蛋白質(zhì)的構(gòu)件氨基酸及多肽

1、第2章 蛋白質(zhì),掌握蛋白質(zhì)的基本構(gòu)成單體氨基酸的結(jié)構(gòu)特點，從各氨基酸的結(jié)構(gòu)特點上理解氨基酸的分類。 掌握氨基酸的理化性質(zhì)，重點掌握兩性電離與等電點含義。 掌握蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的概念。 重點掌握蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的概念，二級結(jié)構(gòu)的基本類型：-螺旋及-折疊的結(jié)構(gòu)特點；了解幾種常見纖維狀蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)特性；了解超二級結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)域的概念。 了解蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)、四級結(jié)構(gòu)的概念及穩(wěn)定因素。 理解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。 掌握蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)：膠體性質(zhì)、兩性電離與等電點、沉淀作用、變性作用以及這些性質(zhì)的生理意義及實踐意義,2.1 氨基酸,2.1.1蛋白質(zhì)氨基酸的一般結(jié)構(gòu)及其分類 除甘氨酸和脯氨酸外，其他均具有如下結(jié)

2、構(gòu)通式,氨基酸,2.1.1蛋白質(zhì)氨基酸的一般結(jié)構(gòu)及其分類,氨基酸分類的方法有多種，目前常以氨基酸的R基團的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)作為氨基酸分類的基礎(chǔ)。 根據(jù)R基團的結(jié)構(gòu)可將20種氨基酸分為七類：R為脂肪族基團的氨基酸；R為芳香族基團的氨基酸；R為含硫基團的氨基酸；R為含羥基基團的氨基酸；R為堿性基團的氨基酸；R為酸性基團的氨基酸；R為含酰胺基團的氨基酸,2.1.1蛋白質(zhì)氨基酸的一般結(jié)構(gòu)及其分類,根據(jù)R基團的極性可將氨基酸分為四類：非極性R基團氨基酸；極性不帶電荷R基團氨基酸；R基團帶負電荷的氨基酸；R基團帶正電荷的氨基酸。這種分類方法更有利于說明不同氨基酸在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能上的作用。 氨基酸的名稱常使用三

3、字母的簡寫符號表示，有時也使用單個字母簡寫符號表示,氨基酸的結(jié)構(gòu),甘氨酸 Glycine,脂肪族氨基酸,氨基酸的結(jié)構(gòu),脂肪族氨基酸,甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine,氨基酸的結(jié)構(gòu),甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine 纈氨酸 Valine,脂肪族氨基酸,氨基酸的結(jié)構(gòu),甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine 纈氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine,脂肪族氨基酸,氨基酸的結(jié)構(gòu),甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine 纈氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine 異亮氨酸 Ileucine,脂肪族氨基酸,氨基酸的結(jié)構(gòu),甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Al

4、anine 纈氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine 異亮氨酸 Ileucine 脯氨酸 Proline,亞氨基酸,氨基酸的結(jié)構(gòu),甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine 纈氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine 異亮氨酸 Ileucine 脯氨酸 Proline 甲硫氨酸 Methionine,含硫氨基酸,氨基酸的結(jié)構(gòu),甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine 纈氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine 異亮氨酸 Ileucine 脯氨酸 Proline 甲硫氨酸 Methionine 半胱氨酸 Cysteine,含硫氨基酸,氨基酸的結(jié)構(gòu),芳香族氨基酸,苯丙氨酸 Phe

5、nylalanine,氨基酸的結(jié)構(gòu),芳香族氨基酸,苯丙氨酸 Phenylalanine 酪氨酸 Tyrosine,氨基酸的結(jié)構(gòu),堿性氨基酸,精氨酸 Arginine 賴氨酸 Lysine 組氨酸 Histidine,氨基酸的結(jié)構(gòu),天冬氨酸 Aspartate,酸性氨基酸,氨基酸的結(jié)構(gòu),天冬氨酸 Aspartate 谷氨酸 Glutamate,酸性氨基酸,氨基酸的結(jié)構(gòu),絲氨酸 Serine,含羥基氨基酸,氨基酸的結(jié)構(gòu),絲氨酸 Serine 蘇氨酸 Threonine,含羥基氨基酸,氨基酸的結(jié)構(gòu),天冬酰胺 Asparagine,含酰胺氨基酸,氨基酸的結(jié)構(gòu),天冬酰胺 Asparagine 谷酰胺 G

