第17章氨基酸蛋白质

1、会计学1第第17章氨基酸蛋白质章氨基酸蛋白质第1页/共54页 17.1 氨基酸1. 氨基酸的结构、分类和命名 天然氨基酸在化学结构上都具有共同的特点，即一般在a-位上有一个氨基：目前已知的氨基酸有几百种之多，但在生物体内常见的只有22种。R CH C OHONH2R CH C O-O+NH3*第2页/共54页 氨基酸的构型常用D/L法标记，但其与糖的D/L法标记并不完全一样。CO2HH2NHRCO2HHNH2RL-氨基酸 D-氨基酸研究表明，对于生物体内氨基酸的构型：1）旋光性的氨基酸均为L-型的，故一般L-可以省去；2）L-型的a-氨基酸有左旋的也有右旋的，L-仅表示构型；3）用R、S标记法

2、，除半胱氨酸为R构型外，其余均为S构型。 D-(+)-甘油醛L-(-)-甘油醛第3页/共54页甘氨酸丙氨酸缬氨酸亮氨酸1）R为非极性基团 氨基酸的分类方法很多，在医学上常依据氨基酸在生理pH范围内，其侧链R基团的极性和所带电荷分为四类。第4页/共54页丝氨酸苏氨酸酪氨酸色氨酸2）R为极性基团第5页/共54页谷氨酸盐天门冬氨酸盐3）R带负电荷第6页/共54页精氨酸赖氨酸组氨酸4）R带正电荷第7页/共54页根据氨基和羧基的相对数目中性氨基酸碱性氨基酸酸性氨基酸氨基羧基数目相等氨基数目多于羧基羧基数目多于氨基第8页/共54页(CH3)2CHCHCOOHNH2(CH3)2CHCH2CHCOOHNH2C

3、H3CH2CHCHCOOHNH2CH3CH3CHCHCOOHCH3SCH2CH2CHCOOHC6H5CH2CHCOOHNH2NH2NH2OHNH2NH2NCH2CHCOOHH2NCH2CH2CH2CH2CHCOOH缬氨酸(Val)亮氨酸(Leu)异亮氨酸(Ile)苏氨酸(Thr)蛋氨酸(Met)苯丙氨酸(Phe)色氨酸(Trp)赖氨酸(Lys)8种人体必需氨基酸：第9页/共54页第10页/共54页 17.2 氨基酸的性质两性离子RCNH2COOHHRCNH3COOH+_第11页/共54页化学性质1) 氨基酸的酸碱两性和等电点(1) 酸碱两性: 氨基酸中的NH2是碱性的，而羧基是酸性的。但是它们

4、的表观酸碱解理常数比起氨基和羧基来都低的多。 如测得的甘氨酸的Ka = 1.610-10, Kb = 2.5 10-12, 而多数羧酸的Ka 10-5, 多数脂肪胺的Kb 10-4. 这表明氨基酸在一般情况下，不是以游离的氨基、羧基存在，而是以两性电离, 在固态或液态中形成内盐：R CH C OHONH2R CH C O-O+NH3第12页/共54页RCNH2COOHHRCNH3COOH+_RCNH2COOH_H+OH_H+RCNH3COOHH+OH_两性离子 pH=pI正离子 pHpI 即在强酸性溶液中, 氨基酸以正离子存在；在碱性溶液中，则以负离子存在。第13页/共54页 (2) 氨基酸的

5、等电点：由上述可见，氨基酸在水溶液中所带电荷的状态，除取决于其本身的结构外，还取决于溶液的pH值。 在不同pH值的溶液中，氨基酸以正离子、负离子和两性离子三种离子间形成动态平衡. 当适当调节溶液的pH值，使得氨基酸的羧基与氨基的离子化程度相等，即此时其所带的正负电荷数相同，净电荷为零、呈电中性，在电场中不会移动。 则此等电状态的pH值，称为该氨基酸的等电点，用pI表示。第14页/共54页等电点不是中性点中性氨基酸的等电点为5.66.3酸性氨基酸的等电点为2.83.2碱性氨基酸的等电点为7.610.8氨基酸在等电点时溶解度最小。可以利用这一性质，通过调整溶液的pH值，将等电点不同的氨基酸从氨基酸

