氨基酸多肽蛋白质(dfj)

第13章氨基酸、多肽、蛋白质(1学时)

(一)氨基酸

(二)多肽(三)蛋白质

本章重点讲解：1、氨基酸的两性及等电点、受热反应、茚三酮反应。2、多肽命名，肽键结构。(一)氨基酸氨基酸的结构和命名(2)氨基酸的性质(甲)羧基的反应(乙)氨基的反应(丙)两性和等电点(丁)与水合茚三酮的反应（戊）氨基酸的受热反应(一)氨基酸（aminoacid)——AA结构特点：既含有—NH2，又含有—COOH(1)结构和命名命名：通常用俗名来称呼氨基酸。用系统命名法，常将—NH2作为取代基。分类和结构：①根据－NH2和－COOH的相对位置分为：

α－、β－、γ－、δ－、ε－、ω－等。由蛋白质水解得到的氨基酸都是α-氨基酸。②根据－NH2和－COOH的相对数目：（2-氨基－1，5－戊二酸）③由蛋白质获得的氨基酸，除甘氨酸外，分子中的α-C都是手性碳，且都是L-构型。它们与L-甘油醛之间的关系如下：(2)氨基酸的性质

物性、物态：

α－AA均为无色晶体，易溶于水，难溶于有机溶剂，m.p较高（同时分解）。因以内盐形式存在。旋光性：除甘氨酸外，所有天然存在的α－AA都含有*C，构型均为L－型（以R/S法标记，则为S－型）。化性：①分别具有－NH2、－COOH的性质；√②－NH2、－COOH的相互影响，两性、等电点；

③特殊反应。(甲)羧基的反应（略）(乙)氨基的反应(丙)两性和等电点*既能与酸成盐，又能与碱成盐：实际上，氨基酸分子以内盐形式存在：等电点

当AA溶于水时，－COOH与－NH2都可电离。但－COOH和－NH2的电离程度不同。通常，电离程度：－COOH＞－NH2

夺取质子给出质子加酸或加碱于氨基酸水溶液中，可调节－COOH和－NH2的电离程度，使－COOH和－NH2的电离程度相同，此时溶液的pH值称为氨基酸的等电点：等电点的定义：①氨基酸溶液中羧基与氨基的电离程度相同时溶液的pH值。②氨基酸在溶液中以偶极离子存在时，溶液的pH值。③在电场中，氨基酸既不向阴极移动，也不向阳极移动时，氨基酸溶液的pH值。不同的氨基酸，其等电点不同等电点时，AA溶解度最小，最容易从溶液中析出。

利用等电点，可分离各种不同的氨基酸。

(丁)与水合茚三酮的反应——α-AA特有的反应脯氨酸、羟基脯氨酸分子中只有亚氨基，与水合茚三酮反应呈黄色。∴茚三酮反应可鉴别α－AA，也可用于α－AA的比色分析及色谱分析。

其他AA，包括N-取代，均无此反应。（戊）氨基酸的受热反应*具有胺和羧酸的共性。产物随氨基、羧基的距离而异。如：①α－氨基酸——受热是发生分子间失水。两分子α－AA的羧基与氨基两两失水形成哌嗪二酮的衍生物。（羧酸与胺的反应生成酰胺）例：②γ－，δ－氨基酸——受热时分子内羧基与氨基失水形成内酰胺。（羧酸与胺的反应）例：③β-氨基酸——受热是发生分子内失氨，形成α，β-不饱和酸。例：R-CH(NH2)-CH2-COOH→R-CH=CH-COOH+NH3(二)多肽多肽的分类和命名(2)多肽结构的测定(自学)

(甲)肽的水解(乙)氨基酸顺序的测定(3)多肽的合成(自学)

(甲)传统合成(乙)固相合成和组合合成(二)多肽多肽的分类和命名

肽——α-AA分子间失水，以(酰胺键、肽键)相连而成的化合物。

由两个α-AA分子间失水而成的肽称为二肽；由三个α-AA分子间失水而成的肽称为三肽；由多个α-AA分子间失水而成的肽称为多肽。组成多肽的α-AA可以相同，也可不同。例如，由甘氨酸和丙氨酸所形成的二肽：A与B结构不同，是不同的化合物。

