生物化学蛋白质之一 ppt课件

1、蛋白质化学之一氨基酸构造与功能目 录2.1 蛋白质的分类2.2 蛋白质的分子组成-氨基酸1.了解蛋白质的分类，掌握蛋白质元素组成的特点。2.掌握蛋白质的根本构件分子：氨基酸的构造特点，从各氨基酸的构造特点上了解氨基酸的分类。3.掌握氨基酸的理化性质，重点掌握两性电离与等电点含义、茚三酮反响及其运用。目的与要求一、 蛋白质分类1.催化蛋白酶)：2.调理蛋白：如胰岛素、生长素；3.转运蛋白：如血红蛋白、载脂蛋白、运铁蛋白等。4.运动蛋白：肌肉收缩，如肌球蛋白、肌动蛋白。一根据功能分类2.1 蛋白质分类5.防御蛋白: 如免疫球蛋白；6.毒蛋白：如溶血蛋白；7.受体蛋白: 如味觉蛋白、视觉蛋白；8.支

2、架蛋白：如SH2;9.构造蛋白：10.异常蛋白：如甜味蛋白、毒素蛋白等都具有特异的生物学功能。二、根据分子外形分类1.球状蛋白质2.纤维状蛋白质3.膜蛋白质三、根据分子组成分类1简单蛋白质：清蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶谷蛋白、组蛋白、精蛋白、硬蛋白。2结合蛋白质：色素蛋白、金属蛋白、磷蛋白、核蛋白、脂蛋白、糖蛋白。1.完全蛋白质2.不完全蛋白质四、根据营养价值分类二、蛋白质的水解1.酸水解 条件：5-10倍的20%的盐酸煮沸回流16-24小时，或加压于120水解2小时。 优点：可蒸发除去盐酸，水解彻底，终产物为L-氨基酸，产物单一，无消旋景象。 缺陷：色氨酸破坏，腐黑质，水解液呈黑色。2. 碱

3、水解条件：4mol/L Ba(OH)2或6mol/L NaOH煮沸6小时。优点：水解彻底，色氨酸不被破坏，水解液清亮。缺陷：产生消旋产物，破坏的氨基酸多，普通很少运用。3. 蛋白酶水解条件：蛋白酶如胰蛋白酶、糜蛋白酶，常温37-40， pH值5-8。优点：氨基酸不被破坏，不发生消旋景象。缺陷：水解不完全，中间产物多。 蛋白质酸碱水解常用于蛋白质的组成分析，而酶水解用于制备蛋白质水解产物。2.2 蛋白质的分子组成-氨基酸一、蛋白质的元素组成 蛋白质是有机化合物，离不开C、H、O三种元素，还含有N、P、S、金属元素等。 含量(%)50-556-720-2315-170.3-3微量或无元素组成CHO

4、NS其它 蛋白质中N是特征元素，且含量恒定，为16%左右，即16克氮/100克蛋白质，故可以用凯氏定氮法测定样品中总氮含量和无机氮含量, 求出样品中蛋白质含量;即：蛋白质含量 =(总氮含量-无机氮含量) 6.25式中6.25，即16%的倒数，为1g氮相当于蛋白质的量克数。 有些蛋白质含有其他微量元素：P、Fe、Cu、Mn、Zn、Co、Mo、I 等。 二、蛋白质分子的根本组成单位-氨基酸一氨基酸的构造通式：1、构成蛋白质的氨基酸均为L-氨基酸。2、除R为H甘氨酸外，其他氨基酸均具有旋光性。3、各种氨基酸的区别在于侧基R基上。 从氨基酸的构造通式可以看出：H3NCCOORHH3NCCOORH透视式

5、投影式二氨基酸的构型： 构成蛋白质的氨基酸除甘氨酸外，均含有-碳原子，在空间各原子有两种陈列方式：L-构型与D-构型，互为镜像关系。三氨基酸的构造与分类1.按氨基酸分子中羧基与氨基的数目分： 1酸性氨基酸及酰胺：一氨基二羧基氨基酸，有：天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺;2碱性氨基酸：二氨基一羧基氨基酸，有：赖氨酸、精氨酸、组氨酸;3中性氨基酸：一氨基一羧基氨基酸。天冬氨酸 Asp,D天冬酰胺 Asn,N谷氨酰胺 Gln,Q谷氨酸 Glu,E酸性氨基酸及酰胺碱性氨基酸赖氨酸 Lys,K精氨酸 Arg,R组氨酸 His,H中性氨基酸甘氨酸 (Gly,G丙氨酸 Ala,A缬氨酸 Val,V亮氨酸

6、 Lue,L异亮氨酸 Ile,I丝氨酸 Ser,S苏氨酸 Thr,T半胱氨酸 Cys,C甲硫氨酸 (Met,M中性氨基酸2、按侧基R基的构造特点分： 1脂肪族氨基酸2芳香族氨基酸：苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸3杂环氨基酸：脯氨酸、组氨酸中性脂肪族氨基酸甘氨酸 (Gly,G丙氨酸 Ala,A缬氨酸 Val,V亮氨酸 Lue,L异亮氨酸 Ile,I含羟基或硫脂肪族氨基酸组氨酸 His,H脯氨酸Pro,P杂环氨基酸苯丙氨酸 Phe,F酪氨酸 Tyr,Y色氨酸 Trg,W芳香族氨基酸3、按侧基R基与水的关系分： 1非极性氨基酸：有甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、色氨

