蛋白質化學氨基酸和多肽

關于蛋白質化學氨基酸和多肽1第一頁，共五十六頁，2022年，8月28日2概述生命是蛋白體的存在方式。

恩格斯《反杜林論》1878蛋白質是生命的表征，哪里有生命活動哪里就有蛋白質。如果說基因是構建生命的圖紙，那么蛋白質就是組成生命的主要材料，是生命活動的物質基礎。第二頁，共五十六頁，2022年，8月28日3概述----蛋白質的生物學功能

蛋白質結構復雜﹑種類繁多﹑功能各異，是構建生命，行使生命活動最主要的功能分子。第三頁，共五十六頁，2022年，8月28日41、催化作用酶有兩類：一類是蛋白質（蛋白酶），另一類為核酸（核酶）第四頁，共五十六頁，2022年，8月28日52、運輸作用：血紅蛋白、Na+-K+-ATPase、葡萄糖運輸載體、脂蛋白、電子傳遞體第五頁，共五十六頁，2022年，8月28日63、運動作用動物的肌肉收縮（肌球蛋白、肌動蛋白）、細菌的鞭毛運動第六頁，共五十六頁，2022年，8月28日74、防御作用抗體、補體、干擾素、凝血酶和血纖維蛋白原等第七頁，共五十六頁，2022年，8月28日85、激素的調節(jié)作用：蛋白質或多肽類激素，胰島素、生長素6、接受和傳遞信息的受體作用：受體蛋白、味覺蛋白8、控制細胞生長、分化：生長因子、阻遏蛋白9、結構成分和機械支持物：角蛋白、結締組織的膠原蛋白、血管和皮膚的彈性蛋白10、異常功能：毒蛋白：生物體攻擊或自衛(wèi)的武器。貝類分泌的膠質蛋白，能將貝殼粘在巖石上；朊病毒(一種特殊的蛋白質病毒)第八頁，共五十六頁，2022年，8月28日9概述----蛋白質的化學組成1、元素組成2、蛋白質的基本結構單元第九頁，共五十六頁，2022年，8月28日101、元素組成主要元素：C、H、O、N、S

微量元素：P、Fe、Cu、Zn、Mo、I、Se等



碳：50％氫：7％氧：23％

氮：16%

硫：0—3％其他：微量

蛋白質平均含N量為16％,這是凱氏定氮法測定蛋白質含量的理論依據：蛋白質含量＝蛋白質含N量×6.25第十頁，共五十六頁，2022年，8月28日112、蛋白質的基本結構單元蛋白質的基本結構單元是氨基酸（20種）多個氨基酸首尾連結形成長而不分支的多聚物——多肽鏈多肽鏈再折疊卷曲，形成蛋白質蛋白質的定義：由20種L-α-氨基酸按一定的序列通過酰胺鍵（肽鍵）縮合而成的，具較穩(wěn)定構象并具一定生物功能的生物大分子。第十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日

3.1蛋白質的基本構件單位─氨基酸AA

Aminoacids–thebuildingblockofprotein3.1.1蛋白質氨基酸的結構及分類3.1.2氨基酸的理化性質第十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日13(1)蛋白質氨基酸的結構特點：3.1.1蛋白質氨基酸的結構及分類可變部分除脯氨酸為α-亞氨基酸外，均為a-氨基酸。各種蛋白質氨基酸的區(qū)別在于側鏈R基的不同。除R為H（甘氨酸）外，均具有旋光性，均為L-型。第十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日D型與L型D-(+)-甘油醛L-(-)-甘油醛第十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日15第十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日據R基團化學結構分類

脂肪族ＡＡ（中性、含羥基或巰基、酸性、堿性）芳香族ＡA(Phe、Tyr、Trp)雜環(huán)ＡＡ(His、Pro)極性R基團AA據R基團極性分類非極性R基團AA（８種）不帶電荷（７種）帶電荷：正電荷（３種）負電荷（２種）據營養(yǎng)學分類

必需ＡＡ(8種)半必需ＡＡ(2種)IleMetValLeuTrpPheThrLys一家寫兩三本書來非必需ＡＡArg，His（疏水氨基酸）（親水氨基酸）IleLeuTrpThrPheLysMetVal一兩色素本來淡些(2)蛋白質氨基酸的分類（常見的有20種）第十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日(3)20種蛋白質氨基酸的結構及三字符①中性脂肪族氨基酸(5個)甘氨酸（Gly,G）丙氨酸（Ala,A）纈氨酸（Val,V）亮氨酸（Lue,L）異亮氨酸（Ile,I）第十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日②含羥基或硫氨基酸(4個)絲氨酸(Ser,S）蘇氨酸(Thr,T）半胱氨酸(Cys,C）甲硫氨酸(Met,M）巰基羥基羥基甲硫基第十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日③酸性氨基酸及酰胺(4個)

