中国药科大学生物化学-01、02、03引言与氨基酸课件

1、第二章 蛋白质化学主要内容：介绍氨基酸的结构、分类、性质及肽的概念，重点讨论蛋白质的结构、性质以及结构和功能的相互关系。一、蛋白质的生物学意义 1、生物体的重要组成成分蛋白质存在于所有的生物细胞中，是构成生物体最基本的结构物质和功能物质。蛋白质是生命活动的物质基础，它参与了几乎所有的生命活动过程。2、蛋白质的主要功能 （1）、催化作用 （2）、激素作用 （3）、肌肉收缩作用 （4）、运载工具（5）、免疫作用 （6）、保护和支撑 作用（7）、接受和传递调节信息的受体受体 蛋白（8）、生物膜 （9）、控制生长和 分化 （10）、其它 二、蛋白质的元素组成蛋白质是一类含氮有机化合物，所有蛋白质都含有

2、C、H、O、N，大多数蛋白质含有S，某些蛋白质还含有少量的其它元素。主要是磷、铁、碘、钼、锌和铜等。这些元素在蛋白质中的组成百分比约为： 碳 50-55% 氢 6.5-7.3 氧 19-24 氮 1518% 硫 0-4 其他 微 量 蛋白质的水解蛋白质和多肽的肽键与一般的酰胺键一样可以被酸碱或蛋白酶催化水解，酸或碱能够将多肽完全水解，酶水解一般是部分水解.三、组成蛋白质分子的基本单位 氨基酸（amino acid） 完全水解得到各种氨基酸的混合物，部分水解通常得到多肽片段。最后得到各种氨基酸的混合物。所以，氨基酸是蛋白质的基本结构单元（基本组成单位），是指含有氨基的羧酸。大多数的蛋白质都是由2

3、0种氨基酸组成。这20种氨基酸被称为基本氨基酸。三、组成蛋白质分子的基本单位 氨基酸（amino acid） 不变部分可变部分说明这些氨基酸都是含一个-氨基（-NH2）的羧酸，故蛋白质中的氨基酸都是属于-氨基酸（脯氨酸是-亚氨酸）。 具有酸性的羧基和碱性的氨基，故氨基酸均为两性电解质。 不变部分可变部分说明从通式可以看出，除了当R是氢原子（即甘氨酸）外，其它所有的氨基上的-碳原子都是不对称性碳原子，都连接着四个相互不同的基团或原子。 蛋白质中的氨基酸除甘氨酸外都有不对称碳原子，因此都具有旋光性。 （二）、氨基酸的分类1、根据来源分：内源氨基酸和外源氨基酸2、从营养学角度分：必需氨基酸和非必需氨

4、基酸Ile Met Val Leu Trp Phe Thr Lys一 家 写 两 三 本 书 来3、根据是否组成蛋白质来分：蛋白质中常见氨基酸、蛋白质中稀有氨基酸和非蛋白氨基酸1、蛋白质中常见氨基酸的结构 脂肪族氨基酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine-氨基丙酸1、蛋白质中常见氨基酸的结构 甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine缬氨酸 Valine 脂肪族氨基酸-氨基异戊酸1、蛋白质中常见氨基酸的结构 甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine缬氨酸 Valine亮氨酸 Leucine异亮氨酸 Ileucine 脂肪族氨基酸-氨基-甲基戊酸1、蛋白质中常见氨基酸的结构

5、甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine缬氨酸 Valine亮氨酸 Leucine异亮氨酸 Ileucine脯氨酸 Proline 亚氨基酸-吡咯烷基-羧酸1、蛋白质中常见氨基酸的结构 甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine缬氨酸 Valine亮氨酸 Leucine异亮氨酸 Ileucine脯氨酸 Proline甲硫氨酸 Methionine 含硫氨基酸 -氨基-甲硫基丁酸1、蛋白质中常见氨基酸的结构 甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine缬氨酸 Valine亮氨酸 Leucine异亮氨酸 Ileucine脯氨酸 Proline甲硫氨酸 Methionine半胱氨酸 Cy

6、steine 含硫氨基酸 -氨基-巯基丙酸1、蛋白质中常见氨基酸的结构 芳香族氨基酸苯丙氨酸Phenylalanine -氨基-苯基丙酸1、蛋白质中常见氨基酸的结构 芳香族氨基酸苯丙氨酸Phenylalanine酪氨酸Tyrosine -氨基-对羟苯基丙酸1、蛋白质中常见氨基酸的结构 碱性氨基酸精氨酸 Arginine -氨基-胍基戊酸1、蛋白质中常见氨基酸的结构 碱性氨基酸精氨酸 Arginine赖氨酸 Lysine，-二氨基己酸1、蛋白质中常见氨基酸的结构 天冬氨酸 Aspartate 酸性氨基酸 -氨基丁二酸1、蛋白质中常见氨基酸的结构 天冬氨酸 Aspartate 谷氨酸 Glutam

7、ate 酸性氨基酸 -氨基戊二酸1、蛋白质中常见氨基酸的结构 丝氨酸 Serine 含羟基氨基酸 -氨基-羟基丙酸1、蛋白质中常见氨基酸的结构 丝氨酸 Serine 苏氨酸 Threonine 含羟基氨基酸 -氨基-羟基丁酸1、蛋白质中常见氨基酸的结构 天冬酰胺 Asparagine 含酰胺氨基酸1、蛋白质中常见氨基酸的结构 天冬酰胺 Asparagine谷酰胺Glutamine 含酰胺氨基酸按R基极性分类20种常见氨基酸(1)非极性R基团氨基酸：8种Ala Val Leu Ile Phe Pro Met Trp(表1-3)(2)极性不带电荷R基团氨基酸：7种Ser Thr Asn Gln T

