第章蛋白質(zhì)的構(gòu)件氨基酸

蛋白質(zhì)（Protein）1838年，J.J.Berzelius提出，源自希臘文προτο——第一重要，首要的物質(zhì)蛋白質(zhì)存在于所有生物細(xì)胞中，是構(gòu)成生物體最基本的結(jié)構(gòu)物質(zhì)和功能物質(zhì)（結(jié)構(gòu)大分子、功能大分子）。蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，參與了幾乎所有的生命活動(dòng)過程。第一頁，共七十七頁。一、蛋白質(zhì)的化學(xué)組成和分類１、元素組成第二頁，共七十七頁。２、蛋白質(zhì)的含氮量蛋白氮占生物組織所有含氮物質(zhì)的絕大部分。大多數(shù)蛋白質(zhì)含氮量接近于16%蛋白質(zhì)含量=蛋白氮含量6.25凱氏定氮法第三頁，共七十七頁。３、蛋白質(zhì)的分類（1）依據(jù)外形分類球狀蛋白質(zhì)：globularprotein：形狀接近球形，水溶性較好，種類很多，可行使多種多樣的生物學(xué)功能。如：轉(zhuǎn)運(yùn)氧的血紅蛋白

纖維狀蛋白質(zhì)：fibrousprotein：外形呈棒狀或纖維狀，大多數(shù)不溶于水，是生物體重要的結(jié)構(gòu)成分，或?qū)ι矬w起保護(hù)作用。如毛發(fā)里的角蛋白。

膜蛋白質(zhì)：membraneprotein：折疊成近球形，插入生物膜，也有一些通過非共價(jià)鍵或共價(jià)鍵結(jié)合在生物膜的表面

第四頁，共七十七頁。（2）依據(jù)蛋白質(zhì)的組成分類簡單蛋白simpleprotein單純蛋白，僅由氨基酸組成結(jié)合蛋白conjugatedprotein由簡單蛋白與其它非蛋白成分結(jié)合而成輔基（配體、配基）第五頁，共七十七頁。簡

單

蛋

白清蛋白和球蛋白albuminandglobulin廣泛存在于動(dòng)物組織谷蛋白和醇溶谷蛋白glutelinandprolamin植物蛋白，不溶于水，易溶于稀酸/堿精蛋白和組蛋白堿性蛋白存在于細(xì)胞核硬蛋白根據(jù)溶解性分第六頁，共七十七頁。結(jié)

合

蛋

白色蛋白：簡單蛋白+色素物質(zhì)糖蛋白：簡單蛋白+糖類物質(zhì)脂蛋白：簡單蛋白+脂類結(jié)合核蛋白：簡單蛋白+核酸根據(jù)輔基種類分第七頁，共七十七頁。二、蛋白質(zhì)水解蛋白質(zhì)和多肽的肽鍵可被催化水解酸/堿能將蛋白完全水解