6、lutamine,含酰胺氨基酸,1、氨基酸的光吸收及旋光性,除甘氨酸外，氨基酸均含有一個手性-碳原子，因此都具有旋光性。比旋光度是氨基酸的重要物理常數(shù)之一，是鑒別各種氨基酸的重要依據(jù)。 偏振光透過1dm旋光管及1g/mL旋光物質(zhì)的溶液，在一定溫度下測得的旋光度，稱為比旋光度。 a=100a/lc，a為比旋度、a為旋度值、l為旋光管長（單位為dm）、c為每100ml溶液中的樣品重量（單位為g,2.1.2 氨基酸的理化性質(zhì),氨基酸的光吸收,構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種氨基酸在可見光區(qū)都沒有光吸收，但在遠紫外區(qū)(220nm)均有光吸收。 在近紫外區(qū)(220-300nm)只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能

7、力。 酪氨酸的max275nm，275=1.4x103; 苯丙氨酸的max257nm，257=2.0 x102; 色氨酸的max280nm，280=5.6x103; A=-lgT=cl,2、氨基酸的離解性質(zhì)及等電點,氨基酸在結(jié)晶形態(tài)或在水溶液中，并不是以游離的羧基或氨基形式存在，而是離解成兩性離子。在兩性離子中，氨基是以質(zhì)子化(-NH3+)形式存在，羧基是以離解狀態(tài)(-COO-)存在。 在不同的pH條件下，兩性離子的狀態(tài)也隨之發(fā)生變化,pH 1 7 10 凈電荷 +1 0 -1 正離子 兩性離子 負離子 等電點PI,氨基酸的等電點,在一定的pH條件下，氨基酸分子中所帶的正電荷和負電荷數(shù)相同，即

8、凈電荷為零，此時溶液的pH稱為該種氨基酸的等電點（isoelectric point），用符號pI表示。 當溶液的pH等于等電點即pH=pI時，溶液中的氨基酸凈電荷為零，在電場中既不向正極移動，也不向負極移動，主要以兩性離子存在，但也有少量的而且數(shù)量相等的正、負離子，還有極少量的中性分子；并且，由于靜電作用，此時氨基酸的溶解度最小。 當溶液的pH小于等電點即pHpI時，氨基酸帶負電荷，在電場中向正極移動,氨基酸的等電點,氨基酸的等電點,側(cè)鏈不含離解基團的中性氨基酸，其等電點是它的pK1和pK2的算術(shù)平均值：pI = (pK1 + pK2 )/2 同樣，對于側(cè)鏈含有可解離基團的氨基酸，其pI值也

9、決定于兩性離子兩邊的pK值的算術(shù)平均值。 酸性氨基酸：pI = (pK1 + pKR-COO- )/2 堿性氨基酸：pI = (pK2 + pKR-NH2 )/2 計算氨基酸的pI 和氨基酸溶液的pH,3. 氨基酸的化學(xué)性質(zhì),氨基酸的化學(xué)反應(yīng)主要是指氨基酸分子中的-氨基和-羧基以及R基團所參與的反應(yīng)。下面著重介紹幾種在蛋白質(zhì)化學(xué)及結(jié)構(gòu)測定中具有重要意義的化學(xué)反應(yīng)。 1）茚三酮反應(yīng)（Ninhydrin reaction,茚三酮,2）桑格反應(yīng)（Sanger reaction） Sanger反應(yīng)由弗雷德里克桑格（Frederick Sanger）首先發(fā)現(xiàn)，是氨基酸與2,4-二硝基氟苯的反應(yīng)。在弱堿性

