第一章蛋白质化学 通过氨基酸的滴定曲线,可用下列 Henderson- Hasselbalch方程求出各解 离基团的解离常数(pK,): pH= pk+ log 根据pK,可求出氨基酸的等电点,可由其等电点左右两个pK,值的算术 平均值求出。 中性及酸性氨基酸:pl=(pK1,+pK2,)2 中性氨基酸:pK1,为a一羧基的碱性氨基酸: pl=(pK2,+pK3,)2解离常数,pK2,为a一氨基的解离常数 酸性氨基酸:pK1,为a一羧基的解离常数,pK2,为侧链羧基的解离常数。 2由a氨基参加的反应: (1)亚硝酸反应:放出氮气,氮气的一半来自氨基氮,一半来自亚硝酸, 在通常情况下测定生成的氮气的体积量可计算氨基酸的量,此反应可用于测 定蛋白质的水解程度。 (2)与甲醛的反应:用过量的中性甲醛与氨基酸反应,可游离出氢离子, 然后用NaOH滴定,从消耗的碱量可以计算出氨基酸的含量。此法称为间接 滴定法 (3)与2,4-二硝基氟苯(2,4-DNFB)的反应( Sanger反应):生成 黄色的二硝基苯一氨基酸衍生物。 (4)与苯异硫氰酸酯(PITC)反应( Edman反应):生成苯乙内酰硫脲 氨基酸。 (5)与丹磺酰氯(DNS-Cl)的反应:生成荧光物质DNS一氨基酸 (4)(5)反应用于蛋白质的N一末端的测定。 3.a-羧基参加的反应 (1)与碱反应成盐 (2)与醇反应成酯: 4a-氨基与a-羧基共同参加的反应 与茚三酮的反应:除脯氨酸与羟脯氨酸外,可与其它氨基酸生成蓝紫色 化合物;脯氨酸与羟脯氨酸为黄色化合物 5侧链反应(颜色反应) (1)Mln反应:检测Tyr或含Tyr的蛋白质的反应 Millon试剂:汞的硝酸盐与亚硝酸盐溶液。产物:红色的化合物。 (2) Folin反应:检测Tyr或含Tr的蛋白质的反应 Foin试剂:磷钼酸、磷钨酸混合溶液。产物:蓝色的钼蓝、钨蓝。 (3)坂口反应:检测Arg或含Arg的蛋白质的反应 坂口试剂:α一萘酚的碱性次溴酸钠溶液。产物:砖红色的沉淀 (4) Pauly反应:检测His、Tyr及含His、Tr蛋白质的反应
第一章 蛋白质化学 6 通过氨基酸的滴定曲线，可用下列 Henderson—Hasselbalch 方程求出各解 离基团的解离常数（pK，）： 根据 pK，可求出氨基酸的等电点，可由其等电点左右两个 pK，值的算术 平均值求出。 中性及酸性氨基酸：pI=(pK1，+pK2，)/2 中性氨基酸：pK1，为α—羧基的碱性氨基酸： pI=(pK2，+pK3，)/2 解离常数，pK2，为α—氨基的解离常数。 酸性氨基酸： pK1，为α—羧基的解离常数，pK2，为侧链羧基的解离常数。 2.由α-氨基参加的反应： （1）亚硝酸反应：放出氮气，氮气的一半来自氨基氮，一半来自亚硝酸， 在通常情况下测定生成的氮气的体积量可计算氨基酸的量，此反应可用于测 定蛋白质的水解程度。 （2）与甲醛的反应：用过量的中性甲醛与氨基酸反应，可游离出氢离子， 然后用 NaOH 滴定，从消耗的碱量可以计算出氨基酸的含量。此法称为间接 滴定法。 （3）与 2，4—二硝基氟苯（2，4—DNFB）的反应（Sanger 反应）：生成 黄色的二硝基苯—氨基酸衍生物。 （4）与苯异硫氰酸酯（PITC）反应（Edman 反应）：生成苯乙内酰硫脲 —氨基酸。 （5）与丹磺酰氯（DNS—Cl）的反应：生成荧光物质 DNS—氨基酸。 （4）（5）反应用于蛋白质的 N—末端的测定。 3.α-羧基参加的反应： （1）与碱反应成盐： （2）与醇反应成酯： 4.α-氨基与α-羧基共同参加的反应 与茚三酮的反应：除脯氨酸与羟脯氨酸外，可与其它氨基酸生成蓝紫色 化合物；脯氨酸与羟脯氨酸为黄色化合物。 5.侧链反应（颜色反应）： （1）Millon 反应：检测 Tyr 或含 Tyr 的蛋白质的反应。 Millon 试剂：汞的硝酸盐与亚硝酸盐溶液。产物：红色的化合物。 （2）Folin 反应：检测 Tyr 或含 Tyr 的蛋白质的反应。 Folin 试剂：磷钼酸、磷钨酸混合溶液。产物：蓝色的钼蓝、钨蓝。 （3）坂口反应：检测 Arg 或含 Arg 的蛋白质的反应。 坂口试剂：α—萘酚的碱性次溴酸钠溶液。产物：砖红色的沉淀。 （4）Pauly 反应：检测 His、Tyr 及含 His、Tyr 蛋白质的反应