得到各種AA的混合物（即水解徹底），但部分AA受到破壞酶水解一般是部分水解

得到多肽片段和AA的混合物（即水解不徹底）AA不受到破壞氨基酸是蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元第八頁，共七十七頁。三、氨基酸的一般結(jié)構(gòu)地球上天然形成的AA有300種以上。構(gòu)成蛋白質(zhì)的AA只有20余種，且都是α-氨基酸（除脯氨酸，是亞氨基酸）第九頁，共七十七頁。α碳原子R基羧基α氨基左右特點(diǎn)：大多數(shù)AA在中性pH時(shí)呈兼性離子狀態(tài):除甘氨酸外，19種AA都具有旋光性，是L型。除胱氨酸和酪氨酸外，其余AA都能溶于水。能形成肽鍵COO-NH3+第十頁，共七十七頁。第十一頁，共七十七頁。四、氨基酸的分類天然氨基酸：300多種：蛋白質(zhì)氨基酸：20多種基本氨基酸（常見氨基酸）：20種（含1種亞氨基酸）非蛋白氨基酸第十二頁，共七十七頁。按Ｒ基的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類：１、脂肪族aa（15種）（１）中性aa（5種）（一）常見的蛋白質(zhì)氨基酸甘氨酸丙氨酸纈氨酸亮氨酸異亮氨酸第十三頁，共七十七頁。（2）含羥基或硫aa絲氨酸半胱氨酸蘇氨酸甲硫氨酸（蛋氨酸）第十四頁，共七十七頁。胱氨酸第十五頁，共七十七頁。（３）酸性aa及其酰胺天冬氨酸天冬酰胺谷氨酸谷氨酰胺第十六頁，共七十七頁。（４）堿性aa賴氨酸精氨酸第十七頁，共七十七頁。２、芳香族aa（3種）苯丙氨酸酪氨酸色氨酸第十八頁，共七十七頁。３、雜環(huán)aa（2種)組氨酸脯氨酸第十九頁，共七十七頁。按Ｒ基的極性性質(zhì)分類：１、非極性Ｒ基aa苯丙氨酸纈氨酸亮氨酸異亮氨酸丙氨酸酪氨酸蛋氨酸脯氨酸第二十頁，共七十七頁。２、不帶電荷的極性Ｒ基aa絲氨酸蘇氨酸谷氨酰胺天冬酰胺半胱氨酸甘氨酸酪氨酸第二十一頁，共七十七頁。3、帶正電荷的Ｒ基aa組氨酸賴氨酸精氨酸第二十二頁，共七十七頁。4、帶負(fù)電荷的Ｒ基aa天冬氨酸谷氨酸第二十三頁，共七十七頁。（二）不常見的蛋白質(zhì)氨基酸由常見aa經(jīng)修飾而來。脯氨酸4-羥脯氨酸結(jié)締組織的膠原蛋白第二十四頁，共七十七頁。賴氨酸5-羥賴氨酸結(jié)締組織的膠原蛋白第二十五頁，共七十七頁。ε-N-甲基賴氨酸γ-羧基谷氨酸肌球蛋白凝血酶原第二十六頁，共七十七頁。（三）非蛋白質(zhì)氨基酸200多種多是蛋白質(zhì)中L型α-AA衍生物有一些是β-，γ-，δ-AA有些是D-型AA

第二十七頁，共七十七頁。鳥氨酸瓜氨酸第二十八頁，共七十七頁。五、氨基酸的酸堿性質(zhì)兼性離子中性分子（極少數(shù)）第二十九頁，共七十七頁。（一）氨基酸的解離第三十頁，共七十七頁。（一）氨基酸的解離氨基酸的解離順序賴氨酸精氨酸先解離羧基，再解離氨基教材上沒有、重要哦第三十一頁，共七十七頁。+H3N—CH—COOHR（A+）（一）氨基酸的解離+H3N—CH—COO-R（A0）H2N—CH—COO-R（A-）K1K2CH2CH—NH3+COOHCOOH（Asp+）CH2CH—NH3+COOHCOO-CH2CH—NH3+COO-COO-CH2CH—NH2COO-COO-（Asp0）（Asp-）（Asp--）K1K2K3第三十二頁，共七十七頁。（一）氨基酸的解離(CH2)4CH—NH3+NH3+COOH（Lys++）K1(CH2)4CH—NH3+NH3+COO-（Lys+）K2(CH2)4CH—NH2NH3+COO-（Lys0）K3(CH2)4CH—NH2NH2COO-（Lys-）K值可以用測定滴定曲線的實(shí)驗(yàn)方法獲得在計(jì)算題中，一般直接給出第三十三頁，共七十七頁。甘氨酸滴定曲線第三十四頁，共七十七頁。第三十五頁，共七十七頁。第三十六頁，共七十七頁。第三十七頁，共七十七頁。（三）氨基酸的等電點(diǎn)定義：當(dāng)溶液為某一pH值時(shí)，AA主要以兼性離子的形式存在，分子中所含的正負(fù)電荷數(shù)目相等，凈電荷為0。這時(shí)的pH值即為AA的等電點(diǎn)（pI）。在pI時(shí)，AA在電場中既不向正極也不向負(fù)極移動(dòng)，即處于兩性離子狀態(tài)。第三十八頁，共七十七頁。等電點(diǎn)的計(jì)算：pI=(pK1+pK2)/2第三十九頁，共七十七頁。六、氨基酸的化學(xué)反應(yīng)第四十頁，共七十七頁。（一）α-羧基參加的反應(yīng)成鹽或成酯反應(yīng)成酰氯反應(yīng)脫羧基反應(yīng)疊氮反應(yīng)第四十一頁，共七十七頁。（2）成酯

