蛋白质化学组成和分类

蛋白质化学组成和分类第1页/共21页蛋白质是一类含氮有机化合物，除含有碳、氢、氧外，还有氮和少量的硫。某些蛋白质还含有其他一些元素，主要是磷、铁、碘、锌和铜等。这些元素在蛋白质中的组成百分比约为：碳50％氢7％氧23％氮16%(蛋白质系数)

硫0—3％其他微量一、蛋白质的化学组成和分类1、化学组成第2页/共21页

2、蛋白质的分类(1)依据蛋白质的形状和溶解度可分为球状蛋白质、纤维状蛋白质和膜蛋白。球状蛋白质：分子外形接近球形或椭圆形。纤维状蛋白质：分子外形类似纤维或细棒。又可分为可溶性纤维状蛋白和不溶性纤维状蛋白质膜蛋白：与细胞的各种膜系统结合存在。一、蛋白质的化学组成和分类第3页/共21页（2）依据蛋白质的组成分类可以分为单纯蛋白和缀合蛋白●单纯蛋白质（简单蛋白质），只有氨基酸构成，简单蛋白根据溶解度又分为清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白、精蛋白、组蛋白和硬蛋白●缀合蛋白质或结合蛋白质，除含氨基酸外还含其他物质，这些非蛋白部分叫辅基或配体，结合蛋白又根据非蛋白组分分为核蛋白、糖蛋白、脂蛋白、磷蛋白、金属蛋白、血红素蛋白和黄素蛋白一、蛋白质的化学组成和分类2、蛋白质的分类第4页/共21页（3）按功能分类酶蛋白、调节蛋白、转运蛋白、贮存蛋白、收缩蛋白、防御蛋白、毒蛋白、膜蛋白、胶原蛋白、角蛋白、弹性蛋白、丝心蛋白等

一、蛋白质的化学组成和分类2、蛋白质的分类第5页/共21页二、蛋白质的水解蛋白质完全水解（彻底水解)：产物为各种氨基酸混合物◆蛋白质不完全水解(部分水解):产物为各种大小不等的肽段和氨基酸.◆酸、碱和蛋白酶都可以将蛋白质水解，各自的优缺点。第6页/共21页三、α-氨基酸的一般结构组成蛋白质的常见氨基酸：从细菌到人类，所有蛋白质都主要由20种标准氨基酸（或称基本氨基酸或常见氨基酸或天然氨基酸）（standardaminoacids)组成组成蛋白质的不常见氨基酸：它们都是在已合成的肽链上由常见氨基酸经专一酶催化修饰而来。非蛋白质氨基酸第7页/共21页

-氨基酸可变部分不变部分1、常见氨基酸的结构及结构通式除脯氨酸外，其他均具有如下结构通式。三、α-氨基酸的一般结构第8页/共21页2、氨基酸在结构的共同点(1)都是α-氨基酸。(2)不同的氨基酸R不同。(3)除甘氨酸外，α-碳原子都是手性碳原子。(4)两性离子：氨基酸在结晶状态或在水溶液中，主要离解成两（兼）性离子的形式（又叫偶极离子），中性分子数极少。(5)旋光性：除Gly外，都具旋光性.三、α-氨基酸的一般结构第9页/共21页3.蛋白质中几种重要的不常见氨基酸蛋白质中的不常见的氨基酸，通常是由相应的基本氨基酸衍生而来的。其中重要的有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。这些不常见蛋白质氨基酸的结构如下。三、α-氨基酸的一般结构第10页/共21页4、非蛋白质氨基酸在各组织和细胞中还存在200多种非蛋白质氨基酸，这些氨基酸是基本氨基酸的衍生物，也有一些是β-，γ-或δ-氨基酸，有的是D-型氨基酸。如：NH2-CH2-CH2-COO-β-丙氨酸NH2-CH2-CH2CH2-COO-γ-氨基丁酸HS-CH2-CH2CH-COO-H3N+高半胱氨酸H2N-C-NH-(CH2)2-CH-COO-H3N+O=瓜氨酸三、α-氨基酸的一般结构第11页/共21页四、氨基酸的分类可分为蛋白质中常见氨基酸，蛋白质中不常见氨基酸和非蛋白氨基酸。蛋白质中常见氨基酸又根据R-基的结构和极性大小进行分类。第12页/共21页1、根据R的化学结构（1）脂肪族氨基酸：

