高中生物竞赛课件：蛋白质的氨基酸组成及性质

蛋白质的组成单位—氨基酸水解作用提供了关于蛋白质组成和结构的极有价值的资料蛋白质可以被酸、碱或蛋白水解酶催化水解水解过程中，蛋白质逐渐被降解成相对分子质量越来越小的肽片段，直到最后成为游离氨基酸的混合物根据水解程度，分为完全水解和部分水解部分水解：产物是大小不等的肽段和氨基酸完全水解：水解产物是各种氨基酸的混合物蛋白质肽片段游离氨基酸蛋白质的水解酸水解6mol/LHCl或4mol/LH2SO4，回流煮沸20

h左右可使蛋白质完全水解；蛋白质的组成单位—氨基酸蛋白质的水解2、优点：不引起氨基酸消旋，得到的是L-氨基酸3、缺点：色氨酸完全被沸酸所破坏羟基氨基酸(丝氨酸及苏氨酸)有一部分被分解天冬酰胺和谷氨酰胺的酰胺基被水解下来碱水解1、5mol/LNaOH共煮10~20h，即可使蛋白质完全水解蛋白质的组成单位—氨基酸蛋白质的水解2、优点：色氨酸是稳定的3、缺点：碱水解引起精氨酸脱氨，生成鸟氨酸和尿素水解过程中多数氨基酸遭到不同程度的破坏，并且产生消旋，所得产物是D-和L-氨基酸的混合物，称消旋物酶水解优点：不产生消旋作用，也不破坏氨基酸缺点：使用一种酶往往水解不彻底，需几种酶协同作用才能使蛋白质完全水解酶水解所需时间较长酶法主要用于部分水解常用的蛋白酶有胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶(糜蛋白酶)以及胃蛋白酶等(获得蛋白质的部分水解产物，用于一级结构分析)蛋白质的组成单位—氨基酸蛋白质的水解蛋白质的组成单位—氨基酸

氨基酸的结构通式常见AA有20种：19+1(脯氨酸，亚氨基酸)水解释放的AA>20种(修饰)结构上的共同点：羧基相邻的α-碳原子(Cα)上都有一个氨基，称为α-氨基酸Cα上还有一个氢原子和R基AA的区别在于R基的不同氨基酸(aminoacid)：分子中既有氨基又有羧基的化合物蛋白质的组成单位—氨基酸氨基酸的分类（1）蛋白质中的常见氨基酸根据R基的极性，及在中性条件下带电荷的情况，分为4类①非极性R基氨基酸在水中溶解度小蛋白质的组成单位—氨基酸（1）蛋白质中的常见氨基酸根据R基的极性，及在中性条件下带电荷的情况，分为4类①非极性R基氨基酸在水中溶解度小氨基酸的分类蛋白质的组成单位—氨基酸氨基酸的分类（1）蛋白质中的常见氨基酸根据R基的极性，及在中性条件下带电荷的情况，分为4类②极性不带电荷的R基氨基酸易溶于水蛋白质的组成单位—氨基酸氨基酸的分类（1）蛋白质中的常见氨基酸根据R基的极性，及在中性条件下带电荷的情况，分为4类③极性带负电荷的R基氨基酸④极性带正电荷的R基氨基酸His是R基的pKa值在7附近的唯一aa，作为质子供体和受体在许多酶促反应中具有重要作用第二种分类方法1.酸性氨基酸

Glu，Asp；侧链基团在中性溶液中解离后带负电荷的氨基酸。2.碱性氨基酸

His，Arg，Lys；侧链基团在中性溶液中解离后带正电荷的氨基酸。3.中性氨基酸侧链基团在中性溶液中不发生解离，因而不带电荷的氨基酸。可分为：极性氨基酸：Tyr，Cys，Ser，Thr，Asn，Gln，Trp；非极性氨基酸：Gly，Ala，Val，Leu，Ile，Pro，Phe，Met蛋白质的组成单位—氨基酸蛋白质的组成单位—氨基酸氨基酸的分类（1）蛋白质中的常见氨基酸20种氨基酸，记：R基团是亲水or疏水？三字母缩写和单字母缩写

为了表达蛋白质或多肽结构的需要，氨基酸的名称常常使用三字母的简写符号来表示，有时也用单字母的简写符号来表示，单字母主要用于表示长链多肽的氨基酸顺序蛋白质的组成单位—氨基酸氨基酸的分类（1）蛋白质中的常见氨基酸20种氨基酸，记：R基团是亲水or疏水三字母缩写和单字母缩写

