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1、第二章第二章 蛋白质蛋白质第一节第一节 蛋白质的元素组成、分类及生物学功能蛋白质的元素组成、分类及生物学功能第二节第二节 氨基酸氨基酸第三节第三节 肽肽第四节第四节 蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构第五节第五节 蛋白质结构与功能的关系蛋白质结构与功能的关系第六节第六节 蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质第七节第七节 蛋白质的分离纯化与鉴定蛋白质的分离纯化与鉴定第八节蛋白质组学简介第八节蛋白质组学简介 1 1、掌握基本氨基酸的结构、分类、性质以掌握基本氨基酸的结构、分类、性质以及肽的概念特点，分离纯化的基本方法。及肽的概念特点，分离纯化的基本方法。2 2、重点掌握蛋白质的结构、性质以及结构、重点掌
2、握蛋白质的结构、性质以及结构和功能的相互关系，蛋白质的分离纯化方和功能的相互关系，蛋白质的分离纯化方法、技术。法、技术。本章学习重点本章学习重点第一节第一节 蛋白质的元素组成、蛋白质的元素组成、分类及生物学功能分类及生物学功能一、蛋白质的元素组成一、蛋白质的元素组成二、蛋白质的分类二、蛋白质的分类三、蛋白质的生物学功能三、蛋白质的生物学功能一、一、蛋白质的元素组成蛋白质的元素组成 蛋蛋白白质质是是一一类类含含氮氮有有机机化化合合物物，除除含含有有碳碳、氢氢、氧氧外外，还还有有氮氮和和少少量量的的硫硫。某某些些蛋蛋白白质质还还含含有有其其他他一一些些元元素素，主主要要是是磷磷、铁铁、碘碘、钼钼、
3、锌锌和和铜铜等等。这这些些元元素素在蛋白质中的组成百分比约为：在蛋白质中的组成百分比约为：碳碳 5050 氢氢 7 7 氧氧 2323 氮氮 16%16%硫硫 0 03 3 其他其他 微微 量量蛋白质的含氮量蛋白质的含氮量v蛋蛋白白质质的的平平均均含含氮氮量量为为16%16%，这这是是蛋蛋白白质质元元 素素 组组 成成 的的 一一 个个 特特 点点，也也 是是 凯凯 氏氏（KjedahlKjedahl）定定氮氮法法测测定定蛋蛋白白质质含含量量的的计计算算基基础础。所所以以，可可以以根根据据生生物物样样品品中中的的含氮量来计算蛋白质的大概含量：含氮量来计算蛋白质的大概含量：v蛋白质含量蛋白质含量
4、=蛋白氮蛋白氮 6.256.25v6.256.25为为蛋蛋白白质质系系数数，即即1 1克克氮氮所所代代表表的的蛋蛋白质量（克数）白质量（克数）三聚氰胺粉末不溶于冷水，溶于热水，微溶于乙二醇、甘油、不溶于冷水，溶于热水，微溶于乙二醇、甘油、乙醇，不溶于乙醚、苯、四氯化碳乙醇，不溶于乙醚、苯、四氯化碳 ,遇强酸或遇强酸或强碱水溶液水解。强碱水溶液水解。三聚氰胺含氮量高达66.6%其实凯氏定氮法的缺陷并不难弥补，只要多一其实凯氏定氮法的缺陷并不难弥补，只要多一道步骤即可：先用三氯乙酸处理样品。三氯乙酸道步骤即可：先用三氯乙酸处理样品。三氯乙酸能让蛋白质形成沉淀，过滤后，分别测定沉淀和能让蛋白质形成沉
5、淀，过滤后，分别测定沉淀和滤液中的氮含量，就可以知道蛋白质的真正含量滤液中的氮含量，就可以知道蛋白质的真正含量和冒充蛋白质的氮含量。和冒充蛋白质的氮含量。蛋白质的分子组成蛋白质的分子组成 经酸、碱和酶处理蛋白质经酸、碱和酶处理蛋白质，使其彻底水解得，使其彻底水解得到产物为氨基酸，组成蛋白质的常见到产物为氨基酸，组成蛋白质的常见2020种氨基种氨基酸中除酸中除脯氨酸脯氨酸外，均为外，均为-氨基酸：氨基酸：不变部分不变部分可变部分可变部分二、二、蛋白质的分类蛋白质的分类1 1、据分子形状分、据分子形状分2 2、据分子组成分、据分子组成分3 3、据溶解度分、据溶解度分4 4、据生物功能分、据生物功能
6、分n球状蛋白质（球状蛋白质（globular protein）n*纤维状蛋白质（纤维状蛋白质（fibrous protein）外形接近球形或椭圆形，溶解性较好，细胞中的外形接近球形或椭圆形，溶解性较好，细胞中的大多数可溶性蛋白质如胞质酶类，属于此类。大多数可溶性蛋白质如胞质酶类，属于此类。n球状蛋白质（球状蛋白质（globular protein）：v分子类似纤维或细棒。分子类似纤维或细棒。大大都是结构蛋白，如胶原蛋都是结构蛋白，如胶原蛋白，角蛋白等。白，角蛋白等。v可分为可溶性纤维状蛋白可分为可溶性纤维状蛋白质（如质（如肌肉中的肌球蛋白）肌肉中的肌球蛋白）和不溶性纤维状蛋白质和不溶性纤维状蛋