天冬氨酸（Asp,D）谷氨酸（Glu,E）天冬酰胺（Asn,N）谷氨酰胺（Gln,Q）羧基酰胺基酰胺基羧基第十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日④堿性氨基酸(3個)

賴氨酸（Lys,K）精氨酸（Arg,R）組氨酸（His,H）胍基咪唑基氨基第二十頁，共五十六頁，2022年，8月28日⑤雜環(huán)氨基酸(2個)

組氨酸（His,H）脯氨酸（Pro,P）堿性氨基酸吡咯烷基第二十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日⑥芳香族氨基酸(3個)

苯丙氨酸（Phe,F）酪氨酸（Tyr,Y）色氨酸（Trg,W）吲哚基第二十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日非極性R基團氨基酸第二十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日不帶電荷極性R基團氨基酸第二十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日帶電荷R基團氨基酸第二十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日26(一)蛋白質中幾種重要的稀有氨基酸在少數蛋白質含有一些不常見蛋白質氨基酸。這些氨基酸都是由相應的基本氨基酸衍生而來的。其中重要的有4-羥基脯氨酸、5-羥基賴氨酸、6-N-甲基賴氨酸等。補充：不常見的蛋白質氨基酸和非蛋白質氨基酸第二十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日27幾種不常見蛋白質氨基酸的結構鎖鏈素由4個Lys組成(彈性蛋白中)

第二十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日28

廣泛存在于各種細胞和組織中，呈游離或結合態(tài)，但并不存在蛋白質中的一類氨基酸，大部分也是蛋白質氨基酸的衍生物。如：-丙氨酸、鳥氨酸、胍氨酸、-氨基丁酸等。(二)非蛋白氨基酸第二十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日29幾種非蛋白氨基酸的結構

H2N-CH2-CH2-COOHH2N-CH2-CH2-CH2-COOH-丙氨酸-氨基丁酸第二十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日精氨酸（Arg,R）胍基第三十頁，共五十六頁，2022年，8月28日31非蛋白氨基酸存在的意義：1.作為細菌細胞壁中肽聚糖的組分：D-GluD-Ala2.作為一些重要代謝物的前體或中間體:-丙氨酸（VB3）、鳥氨酸、胍氨酸(尿素).3.作為神經傳導的化學物質：-氨基丁酸4.有些氨基酸只作為一種N素的轉運和貯藏載體.5.調節(jié)生長,殺蟲防御作用等。絕大部分非蛋白氨基酸的功能不清楚。第三十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.1.2氨基酸的理化性質3.1.2.1AA的物理性質

3.1.2.2AA的兩性解離和等電點3.1.2.3AA的光學性質3.1.2.4AA的重要化學反應

第三十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日333.1.2.1氨基酸的物理性質

氨基酸在常溫下為白色固體，熔點很高（約為200～300℃），大部分尚未到達熔點時已開始分解。

一般均能溶于水，但是溶解度大小不一，差異較大，其中亮氨酸和酪氨酸難溶于冷水，其余均可溶。氨基酸易溶于酸性或堿性溶液中，微溶于乙醇，不溶于乙醚。

氨基酸的味感與其構型有關。D型氨基酸一般具有甜味，D-色氨酸的甜度是蔗糖的40倍。L氨基酸具有鮮、甜、苦、酸四種味感。甘氨酸因具有甜味而得名，精氨酸有苦味，谷氨酸的鈉鹽有鮮味，是味精的主要成分。第三十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.1.2.2氨基酸的兩性解離性質及等電點（pI）

pH=pI

凈電荷=0

pH<pI凈電荷為正pH>pI凈電荷為負CHRCOOHNH3+CHRCOONH2CHRCOONH3++H++

OH-+H++

OH-(pK′1)(pK′2)

