蛋白质的构件氨基酸

1、组成蛋白质的元素主要有C、H、O、N和S。

有些蛋白质含有少量磷、硒或金属元素铁、铜、锌、锰、钴、钼，个别蛋白质还含有碘。一、蛋白质的化学组成和分类本文档共58页；当前第1页；编辑于星期六\16点52分各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16%。100克样品中蛋白质的含量(g%)=每克样品含氮克数×6.25×1001/16%蛋白质元素组成的特点测氮的方法：凯氏定氮法本文档共58页；当前第2页；编辑于星期六\16点52分2、蛋白质按组成成分分类

简单蛋白质：蛋白质组分中只含有α-氨基酸。天然蛋白质大多属于此类。可根据溶解度分类。

缀合蛋白质：此类蛋白由单纯蛋白质与称做辅基的非蛋白物质结合而成。

在缀合蛋白质中都是以蛋白质为其主体成分，各种辅基为其次要组成。可根据辅基成分分类。

本文档共58页；当前第3页；编辑于星期六\16点52分蛋白质在酸性、碱性、酶等条件下发生水解，蛋白质的水解中间过程，可以生成多肽，但水解的最终产物都是氨基酸。蛋白质水解生成氨基酸大约有20余种，天然蛋白质水解的最终产物都是α-氨基酸。二、蛋白质的水解本文档共58页；当前第4页；编辑于星期六\16点52分根据水解程度1、完全水解：彻底水解得到的水解产物为各种氨基酸的混合物。2、部分水解：不完全水解得到的水解产物使各种大小不等的肽段和单个氨基酸。本文档共58页；当前第5页；编辑于星期六\16点52分蛋白质的水解（可被酸、碱、蛋白酶水解）L-和L或D-α－

氨基酸的混合物完全水解酸或碱催化水解几种蛋白酶催化水解部分水解得到多肽片段L-α－氨基酸的混合物蛋白质本文档共58页；当前第6页；编辑于星期六\16点52分三种水解方法的优缺点：1、酸水解：优点：水解彻底，水解的最终产物是L-氨基酸，不引起消旋，没有旋光异构体的产生。缺点：营养价值较高的色氨酸几乎全部被破环，此外，含羟基的丝氨酸、苏氨酸等也有部分被破坏。天冬酰胺和谷氨酰胺脱酰胺基。

2、碱水解：优点：色氨酸不被破坏。缺点：水解产生的氨基酸发生旋光异构作用，产物有D-型和L-型两类氨基酸。D-型氨基酸不能被人体分解利用，因而营养价值减半；此外，丝氨酸、苏氨酸、赖氨酸、胱氨酸等大部分被破坏，因此碱水解法一般很少使用。

3、酶水解：优点：条件温和，氨基酸完全不被破坏，不发生旋光异构现象。缺点：水解不彻底，中间产物较多，所需时间长。本文档共58页；当前第7页；编辑于星期六\16点52分蛋白质强酸、强碱完全水解20种氨基酸混合物氨基酸是蛋白质的基本结构单元绝大多数的蛋白质都是由20种氨基酸组成，这20种氨基酸被称为基本氨基酸本文档共58页；当前第8页；编辑于星期六\16点52分（1）组成蛋白质（2）一些aa及其衍生物充当化学信号分子

-氨基丁酸，色氨酸衍生物：5-羟色胺、褪黑激素，都是神经递质，甲状腺素（Tyr衍生物），吲哚乙酸（Trp衍生物）都是激素（3）氨基酸是许多含N分子的前体物

核酸的含氮碱基、血红素、叶绿素的合成都需要aa（4）一些基本氨基酸和非基本aa是代谢中间物

（精氨酸、瓜氨酸、鸟氨酸)尿素循环的中间物氨基酸的功能本文档共58页；当前第9页；编辑于星期六\16点52分构成蛋白质分子的基本结构单元氨基酸构成蛋白质的常见氨基酸有20种—基本氨基酸氨基酸——蛋白质的构件分子本文档共58页；当前第10页；编辑于星期六\16点52分存在自然界中的氨基酸有300余种，但组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种，且均属L-氨基酸（甘氨酸除外）的-氨基酸。三、-氨基酸的一般结构本文档共58页；当前第11页；编辑于星期六\16点52分作为构成蛋白质的基本单位，氨基酸中只有20种基本氨基酸是在生物界中普遍存在的，且它们具有相同的结构通式。

