蛋白质化学组成和分类PPT课件

1、v蛋白质是一类含氮有机化合物，除含有碳、氢、氧外，还有氮和少量的硫。某些蛋白质还含有其他一些元素，主要是磷、铁、碘、锌和铜等。这些元素在蛋白质中的组成百分比约为：l 碳 50l 氢 7l 氧 23l 氮 16%(蛋白质系数)l 硫 03l 其他 微 量一、蛋白质的化学组成和分类第1页/共21页 2 2、蛋白质的分类、蛋白质的分类 (1) (1) 依据蛋白质的形状和溶解度可分为球状蛋白质、纤维状蛋白质和膜蛋白。依据蛋白质的形状和溶解度可分为球状蛋白质、纤维状蛋白质和膜蛋白。 球状蛋白质：分子球状蛋白质：分子外形接近球形或椭圆形。外形接近球形或椭圆形。 纤维状蛋白质纤维状蛋白质：分子外形类似纤维或

2、细棒。又可分为：分子外形类似纤维或细棒。又可分为可溶性纤维状蛋白和不溶性纤维状蛋可溶性纤维状蛋白和不溶性纤维状蛋白质白质 膜蛋白：膜蛋白：与细胞的各种膜系统结合存在。与细胞的各种膜系统结合存在。一、蛋白质的化学组成和分类第2页/共21页（2）依据蛋白质的组成分类可以分为单纯蛋白和缀合蛋白 单纯蛋白质（简单蛋白质），只有氨基酸构成，简单蛋白根据溶解度又分为清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白、精蛋白、组蛋白和硬蛋白缀合蛋白质或结合蛋白质，缀合蛋白质或结合蛋白质，除含氨基酸外还含其他除含氨基酸外还含其他物质，这些非蛋白部分叫辅基或配体，物质，这些非蛋白部分叫辅基或配体，结合蛋白又根结合蛋白又根据非蛋白

3、组分分为据非蛋白组分分为核蛋白、糖蛋白、脂蛋白、磷蛋核蛋白、糖蛋白、脂蛋白、磷蛋白、金属蛋白、血红素蛋白和黄素蛋白白、金属蛋白、血红素蛋白和黄素蛋白一、蛋白质的化学组成和分类2、蛋白质的分类第3页/共21页（3）按功能分类 酶蛋白、调节蛋白、酶蛋白、调节蛋白、 转运蛋白、贮存蛋白、收缩蛋白、防御蛋白、毒蛋白、膜蛋白、转运蛋白、贮存蛋白、收缩蛋白、防御蛋白、毒蛋白、膜蛋白、 胶原蛋白、胶原蛋白、 角蛋白、弹性蛋白角蛋白、弹性蛋白 、 丝心蛋白等丝心蛋白等 一、蛋白质的化学组成和分类2、蛋白质的分类第4页/共21页二、蛋白质的水解蛋白质完全水解（彻底水解)：产物为各种氨基酸混合物蛋白质不完全水解(

4、部分水解):产物为各种大小不等的肽段和氨基酸.酸、碱和蛋白酶都可以将蛋白质水解，各自的优缺点。第5页/共21页三、-氨基酸的一般结构组成蛋白质的常见氨基酸 ：从细菌到人类，所有蛋白质都主要由20种标准氨基酸（或称基本氨基酸或常见氨基酸或天然氨基酸）（ standard amino acids)组成组成蛋白质的不常见氨基酸：它们都是在已合成的肽链上由常见氨基酸经专一酶催化修饰而来。非蛋白质氨基酸第6页/共21页 COOHCHH2NR-氨基酸可变部分不变部分1、常见氨基酸的结构及结构通式除脯氨酸外，其他均具有如下结构通式。三、-氨基酸的一般结构第7页/共21页2、氨基酸在结构的共同点(1)都是-氨

