第17章氨基酸蛋白質(zhì)

1、會(huì)計(jì)學(xué)1第第17章氨基酸蛋白質(zhì)章氨基酸蛋白質(zhì)第1頁/共54頁 17.1 氨基酸1. 氨基酸的結(jié)構(gòu)、分類和命名 天然氨基酸在化學(xué)結(jié)構(gòu)上都具有共同的特點(diǎn)，即一般在a-位上有一個(gè)氨基：目前已知的氨基酸有幾百種之多，但在生物體內(nèi)常見的只有22種。R CH C OHONH2R CH C O-O+NH3*第2頁/共54頁 氨基酸的構(gòu)型常用D/L法標(biāo)記，但其與糖的D/L法標(biāo)記并不完全一樣。CO2HH2NHRCO2HHNH2RL-氨基酸 D-氨基酸研究表明，對(duì)于生物體內(nèi)氨基酸的構(gòu)型：1）旋光性的氨基酸均為L-型的，故一般L-可以省去；2）L-型的a-氨基酸有左旋的也有右旋的，L-僅表示構(gòu)型；3）用R、S標(biāo)記法

2、，除半胱氨酸為R構(gòu)型外，其余均為S構(gòu)型。 D-(+)-甘油醛L-(-)-甘油醛第3頁/共54頁甘氨酸丙氨酸纈氨酸亮氨酸1）R為非極性基團(tuán) 氨基酸的分類方法很多，在醫(yī)學(xué)上常依據(jù)氨基酸在生理pH范圍內(nèi)，其側(cè)鏈R基團(tuán)的極性和所帶電荷分為四類。第4頁/共54頁絲氨酸蘇氨酸酪氨酸色氨酸2）R為極性基團(tuán)第5頁/共54頁谷氨酸鹽天門冬氨酸鹽3）R帶負(fù)電荷第6頁/共54頁精氨酸賴氨酸組氨酸4）R帶正電荷第7頁/共54頁根據(jù)氨基和羧基的相對(duì)數(shù)目中性氨基酸堿性氨基酸酸性氨基酸氨基羧基數(shù)目相等氨基數(shù)目多于羧基羧基數(shù)目多于氨基第8頁/共54頁(CH3)2CHCHCOOHNH2(CH3)2CHCH2CHCOOHNH2C

3、H3CH2CHCHCOOHNH2CH3CH3CHCHCOOHCH3SCH2CH2CHCOOHC6H5CH2CHCOOHNH2NH2NH2OHNH2NH2NCH2CHCOOHH2NCH2CH2CH2CH2CHCOOH纈氨酸(Val)亮氨酸(Leu)異亮氨酸(Ile)蘇氨酸(Thr)蛋氨酸(Met)苯丙氨酸(Phe)色氨酸(Trp)賴氨酸(Lys)8種人體必需氨基酸：第9頁/共54頁第10頁/共54頁 17.2 氨基酸的性質(zhì)兩性離子RCNH2COOHHRCNH3COOH+_第11頁/共54頁化學(xué)性質(zhì)1) 氨基酸的酸堿兩性和等電點(diǎn)(1) 酸堿兩性: 氨基酸中的NH2是堿性的，而羧基是酸性的。但是它們

4、的表觀酸堿解理常數(shù)比起氨基和羧基來都低的多。 如測得的甘氨酸的Ka = 1.610-10, Kb = 2.5 10-12, 而多數(shù)羧酸的Ka 10-5, 多數(shù)脂肪胺的Kb 10-4. 這表明氨基酸在一般情況下，不是以游離的氨基、羧基存在，而是以兩性電離, 在固態(tài)或液態(tài)中形成內(nèi)鹽：R CH C OHONH2R CH C O-O+NH3第12頁/共54頁RCNH2COOHHRCNH3COOH+_RCNH2COOH_H+OH_H+RCNH3COOHH+OH_兩性離子 pH=pI正離子 pHpI 即在強(qiáng)酸性溶液中, 氨基酸以正離子存在；在堿性溶液中，則以負(fù)離子存在。第13頁/共54頁 (2) 氨基酸的

5、等電點(diǎn)：由上述可見，氨基酸在水溶液中所帶電荷的狀態(tài)，除取決于其本身的結(jié)構(gòu)外，還取決于溶液的pH值。 在不同pH值的溶液中，氨基酸以正離子、負(fù)離子和兩性離子三種離子間形成動(dòng)態(tài)平衡. 當(dāng)適當(dāng)調(diào)節(jié)溶液的pH值，使得氨基酸的羧基與氨基的離子化程度相等，即此時(shí)其所帶的正負(fù)電荷數(shù)相同，凈電荷為零、呈電中性，在電場中不會(huì)移動(dòng)。 則此等電狀態(tài)的pH值，稱為該氨基酸的等電點(diǎn)，用pI表示。第14頁/共54頁等電點(diǎn)不是中性點(diǎn)中性氨基酸的等電點(diǎn)為5.66.3酸性氨基酸的等電點(diǎn)為2.83.2堿性氨基酸的等電點(diǎn)為7.610.8氨基酸在等電點(diǎn)時(shí)溶解度最小?？梢岳眠@一性質(zhì)，通過調(diào)整溶液的pH值，將等電點(diǎn)不同的氨基酸從氨基酸