氨基酸的通式(Fischer投影式）不同氨基酸在于R基团就不同侧链基团本文档共58页；当前第12页；编辑于星期六\16点52分H甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸的通式R本文档共58页；当前第13页；编辑于星期六\16点52分肽平面：连接在肽键上的六个原子共处于一个平面上。肽单位：肽链主链上的重复结构，-CO–NH–。本文档共58页；当前第14页；编辑于星期六\16点52分在某一特定pH值溶液时，氨基酸主要以兼性离子形式存在，净电荷为零，在电场中不向电场的正极或负极移动，这时的溶液pH值称为该氨基酸的等电点。+H+HHHA0A－A＋K1K2本文档共58页；当前第15页；编辑于星期六\16点52分基本氨基酸：参与蛋白质组成常见的20种氨基酸，是组成生命体中的蛋白质的主要单元。蛋白质氨基酸：参与蛋白质组成。非蛋白质氨基酸：近300种，不参与蛋白质组成。

四、氨基酸的分类本文档共58页；当前第16页；编辑于星期六\16点52分20种氨基酸的发现年代表天冬酰胺1806Vauquelin天门冬芽甘氨酸1820Braconnot明胶亮氨酸1820Braconnot羊毛、肌肉酪氨酸1849Bopp奶酪丝氨酸1865Cramer蚕丝谷氨酸1866Ritthausen面筋天冬氨酸1868Ritthausen蚕豆苯丙氨酸1881Schultze羽扇豆芽丙氨酸1881Weyl丝心蛋白赖氨酸1889Drechsel珊瑚精氨酸1895Hedin牛角组氨酸1896Kossel,Hedin奶酪胱氨酸1899Morner牛角缬氨酸1901Fischer奶酪脯氨酸1901Fischer奶酪色氨酸1901Hopkins奶酪异亮氨酸1904Erhlich纤维蛋白甲硫氨酸1922Mueller奶酪苏氨酸1935

McCoyetal奶酪本文档共58页；当前第17页；编辑于星期六\16点52分基本氨基酸的名称与符号Alanine 丙氨酸 Ala AArginine 精氨酸 Arg RAsparagine 天冬酰胺 Asn NAsparticacid 天冬氨酸 Asp DCysteine 半胱氨酸 Cys CGlutamine 谷氨酰胺 Gln QGlutamicacid 谷氨酸 Glu EGlycine 甘氨酸 Gly GHistidine 组氨酸 His HIsoleucine 异亮氨酸 Ile ILeucine 亮氨酸 Leu LLysine 赖氨酸 Lys KMethionine 甲硫氨酸/蛋氨酸Met MPhenylalanine 苯丙氨酸 Phe FProline 脯氨酸 Pro PSerine 丝氨酸 Ser SThreonine 苏氨酸 Thr TTryptophan 色氨酸 Trp WTyrosine 酪氨酸 Tyr YValine 缬氨酸 Val VBZAsxGlx本文档共58页；当前第18页；编辑于星期六\16点52分(一)常见的蛋白质氨基酸20种(或称基本氨基酸)

