氨基酸肽和蛋白質(zhì)

關(guān)于氨基酸肽和蛋白質(zhì)1第一頁，共五十四頁，2022年，8月28日2一、氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本單位第一節(jié)氨基酸（Aminoacid）蛋白質(zhì)酸、堿或酶水解多肽－氨基酸最終產(chǎn)物第二頁，共五十四頁，2022年，8月28日3氨基酸：羧酸分子中烴基上的氫原子被氨基取代生成的化合物肽：兩分子及兩分子以上的氨基酸脫水生成的酰胺寡肽：由10個(gè)以內(nèi)氨基酸殘基相連而成的肽多肽：由較多氨基酸殘基相連而成的肽蛋白質(zhì)：相對分子質(zhì)量在一萬以上的多肽幾個(gè)概念第三頁，共五十四頁，2022年，8月28日4（1）根椐所含的-NH2和-COOH相對數(shù)目不同：

1.分類二、氨基酸的分類和命名第四頁，共五十四頁，2022年，8月28日5

（2）根據(jù)R-的化學(xué)結(jié)構(gòu)不同：第五頁，共五十四頁，2022年，8月28日6（3）根據(jù)氨基和羧基在分子中的相對位置，可分為α-、β-、γ-氨基酸（4）根據(jù)在生理PH環(huán)境下R基的極性，分為非極性中性氨基酸、極性中性氨基酸、酸性氨基酸和堿性氨基酸第六頁，共五十四頁，2022年，8月28日72.命名

（1）俗名：按其來源或性質(zhì)命名。

甘氨酸（有甜味）

絲氨酸（存在于蠶絲中）

天冬氨酸（天門冬植物）第七頁，共五十四頁，2022年，8月28日8

（2）系統(tǒng)命名法：以羧酸為母體，氨基當(dāng)作取代基，稱為“氨基某酸”。氨基的位置習(xí)慣上用希臘字母α、β、γ…

等表示。α-氨基戊二酸（谷氨酸）第八頁，共五十四頁，2022年，8月28日9（3）α-氨基酸的簡寫符號國際上通用簡寫符號是由其英文名稱的前三個(gè)字母組成中文簡寫符號是去掉中文名稱中“氨酸”兩個(gè)字后剩余的漢字例如：亮氨酸的英文簡寫是Leu，中文簡寫是亮第九頁，共五十四頁，2022年，8月28日10三、氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和構(gòu)型1）各種α-氨基酸都具有酸性的羧基，羧基的鄰位碳上都有堿性的氨基。2）各種α-氨基酸的區(qū)別在于R基團(tuán)結(jié)構(gòu)的不同，有些在烴基上還連有其他官能團(tuán)如-OH,-COOH,-SCH3或-NH2等。偶極離子結(jié)構(gòu)為主第十頁，共五十四頁，2022年，8月28日11

3）除甘氨酸外,其他19種氨基酸的α–碳原子都是手性碳，都具有旋光性:

氨基酸的D、L構(gòu)型標(biāo)記法：

α-NH3+在碳鏈右邊的為D型，在左邊的為L型。

L-型D-型第十一頁，共五十四頁，2022年，8月28日12生物體內(nèi)具有旋光活性的19種α-氨基酸：若用D、L標(biāo)記法，均為L構(gòu)型。若用R、S標(biāo)記法，除半胱氨酸為R構(gòu)型外，其余皆為S構(gòu)型。第十二頁，共五十四頁，2022年，8月28日13

亮、異亮、纈、苯丙、蛋、蘇、色、賴等8種氨基酸在人體內(nèi)不能合成或合成數(shù)量不足，必需由食物補(bǔ)充才能維持機(jī)體正常生長發(fā)育，故這些氨基酸稱為“營養(yǎng)必需氨基酸”。此外，組氨酸和精氨酸在嬰幼兒和兒童時(shí)期因體內(nèi)合成不足，也需依賴食物補(bǔ)充一部分。營養(yǎng)必需氨基酸第十三頁，共五十四頁，2022年，8月28日14四、氨基酸的物理性質(zhì)（了解）α-氨基酸均為無色晶體，熔點(diǎn)都很高，一般在200~300℃之間，多數(shù)氨基酸受熱易分解放出CO2。α-氨基酸大多難溶于有機(jī)溶劑，而易溶于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，在水中的溶解度也各異。第十四頁，共五十四頁，2022年，8月28日15

