第3章_氨基酸PPT課件

1、蛋白質的構件分子蛋白質的構件分子Protein Architecture一、氨基酸一、氨基酸第1頁/共82頁（一）（一） 蛋白質水解蛋白質水解 蛋白質和多肽的肽鍵可被催化水解蛋白質和多肽的肽鍵可被催化水解 酸酸/ /堿堿能將蛋白能將蛋白完全水解完全水解 酶酶水解一般是水解一般是部分水解部分水解得到各種得到各種AAAA的混合的混合物物得到多肽片段和得到多肽片段和AAAA的混合物的混合物氨基酸是蛋白質的基本結構單元氨基酸是蛋白質的基本結構單元蛋白質蛋白質月示月示胨胨多肽多肽肽肽AAAA 1*104 5*103 2*103 1000 200 100 -500第2頁/共82頁第3頁/共82頁什么是氨基

2、酸？什么是氨基酸？第4頁/共82頁第5頁/共82頁 -C-C-C-C-COOH-C-C-C-C-COOH -C-C-C-C(NH-C-C-C-C(NH2 2)-COOH -)-COOH -氨基酸氨基酸 -C-C-C(NH-C-C-C(NH2 2)-C-COOH -)-C-COOH -氨基酸氨基酸 -C-C(NH-C-C(NH2 2)-C-C-COOH -)-C-C-COOH -氨基酸氨基酸什么是什么是-氨基酸？氨基酸？第6頁/共82頁 大多數(shù)大多數(shù)AAAA在中性在中性pHpH時呈時呈兼性離子兼性離子狀態(tài)狀態(tài): : 除甘氨酸外，除甘氨酸外，1919種種AAAA都具有旋光性。都具有旋光性。 除胱氨

3、酸和酪氨酸外，其余除胱氨酸和酪氨酸外，其余AAAA都能溶于水。都能溶于水。COO-NH3+第7頁/共82頁二、氨基酸的分類二、氨基酸的分類（一）常見的蛋白質氨基酸（一）常見的蛋白質氨基酸第8頁/共82頁按基的化學結構分類：按基的化學結構分類：、脂肪族、脂肪族aaaa（）中性（）中性aaaa甘氨酸甘氨酸丙氨酸丙氨酸纈氨酸纈氨酸亮氨酸亮氨酸異亮氨酸異亮氨酸第9頁/共82頁（2 2）含羥基或硫）含羥基或硫aaaa絲氨酸絲氨酸蘇氨酸蘇氨酸半胱氨酸半胱氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸第10頁/共82頁第11頁/共82頁（）酸性（）酸性aaaa及其酰胺及其酰胺天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸門冬酰胺門冬酰胺谷氨酰胺谷氨酰

4、胺第12頁/共82頁（）堿性（）堿性aaaa賴氨酸賴氨酸精氨酸精氨酸第13頁/共82頁、芳香族、芳香族aaaa苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸色氨酸色氨酸第14頁/共82頁、雜環(huán)、雜環(huán)aaaa組氨酸組氨酸脯氨酸脯氨酸第15頁/共82頁按基的極性性質分類：按基的極性性質分類：、非極性基、非極性基aaaa丙氨酸丙氨酸纈氨酸纈氨酸亮氨酸亮氨酸異亮氨酸異亮氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸色氨酸色氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸脯氨酸脯氨酸第16頁/共82頁、不帶電荷的極性基、不帶電荷的極性基aaaa天冬氨酸天冬氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺半胱氨酸半胱氨酸甘氨酸甘氨酸絲氨酸絲氨酸蘇氨酸蘇氨酸酪氨酸酪氨酸第17頁/共82頁3 3、帶正電荷的