7、白质（如胶原蛋白，角蛋白等）如胶原蛋白，角蛋白等）。*纤维状蛋白质（纤维状蛋白质（fibrous proteinfibrous protein）：n简单蛋白简单蛋白(simple protein)n结合蛋白结合蛋白(conjugated protein)1 1、据分子形状分、据分子形状分2 2、据分子组成分、据分子组成分3 3、据溶解度分、据溶解度分4 4、据生物功能分、据生物功能分简单蛋白简单蛋白 又称为单纯蛋白质；这类蛋白质仅由氨基酸又称为单纯蛋白质；这类蛋白质仅由氨基酸组成，不含其它化学成分。组成，不含其它化学成分。*清蛋白和球蛋白：清蛋白和球蛋白：albuminandglobulin广
8、泛存在于动广泛存在于动物组织中。清蛋白易溶于水，球蛋白微溶于水，易溶于物组织中。清蛋白易溶于水，球蛋白微溶于水，易溶于稀酸中。稀酸中。*谷蛋白谷蛋白(glutelin)和醇溶谷蛋白和醇溶谷蛋白(prolamin)：植物蛋：植物蛋白，不溶于水，易溶于稀酸、稀碱中，后者可溶于白，不溶于水，易溶于稀酸、稀碱中，后者可溶于70708080乙醇中。乙醇中。*精蛋白和组蛋白精蛋白和组蛋白：碱性蛋白质，存在与细胞核中。：碱性蛋白质，存在与细胞核中。*硬蛋白硬蛋白：存在于各种软骨、腱、毛、发、丝等组织中，：存在于各种软骨、腱、毛、发、丝等组织中，分为角蛋白、胶原蛋白、弹性蛋白和丝蛋白。分为角蛋白、胶原蛋白、弹
9、性蛋白和丝蛋白。结合蛋白结合蛋白 除氨基酸外，还含有其它化学成分（辅因子）除氨基酸外，还含有其它化学成分（辅因子），如：，如：*色蛋白：含色素物质，如血红蛋白、细胞色素色蛋白：含色素物质，如血红蛋白、细胞色素等。等。*糖蛋白：含糖类物质，如细胞膜中的糖蛋白等。糖蛋白：含糖类物质，如细胞膜中的糖蛋白等。*脂蛋白：含脂类。，如血清脂蛋白：含脂类。，如血清-，-脂蛋白等。脂蛋白等。*核蛋白：含核酸结合而成，如核糖体。核蛋白：含核酸结合而成，如核糖体。1 1、据分子形状分、据分子形状分2 2、据分子组成分、据分子组成分3 3、据溶解度分、据溶解度分4 4、据生物功能分、据生物功能分 清蛋白、球蛋白、清
10、蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶蛋白等谷蛋白、醇溶蛋白等n根据溶解度：根据溶解度：n清蛋白：又称白蛋白。溶于水。如乳清蛋白、血清清蛋白：又称白蛋白。溶于水。如乳清蛋白、血清清蛋白清蛋白n球蛋白：微溶于水，溶于稀中性盐溶液。如大豆球球蛋白：微溶于水，溶于稀中性盐溶液。如大豆球蛋白蛋白n谷蛋白：不溶于水、醇及中性盐溶液。但溶于稀酸、谷蛋白：不溶于水、醇及中性盐溶液。但溶于稀酸、稀碱。如米、麦蛋白稀碱。如米、麦蛋白n醇溶蛋白：不溶于水、溶于醇溶蛋白：不溶于水、溶于70-80%70-80%的乙醇。如玉米的乙醇。如玉米蛋白蛋白 n另外还有精蛋白、组蛋白、硬蛋白等另外还有精蛋白、组蛋白、硬蛋白等 酶、结构蛋白、
11、运输蛋酶、结构蛋白、运输蛋白、营养和储存蛋白、收白、营养和储存蛋白、收缩蛋白和运动蛋白、防御缩蛋白和运动蛋白、防御蛋白、调节蛋白蛋白、调节蛋白1 1、据分子形状分、据分子形状分2 2、据分子组成分、据分子组成分3 3、据溶解度分、据溶解度分4 4、据生物功能分、据生物功能分 三、蛋白质的生物学功能三、蛋白质的生物学功能1 1、催化功能、催化功能 酶类酶类2 2、结构功能、结构功能（胶原蛋白；韧带中的弹性蛋白；头发、指甲（胶原蛋白；韧带中的弹性蛋白；头发、指甲 和皮肤中的不溶性角蛋白；蚕丝、蛛网）和皮肤中的不溶性角蛋白；蚕丝、蛛网）3 3、营养和储存功能、营养和储存功能（卵清蛋白和牛奶中的酪蛋白
12、卵清蛋白和牛奶中的酪蛋白）4 4、运输功能、运输功能（血红蛋白、肌红蛋白血红蛋白、肌红蛋白）5 5、收缩或运动功能、收缩或运动功能（骨骼肌收缩（骨骼肌收缩肌动蛋白和肌球蛋白相肌动蛋白和肌球蛋白相对滑动的结果）对滑动的结果）6 6、激素功能、激素功能（胰岛素胰岛素）7 7、保护和防御功能、保护和防御功能（蛋白质抗体和免疫球蛋白）（蛋白质抗体和免疫球蛋白）8 8、接受和传递信息功能、接受和传递信息功能（受体蛋白（受体蛋白）9 9、调节或控制细胞的生长、分化和遗传信息的表达功能、调节或控制细胞的生长、分化和遗传信息的表达功能（组（组蛋白、阻遏蛋白）蛋白、阻遏蛋白）蛋白质是生命活动的物质基础，它参与了