8、ry Cys Gly（表1-3）(3)带负电荷R基团氨基酸：2种Asp Glu(4)带正电荷R基团氨基酸：3种Lys Arg His根据酸性基团和碱性基团的数目 （1）中性氨基酸 （2）酸性氨基酸：天冬 谷（3）碱性氨基酸：赖 精 组 2.蛋白质中几种重要的稀有氨基酸在少数蛋白质中分离出一些不常见的氨基酸，通常称为不常见蛋白质氨基酸。这些氨基酸都是由相应的基本氨基酸衍生而来的。其中重要的有4-羟基脯氨酸、5-羟基赖氨酸、N-甲基赖氨酸、和3,5-二碘酪氨酸等。这些不常见蛋白质氨基酸的结构如下。3.非蛋白氨基酸 广泛存在于各种细胞和组织中，呈游离或结合态，但并不存在蛋白质中的一类氨基酸，大部分也

9、是蛋白质氨基酸的衍生物。 H2N-CH2-CH2-COOH H2N-CH2-CH2-CH2-COOH-丙氨酸-氨基丁酸非蛋白氨基酸存在的意义：1.作为细菌细胞壁中肽聚糖的组分：D-Glu D-Ala2.作为一些重要代谢物的前体或中间体:-丙氨酸（VB3）、鸟氨酸（Orn）、胍氨酸（Cit）(尿素)3.作为神经传导的化学物质：-氨基丁酸4.有些氨基酸只作为一种N素的转运和贮藏载体 （刀豆氨酸）5.调节生长作用6.杀虫防御作用绝大部分非蛋白氨基酸的功能不清楚。（三）、 氨基酸的理化性质 除甘氨酸外，氨基酸含有一个手性-碳原子，因此都具有旋光性。比旋光度是氨基酸的重要物理常数之一，是鉴别各种氨基酸的

10、重要依据。 1、氨基酸的一般物理性质（1）.氨基酸的旋光性（2）.氨基酸的光吸收构成蛋白质的20种氨基酸在可见光区都没有光吸收，但在远紫外区(220nm)均有光吸收。在近紫外区(220-300nm)只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力。酪氨酸的max275nm，苯丙氨酸的max257nm， 色氨酸的max280nm，（3）.高熔点（4）.一般均溶于水，溶于强酸、强碱；不溶于乙醚。（5）.氨基酸一般有味2、氨基酸的两性性质和等电点（1）.氨基酸的兼性离子形式 氨基酸的两个重要性质：氨基酸晶体的熔点高（200C）；氨基酸使水的介电常数增高。 H +H3N-C-COO- R（2）.氨基酸的两性

11、解离在不同的pH条件下，两性离子的状态也随之发生变化。净电荷 +1 0 -1 正离子 两性离子 负离子 等电点PI（3）、氨基酸的等电点（isoeletric point）及其计算氨基酸的等电点：当外液pH为某一pH值时，氨基酸分子中所含的-NH3+和-COO-数目正好相等，净电荷为0。这一pH值即为氨基酸的等电点，简称pI。在等电点时，氨基酸既不向阳极也不向阴极移动，即氨基酸处于两性（兼性）离子状态。氨基酸等电点的计算：侧链不含离解基团的中性氨基酸，其等电点是它的pK1和pK2的算术平均值：pI = (pK1 + pK2)/2 同样，对于侧链含有可解离基团的氨基酸，其pI值也决定于两性离子两

12、边的pK值的算术平均值。 酸性氨基酸： pI = (pK1 + pK R-COO- )/2 硷性氨基酸： pI= (pK2 + pKR-NH2 )/2 小 结1.某氨基酸的等电点即为该氨基酸两性离子两边的pK值和的一半。2.在氨基酸等电点以上任何pH，AA带净的负电荷，在电场中向阳极移动；在氨基酸等电点以下任何pH，AA带净的正电荷，在电场中向阴极移动。3.在一定pH范围中，溶液的pH离AA等电点愈远，AA带净电荷愈多。 3、氨基酸的化学性质 亚硝酸盐反应烃基化反应酰化反应脱氨基反应西佛碱反应成盐成酯反应成酰氯反应脱羧基反应叠氮反应侧链反应3、氨基酸的化学性质1 与茚三酮反应用途：常用于氨基酸

13、的定性或定量分析。茚三酮水合茚三酮+NH3弱酸蓝紫色化合物脯氨酸与茚三酮反应的产物：N+黄色化合物3、氨基酸的化学性质 2 成肽反应用途：是多肽和蛋白质生物合成的基本反应。3、氨基酸的化学性质 AADNFB + 多肽 蛋白 3、 与2、4-二硝基氟苯反应-用途：可以用来鉴定多肽或蛋白质NH2末端氨基酸.亦称Sanger反应弱碱DNP-AADNP-多肽DNP-蛋白+ HF酸解DNP-AA（有机相） + 游离AA（水相）（黄色）黄色3、氨基酸的化学性质 4、 与异硫氰酸苯酯反应用途：可以用来鉴定多肽或蛋白质NH2末端氨基酸.亦称Edman反应弱碱 AAPITC+ 多肽 蛋白 AAPTC多肽 蛋白无水甲酸或HFPTH-AA + 少一个AA的多肽或蛋白（乙酸乙酯）PTH-AA3、氨基酸的化学性质 5、与丹磺酰氯反应用途：可用来鉴定多肽或蛋白质NH2末端氨基酸.DNS + AA 多肽 蛋白弱碱DNS-AA 多肽 蛋白酸DNS-AA +游离AA（乙醚抽提，有荧光）羟甲基衍生物3、氨基酸的化学性质 6、氨基酸的甲醛滴定用途：