5、基、帶正電荷的基aaaa賴氨酸賴氨酸精氨酸精氨酸組氨酸組氨酸第18頁/共82頁4 4、帶負電荷的基、帶負電荷的基aaaa天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸第19頁/共82頁（二）不常見的蛋白質氨基酸（二）不常見的蛋白質氨基酸 由常見由常見aa經修飾而來。經修飾而來。脯氨酸脯氨酸4-羥脯氨酸羥脯氨酸第20頁/共82頁5-羥賴氨酸羥賴氨酸賴氨酸賴氨酸第21頁/共82頁-羧基谷氨酸羧基谷氨酸6-N-甲基賴氨酸甲基賴氨酸第22頁/共82頁（三）非蛋白質氨基酸（三）非蛋白質氨基酸 150多種多種多是蛋白質中多是蛋白質中L型型-AA衍生物衍生物有一些是有一些是-，-，-AA有些是有些是D-型型AA第23頁/共8

6、2頁鳥氨酸鳥氨酸瓜氨酸瓜氨酸第24頁/共82頁（1）必需氨基酸包括：纈氨酸，亮氨酸、異）必需氨基酸包括：纈氨酸，亮氨酸、異亮氨酸，蘇氨酸，蛋氨酸，色氨酸，苯丙氨酸、亮氨酸，蘇氨酸，蛋氨酸，色氨酸，苯丙氨酸、賴氨酸賴氨酸人體必需氨基酸有八種：人體必需氨基酸有八種： Met Trp Lys Val Ile Leu Phe Thr Arg His 假假 設設 來來 寫寫 一一 兩兩 本本 書書 精精 組組 組氨酸和精氨酸雖然人體能自己合成，但效率組氨酸和精氨酸雖然人體能自己合成，但效率較低，尤其在嬰幼兒時期，需要由外界供給也稱較低，尤其在嬰幼兒時期，需要由外界供給也稱為半必需氨基酸。為半必需氨基酸。

7、（2 2）非必需氨基酸。）非必需氨基酸。按人體是否能自我合成分類按人體是否能自我合成分類第25頁/共82頁三、氨基酸的酸堿性質三、氨基酸的酸堿性質（一）兼性離子（一）兼性離子第26頁/共82頁非離子型非離子型兩性離子型兩性離子型第27頁/共82頁H3NCHCOOHR+（pHpI）H3NCHCOO-R+（pH=pI）H2NCHCOO-R（pHpI）（二）氨基酸的解離（二）氨基酸的解離PI：等電點，使蛋白質沉淀時的：等電點，使蛋白質沉淀時的PH值值第28頁/共82頁（三）氨基酸的等電點（三）氨基酸的等電點 當溶液為某一當溶液為某一pHpH值時，值時，AAAA主要以兼性離子的形式存在，分子中所含的正

8、負電荷主要以兼性離子的形式存在，分子中所含的正負電荷數(shù)目相等，凈電荷為數(shù)目相等，凈電荷為0 0。這一。這一pHpH值即為值即為AAAA的等電點（的等電點（p pI I）。 在在p pI I時，時，AAAA在電場中既不向正極也不向負極移動，即處于兩性離子狀態(tài)。在電場中既不向正極也不向負極移動，即處于兩性離子狀態(tài)。 第29頁/共82頁Ka1*Ka2=l側鏈不含離解基團的中性側鏈不含離解基團的中性AAAAlpI = (pK1 + pK2 )/2 第30頁/共82頁甘氨酸滴定曲線甘氨酸滴定曲線第31頁/共82頁 對于側鏈含有可解離基團的對于側鏈含有可解離基團的AA pI取決于兩性離子兩邊取決于兩性離子

9、兩邊pK值的算術平均值值的算術平均值 酸性酸性AA：pI = (pK1 + pKR-COO- )/2 堿性堿性AA：pI = (pK2 + pKR-NH2 )/2 第32頁/共82頁谷氨酸滴定曲線谷氨酸滴定曲線第33頁/共82頁組氨酸滴定曲線組氨酸滴定曲線第34頁/共82頁第35頁/共82頁四、氨基酸的化學反應四、氨基酸的化學反應（一）一）-氨基參加的反應氨基參加的反應（二）（二）-羧基參加的反應羧基參加的反應（三）（三）-羧基和羧基和-氨基都參加的反應氨基都參加的反應（四）（四） 側鏈側鏈R R基參加的反應基參加的反應第36頁/共82頁（一）（一）-氨基參加的反應氨基參加的反應1.1.與亞硝