第一章蛋白质化学 试剂:对氨基苯磺酸盐酸溶液、亚硝酸钠、碳酸钠混合溶液。 产物:橘红色的化合物。 (5)乙醛酸的反应:检测Tp或含Tp蛋白质的反应 当Trp与乙醛酸和浓硫酸在试管中叠加时,产生分层现象,界面出现紫色环 (6)Cys的反应:Cys或含Cys蛋白质与亚硝基亚铁氰酸钠在稀氨的溶 液中,产生一种红色的化合物。 第三节蛋白质的结构及其功能 蛋白质为生物高分子物质之一,具有三维空间结构,因而能执 行复杂的生物学功能。蛋白质结构与功能之间的关系非常密切。在 研究中,一般将蛋白质分子的结构分为一级结构与空间结构两类。 每一种天然的蛋白质都有自己特有的空间结构称蛋白质的构 象 肽键就是一个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨基脱水 缩合形成的键 肽:一个氨基酸的羧基α一羧基和另一个氨基酸分子的a一氨 基缩合失去一分子水从而形成肽,氨基酸之间通过肽键联结起来的 化合物称为肽( peptide)两个氨基酸形成的肽叫二肽,三个氨基酸形 成的肽叫三肽……,十个氨基酸形成的肽叫十肽,一般将十肽以下 称为寡肽( oligopeptide),以上者称多肽( polypeptide)或称多肽链。 组成多肽链的氨基酸在相互结合时,失去了一分子水,因此把 多肽中的氨基酸单位称为氨基酸残基( amino acid residue) 多肽链的书写与名称 在多肽链中,肽链的一端保留着一个α一氨基,另一端保留一 个α一羧基,带α一氨基的末端称氨基末端(N端):带α一羧基的末 端称羧基末端(C端)。肽链书写:一般丛N末端向C末端书写,书 写多肽链时可用略号,N端写于左侧,用H做标帜,C端于右侧用 OH表示。肽详细命名时为某某酰某某酰……某某酸 如上图中的多肽链中文名称为:苏氨酰甘氨酰酪氨酰丙氨酰亮 氨酸;中文名称缩写为:苏一甘一酪一丙 英文三字母表示为 ThyG·Tyr:Ala:Leu;英文单字母表示为:T·G·Y·A·L 有一个例外,谷胱甘肽是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸三个氨
第一章 蛋白质化学 7 试剂：对氨基苯磺酸盐酸溶液、亚硝酸钠、碳酸钠混合溶液。 产物：橘红色的化合物。 （5）乙醛酸的反应：检测 Trp 或含 Trp 蛋白质的反应。 当 Trp 与乙醛酸和浓硫酸在试管中叠加时，产生分层现象，界面出现紫色环。 （6）Cys 的反应：Cys 或含 Cys 蛋白质与亚硝基亚铁氰酸钠在稀氨的溶 液中，产生一种红色的化合物。 第三节 蛋白质的结构及其功能 蛋白质为生物高分子物质之一，具有三维空间结构，因而能执 行复杂的生物学功能。蛋白质结构与功能之间的关系非常密切。在 研究中，一般将蛋白质分子的结构分为一级结构与空间结构两类。 每一种天然的蛋白质都有自己特有的空间结构称蛋白质的构 象。 一、肽 肽键就是一个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨基脱水 缩合形成的键 肽：一个氨基酸的羧基α—羧基和另一个氨基酸分子的α—氨 基缩合失去一分子水从而形成肽，氨基酸之间通过肽键联结起来的 化合物称为肽(peptide)。两个氨基酸形成的肽叫二肽，三个氨基酸形 成的肽叫三肽……，十个氨基酸形成的肽叫十肽，一般将十肽以下 称为寡肽(oligopeptide)，以上者称多肽(polypeptide)或称多肽链。 组成多肽链的氨基酸在相互结合时，失去了一分子水，因此把 多肽中的氨基酸单位称为氨基酸残基(amino acid residue)。 多肽链的书写与名称 在多肽链中，肽链的一端保留着一个α－氨基，另一端保留一 个α－羧基，带α－氨基的末端称氨基末端(N 端)；带α－羧基的末 端称羧基末端(C 端)。肽链书写：一般丛 N 末端向 C 末端书写，书 写多肽链时可用略号，N 端写于左侧，用 H 做标帜，C 端于右侧用 OH 表示。肽详细命名时为某某酰某某酰……某某酸。 如上图中的多肽链中文名称为：苏氨酰甘氨酰酪氨酰丙氨酰亮 氨酸；中文名称缩写为：苏—甘—酪—丙—亮；英文三字母表示为： Thy·Gly·Tyr·Ala·Leu；英文单字母表示为：T·G·Y·A·L。 有一个例外，谷胱甘肽是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸三个氨