13、几乎所有蛋白质是生命活动的物质基础，它参与了几乎所有的生命活动过程。的生命活动过程。小小结结第一节第一节 蛋白质的元素组成、蛋白质的元素组成、分类及生物学功能分类及生物学功能一、蛋白质的元素组成一、蛋白质的元素组成二、蛋白质的分类二、蛋白质的分类三、蛋白质的生物学功能三、蛋白质的生物学功能第二节第二节 氨氨 基基 酸（酸（amino acidamino acid）一、氨基酸的分类一、氨基酸的分类二、氨基酸的理化性质二、氨基酸的理化性质三、氨基酸的分离分析三、氨基酸的分离分析蛋白质的水解蛋白质的水解根据水解程度根据水解程度 完全水解完全水解 氨基酸混合物氨基酸混合物 不完全水解不完全水解 大小不
14、等的肽和氨基酸大小不等的肽和氨基酸 根据水解方法根据水解方法 酸水解：多数氨基酸稳定，不引起消旋作用；酸水解：多数氨基酸稳定，不引起消旋作用；TrpTrp完全被破完全被破坏，羟基氨基酸部分分解，坏，羟基氨基酸部分分解，GlnGln和和AsnAsn的酰胺基被水解下来。的酰胺基被水解下来。碱水解：碱水解：TrpTrp稳定；多数氨基酸被不同程度破坏，且产生稳定；多数氨基酸被不同程度破坏，且产生消旋现象，消旋现象，ArgArg脱氨。脱氨。酶水解：不产生消旋作用，也不破坏氨基酸，但需多种酶酶水解：不产生消旋作用，也不破坏氨基酸，但需多种酶协同作用。协同作用。水解方法水解方法反应条件反应条件产物产物优点优
15、点缺点缺点酸水解酸水解6M HCl 或或4M H2SO4共煮共煮20hrsL-aa不引起消不引起消旋旋Trp被破坏；被破坏；一部分羟基一部分羟基aa(Ser,Thr)被被分解；分解；Asn 和和Gln 的酰的酰胺基被水解胺基被水解下来下来碱水解碱水解5M NaOH共煮共煮20hrsL-aa 和和D-aa混合物混合物不破坏不破坏Trp引起消旋；引起消旋；Arg 脱氨基脱氨基生成鸟氨酸生成鸟氨酸酶水解酶水解生理温度、生理温度、pH肽段和氨基肽段和氨基酸混合物酸混合物不破坏不破坏aa不引起消不引起消旋旋酶解时间长酶解时间长蛋白质的氨基酸组成蛋白质的氨基酸组成l目前已发现的氨基酸有目前已发现的氨基酸有
16、250250多种。但是组成蛋白质多种。但是组成蛋白质的常见的氨基酸只有的常见的氨基酸只有2020种，称为种，称为基本氨基酸基本氨基酸。l各种蛋白质所含的各种蛋白质所含的2020种常见氨基酸的种类和数目种常见氨基酸的种类和数目各不相同。或者说，各不相同。或者说，2020种常见氨基酸不同的排列顺种常见氨基酸不同的排列顺序组成了特定的蛋白质。序组成了特定的蛋白质。蛋白质分子中的氨基酸组成与其性质相关。此外蛋蛋白质分子中的氨基酸组成与其性质相关。此外蛋白质分子中氨基酸组成及比例与其结构也有一定的白质分子中氨基酸组成及比例与其结构也有一定的关系。关系。一、氨基酸的分类一、氨基酸的分类n根据是否组成蛋白质
17、分为：根据是否组成蛋白质分为：1.1.蛋白质中常见氨基酸蛋白质中常见氨基酸 2.2.蛋白质中稀有氨基酸蛋白质中稀有氨基酸 3.3.非蛋白氨基酸非蛋白氨基酸根据根据R R侧链极性分类侧链极性分类根据根据R R侧链结构分类侧链结构分类从营养学角度分类从营养学角度分类1.1.常见蛋白质氨基酸（常见蛋白质氨基酸（2020种）种）v有对应的遗传密码。有对应的遗传密码。v近年发现谷胱甘肽过氧化物酶中存在硒代半近年发现谷胱甘肽过氧化物酶中存在硒代半胱氨酸，有证据表明此氨基酸由终止密码胱氨酸，有证据表明此氨基酸由终止密码UGAUGA编码，可能是第编码，可能是第2121种蛋白质氨基酸。种蛋白质氨基酸。结构通式（
18、脯氨酸除外）结构通式（脯氨酸除外）共同特点：共同特点：L-L-型，羧基相连的型，羧基相连的-碳上连接碳上连接-NH-NH2 2，所以都是，所以都是L-L-氨基酸。氨基酸。不变部分不变部分可变部分可变部分 根据根据R R基团极性基团极性2020种常见氨基酸又分为种常见氨基酸又分为(1)(1)非极性非极性R R基团氨基酸：基团氨基酸：8 8种种Ala Val Leu Ile Ala Val Leu Ile Phe Pro Trp MetPhe Pro Trp Met(2)(2)极性不带电荷极性不带电荷R R基团氨基酸：基团氨基酸：7 7种种Gly Ser Thr Gly Ser Thr Tyr A
19、sn Gln CysTyr Asn Gln Cys(3)(3)带负电荷带负电荷R R基团氨基酸：基团氨基酸：2 2种种Asp GluAsp Glu(4)(4)带正电荷带正电荷R R基团氨基酸：基团氨基酸：3 3种种Lys Arg HisLys Arg His 1 1、蛋白质中常见氨基酸的结构、蛋白质中常见氨基酸的结构(1)(1)非极性非极性R R基团氨基酸基团氨基酸 -氨基丙酸氨基丙酸丙氨酸丙氨酸Alanine(1)(1)非极性非极性R R基团氨基酸基团氨基酸 -氨基异戊酸氨基异戊酸丙氨酸丙氨酸Alanine缬氨酸缬氨酸Valine(1)(1)非极性非极性R R基团氨基酸基团氨基酸 -氨基异己
