1、第二章、蛋白质化学 1. 蛋白质化学研究史,1838年 Muller研究了血清、蛋清、蚕丝等物质的元素组成后, 发现它们均可以用C40H62N10O12 来表示, 命名为“Protein“ (意为to take the first place),并发展成 “基团“ 学说 19世纪末 从蛋白质水解产物分离得到了13种氨基酸, 基团学说消声匿迹 1902年 Fischer, Hofmeister同时提出肽键理论 1924年 Svedberg 发明超离心机 1930年代 Bergmann合成出只含L型氨基酸的多肽 1950年 Pauling提出蛋白质的二级结构的基本单位：-螺旋和-折叠 1953年
2、Sanger确定了牛胰岛素的一级结构 1958年 Perutz & Kendrew用X光衍射法确定了肌红蛋白的立体结构 1961年 Anfinsen证明蛋白质的一级结构决定其立体结构 1980年代 蛋白质工程的兴起 1997年 蛋白组研究的概念 1999年 蛋白质芯片技术出现,蛋白质化学研究史,I. 按理化性质分: (英国Physiological Society, 1907)1. 单纯蛋白 (simple protein)1). albumin 溶于水、盐、酸、碱溶液, 加热凝固 (血清)2). globulin 溶于盐、酸、碱溶液, 加热凝固 (血清)3). glutelin 溶于酸、碱溶
3、液 (谷种)4). prolamin 溶于70-90%酒精、酸、碱溶液 (谷种)5). scleroprotein 不溶 (毛、发、爪、皮肤)6). histone 溶于水、酸溶液 (细胞核)7). protamine 溶于水、酸溶液 (精子)2. 复合蛋白 (conjugated protein) 1). nucleoprotein 含五碳糖或脱氧五碳糖 (细胞核)2). phosphoprotein 含有磷酸 (以酯的形式) (动物细胞、体液)3). lipoprotein 含lipid (动植物细胞)4). chromoprotein 含带Fe,Cu等金属的有机色素 (动植物细胞)5).
4、 glucoprotein 含糖及其衍生物 (动植物细胞)3. 衍生蛋白质 (derived protein) i). primary protein derivatives 天然蛋白质经少量变形后的产物1). gelatin collagen加酸水解产物2). protean 水溶性蛋白质经水、酶、稀酸作用而不溶化3). metaprotein 经稀酸、稀碱变性后的蛋白质4). coagulated protein 机械搅拌, 加酒精后形成的不溶物ii). secondary protein derivatives 进一步分解后的变性蛋白质1). primary proteose 溶于水,
5、加热不凝固, 易盐析2). secondary proteose 溶于水, 加热不凝固, 难盐析3). peptone 溶于水, 加热不凝固, 不能盐析4). peptide 氨基酸的组成和序列一定的小分子,蛋白质的经典分类法,蛋白质经典分类,1. 酶类, 占细胞内蛋白质种类的绝大部分 2. 运输蛋白, 如albumin, hemoglobin, transferrin等 3. 收缩运动蛋白, 如actin, myosin, tubolin等 4. 激素蛋白, 如insulin, growth hormone等 5. 细胞激动素(cytokinin), 如EGF, PDGF, IL-2等 6.