5、基酸。(2)不同的氨基酸R不同。(3)除甘氨酸外，-碳原子都是手性碳原子。 (4)两性离子：氨基酸在结晶状态或在水溶液中，主要离解成两（兼）性离子的形式（又叫氨基酸在结晶状态或在水溶液中，主要离解成两（兼）性离子的形式（又叫偶极离子），中性分子数极少。偶极离子），中性分子数极少。(5)旋光性：除Gly外，都具旋光性.三、-氨基酸的一般结构第8页/共21页3. 3. 蛋白质中几种重要的不常见氨基酸蛋白质中几种重要的不常见氨基酸蛋白质中的不常见的氨基酸，通常是由相应的基本蛋白质中的不常见的氨基酸，通常是由相应的基本氨基酸衍生而来的。氨基酸衍生而来的。其中重要的有其中重要的有4-4-羟基脯氨酸、羟基

6、脯氨酸、5-5-羟基赖氨酸、羟基赖氨酸、N-N-甲甲基赖氨酸、和基赖氨酸、和3,5-3,5-二碘酪氨酸等。这些不常见蛋白质二碘酪氨酸等。这些不常见蛋白质氨基酸的结构如下。氨基酸的结构如下。NHHOCOOH4-羟基脯氨酸H2NCH2CHCH2CH2CHCOOHOHNH25-羟基赖氨酸NH2CH3NHCH2CHCH2CH2CHCOOH6-N-甲基赖氨酸HOIICH2CHCOOHNH23,5-二碘酪氨酸 三、-氨基酸的一般结构第9页/共21页 4、非蛋白质氨基酸在各组织和细胞中还存在200多种非蛋白质氨基酸，这些氨基酸是基本氨基酸的衍生物，也有一些是-，-或-氨基酸，有的是D-型氨基酸。如：NH2-

7、CH2-CH2-COO- -丙氨酸NH2-CH2-CH2CH2-COO- -氨基丁酸HS-CH2-CH2CH-COO-H3N+高半胱氨酸H2N-C-NH-(CH2)2-CH-COO-H3N+O=瓜氨酸三、-氨基酸的一般结构第10页/共21页四、 氨基酸的分类可分为蛋白质中常见氨基酸，蛋白质中不常见氨基酸和非蛋白氨基酸。蛋白质中常见氨基酸又根据R-基的结构和极性大小进行分类。第11页/共21页1、根据R的化学结构（1）脂肪族氨基酸： 1）疏水性：Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Met、Cys； 2）极性：Arg、Lys、Asp、Glu、Asn、Gln、Ser、Thr（2）芳香族氨基酸：P

8、he、Tyr、 Trp（3）杂环氨基酸：His（4）杂环亚氨基酸：Pro2、根据R的极性（1）极性氨基酸： 1）不带电：Ser、Thr、Asn、Gln、Tyr、Cys； 2）带正电：His、Lys、Arg； 3）带负电：Asp、Glu（2）非极性氨基酸：Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Phe、Met、Pro、Trp四、 氨基酸的分类第12页/共21页3、必需氨基酸依据人体或动物体是否能合成，可分为必需氨基酸和非必需氨基酸，人体或动物体不能合成，只能由食物提供的氨基酸叫必需aa。成年人8种,婴幼儿能合成组氨酸和精氨酸，但合成量不能满足需要，仍需从食物中供给。动物10种（精、组氨酸）。八种

9、必需氨基酸包括： 苏缬亮异亮，苯丙属芳香。 还有色赖蛋，缺一人遭殃。 动物需十种，精氨组莫忘。 四、 氨基酸的分类第13页/共21页五、氨基酸的一般性质 氨基酸为无色结晶或粉末，每种氨基酸都有自己的特有结晶形状，与相应的有机酸相比，氨基酸的熔点较高，一般都大于200以上. 不同氨基酸味道不同，有的鲜美，有的甘苦，有的无不同氨基酸味道不同，有的鲜美，有的甘苦，有的无味味 组成蛋白质的氨基酸，除甘氨酸外均含有不对称碳原组成蛋白质的氨基酸，除甘氨酸外均含有不对称碳原子，具有旋光性子，具有旋光性. .。 除半胱氨酸、酪氨酸外，氨基酸一般不溶于水，但在除半胱氨酸、酪氨酸外，氨基酸一般不溶于水，但在稀碱或