20、酸氨基异己酸丙氨酸丙氨酸Alanine缬氨酸缬氨酸Valine亮氨酸亮氨酸Leucine -氨基氨基-甲基戊酸甲基戊酸丙氨酸丙氨酸Alanine缬氨酸缬氨酸Valine亮氨酸亮氨酸Leucine异亮氨酸异亮氨酸Ileucine(1)(1)非极性非极性R R基团氨基酸基团氨基酸(1)(1)非极性非极性R R基团氨基酸基团氨基酸 -氨基氨基-苯基丙苯基丙酸酸丙氨酸丙氨酸Alanine缬氨酸缬氨酸Valine亮氨酸亮氨酸Leucine异亮氨酸异亮氨酸Ileucine苯丙氨酸苯丙氨酸Phenylalanine (1)(1)非极性非极性R R基团氨基酸基团氨基酸-吡咯烷基吡咯烷基-羧酸羧酸丙氨酸丙氨酸A
21、lanine缬氨酸缬氨酸Valine亮氨酸亮氨酸Leucine异亮氨酸异亮氨酸Ileucine苯丙氨酸苯丙氨酸Phenylalanine脯氨酸脯氨酸Proline(1)(1)非极性非极性R R基团氨基酸基团氨基酸 -氨基氨基-吲哚基丙吲哚基丙酸酸丙氨酸丙氨酸Alanine缬氨酸缬氨酸Valine亮氨酸亮氨酸Leucine异亮氨酸异亮氨酸Ileucine苯丙氨酸苯丙氨酸Phenylalanine脯氨酸脯氨酸Proline色氨酸色氨酸Tryptophan (1)(1)非极性非极性R R基团氨基酸基团氨基酸 -氨基氨基-甲硫基丁酸甲硫基丁酸丙氨酸丙氨酸Alanine缬氨酸缬氨酸Valine亮氨酸亮氨
22、酸Leucine异亮氨酸异亮氨酸Ileucine苯丙氨酸苯丙氨酸Phenylalanine(F)脯氨酸脯氨酸Proline色氨酸色氨酸Tryptophan(W)甲硫氨酸甲硫氨酸Methionine R R基疏水性大小基疏水性大小 AlaAlaMetMetProProValValLeuLeuIleIlePhePheTrpTrp这类氨基酸这类氨基酸R R基的疏水性在维持蛋白质的三维基的疏水性在维持蛋白质的三维结构中起着重要作用。结构中起着重要作用。特点：不易溶于水特点：不易溶于水ProPro是唯一的一种是唯一的一种-亚氨基酸，它在蛋白亚氨基酸，它在蛋白质空间结构中具有极重要的作用，一般出现质空间结
23、构中具有极重要的作用，一般出现在两段在两段-螺旋之间的拐角处。螺旋之间的拐角处。(2)(2)极性不带电荷极性不带电荷R R基团氨基酸基团氨基酸氨基乙酸氨基乙酸甘氨酸甘氨酸Glycine(2)(2)极性不带电荷极性不带电荷R R基团氨基酸基团氨基酸 -氨基氨基-羟基丙羟基丙酸酸甘氨酸甘氨酸Glycine丝氨酸丝氨酸Serine (2)(2)极性不带电荷极性不带电荷R R基团氨基酸基团氨基酸 -氨基氨基-羟基丁羟基丁酸酸甘氨酸甘氨酸Glycine丝氨酸丝氨酸Serine苏氨酸苏氨酸Threonine (2)(2)极性不带电荷极性不带电荷R R基团氨基酸基团氨基酸 -氨基氨基-对羟苯基丙对羟苯基丙酸
24、酸甘氨酸甘氨酸Glycine丝氨酸丝氨酸Serine苏氨酸苏氨酸Threonine酪氨酸酪氨酸Tyrosine(2)(2)极性不带电荷极性不带电荷R R基团氨基酸基团氨基酸 甘氨酸甘氨酸Glycine丝氨酸丝氨酸Serine苏氨酸苏氨酸Threonine酪氨酸酪氨酸Tyrosine天冬酰胺天冬酰胺Asparagine(2)(2)极性不带电荷极性不带电荷R R基团氨基酸基团氨基酸 甘氨酸甘氨酸Glycine丝氨酸丝氨酸Serine苏氨酸苏氨酸Threonine酪氨酸酪氨酸Tyrosine天冬酰胺天冬酰胺Asparagine谷氨酰胺谷氨酰胺Glutamine(2)(2)极性不带电荷极性不带电荷R
25、R基团氨基酸基团氨基酸甘氨酸甘氨酸Glycine丝氨酸丝氨酸Serine苏氨酸苏氨酸Threonine酪氨酸酪氨酸Tyrosine天冬酰胺天冬酰胺Asparagine谷氨酰胺谷氨酰胺Glutamine(Q)半胱氨酸半胱氨酸Cysteine -氨基氨基-巯基丙巯基丙酸酸特点：这类氨基酸侧链含极性基团，但在生理条件下不解离，特点：这类氨基酸侧链含极性基团，但在生理条件下不解离，易溶于水，易溶于水，R R侧链能与水形成氢键。侧链能与水形成氢键。Cys Cys中中R R含巯基（含巯基（-SH-SH），两个），两个CysCys的巯基的巯基 氧化生成二硫键，生成胱氨酸。氧化生成二硫键，生成胱氨酸。二硫键在