1）疏水性：Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Met、Cys；

2）极性：Arg、Lys、Asp、Glu、Asn、Gln、Ser、Thr（2）芳香族氨基酸：Phe、Tyr、Trp（3）杂环氨基酸：His（4）杂环亚氨基酸：Pro2、根据R的极性（1）极性氨基酸：

1）不带电：Ser、Thr、Asn、Gln、Tyr、Cys；

2）带正电：His、Lys、Arg；

3）带负电：Asp、Glu（2）非极性氨基酸：Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Phe、Met、Pro、Trp四、氨基酸的分类第13页/共21页3、必需氨基酸依据人体或动物体是否能合成，可分为必需氨基酸和非必需氨基酸，人体或动物体不能合成，只能由食物提供的氨基酸叫必需aa。成年人8种,婴幼儿能合成组氨酸和精氨酸，但合成量不能满足需要，仍需从食物中供给。动物10种（精、组氨酸）。八种必需氨基酸包括：苏缬亮异亮，苯丙属芳香。还有色赖蛋，缺一人遭殃。动物需十种，精氨组莫忘。

四、氨基酸的分类第14页/共21页五、氨基酸的一般性质氨基酸为无色结晶或粉末，每种氨基酸都有自己的特有结晶形状，与相应的有机酸相比，氨基酸的熔点较高，一般都大于200℃以上.不同氨基酸味道不同，有的鲜美，有的甘苦，有的无味组成蛋白质的氨基酸，除甘氨酸外均含有不对称碳原子，具有旋光性.。除半胱氨酸、酪氨酸外，氨基酸一般不溶于水，但在稀碱或稀酸溶液中溶解最好，除了脯氨酸溶于乙醇、乙醚外，决大多数氨基酸不溶于有机溶剂，所以可用有机溶剂沉淀氨基酸，第15页/共21页（一）氨基酸的解离1、氨基酸在晶体状态和水溶液中主要以兼性离子（也叫偶极离子）的形式存在。2、氨基酸完全质子化时，可看成为多元酸，侧链不解离的中性氨基酸可看为二元酸，酸性和碱性氨基酸可看为是三元酸COOH│H3+N-C—H│CH3COOH│H3+N-C—H│CH2

│COOHCOOH│H3+N-C—H│(CH)2

│NH3+六、氨基酸酸碱化学第16页/共21页

3、以一氨基一羧基的氨基酸为例来介绍氨基酸的解离情况,这类氨基酸完全质子化时，具有2个可解离的H，是二元弱酸。净电荷+10-1阳离子（A+）两性离子（Ao）阴离子（A-)pH＜pI等电点PIpH＞pIKα1,Kα2分别代表α-碳原子上的-COOH和-NH3+的解离常数,pKa1和pKa2分别代表α-碳原子上的-COOH和-NH3+的解离常数的负对数值,pK值通过氨基酸的酸碱滴定曲线来测得。一般情况下会给出。+H+pKα1+OH-+H+pKα2+OH-六、氨基酸酸碱化学第17页/共21页

(二)氨基酸等电点定义：当调节氨基酸溶液的pH，使氨基酸分子上的-NH3+和-COO-的解离度完全相等时，氨基酸所带的净电荷为0，在电场中既不向阳极也不向阴极移动，此时氨基酸所处溶液的pH值即为该氨基酸的等电点，以符号pI表示。在等电点时，即氨基酸处于两性离子状态。由于静电作用，在等电点时，aa的溶解度最小，易沉淀，据此性质可分离制备氨基酸。也可以根据这个原理，在实验室中求氨基酸的pI值氨基酸的pI也可依据可解离基团的pK值计算六、氨基酸酸碱化学第18页/共21页α-氨基和α-羧基参加的反应：氨基酸与茚三酮的反应α-羧基参加的反应α-氨基参加的反应甲醛的反应酰化剂反应▲与丹酰氯反应▲氨基酸与荧光胺反应▲与5,5′-双硫基-双（2-硝基苯甲酸）反应烃化剂反应▲2,4-二硝基氟苯(DNFB)的反应▲异硫氰酸苯酯（PITC）的反应▲成酯反应▲成酰胺反应▲成酰氯反应七、氨基酸的化学反应第19页/共21页八、氨基酸的光谱性质——紫外吸收光谱构成蛋白质的20种氨基酸在可见光区都没有光吸收，在红外区和远紫外区（λ＜200nm）都有光吸收。在近紫外区(220-300nm)只有芳香氨基酸（酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