生物化学教案

9．调节、控制细胞生长、分化、和遗传信息的表达（组蛋白、阻遏蛋白 2.根据化学组成成分分类：

简单蛋白：仅由aa构成

结合蛋白：简单蛋白与其它生物分子的结合物。 3.根据分子形状分类：

球蛋白：长/宽≤3～4，血红蛋白

纤维蛋白：长/宽>10，血纤蛋白、 丝蛋白 膜蛋白质：生物膜组成

2.2 蛋白质的基本结构单位—氨基酸

蛋白质的水解：蛋白质可以受酸、碱或酶的作用而水解成氨基酸。

1、酸水解 ：用6MHCl或4MH2SO4，105℃回流20小时即可完全水解。酸水解不引起氨基酸的消旋，但色氨酸完全被破坏，丝氨酸和苏氨酸部分破坏，天冬酰胺和谷氨酰胺的酰胺基被水解。如样品含有杂质，在酸水解过程中常产生腐黑质，使水解液变黑。(用3mol/L对甲苯磺酸代替盐酸，得到色氨酸较多，可像丝氨酸和苏氨酸一样用外推法求其含量。)

2、碱水解：用5MNaOH，水解10－20小时可水解完全。碱水解使氨基酸消旋，许多氨基酸被破坏，但色氨酸不被破坏。常用于测定色氨酸含量。(可加入淀粉以防止氧化。)

3、酶水解：酶水解既不破坏氨基酸，也不引起消旋。但酶水解时间长，反应不完全。一般用于部分水解，若要完全水解，需要用多种酶协同作用。 一、氨基酸的结构、分类

1. 氨基酸的结构特点：都有一个氨基和一个羧基且连在同一个碳原子上。

两个例外：

（1）脯氨酸和羟脯氨酸是α-亚氨基酸；

（2）除甘氨酸没有手性碳原子外，没有旋光性，其他蛋白质氨基酸均属于L型。 2. 氨基酸的分类：

（1）根据R基团的化学结构：脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸、杂环族氨基酸 （2）根据R基团的酸碱性分为：中性氨基酸、酸性氨基酸、碱性氨基酸

（3）根据R基团的带电性质分为：疏水性氨基酸、带电荷极性氨基酸、不带电荷的极性氨基酸。

3.蛋白质中氨基酸的修饰：4－羟脯氨酸

4.非蛋白质中的氨基酸：L-鸟氨酸、L－瓜氨酸

不对称碳原子：是连接四个不同原子或基团的碳原子。

旋光异构现象：当光波通过尼克棱镜时，由于棱镜的结构通过的只是沿某一平面振动的光波，其他都被遮断，这种光称为“平面偏振光”。当它通过具有眩光性质的某异构物溶液时，则偏振面会向右或向左旋转。“+”和“-”分别表示右旋和左旋。

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二、氨基酸的性质

氨基酸的化学性质取决于其分子中的羧基、氨基、侧链基团以及这些基团的相互影响。 1、一般物理性质

溶解度：水中溶解度差别较大， 不溶于有机溶剂。

光吸收性：可见光区无光吸收，紫外光区Phe、 Thy、 Trp有光吸收。 旋光性：AA的物理常数，与结构、PH值有关。 味感：不同味道(与构型有关). 2、两性电离及等电点

各类氨基酸的pI值范围：

中性氨基酸的等电点一般在5.0~6.5之间， 酸性氨基酸为2.7~3.2， 碱性氨基酸为9.5~10.7。

[思考题] 为什么中性氨基酸的等电点不等于7？

中性氨基酸的羧基的酸式电离略大于其氨基的碱式电离，因而溶液的pH值必须达到偏酸时，才能使其两种电离趋向恰好相等。 3、化学性质：

（1）与茚三酮的反应：Pro产生黄色物质，其它为蓝紫色。在570nm（蓝紫色）或440nm（黄色）定量测定（几μg）。

反应后蓝紫色的深度或二氧化碳的体积可作为a-氨基酸定量分析的依据。肽类和蛋白质也有此反应。由于反应非常灵敏，是鉴定氨基酸、肽类和蛋白质最迅速而又简便的方法，广泛用于a-氨基酸、肽类和蛋白质的比色测定或纸层析与薄层层析的显色。

（2）与甲醛的反应：氨基酸的甲醛滴定法 （3）与2,4-二硝基氟苯(DNFB)的反应

用于测定蛋白质或多肽N-端氨基酸的方法，称为二硝基苯法，简称为DNP法。利用此法不断降解蛋白质或多肽，反复用DNFB标记其氨基末端，就可确定蛋白质或多肽链中氨基酸的排列顺序。

