二蛋白质2的课件资料

二蛋白质2的课件资料第1页/共77页蛋白质的基本组成蛋白质基本单位——氨基酸氨基酸的分类氨基酸的化学性质氨基酸的光学性质第2页/共77页33一、氨基酸Gly，Phe，Leu，Asp，Lys，

……生物体内发现的氨基酸有180多种，组成蛋白质分子的氨基酸只有20种。人类是如何知道数以万计的蛋白质仅由20种常见氨基酸构成的呢？第3页/共77页44（一）蛋白质的水解蛋白质Glu，Tyr，Arg，Cys，……酸水解碱水解酶水解肽段水解酸、碱水解部分水解产物完全水解产物第4页/共77页55（一）蛋白质的水解部分水解：

蛋白质被水解为大小不等的肽段和氨基酸混合物，叫做部分水解，又称不完全水解。完全水解：

蛋白质被彻底水解为氨基酸混合物，叫做完全水解，又称彻底水解。

第5页/共77页66（一）蛋白质的水解

1.酸水解

所用酸：6mol/LHCl或4mol/LH2SO4,回

流20hr。产物：L-氨基酸混合物，Trp完全被破坏，部分Ser和Thr(含-OH)被分解，Asn

和Gln的酰胺基被水解。优点：不引起消旋第6页/共77页77（一）蛋白质的水解

2.

碱水解所用碱：5mol/LNaOH,回流10-20hr。产物：Trp稳定，但多数氨基酸被破坏，产物消旋。碱水解是酸水解的补充，由碱水解可知蛋白质中是否存在Trp及其含量第7页/共77页88（一）蛋白质的水解3.酶水解

所用酶：蛋白质水解酶产物：小的肽段优点：不消旋，不破坏氨基酸结构缺点：时间长，常常需要几种酶联合水解第8页/共77页99(二)、α-氨基酸的结构和性质

组成蛋白质的常见氨基酸有20种，其中1种是亚氨基酸，所有氨基酸都是α-氨基酸，即:-COOH

的α-位上有一个-NH2，氨基酸结构的变化仅在于侧链R基的不同第9页/共77页1010(二)、α-氨基酸的结构和性质

α-氨基酸的结构通式第10页/共77页1111(二)、α-氨基酸的结构和性质

1.在生理条件下氨基酸以带电荷的-COO-和-NH3+

离子形式存在2.除Gly外，其余所有氨基酸都具有旋光性，并且都是L构型3.氨基酸是白色晶体，熔点高，>200℃4.氨基酸有特殊的结晶形状5.大多数氨基酸溶于水氨基酸的性质第11页/共77页12蛋白质的基本组成蛋白质基本单位——氨基酸氨基酸的分类氨基酸的化学性质氨基酸的光学性质第12页/共77页1313二、氨基酸的分类～200种氨基酸蛋白质氨基酸非蛋白氨基酸常见蛋白质氨基酸不常见蛋白质氨基酸基本氨基酸第13页/共77页1414（一）常见蛋白质氨基酸名称三字母符号单字母符号名称三字母符号单字母符号丙氨酸(alanine)AlaA亮氨酸(leucine)LeuL精氨酸(arginine)ArgR赖氨酸(lysine)LysK天冬酰胺(asparagine)AsnN甲硫氨酸(methionine)MetM天冬氨酸(asparticacid)AspD苯丙氨酸(phenylalanine)PheFAsn和/或AspB半胱氨酸(cysteine)CysC脯氨酸(proline)ProP谷氨酰胺(glutamine)GlnQ丝氨酸(serine)SerS谷氨酸(glutamicacid)GluE苏氨酸(threonine)ThrTGln和/或GluZ甘氨酸（glycine）GlyG色氨酸(tryptophan)TrpW组氨酸(histidine)HisH酪氨酸(tyrosine)TyrY异亮氨酸(isoleucine)IleI缬氨酸(valine)ValV第14页/共77页1515（一）常见蛋白质氨基酸

氨基酸结构的区别在于侧链R基的不同，所以可以根据R基团的化学结构、极性大小和所带电荷的不同分类第15页/共77页1616（一）常见蛋白质氨基酸1、脂肪族氨基酸（15个）