當氨基酸溶液在某一定pH值時，使某特定氨基酸分子上所帶正負電荷相等，成為兩性離子，在電場中既不向陽極也不向陰極移動，此時溶液的pH值即為該氨基酸的等電點(pI

isoelectricpoint)。簡單講，使氨基酸凈電荷為零時的溶液pH值，稱為該氨基酸的等電點。第三十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日35等電點的實驗測定方法等電聚焦法：一種特殊的電泳，其載體上鋪有連續(xù)的PH梯度的緩沖液，然后將氨基酸點樣，只要該處的PH與氨基酸的PI不同，則氨基酸就會帶電，PH值>PI時，aa帶-電；PH值<PI時，aa帶+電。通電后，氨基酸就會移動，直到某處的PH＝PI，氨基酸才呈電中性，不再移動，因此，可以測出PI。酸堿滴定法第三十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日甘氨酸滴定曲線一氨基一羧基AA的等電點計算：pI=2pK′1+pK′2一氨基一羧基AA的pI計算公式第三十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日谷氨酸（A）和賴氨酸（B）滴定曲線和等電點計算一氨基二羧基AA的等電點計算：pI=2pK′1+pK′2二氨基一羧基AA的等電點計算：pI=2pK′2+pK′3BApK1pK2pIpIpK3pK3pK2pK1加入的OH-mL數加入的OH-mL數pHpH第三十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日谷氨酸（A）和賴氨酸（B）滴定曲線和等電點計算一氨基二羧基AA的等電點計算：pI=2pK′1+pK′2二氨基一羧基AA的等電點計算：pI=2pK′2+pK′3BApK1pK2pIpIpK3pK3pK2pK1加入的OH-mL數加入的OH-mL數pHpH第三十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日39有關pI的習題當溶液的pH值>pI時，aa帶電為+/-？當溶液的pH值<pI時，aa帶電為+/-？aa溶于蒸餾水中后，溶液的pH值變?yōu)?，此aa的pI>、=、<6?aa溶于蒸餾水中后，溶液的pH值變?yōu)?，此aa的pI>、=、<8?第三十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日3.1.2.3氨基酸光學性質

1、旋光性：除甘氨酸外，其它所有天然α-氨基酸都有不對稱碳原子，因此它們都具有旋光性。2、紫外吸收光譜：色氨酸(Trp)、酪氨酸(Tyr)和苯丙氨酸(Phe)的R基團中含有苯環(huán)共軛雙鍵系統(tǒng)，在紫外光區(qū)有較強的光吸收。組氨酸(His)具有較短共軛雙鍵系統(tǒng)，其在紫外光區(qū)也有較弱的光吸收。由于大多數蛋白質都含有這些氨基酸殘基，一般最大吸收峰在=280nm處，因此用紫外分光光度法可測定蛋白質含量。第四十頁，共五十六頁，2022年，8月28日TryTyrPhe的紫外吸收光譜

摩爾吸收系數波長朗伯—比爾定律：

A＝－lgT＝εLc第四十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日423.1.2.4AA的重要化學反應與2,4一二硝基氟苯(DNFB)的反應（sanger反應）:用于蛋白質N-端測定.與苯異硫氰酸酯（PITC）的反應（Edman反應）：用于蛋白N-端測定，蛋白質順序測定儀設計原理的依據。與茚三酮反應:用于氨基酸定量定性測定成肽反應：氨基酸合成肽的反應基礎第四十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日431、氨基酸與2,4一二硝基氟苯(DNF)的反應

（sanger反應）用途：用于測定肽鏈的N-末端AA少一個AA的肽鏈第四十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日2、氨基酸與苯異硫氰酸酯（PITC）的反應

（Edman反應），用途：氨基酸的序列分析PITC（phenylisothiocyanate）+弱堿中(400

C)(硝基甲烷400

C)H+苯氨基硫甲酰衍生物(PTC-AA)苯乙內酰硫脲(PTH，phenylthiohydantion）衍生物(PTH-AA)通過層析法分離鑒定AA第四十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日3、氨基酸與茚三酮反應+3H20水合茚三酮(無色)NH3CO2RCHO+還原性茚三酮紫色化合物(弱酸)加熱+2NH3+還原性茚三酮水合茚三酮3第四十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日46

脯氨酸不含游離的α-氨基，與水合茚三酮反應不產生藍色，而產生黃色。

第四十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日AA重要化學反應總覽

反應基團

試劑主要產物應用

α-NH2茚三酮紫色、紅色物對氨基酸顯色α＝NH2茚三酮黃色物Pro的鑒定

α-NH2DNFB(Sanger試劑)DNP-aa黃色物蛋白質N端測定

α-NH2PITC(Edman試劑)PTC-aa、PTH-aa蛋白質N端測定α-NH2甲醛羥甲基-aa和二羥甲基-aa甲醛滴定aa含量Arg的胍基α-萘酚次溴酸鈉(坂口試劑)桃紅色物鑒定Arg

Cys的-SH碘代乙酸、過甲酸肽鏈拆分二硫鍵

His的咪唑基重氮苯磺酸(Pauly試劑)櫻紅色物鑒定HisTyr的酚基重氮苯磺酸(Pauly試劑)桔黃色物鑒定Tyr

Trp的吲哚基對二甲基氨基苯甲醛蘭色物質鑒定Trp第四十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日4、氨基酸的成肽反應第四十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日49

3.2肽3.2.1概念：肽（多肽）、肽鍵、AA殘基、N端或C端3.2.2肽鏈中AA的排列順