氨基酸、多肽和蛋白质-授课版

氨基酸、多肽和蛋白质

AMINOACIDS，PEPTIDES，ANDPROTEINS

一、氨基酸（AMINOACIDS）氨基酸的结构通式1.氨基酸的手性与对映异构体标准氨基酸的特性和常规理化性质，蛋白质中的氨基酸残基是L-立体异构体蛋白质20种标准氨基酸pH=7时的电离状态非标准氨基酸：对掺入的氨基酸进行修饰形成4-羟基脯氨酸5-羟基赖氨酸6-N-甲基赖氨酸γ-羧基谷氨酸锁链赖氨酸鸟氨酸瓜氨酸硒代半胱氨酸芳香族氨基酸的紫外吸收2.氨基酸的紫外吸收特性分光光度计的主要部件两个半胱氨酸形成的二硫键稳定着许多蛋白质的结构3.氨基酸的酸碱行为：兼性离子非离子形式两性离子形式氨基酸的滴定曲线两性解离和等电点：以丙氨酸(Ala)为例

根据质量作用定理:〔Ala±〕〔H+〕〔Ala-〕〔H+〕K1′=K2′=〔Ala+〕〔Ala±〕〔Ala-〕K1′K2′=〔H+〕2〔Ala+〕

在等电点时,〔Ala-〕=〔Ala+〕

故K1′K2′=〔H+〕2

〔H+〕=(K1′K2′)1/2

令I代表等电点时的质子浓度,则

I=(K1′K2′)1/2

两边取负对数pI=(pK1′+pK2′)/2

所以Ala的等电点为:pI=(2.34+9.69)/2=6.02

酸性氨基酸的滴定曲线

等电点时,Glu主要以两性离子(Glu±)存在,〔Glu+〕和〔Glu-〕很小，且相等，Glu2-的量可忽略不计。故:pI=（pK1′+pKR′）/2=（2.19+4.25)/2=3.22Glu是酸性氨基酸，其解离形式为：碱性氨基酸的滴定曲线依理可推得

pI=（pK2′+pKR′）/2=（8.95+10.53）/2=9.74Lys是碱性氨基酸，其解离情况是：4.氨基酸的化学性质①茚三酮反应②亚硝酸反应③甲醛反应④形成西佛碱反应

⑤与2,4-二硝基氟苯(DNFP)反应⑥与异硫氰酸苯酯(PITC)反应⑦成肽反应5.1水解法面筋酸水解

Glu

头发酸水解

Cys5.2合成法

Gly、Ala、Phe、Thr、Trp、Met等5.3发酵法除Cys外，其他氨基酸均能以发酵法生产。如Glu、Asp、Lys、Ile、Pro、Thr、Val、Trp、Ala、Phe等。5氨基酸的制备6.1分配层析法的基本原理层析系统两相组成固定相流动相分离取决于组分在两相中的分配系数6.2纸层析法6.3分配柱层析法

6氨基酸的分离纯化6.4离子交换法离子交换树脂(人工合成的高分子化合物)作支持物聚苯乙烯-苯二乙烯树脂：苯乙烯和苯二乙烯聚合交联网状结构颗粒状挂上带电基团阳离子交换树脂(含酸性基团），如：

-SO3H(强酸型）可解离出H+，溶液中的阳离

-COOH(弱酸型）子能与其交换而结合在树脂上阴离子交换树脂(含碱性基团），如：

-N(CH3)3OH(强碱型)可解离出OH－,溶液中的阴离子

-NH3OH(弱碱型)能与其交换而结合在树脂上分离氨基酸混合物常用强酸型阳离子交换树脂：用碱处理交换柱，树脂变成Na+型，调氨基酸混合物至pH2-3，氨基酸变成阳离子，与Na+交换而挂在树脂上。结合牢固程度取决于：静电引力(主)疏水相互作用(次)pH3时，静电引力大小：碱性AA(R2+)＞中性AA(R+)＞酸性AA(R0)