中性氨基酸（5）：Gly,Ala,Val,Leu,IleGly无旋光性按结构分类第16页/共77页1717（一）常见蛋白质氨基酸

酸性氨基酸（4）：Asp,Glu,Asn,Gln

生理条件下Asn,Gln的酰胺基不被质子化，所以侧链不带电荷第17页/共77页1818（一）常见蛋白质氨基酸碱性氨基酸（2）：Lys,ArgArg是动物体内尿素形成的中间物。赖氨酸（Lys，K）碱性氨基酸精氨酸（Arg，R）第18页/共77页1919（一）常见蛋白质氨基酸

含-OH或-SH的氨基酸(4)

:Ser,Thr,Cys,Met

Cys常以氧化形式存在，而Met是体内代谢中甲基的供体。第19页/共77页2020（一）常见蛋白质氨基酸2、芳香族氨基酸：（3个）

Phe,Tyr,Trp第20页/共77页2121（一）常见蛋白质氨基酸3、杂环族：（2个）His,Pro

Pro没有α-NH2，是α-亚氨基酸

组氨酸（His，H）脯氨酸（Pro，P）杂环氨基酸第21页/共77页2222（一）常见蛋白质氨基酸1、非极性R基氨基酸（8个）

Ala,Val,Leu,Ile,Phe,Trp,Met,Pro

性质：在水中溶解度小，Ala疏水性最小2、不带电荷的极性R基氨基酸（7个）

Ser,Thr,Tyr,Asn,Gln,Cys,Gly

性质：比非极性R基氨基酸易溶于水。Gly的R基是H，介于极性与非极性之间。Cys和Tyr

极性最强。

按极性分类第22页/共77页2323（一）常见蛋白质氨基酸3、R基带正电荷的氨基酸（3个）

Lys,Arg,His

性质：pH7时带正电荷。His在pH6.0时，50%

以上质子化，pH7时，质子化程度<10%，是唯一的pKa≈7的氨基酸4、R基带负电荷的氨基酸（2个）

Asp,Glu

性质：pH7时完全解离，所以分子带负电荷第23页/共77页2424（二）不常见蛋白质氨基酸

有些蛋白质含有个别特殊氨基酸，由基本氨基酸修饰而来

5-羟赖氨酸和4-羟脯氨酸是结缔组织胶原蛋白中的成分第24页/共77页2525（二）不常见蛋白质氨基酸γ-羧基谷氨酸存在于凝血酶原和其它与血液凝固有关的蛋白

焦谷氨酸存在于细菌视紫红质中（光驱动的质子泵蛋白质）第25页/共77页2626（二）不常见蛋白质氨基酸

丝氨酸磷酸酯发现于涉及细胞生长和调节的蛋白质中

第26页/共77页2727(三)、非蛋白质氨基酸

非蛋白氨基酸：生物体内不参与蛋白质组成的氨基酸

1、L-型α-氨基酸衍生物

肌氨酸（N-甲基甘氨酸），一碳单位代谢中间物。

瓜氨酸、鸟氨酸、高丝氨酸

第27页/共77页28

(三)、非蛋白质氨基酸2、β-、γ-、δ-氨基酸

β-丙氨酸

H3N+CH2CH2COO-

γ-氨基丁酸

H3N+CH2CH2CH2COO-

神经递质，传递神经冲动的化学介质

第28页/共77页29蛋白质的基本组成蛋白质基本单位——氨基酸氨基酸的分类氨基酸的化学性质氨基酸的光学性质第29页/共77页3030三、氨基酸的化学性质（一）氨基酸的两性解离氨基酸酸性？？碱性？？中性？？第30页/共77页3131