26、蛋白质的结构中具有重要意义。二硫键在蛋白质的结构中具有重要意义。(3)(3)带负电荷带负电荷R R基团氨基酸基团氨基酸 -氨基丁二酸氨基丁二酸天冬氨酸天冬氨酸Aspartate(3)(3)带负电荷带负电荷R R基团氨基酸基团氨基酸 -氨基戊二酸氨基戊二酸天冬氨酸天冬氨酸Aspartate(D)谷氨酸谷氨酸Glutamate(E)在生理条件下在生理条件下,侧链侧链羧基羧基完全解完全解离，带负电荷。离，带负电荷。为酸性氨基酸。为酸性氨基酸。(4)(4)带正电荷带正电荷R R基团氨基酸基团氨基酸，-二氨基己酸二氨基己酸赖氨酸赖氨酸Lysine(4)(4)带正电荷带正电荷R R基团氨基酸基团氨基酸 -
27、氨基氨基-胍基戊胍基戊酸酸赖氨酸赖氨酸Lysine精氨酸精氨酸Arginine(4)(4)带正电荷带正电荷R R基团氨基酸基团氨基酸 -氨基氨基-咪唑基丙咪唑基丙酸酸赖氨酸赖氨酸Lysine(K)精氨酸精氨酸Arginine组氨酸组氨酸Histidine在生理条件下，侧链解离，带正电荷。在生理条件下，侧链解离，带正电荷。为碱性氨基酸。为碱性氨基酸。另外，根据另外，根据R R侧链的化学结构，侧链的化学结构，2020种常见种常见氨基酸氨基酸 可以分为：可以分为：v脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸 （1515种）种）v芳香族氨基酸（芳香族氨基酸（Phe,TyrPhe,Tyr）v杂环族氨基酸杂环族氨基酸 （T
28、rp,His,ProTrp,His,Pro）从营养学角度分类：必需氨基酸和非必需氨基从营养学角度分类：必需氨基酸和非必需氨基酸酸必需氨基酸：必需氨基酸：人和哺乳动物不可缺少但又不能自身合人和哺乳动物不可缺少但又不能自身合成的氨基酸，只能从食物中补充成的氨基酸，只能从食物中补充。包括包括8 8种种（Ile、Met、Val、Leu、Trp、Phe、Thr、Lys）“一家写两三本书来一家写两三本书来”还有还有2 2种：种：ArgArg、HisHis，人，人和哺乳动物虽然能够合成，但数量远远达不到机体的和哺乳动物虽然能够合成，但数量远远达不到机体的需求，尤其是在胚胎发育以及婴幼儿期间，基本上也需求，尤
29、其是在胚胎发育以及婴幼儿期间，基本上也是由食物中补充，称为是由食物中补充，称为半必需氨基酸。半必需氨基酸。注：植物和微生物能合成自己全部的氨基酸。注：植物和微生物能合成自己全部的氨基酸。2.2.蛋白质中几种重要的稀有氨基酸蛋白质中几种重要的稀有氨基酸n在在少少数数蛋蛋白白质质中中分分离离出出一一些些不不常常见见的的氨氨基基酸酸，通通常常称称为为稀有的蛋白质氨基酸。稀有的蛋白质氨基酸。n这些氨基酸都是由相应的基本氨基酸衍生而来的。在这些氨基酸都是由相应的基本氨基酸衍生而来的。在 遗传上，不具有遗传密码。遗传上，不具有遗传密码。n其其中中重重要要的的有有4-4-羟羟基基脯脯氨氨酸酸、5-5-羟羟基
30、基赖赖氨氨酸酸、N-N-甲甲基基赖赖氨氨酸酸、和和3,5-3,5-二二碘碘酪酪氨氨酸酸等等。这这些些不不常常见见蛋蛋白白质质氨氨基酸的结构如下。基酸的结构如下。3.3.非蛋白氨基酸（非蛋白氨基酸（200200多种）多种）广泛存在于各种细胞和组织中，呈游离或结广泛存在于各种细胞和组织中，呈游离或结合态，但并不存在于蛋白质中的一类氨基酸，合态，但并不存在于蛋白质中的一类氨基酸，大部分也是蛋白质氨基酸的衍生物。大部分也是蛋白质氨基酸的衍生物。H H2 2N-CHN-CH2 2-CH-CH2 2-COOH H-COOH H2 2N-CHN-CH2 2-CH-CH2 2-CH-CH2 2-COOH-CO
31、OH-丙氨酸丙氨酸-氨基丁酸氨基丁酸 非蛋白氨基酸存在的意义非蛋白氨基酸存在的意义：(1)(1)作为细菌细胞壁中肽聚糖的组分：作为细菌细胞壁中肽聚糖的组分：D-Glu D-AlaD-Glu D-Ala(2)(2)作为一些重要代谢物的前体或中间体作为一些重要代谢物的前体或中间体:-丙氨酸、丙氨酸、鸟氨酸（鸟氨酸（OrnOrn）、胍氨酸（）、胍氨酸（CitCit）(3)(3)作为神经传导的化学物质：作为神经传导的化学物质：-氨基丁酸氨基丁酸(4)(4)有些氨基酸只作为一种有些氨基酸只作为一种N N素的转运和贮藏载体素的转运和贮藏载体(5)(5)杀虫防御作用杀虫防御作用:如种子中高浓度的刀豆氨酸和如