10、稀酸溶液中溶解最好，除了脯氨酸溶于乙醇、稀碱或稀酸溶液中溶解最好，除了脯氨酸溶于乙醇、乙醚外，决大多数氨基酸不溶于有机溶剂，所以可用乙醚外，决大多数氨基酸不溶于有机溶剂，所以可用有机溶剂沉淀氨基酸，有机溶剂沉淀氨基酸，第14页/共21页（一）氨基酸的解离（一）氨基酸的解离1、氨基酸在晶体状态和水溶液中主要以兼性离子（也叫偶极离子）的形式存在。2、氨基酸完全质子化时，可看成为多元酸，侧链不解离的中性氨基酸可看为二元酸，酸性和碱性氨基酸可看为是三元酸 COOH H3+N- CH CH3 COOH H3+N- CH CH2 COOH COOH H3+N- CH (CH)2 NH3+六、氨基酸酸碱化学

11、六、氨基酸酸碱化学第15页/共21页 3 3、以一氨基一羧基的氨基酸为例来介绍氨基酸的解、以一氨基一羧基的氨基酸为例来介绍氨基酸的解离情况离情况, ,这类氨基酸完全质子化时，具有这类氨基酸完全质子化时，具有2 2个可解离个可解离的的H H，是二元弱酸。，是二元弱酸。COO-CHH3N+RCOOHCHH3N+RCOO-CHH2NR净电荷 +1 0 -1阳离子（A+） 两性离子（Ao） 阴离子（A-)pHpI 等电点PI pHpIlK1,K2分别代表-碳原子上的-COOH和-NH3+的解离常数,pKa1和pKa2分别代表-碳原子上的-COOH和-NH3+的解离常数的负对数值, pK值通过氨基酸的酸

12、碱滴定曲线来测得。一般情况下会给出。+H+pK1+OH-+H+pK2+OH-六、氨基酸酸碱化学六、氨基酸酸碱化学第16页/共21页 (二二) 氨基酸等电点氨基酸等电点z定义定义： 当调节氨基酸溶液的当调节氨基酸溶液的pHpH，使氨基酸分子上的，使氨基酸分子上的-NH-NH3 3+ +和和-COO-COO- -的解离度完全相等时，氨基酸所带的净的解离度完全相等时，氨基酸所带的净电荷为电荷为0 0，在电场中既不向阳极也不向阴极移动，此，在电场中既不向阳极也不向阴极移动，此时氨基酸所处溶液的时氨基酸所处溶液的pHpH值即为该氨基酸的等电点，以值即为该氨基酸的等电点，以符号符号p pI I表示表示。在

13、等电点时，即氨基酸处于两性离子状。在等电点时，即氨基酸处于两性离子状态。态。z由于静电作用由于静电作用，在等电点时，在等电点时，aaaa的溶解度最小，易的溶解度最小，易沉淀，据此性质可分离制备氨基酸。也可以根据这个沉淀，据此性质可分离制备氨基酸。也可以根据这个原理，在实验室中求氨基酸的原理，在实验室中求氨基酸的pIpI值值z氨基酸的氨基酸的pIpI也可依据可解离基团的也可依据可解离基团的pKpK值计算值计算六、氨基酸酸碱化学六、氨基酸酸碱化学第17页/共21页氨基酸与茚三酮的反应甲醛的反应氨基酸与荧光胺反应与5,5-双硫基-双（2-硝基苯甲酸）反应2,4-二硝基氟苯(DNFB)的反应异硫氰酸苯

14、酯（PITC）的反应成酯反应成酰胺反应成酰氯反应七、 氨基酸的化学反应第18页/共21页八、氨基酸的光谱性质八、氨基酸的光谱性质紫外吸收光谱紫外吸收光谱l构成蛋白质的构成蛋白质的2020种氨基酸在可见光种氨基酸在可见光区都没有光吸收，在红外区和远紫区都没有光吸收，在红外区和远紫外区（外区（200nm200nm）都有光吸收）都有光吸收。l在近紫外区在近紫外区(220-300nm)(220-300nm)只有芳香只有芳香氨基酸（酪氨酸、苯丙氨酸和色氨氨基酸（酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸）有吸收光的能力酸）有吸收光的能力, ,因它们的因它们的R R基基具有苯环共轭双键。具有苯环共轭双键。l酪氨酸的最大吸收波长酪氨酸的最大吸收波长( ( max)max)275nm275nm， 2752753 3; ;l苯丙氨酸的苯丙