第二章蛋白質(zhì)化學(xué)氨基酸

1、第二章蛋白質(zhì)化學(xué)氨基酸第二章蛋白質(zhì)化學(xué)氨基酸第二章 蛋白質(zhì)（Proteins）Fireflies emit light catalyzed by luciferase（熒光素酶）（熒光素酶） with ATPA few examples on protein diversityErythrocytes（紅細(xì)胞）（紅細(xì)胞） contain a large amount of hemoglobins（血紅蛋白）（血紅蛋白）, the oxygen-transporting protein.The protein keratin （角蛋白）（角蛋白） is the chief structural

2、components of hair, horn, wool, nails and feathers.第一節(jié)第一節(jié) 蛋白質(zhì)的分類蛋白質(zhì)的分類蛋白質(zhì)是一類重要的生物大分子，英文名稱為蛋白質(zhì)是一類重要的生物大分子，英文名稱為proteinprotein，源自希臘文，源自希臘文protosprotos，是，是“最原初的最原初的”，“第一重要的第一重要的”意思。漢譯為意思。漢譯為“蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)” 。定義：蛋白質(zhì)是由定義：蛋白質(zhì)是由2020種種- -氨基酸按一定順序通過(guò)氨基酸按一定順序通過(guò)肽鍵（酰胺鍵）縮合而成的具有一定特定空間肽鍵（酰胺鍵）縮合而成的具有一定特定空間構(gòu)象和生物功能的生物大分子。構(gòu)象和生

3、物功能的生物大分子。一、蛋白質(zhì)的化學(xué)概念一、蛋白質(zhì)的化學(xué)概念1、蛋白質(zhì)是生物體內(nèi)必不可少的重要成分，是構(gòu)、蛋白質(zhì)是生物體內(nèi)必不可少的重要成分，是構(gòu)成生物體最基本的結(jié)構(gòu)物質(zhì)和功能物質(zhì)成生物體最基本的結(jié)構(gòu)物質(zhì)和功能物質(zhì) 蛋白質(zhì)占干重蛋白質(zhì)占干重 人體中（中年人）人體中（中年人） 人體人體 45% 45% 水水55%55% 細(xì)菌細(xì)菌 50%50% 80% 80% 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)19%19% 真菌真菌 14%14% 52% 52% 脂肪脂肪19%19% 酵母菌酵母菌 14%14% 50% 50% 糖類糖類1%1% 白地菌白地菌 50% 50% 無(wú)機(jī)鹽無(wú)機(jī)鹽7%7%二、二、 蛋白質(zhì)的重要生物蛋白質(zhì)的重要生

4、物學(xué)功能學(xué)功能2、蛋白質(zhì)是一種生物功能的主要體現(xiàn)者，、蛋白質(zhì)是一種生物功能的主要體現(xiàn)者，它參與了幾乎所有的生命活動(dòng)過(guò)程它參與了幾乎所有的生命活動(dòng)過(guò)程F 生物催化作用：生物催化作用： 酶酶F 運(yùn)輸作用：如血紅蛋白、轉(zhuǎn)鐵蛋白運(yùn)輸作用：如血紅蛋白、轉(zhuǎn)鐵蛋白F 調(diào)節(jié)作用：如胰島素、生長(zhǎng)激素調(diào)節(jié)作用：如胰島素、生長(zhǎng)激素F 運(yùn)動(dòng)作用：如肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白運(yùn)動(dòng)作用：如肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白F 防御功能：如免疫球蛋白、凝血因子防御功能：如免疫球蛋白、凝血因子F 營(yíng)養(yǎng)功能：如卵清蛋白、酪蛋白營(yíng)養(yǎng)功能：如卵清蛋白、酪蛋白F 結(jié)構(gòu)蛋白：如膠原蛋白、角蛋白結(jié)構(gòu)蛋白：如膠原蛋白、角蛋白F 能量轉(zhuǎn)換蛋白：如細(xì)胞色素能量轉(zhuǎn)換蛋