10、酸反應與亞硝酸反應2.2.與?；噭┓磻c?；噭┓磻?.3.烴基化反應烴基化反應4.4.形成形成SchiffSchiffs s堿反應堿反應5.5.脫氨基反應脫氨基反應第37頁/共82頁 NH2 OH R CH COOH + HNO2 R CH COOH+H2O+N2lVan Slyke 法測氨基氮（體積）的基礎。法測氨基氮（體積）的基礎。lN2中的中的1/21/2為氨基氮。為氨基氮。 氨基酸定量和蛋白質水解程度的測定。氨基酸定量和蛋白質水解程度的測定。第38頁/共82頁NO2FO2N+ H2NCHCOOHRNO2O2NHNCHCOOHR+ HF弱堿性弱堿性DNP-氨基酸氨基酸 （黃色黃色）D

11、NFBSanger 法測定法測定N N末端氨基酸基礎末端氨基酸基礎第39頁/共82頁N=C=S + NCHCOOHHHRPITCNCNCHCOOHHHRSPTC-PTC-氨基酸氨基酸NCHRSNCCOPTH-PTH-氨基酸氨基酸pH8.3無水無水HFHF苯異硫氰酸酯苯異硫氰酸酯PITCPITC苯氨基硫甲酰衍生物苯氨基硫甲酰衍生物苯乙內硫脲衍生物苯乙內硫脲衍生物EdmanEdman降解法基礎降解法基礎第40頁/共82頁醛醛 氨基酸氨基酸 Schiffs堿堿 （西佛堿）（西佛堿）-H20+H20第41頁/共82頁在生物體內經在生物體內經AA氧化酶氧化酶催化催化即脫去即脫去-氨基而轉變?yōu)橥?。氨基?/p>

12、轉變?yōu)橥?。?2頁/共82頁（二）（二） -羧基參加的反應羧基參加的反應1.1.成鹽或成酯反應成鹽或成酯反應2.2.成酰氯反應成酰氯反應3.3.脫羧基反應脫羧基反應4.4.疊氮反應疊氮反應第43頁/共82頁（2 2）成酯）成酯 NH2 干燥，干燥，HCl R CH COOH + C2H5OH 回流回流 R CH COOC2H5 + H2ONH3Cl保護羧基保護羧基（1）與）與NaOH等形成鹽等形成鹽第44頁/共82頁 HN-保護基保護基 R CH-COOH + PCl5 HN-保護基保護基 R CH-COOCl + POCl3 + HCl保護氨基保護氨基 活化羧基活化羧基第45頁/共82頁

13、NH2 脫羧酶脫羧酶 RCH-COOH R-CH2-NH2 +CO2第46頁/共82頁 YNH O NH2NH2 RCHCOCH3 YNH O HNO2 RCHCNHNH2 YNH O RCHCN -N+ N + 2H2O?；被峒柞ヵ；被峒柞?肼肼?；被ｋ迈；被ｋ迈；被／B氮?；被／B氮肽的人工合成肽的人工合成第47頁/共82頁（三）（三）-羧基和羧基和-氨基都參加的反應氨基都參加的反應1 1、 與與茚三酮反應茚三酮反應 2 2、 成肽成肽反應反應第48頁/共82頁弱酸弱酸 加熱加熱第49頁/共82頁（四）（四） 側鏈側鏈R R基參加的反應基參加的反應1 1、TyrTyr（

14、酪氨酸）（酪氨酸）2 2、堿性、堿性AAAA2 2、堿性、堿性AAAA3 3、帶硫、帶硫AAAA第50頁/共82頁ONH2OHOHIIONH2OHOHIONH2OHOHO2NNO2ONH2OHOHNO2Tyr酚基在酚基在3和和5位上易發(fā)生親電取代反應，位上易發(fā)生親電取代反應，如碘化和硝化如碘化和硝化黃色反應黃色反應第51頁/共82頁NNNNONH2OHOHHO3SHO3S反應反應第52頁/共82頁NNNHNNNCH2 CH COOHNH2HO3SHO3SHis側鏈咪唑基側鏈咪唑基與重氮苯磺酸生與重氮苯磺酸生成橘黃色化合物成橘黃色化合物反應反應第53頁/共82頁Arg側鏈胍基與側鏈胍基與環(huán)己二酮