32、种子中高浓度的刀豆氨酸和5-5-羟色羟色氨酸能防止毛虫的危害，高精氨酸能抑制细菌的生长。氨酸能防止毛虫的危害，高精氨酸能抑制细菌的生长。绝大部分非蛋白氨基酸的功能不清楚。绝大部分非蛋白氨基酸的功能不清楚。1.1.高熔点高熔点2.2.一般均溶于水，溶于强酸、强碱；不溶于乙一般均溶于水，溶于强酸、强碱；不溶于乙醚。醚。3.3.氨基酸一般有味：氨基酸一般有味：如大米的香味（如大米的香味（Cys)Cys)、啤、啤酒的苦味（酒的苦味（ValVal、LeuLeu、IleIle）n氨基酸的两个重要性质：氨基酸的两个重要性质：氨基酸晶体的熔点高氨基酸晶体的熔点高（200200 C C）；氨基酸使水的介电常数增
33、高。）；氨基酸使水的介电常数增高。二、二、氨基酸的理化性质氨基酸的理化性质（一）氨基酸的一般物理性质（一）氨基酸的一般物理性质二、二、氨基酸的理化性质氨基酸的理化性质 除甘氨酸外，其他氨基除甘氨酸外，其他氨基酸含有一个手性酸含有一个手性-碳原碳原子，因此都具有旋光性子，因此都具有旋光性。（二）氨基酸的光学性质（二）氨基酸的光学性质1.氨基酸的旋光性氨基酸的旋光性2.2.氨基酸的光吸收氨基酸的光吸收n构成蛋白质的构成蛋白质的2020种氨基酸种氨基酸在可见光区都没有光吸在可见光区都没有光吸收收，但在远紫外区但在远紫外区(220nm)(97%97%以上）；以上）；b b、测定蛋白质的分子质量。、测定
34、蛋白质的分子质量。（用于估算氨（用于估算氨基酸残基数从而估计序列测定工作量的大小）基酸残基数从而估计序列测定工作量的大小）测定蛋白质一级结构前的要求测定蛋白质一级结构前的要求 分子质量测定的要求并不高，目前用物理化学方法分子质量测定的要求并不高，目前用物理化学方法测出的分子质量，误差在测出的分子质量，误差在10%10%左右就足够了。左右就足够了。常用测定方法有：常用测定方法有：凝胶过滤法；凝胶过滤法；SDS-SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法；聚丙烯酰胺凝胶电泳法；沉降分析法等沉降分析法等1 1、凝胶过滤法、凝胶过滤法原理：原理：根据蛋白质的分子量的大根据蛋白质的分子量的大小分离，在一定范围内蛋小分
35、离，在一定范围内蛋白质的白质的分子量的对数和洗分子量的对数和洗脱体积之间成线性关系脱体积之间成线性关系。Ve/Vo分子量对数分子量对数SDS-PAGE法测定分子量法测定分子量1)1)支持介质支持介质聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺(PAGE)(PAGE)丙烯酰胺丙烯酰胺为单体，为单体，N N，N N亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂聚合而成的具亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂聚合而成的具网状网状结构的凝胶；结构的凝胶；在聚丙烯酰胺凝胶系统中，加入一定量的十二在聚丙烯酰胺凝胶系统中，加入一定量的十二烷基硫酸钠（烷基硫酸钠（SDS），使蛋白样品与），使蛋白样品与SDS结合形结合形成带成带负电荷的复合物负电荷的复合物，由于复
36、合物，由于复合物分子量的不同分子量的不同，在电泳中反应出在电泳中反应出不同的迁移率不同的迁移率。根据根据标准样品标准样品在该系统电泳中所作出的在该系统电泳中所作出的标准曲标准曲线线，推算出被测蛋白样品分子量的，推算出被测蛋白样品分子量的近似值近似值。相对迁移率相对迁移率m mR R=样品迁移距离（样品迁移距离（cmcm）/染料迁移距离（染料迁移距离（cmcm）点样孔点样孔染料迁移距离染料迁移距离样品迁移距离样品迁移距离 MrMr =bmbmR R +K +KMrMr为蛋白质分子量为蛋白质分子量m mR R为相对迁移率为相对迁移率b b为斜率为斜率K K为截距。为截距。沉降速度法沉降速度法一级结
37、构测定步骤一级结构测定步骤（1 1）测定蛋白质分子中多肽链的数目测定蛋白质分子中多肽链的数目（2 2）拆分蛋白质分子中的多肽链）拆分蛋白质分子中的多肽链（3 3）断裂多肽链内的二硫键）断裂多肽链内的二硫键（4 4）测定多肽链的氨基酸组成测定多肽链的氨基酸组成（5 5）分析多肽链的分析多肽链的N N末端和末端和C C末端末端（6 6）多肽链部分裂解成肽段）多肽链部分裂解成肽段（7 7）测定各个肽段的氨基酸顺序）测定各个肽段的氨基酸顺序（8 8）确定肽段在多肽链中的顺序）确定肽段在多肽链中的顺序（9 9）确定多肽链中二硫键的位置）确定多肽链中二硫键的位置一级结构测定步骤一级结构测定步骤根据根据N