5、白：如細(xì)胞色素F 基因調(diào)節(jié)蛋白：如阻遏蛋白基因調(diào)節(jié)蛋白：如阻遏蛋白3、外源蛋白質(zhì)有營(yíng)養(yǎng)功能，可作為生產(chǎn)加工的對(duì)象。、外源蛋白質(zhì)有營(yíng)養(yǎng)功能，可作為生產(chǎn)加工的對(duì)象。三、蛋白質(zhì)的元素組成三、蛋白質(zhì)的元素組成 主要有主要有C、H、O、N和和S。 有些蛋白質(zhì)含有少量有些蛋白質(zhì)含有少量磷或金屬元素鐵、銅、磷或金屬元素鐵、銅、鋅、錳、鈷、鉬，個(gè)別鋅、錳、鈷、鉬，個(gè)別蛋白質(zhì)還含有碘。蛋白質(zhì)還含有碘。這些這些元素在蛋白質(zhì)中的組成元素在蛋白質(zhì)中的組成百分比如圖所示百分比如圖所示各種蛋白質(zhì)的含氮量很接近，平均為各種蛋白質(zhì)的含氮量很接近，平均為16。 蛋白質(zhì)元素組成的特點(diǎn)蛋白質(zhì)元素組成的特點(diǎn)由于體內(nèi)的含氮物質(zhì)以蛋白質(zhì)

6、為主，因由于體內(nèi)的含氮物質(zhì)以蛋白質(zhì)為主，因此，只要測(cè)定生物樣品中的含氮量，就可此，只要測(cè)定生物樣品中的含氮量，就可以根據(jù)以下公式推算出蛋白質(zhì)的大致含量：以根據(jù)以下公式推算出蛋白質(zhì)的大致含量：100克樣品中蛋白質(zhì)的含量克樣品中蛋白質(zhì)的含量 ( g % )= 每克樣品含氮克數(shù)每克樣品含氮克數(shù) 6.251001/16%蛋白質(zhì)含量的測(cè)定：蛋白質(zhì)含量的測(cè)定： 凱氏定氮法凱氏定氮法( (測(cè)定氮的經(jīng)典方法測(cè)定氮的經(jīng)典方法) )三聚氰胺（三聚氰胺（Melamine） 分子量。分子量。 牛奶牛奶中總蛋白質(zhì)由大約中總蛋白質(zhì)由大約 94%的純蛋的純蛋白質(zhì)（約）和約白質(zhì)（約）和約6%非蛋白質(zhì)（約）非蛋白質(zhì)（約）組成。

7、總組成。總蛋白質(zhì)平均含量蛋白質(zhì)平均含量為為3.3%。四、蛋白質(zhì)的分類四、蛋白質(zhì)的分類（一）根據(jù)分子形狀（一）根據(jù)分子形狀1 1、球狀蛋白質(zhì)（、球狀蛋白質(zhì)（globular protein）：大多數(shù)可）：大多數(shù)可溶性蛋白質(zhì)，如血紅蛋白、肌紅蛋白等溶性蛋白質(zhì)，如血紅蛋白、肌紅蛋白等2 2、纖維狀蛋白質(zhì)（纖維狀蛋白質(zhì)（fibrous protein）：膠原）：膠原蛋白、彈性蛋白、絲狀蛋白等蛋白、彈性蛋白、絲狀蛋白等（二）根據(jù)組成不同（二）根據(jù)組成不同1 1、單純蛋白質(zhì)、單純蛋白質(zhì)（simple protein）: : 也稱簡(jiǎn)單也稱簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)，完全由氨基酸組成的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)，完全由氨基酸組成的蛋白質(zhì)

8、。2 2、結(jié)合蛋白質(zhì)（、結(jié)合蛋白質(zhì)（conjugated proteinconjugated protein）：也稱復(fù)合蛋）：也稱復(fù)合蛋白質(zhì)或全蛋白，白質(zhì)或全蛋白， 由蛋白質(zhì)和非蛋白質(zhì)兩部分組成。由蛋白質(zhì)和非蛋白質(zhì)兩部分組成。包括色蛋白、金屬蛋白、磷蛋白、核蛋白、脂蛋包括色蛋白、金屬蛋白、磷蛋白、核蛋白、脂蛋白和糖蛋白。白和糖蛋白。（三）根據(jù)溶解度的不同（三）根據(jù)溶解度的不同1) 1) 清蛋白（清蛋白（albumin）：）：溶于水及稀鹽、稀酸或稀堿溶于水及稀鹽、稀酸或稀堿溶液。如血清清蛋白溶液。如血清清蛋白2) 2) 球蛋白球蛋白（globulin）：）：不溶于水而溶于稀鹽溶液，如不溶于水而溶

