蛋白质化学氨基酸

蛋白质化学氨基酸蛋白质化学氨基酸第1页第一章蛋白质化学【目标与要求】§1.1蛋白质通论§1.2蛋白质分子组成——氨基酸蛋白质化学氨基酸第2页1.了解蛋白质对生物体主要意义。2.了解蛋白质分类，掌握蛋白质元素组成特点。3.掌握蛋白质基础组成单体：氨基酸结构特点，从各氨基酸结构特点上了解氨基酸分类。4.掌握氨基酸理化性质，重点掌握两性电离与等电点含义、茚三酮反应及其应用。〔目标与要求〕第一章蛋白质化学蛋白质化学氨基酸第3页5.掌握蛋白质一级结构概念；了解蛋白质一级结构测定方法与思绪，学会分析简单多肽氨基酸次序。6.了解并掌握蛋白质二级结构概念；二级结构基础类型：α-螺旋及β-折叠结构特点；了解几个常见纤维状蛋白质结构特性；了解超二级结构及结构域概念。7.了解蛋白质三级结构、四级结构概念及稳定原因。第一章蛋白质化学蛋白质化学氨基酸第4页8.充分了解蛋白质结构与功效关系；从核糖核酸酶变性与复性试验了解一级结构与空间结构关系；以细胞色素C等为例充分了解一级结构与蛋白质生物学功效关系；从血红蛋白与肌红蛋白结构特征了解蛋白质空间结构与生物学功效关系。9.掌握蛋白质理化性质：胶体性质、两性电离与等电点、沉淀作用、变性作用以及这些性质生理意义及实践意义。10.了解蛋白质分离提纯常见方法及基础原理。第一章蛋白质化学蛋白质化学氨基酸第5页§1.1蛋白质通论一.蛋白质生物学意义(一)蛋白质是生命活动物质基础

生物体内蛋白质是除水以外，机体组织中最多组分，占人体干重45%，占细菌干重50～70%

。蛋白质化学氨基酸第6页§1.1蛋白质通论(二)蛋白质生物学功效1.作为生物催化剂：在体内催化各种物质代谢反应酶几乎都是蛋白质。2.调整代谢反应：一些激素是蛋白质或肽，如胰岛素、生长素。3.运输载体：如红细胞中运输O2、CO2要靠Hb(Hemoglobin血红蛋白)、运输脂类物质是载脂蛋白、运铁蛋白等转运蛋白或叫载体蛋白。4.参加机体运动：如心跳、胃肠蠕动等，依靠与肌肉收缩相关蛋白质来实现，如肌球蛋白、肌动蛋白。蛋白质化学氨基酸第7页§1.1蛋白质通论5.参加机体防御：

机体抵抗外来侵害防御机能，靠抗体，抗体也称免疫球蛋白，是蛋白质。6.接收传递信息：如口腔中味觉蛋白、视网膜中视觉蛋白。7.调整或控制细胞生长、分化、遗传信息表示。8.其它：如鸡蛋清蛋白、牛奶中酪蛋白是营养和储存蛋白；胶原蛋白、纤维蛋白等属于结构蛋白。还有甜味蛋白、毒素蛋白等都含有特异生物学功效。

所以，咱们不难了解，为何说没有蛋白质就没有生命。蛋白质化学氨基酸第8页§1.1蛋白质通论二、蛋白质分类1.依据分子形状分：球状蛋白质、纤维状蛋白质2.依据功效分：活性蛋白质、结构蛋白质。3.依据组成份：（1）简单蛋白质：清蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶谷蛋白、组蛋白、精蛋白、硬蛋白。（2）结合蛋白质：色素蛋白、金属蛋白、磷蛋白、核蛋白、脂蛋白、糖蛋白。4.依据营养价值分：完全蛋白质、不完全蛋白质。蛋白质化学氨基酸第9页§1.1蛋白质通论三.蛋白质元素组成