38、N末端或末端或C C末端末端残基摩尔数和蛋白残基摩尔数和蛋白质摩尔数（根据分质摩尔数（根据分子质量计算）确定子质量计算）确定（1 1）测定蛋白质分子中多肽链的数目测定蛋白质分子中多肽链的数目（2 2）拆分蛋白质分子中的多肽链）拆分蛋白质分子中的多肽链（3 3）断裂多肽链内的二硫键）断裂多肽链内的二硫键（4 4）测定多肽链的氨基酸组成测定多肽链的氨基酸组成（5 5）分析多肽链的分析多肽链的N N末端和末端和C C末端末端（6 6）多肽链部分裂解成肽段）多肽链部分裂解成肽段（7 7）测定各个肽段的氨基酸顺序）测定各个肽段的氨基酸顺序（8 8）确定肽段在多肽链中的顺序）确定肽段在多肽链中的顺序（9
39、9）确定多肽链中二硫键的位置）确定多肽链中二硫键的位置（2 2）拆分蛋白质分子中的多肽链）拆分蛋白质分子中的多肽链测定步骤测定步骤s ss sHCOOOHHCOOOHSOSO3 3H HSOSO3 3H H多肽链之间有两种结合方式：多肽链之间有两种结合方式：非共价键结合：非共价键结合：8mol/L8mol/L尿素或尿素或6 6mol/Lmol/L盐酸胍盐酸胍二硫键结合二硫键结合:a.a.过甲酸氧化过甲酸氧化 b.b.巯基乙醇还原：可在巯基乙醇还原：可在8mol/L8mol/L尿素或尿素或6 6mol/Lmol/L盐酸胍存在盐酸胍存在下，下，用过量的用过量的-巯基乙醇处理巯基乙醇处理,使二硫键还
40、原为巯基，然后使二硫键还原为巯基，然后用烷基化试剂（用烷基化试剂（ICHICH2 2COOHCOOH）保护生成的巯基，以防止它重新）保护生成的巯基，以防止它重新被氧化。被氧化。（3 3）断裂多肽链内的二硫键）断裂多肽链内的二硫键胰岛素胰岛素-巯基乙醇巯基乙醇碘乙酸碘乙酸（4 4）测定多肽链的氨基酸组成测定多肽链的氨基酸组成测定步骤测定步骤完全水解，测定每种氨基酸的含量，根据蛋白质分子质量，可完全水解，测定每种氨基酸的含量，根据蛋白质分子质量，可以算出蛋白质的氨基酸组成（每摩尔蛋白质中含氨基酸残基的以算出蛋白质的氨基酸组成（每摩尔蛋白质中含氨基酸残基的摩尔数）摩尔数）,以便选择用何种方法裂解蛋白
41、质。以便选择用何种方法裂解蛋白质。酸水解：酸水解：6 mol/L6 mol/L的盐酸或的盐酸或4 mol/L4 mol/L的硫酸在的硫酸在105-110105-110条件下条件下进行水解，反应时间约进行水解，反应时间约10102424小时。缺点是小时。缺点是TrpTrp被沸酸完全破被沸酸完全破坏；含有羟基的氨基酸如坏；含有羟基的氨基酸如SerSer、ThrThr、TyrTyr有一小部分被分解；有一小部分被分解；AsnAsn、GlnGln侧链的酰胺基被水解成了羧基。侧链的酰胺基被水解成了羧基。碱水解：用碱水解：用5 mol/L5 mol/L氢氧化钠煮沸氢氧化钠煮沸2020小时。该法的优点是色氨小
42、时。该法的优点是色氨酸酸(Trp)(Trp)在水解中不受破坏。在水解中不受破坏。酶解：胰蛋白酶、糜蛋白酶、胃蛋白酶、嗜热菌蛋白酶。酶解：胰蛋白酶、糜蛋白酶、胃蛋白酶、嗜热菌蛋白酶。（5 5）分析多肽链的分析多肽链的N N末端和末端和C C末端末端测定步骤测定步骤N-N-末端末端残基残基:2,4-2,4-二硝基氟苯法二硝基氟苯法丹磺酰氯法丹磺酰氯法苯异硫氰酸酯法苯异硫氰酸酯法氨肽酶法氨肽酶法 C C-末端末端残基：残基：肼解法肼解法羧肽酶法羧肽酶法1 1、N N端分析（氨基末端分析）端分析（氨基末端分析）二硝基氟苯（二硝基氟苯（FDNB）法）法FDNBFDNBEdman降解法（苯异硫氰酸酯法）降
43、解法（苯异硫氰酸酯法）丹磺酰氯（丹磺酰氯（DNS-Cl）法）法乙酸乙酯抽提乙酸乙酯抽提色谱鉴定色谱鉴定氨肽酶法氨肽酶法l氨肽酶是一种肽链氨肽酶是一种肽链外切酶外切酶，它能从多肽链的，它能从多肽链的N-N-端端逐个向逐个向里水解。里水解。l根据根据不同的反应时间测出酶水解所释放出的不同的反应时间测出酶水解所释放出的AAAA种类和数种类和数量，按反应时间和氨基酸残基释放量作动力学曲线，从量，按反应时间和氨基酸残基释放量作动力学曲线，从而知道而知道Pr N-Pr N-末端残基顺序。末端残基顺序。l最常最常用为用为亮氨酸氨肽酶亮氨酸氨肽酶，水解以亮氨酸残基为，水解以亮氨酸残基为N-N-末端的末端的肽键
44、速度最大。肽键速度最大。NH2PheGluLeu.氨肽酶法测定氨肽酶法测定N端的氨基酸端的氨基酸2 2、C-C-末端分析（羧基末端分析）末端分析（羧基末端分析）肼解法肼解法肼解法肼解法苯甲苯甲醛醛不溶于水不溶于水DNFBDNFBDNFB-AADNFB-AA色谱分析色谱分析鉴定鉴定水相水相羧肽酶法羧肽酶法NH2PheGluLeu.COOHPheGluLeu.LeuGluPheCOOH羧肽酶的种类：羧肽酶的种类：羧肽酶羧肽酶A羧肽酶羧肽酶BLeuProLys(ArgorPro)COOH不能切割不能切割不能切割不能切割LeuProLys(Arg)COOH能切割能切割小结小结:蛋白质的末端分析（蛋白质