9、于稀鹽溶液，如血清球蛋白。血清球蛋白。3 3）谷蛋白）谷蛋白（glutelin）：）：不溶于水、醇及中性鹽溶液，不溶于水、醇及中性鹽溶液，但溶于稀酸、稀堿，如米谷蛋白。但溶于稀酸、稀堿，如米谷蛋白。 4 4）谷醇溶蛋白）谷醇溶蛋白（prolamine）：）：不溶于水，但溶于不溶于水，但溶于70%80%乙醇，乙醇， 如玉米醇溶蛋白。如玉米醇溶蛋白。 （三）根據(jù)溶解度的不同（三）根據(jù)溶解度的不同6) 魚精蛋白（魚精蛋白（protamine）：溶于水及稀酸溶液，分子中）：溶于水及稀酸溶液，分子中含堿性含堿性 氨基酸特別多，呈（強(qiáng)）堿性，如鮭精蛋白。氨基酸特別多，呈（強(qiáng)）堿性，如鮭精蛋白。 7) 7)

10、 硬蛋白硬蛋白（scleroprotein）：）：不溶于水、鹽、稀酸、稀不溶于水、鹽、稀酸、稀堿溶液。堿溶液。 如膠原蛋白、角蛋白、絲心蛋白、彈性蛋白如膠原蛋白、角蛋白、絲心蛋白、彈性蛋白等。等。 5) 組蛋白（組蛋白（histone）：溶于水及稀酸溶液，分子中含）：溶于水及稀酸溶液，分子中含Arg、Lys 較多，呈（弱）堿性，如小牛胸腺組蛋白。較多，呈（弱）堿性，如小牛胸腺組蛋白。 1 1）酶的生物催化作用）酶的生物催化作用(四四)蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能膜膜蛋蛋白白蛋白質(zhì)化學(xué)蛋白質(zhì)化學(xué)2 2）生物體的結(jié)構(gòu)成分）生物體的結(jié)構(gòu)成分3 3）運(yùn)動(dòng)與支持）運(yùn)動(dòng)與支持機(jī)體的結(jié)構(gòu)蛋白：頭發(fā)、

11、骨骼、牙齒、肌肉等機(jī)體的結(jié)構(gòu)蛋白：頭發(fā)、骨骼、牙齒、肌肉等4 4）參與運(yùn)輸貯存的作用）參與運(yùn)輸貯存的作用血紅蛋白血紅蛋白 運(yùn)輸氧運(yùn)輸氧5 5）免疫保護(hù)作用）免疫保護(hù)作用抗原抗體反應(yīng)抗原抗體反應(yīng)凝血機(jī)制凝血機(jī)制6 6）參與細(xì)胞間信息傳遞）參與細(xì)胞間信息傳遞信號(hào)傳導(dǎo)中的受體、信息分子等信號(hào)傳導(dǎo)中的受體、信息分子等7 7） 氧化供能氧化供能（五）根據(jù)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值不同（五）根據(jù)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值不同 1、完全蛋白：、完全蛋白：含有人體所必需的各種氨基酸含有人體所必需的各種氨基酸 2、不完全蛋白：、不完全蛋白：缺乏人體所必需的某種氨基缺乏人體所必需的某種氨基酸酸 如如 大豆大豆 缺甲硫氨酸缺甲硫氨酸 小麥小麥 缺賴氨