15、生成環(huán)己二酮生成縮合物縮合物第54頁/共82頁Trp側鏈吲哚基能被側鏈吲哚基能被N-溴代琥珀酰亞胺溴代琥珀酰亞胺氧化氧化分光光度法測定分光光度法測定Trp含量含量第55頁/共82頁Met側鏈上甲硫基：強親核基團與烴化試劑成锍鹽側鏈上甲硫基：強親核基團與烴化試劑成锍鹽保護巰基保護巰基第56頁/共82頁與二硫硝基苯甲酸發(fā)生硫醇與二硫硝基苯甲酸發(fā)生硫醇-二硫化物交換二硫化物交換pH8.0時時412nm最大光吸收最大光吸收分光光度法測定分光光度法測定-SH第57頁/共82頁2R-SH+1/2O2R-S-S-R+H2OCys的巰基不穩(wěn)定，易被氧化成二硫鍵的巰基不穩(wěn)定，易被氧化成二硫鍵巰基在有痕量的金屬離

16、子如：巰基在有痕量的金屬離子如：Cu2+，F(xiàn)e2+，Co2+或或Mn2+時，易被氧化時，易被氧化第58頁/共82頁Cys中的二硫鍵可被氧化劑（過甲酸）以中的二硫鍵可被氧化劑（過甲酸）以及還原劑（巰基化合物）打開。及還原劑（巰基化合物）打開。H2N-CH-COOH CH2 S S CH2H2N-CH-COOH6HCOOOHH2N-CH-COOH CH2 SO3H H2N-CH-COOH CH2 SH2R-SH+6HCOOHR-S-S-R磺基丙氨酸磺基丙氨酸第59頁/共82頁 CH2SHHOCH HCOH CH2SH+R-S-S-ROHOHSS+2R-SH第60頁/共82頁五、五、AAAA的光學活

17、性和光譜性的光學活性和光譜性質質（一）（一）AA的光學活性和立體化學的光學活性和立體化學第61頁/共82頁L-甘油醛甘油醛D-甘油醛甘油醛第62頁/共82頁L-丙氨酸丙氨酸D-丙氨酸丙氨酸第63頁/共82頁第64頁/共82頁L-丙氨酸丙氨酸D-丙氨酸丙氨酸第65頁/共82頁（二）氨基酸的光譜性質（二）氨基酸的光譜性質可見光區(qū)：無吸收可見光區(qū)：無吸收遠紫外和紅外區(qū)：都吸收遠紫外和紅外區(qū)：都吸收近紫外區(qū)（近紫外區(qū)（200400nm）：）：Tyr/Trp/Phe 原因：原因：-C=C-C=C-C=C-C=C-1、紫外吸收光譜、紫外吸收光譜第66頁/共82頁Trp 280nmTrp 280nmTyr

18、275nmTyr 275nmPhe 257nmPhe 257nm蛋白質含量測定蛋白質含量測定280nm第67頁/共82頁第68頁/共82頁、核磁共振波譜、核磁共振波譜第69頁/共82頁六、氨基酸混合物的分析分六、氨基酸混合物的分析分離離 利用利用AAAA成分分配系數(shù)的差異成分分配系數(shù)的差異（一）分配層析法的一般原理（一）分配層析法的一般原理 第70頁/共82頁層析系統(tǒng)層析系統(tǒng)固定相固定相流動相流動相附著在固相上的液體附著在固相上的液體固體固體第71頁/共82頁 按兩相所處狀態(tài)分：按兩相所處狀態(tài)分：流動相流動相液體液體氣體氣體固固定定相相液液體體液液層析液液層析氣液層析氣液層析固固體體液固層析液固層析氣固層析氣固層析第72頁/共82頁柱柱固定相裝于柱內固定相裝于柱內紙紙固定相是液體，吸附在濾紙上，將樣品固定相是液體，吸附在濾紙上，將樣品點在紙上，用流動相展開點在紙上，用流動相展開薄層薄層