45、的末端分析（N N、C C端）端）N N末端分析末端分析二硝基氟苯（二硝基氟苯（FDNB）法）法Edman降解法降解法丹磺酰氯（丹磺酰氯（DNS-Cl）法）法氨肽酶法氨肽酶法C C末端分析末端分析肼解法肼解法羧肽酶羧肽酶测定步骤测定步骤（6 6）多肽链断裂成多个肽段多肽链断裂成多个肽段 可采用两种或多种不同的断裂方法将多肽样品断可采用两种或多种不同的断裂方法将多肽样品断裂成两套或多套肽段或肽碎片，并将其分离开来。裂成两套或多套肽段或肽碎片，并将其分离开来。A1A2A3A4B1B2B3n 酶解法酶解法:胰蛋白酶，糜蛋白酶，胃蛋白酶，嗜热菌胰蛋白酶，糜蛋白酶，胃蛋白酶，嗜热菌蛋白酶，羧肽酶和氨肽酶
46、蛋白酶，羧肽酶和氨肽酶多肽链的选择性降解多肽链的选择性降解n 化学法：化学法：溴化氰，羟胺溴化氰，羟胺nTrypsinase ：R R1 1=Lys=Lys和和ArgArg侧链（专一性较侧链（专一性较强，水解速度快）。强，水解速度快）。R R2 2=Pro=Pro 水解受抑。水解受抑。肽链肽链水解位点水解位点胰胰蛋蛋白白酶酶n或胰凝乳蛋白酶或胰凝乳蛋白酶（Chymotrypsin）：）：R1=Phe,Trp,R1=Phe,Trp,Tyr;LeuTyr;Leu，MetMet和和HisHis水解稍慢。水解稍慢。nR R2 2=Pro=Pro 水解受抑。水解受抑。肽链肽链水解位点水解位点糜糜蛋蛋白白
47、酶酶nPepsin：R R1 1和和R R2 2Phe,Trp,Tyr;LeuPhe,Trp,Tyr;Leu以及其它疏水性氨基以及其它疏水性氨基酸水解速度较快。酸水解速度较快。nR R1 1=Pro=Pro 水解受抑。水解受抑。肽链肽链水解位点水解位点胃胃蛋蛋白白酶酶nthermolysin：R R2 2=Phe,Trp,Tyr;Leu=Phe,Trp,Tyr;Leu，Ile,MetIle,Met以及其它疏水性强的氨基酸水解以及其它疏水性强的氨基酸水解速度较快。速度较快。nR R2 2=Pro=Pro或或Gly Gly 水解受抑。水解受抑。肽链肽链水解位点水解位点嗜嗜热热菌菌蛋蛋白白酶酶n分别
48、从肽链羧基端分别从肽链羧基端和氨基端水解和氨基端水解肽链肽链水解位点水解位点羧羧肽肽酶酶和和氨氨肽肽酶酶n谷氨酸蛋白酶：谷氨酸蛋白酶：R R1 1=Glu=Glu、Asp(Asp(磷酸缓冲液磷酸缓冲液)R R1 1=Glu(=Glu(磷酸缓冲液或醋酸缓冲液磷酸缓冲液或醋酸缓冲液)n精氨酸蛋白酶：精氨酸蛋白酶：R R1 1=Arg=Arg肽链肽链水解位点水解位点谷谷氨氨酸酸蛋蛋白白酶酶和和精精氨氨酸酸蛋蛋白白酶酶 化学法：化学法：可获得较大的肽段可获得较大的肽段 溴化氰溴化氰(Cyanogen bromide)水解法，它能选择性水解法，它能选择性地切割由甲硫氨酸的羧基所形成的肽键。地切割由甲硫氨
49、酸的羧基所形成的肽键。羟胺（羟胺（NHNH2 2OHOH）：）：专一性断裂专一性断裂-Asn-Asn-Gly-Gly-之间的肽键。也能部分裂解之间的肽键。也能部分裂解-Asn-Asn-Leu-Leu-之间的肽键以及之间的肽键以及-Asn-Asn-Ala-Ala-之间的肽键。之间的肽键。一级结构测定步骤一级结构测定步骤Edman Edman 法法（1 1）测定蛋白质分子中多肽链的数目测定蛋白质分子中多肽链的数目（2 2）拆分蛋白质分子中的多肽链）拆分蛋白质分子中的多肽链（3 3）断裂多肽链内的二硫键）断裂多肽链内的二硫键（4 4）测定多肽链的氨基酸组成测定多肽链的氨基酸组成（5 5）分析多肽链的
50、分析多肽链的N N末端和末端和C C末端末端（6 6）多肽链部分裂解成肽段）多肽链部分裂解成肽段（7 7）测定各个肽段的氨基酸顺序）测定各个肽段的氨基酸顺序（8 8）确定肽段在多肽链中的顺序）确定肽段在多肽链中的顺序（9 9）确定多肽链中二硫键的位置）确定多肽链中二硫键的位置蛋白质测序方法蛋白质测序方法n氨基酸序列分析仪氨基酸序列分析仪-化学测序化学测序（Edman反应原理）反应原理）n酶降解法酶降解法（氨肽酶、羧肽酶）（氨肽酶、羧肽酶）n质谱法质谱法（MS）首先修饰肽链中的极性基团，如首先修饰肽链中的极性基团，如 氨基的乙酰化（醋酸酐）、氨基的乙酰化（醋酸酐）、OH、COOH等的甲基化等的甲