12、酸缺賴氨酸 玉米玉米 缺色氨酸缺色氨酸第二節(jié)第二節(jié) 蛋白質(zhì)的組成單位蛋白質(zhì)的組成單位氨氨基酸基酸（Amino Acid) 發(fā)現(xiàn)：發(fā)現(xiàn)：1819年，法國(guó)化學(xué)家布拉孔諾從蛋年，法國(guó)化學(xué)家布拉孔諾從蛋白質(zhì)中水解得到一種含白質(zhì)中水解得到一種含N化合物，其結(jié)構(gòu)化合物，其結(jié)構(gòu)中含有氨基和羧基，故取名為氨基酸。中含有氨基和羧基，故取名為氨基酸。 現(xiàn)已證實(shí)氨基酸是蛋白質(zhì)的基本組成單位。現(xiàn)已證實(shí)氨基酸是蛋白質(zhì)的基本組成單位。什么是氨基酸？什么是氨基酸？氨基酸（氨基酸（amino acid, aa)： 蛋白質(zhì)的基本組成單位，是含氨蛋白質(zhì)的基本組成單位，是含氨基的羧酸?；聂人?。是羧酸分子中是羧酸分子中C C上的上

13、的一個(gè)一個(gè)H H被氨基取代而成的化合物。被氨基取代而成的化合物。什么是氨基酸？什么是氨基酸？R-COOHR-C H -COOHHR-C H -COOH NH2-C-C-C-C-COOH-C-C-C-C-COOH 蛋白質(zhì)氨基酸自然界中存在的氨基酸有自然界中存在的氨基酸有300余種，但組成蛋余種，但組成蛋白質(zhì)的有白質(zhì)的有22種，稱為蛋白質(zhì)氨基酸，又名標(biāo)準(zhǔn)種，稱為蛋白質(zhì)氨基酸，又名標(biāo)準(zhǔn)氨基酸，其中最早發(fā)現(xiàn)的氨基酸，其中最早發(fā)現(xiàn)的20種較為常見，種較為常見，20種氨基酸中，第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的是種氨基酸中，第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的是Asn，是，是1806年在植物蘆筍中發(fā)現(xiàn)的；最后一個(gè)被發(fā)現(xiàn)年在植物蘆筍中發(fā)現(xiàn)的；最后一

14、個(gè)被發(fā)現(xiàn)的是的是Thr，是，是1938年在小麥麩質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的。年在小麥麩質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的。2 2種不常見的蛋白質(zhì)氨基酸：含硒半胱氨酸種不常見的蛋白質(zhì)氨基酸：含硒半胱氨酸（第（第2121種）和吡咯賴氨酸（第種）和吡咯賴氨酸（第2222種）種）一、氨基酸的結(jié)構(gòu)一、氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu)通式氨基酸的結(jié)構(gòu)通式 H3NCHCOOR-+H2NCHCOOHR或或氨基酸是含有氨基的羧酸，不同氨基酸的氨基酸是含有氨基的羧酸，不同氨基酸的R基基不同，（除脯氨酸外）都為不同，（除脯氨酸外）都為L(zhǎng)-氨基酸。氨基酸。構(gòu)構(gòu) 型型 具有相同的分子式和結(jié)構(gòu)式，但具有相同的分子式和結(jié)構(gòu)式，但原子在空間的排布不同，稱之構(gòu)原子在空間的排

15、布不同，稱之構(gòu)型。型。氨基酸的構(gòu)型氨基酸的構(gòu)型(configuration)(configuration)氨基酸的構(gòu)型氨基酸的構(gòu)型 一個(gè)有機(jī)化合物的構(gòu)型是由兩種結(jié)構(gòu)元素一個(gè)有機(jī)化合物的構(gòu)型是由兩種結(jié)構(gòu)元素賦予的：賦予的：一是分子中的雙鍵一是分子中的雙鍵(double bond)；二是分子中存在著手性中心（二是分子中存在著手性中心（chiral center） 連接了四個(gè)不相同的原子或基團(tuán)，這連接了四個(gè)不相同的原子或基團(tuán)，這種碳原子被稱為手性碳原子，又稱為種碳原子被稱為手性碳原子，又稱為不對(duì)稱碳原子，常用不對(duì)稱碳原子，常用C*表示。會(huì)產(chǎn)表示。會(huì)產(chǎn)生兩種構(gòu)型。它們彼此非常相象，但生兩種構(gòu)型。它們彼