6、的混合溶液中分別分離出來第15頁/共54頁2) 氨基酸的脫羧反應(yīng) a-氨基酸與Ba(OH)2在高沸點(diǎn)溶劑中加熱，可以失羧成胺.R CHCO2-N+H3OH-RCH2NH2 + CO23) 與亞硝酸反應(yīng) 除輔氨酸外， a-氨基酸都能與亞硝酸反應(yīng)，放出氮?dú)獾玫搅u基酸.R CHCO2H + HNO2NH2RCHCO2H + N2 + H2OOH 反應(yīng)是定量進(jìn)行的, 測量放出氮?dú)獾捏w積, 便可計(jì)算出氨基酸中氨基的含量。第16頁/共54頁4) 顯色反應(yīng) 氨基酸在堿性條件下與茚三酮作用，能生成蘭色或紫色的有色物質(zhì)。這是鑒別a-氨基酸的靈敏方法，多數(shù)氨基酸均有此反應(yīng)，亞氨基的輔氨酸反應(yīng)顯紫色。紫色茚三酮CH

7、OONCOOCHOHONCOOC OOOH2OCOOOHOHR-CHCOOHNH2第17頁/共54頁 17.3 肽1。肽的結(jié)構(gòu)和命名肽鍵二肽是最簡單的肽肽鍵H2NCRC-OHHNCR1COOHHHHOH2NCRCHOCR1COOHHHN第18頁/共54頁 十肽以下的稱為寡肽，十肽以上的稱為多肽。1）肽也是以兩性離子形式存在，一般為鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。羧基端為C-端，氨基端為N-端。書寫時(shí)，N-端在左，C-端在右。N-端C-端肽鍵H2NCRCHOCR1CHNHONHCHR2COOH第19頁/共54頁NHCHCHRONNH2CHCOOHROHn RN端C端肽鏈的通式第20頁/共54頁2）肽的結(jié)構(gòu)不僅取決于氨

8、基酸的種類和數(shù)目，而且還取決于它們之間的連接次序。如H3N+CH2C NHCHCO2-CH3OH3N+CHC NHCH2CO2-OCH3甘氨酰丙氨酸丙氨酰甘氨酸 這是少數(shù)幾種氨基酸可以形成各式豐富多彩的蛋白質(zhì)的基礎(chǔ)。3）肽的命名以C-端的氨基酸為母體，稱為某氨酸。其它氨基酸殘基則從N-端開始，依次用某氨酰表示，放在母體前。如-O2CCHCH2CH2CN+H3NOCHC NHOHCH2CO2-CH2SH谷氨酸殘基半胱氨酸殘基甘氨酸殘基g-谷氨酰半胱氨酰甘氨酸谷胱甘肽簡稱：g-Glu-Cys-Gly； g-谷-胱-甘第21頁/共54頁4. 肽結(jié)構(gòu)的測定 n種不同的氨基酸形成多肽時(shí)有n!種不同排列方

9、式，要研究肽及由肽組成的蛋白質(zhì)，應(yīng)該首先研究肽的結(jié)構(gòu)。 這須解決三個(gè)問題：1) 組成肽的氨基酸的種類；2) 肽中各種氨基酸的相對(duì)比例和含量；3) 各氨基酸在肽鏈中的位置（排列順序）. 解決方法:1) 測定多肽的分子量(用超離心法、滲透法和X-衍射法等）；2) 徹底水解肽鏈，通過層析和鑒定得知各種氨基酸的比例、含量； 通過以上方法，可以得知多肽的分子式。第22頁/共54頁3) 端基分析測定各氨基酸的排序。 選擇性水解: 許多蛋白質(zhì)水解酶通常只能水解一定的肽鍵，具有高度的專一性, 故可以利用不同的蛋白質(zhì)水解酶來水解不同的肽鍵。如胰蛋白酶專門水解賴氨酸或精氨酸的羧基形成的肽鍵，因此用它催化水解某一多

10、肽，得到的肽鏈的C-端將肯定是賴氨酸或精氨酸。 C-端分析：多肽可以在各種肽酶催化下使C-端水解。H3N+多肽CONHCHCO2-R羧肽酶H3N+多肽COO- + H3N+CHCO2-R第23頁/共54頁HClO2NNO2NHCHCO2HR+ H3N+多肽H3N+CHCONHR多肽多肽O2NNO2F +Na2CO3O2NNO2NHCHCONHRN-端分析: 2,4-二硝基氟苯與多肽的N-端反應(yīng)。第24頁/共54頁 17.4 蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)部分水解后得多肽，有些蛋白質(zhì)本身就是多肽。蛋白質(zhì)與多肽的關(guān)系與多糖和低聚糖類似, 相對(duì)分子量大的叫蛋白質(zhì)，小的稱多肽，但無嚴(yán)格界限。 通常，將Mw 10000