五、氨基酸的化學(xué)性質(zhì)（5條重點(diǎn)掌握）

氨基酸具有-NH2和-COOH的一般性質(zhì)，由于這些官能團(tuán)的相互影響，還具有一些特殊性質(zhì)。

在水中，氨基酸的-NH2與-COOH互相反應(yīng)形成內(nèi)鹽（兩性離子）。1.氨基酸的兩性電離和等電點(diǎn)第十五頁，共五十四頁，2022年，8月28日16正離子(向負(fù)極移動(dòng))兩性離子

pH=pI

等電點(diǎn)

pH＞pI

pH＜pI負(fù)離子(向正極移動(dòng))氨基酸所帶的正、帶負(fù)電荷相等，呈電中性，此溶液的pH值稱為該氨基酸的等電點(diǎn)應(yīng)用：分離提純第十六頁，共五十四頁，2022年，8月28日17丙氨酸pI=6.02天冬氨酸pI=2.98濾紙用pH=6.02

緩沖液浸潤電泳法分離氨基酸精氨酸pI=10.76

電泳：帶電離子在電場中向其電荷相反的電極移動(dòng)。第十七頁，共五十四頁，2022年，8月28日182.氨基酸與亞硝酸反應(yīng)根據(jù)放出N2的體積，可計(jì)算出氨基酸的含量。此方法常用于氨基酸和多肽的定量分析。特例：脯氨酸含亞氨基，亞氨基不能與HNO2反應(yīng)放出氮?dú)狻５谑隧?，共五十四頁?022年，8月28日193.氨基酸的脫羧反應(yīng)α-氨基酸在某種細(xì)菌作用下或在高沸點(diǎn)溶劑中回流，可發(fā)生脫羧反應(yīng)。蛋白質(zhì)腐敗時(shí)，由精氨酸或鳥氨酸可以產(chǎn)生腐胺H2N-(CH2)4-NH2，由賴氨酸脫羧可得到尸胺H2N-(CH2)5-NH2。人體內(nèi)的胺類也是氨基酸經(jīng)脫羧后產(chǎn)生的。第十九頁，共五十四頁，2022年，8月28日20

人食入了不新鮮的魚，有時(shí)會過敏，這是由于在腸道細(xì)菌的作用下，組氨酸可脫羧生成組氨。第二十頁，共五十四頁，2022年，8月28日21應(yīng)用:顏色強(qiáng)度與參與反應(yīng)的氨基酸的量成正比?？捎脕矶ㄐ曰蛘叨繙y定各種氨基酸；測定在電泳等試驗(yàn)中各種氨基酸的位置及大概濃度。4.氨基酸與茚三酮的顯色反應(yīng)第二十一頁，共五十四頁，2022年，8月28日225.氨基酸的脫水成肽反應(yīng)

二肽還存在NH3+和COO-，它可與另一分子氨基酸脫水形成三肽，依次形成四肽、五肽…。第二十二頁，共五十四頁，2022年，8月28日23第二節(jié)肽肽是一類具有生物活性的低分子量的化合物，在神經(jīng)傳導(dǎo)、代謝調(diào)節(jié)方面起著重要重要作用。一．肽的結(jié)構(gòu)和命名氨基末端（N-端）羧基末端（C-端）

第二十三頁，共五十四頁，2022年，8月28日24例如：由2種不同的氨基酸可形成2種二肽

甘氨酰丙氨酸丙氨酰甘氨酸H3N+CH2CNHCHCO2-CH3OH3N+CHCNHCH2CO2-OCH3肽的結(jié)構(gòu)取決于組成肽鏈的氨基酸種類和數(shù)目及排列順序。

許多種氨基酸按照不同的排列順序，構(gòu)成了自然界中種類繁多的多肽和蛋白質(zhì)。第二十四頁，共五十四頁，2022年，8月28日25

多肽的命名：從左到右，即從N-端開始將酰基名稱按順序排列，有游離羧基的C-端氨基酸作為母體。谷氨酰-半胱氨酰-甘氨酸簡稱：Glu-Cys-Gly；谷-半胱-甘第二十五頁，共五十四頁，2022年，8月28日26二、多肽中氨基酸順序的測定

確定組成這個(gè)多肽的氨基酸的種類和數(shù)目；

確定出這些氨基酸在肽鏈中的連接順序。1.測定相對分子質(zhì)量可以用化學(xué)方法、物理方法測定：滲透壓法、X-射線衍射法、超離心法等。2.氨基酸種類及含量的測定多肽水解H+/OH-氨基酸化合物分離電泳等各氨基酸含量第二十六頁，共五十四頁，2022年，8月28日273.氨基酸排列順序的確定（1）N端分析法①桑格法（Sanger）第二十七頁，共五十四頁，2022年，8月28日28②愛德曼（Edman）降解法

第二十八頁，共五十四頁，2022年，8月28日29（2）C端分析法①羧肽酶法（選擇性）②部分水解法肽酸或酶水解碎片端基分析第二十九頁，共五十四頁，2022年，8月28日30蛋白質(zhì)是構(gòu)成一切細(xì)胞的生物高分子化合物。第三節(jié)蛋白質(zhì)