1．根据侧链R基团的化学结构脂肪族氨基酸：最多根据分子中羧酸和氨基的比例中性氨基酸:酸性氨基酸：碱性氨基酸：芳香族氨基酸杂环氨基酸

2．根据侧链R基团是否有极性(在pH7左右时)非极性R基氨基酸不带电荷的极性R基氨基酸带正电荷的R基氨基酸（组氨酸R基pH7附近解离）带负电荷的R基氨基酸本文档共58页；当前第19页；编辑于星期六\16点52分脂肪族氨基酸中性AA（1个-NH3+和1个-COO-）甘氨酸（Gly,G）丙氨酸（Ala,A）缬氨酸（Val,V）亮氨酸（Leu,L）异亮氨酸（Ile,I）＊脯氨酸（Pro,P）亚氨基酸本文档共58页；当前第20页；编辑于星期六\16点52分芳香族氨基酸苯丙氨酸（Phe,F）酪氨酸（Tyr,Y）色氨酸（Trp,W）中性AA（1个-NH3+和1个-COO-）吲哚基本文档共58页；当前第21页；编辑于星期六\16点52分醇类氨基酸中性AA（1个-NH3+和1个-COO-）丝氨酸（Ser,S）苏氨酸（Thr,T）＊本文档共58页；当前第22页；编辑于星期六\16点52分中性AA（1个-NH3+和1个-COO-）半胱氨酸（Cys,C）甲硫氨酸/蛋氨酸（Met,M）含硫氨基酸本文档共58页；当前第23页；编辑于星期六\16点52分中性AA（1个-NH3+和1个-COO-）酰胺类氨基酸天冬酰胺（Asn,N）谷氨酰胺（Gln,Q）生理pH范围内酰胺基不被质子化本文档共58页；当前第24页；编辑于星期六\16点52分天冬氨酸（Asp,D）谷氨酸（Glu,E）酸性AA（1个-NH3+和2个-COO-）本文档共58页；当前第25页；编辑于星期六\16点52分碱性AA（2个-NH3+和1个-COO-）赖氨酸（Lys,K）精氨酸（Arg,R）组氨酸（His,H）咪唑基胍基本文档共58页；当前第26页；编辑于星期六\16点52分氨基酸的极性分类总结“极性或非极性，是蛋白质性质之所系。”本文档共58页；当前第27页；编辑于星期六\16点52分二十种氨基酸的化学结构本文档共58页；当前第28页；编辑于星期六\16点52分（二）不常见的蛋白质氨基酸参与蛋白质组成的常见氨基酸或称基本氨基酸只有20种。此外，在某些蛋白质中还存在若干种不常见的蛋白质氨基酸。也就是说组成蛋白质的氨基酸包括20种常见的蛋白质氨基酸（或称基本氨基酸）和一些不常见的蛋白质氨基酸（不常见的蛋白质氨基酸都是由相应的常见氨基酸经修饰而来的）。本文档共58页；当前第29页；编辑于星期六\16点52分几种重要的不常见氨基酸从少数蛋白质中分离出一些不常见的氨基酸，通常称为不常见蛋白质氨基酸。这些氨基酸都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。本文档共58页；当前第30页；编辑于星期六\16点52分（三）非蛋白质氨基酸不存在于蛋白质分子中而以游离状态和结合状态存在于生物体的各种组织和细胞的氨基酸。其不参与蛋白质合成，但有些是很重要的代谢物前体或中间产物，如瓜氨酸与鸟氨酸是合成精氨酸的中间产物。本文档共58页；当前第31页；编辑于星期六\16点52分必需氨基酸（8种）：指人体不能合成，必须从食物中摄取：Ile,Met,Val,Leu,Trp,Phe,Thr,Lys半必需氨基酸（2种）：指人体可以合成但合成量不能满足人体需要（特别是婴幼儿）：His，Arg非必需氨基酸：指人体可以合成的氨基酸：其余十种。按氨基酸是否能在人体内合成分类一家携两三本书来本文档共58页；当前第32页；编辑于星期六\16点52分需搭配膳食以保证营养均衡本文档共58页；当前第33页；编辑于星期六\16点52分（一）氨基酸的解离氨基酸在水溶液或结晶内基本上均以兼性离子或偶极离子的形式存在。所谓两性离子是指在同一个氨基酸分子上带有能释放出质子的NH3正离子和能接受质子的COO-负离子，因此氨基酸是两性电解质。

五、氨基酸的酸碱性质本文档共58页；当前第34页；编辑于星期六\16点52分氨基酸是兼性离子

质子受体和质子供体。所谓兼性离子是指在同一分子上带有能释放质子的正离子基团和能接受质子的负离子基团。兼性离子本身既是酸又是碱。因此它既可以和酸反应，也可以和碱反应。实验证明：氨基酸在水溶液中或在晶体状态时，都以兼性离子形式存在。

本文档共58页；当前第35页；编辑于星期六\16点52分pH=pI+OH-pH>pI+H++OH-+H+pH<pI氨基酸的兼性离子阳离子阴离子本文档共58页；当前第36页；编辑于星期六\16点52分氨基酸在结晶形态或在水溶液中，并不是以游离的羧基或氨基形式存在，而是离解成兼性离子。在兼性离子中，氨基是以质子化(-NH3+)形式存在，羧基是以离解状态(-COO-)存在。在不同的pH条件下，两性离子的状态也随之发生变化。PH1710净电荷+10-1