6、的混合溶液中分别分离出来第15页/共54页2) 氨基酸的脱羧反应 a-氨基酸与Ba(OH)2在高沸点溶剂中加热，可以失羧成胺.R CHCO2-N+H3OH-RCH2NH2 + CO23) 与亚硝酸反应 除辅氨酸外， a-氨基酸都能与亚硝酸反应，放出氮气得到羟基酸.R CHCO2H + HNO2NH2RCHCO2H + N2 + H2OOH 反应是定量进行的, 测量放出氮气的体积, 便可计算出氨基酸中氨基的含量。第16页/共54页4) 显色反应 氨基酸在碱性条件下与茚三酮作用，能生成兰色或紫色的有色物质。这是鉴别a-氨基酸的灵敏方法，多数氨基酸均有此反应，亚氨基的辅氨酸反应显紫色。紫色茚三酮CH

7、OONCOOCHOHONCOOC OOOH2OCOOOHOHR-CHCOOHNH2第17页/共54页 17.3 肽1。肽的结构和命名肽键二肽是最简单的肽肽键H2NCRC-OHHNCR1COOHHHHOH2NCRCHOCR1COOHHHN第18页/共54页 十肽以下的称为寡肽，十肽以上的称为多肽。1）肽也是以两性离子形式存在，一般为链式结构。羧基端为C-端，氨基端为N-端。书写时，N-端在左，C-端在右。N-端C-端肽键H2NCRCHOCR1CHNHONHCHR2COOH第19页/共54页NHCHCHRONNH2CHCOOHROHn RN端C端肽链的通式第20页/共54页2）肽的结构不仅取决于氨

8、基酸的种类和数目，而且还取决于它们之间的连接次序。如H3N+CH2C NHCHCO2-CH3OH3N+CHC NHCH2CO2-OCH3甘氨酰丙氨酸丙氨酰甘氨酸 这是少数几种氨基酸可以形成各式丰富多彩的蛋白质的基础。3）肽的命名以C-端的氨基酸为母体，称为某氨酸。其它氨基酸残基则从N-端开始，依次用某氨酰表示，放在母体前。如-O2CCHCH2CH2CN+H3NOCHC NHOHCH2CO2-CH2SH谷氨酸残基半胱氨酸残基甘氨酸残基g-谷氨酰半胱氨酰甘氨酸谷胱甘肽简称：g-Glu-Cys-Gly； g-谷-胱-甘第21页/共54页4. 肽结构的测定 n种不同的氨基酸形成多肽时有n!种不同排列方

9、式，要研究肽及由肽组成的蛋白质，应该首先研究肽的结构。 这须解决三个问题：1) 组成肽的氨基酸的种类；2) 肽中各种氨基酸的相对比例和含量；3) 各氨基酸在肽链中的位置（排列顺序）. 解决方法:1) 测定多肽的分子量(用超离心法、渗透法和X-衍射法等）；2) 彻底水解肽链，通过层析和鉴定得知各种氨基酸的比例、含量； 通过以上方法，可以得知多肽的分子式。第22页/共54页3) 端基分析测定各氨基酸的排序。 选择性水解: 许多蛋白质水解酶通常只能水解一定的肽键，具有高度的专一性, 故可以利用不同的蛋白质水解酶来水解不同的肽键。如胰蛋白酶专门水解赖氨酸或精氨酸的羧基形成的肽键，因此用它催化水解某一多

10、肽，得到的肽链的C-端将肯定是赖氨酸或精氨酸。 C-端分析：多肽可以在各种肽酶催化下使C-端水解。H3N+多肽CONHCHCO2-R羧肽酶H3N+多肽COO- + H3N+CHCO2-R第23页/共54页HClO2NNO2NHCHCO2HR+ H3N+多肽H3N+CHCONHR多肽多肽O2NNO2F +Na2CO3O2NNO2NHCHCONHRN-端分析: 2,4-二硝基氟苯与多肽的N-端反应。第24页/共54页 17.4 蛋白质 蛋白质部分水解后得多肽，有些蛋白质本身就是多肽。蛋白质与多肽的关系与多糖和低聚糖类似, 相对分子量大的叫蛋白质，小的称多肽，但无严格界限。 通常，将Mw 10000