6、 受体蛋白, 如insulin receptor, rhodopsin等 7. 毒素蛋白, 如cholera toxin, ricin, pertussis t. 8. 营养贮藏蛋白, 如prolamine, glutelin等 9. 防御蛋白, 如IgG等 10.结构蛋白, 如keratin, collagen等,按功能的蛋白质分类法,按功能的蛋白质分类,对蛋白质化学有突出贡献的Nobel奖获得者,1902年 H.E.Fischer (德，化) 肽键理论，多肽合成 1910年 A.Kossel (德，医) 组氨酸、组蛋白的发现，碱基的发现 1915年 W.H.Bragg/W.L.Bragg
7、(德，物） 用X射线测定晶体物质结构 1926年 T.Svedberg (瑞，化) 用超离心手段决定蛋白质的分子量 1946年 J.B.Summer (美，化) 蛋白质酶的结晶，证明酶的本质为P 1948年 A.W.K.Tiselius (瑞，化) 电泳装置的开发，血清蛋白的研究 1952年 A.J.P.Martin/R.L.M.Synge (英，化分配层析发明，氨基酸的分离 1954年 L.Pauling (美，化) 蛋白质二级结构，抗原抗体反应理论 1958年 F.Sanger (英，化) 胰岛素一级结构的测定 1962年 M.F.Perutz/J.C.Kendrew (英，化) X射线确
8、定蛋白质的立体结构 1972年 G.M.Edelman/R.R.Porter (美，医抗体的化学构造与功能的解明 1972年 W.H.Stein/S.More (美，化) RNase的一级结构和活性中心的解明 1972年 C.B.Anfinsen (美，化) 蛋白质的一级结构决定其立体结构 1998年 S.B.Prusiner (美，医) Prion:蛋白立体机构的变化导致疾病,蛋白质化学Nobel获奖者,氨基酸是蛋白质的基本组成材料,蛋白质用强酸、强碱处理后，可以得到各种各样的氨基酸。在动植物组织中可以分离得到2630种不同的氨基酸。第一个氨基酸早在两个世纪前就已经被发现，而最后一个氨基酸在
9、1935年才发现。直到1965年才搞清楚，只有20种氨基酸才是合成蛋白质的原材料（ 称为 Primary amino acid）。,氨基酸,20种氨基酸的发现年代表,天冬酰氨 1806 Vauquelin 天冬门芽 甘氨酸 1820 Braconnot 明胶 亮氨酸 1820 Braconnot 羊毛、肌肉 酪氨酸 1849 Bopp 奶酪 丝氨酸 1865 Cramer 蚕丝 谷氨酸 1866 Ritthausen 面筋 天冬氨酸 1868 Ritthausen 蚕豆 苯丙氨酸 1881 Schultze 羽扇豆芽 丙氨酸 1881 Weyl 丝心蛋白 赖氨酸 1889 Drechsel 珊
10、瑚 精氨酸 1895 Hedin 牛角 组氨酸 1896 Kossel,Hedin 奶酪 胱氨酸 1899 Morner 牛角 缬氨酸 1901 Fischer 奶酪 脯氨酸 1901 Fischer 奶酪 色氨酸 1901 Hopkins 奶酪 异亮氨酸 1904 Erhlich 纤维蛋白 甲硫氨酸 1922 Mueller 奶酪 苏氨酸 1935 McCoy et al 奶酪,氨基酸发现年代表,氨基酸的名称与符号,alanine 丙氨酸 Ala A arginine 精氨酸 Arg R asparagine 天冬酰氨 Asn Asx N aspartic acid 天冬氨酸 Asp Asx
11、 D cystine 半胱氨酸 Cys C glutarmine 谷氨酰胺 Gln Glx Q glutarmic acid 谷氨酸 Glu Glx E glycine 甘氨酸 Gly G histidine 组氨酸 His H isoleucine 异亮氨酸 Ile I leucine 亮氨酸 Leu L lysine 赖氨酸 Lys K methionine 甲硫氨酸 Met M phenylalanine 苯丙氨酸 Phe F proline 脯氨酸 Pro P serine 丝氨酸 Ser S threonine 苏氨酸 Thr T tryptophan 色氨酸 Trp W tyros
12、ine 酪氨酸 Tyr Y valine 缬氨酸 Val V,要求：能倒背,不用的字母,JUZBOX,氨基酸名称与符号,L-氨基酸的基本结构,C,H,H2N,COOH,R,碳原子,不对称碳原子,侧链,二十种氨基酸除Gly外全是L-型。 Pro呢？,残基：在肽链中每个氨基酸都脱去一个水分子，脱水后的残余部分叫残基（residue), 因此蛋白质肽链中的氨基酸统统是残基形式。,氨基酸的基本结构,Chiral carbon,L型和D型的由来 甘油醛的旋光性,L和D的来源,左旋甘油醛的构型,左旋甘油醛的构型,按原子序数法确定了L型和D型氨基酸，但现在L和D已经不代表氨基酸的旋光性，只代表氨基酸的绝对构型。 为什么？,L型氨基酸 与 D型氨基酸,L- amino acid,D- amino acid,L和D型氨基酸,半胱氨酸Cysteine和胱氨酸Cystine,二硫键 Disulfide bond,胱氨酸的光学 异构体有？种,胱氨酸与半胱氨酸,二十种氨基酸的化学结构,要求全部背出,20种氨基酸结构,修饰型氨基酸 1,从各种生物分离到的氨基酸已达250种以上,大量出现在胶原蛋白,结缔组织,修饰型氨基酸1,修饰型氨基酸 2,结缔组织,修饰型氨基酸2,修饰型氨基酸 3,凝血酶,信号传导,修饰型氨基酸3,