一、蛋白質(zhì)的元素組成和分類蛋白質(zhì)分子的元素組成為：

C：50%-55%H：6.0%-7.3%O：19%-24%S：0-4%N：13%-19%第三十頁，共五十四頁，2022年，8月28日312008年中國毒奶粉事件——三聚氰胺事件三聚氰胺——蛋白精、密胺

大多數(shù)蛋白質(zhì)的含氮量近似為16%，即每克氮相當(dāng)于6.25克蛋白質(zhì)。通過測定生物樣品中的含氮量即可以推算出該樣品中的蛋白質(zhì)含量-定氮法。第三十一頁，共五十四頁，2022年，8月28日322.根據(jù)蛋白質(zhì)的形狀分類：蛋白質(zhì)分為纖維蛋白和球狀蛋白。3.根據(jù)生理功能分兩類蛋白質(zhì)分為活性蛋白質(zhì)和非活性蛋白質(zhì)1.根據(jù)蛋白質(zhì)的組成成分分類：蛋白質(zhì)分為單純蛋白和結(jié)合蛋白。起催化作用的叫酶；起調(diào)節(jié)作用的稱激素；起免疫作用的叫抗體等；分類第三十二頁，共五十四頁，2022年，8月28日33二、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)通常分為一級、二級、三級、四級結(jié)構(gòu)。一級結(jié)構(gòu)：初級結(jié)構(gòu)或基本結(jié)構(gòu)二級以上的結(jié)構(gòu)：空間結(jié)構(gòu)第三十三頁，共五十四頁，2022年，8月28日34

一級結(jié)構(gòu)指肽鍵連接起來的多肽鏈中氨基酸的排列次序。任何特定的蛋白質(zhì)都有其特定的氨基酸排列次序。有的由一條肽鏈組成；有的由二條或多條肽鏈組成。豬胰島素蛋白質(zhì)分子的一級結(jié)構(gòu)

1.一級結(jié)構(gòu)第三十四頁，共五十四頁，2022年，8月28日352.二級結(jié)構(gòu)

多肽鏈的主鏈的骨架原子（氨基氮，α-碳原子，羰基碳）的相對空間位置，不涉及側(cè)鏈R基團(tuán)的構(gòu)象。

肽鍵中的羰基氧和亞氨基氫間通過氫鍵的作用，使得肽鏈可以形成α-螺旋型、-折疊等空間關(guān)系，這些被稱為是蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)。第三十五頁，共五十四頁，2022年，8月28日36（1）α-螺旋：蛋白質(zhì)中的多肽鏈圍繞中心軸作有規(guī)律的順時(shí)針螺旋式上升，即稱為α-螺旋，絕大多數(shù)蛋白質(zhì)是形成右螺旋。毛發(fā)中的角蛋白，肌肉中的肌球蛋白、皮膚的表皮蛋白等纖維狀蛋白，都呈α-螺旋，數(shù)條螺旋纏繞在一起形成纜索狀，從而增強(qiáng)其機(jī)械強(qiáng)度并使其具有彈性。第三十六頁，共五十四頁，2022年，8月28日37以α-碳為旋轉(zhuǎn)點(diǎn)，肽鏈折疊成鋸齒狀結(jié)構(gòu)，在兩條肽鏈，或一條肽鏈的兩段之間形成氫鍵。兩條肽鏈走向可以相同（N-端到C-端是同向的），也可以相反。從能量上看，反平行是比較穩(wěn)定的。

（2）-折疊型

反平行平行第三十七頁，共五十四頁，2022年，8月28日38在二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)一步的盤曲折疊形成的三維結(jié)構(gòu)，是整條肽鏈中全部氨基酸殘基在空間的排布，其形成和穩(wěn)定主要決定于次級鍵：二硫鍵、離子鍵、疏水作用、范德華力、氫鍵等。3.三級結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)中的相互作用力第三十八頁，共五十四頁，2022年，8月28日394.四級結(jié)構(gòu)血紅蛋白的四級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子含有兩條或多條肽鏈，其中每一個(gè)具有三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈稱為亞基，各個(gè)亞基的空間排布及亞基接觸部位的布局和相互作用，稱為蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)。第三十九頁，共五十四頁，2022年，8月28日40三、蛋白質(zhì)的性質(zhì)1.兩性電離與等電點(diǎn)

第四十頁，共五十四頁，2022年，8月28日41調(diào)節(jié)溶液的pH值，蛋白質(zhì)以偶極離子形式存在，在電場中既不向陰極也不向陽極移動(dòng)，此時(shí)溶液的pH值稱為該蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)（pI）。在等電點(diǎn)時(shí)，蛋白質(zhì)的溶解度最小，因此可以通過調(diào)節(jié)溶液的pH值，使蛋白質(zhì)從溶液中析出，從而達(dá)到分離或提純的目的。第四十一頁，共五十四頁，2022年，8月28日422.蛋白質(zhì)的沉淀維持蛋白質(zhì)溶液穩(wěn)定的主要因素：蛋白質(zhì)分子表面的水化膜和所帶的電荷。若用物理或化學(xué)方法破壞蛋白質(zhì)分子的這兩種因素，則蛋白質(zhì)分子將凝聚而沉淀。沉淀蛋白質(zhì)的方法有以下幾種。第四十二頁，共五十四頁，2022年，8月28日43（1）鹽析鹽析：往蛋白質(zhì)溶液中加入一定量的中性鹽，如Na2SO4