第一章蛋白质化学 基酸所组成的三肽,全名是γ一谷氨酰半胱氨酰甘氨酸,简称谷胱 甘肽( glutathione,简写GSH)。其中N末端的谷氨酸是通过y一羧基 与半胱氨酸的氨基相连。 、蛋白质的一级结构 蛋白质的一级结构( primary structure)就是蛋白质多肽链中氨基酸残基的 排列顺序( sequence),也是蛋白质最基本的结构。它是由基因上遗传密码的排 列顺序所决定的。各种氨基酸按遗传密码的顺序,通过肽键连接起来,成为 多肽链,故肽键是蛋白质结构中的主键。迄今已有约1000种左右蛋白质的一 级结构被研究确定,如胰岛素,胰核糖核酸酶、胰蛋白酶等 蛋白质的一级结构决定了蛋白质的二级、三级等高级结构,成百亿的天 然蛋白质各有其特殊的生物学活性,决定每一种蛋白质的生物学活性的结构 特点,首先在于其肽链的氨基酸序列,由于组成蛋白质的20种氨基酸各具特 殊的侧链,侧链基团的理化性质和空间排布各不相同,当它们按照不同的序 列关系组合时,就可形成多种多样的空间结构和不同生物学活性的蛋白质分 、蛋白质的空间结构 蛋白质分子的多肽链并非呈线形伸展,而是折叠和盘曲构成特有的比较 稳定的空间结构。蛋白质的生物学活性和理化性质主要决定于空间结构的完 整,因此仅仅测定蛋白质分子的氨基酸组成和它们的排列顺序并不能完全了 解蛋白质分子的生物学活性和理化性质。例如球状蛋白质(多见于血浆中的白 蛋白、球蛋白、血红蛋白和酶等)和纤维状蛋白质(角蛋白、胶原蛋白、肌凝蛋 白、纤维蛋白等),前者溶于水,后者不溶于水,显而易见,此种性质不能仅 用蛋白质的一级结构的氨基酸排列顺序来解释 蛋白质的空间结构就是指蛋白质的二级、三级和四级结构。如下图: structure structure Amino neid residue a helix Polypeptide chain Assembled subunits ()蛋白质的二级结构 蛋白质的二级结构 secondary structure)是指多肽链中主链原子的局部空间 排布即构象,不涉及侧链部分的构象。 1肽键平面(或称酰胺平面, amide plane)。 Pauling等人对一些简单的肽及 氨基酸的酰胺等进行了X线衍射分析,得出下图所示结构:
第一章 蛋白质化学 8 基酸所组成的三肽，全名是γ－谷氨酰半胱氨酰甘氨酸，简称谷胱 甘肽(glutachione,简写 GSH)。其中 N 末端的谷氨酸是通过γ－羧基 与半胱氨酸的氨基相连。 二、蛋白质的一级结构 蛋白质的一级结构(primary structure)就是蛋白质多肽链中氨基酸残基的 排列顺序(sequence)，也是蛋白质最基本的结构。它是由基因上遗传密码的排 列顺序所决定的。各种氨基酸按遗传密码的顺序，通过肽键连接起来，成为 多肽链，故肽键是蛋白质结构中的主键。迄今已有约 1000 种左右蛋白质的一 级结构被研究确定，如胰岛素，胰核糖核酸酶、胰蛋白酶等。 蛋白质的一级结构决定了蛋白质的二级、三级等高级结构，成百亿的天 然蛋白质各有其特殊的生物学活性，决定每一种蛋白质的生物学活性的结构 特点，首先在于其肽链的氨基酸序列，由于组成蛋白质的 20 种氨基酸各具特 殊的侧链，侧链基团的理化性质和空间排布各不相同，当它们按照不同的序 列关系组合时，就可形成多种多样的空间结构和不同生物学活性的蛋白质分 子。 三、蛋白质的空间结构 蛋白质分子的多肽链并非呈线形伸展，而是折叠和盘曲构成特有的比较 稳定的空间结构。蛋白质的生物学活性和理化性质主要决定于空间结构的完 整，因此仅仅测定蛋白质分子的氨基酸组成和它们的排列顺序并不能完全了 解蛋白质分子的生物学活性和理化性质。例如球状蛋白质(多见于血浆中的白 蛋白、球蛋白、血红蛋白和酶等)和纤维状蛋白质(角蛋白、胶原蛋白、肌凝蛋 白、纤维蛋白等)，前者溶于水，后者不溶于水，显而易见，此种性质不能仅 用蛋白质的一级结构的氨基酸排列顺序来解释。 蛋白质的空间结构就是指蛋白质的二级、三级和四级结构。如下图： (一)蛋白质的二级结构 蛋白质的二级结构(secondary structure)是指多肽链中主链原子的局部空间 排布即构象，不涉及侧链部分的构象。 1.肽键平面(或称酰胺平面，amide plane)。Pauling 等人对一些简单的肽及 氨基酸的酰胺等进行了 X 线衍射分析，得出下图所示结构：