蛋白质是有机化合物，离不开C、H、O三种元素，还含有N、P、S、金属元素等。含量%

：50～556～720～2315～170.3～3微量或无元素组成：CHONS其它

蛋白质中N是特征元素，且含量恒定，为16%左右，即16克氮/100克蛋白质，故能够用定氮法测量蛋白质含量，即：每100克蛋白质含氮16克，100/16=6.25克蛋白质含氮1克。所以，每克样品含氮量×6.25×100=100克样品蛋白质含量（克%）。

有些蛋白质含有其它微量元素：P、Fe、Cu、Mn、Zn、Co、Mo、I等。

蛋白质化学氨基酸第10页蛋白质是分子量很大生物分子1．均一蛋白质它全部分子在AA组成和次序以及肽链长度方面是相同2．寡聚蛋白质一些蛋白质是由两个或更多个蛋白质亚基（多肽链）经过非共价结合而成。特点：a.可解离成亚基，但相当稳定；b.能够结晶形式从组织中分离；c.有此蛋白质以寡聚蛋白质表现其活性。3．简单蛋白质AA残基数目标估算。AA残基数目＝蛋白分子量/110因为，AA残基平均分子量＝128－18＝110。§1.1蛋白质通论四.蛋白质大小与分子量蛋白质化学氨基酸第11页§1.2蛋白质分子组成——氨基酸一.蛋白质水解1.酸水解

条件：5～10倍20%盐酸煮沸回流16～24小时，或加压于120℃水解2小时。

优点：可蒸发除去盐酸，水解彻底，终产物为L-α-氨基酸，产物单一，无消旋现象。

缺点：色氨酸破坏，并产生一个黑色物质：腐黑质，水解液呈黑色。蛋白质化学氨基酸第12页2.碱水解条件：4mol/LBa(OH)2或6mol/LNaOH煮沸6小时。优点：水解彻底，色氨酸不被破坏，水解液清亮。缺点：产生消旋产物，破坏氨基酸多，普通极少使用。3.蛋白酶水解条件：蛋白酶如胰蛋白酶、糜蛋白酶，常温37～40℃，pH值5～8。优点：氨基酸不被破坏，不发生消旋现象。缺点：水解不完全，中间产物多。

蛋白质酸碱水解常见于蛋白质组成份析，而酶水解用于制备蛋白质水解产物。§1.2蛋白质分子组成——氨基酸蛋白质化学氨基酸第13页§1.2蛋白质分子组成——氨基酸二、蛋白质分子基础组成单位——氨基酸（一）氨基酸结构通式：1、组成蛋白质氨基酸均为L-α-氨基酸。2、除R为H（甘氨酸）外，其余氨基酸均含有旋光性。3、各种氨基酸区分在于侧基R基上。

从氨基酸结构通式能够看出：C酸氨HH2NCOOHR蛋白质化学氨基酸第14页§1.2蛋白质分子组成——氨基酸（二）氨基酸构型：

组成蛋白质氨基酸除甘氨酸外，均含有α-碳原子，在空间各原子有两种排列方式：L-构型与D-构型，它们关系就像左右手关系，互为镜像关系，下列图以丙氨酸为例：蛋白质化学氨基酸第15页§1.2蛋白质分子组成——氨基酸蛋白质化学氨基酸第16页§1.2蛋白质分子组成——氨基酸（三）氨基酸结构与分类1、按氨基酸分子中羧基与氨基数目分：

（1）酸性氨基酸：一氨基二羧基氨基酸，有：天冬氨酸、谷氨酸、（2）碱性氨基酸：二氨基一羧基氨基酸，有：赖氨酸、精氨酸、组氨酸（3）中性氨基酸：一氨基一羧基氨基酸，有：甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸、脯氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、丝氨酸、苏氨酸。蛋白质化学氨基酸第17页§1.2蛋白质分子组成——氨基酸2、按侧基R基结构特点分：

（1）脂肪族氨基酸（2）芳香族氨基酸：苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸（3）杂环氨基酸：脯氨酸、组氨酸3、按侧基R基与水关系分：

（1）非极性氨基酸：有甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸、脯氨酸。（2）极性不带电氨基酸：天冬酰胺、谷氨酰胺、丝氨酸、苏氨酸。（3）极性带电氨基酸：天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨酸。蛋白质化学氨基酸第18页§1.2蛋白质分子组成——氨基酸4、按氨基酸是否能在人体内合成份：