正离子兼性离子负离子

氨基酸的pK值和氨基酸解离的关系

本文档共58页；当前第37页；编辑于星期六\16点52分解离常数：解离式中Ka1和Ka2分别代表α－碳原子上-COOH和-NH3的表现解离常数。在生化上，解离常数是在特定条件下（一定溶液浓度和离子强度）测定的。等电点的计算可由其分子上解离基团的表观解离常数来确定。本文档共58页；当前第38页；编辑于星期六\16点52分Handerson-Hasselbalch公式pH=pKa+lg（[A-]/[HA]）=pKa+lg（[碱]/[酸]）可计算出在任一pH条件下一种氨基酸的各种离子的比例。氨基酸的带电状况与溶液的pH值有关。

pK：基团一半解离时的pH。pH=pKa+lg[质子供体］[质子受体］本文档共58页；当前第39页；编辑于星期六\16点52分甘氨酸的滴定（解离）曲线分步解离：Ka1=[A0][H+][A+][A-][H+]Ka2=[A0]Ka1=[H+]

pKa1=pHKa2=[H+]

pKa2=pH本文档共58页；当前第40页；编辑于星期六\16点52分(二)氨基酸的等电点在某一特定pH值溶液时，氨基酸主要以两性离子形式存在，净电荷为零，在电场中不向电场的正极或负极移动，这时的溶液pH值称为该氨基酸的等电点。+H+HHHA0A－A＋K1K2本文档共58页；当前第41页；编辑于星期六\16点52分等电点的计算1.侧链不含离解基团的中性氨基酸

pI=(pKa1+pKa2)/2

2.侧链含有可解离基团的氨基酸酸性氨基酸：pI=(pKa1+pKR)/2

碱性氨基酸：pI=(pKa2+pKR)/2

半胱氨酸：pI=(pKa1+pKR)/2本文档共58页；当前第42页；编辑于星期六\16点52分其共性有：缩合反应、手性（Gly除外）、两性解离、具有等电点，以及氨基酸氨基和羧基参与的化学反应，包括与亚硝酸的反应、与甲醛的反应、Sanger反应、与异硫氰酸苯酯的反应和与茚三酮的反应等。只有脯氨酸和羟脯氨酸与茚三酮反应产生黄色物质，其余生成蓝紫色物质，利用此反应可对氨基酸进行定性或定量分析。多数氨基酸的侧链可能发生特殊的反应，可以此鉴定氨基酸。六、氨基酸的化学反应本文档共58页；当前第43页；编辑于星期六\16点52分(一)α-羧基参加的反应1.成酯反应：羧基被保护，氨基被活化。2.成酰氯反应：氨基被保护，羧基被活化，在多肽人工合成中常用。3.脱羧基反应：4.叠氮反应：常用于多肽的合成。本文档共58页；当前第44页；编辑于星期六\16点52分◆与亚硝酸的反应VanSlyke定氮◆与甲醛的反应氨基滴定◆与酰化试剂的反应氨基保护基◆与2,4-二硝基氟苯(FDNB)的反应测序◆与Edman试剂(PITC苯异硫氢酸酯)测序■与二甲基氨基萘磺酰氯(DNS-Cl)的反应测序(二)α-氨基参加的反应本文档共58页；当前第45页；编辑于星期六\16点52分（三）茚三酮反应在加热条件及弱酸环境下，氨基酸或肽与茚三酮反应生成紫蓝色（与天冬酰胺则形成棕色产物。与脯氨酸或羟脯氨酸反应生成(亮）黄色）化合物及相应的醛和二氧化碳的反应。茚三酮反应，即：所有氨基酸及具有游离α-氨基和α-羧基的肽与茚三酮反应都产生蓝紫色物质，只有脯氨酸和羟脯氨酸与茚三酮反应产生（亮）黄色物质。此反应十分灵敏，根据反应所生成的蓝紫色的深浅，用分光光度计在570nm波长下进行比色就可测定样品中氨基酸的含量（在一定浓度范围内，显色溶液的吸光率与氨基酸的含量成正比），也可以在分离氨基酸时作为显色剂对氨基酸进行定性或定量分析。本文档共58页；当前第46页；编辑于星期六\16点52分α-氨基和α-羧基共同参加的反应570本文档共58页；当前第47页；编辑于星期六\16点52分(四)侧链R基参加的反应

功能团有：羟基、酚基、巯基(包括二硫键)、吲

哚基、咪唑基、胍基、甲硫基、非α-氨基和非α-羧基等。侧链功能团发生共价化学改变

－－蛋白质的化学修饰

本文档共58页；当前第48页；编辑于星期六\16点52分

半胱