，(NH4)2SO4等，蛋白質(zhì)便沉淀析出。

原理：將鹽析劑加入蛋白質(zhì)溶液，減少了蛋白質(zhì)所帶的電荷，破壞了蛋白質(zhì)分子表面的水化膜，這樣維持蛋白質(zhì)穩(wěn)定的因素被破壞，因而蛋白質(zhì)容易沉淀出來。應(yīng)用：各種蛋白質(zhì)的水化程度和所帶電荷不同，因而所需的鹽析劑的濃度各異，鹽析所需的pH值也不同，利用此種特性可用不同濃度的鹽溶液使不同的蛋白質(zhì)分階段沉淀析出，即分段鹽析。第四十三頁，共五十四頁，2022年，8月28日44鹽析法優(yōu)點(diǎn)：保持蛋白質(zhì)的生物活性，只需經(jīng)過透析法或凝膠層析法除去鹽后，即可得到較純的且保持原生物活性的蛋白質(zhì)。第四十四頁，共五十四頁，2022年，8月28日45（2）有機(jī)溶劑沉淀蛋白質(zhì)在蛋白質(zhì)溶液中加入乙醇、丙酮等極性較大的有機(jī)溶劑時(shí)，由于這些有機(jī)溶劑與水的親和力較大，可以破壞蛋白質(zhì)顆粒的水化膜使蛋白質(zhì)沉淀。注意事項(xiàng)：一般在低溫下操作，使蛋白質(zhì)沉淀析出后應(yīng)立即分離，以防蛋白質(zhì)變性。第四十五頁，共五十四頁，2022年，8月28日46（3）重金屬鹽沉淀蛋白質(zhì)當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液的pH>pI時(shí)，重金屬離子如Ag+、Hg2+、Cu2+、Pb2+等（用M+代表）可與帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)顆粒結(jié)合，形成不溶性鹽而沉淀。第四十六頁，共五十四頁，2022年，8月28日47（4）生物堿試劑或某些酸沉淀蛋白質(zhì)當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液的pH<pI時(shí)，某些生物堿試劑如苦味酸、鞣酸、鎢酸等，或某些酸如三氯乙酸、磺基水楊酸等（用X-代表），可與帶正電荷的蛋白質(zhì)顆粒結(jié)合，形成不溶性鹽而沉淀。缺點(diǎn)：引起蛋白質(zhì)變性，因而不適宜制備具有生物活性的蛋白質(zhì)。在臨床檢驗(yàn)和生化實(shí)驗(yàn)中，常用這類試劑除去血液中有干擾的蛋白質(zhì)。第四十七頁，共五十四頁，2022年，8月28日48

蛋白質(zhì)分子內(nèi)含有許多肽鍵和某些帶有特殊基團(tuán)的氨基酸殘基，可以與不同試劑產(chǎn)生各種特有的顏色反應(yīng)

應(yīng)用：可鑒別蛋白質(zhì)。3.蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)第四十八頁，共五十四頁，2022年，8月28日49（2）蛋白黃色反應(yīng)某些蛋白質(zhì)，遇濃硝酸后產(chǎn)生白色沉淀，加熱時(shí)沉淀變成黃色。這是由于蛋白質(zhì)分子側(cè)鏈上的芳香環(huán)發(fā)生了硝化反應(yīng)，生成黃色的硝基化合物。皮膚、指甲等被硝酸沾污后變黃就是這個(gè)原理。（1）水合茚三酮反應(yīng)蛋白質(zhì)與稀的水合茚三酮一起加熱呈現(xiàn)藍(lán)色。該反應(yīng)主要用于紙層析。第四十九頁，共五十四頁，2022年，8月28日50（4）米?。∕illon）反應(yīng)蛋白質(zhì)遇硝酸汞的硝酸溶液時(shí)變?yōu)榧t色，這是由于酪氨酸殘基側(cè)鏈上的酚羥基與汞形成有色化合物，應(yīng)用：檢驗(yàn)蛋白質(zhì)分子中有無酪氨酸殘基存在。（3）縮二脲反應(yīng)縮二脲與硫酸銅的堿性溶液反應(yīng)呈紫色或紫紅色，蛋白質(zhì)與硫酸銅堿性溶液反應(yīng)，也出現(xiàn)同樣的