氨基酸和肽医学宣教专家讲座

第二章食品物料重要成分化学第三节蛋白质化学氨基酸和肽医学宣教专家讲座第1页氨基酸和肽医学宣教专家讲座第2页1、蛋白质概述组成细胞中各组分主要物质theyprovidemechanicalsupport（支撑作用，膜，染色体）

Theyfunctionas

catalysts（催化剂，酶）andimmuneprotection（免疫球蛋白）

维持主要生命活动theytransportandstorenutriment（运输储存）,theygeneratemovement（动力蛋白）,theytransmitnerveimpulses（神经冲动）,theycontrolgrowthanddifferentiation（生长和分化）,………………..氨基酸和肽医学宣教专家讲座第3页蛋白质参加了几乎全部生命活动过程。Therefore，蛋白质是生命活动物质基础，它是组成生物体最基本结构和功效物质。人类食物和营养中地位主要氨基酸和肽医学宣教专家讲座第4页

（1）元素组成：碳50％-55%

氢6.5-7.3％氧19-24％

氮16%

硫0.23-2.4％其它微量1.1蛋白质化学组成氨基酸和肽医学宣教专家讲座第5页蛋白质含量测定凯氏（Kjedahl）定氮法：依据生物样品中含氮量来计算蛋白质大约含量：蛋白质含量=试样中氮含量

6.256.25为蛋白质系数，即1克氮所代表蛋白质量（克数）(1/16%)氨基酸和肽医学宣教专家讲座第6页1.2蛋白质大小与分子量蛋白质分子量：约6000到1000000道尔顿（Da）或更大。有些寡聚蛋白质分子量可高达数百万甚至数千万。氨基酸和肽医学宣教专家讲座第7页1.3蛋白质分类

依据蛋白质外形分类Globularprotein和fibrousprotein球状蛋白质：globularprotein外形靠近球形或椭圆形，溶解性很好，能形成结晶，大多数蛋白质属于这一类。纤维状蛋白质：fibrousprotein分子类似纤维或细棒。分子轴比(长轴／短轴)大于10氨基酸和肽医学宣教专家讲座第8页依据蛋白质组成份类简单蛋白(simpleprotein)：结合/缀合蛋白

(conjugatedprotein)

含金属离子、脂质、糖类或核酸等蛋白质prostheticgroup（辅基）ligand（配体）氨基酸和肽医学宣教专家讲座第9页1.4分子组成经酸、碱和酶处理蛋白质，使其彻底水解得到产物为氨基酸，组成蛋白质常见20种氨基酸中除脯氨酸外，均为-氨基酸：可变部分不变部分氨基酸和肽医学宣教专家讲座第10页2、蛋白质基本结构单位

—氨基酸（aminoacid）氨基酸结构氨基酸分类氨基酸理化性质氨基酸和肽医学宣教专家讲座第11页180各种,组成蛋白质常见氨基酸为20种，由对应遗传密码编码依据是否组成蛋白质来分：蛋白质中常见氨基酸（基本氨基酸）蛋白质中不常见氨基酸非蛋白氨基酸氨基酸和肽医学宣教专家讲座第12页2.1蛋白质常见氨基酸α氨基酸：与羧基相连α碳原子上含有氨基氨基酸和肽医学宣教专家讲座第13页依据R基团极性分类按照PH6.0-PH7.0时R基团极性极性：一个共价分子是极性，是说这个分子内电荷分布不均匀，或者说，正负电荷中心没有重合分子极性对物质溶解性有很大影响。极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂，也即“相同相溶”水是极性化合物极性——溶于水，非极性——不溶于水氨基酸和肽医学宣教专家讲座第14页（1）非极性R基团氨基酸8种—Ala(丙氨酸）Val（缬氨酸）Leu（亮氨酸）Ile（异亮氨酸）

Phe（苯丙氨酸）Trp（色氨酸）

Pro（脯氨酸）疏水性，位于蛋白质疏水中心

AlaVal氨基酸和肽医学宣教专家讲座第15页

亮氨酸Leu异亮氨酸Ile氨基酸和肽医学宣教专家讲座第16页

Proα-亚氨基是环一部分，所以含有特殊刚性结构。它在蛋白质空间结构中含有极主要作用，Pro残基通常位于骨架方向发生改变位置。甲硫氨酸Met脯氨酸Pro氨基酸和肽医学宣教专家讲座第17页

含苯环苯丙氨酸Phe色氨酸Trp氨基酸和肽医学宣教专家讲座第18页(2)不带电荷极性R基团氨基酸7种—Ser(丝氨酸）Thr（苏氨酸）

Tyr（酪氨酸）Asn（天冬酰胺）Gln(谷氨酰胺）Cys（半胱氨酸）Gly（甘氨酸），溶于水，形成氢键Ser-OH基是一个极性基团，易与其它基团形成氢键，含有主要生理意义。在大多数酶活性中心都发觉有Ser残基。-OH易发生磷酸化修饰，以此调整酶活性。丝氨酸