为了表达蛋白质或多肽结构的需要，氨基酸的名称常常使用三字母的简写符号来表示，有时也用单字母的简写符号来表示，单字母主要用于表示长链多肽的氨基酸顺序氨基酸的简写规则氨基酸的简写规则蛋白质的组成单位—氨基酸氨基酸的分类（2）蛋白质中的不常见氨基酸

有的蛋白质中还存在一些不常见的氨基酸，这些氨基酸在蛋白质生物合成中通常没有翻译密码，是蛋白质生物合成后由相应的氨基酸残基经加工修饰形成的羟基化：Pro(4-羟脯氨酸)和Lys(5-羟赖氨酸)(结缔组织胶原蛋白)蛋白质的组成单位—氨基酸氨基酸的分类（2）蛋白质中的不常见氨基酸

有的蛋白质中还存在一些不常见的氨基酸，这些氨基酸在蛋白质生物合成中通常没有翻译密码，是蛋白质生物合成后由相应的氨基酸残基经加工修饰形成的羟基化：Pro(4-羟脯氨酸)和Lys(5-羟赖氨酸)(结缔组织胶原蛋白)甲基化：甲基组氨酸，ε-N-甲基赖氨酸，ε-N,N,N-三甲基赖氨酸(肌肉蛋白)蛋白质的组成单位—氨基酸氨基酸的分类（2）蛋白质中的不常见氨基酸

有的蛋白质中还存在一些不常见的氨基酸，这些氨基酸在蛋白质生物合成中通常没有翻译密码，是蛋白质生物合成后由相应的氨基酸残基经加工修饰形成的羟基化：Pro(4-羟脯氨酸)和Lys(5-羟赖氨酸)(结缔组织胶原蛋白)；甲基化：甲基组氨酸，ε-N-甲基赖氨酸，ε-N,N,N-三甲基赖氨酸(肌肉蛋白)；磷酸化：磷酸丝氨酸、磷酸苏氨酸、磷酸酪氨酸蛋白质的组成单位—氨基酸氨基酸的分类（2）蛋白质中的不常见氨基酸

有的蛋白质中还存在一些不常见的氨基酸，这些氨基酸在蛋白质生物合成中通常没有翻译密码，是蛋白质生物合成后由相应的氨基酸残基经加工修饰形成的羟基化：Pro(4-羟脯氨酸)和Lys(5-羟赖氨酸)(结缔组织胶原蛋白)；甲基化：甲基组氨酸，ε-N-甲基赖氨酸，ε-N,N,N-三甲基赖氨酸(肌肉蛋白)；磷酸化：磷酸丝氨酸、磷酸苏氨酸、磷酸酪氨酸γ-羧基谷氨酸(凝血酶原、需要结合Ca2+作为生物学功能部分的蛋白质)；蛋白质的组成单位—氨基酸氨基酸的分类（2）蛋白质中的不常见氨基酸硒代半胱氨酸蛋白质生物合成期间掺入，非合成后修饰，由终止密码子兼做蛋白密码子Ser衍生而来谷胱甘肽过氧化物酶，清除自由基去碘酶：甲状腺素T4→T3，缺乏导致呆小症蛋白质的组成单位—氨基酸氨基酸的分类（3）非蛋白质氨基酸和氨基酸衍生物

以游离或结合形式存在，但不存在于蛋白质中。这类氨基酸中有些在代谢中起着重要的前体或中间体的作用，一些非蛋白质氨基酸已作为药物用于临床。神经递质L-谷氨酸γ-氨基丁酸蛋白质的组成单位—氨基酸氨基酸的分类（3）非蛋白质氨基酸和氨基酸衍生物泛酸的成分之一，参与辅酶A的形成蛋白质的组成单位—氨基酸氨基酸的分类（3）非蛋白质氨基酸和氨基酸衍生物蛋白质的组成单位—氨基酸氨基酸的理化性质成肽反应(2.3肽)（1）聚合性（2）旋光性（3）两性解离和等电点（4）化学性质（5）光谱性质蛋白质的组成单位—氨基酸（2）旋光性氨基酸的理化性质

普通光通过一个偏振的透镜或尼科尔棱镜时，一部分光被挡住，只有振动方向与棱镜晶轴平行的光能通过。只在一个平面上振动的光称为平面偏振光(偏振光)，偏振光的振动面称为偏振面。当偏振光通过手性化合物溶液后，偏振面的方向发生旋转，这种能使偏振面旋转的性能称为旋光性(偏振面向右(+)旋转，称右旋光物质，如(+)-甘油醛；左(符号-)旋转，称左旋光物质，如(-)-甘油醛)，旋光性由分子的不对称性引起蛋白质的组成单位—氨基酸（2）旋光性氨基酸的理化性质