（一）氨基酸的两性解离第31页/共77页3232（一）氨基酸的两性解离

氨基酸完全质子化时，可以视为二元酸酸性氨基酸和碱性氨基酸可视为三元酸

第32页/共77页3333（一）氨基酸的两性解离解离常数第33页/共77页3434BApKa2=9.6pI=5.97pKa1=2.34第34页/共77页3535（一）氨基酸的两性解离对于R基不解离的氨基酸，滴定曲线与Gly类似，pKa1的范围为2.0-3.0，pKa2的范围为9.0–10.0对于类似于三元酸的酸性或碱性氨基酸，会出现三个pKa，pKa1，pKa2，pKa3，滴定曲线会复杂些。因为pKa值接近，A、B段或B、C段会重叠

第35页/共77页3636（一）氨基酸的两性解离第36页/共77页3737（一）氨基酸的两性解离表3－3氨基酸的解离常数和等电点氨基酸-COOHpKa+NH3pKaR基pKapIGly2.349.605.97Ala2.349.696.02Leu2.369.605.98Thr2.6310.436.53Asp2.099.823.86（βCOOH）2.97Lys2.188.9510.5(ε+NH3）9.74His1.829.176.00（咪唑基）7.59Phe1.839.135.48第37页/共77页3838（一）氨基酸的两性解离

氨基酸在pKa值附近会有缓冲容量，His的pKa为6.0，恰处在生理pH附近，所以His在生理条件下有明显的缓冲作用His的特殊性第38页/共77页3939（二）氨基酸的等电点

在溶液pH值等于pI时，氨基酸在电场中不移动，所以溶液的pH值会改变氨基酸携带的电荷量。一般来说，处于pI时，氨基酸为兼性离子状态（两性电解质），电中性的氨基酸分子极少。等电点（isoelectricpoint）pI

氨基酸或带电颗粒处于净电荷为0的兼性离子状态时,介质的pH值称等电点，用pI表示,也叫作等电pH第39页/共77页4040（二）氨基酸的等电点以Gly为例计算氨基酸的pI

两式相乘

A+Ka1A0A-Ka2第40页/共77页4141

（二）氨基酸的等电点

等电点时

所以

两边取对数

整理

Gly的等电点

所以，pI是氨基酸

pKa1和pKa2的平均值第41页/共77页4242

（二）氨基酸的等电点表3－3氨基酸的解离常数和等电点氨基酸-COOHpKa+NH3pKaR基pKapIGly2.349.605.97Ala2.349.696.02Leu2.369.605.98Thr2.6310.436.53Asp2.099.823.86（βCOOH）2.98Lys2.188.9510.53(ε+NH3）9.74His1.829.176.00（咪唑基）7.59Phe1.839.135.48第42页/共77页4343（二）氨基酸的等电点

酸性或碱性氨基酸有三个pKa，pI为与净电荷为零的兼性离子相关的两个pKa之和的算术平均值碱性氨基酸如LysA2+Ka1A+A0A-Ka3Ka2第43页/共77页4444

（二）氨基酸的等电点酸性氨基酸如AspA+Ka1A0A-A2-Ka3Ka2第44页/共77页45蛋白质的基本组成蛋白质基本单位——氨基酸氨基酸的分类氨基酸的化学性质氨基酸的光学性质第45页/共77页4646(一)、旋光性

在20个基本氨基酸中，除Gly没有旋光外，其余19个都有手性，并且都是L-构型由于α-C的不对称性，氨基酸是手性分子

Thr，Ile含二个手性C，有四种光学异构体第46页/共77页4747(一)、旋光性第47页/共77页4848(一)、旋光性

胱氨酸也是一个特殊的氨基酸，它由2个Cys组成，可以有3种异构体第48页/共77页4949氨基酸α]D(H2O)[α]D(5mol/LHCl)氨基酸[α]D(H2O)[α]D(5mol/LHCl)GlyArg+12.5+27.6Ala+1.8+14.6Lys+13.5+26.0Val+5.6+28.3His-38.5+11.8Leu-11.0+16.0胱氨酸-232Ile+12.4+39.5Cys-16.5+6.5Ser-7.5+15.1Met-10.0+23.2Thr-28.5-15.0Phe-34.5-4.5Asp+5.0+25.4Tyr-10.0Asn-5.30+33.2(3mol/LHCl)Trp-33.7+2.8(1mol/LHCl)Glu+12.0+31.8Pro-86.2-60.4Gln+6.3.+31.8(1mol/LHCl)羟脯氨酸-76.0-50.5蛋白质中常见L型氨基酸的比旋第49页/共77页5050（二）、紫外吸收