Serine氨基酸和肽医学宣教专家讲座第19页

苏氨酸Threonine酪氨酸Tyrosine氨基酸和肽医学宣教专家讲座第20页天冬氨酸

Aspartate

谷氨酰胺

Glutamine氨基酸和肽医学宣教专家讲座第21页甘氨酸

Glycine半胱氨酸

Cysteine酶活性基团氨基酸和肽医学宣教专家讲座第22页（3）带负电R基团氨基酸2种—天冬氨酸（Asp）谷氨酸（Glu），酸性氨基酸天冬氨酸

Aspartate

谷氨酸

Glutamate侧链羧基解离它们在生理条件下带有负电荷。氨基酸和肽医学宣教专家讲座第23页（4）带正点R基团氨基酸碱性氨基酸，3种—Lys（赖氨酸）Arg（精氨酸）His（组氨酸）精氨酸

Arginine（R）Lys（赖氨酸）氨基酸和肽医学宣教专家讲座第24页

组氨酸

Histidine（H）-氨基--咪唑基丙酸是R基团PH值最靠近生理pH值（7.0）一个aa，在靠近中性pH时，可离解平衡，含有缓冲能力。氨基酸和肽医学宣教专家讲座第25页要点非极性氨基酸普通位于蛋白质疏水关键，带电荷氨基酸和极性氨基酸位于蛋白质表面。酶活性中心：His、Ser、Cys唯一氨基是环一部分aa:ProR基团PH值靠近7.0aa:His含苯环aa:Phe、Tyr、Trp氨基酸和肽医学宣教专家讲座第26页其它分类方式按R基团结构来分：脂肪族,芳香族,杂环族依据起源分：内源氨基酸和外源氨基酸从营养学角度分：必需氨基酸和非必需氨基酸IleMetValLeuTrpPheThrLys一家写两三本书来氨基酸和肽医学宣教专家讲座第27页氨基酸和肽医学宣教专家讲座第28页氨基酸和肽医学宣教专家讲座第29页2.2蛋白质中不常见氨基酸有些氨基酸即使不常见但在一些蛋白质中存在。这些氨基酸都是由对应基本氨基酸衍生而来。其中主要有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。其结构以下：结缔组织胶原蛋白结缔组织胶原蛋白甲状腺球蛋白氨基酸和肽医学宣教专家讲座第30页

2.4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一类氨基酸（150各种），大部分也是蛋白质氨基酸衍生物。

H2N-CH2-CH2-COOHH2N-CH2-CH2-CH2-COOH-丙氨酸-氨基丁酸VB3/泛酸/遍多酸成份神经递质氨基酸和肽医学宣教专家讲座第31页非蛋白氨基酸存在意义1.作为细菌细胞壁中肽聚糖组分：D-GluD-Ala2.作为一些主要代谢物前体或中间体:-丙氨酸（VB3）、鸟氨酸（Orn）和胍氨酸（Cit）(尿素)3.是神经传导化学介质：-氨基丁酸4.有些氨基酸只作为一个N素转运和贮藏载体（刀豆氨酸）5.防御作用：D-环Ser(抗生素，链霉菌属细菌产生），抑制细菌细胞壁形成，抗结核菌药品;5-羟色氨酸防治毛虫危害绝大部分非蛋白氨基酸功效尚不清楚。氨基酸和肽医学宣教专家讲座第32页2.5氨基酸理化性质

2.5.1氨基酸构型和旋光性氨基酸都含有一个手性-碳原子(Gly除外），含有旋光性，有两种光学异构体：L型、D型。组成protein氨基酸均属L-型(除Gly）。氨基酸和肽医学宣教专家讲座第33页氨基酸和肽医学宣教专家讲座第34页2.5.2氨基酸两性性质和等电点氨基酸两性解离性质氨基酸在中性pH时，羧基以COO-，氨基以NH+形式存在，这么氨基酸分子含有一个正电荷和一个负电荷，称为兼性离子氨基酸和氯化钠一样，是离子晶格，所以熔点高COOH解离常数为2.0左右，在pH>3.5时，以COO-存在；NH解离常数为9.4左右，当pH<8.0时，以NH3+存在氨基酸和肽医学宣教专家讲座第35页氨基酸等电点氨基酸等电点：当外液pH为某一pH值时，氨基酸分子中所含正电荷数和负电荷数恰好相等即净电荷为0，那么这一pH值即为氨基酸等电点，简称pI。在等电点时，氨基酸既不向正极也不向负极移动，即氨基酸处于两性离子状态。氨基酸和肽医学宣教专家讲座第36页氨基酸在等电点状态下，溶解度最小。

pH>pI时，氨基酸带负电荷，向正极移动。

pH=pI时，氨基酸净电荷为零。

pH<pI时，氨基酸带正电荷，向负极移动。碱性酸性氨基酸和肽医学宣教专家讲座第37页2.5.3氨基酸光吸收20种氨基酸在可见光区都没有光吸收，但在远紫外区(<220nm)都有光吸收。在近紫外区(220-300nm)只有Tyr、Phe和Trp有吸收光能力。紫外吸收法定量蛋白质依据氨基酸和肽医学宣教专家讲座第38页1）酰化反应：氨基被酰化，含有保护氨基作用丹磺酰氯（DNS-Cl，5—二甲基氨基萘-1-磺酰氯）