16、此非常相象，但不能相互重迭，如同左手與右手或?qū)嵅荒芟嗷ブ氐?，如同左手與右手或?qū)嵨锱c鏡象的關(guān)系。物與鏡象的關(guān)系。手性碳原子手性碳原子D- 型型L-型型 H2NCHCOOHR氨基酸？氨基酸？甘油醛甘油醛: :2 2種構(gòu)型（種構(gòu)型（D-D-，L-)L-)L-L-氨基酸氨基酸D-D-氨基酸氨基酸 氨基酸的構(gòu)型是以距羧基最近的手性氨基酸的構(gòu)型是以距羧基最近的手性C原子為標(biāo)準(zhǔn)（除原子為標(biāo)準(zhǔn)（除Gly外），而糖的外），而糖的構(gòu)型是以距羧基最遠(yuǎn)的手性構(gòu)型是以距羧基最遠(yuǎn)的手性C原子為原子為標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)。注意：注意：H甘氨酸甘氨酸CH3丙氨酸丙氨酸L-L-氨基酸的通式氨基酸的通式RC+NH3COO-H二、氨基酸的分

17、類二、氨基酸的分類 1、根據(jù)側(cè)鏈、根據(jù)側(cè)鏈R基團(tuán)的化學(xué)結(jié)構(gòu)基團(tuán)的化學(xué)結(jié)構(gòu) （1）脂肪族氨基酸：）脂肪族氨基酸：Gly，Ala，Val，Leu，Ile，Met，Cys，Ser，Thr，Asp，Glu，Asn，Gln，Lys，Arg （2）芳香族氨基酸：）芳香族氨基酸：Phe，Tyr，Trp （3）雜環(huán)氨基酸：）雜環(huán)氨基酸：His （4）雜環(huán)亞氨基酸：）雜環(huán)亞氨基酸：Pro2、根據(jù)側(cè)鏈、根據(jù)側(cè)鏈R基團(tuán)極性的不同基團(tuán)極性的不同（1 1）非極性疏水氨基酸：）非極性疏水氨基酸：Gly，Ala，Val，Leu，Ile，Met，Phe，Pro，Trp（2 2）極性親水氨基酸：包括以下三種類型）極性親水氨基酸

18、：包括以下三種類型 中性（不帶電荷）：中性（不帶電荷）：Ser，Thr，Asn，Gln，Tyr，Cys 酸性（帶負(fù)電荷）：酸性（帶負(fù)電荷）：Asp，Glu 堿性（帶正電荷）：堿性（帶正電荷）：His，Lys，Arg二、氨基酸的分類二、氨基酸的分類詞記親水氨基酸與疏水氨基酸詞記親水氨基酸與疏水氨基酸J 西湖景，紫竹為骨水潺潺西湖景，紫竹為骨水潺潺 橫笛相伴，閑聽天簌靜思禪橫笛相伴，閑聽天簌靜思禪流蘇落，心比雙絲郁中纏流蘇落，心比雙絲郁中纏 親水氨基酸：西親水氨基酸：西- -硒代半胱氨酸；景硒代半胱氨酸；景- -精氨酸；竹精氨酸；竹- -組氨組氨酸；骨酸；骨- -谷氨酸谷氨酸 谷氨酰胺；伴谷氨酰胺

19、；伴- -半胱氨酸；天半胱氨酸；天- -天冬氨酸天冬氨酸天冬酰胺；籟天冬酰胺；籟- -賴氨酸；蘇賴氨酸；蘇- -蘇氨酸；落蘇氨酸；落- -酪氨酸；比酪氨酸；比- -吡吡咯賴氨酸；絲咯賴氨酸；絲- -絲氨酸絲氨酸J 孤雁本色，一行斜去浮生轉(zhuǎn)孤雁本色，一行斜去浮生轉(zhuǎn)兩鬢白，異家龍井難為甘兩鬢白，異家龍井難為甘疏水氨基酸：本疏水氨基酸：本- -苯丙氨酸；色苯丙氨酸；色- -色氨酸；斜色氨酸；斜- -纈氨酸；纈氨酸；浮浮- -脯氨酸；兩脯氨酸；兩- -亮氨酸；鬢亮氨酸；鬢- -丙氨酸；異丙氨酸；異- -異亮氨酸；家異亮氨酸；家- -甲硫氨酸；甘甲硫氨酸；甘- -甘氨酸甘氨酸詞詞 南大楊榮武教授南大楊榮

