第12章 蛋白质化学 生化教研室 夏花英 8403 课程代码：22680b57e1

第一节 蛋白质的分子组成 元素组成： C H O N S 蛋白质的特征元素，平均含量：16% 第一节 蛋白质的分子组成 元素组成： C H O N S 蛋白质的特征元素，平均含量：16% 蛋白质含量（g）的计算：样品中含氮量（g）×6.25 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

一、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 蛋白质 （20种）氨基酸 酸、碱、酶 （标准氨基酸） （编码氨基酸） 2018/12/3 蛋白质 （20种）氨基酸 （标准氨基酸） （编码氨基酸） 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

（一）氨基酸的结构 α 氨基酸的共同结构 α-碳原子为手性碳原子 都为L-α-氨基酸（甘氨酸、脯氨酸除外） COOH | HN—C—H CH2—CH2 脯氨酸 H2C COOH | H2N—C—H H 甘氨酸 α 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

氨基酸的构型也以甘油醛为标准： 人体 内氨基酸均为 ：L-氨基酸 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

（二）氨基酸分类 根据R基结构不同分： 脂肪族氨基酸 芳香族氨基酸 杂环氨基酸 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

根据R基极性大小分： 1、中性非极性氨基酸（R基无极性、疏水） 2、中性极性氨基酸（R基不带电，但有极性、亲水） 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

⑴ 中性非极性氨基酸 N H CH3 2 CH2 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

⑵中性极性氨基酸 Cys， 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

⑶ 酸性氨基酸 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

⑷ 碱性氨基酸 H2N-C-NH- = NH 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

（三） 氨基酸的理化性质 氨基酸具有氨基、羧基、特殊R基等 具碱性 具酸性 与醇反应成酯 脱羧成胺 （两性） 特殊R基具有各种不同的颜色反应 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

1.氨基酸的两性电离和等电点 等电点（pI）：氨基酸所带正负电荷相等时溶液的pH 值即该氨基酸的等电点 pI pI pH pI pH pH 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

pH＝pI，氨基酸正负电荷相等（净电荷=0） 电泳：带电粒子在电场中向相反电极移动 等电点是氨基酸的特征常数（固定不变） pH值离等电点越远，氨基酸带净电荷越多 pH＞pI，氨基酸带负电荷 pH＜pI，氨基酸带正电荷 pH＝pI，氨基酸正负电荷相等（净电荷=0） 电泳：带电粒子在电场中向相反电极移动 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

利用不同氨基酸pI不同（在某一pH条件下带电不同），可对它们进行电泳分离。 原点 - + Asp Glu Gly Lys Arg 2.8 3.2 6.0 9.7 10.8 pI 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

3.氨基酸的紫外吸收 芳香族氨基酸（酪氨酸、色氨酸、苯丙氨酸） 光吸收 λ=280nm 260nm 光吸收 蛋白质分子中含有芳香族AA，故也有280nm的紫外吸收，故此法也可用于Pr定量。 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

二、 肽 （一）肽的形成和命名 肽：氨基酸通过肽键连接缩合而成的化合物 肽键 R1 O O R2 -H2O R1 R2 － = － － = 二、 肽 （一）肽的形成和命名 肽：氨基酸通过肽键连接缩合而成的化合物 R1 O O R2 -H2O R1 R2 － = － － = － H2N－C－C－OH H－N－C－COOH H2N－C－C－ N－C－COOH － － － － － － H H H H H H 肽键 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

氨基末端 羧基末端 肽 键 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

多肽链书写与命名 命名：丙氨酰甘氨酰丝氨酸 （或简写：H-丙-甘-丝-OH） 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

（二）体内重要的活性肽 谷胱甘肽 由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组成 功能基：-SH 解毒剂 GSH 谷氨酰半胱氨酰甘氨酸 H 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

第二节 蛋白质的分子结构 蛋白质的分子结构 基本结构 空间结构 一级结构 二级结构 三级结构 四级结构 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

一、蛋白质的一级结构 概念：多肽链中氨基酸的排列顺序 主要化学键：肽键 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

二、蛋白质的二级结构 结构基础：肽键平面 概念：以肽键平面为单位，盘绕、折叠形成的 空间结构 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

（一）肽键平面 肽键（CO-NH）的特点： 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

（二）二级结构类型 ①α-螺旋 ②-折叠 ③-转角 ④自由回转（无规卷曲） 留学生掌握： 类型、作用键 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

①α-螺旋 右手螺旋 3.6个残基/周 螺距0.54nm 稳定键：-NH①和-CO④之间 形成氢键 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

②β -折叠 数条肽链平行排列 呈锯齿状 肽链可顺向或逆向排列 稳定键：链间-CO和-NH之间氢键 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

③-转角 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

三、蛋白质的三级结构 概念：是蛋白质分子中所有原子（主链+侧链）的空间位置关系 作用键： 疏水键、 离子键、 氢键、 范得华引力、 二硫键 疏水键、 离子键、 氢键、 范得华引力、 二硫键 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

蛋白质三级结构： 二硫键 极性基团 离子键 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

四、蛋白质的四级结构 概念： 两个或两个以上独立三级结构的多肽链 通过次级键结合而形成的空间结构 疏水键、氢键、盐键 亚基 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

血红蛋白的四级结构 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

蛋白质1-4级结构 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

五、维持蛋白质构象的主要作用力 氢键 范德华力 离子键 疏水键 二硫键 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

蛋白质一级结构的作用键？ 二级结构的作用键？ 三级结构的作用键？ 四级结构的作用键？ 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