NH2

干燥，HCl

RCHCOOH+C2H5OH

回流

RCHCOOC2H5+H2ONH3·Cl

保護(hù)羧基（1）與NaOH等形成鹽成鹽或成酯反應(yīng)第四十二頁，共七十七頁。HN-保護(hù)基R—CH-COOH+PCl5

HN-保護(hù)基R—CH-COOCl+POCl3+HCl保護(hù)氨基活化羧基成酰氯反應(yīng)第四十三頁，共七十七頁。

NH2脫羧酶R—CH-COOHR-CH2-NH2+CO2脫羧基反應(yīng)第四十四頁，共七十七頁。

YNHONH2NH2

R—CH—C—OCH3

YNHOHNO2

R—CH—C—NHNH2

YNHO

R—CH—C—N-—N+N+2H2O

?；被峒柞ル迈；被ｋ迈；被／B氮疊氮反應(yīng)第四十五頁，共七十七頁。（二）α-氨基參加的反應(yīng)與亞硝酸反應(yīng)與?；噭┓磻?yīng)烴基化反應(yīng)形成Schiff’s堿反應(yīng)脫氨基反應(yīng)第四十六頁，共七十七頁。

NH2OHRCHCOOH+HNO2RCHCOOH+H2O+N2VanSlyke（范斯來克氨基氮測定法）法測氨基氮（體積）的基礎(chǔ)。N2中的1/2為氨基氮。

氨基酸定量和蛋白質(zhì)水解程度的測定。與亞硝酸反應(yīng)第四十七頁，共七十七頁。NO2FO2N+H2N—CH—COOHRNO2O2NHN—CH—COOHR+HF弱堿性DNP-氨基酸（黃色）DNFBSanger法測定N末端氨基酸基礎(chǔ)與?；噭┓磻?yīng)第四十八頁，共七十七頁?！狽=C=S+N—CH—COOHHHRPITC—N—C—N—CH—COOHHHRSPTC-氨基酸—N—CHRSNCCOPTH-氨基酸pH8.3無水HF苯異硫氰酸酯PITC苯氨基硫甲酰衍生物苯乙內(nèi)硫脲衍生物Edman降解法基礎(chǔ)烴基化反應(yīng)第四十九頁，共七十七頁。

R’COOHR’COOC=O+H2NCHC=NCHHRHR醛氨基酸Schiff’s堿-H20+H20形成Schiff’s堿反應(yīng)第五十頁，共七十七頁。在生物體內(nèi)經(jīng)AA氧化酶催化即脫去α-氨基而轉(zhuǎn)變?yōu)橥?。脫氨基反?yīng)第五十一頁，共七十七頁。（三）α-羧基和α-氨基都參加的反應(yīng)與茚三酮反應(yīng)成肽反應(yīng)第五十二頁，共七十七頁。弱酸加熱第五十三頁，共七十七頁。（四）側(cè)鏈R基參加的反應(yīng)Tyr2、堿性AA堿性AA帶硫AA第五十四頁，共七十七頁。Cys與二硫硝基苯甲酸發(fā)生硫醇-二硫化物交換pH8.0時(shí)412nm最大光吸收—分光光度法測定-SH第五十五頁，共七十七頁。Cys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子如：Cu2+，F(xiàn)e2+，Co2+或Mn2+時(shí)，易被氧化第五十六頁，共七十七頁。Cys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?；腔彼岬谖迨唔摚财呤唔?。Tyr（酪氨酸）酚基在3和5位上易發(fā)生親電取代反應(yīng)，如碘化和硝化黃色反應(yīng)第五十八頁，共七十七頁。His側(cè)鏈咪唑基與重氮苯磺酸生成棕紅色化合物Pauly反應(yīng)第五十九頁，共七十七頁。Arg側(cè)鏈胍基與環(huán)己二酮生成縮合物第六十頁，共七十七頁。Trp（色氨酸）側(cè)鏈吲哚基能被N-溴代琥珀酰亞胺氧化——分光光度法測定Trp含量第六十一頁，共七十七頁。Met側(cè)鏈上甲硫基：強(qiáng)親核基團(tuán)與烴化試劑成锍鹽保護(hù)巰基第六十二頁，共七十七頁。七、AA的光學(xué)活性和光譜性質(zhì)（一）AA的光學(xué)活性和立體化學(xué)第六十三頁，共七十七頁。第六十四頁，共七十七頁。第六十五頁，共七十七頁。第六十六頁，共七十七頁。第六十七頁，共七十七頁。（二）氨基酸的光譜性質(zhì)可見光區(qū)：無吸收遠(yuǎn)紫外和紅外區(qū)：都吸收近紫外區(qū)（200—400nm）：Tyr/Trp/Phe原因：-C=C-C=C-C=C-C=C-1、紫外吸收光譜第六十八頁，共七十七頁。Trp（色）280nmTyr（酪）275nmPhe（苯丙）257nm蛋白質(zhì)含量測定280nm第六十九頁，