氨基酸在红外和远紫外区都有光吸收，但在200-400nm的近紫外区，只有芳香氨基酸有吸收

λ(波长)

ε（摩尔消光系数）

Phe257nm2.0×102mol-1/L.cm-1Tyr275nm1.4×103mol-1/L.cm-1Trp280nm5.61×103mol-1/L.cm-1第50页/共77页5151（二）、紫外吸收

蛋白质在近紫外区也有吸收能力。一般蛋白质的最大吸收波长为280

nm。可利用280nm波长的光吸收值检测蛋白质纯度和区别蛋白质与核酸第51页/共77页52多肽肽和肽链的结构肽的物理化学性质活性多肽第52页/共77页53多肽肽和肽链的结构肽的物理化学性质活性多肽第53页/共77页5454(一)、肽和肽链的结构

肽通过肽键由氨基酸线性聚合而成。肽键与酰胺键类似。最简单的肽是二肽，含几个氨基酸的肽可称为几肽，如八肽、十肽第54页/共77页5555(一)、肽和肽链的结构

少于20个氨基酸残基的肽称为寡肽，多于20个氨基酸残基的肽叫多肽。

为什么是氨基酸残基而不是氨基酸？第55页/共77页5656(一)、肽和肽链的结构肽的命名规定从N（-NH2）端开始到C（-COOH）端，氨基酸顺序从左向右

Ser-Gly-Phe，丝氨酰甘氨酰苯丙氨酸

Phe-Gly-Ser，苯丙氨酰甘氨酰丝氨酸

第56页/共77页5757(一)、肽和肽链的结构第57页/共77页5858(一)、肽和肽链的结构

所有肽的主链结构都相同。主链由N-Cα-C序列重复排列，只是侧链R不同肽链的结构通式第58页/共77页59多肽肽和肽链的结构肽的物理化学性质活性多肽第59页/共77页6060(二)、肽的物理化学性质1、熔点高偶极离子酸碱性：末端的α-氨基和α-羧基，以及侧链R基上的可解离基团第60页/共77页6161(二)、肽的物理化学性质2、滴定曲线：与氨基酸类似，但更复杂多价离子等电点第61页/共77页6262肽α－COOHpKaα－NH3+pKaR基pKapIGly－Asp2.818.604.453.63Gly－Gly3.068.13——5.59Ala－Gly3.178.24——5.70Gly－Ala3.267.91——5.58Gly－Gly－Gly3.267.91——5.68Ala－Ala－Ala－Ala3.427.94——5.68Ala－Ala－Lys－Ala3.588.0110.589.30表4－5某些肽的pKa第62页/共77页6363(二)、肽的物理化学性质Gly-Glu-Lys-Ala四肽甘氨酰谷氨酰赖氨酰丙氨酸的酸碱性质分析溶液的pH官能团解离（带电）状况占优势离子的净电荷α－COOH侧链COOHα－NH2ε－NH2＜3.5－COOH－COOH－NH3+－NH3++23.7-4.5－COO－－COOH－NH3+－NH3++14.5-7.8－COO－－COO－－NH3+－NH3+07.8-10.2－COO－－COO－－NH2－NH3+-1＞10.2－COO－－COO－－NH2－NH2-2第63页/共77页6464(二)、肽的物理化学性质3、化学反应生成有色物质，肽的定性或定量测定茚三酮反应第64页/共77页65(二)、肽的物理化学性质

含两个或两个以上肽键的化合物与CuSO4在碱性溶液中反应，生成蓝紫色复合物双缩脲反应第65页/共77页6666(二)、肽的物理化学性质利用该反应可定性了解蛋白质水解程度，测定蛋白质含量二肽和氨基酸无此反应第66页/共77页6767(二)、肽的物理化学性质

肽具有旋光性。短肽的旋光度近似等于氨基酸旋光度之和，长链肽或蛋白质的旋光度不是简单的氨基酸旋光度的加和