DNS-氨基酸被紫外光激发后发黄绿色荧光

DNS-Cl可用于多肽链N末端氨基酸标识（1）α-NH2参加反应2.5.4氨基酸参加化学反应氨基酸和肽医学宣教专家讲座第39页2）烷基化反应

A.2.4—二硝基氟苯反应（DNFB、FDNB）

Sanger反应

DNP-氨基酸，有机相（黄色）层析分离OH-此反应最初被Sanger用来判定多肽、蛋白质N末端氨基酸氨基酸和肽医学宣教专家讲座第40页苯异硫氰酸酯反应（PITC，Edman反应）

PTH-氨基酸，无色有机相，层析分离氨基酸和肽医学宣教专家讲座第41页Edman用此反应来判定多肽和proteinNH2末端氨基酸。现用于蛋白质序列自动分析。比如：Gly—Ala—Ser—Leu—PhePTC—Gly—Ala—Ser—Leu—Phe无水强酸裂解：PTH—Gly、Ala—Ser—Leu—Phe（1）耦联PITC＋H２N—A-B-C-DpH8-9，40℃PTC－A-B-C-D

（2）裂解PTC－A-B-C-D+TFA无水三氟乙酸

ATZ－A+H2N—B-C-D

（3）转化ATZ－APTH—A（层析法分离）Edman反应步骤：一次水解一个Ｎ端氨基酸氨基酸和肽医学宣教专家讲座第42页

1)与茚三酮反应茚三酮在弱酸中与α-氨基酸共热，引发氨基酸氧化脱氨、脱羧反应。最终，茚三酮与反应产物—氨及还原茚三酮反应，生成紫色物质。（λmax=570nm）可用分光光度法在570nm处测定各种氨基酸

氨基酸定性、定量分析。2α-NH2和α-COOH共同参加反应氨基酸和肽医学宣教专家讲座第43页氨基酸和肽医学宣教专家讲座第44页2）成肽反应一个氨基酸羧基与另一个氨基酸氨基之间失水形成酰胺键称为肽键，所形成化合物称为肽。氨基酸和肽医学宣教专家讲座第45页一个氨基酸羧基与另一个氨基酸氨基之间失水形成酰胺键称为肽键，所形成化合物称为肽。一、肽与肽键由两个氨基酸组成肽称为二肽，由几个到十几个氨基酸组成肽链叫寡肽，更长肽链叫多肽。组成多肽氨基酸单元称为氨基酸残基。氨基酸和肽医学宣教专家讲座第46页肽键（peptidebond）酰胺氮与羰基氧之间发生共振相互作用肽键中C-N键含有部分双键性质，不能自由旋转。组成肽基4个原子和2个相邻Cα原子倾向于形成平面，即酰胺平面，也称肽平面反式结构比较稳定，肽链中肽都是反式（pro除外）氨基酸和肽医学宣教专家讲座第47页在多肽链中，氨基酸残基按一定次序排列，这种排列次序称为氨基酸次序通常在多肽链一端含有一个游离-氨基，称为氨基端或N-端；在另一端含有一个游离-羧基，称为羧基端或C-端。氨基酸次序是从N-端氨基酸残基开始，以C-端氨基酸残基为终点排列次序。如上述五肽可表示为：

Ser-Val-Tyr-Asp-Gln肽链中AA排列次序和命名氨基酸和肽医学宣教专家讲座第48页四肽结构氨基酸和肽医学宣教专家讲座第49页多肽、蛋白质双缩脲反应

双缩脲反应在碱性溶液中，双缩脲(NH2-CO-NH-CO-NH2)可与铜离子产生紫红色络合物一般分子中含有氨基甲酪基（即肽键：-CO-NH-）化合物与碱性铜溶液作用，就会形成紫色或蓝紫色络合物多肽或蛋白质中有多个肽键,也能与铜离子发生双缩脲反应，游离氨基酸无此反应。所以反应可用来区分肽（蛋白质）与氨基酸此反应借助分光光度计可测定蛋白质含量氨基酸和肽医学宣教专家讲座第50页

天然存在主要多肽在生物体中，多肽最主要存在形式是作为蛋白质亚单位。多肽与蛋白质区分？不过，也有许多分子量比较小多肽以游离状态存在。这类多肽通常都含有特殊生理功效，常称为活性肽（activepeptide）。氨基酸和肽医学宣教专家讲座第51页活性肽含有些人体代谢和生理调整功效,易消化吸收,有促进免疫、激素、酶抑制剂、抗菌、抗病毒、降血脂等作用,食用安全性及高,是当前国际食品界和医学界最热门研究课题之一，是极具发展前景功效因子。

氨基酸和肽医学宣教专家讲座第52页

CO-NH-CH-CO-NH-CH2-COOHCH2CH2CHNH2COOHCH2SH谷胱甘肽—存在与动、植物及微生物中：

在细胞内参加氧化还原过程，去除内源性过氧化物和自由基，保护细胞膜。维护protein活性中心巯基处于还原状态。2GSHGS-SG（1）谷胱甘肽Glu—Cys—Gly-谷氨酰半光氨酰甘