（1）必需氨基酸：指人体内不能合成氨基酸，必须从食物中摄取，有八种：赖氨酸、色氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸。（2）非必需氨基酸：指人体内能够合成氨基酸。有十种。（3）半必需氨基酸：指人体内能够合成但合成量不能满足人体需要（尤其是婴幼儿时期）氨基酸，有两种：组氨酸、精氨酸。蛋白质化学氨基酸第19页§1.2蛋白质分子组成——氨基酸二十种氨基酸名称和结构如图所表示:蛋白质化学氨基酸第20页§1.2蛋白质分子组成——氨基酸蛋白质化学氨基酸第21页§1.2蛋白质分子组成——氨基酸蛋白质化学氨基酸第22页§1.2蛋白质分子组成——氨基酸蛋白质化学氨基酸第23页§1.2蛋白质分子组成——氨基酸蛋白质化学氨基酸第24页§1.2蛋白质分子组成——氨基酸蛋白质化学氨基酸第25页§1.2蛋白质分子组成——氨基酸注：二十种氨基酸结构特点支链氨基酸：缬氨酸、亮氨酸，异亮氨酸含羟基氨基酸：丝氨酸、苏氨酸含硫氨基酸：半胱氨酸（含巯基）、甲硫氨酸（含硫甲基）含苯环氨基酸：苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸含胍基氨基酸：精氨酸含咪唑基氨基酸：组氨酸亚氨基酸：脯氨酸含酰胺氨基酸：天冬酰胺、谷氨酰胺含吲哚基氨基酸：色氨酸含ε-氨基氨基酸：赖氨酸蛋白质化学氨基酸第26页§1.2蛋白质分子组成——氨基酸（四）蛋白质中不常见氨基酸羟-脯氨酸、羟-赖氨酸、r-羧基谷氨酸、6-氮-甲基赖氨酸蛋白质化学氨基酸第27页§1.2蛋白质分子组成——氨基酸（五）非蛋白氨基酸

鸟氨酸、胍氨酸、高半胱氨酸、高丝氨酸、β-丙氨酸、γ-氨基丁酸等鸟氨酸瓜氨酸蛋白质化学氨基酸第28页§1.2蛋白质分子组成——氨基酸三.氨基酸理化性质（一）物理性质1.形态：均为白色结晶或粉末，不一样氨基酸晶型结构不一样。2.溶解性：普通都溶于水，不溶或微溶于醇，不溶于丙酮，在稀酸和稀碱中溶解性好。3.熔点：氨基酸熔点普通都比较高，普通都大于200℃，超出熔点以上氨基酸分解产生胺和二氧化碳。4..旋光性：除甘氨酸外氨基酸都有旋光性，含手性碳。5.光吸收：氨基酸在可见光范围内无光吸收，在近紫外区含苯环氨基酸有光吸收。蛋白质化学氨基酸第29页§1.2蛋白质分子组成——氨基酸蛋白质化学氨基酸第30页§1.2蛋白质分子组成——氨基酸（二）化学性质1.氨基酸两性电离及等电点：

氨基酸既含有氨基，可接收H+，又含有羧基，可电离出H+，所以氨基酸含有酸碱两性性质。通常情况下，氨基酸以两性离子形式存在，以下列图所表示：

蛋白质化学氨基酸第31页§1.2蛋白质分子组成——氨基酸

从上图可知：氨基酸在酸性环境中，主要以阳离子形式存在，在碱性环境中，主要以阴离子形式存在。在某一pH环境下，以两性离子（兼性离子）形式存在。该pH称为该氨基酸等电点。所以氨基酸等电点能够定义为：氨基酸所带正负电荷相等时溶液pH。蛋白质化学氨基酸第32页§1.2蛋白质分子组成——氨基酸