（4）与异硫氰酸苯酯（PITC）的反应

在弱碱性条件下，氨基酸的a-氨基易于异硫氰酸酯（PITC）反应，生成苯胺基硫甲酰衍生物，后者在硝基甲烷中与酸作用而环化，生成苯乙内酰硫脲（PTH）衍生物。

蛋白质多肽链N端氨基酸的a-氨基也可以与PITC发生上述反应生成OTH-肽，在酸性溶液中释放出末端的PTH-氨基酸和比原来少一个氨基酸残基的多肽链，所得的PTH-氨基酸用层析法坚定，即可确定肽链N端氨基酸的种类。

根据此原理设计出的蛋白质顺序测定仪，大大提高了蛋白质测序的效率。 （5）与亚硝酸反应：

α -氨基酸与亚硝酸作用，可释放氮气。若定量测定反应中所释放出的N2的体积，即可计算出氨基酸的含量，此种方法称为van Slyke氨基氮测定法，

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常用于氨基酸和多肽的定量分析。

（6）与荧光胺反应：

根据荧光强度测定氨基酸含量（ng级）。激发波长λx=390nm，发射波长λm=475nm。

（7）与5,5′-双硫基-双（2-硝基苯甲酸）反应： 2.3肽

一、肽键及肽 肽键：一个氨基酸的—羧基与另一个氨基酸的—氨基缩合脱水而形成的酰胺键称为肽键。肽键是蛋白质分子中氨基酸之间的主要连接方式。 肽：氨基酸通过肽键连接形成的化合物称为肽，2个氨基酸形成的肽称为二肽，10个以下称寡肽，10个以上称多肽，所以蛋白质的结构是多肽链结构。

二、肽的命名及结构

介绍肽的命名原则和表示方法及结构。含有游离的α—NH2基一端称氨基端，或N—末端，含有游离的α—羧基末端称羧基末端，或C—末端。 三、天然存在的活性寡肽

生物体中有许多游离的肽具有生理功能。（以谷胱甘肽为例介绍谷胱甘肽(glu tathione)可命名为 γ-谷氨酰半胱氨酰甘氨酸。） 2.4蛋白质的分子结构

蛋白质的结构可分为四个层次来研究。 一、蛋白质的一级结构

（一）蛋白质一级结构（介绍蛋白质一级结构的概念）

（二）蛋白质一级结构的测定（简单介绍蛋白质一级结构测定的策略，结合图介绍牛胰岛素和牛胰核糖核酸酶的一级结构） 二、蛋白质的二级结构

首先介绍基本概念：蛋白质的二级结构、构象，并将构象和构型两个概念加以比较。

（一）肽键的几何学（介绍肽平面的3个特点） 1.肽单位是一个刚性的平面；

2. 肽平面中羰基上的氧与亚氨基上的氢几乎总是处于相反位置； 3.Cα和亚氨基N及Cα与羰基C之间的键是单键，可自由旋转。 （二）蛋白质的二级结构

重点介绍α—螺旋结构和β—折叠结构

1. α—螺旋结构（结合图介绍其结构特点）

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（1）α—螺旋结构是一个类似棒状的螺旋结构，R在外侧，右手螺旋。 （2）每个螺旋有3.6个氨基酸，螺距为0.54nm，氨基酸之间的轴心距为0.15nm，每个氨基酸残基旋转100度。

（3）氢键是维持α—螺旋结构稳定的主要作用力。 2. β—折叠结构（结合图介绍其结构特点）

（1）多肽链几乎完全伸展，相邻氨基酸之间轴心距为0.35nm；

（2）相邻肽链主链上的C=O和N—H之间形成氢键，维持结构的稳定； （3）肽链的排列可以是平行或反平行的。 3. β—转角结构（结合图介绍其概念） 4.β—凸起 5.无规则卷曲

三、超二级结构和结构域

介绍两个概念。超二级结构是二级结构的聚集体，有不同类型，参见书中的图。

结构域是介于二级结构和三级结构之间的一种结构层次（见图）。 四、蛋白质的三级结构

（一）蛋白质的三级结构及特点 介绍蛋白质三级结构的概念，以肌红蛋白为例说明蛋白质三级结构的特点。分析肌红蛋白的一级结构、二级结构、三级结构，说明蛋白质的结构是如何从初级结构发展到高级结构的。 （二）维持蛋白质构象的作用力

重点介绍次级键，包括氢键、离子键、疏水键和范德华力的概念。说明次级键在稳定蛋白质空间构象中的重要作用。 五、蛋白质的四级结构 介绍蛋白质四级结构的概念，以血红蛋白为例介绍蛋白质四级结构的特点。分析血红蛋白的一级结构、二级结构、三级结构、四级结构。比较肌红蛋白和血红蛋白的相同点和不同点及性质的差别。

2.5 蛋白质结构与功能的关系

一、蛋白质一级结构与功能的关系

通过以下几个方面说明蛋白质的一级结构与功能的关系： （一）分子病与结构的关系

（二）同源蛋白质中氨基酸顺序的种属差异 （三）蛋白质的激活

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