A：N端——甘氨酸，C端——丙氨酸；

B：N端——丙氨酸，C端——甘氨酸。三肽：6中可能排列方式四肽：24中可能排列方式六肽：720中可能排列方式用端基分析法、部分水解法，测定其排列顺序→

命名：

以C－端为母体。例：多肽在自然界中广泛存在，在生物体中起着各种不同的作用。例如，胰岛素可控制碳水化合物的正常代谢。牛胰岛素是由51个AA组成。(2)多肽结构的测定(自学)

为了确定肽的结构，通常必须进行如下测定：

①组成肽的氨基酸的种类；

②每种氨基酸的数目；

③这些氨基酸在肽链中的排列顺序。(甲)肽的水解(乙)氨基酸顺序的测定B．端基分析法：

A．部分水解法：

用特殊试验鉴定肽链的C-端或N-端。端基分析有酶解法和化学法。酶解法：

用羧肽酶处理多肽，水解只发生在C-端；用氨肽酶处理多肽，水解只发生在N-端；例如，某三肽结构的测定：因此，原三肽是：半胱·赖·色肽化学法：

利用某些有效的化学试剂，与多肽中的游离氨基或游离羧基发生反应，然后将反应产物水解，其中与试剂结合的氨基酸容易与其它部分分离和鉴定。例如：此法称为Edman降解法，其原理已被现代氨基酸自动分析仪所采用。(三)蛋白质(自学)蛋白质的组成和分类(2)蛋白质的性质(甲)溶液性质(乙)盐析

(丙)两性和等电点(丁)变性

(戊)显色反应(3)蛋白质的结构(三)蛋白质蛋白质是由大约20种氨基酸相互间用氨基和羧基通过失水形成酰胺键构成的。蛋白质水解后最终生成各种氨基酸。蛋白质和多肽都是由α－AA组成的，它们之间没有严格的区别。一般M＞1万，叫蛋白质；M＜1万，叫多肽。

蛋白质的组成和分类组成元素：

C：50－55%，H：6.5－7.5%，O：19－24%，

N：15－19%，S：0.23－2.4%，Fe、I、P等微量。分类：蛋白质结构复杂，只能根据形状、组成、生理作用、溶解度分类。(2)蛋白质的性质(甲)溶液性质蛋白质分子量高，其溶液具有亲水胶体的性质，不能透过半透膜。据此可分离、提纯蛋白质。(乙)盐析向蛋白质溶液中加入无机盐（如(NH4)2SO4、MgSO4、NaCl等），蛋白质可从溶液中析出。盐析为可逆过程。（但若蛋白质在浓的无机盐溶液中久置会变性）不同蛋白质盐析时所需盐的最低浓度不同。据此可分离蛋白质。(丙)两性和等电点与AA相似，蛋白质也是两性物质：①蛋白质与强酸或强碱都能成盐；②在强酸性介质中，蛋白质以正离子形式存在，在电场中向阴极运动；在强碱性介质中，蛋白质以负离子形式存在，在电场中向阳极运动。③调节蛋白质溶液的pH值，总会在某一pH值下使蛋白质以偶极离子形式存在，所以蛋白质也有等电点。④不同蛋白质具有不同的等电点，据此可分离蛋白质。如梯度pH电泳法。(丁)变性

蛋白质受热、紫外线及某些化学试剂（如HNO3、Cl3CCOOH、苦味酸、单宁酸、重金属盐Cr3+、Hg2+、As3+等）作用时，蛋白质的结构、性质发生变化，失去生理活性。如煮鸡蛋、生皮鞣制等。蛋白质的变性一般为不可逆的。(戊)显色反应