氨基酸水溶液既可被酸滴定，又可被碱滴定，应该含有两性电离性质，现以甘氨酸为例来说明氨基酸两性电离特点。蛋白质化学氨基酸第33页§1.2蛋白质分子组成——氨基酸左图是甘氨酸电离酸碱滴定曲线，从左向右是用NaOH滴定曲线，溶液pH由小到大逐步升高；从右向左是用盐酸滴定曲线，溶液pH由大到小逐步降低。曲线中从左向右第一个拐点是氨基酸羧基解离50%状态，第二个拐点是氨基酸等电点，第三个拐点是氨基酸氨基解离50%状态。

蛋白质化学氨基酸第34页§1.2蛋白质分子组成——氨基酸

经过氨基酸滴定曲线，可用以下Henderson-Hasselbalch方程求出各解离基团解离常数（pK’）：

依据pK’可求出氨基酸等电点，可由其等电点左右两个pK，值算术平均值求出。蛋白质化学氨基酸第35页§1.2蛋白质分子组成——氨基酸中性氨基酸：

pI=(pK’1

+pK’2)/2pK’1为α-羧基解离常数,pK’2为α-氨基解离常数。氨基酸等电点计算蛋白质化学氨基酸第36页§1.2蛋白质分子组成——氨基酸蛋白质化学氨基酸第37页§1.2蛋白质分子组成——氨基酸蛋白质化学氨基酸第38页§1.2蛋白质分子组成——氨基酸二十种氨基酸pK，及等电点：蛋白质化学氨基酸第39页§1.2蛋白质分子组成——氨基酸2.由α-氨基参加反应：

(1)与亚硝酸反应：放出氮气，氮气二分之一来自氨基氮，二分之一来自亚硝酸，在通常情况下测定生成氮气体积量可计算氨基酸量，此反应可用于测定蛋白质水解程度。蛋白质化学氨基酸第40页(2)与甲醛反应：用过量中性甲醛与氨基酸反应，可游离出氢离子，然后用NaOH滴定，从消耗碱量能够计算出氨基酸含量。此法称为间接滴定法。§1.2蛋白质分子组成——氨基酸蛋白质化学氨基酸第41页§1.2蛋白质分子组成——氨基酸(3)与2,4-二硝基氟苯（2,4-DNFB）反应（Sanger反应）：生成黄色二硝基苯-氨基酸衍生物。(4)与苯异硫氰酸酯（PITC）反应（Edman反应）：生成苯乙内酰硫脲-氨基酸。(5)与丹磺酰氯（DNS-Cl）反应：生成荧光物质DNS-氨基酸。（3）、(4)、(5)反应用于蛋白质N-末端测定。蛋白质化学氨基酸第42页§1.2蛋白质分子组成——氨基酸3.α-羧基参加反应：

(1)与碱反应成盐(2)与醇反应成酯

(3)与酰化试剂反应成酰氯蛋白质化学氨基酸第43页§1.2蛋白质分子组成——氨基酸4.α-氨基与α-羧基共同参加反应--与茚三酮反应：除脯氨酸与羟脯氨酸外，可与其它氨基酸生成蓝紫色化合物。脯氨酸与羟脯氨酸为黄色化合物。蛋白质化学氨基酸第44页反应关键点A.该反应由NH2与COOH共同参加，-氨基酸特有B.茚三酮是强氧化剂C.该反应非常灵敏，可在570nm测定吸光值D.测定范围：0.5~50µg/mlE.脯氨酸与茚三酮直接生成黄色物质，440nm测定（不释放NH3），谷氨酰胺和天门冬酰胺与茚三酮直接生成棕色物质。应用：A.氨基酸定量分析（先用层析法分离）B.氨基酸自动分析仪：用阳离子交换树脂，将样品中氨基酸分离，自动定性定量，统计结果。蛋白质化学氨基酸第45页§1.2蛋白质分子组成——氨基酸4.α-氨基与α-羧基共同参加反应--与茚三酮反应蛋白质化学氨基酸第46页4.α-氨基与α-羧基共同参加反应--成肽反应

蛋白质化学氨基酸第47页§1.2蛋白质分子组成——氨基酸(1)

Millon反应：检测Tyr或含Tyr蛋白质反应。

Millon试剂：汞硝酸盐与亚硝酸盐溶液。

产物：红色化合物。(2)

Folin反应：检测Tyr或含Tyr蛋白质反应。

Folin试剂：磷