20、武教授二、二、氨基酸的分類氨基酸的分類 3、根據(jù)營(yíng)養(yǎng)分類：、根據(jù)營(yíng)養(yǎng)分類： （1）必需）必需AA：依賴植物供給的：依賴植物供給的AA，主要有，主要有Lys, Trp, Phe, Met, Thr, Ile, Leu, Val, 另外，另外，His和和Arg，人雖然能合成，但效率低，所以有時(shí)，人雖然能合成，但效率低，所以有時(shí)也列在必需氨基酸中。，也列在必需氨基酸中。， 嬰兒時(shí)期所需嬰兒時(shí)期所需: Arg，His 早產(chǎn)兒所需：早產(chǎn)兒所需：Trp，Cys （2）非必需）非必需AA：人體可以自身合成或可以由：人體可以自身合成或可以由其它氨基酸轉(zhuǎn)化的。其它氨基酸轉(zhuǎn)化的。* * 20 20種種AA的英文名

21、稱、縮寫符號(hào)及分類如下的英文名稱、縮寫符號(hào)及分類如下: :甘氨酸甘氨酸 （Gly, G）丙氨酸丙氨酸 （Ala, A）纈氨酸纈氨酸 （Val, V）亮氨酸亮氨酸 （Lue, L）異亮氨酸異亮氨酸 （Ile, I）1. 側(cè)鏈只是烴鏈（側(cè)鏈只是烴鏈（5種）種） 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸2. 側(cè)鏈含有羥基側(cè)鏈含有羥基 （2種）種）絲氨酸絲氨酸 （Ser, S）蘇氨酸蘇氨酸 （Thr, T）3. 側(cè)鏈含硫原子（側(cè)鏈含硫原子（2種）種） 半胱氨酸半胱氨酸 （Cys, C）甲硫氨酸甲硫氨酸 （Met, M）巰基巰基4. 側(cè)鏈含有羧基或酰胺基（側(cè)鏈含有羧基或酰胺基（4種）種） 天冬氨酸天冬氨酸 （Asp,

22、D）谷氨酸谷氨酸 （Glu, E）天冬酰胺天冬酰胺（Asn, N）谷氨酰胺谷氨酰胺 （Gln, Q）5. 側(cè)鏈含有堿性基團(tuán)（側(cè)鏈含有堿性基團(tuán)（3種）種） 賴氨酸賴氨酸 （Lys, K）精氨酸精氨酸 （Arg, R）組氨酸組氨酸 （His, H）胍基胍基咪唑基咪唑基芳香族氨基酸芳香族氨基酸苯丙氨酸苯丙氨酸 （Phe, F）酪氨酸酪氨酸 （Tyr, Y）色氨酸色氨酸 （Trp, W）雜環(huán)氨基酸 組氨酸組氨酸 （His,H）脯氨酸脯氨酸 （Pro,P）非非極極性性氨氨基基酸酸極極性性中中性性氨氨基基酸酸帶正電荷的氨基酸帶正電荷的氨基酸(酸性酸性)帶負(fù)電荷的氨基酸（堿性）帶負(fù)電荷的氨基酸（堿性）幾種特

23、殊氨基酸幾種特殊氨基酸 脯氨酸脯氨酸（亞氨基酸）（亞氨基酸）CH2CHCOO-NH2+CH2CH2CH2CHCOO-NH2+CH2CH2-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3半胱氨酸：半胱氨酸：2個(gè)個(gè)Cys通過(guò)脫氫后可以二硫鍵相通過(guò)脫氫后可以二硫鍵相結(jié)合，形成胱氨酸。結(jié)合，形成胱氨酸。 +胱氨酸胱氨酸二硫鍵二硫鍵-HH-OOC-CH-CH2-SH+NH3-OOC-CH-CH2-SH+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3三、蛋白質(zhì)中的修飾性三、蛋白質(zhì)中的修飾