10、（pH 89）、暗處、室溫或40條件下，氨基酸的-氨基很容易與2,4-二硝基氟苯（2,4-dinitrofluorobenzene，F(xiàn)DNB）反應(yīng)，生成黃色的2,4-二硝基氨基酸（dinitrophenyl amino acid，DNP-氨基酸,4. 氨基酸的溶解性質(zhì),氨基酸多為無色晶型固體。在有機化合物中，氨基酸屬于熔點高的化合物，其熔點約為200300。氨基酸不溶于石油醚、苯等非極性溶劑，有一定的水溶性。不同的氨基酸在水中的溶解度相差較大，常見氨基酸溶解度見表2-7,2.1.3 氨基酸混合物的分離和分析,為了測定蛋白質(zhì)中氨基酸的含量、組成或從蛋白質(zhì)水解液中制取氨基酸，都需要對氨基酸混合物進

11、行分析和分離工作。其方法較多，而目前使用較多的是層析法,氨基酸的分離分析,層析法：也稱色譜法（chromatography），是一種物理的分離方法。它是利用混合物中各組分的物理化學(xué)性質(zhì)的差別，使各組分以不同程度分布在兩個相中，其中一個相為固定的（稱為固定相），另一個相則流過此固定相（稱為流動相）并使各組分以不同速度移動，從而達到分離,按層析原理分類,1、肽的基本問題 一個氨基酸的氨基與另一個氨基酸的羧基之間失水形成的酰胺鍵稱為肽鍵，所形成的化合物稱為肽。 由兩個氨基酸組成的肽稱為二肽，由多個氨基酸組成的肽則稱為多肽。組成多肽的氨基酸單元稱為氨基酸殘基,2.2 肽,在多肽鏈中，氨基酸殘基按一定的

12、順序排列，這種排列順序稱為氨基酸順序 通常在多肽鏈的一端含有一個游離的-氨基，稱為氨基端或N-端；在另一端含有一個游離的-羧基，稱為羧基端或C-端。 氨基酸的順序是從N-端的氨基酸殘基開始，以C-端氨基酸殘基為終點的排列順序。如上述五肽可表示為： Ser-Val-Tyr-Asp-Gln,2.肽鍵的結(jié)構(gòu),肽鍵的特點是氮原子上的孤對電子與羰基具有明顯的共軛作用。 組成肽鍵的原子處于同一平面。 肽鍵中的C-N鍵具有部分雙鍵性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)。 在大多數(shù)情況下，以反式結(jié)構(gòu)存在,順反構(gòu)型體,定義立體異構(gòu)的一種，由于雙鍵不能自由旋轉(zhuǎn)引起的，一般指烯烴的雙鍵，也有C=N雙鍵，N=N雙鍵及環(huán)狀等化合物的順反異

13、構(gòu)。 順式異構(gòu)體：兩個相同原子或基團在雙鍵同一側(cè)的為順式異構(gòu)體，也用 cis- 來表示。 反式異構(gòu)體：兩個相同原子或基團分別在雙鍵兩側(cè)的為反式異構(gòu)體，也用 trans- 來表示,3、多肽的理化性質(zhì),1）多肽的兩性離解:主要決定于游離末端-NH2、游離末端-COOH 以及側(cè)鏈R基上可解離功能基團。在長肽或蛋白質(zhì)中，可解離功能基團主要是側(cè)鏈上的。多肽的等電點，隨著肽鏈內(nèi)酸性氨基酸殘基數(shù)的增加而下降，隨著肽鏈內(nèi)堿性氨基酸殘基數(shù)的增加而上升。（2）旋光性：一般短肽的旋光度等于其各個氨基酸的旋光度的總和。蛋白質(zhì)水解得到的各種短肽，只要不發(fā)生消旋作用，也具有旋光性,3）.多肽鏈的反應(yīng)： A. 多肽鏈的水解； B. 氨基酸的鄰基反應(yīng) C. 顏色反應(yīng),茚三酮反應(yīng)的原理,在加熱條件下，氨基酸或肽與茚三酮反應(yīng)生成紫色（與脯氨酸反應(yīng)生成紅色）化合物的反應(yīng),雙縮脲反應(yīng)的原理,在堿性溶液中，雙縮脲（NH2-CO-NH-CO-NH2）與Cu2+結(jié)合，生成紫紅色的絡(luò)合物，這一呈色反應(yīng)成為雙縮脲反應(yīng)。蛋白質(zhì)分子中含有兩個以上的肽鍵，具有類似于雙縮脲的結(jié)構(gòu)，因此能發(fā)生雙縮脲反應(yīng)。