A.水合茚三酮反应

B.缩二脲反应C.黄色反应可利用颜色反应来鉴别蛋白质。如临床分析中尿蛋白的检验。（己）蛋白质含量的测定食品中蛋白质测定的国标规定方法——凯氏定氮法介绍原理：蛋白质是含氮的有机化合物。食品与硫酸和催化剂一同加热消化，使蛋白质分解，分解的氨与硫酸结合生成硫酸铵。然后碱化蒸馏使氨游离，用硼酸吸收后再以硫酸或盐酸标准溶液滴定，根据酸的消耗量乘以换算系数，即为蛋白质含量。蛋白质含量测定：含N量的测定1、蛋白质沉淀下来2、食品中蛋白质测定的国标规定方法——凯氏定氮原理：蛋白质是含N的有机化合物。食品与硫酸和催化剂一同加热消化，使蛋白质分解，分解的氨与硫酸结合生成硫酸铵。然后碱化蒸馏使氨游离，用硼酸吸收后再以硫酸或盐酸标准溶液滴定，根据酸的消耗量计算出样品总N量。如欲进一步求得样品中蛋白质的含量，即用样品中含N量乘以6．25即得。2NH2+H2S04+2H＝(NH4)2S04（其中CuSO4做催化剂）(NH4)2SO4+2NaOH＝2NH3+2H2O+Na2SO42NH3+4H3BO3＝(NH4)2B4O7+5H2O(NH4)2B4O7+H2SO4+5H2O＝(NH4)2SO4+4H3BO3(NH4)2B4O7+2HCl+5H2O＝2NH4Cl+4H3BO3凯氏定N法实际上测的不是蛋白质含量。在通常情况下，这不是个问题，因为食物中的主要成分只有蛋白质含有氮，但是如果人为的往样品中添加含N的其他物质，就可以骗过凯氏定氮法获得虚假的蛋白质高含量。例如，假牛奶常用的一种冒充蛋白质的含氮物质是尿素。不过尿素的含氮量不是很高（46.6%），溶解在水中会发出刺鼻的氨味，容易被觉察，而且用一种简单的检测方法（格里斯试剂法）就可以查出牛奶中是否加了尿素。所以后来造假者就改用三聚氰胺了。三聚氰胺含氮量高达66.6%（含氮量越高意味着能冒充越多的蛋白质），白色无味，没有简单的检测方法（要采用“高性能液体色谱”这种高科技去检测），是理想的蛋白质冒充物。欲求样品中蛋白含量，应将样品总氮量减去非蛋白氮即得。蛋白质主要由氨基酸组成，其含N量一般不超过30%，而三聚氰胺含N量为66％左右。添加三聚氰胺会使得食品的蛋白质测试含量偏高，从而使劣质食品通过食品检验机构的测试。有人估算在植物蛋白粉和饲料中使测试蛋白质含量增加一个百分点，用三聚氰胺的花费只有真实蛋白原料的1/5。三聚氰胺作为一种白色结晶粉末，没有什么气味和味道，所以掺杂后不易被发现。关于三聚氰胺一种重要的化工原料，广泛用于生产合成树脂、塑料、涂料等。价格大约是1吨12000元。在生产三聚氰胺过程中，会出现废渣，废渣中还含有70%的三聚氰胺。造假者用来冒充蛋白质的就是三聚氰胺渣，有些“生物技术公司”在网上推销“蛋白精”，其实就是三聚氰胺渣。在饲料、奶制品中添加“蛋白精”冒充蛋白质。对凯氏定N法缺陷的弥补只要多一道步骤即可：先用三氯乙酸处理样品。三氯乙酸能让蛋白质形成沉淀，过滤后，分别测定沉淀和滤液中的氮含量，就可以知道蛋白质的真正含量和冒充蛋白质的氮含量。这是生物化学的常识，也早成为检测牛奶氮含量的国际标准（ISO8968）。“蛋白精”骗局在国内出现已有一些年头，“三鹿奶粉”事件不过是把这一“行业秘密”摆在了公众面前。只有改进国家标准，堵住漏洞，才能挽回人们对国产乳业的信心(3)蛋白质的结构（了解）蛋白质是最复杂的天然高分子，其结构可用四级结构来描述。一级结构——指α－AA的排列顺序。

二级结构——指蛋白质的空间构象。由于氢键的作用使肽链（蛋白质）呈α-螺旋或β-折叠片结构。

α－螺旋：肽链呈右手螺旋状。每圈3.6个AA单位，螺距0.54nm。

β－折叠片：肽链伸展在褶纸形的平面上，相邻的肽链又通过氢键缔合。很多蛋白质常常是在分子链中既有α-螺旋，又有β-折叠，并且多次重复这两种空间结构：γ－螺旋：肽链呈左手螺旋状。每圈3个AA单位，螺距2.86nm。

γ－螺旋存在于胶朊纤维中。由于脯氨酸和羟脯氨酸的环状结构，与其他氨基酸缩合成肽链后，不再存在N－H，不利于形成α-螺旋。三级结构——在二级结构的基础上再进一步卷曲、褶叠、盘绕。（多条肽链扭成“麻花”。）蛋白质的三级结构是其他次级键，如－S－S－（二硫键）、离子键