第三节 蛋白质结构与功能的关系 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

正常β链： H-缬—组—亮—苏—脯—谷—谷— 贫血β链： H-缬—组—亮—苏—脯—缬—谷— 血红蛋白结构与功能 正常β链： H-缬—组—亮—苏—脯—谷—谷— 贫血β链： H-缬—组—亮—苏—脯—缬—谷— 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

第四节 蛋白质的理化性质与分离纯化 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

一、蛋白质的理化性质 （一）蛋白质的一般性质 1.呈色反应 2.紫外吸收特征 3.两性电离与等电点 （二）蛋白质的高分子性质 4.蛋白质的胶体性质 5.蛋白质的变性与复性 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

1.呈色反应 （1）双缩脲反应： Cu2+ 蛋白质 紫色络合物 OH- 540nm比色分析 原理：利用蛋白质分子中的肽键CO-NH 蛋白质 紫色络合物 OH- 540nm比色分析 原理：利用蛋白质分子中的肽键CO-NH 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

原理：利用蛋白质分子中含有酚性羟基的酪氨酸等 （2） Folin-酚试剂反应： 磷钨酸 蛋白质 蓝色化合物 磷钼酸 650nm比色分析 原理：利用蛋白质分子中含有酚性羟基的酪氨酸等 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

（3） 考马斯亮蓝反应： 考马斯亮蓝（G-250） 蛋白质 蓝绿色 595nm比色分析 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

2.紫外吸收特征 蛋白质的紫外吸收：λ=280nm （色氨酸、酪氨酸）（苯丙氨酸260nm） 在一定范围内，紫外吸收与蛋白质浓度成正比 摩尔吸光度（M-1cm-1） 10,000 1000 100 10 200 250 300 波长（nm） Trp Phe Tyr 蛋白质的紫外吸收：λ=280nm （色氨酸、酪氨酸）（苯丙氨酸260nm） 在一定范围内，紫外吸收与蛋白质浓度成正比 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

3. 两性电离和等电点 带负电荷 净电荷为零 带正电荷 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

等电点 电泳 蛋白质所带正负电荷相等时溶液的PH值 即该蛋白质的等电点 带电粒子在电场中向相反电极移动的现象 利用电泳可将不同等电点的蛋白质分离开 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

4.蛋白质的亲水胶体性质 分子大小：1~100nm，具胶体性质 稳定因素：同种电荷和水化膜 破坏电荷和水化膜，蛋白质沉淀 超速离心可沉降蛋白质 透析可分离纯化蛋白质 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

蛋白质颗粒表面的水化膜和电荷 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

变性：理化因素影响→蛋白质空间构象破坏→蛋白质理化性质改变，生物学活性丧失 理化因素：加热、紫外线、强酸强碱、有机溶剂、重金属盐等 5.蛋白质的变性与复性 变性：理化因素影响→蛋白质空间构象破坏→蛋白质理化性质改变，生物学活性丧失 理化因素：加热、紫外线、强酸强碱、有机溶剂、重金属盐等 可逆变性（复性）：去除变性因素，蛋白质构象恢复，恢复原有生物学活性 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

核糖核酸酶的可逆变性（复性） 8M尿素或 β-巯基乙醇 透析 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

蛋白质变性的应用： 利用蛋白质的变性原理达到消毒、灭菌的目的 蛋白制剂的制备与储存过程中，应注意 低温、避光、防止酸碱污染等 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

二、蛋白质的分离、纯化与鉴定技术 （一）沉淀法 定义：蛋白质分子相互聚集从溶液中析出的现象 原理：破坏同种电荷和水化膜 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

有机溶剂沉淀——破坏水化膜（条件pH=pI) 生物碱试剂沉淀——中和正电荷(条件pH＜pI) 重金属盐沉淀——中和负电荷(条件pH＞pI) 常用沉淀蛋白质的方法： 盐析——破坏水化膜，中和电荷 有机溶剂沉淀——破坏水化膜（条件pH=pI) 生物碱试剂沉淀——中和正电荷(条件pH＜pI) 重金属盐沉淀——中和负电荷(条件pH＞pI) 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

1、盐析 概念：高浓度中性盐沉淀水溶液中的蛋白质 原理：破坏水化膜，中和电荷 常用中性盐：（NH4）2SO4、Na2SO4、NaCl、MgSO4 特点：蛋白质不变性 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

原理：利用不同蛋白质的分子量、带电荷多少 不同，在盐溶液中的溶解度不同而分离 分段盐析：不同饱和度的盐分段析出蛋白质 半饱和（NH4）2SO4 —— 沉淀球蛋白 饱和（NH4）2SO4 —— 沉淀清蛋白 原理：利用不同蛋白质的分子量、带电荷多少 不同，在盐溶液中的溶解度不同而分离 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

2、有机溶剂沉淀 原理：破坏水化膜 等电点时更易沉淀 常用有机溶剂：乙醇、丙酮 特点：蛋白质易变性，需低温进行 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

3、重金属盐类沉淀 沉淀条件：PH > PI，蛋白质带负电荷 重金属离子：Cu2+、Hg2+、Pb2+、Ag+ 特点：蛋白质变性 Pr NH3+ COO- NH2 OH- M+ 重金属离子 COOM 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

4、生物碱试剂沉淀 沉淀条件： pH < pI，蛋白质带正电荷 生物碱试剂：三氯醋酸、苦味酸、鞣酸 特点：蛋白质易变性 Pr NH3+ COO- COOH H+ X- 生物碱试剂 NH3X 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学

第五节 蛋白质分类 单纯蛋白 1.按化学组成分 结合蛋白 球状蛋白 2.按对称性分 纤维状蛋白 2018/12/3 第十二章 蛋白质化学