11、的称为蛋白质，Mw pI 正离子pH pI 第42页/共54页 可见，在酸性溶液中蛋白质解离成阳离子，在碱性溶液中解离成阴离子.(1) 等电点：在某个pH值时蛋白质成两性离子，所带正负电荷相等, 此pH值即为该蛋白质的等电点(pI), 不同的蛋白质有不同的pI值。a.蛋白质中碱性基团多的称为碱性蛋白，其等电点pH值偏碱性。如鱼精蛋白、组蛋白等；b. 蛋白质中酸性基团多的称为酸性蛋白，其等电点pH值偏酸性。如稻谷、小麦中的蛋白等。c.蛋白质的两性和等电点在实际应用中很有用, 是分离提取蛋白质的依据。即等电点时蛋白质易沉淀，不在等电点时蛋白质含电荷，可在电场中移动(电泳）, 这些是分离、鉴定蛋白质

12、的依据.(2) 胶体性质：蛋白质是大分子化合物, 其大小在胶粒的范围(0.10.001 mm), 故表现出胶体的性质。如双电层的形成、在水溶液中动力学稳定等。第43页/共54页2) 蛋白质的沉淀 由前述可知, 维持蛋白质溶液稳定的主要因素是蛋白质分子表面的水化膜和双电层。若用化学或物理的方法破坏蛋白质的这两种因素，则蛋白质分子将凝聚而沉淀。常用的方法有(1) 盐析(2) 有机溶剂沉淀蛋白质(3) 重金属盐沉淀蛋白质(4) 生物碱或酸试剂第44页/共54页蛋白质变性后的显著表现: 溶解度降低(等电点时特明显); 黏度升高、结晶破坏、对水解酶的抵抗力降低(变性蛋白易消化); 生物活性丧失等。即蛋白

13、质的变性不仅改变其物理性质，而且也改变其生物性质。蛋白质的变性和水解 变性：是蛋白质受物理和化学因素的影响, 改变其分子内部结构和性质的作用。化学因素: 强酸、碱, 尿素, 重金属盐, 三氯乙酸, 乙醇，丙酮等；物理因素：干燥, 加热, 高温，高压，激烈震荡或搅拌，紫外线, X-射线的照射，超声波处理等。第45页/共54页第46页/共54页变性凝结第47页/共54页甘氨酸丙氨酸缬氨酸亮氨酸1）R为非极性基团 氨基酸的分类方法很多，在医学上常依据氨基酸在生理pH范围内，其侧链R基团的极性和所带电荷分为四类。第48页/共54页丝氨酸苏氨酸酪氨酸色氨酸2）R为极性基团第49页/共54页根据氨基和羧基

14、的相对数目中性氨基酸碱性氨基酸酸性氨基酸氨基羧基数目相等氨基数目多于羧基羧基数目多于氨基第50页/共54页 17.2 氨基酸的性质两性离子RCNH2COOHHRCNH3COOH+_第51页/共54页4) 显色反应 氨基酸在碱性条件下与茚三酮作用，能生成兰色或紫色的有色物质。这是鉴别a-氨基酸的灵敏方法，多数氨基酸均有此反应，亚氨基的辅氨酸反应显紫色。紫色茚三酮CHOONCOOCHOHONCOOC OOOH2OCOOOHOHR-CHCOOHNH2第52页/共54页3) 端基分析测定各氨基酸的排序。 选择性水解: 许多蛋白质水解酶通常只能水解一定的肽键，具有高度的专一性, 故可以利用不同的蛋白质水解酶来水解不同的肽键。如胰蛋白酶专门水解赖氨酸或精氨酸的羧