7、酸、酪氨酸、脯氨酸。2极性不带电氨基酸：天冬酰胺、谷氨酰胺、丝氨酸、苏氨酸。3极性带电氨基酸：天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨酸。4、按氨基酸能否能在人体内合成分： 1必需氨基酸：指人体内不能合成的氨基酸，必需从食物中摄取，有八种：赖氨酸、色氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸。2非必需氨基酸：指人体内可以合成的氨基酸。有十种。3半必需氨基酸：指人体内可以合成但合成量不能满足人体需求的氨基酸，有：组氨酸、精氨酸。 注：二十种氨基酸的构造特点支链氨基酸：缬氨酸、亮氨酸，异亮氨酸含羟基的氨基酸：丝氨酸、苏氨酸含硫的氨基酸：半胱氨酸含巯基、 甲硫氨酸含硫甲基含苯环的氨基酸

8、：苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸注：二十种氨基酸的构造特点含胍基的氨基酸：精氨酸含咪唑基的氨基酸：组氨酸亚氨基酸：脯氨酸含酰胺的氨基酸：天冬酰胺、谷氨酰胺含吲哚基的氨基酸：色氨酸含-氨基的氨基酸：赖氨酸四蛋白质中不常见的氨基酸 羟-脯氨酸 羟-赖氨酸 r-羧基谷氨酸 6-氮-甲基赖氨酸五非蛋白氨基酸 鸟氨酸 胍氨酸 高半胱氨酸 高丝氨酸 -丙氨酸 -氨基丁酸等 三.氨基酸的理化性质一物理性质1.形状：均为白色结晶或粉末，不同氨基酸的晶型构造不同。2.溶解性：普通都溶于水，不溶或微溶于醇，不溶于丙酮，在稀酸和稀碱中溶解性好。3.熔点：氨基酸的熔点普通都比较高，普通都大于200，超越熔点以上氨基酸分解产

9、生胺和二氧化碳。 4.旋光性：除甘氨酸外的氨基酸均有旋光性。5.光吸收：氨基酸在可见光范围内无光吸收，在近紫外区含苯环氨基酸有光的吸收。二化学性质1. 两性电离及等电点： 氨基酸既含有氨基，可接受H+，又含有羧基，可电离出H+，所以氨基酸具有酸碱两性性质。通常情况下，氨基酸以两性离子的方式存在，如以下图所示： 从上图可知：氨基酸在酸性环境中，主要以阳离子的方式存在，在碱性环境中，主要以阴离子的方式存在。在某一pH环境下，以两性离子兼性离子的方式存在。该pH称为该氨基酸的等电点。所以氨基酸的等电点可以定义为：氨基酸所带正负电荷相等时的溶液pH。 氨基酸的水溶液既可被酸滴定，又可被碱滴定，应该具有

10、两性电离的性质，现以甘氨酸为例来阐明氨基酸两性电离的特点。一氨基一羧基一氨基一羧基AA的等电点的等电点计算：计算：pI=2pK1+pK2左图是甘氨酸的电离酸碱滴定曲线，从左向右是用NaOH滴定的曲线，溶液的pH由小到大逐渐升高；从右向左是用盐酸滴定的曲线，溶液的pH由大到小逐渐降低。曲线中从左向右第一个拐点是氨基酸羧基解离50%的形状，第二个拐点是氨基酸的等电点，第三个拐点是氨基酸氨基解离50%的形状。 一氨基二羧基一氨基二羧基AA的的等电点计算：等电点计算：pI=2pK1+pK2二氨基一羧基二氨基一羧基AA的的等电点计算：等电点计算：pI=2pK2+pK3谷氨酸A和赖氨酸B滴定曲线和等电点计

11、算 在酸性条件下，丙氨酸以阳离子方式存在，可以看作是一个二元弱酸，有两个可以解离的H+，即COOH上的H+和NH3上的H+。 物质的解离常数是用滴定曲线的实验方法求得，画出曲线。 参与酸碱使丙氨酸的净电荷等于0时，丙氨酸所带的正负电荷相等，这时的pH值就是丙氨酸的等电点。 PI:两性电解质所带正负电荷相等时溶液的pH值。 PI=两性离子形状两侧的基团的PK值之和的一半2.34+5.69/2=6.02中性氨基酸： pI=(pK1 + pK2)/2pK1为-羧基的解离常数,pK2为-氨基的解离常数。氨基酸等电点的计算2.由-氨基参与的反响： (1) 与亚硝酸反响：放出氮气，氮气的一半来自氨基氮，一

12、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，此反响可用于测定蛋白质的水解程度。(2) 与甲醛的反响： 用过量的中性甲醛与氨基酸反响，可游离出氢离子，然后用NaOH滴定，从耗费的碱量可以计算出氨基酸的含量。此法称为间接滴定法。2.由-氨基参与的反响： (3)、(4)、(5)反响用于蛋白质的N-末端的测定。2.由-氨基参与的反响： 3.-羧基参与的反响： (1)与碱反响成盐 (2)与醇反响成酯 (3)与酰化试剂反响成酰氯OOO H2CH2CNHCHCH2COOHOOCH2H2CNHCCH2黄色(1) Millon反响：检测Tyr或含Tyr的蛋白质的反响。 Millon试剂：汞

13、的硝酸盐与亚硝酸盐溶液。 产物：红色的化合物。(2) Folin反响：检测Tyr或含Tyr的蛋白质的反响。 Folin试剂：磷钼酸、磷钨酸混合溶液。 产物：蓝色的钼蓝、钨蓝。(3) 坂口反响：检测Arg或含Arg的蛋白质的反响。 坂口试剂：-萘酚的碱性次溴酸钠溶液。 产物：砖红色的沉淀。5.侧链反响颜色反响：(4) Pauly反响：检测His、Tyr及含His、Tyr蛋白质的反响。 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) 乙醛酸的反响：检测Trp或含Trp蛋白质的反响。 当Trp与乙醛酸和浓硫酸在试管中叠加时，产生分层景象，界面出现紫色环。(6) Cys的反响：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。四.氨基酸