洗脱顺序：R0(先)R+(次)

R2+(后)

疏水

作用影响：疏水性较小的AA(先)疏水性较大的AA(后)两种因素综合影响的洗脱顺序:

Asp→Thr→Ser→Glu→Pro→Gly→Ala→Cys→Val→Met→Ile→Leu→Tyr→Phe→Lys→His→Arg二、多肽N-端C-端2.1天然存在的多肽谷胱甘肽微生物中的多肽

动物激素类多肽商业合成的二肽：天冬甜素，人造甜味剂三、蛋白质3.1蛋白质的元素组成

含C、H、O、N，多数含S，有些含P、I及Fe、Cu、Mn、Zn等。组成上的显著特点：含N量较高且恒定（为16%左右）蛋白质含量%=含氮量/16%=含氮量×6.253.2

蛋白质的分类3.2.1简单蛋白质：只由氨基酸组成，其水解产物全部为氨基酸。又可再分为7类

种类性质分布举例清蛋白分子量小，溶于水和稀盐溶液

一切动植物中血清清蛋白、卵清蛋白、麦清蛋白球蛋白不易溶于水，但易溶于稀盐溶液血清球蛋白、免疫球蛋白、大豆球蛋白谷蛋白不溶于水、盐溶液及醇中，但溶于稀酸稀碱

谷类种子中米、麦、谷蛋白醇溶蛋白不溶于水、盐溶液，可溶于稀酸稀碱和70%乙醇中玉米蛋白、小麦胶体蛋白精蛋白溶于水、稀盐及稀酸，为分子量小、结构简单的碱性蛋白质动物体内鱼精蛋白组蛋白

同上动植物体内染色体的组蛋白、动物胸腺组蛋白硬蛋白不溶于水、稀盐稀酸稀碱及有机溶剂中毛、发、甲、骨及筋腱等组织中角蛋白、胶原蛋白、弹性蛋白3.2.2

结合蛋白质：简单蛋白质+非蛋白质组分(辅基或辅酶)可再分为6类:

蛋白质→蛋白→蛋白胨→多肽→二肽→氨基酸

不完全水解

完全水解水解方法操作优点缺点碱法加6mol/LNaoH，密封于小试管，110℃水解若干小时①完全水解或不完全水解②Trp不被破坏,③水解液较清亮①水解作用强烈,大部分氨基酸被破坏,②有外消旋作用酸法加5,7Mol/LHCl,密封于小试管,110℃水解若干小时①能完全水解,②大部分氨基酸不被破坏,③不发生外消旋.①Trp被破坏,②Asn.Gln脱去酰胺氨基,③水解液呈黑色.酶法蛋白酶酶解样品①氨基酸不被破坏,②不发生外消旋,③水解条件温和.①水解不完全,②不宜用来制备分离氨基酸。3.3蛋白质的水解3.4蛋白质结构的四个层次：

一级（Primary）、二级（Secondary）、三级（Tertiary）、四级（Quaternary）3.5.1盐析法3.5.2透析法（dialysis）3.5蛋白质的分离纯化3.5.3柱层析法（Columnchromatography）离子交换柱层析法（ion-exchangechromatography）凝胶柱层析法（Gelchromatography）或大小排阻层析法（size-exclusionchromatography）亲和层析法（affinitychromatography）3.5.4电泳法分离和分析蛋白质SDS测定蛋白质分子量等电聚焦（isoelectricfocusing）一些蛋白质的等电点双向电泳假定的酶纯化表活性（activity）与比活性（specificactivity）蛋白质酶的活性与比活性

Edman化学降解法：①拆开二硫键(用β-巯基乙醇还原、碘乙酸修饰)，分离纯化肽链；②测定肽链的氨基酸组成；③测定肽链的N端和C端；④用两种或两种以上的方法将肽链断裂，建立二组或二组以上具有不同链长的肽段；⑤