11、的稱為蛋白質(zhì)，Mw pI 正離子pH pI 第42頁/共54頁 可見，在酸性溶液中蛋白質(zhì)解離成陽離子，在堿性溶液中解離成陰離子.(1) 等電點(diǎn)：在某個(gè)pH值時(shí)蛋白質(zhì)成兩性離子，所帶正負(fù)電荷相等, 此pH值即為該蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)(pI), 不同的蛋白質(zhì)有不同的pI值。a.蛋白質(zhì)中堿性基團(tuán)多的稱為堿性蛋白，其等電點(diǎn)pH值偏堿性。如魚精蛋白、組蛋白等；b. 蛋白質(zhì)中酸性基團(tuán)多的稱為酸性蛋白，其等電點(diǎn)pH值偏酸性。如稻谷、小麥中的蛋白等。c.蛋白質(zhì)的兩性和等電點(diǎn)在實(shí)際應(yīng)用中很有用, 是分離提取蛋白質(zhì)的依據(jù)。即等電點(diǎn)時(shí)蛋白質(zhì)易沉淀，不在等電點(diǎn)時(shí)蛋白質(zhì)含電荷，可在電場中移動(dòng)(電泳）, 這些是分離、鑒定蛋白質(zhì)

12、的依據(jù).(2) 膠體性質(zhì)：蛋白質(zhì)是大分子化合物, 其大小在膠粒的范圍(0.10.001 mm), 故表現(xiàn)出膠體的性質(zhì)。如雙電層的形成、在水溶液中動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定等。第43頁/共54頁2) 蛋白質(zhì)的沉淀 由前述可知, 維持蛋白質(zhì)溶液穩(wěn)定的主要因素是蛋白質(zhì)分子表面的水化膜和雙電層。若用化學(xué)或物理的方法破壞蛋白質(zhì)的這兩種因素，則蛋白質(zhì)分子將凝聚而沉淀。常用的方法有(1) 鹽析(2) 有機(jī)溶劑沉淀蛋白質(zhì)(3) 重金屬鹽沉淀蛋白質(zhì)(4) 生物堿或酸試劑第44頁/共54頁蛋白質(zhì)變性后的顯著表現(xiàn): 溶解度降低(等電點(diǎn)時(shí)特明顯); 黏度升高、結(jié)晶破壞、對(duì)水解酶的抵抗力降低(變性蛋白易消化); 生物活性喪失等。即蛋白

13、質(zhì)的變性不僅改變其物理性質(zhì)，而且也改變其生物性質(zhì)。蛋白質(zhì)的變性和水解 變性：是蛋白質(zhì)受物理和化學(xué)因素的影響, 改變其分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的作用?；瘜W(xué)因素: 強(qiáng)酸、堿, 尿素, 重金屬鹽, 三氯乙酸, 乙醇，丙酮等；物理因素：干燥, 加熱, 高溫，高壓，激烈震蕩或攪拌，紫外線, X-射線的照射，超聲波處理等。第45頁/共54頁第46頁/共54頁變性凝結(jié)第47頁/共54頁甘氨酸丙氨酸纈氨酸亮氨酸1）R為非極性基團(tuán) 氨基酸的分類方法很多，在醫(yī)學(xué)上常依據(jù)氨基酸在生理pH范圍內(nèi)，其側(cè)鏈R基團(tuán)的極性和所帶電荷分為四類。第48頁/共54頁絲氨酸蘇氨酸酪氨酸色氨酸2）R為極性基團(tuán)第49頁/共54頁根據(jù)氨基和羧基

14、的相對(duì)數(shù)目中性氨基酸堿性氨基酸酸性氨基酸氨基羧基數(shù)目相等氨基數(shù)目多于羧基羧基數(shù)目多于氨基第50頁/共54頁 17.2 氨基酸的性質(zhì)兩性離子RCNH2COOHHRCNH3COOH+_第51頁/共54頁4) 顯色反應(yīng) 氨基酸在堿性條件下與茚三酮作用，能生成蘭色或紫色的有色物質(zhì)。這是鑒別a-氨基酸的靈敏方法，多數(shù)氨基酸均有此反應(yīng)，亞氨基的輔氨酸反應(yīng)顯紫色。紫色茚三酮CHOONCOOCHOHONCOOC OOOH2OCOOOHOHR-CHCOOHNH2第52頁/共54頁3) 端基分析測定各氨基酸的排序。 選擇性水解: 許多蛋白質(zhì)水解酶通常只能水解一定的肽鍵，具有高度的專一性, 故可以利用不同的蛋白質(zhì)水解酶來水解不同的肽鍵。如胰蛋白酶專門水解賴氨酸或精氨酸的羧