除甘氨酸外，所有α-氨基酸分子中的α-碳原子都为不对称碳原子，即除甘氨酸外，所有α-氨基酸均具有旋光性，能使偏振光平面左旋(-)或右旋(+)蛋白质的组成单位—氨基酸（2）旋光性氨基酸的理化性质每种氨基酸都有D型和L型两种异构体，从蛋白质水解得到的均为L-型-α-氨基酸构型与旋光方向没有直接对应关系甘油醛丙氨酸蛋白质的组成单位—氨基酸（3）两性解离和等电点氨基酸的理化性质两性解离和酸碱性质证据：熔点高

(>200℃)，跟离子化合物非常接近溶解性，溶于极性溶液而不溶于非极性溶液➩极性分子水溶液中加入氨基酸会使水的介电常数增加氨基酸以两性离子的形式存在AA在水溶液中或在晶体状态时占优势的分子形式是两性离子两性离子:在同一个AA分子上带有能放出质子的-NH3+正离子和能接受质子的-COO-负离子蛋白质的组成单位—氨基酸（3）两性解离和等电点氨基酸的理化性质两性解离和酸碱性质两性离子:在同一个AA分子上带有能放出质子的-NH3+正离子和能接受质子的-COO-负离子蛋白质的组成单位—氨基酸（3）两性解离和等电点氨基酸的理化性质

调节氨基酸溶液的pH，使氨基酸分子上的-NH3+和-COO-解离度完全相等，即氨基酸所带净电荷为零，在电场中不向任何一极移动，此时溶液的pH叫做氨基酸的等电点(isoelectricpoint,pI)净电荷+1-10电泳负极移动正极移动不移动pH<pIpH>pIpH=pI蛋白质的组成单位—氨基酸（3）两性解离和等电点氨基酸的理化性质

调节氨基酸溶液的pH，使氨基酸分子上的-NH3+和-COO-解离度完全相等，即氨基酸所带净电荷为零，在电场中不向任何一极移动，此时溶液的pH叫做氨基酸的等电点(isoelectricpoint,pI)净电荷+1-10电泳负极移动正极移动不移动pH<pIpH>pIpH=pI等电点时，氨基酸的溶解度最小，可将某氨基酸从混合溶液中沉淀出来同一pH下，不同氨基酸所带电荷不同，利用离子交换树脂分离不同氨基酸蛋白质的组成单位—氨基酸（3）两性解离和等电点氨基酸的理化性质

调节氨基酸溶液的pH，使氨基酸分子上的-NH3+和-COO-解离度完全相等，即氨基酸所带净电荷为零，在电场中不向任何一极移动，此时溶液的pH叫做氨基酸的等电点(isoelectricpoint,pI)净电荷+1-10电泳负极移动正极移动不移动pH<pIpH>pIpH=pI等电点时，氨基酸的溶解度最小，可将某氨基酸从混合溶液中沉淀出来同一pH下，不同氨基酸所带电荷不同，利用离子交换树脂分离不同氨基酸pI的计算？？pH与pK的关系

K1

K2

AoA+A-等电甘氨酸pI=1/2(pK1+pK2)pK1=2.34pK2=9.6

蛋白质的组成单位—氨基酸（3）两性解离和等电点氨基酸的理化性质等电点(pI)的计算写出完全质子化的形式根据酸性的强弱写出解离方程找出兼性离子形式取兼性离子两侧pKa值的均值R基可解离的氨基酸的pI计算：取兼性离子两边的pKa的平均值蛋白质的组成单位—氨基酸（3）两性解离和等电点氨基酸的理化性质等电点(pI)的计算pK1=2.19pK2=4.25pK3=9.67

蛋白质的组成单位—氨基酸（4）化学性质氨基酸的理化性质α-氨基参加的反应α-羧基参加的反应α-羧基和α-氨基共同参加的反应侧链上的官能团参加的反应蛋白质的组成单位—氨基酸（4）化学性质氨基酸的理化性质α-氨基参加的反应与亚硝酸反应(脯氨酸除外)N2中的N一个来自亚硝酸，一个来自氨基酸的-NH2在标准条件下测定生成N2的体积，可计算氨基酸的量(范斯菜克法)α-氨基酸在常温下三四分钟即可完成，氨基不在α位置上的氨基酸反应较慢应用：跟踪蛋白质的水解程度蛋白质的组成单位—氨基酸（4）化学性质氨基酸的理化性质α-氨基参加的反应与甲醛反应(甲醛滴定法)

