) Millon反應：檢測反應：檢測TyrTyr或含或含TyrTyr的蛋白質的反應。的蛋白質的反應。 MillonMillon試劑：汞的硝酸鹽與亞硝酸鹽溶液。試劑：汞的硝酸鹽與亞硝酸鹽溶液。 產物：紅色的化合物。產物：紅色的化合物。(2) Folin(2) Folin反應：檢測反應：檢測TyrTyr或含或含TyrTyr的蛋白質的反應。的蛋白質的反應。 FolinFolin試劑：磷鉬酸、磷鎢酸混合溶液。試劑：磷鉬酸、磷鎢酸混合溶液。 產物：藍色的鉬藍、鎢藍。產物：藍色的鉬藍、鎢藍。(3) (3) 坂口反應：檢測坂口反應：檢測ArgArg或含或含A