24、性AANHHOCOOH4-羥基脯氨酸H2NCH2CHCH2CH2CHCOOHOHNH25-羥基賴氨酸NH2CH3NHCH2CHCH2CH2CHCOOH6-N-甲基賴氨酸HOIICH2CHCOOHNH23,5-二碘酪氨酸 在少數(shù)蛋白質(zhì)中分離出一些不常見的氨基酸，通常稱為在少數(shù)蛋白質(zhì)中分離出一些不常見的氨基酸，通常稱為不常見蛋白質(zhì)氨基酸。這些氨基酸都是在蛋白質(zhì)合成后不常見蛋白質(zhì)氨基酸。這些氨基酸都是在蛋白質(zhì)合成后由相應(yīng)的基本氨基酸衍生而來(lái)的，如由相應(yīng)的基本氨基酸衍生而來(lái)的，如彈性蛋白和膠原蛋彈性蛋白和膠原蛋白中的羥脯氨酸和羥賴氨酸等白中的羥脯氨酸和羥賴氨酸等。四、非蛋白質(zhì)氨基酸四、非蛋白質(zhì)氨基酸

25、非蛋白質(zhì)非蛋白質(zhì)AA：存在于生物體內(nèi)，但不組成蛋白：存在于生物體內(nèi)，但不組成蛋白質(zhì)的游離或結(jié)合態(tài)的質(zhì)的游離或結(jié)合態(tài)的AA，約，約150種，具有多種種，具有多種生理功能生理功能（1） L-氨基酸的衍生物氨基酸的衍生物 L-瓜氨酸和瓜氨酸和L-鳥氨酸是合成精氨酸的中間產(chǎn)物。鳥氨酸是合成精氨酸的中間產(chǎn)物。（2）D-氨基酸氨基酸 D-Ala存在于肽聚糖中，存在于肽聚糖中，D-Phe是短桿菌肽是短桿菌肽S的組的組分分（3）、-氨基酸氨基酸 -Ala是泛酸的前體，是泛酸的前體，-氨基丁酸是傳遞神經(jīng)沖動(dòng)氨基丁酸是傳遞神經(jīng)沖動(dòng)的化學(xué)介質(zhì)。的化學(xué)介質(zhì)。 五、五、AA的重要理化性質(zhì)的重要理化性質(zhì) 狀態(tài)：無(wú)色晶體或

26、粉末狀態(tài)：無(wú)色晶體或粉末 溶解性：各種氨基酸在水中的溶解度差別很大，溶解性：各種氨基酸在水中的溶解度差別很大，一般能溶解于稀酸或稀堿中，但不能溶解于有一般能溶解于稀酸或稀堿中，但不能溶解于有機(jī)溶劑。機(jī)溶劑。 熔點(diǎn)：極高，一般在熔點(diǎn)：極高，一般在200以上。以上。 味感：氨基酸的味感與其立體構(gòu)象有關(guān)。味感：氨基酸的味感與其立體構(gòu)象有關(guān)。D-氨氨基酸多數(shù)帶有甜味?；岫鄶?shù)帶有甜味。L-氨基酸有甜、苦、鮮、氨基酸有甜、苦、鮮、酸四種不同味感。如谷氨酸鈉酸四種不同味感。如谷氨酸鈉味精成分味精成分 旋光性：除甘氨酸外，氨基酸都具有旋光性。旋光性：除甘氨酸外，氨基酸都具有旋光性。（一）氨基酸的物理性質(zhì)（一

27、）氨基酸的物理性質(zhì)氨基酸的手性：氨基酸的手性：D型與型與L型氨基酸型氨基酸22種蛋白質(zhì)氨基酸分子中，除了甘氨酸，均至種蛋白質(zhì)氨基酸分子中，除了甘氨酸，均至少含有一個(gè)不對(duì)稱碳原子，因此除甘氨酸以外少含有一個(gè)不對(duì)稱碳原子，因此除甘氨酸以外的的21種蛋白質(zhì)氨基酸都具有手性性質(zhì)。如果以種蛋白質(zhì)氨基酸都具有手性性質(zhì)。如果以L型甘油醛為參照物，具有不對(duì)稱碳原子的氨基型甘油醛為參照物，具有不對(duì)稱碳原子的氨基酸就有酸就有D型和型和L型兩種對(duì)映異構(gòu)體。實(shí)驗(yàn)證明，型兩種對(duì)映異構(gòu)體。實(shí)驗(yàn)證明，蛋白質(zhì)分子中的不對(duì)稱氨基酸都是蛋白質(zhì)分子中的不對(duì)稱氨基酸都是L型。型。D型氨型氨基酸僅存在于一些特殊的抗菌肽和某些細(xì)菌的基酸