氨基酸中的氨基作为亲核试剂与甲醛中的羰基发生加成反应，生成二羟甲基氨基酸，可使氨基的pKa值下降2~3个pH单位，用酚酞作指示剂，NaOH滴定测定游离氨基酸的含量，判断蛋白质水解或合成的进度蛋白质的组成单位—氨基酸（4）化学性质氨基酸的理化性质α-氨基参加的反应与荧光胺反应390nm激发波长，475nm发射波长测定产物的荧光强度，可测定氨基酸的含量，灵敏度高，ng水平蛋白质的组成单位—氨基酸（4）化学性质氨基酸的理化性质α-氨基参加的反应与2,4-二硝基氟苯(DNFB)反应生成2,4-二硝基苯基氨基酸(DNP-氨基酸)(黄色)Sanger法鉴定多肽或蛋白质的末端氨基酸蛋白质的组成单位—氨基酸（4）化学性质氨基酸的理化性质α-氨基参加的反应与5-二甲氨基萘磺酰氯(DNS-CI，又称丹磺酰氯)反应，生成具有荧光的物质蛋白质的组成单位—氨基酸（4）化学性质氨基酸的理化性质α-氨基参加的反应与异硫氰酸苯酯(PITC)发生反应生成苯硫乙内酰脲(PTH)Edman法环化后末端氨基酸从蛋白中解离下来蛋白质的组成单位—氨基酸（4）化学性质氨基酸的理化性质α-氨基参加的反应与异硫氰酸苯酯(PITC)发生反应生成苯硫乙内酰脲(PTH)Edman法环化后末端氨基酸从蛋白中解离下来肽和蛋白质的N端氨基酸残基鉴定和氨基酸序列测定蛋白质的组成单位—氨基酸（4）化学性质氨基酸的理化性质α-氨基参加的反应蛋白质N末端测序中的3种方法：与丹磺酰氯(DNS-Cl)反应：生成荧光物质DNS-AA与2,4-二硝基氟苯(2,4-DNFB)反应(Sanger反应)：生成黄色的二硝基苯-AA衍生物与苯异硫氰酸酯(PITC)反应(Edman反应)：生成PTH-AA蛋白质的组成单位—氨基酸（4）化学性质氨基酸的理化性质α-氨基参加的反应酰化反应：酰氯或酸酐(肽和蛋白质人工合成中氨基的保护试剂)蛋白质的组成单位—氨基酸（4）化学性质氨基酸的理化性质α-氨基参加的反应与醛反应生成弱碱(西佛碱反应)：脱水反应(AA代谢中的-NH2转移)转氨基作用的机制（双键变位）Schiff碱Schiff碱异构体(双键变位)磷酸吡哆醛磷酸吡哆胺Schiff碱辅基磷酸吡哆醛(PLP)与酶蛋白以牢固的共价键形式结合，形成中间复合物，转移氨基蛋白质的组成单位—氨基酸（4）化学性质氨基酸的理化性质α-羧基参加的反应成酯成盐反应：醇和强酸中进行，产物是氨基酸的乙酯盐酸盐，酯化使羧基的反应性被屏蔽，也称为羧基被保护蛋白质的组成单位—氨基酸（4）化学性质氨基酸的理化性质α-羧基参加的反应酰氯化：与五氯化磷(PCI5)或二氯亚砜(SOCl2)反应生成氨基酰氯(人工合成多肽)蛋白质的组成单位—氨基酸（4）化学性质氨基酸的理化性质α-羧基参加的反应脱羧反应：-CO2

(His脱羧形成组胺)氨基酸脱羧酶氨基酸胺类RCH2NH2+

CO2磷酸吡哆醛专一性强蛋白质的组成单位—氨基酸（4）化学性质氨基酸的理化性质α-氨基与α-羧基参加的反应成肽反应：一个氨基酸的α-氨基与另一个氨基酸的α-羧基可首尾相连缩合成肽，形成的共价键是酰胺键或称肽键蛋白质的组成单位—氨基酸（4）化学性质氨基酸的理化性质α-氨基与α-羧基参加的反应与水合茚三酮反应：脱氨、脱羧，蓝紫色，A570nm(定性和定量分析)，脯氨酸和羟脯氨酸与茚三酮反应产生黄色物质(440n