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)是生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，參與了幾乎所有的生命活動過程。當(dāng)前1頁，總共77頁。一、蛋白質(zhì)的化學(xué)組成和分類１、元素組成當(dāng)前2頁，總共77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凱氏定氮法當(dāng)前3頁，總共77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鍵或共價鍵結(jié)合在生物膜的表面

當(dāng)前4頁，總共77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）當(dāng)前5頁，總共77頁。簡

單

蛋

白清蛋白和球蛋白albuminandglobulin廣泛存在于動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胞核硬蛋白根據(jù)溶解性分當(dāng)前6頁，總共77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)輔基種類分當(dāng)前7頁，總共77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)單元當(dāng)前8頁，總共77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）當(dāng)前9頁，總共77頁。α碳原子R基羧基α氨基左右特點：大多數(shù)AA在中性pH時呈兼性離子狀態(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+當(dāng)前10頁，總共77頁。當(dāng)前11頁，總共77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）非蛋白氨基酸當(dāng)前12頁，總共77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當(dāng)前13頁，總共77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）當(dāng)前14頁，總共77頁。胱氨酸當(dāng)前15頁，總共77頁。（３）酸性aa及其酰胺天冬氨酸天冬酰胺谷氨酸谷氨酰胺當(dāng)前16頁，總共77頁。（４）堿性aa賴氨酸精氨酸當(dāng)前17頁，總共77頁。２、芳香族aa（3種）苯丙氨酸酪氨酸色氨酸當(dāng)前18頁，總共77頁。３、雜環(huán)aa（2種)組氨酸脯氨酸當(dāng)前19頁，總共77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當(dāng)前20頁，總共77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當(dāng)前21頁，總共77頁。3、帶正電荷的Ｒ基aa組氨酸賴氨酸精氨酸當(dāng)前22頁，總共77頁。4、帶負電荷的Ｒ基aa天冬氨酸谷氨酸當(dāng)前23頁，總共77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)締組織的膠原蛋白當(dāng)前24頁，總共77頁。賴氨酸5-羥賴氨酸結(jié)締組織的膠原蛋白當(dāng)前25頁，總共77頁。ε-N-甲基賴氨酸γ-羧基谷氨酸肌球蛋白凝血酶原當(dāng)前26頁，總共77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

當(dāng)前27頁，總共77頁。鳥氨酸瓜氨酸當(dāng)前28頁，總共77頁。五、氨基酸的酸堿性質(zhì)兼性離子中性分子（極少數(shù)）當(dāng)前29頁，總共77頁。（一）氨基酸的解離當(dāng)前30頁，總共77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、重要哦當(dāng)前31頁，總共77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當(dāng)前32頁，總共77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驗方法獲得在計算題中，一般直接給出當(dāng)前33頁，總共77頁。甘氨酸滴定曲線當(dāng)前34頁，總共77頁。當(dāng)前35頁，總共77頁。當(dāng)前36頁，總共77頁。當(dāng)前37頁，總共77頁。（三）氨基酸的等電點定義：當(dāng)溶液為某一pH值時，AA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0。這時的pH值即為AA的等電點（pI）。在pI時，AA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)。當(dāng)前38頁，總共77頁。等電點的計算：pI=(pK1+pK2)/2當(dāng)前39頁，總共77頁。六、氨基酸的化學(xué)反應(yīng)當(dāng)前40頁，總共77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)當(dāng)前41頁，總共77頁。（2）成酯

NH2

干燥，HCl

RCHCOOH+C2H5OH

回流

RCHCOOC2H5+H2ONH3·Cl

保護羧基（1）與NaOH等形成鹽成鹽或成酯反應(yīng)當(dāng)前42頁，總共77頁。HN-保護基R—CH-COOH+PCl5

HN-保護基R—CH-COOCl+POCl3+HCl保護氨基活化羧基成酰氯反應(yīng)當(dāng)前43頁，總共77頁。

NH2脫羧酶R—CH-COOHR-CH2-NH2+CO2脫羧基反應(yīng)當(dāng)前44頁，總共77頁。

YNHONH2NH2

R—CH—C—OCH3

YNHOHNO2

R—CH—C—NHNH2

YNHO

R—CH—C—N-—N+N+2H2O

酰化氨基酸甲酯肼?；被ｋ迈；被／B氮疊氮反應(yīng)當(dāng)前45頁，總共77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)當(dāng)前46頁，總共77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)當(dāng)前47頁，總共77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)與酰化試劑反應(yīng)當(dāng)前48頁，總共77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)當(dāng)前49頁，總共77頁。

R’COOHR’COOC=O+H2NCHC=NCHHRHR醛氨基酸Schiff’s堿-H20+H20形成Schiff’s堿反應(yīng)當(dāng)前50頁，總共77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)當(dāng)前51頁，總共77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)當(dāng)前52頁，總共77頁。弱酸加熱當(dāng)前53頁，總共77頁。（四）側(cè)鏈R基參加的反應(yīng)Tyr2、堿性AA堿性AA帶硫AA當(dāng)前54頁，總共77頁。Cys與二硫硝基苯甲酸發(fā)生硫醇-二硫化物交換pH8.0時412nm最大光吸收—分光光度法測定-SH當(dāng)前55頁，總共77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，易被氧化當(dāng)前56頁，總共77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。磺基丙氨酸當(dāng)前57頁，總共77頁。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)當(dāng)前58頁，總共77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)當(dāng)前59頁，總共77頁。Arg側(cè)鏈胍基與環(huán)己二酮生成縮合物當(dāng)前60頁，總共77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含量當(dāng)前61頁，總共77頁。Met側(cè)鏈上甲硫基：強親核基團與烴化試劑成锍鹽保護巰基當(dāng)前62頁，總共77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)當(dāng)前63頁，總共77頁。當(dāng)前64頁，總共77頁。當(dāng)前65頁，總共77頁。當(dāng)前66頁，總共77頁。當(dāng)前67頁，總共77頁。（二）氨基酸的光譜性質(zhì)可見光區(qū)：無吸收遠紫外和紅外區(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、紫外吸收光譜當(dāng)前68頁，總共77頁。Trp（色）280nmTyr（酪）275nmPhe（苯丙）257nm蛋白質(zhì)含量測定280nm當(dāng)前69