28、僅存在于一些特殊的抗菌肽和某些細(xì)菌的細(xì)胞壁成分之中，它們不能參入到在核糖體上細(xì)胞壁成分之中，它們不能參入到在核糖體上合成的多肽或蛋白質(zhì)分子之中。合成的多肽或蛋白質(zhì)分子之中。氨基酸的構(gòu)型與其旋光方向沒有必然的聯(lián)系。氨基酸的構(gòu)型與其旋光方向沒有必然的聯(lián)系。（二）紫外吸收性質(zhì)：（二）紫外吸收性質(zhì)：l cTIIAlglg0 只有芳香族氨基酸有紫外吸收能力只有芳香族氨基酸有紫外吸收能力Lambert-Beer Lambert-Beer 定律定律紫外區(qū)（紫外區(qū)（200400nm200400nm）：）：Tyr/Trp/PheTyr/Trp/Phe 原因：原因：-C=C-C=C-C=C-C=C-C=C-C=C

29、-C=C-C=C-Trp 280nmTyr 275nmPhe 257nm蛋白質(zhì)含量測(cè)定蛋白質(zhì)含量測(cè)定280nm（三）化學(xué)性質(zhì)（三）化學(xué)性質(zhì) 1、氨基酸的兩性性質(zhì)和等電點(diǎn)、氨基酸的兩性性質(zhì)和等電點(diǎn) 氨基酸是兩性電解質(zhì)，其解離方式和程度氨基酸是兩性電解質(zhì)，其解離方式和程度取決于所處溶液的酸堿度。取決于所處溶液的酸堿度。 (1)等電點(diǎn)等電點(diǎn)(isoelectric point, pI) 在某一在某一pH溶液中，氨基酸解離成陽(yáng)離子和陰溶液中，氨基酸解離成陽(yáng)離子和陰離子的趨勢(shì)及程度相等，成為兼性離子，呈離子的趨勢(shì)及程度相等，成為兼性離子，呈電中性。此時(shí)溶液的電中性。此時(shí)溶液的pH值稱為該氨基酸的等值稱為

30、該氨基酸的等電點(diǎn)。氨基酸等電點(diǎn)的特點(diǎn)：凈電荷為零，電點(diǎn)。氨基酸等電點(diǎn)的特點(diǎn)：凈電荷為零，在電場(chǎng)中不移動(dòng)；此時(shí)氨基酸的溶解度最小。在電場(chǎng)中不移動(dòng)；此時(shí)氨基酸的溶解度最小。pH=pI+OH-pHpI+H+OH-+H+pHpI氨基酸的兼性離子氨基酸的兼性離子 陽(yáng)離子陽(yáng)離子陰離子陰離子RCH COOHNH3+RCH COO-NH3+R CH COO-NH2R CH COOHNH2(2)(2)等電點(diǎn)等電點(diǎn)pI計(jì)算公式計(jì)算公式 氨基酸的氨基酸的pI 是由是由-羧基和羧基和-氨基的解離常數(shù)氨基的解離常數(shù)的負(fù)對(duì)數(shù)決定的。對(duì)側(cè)鏈的負(fù)對(duì)數(shù)決定的。對(duì)側(cè)鏈R基不解離的中性基不解離的中性氨基酸來(lái)說(shuō)：氨基酸來(lái)說(shuō)： pI=

31、1/2（pK1+pK2) pK1為為-羧基的解離常數(shù)羧基的解離常數(shù) pK2為為-氨基的解離常數(shù)氨基的解離常數(shù)中性氨基酸：以中性氨基酸：以Gly為例為例 K1=Gly H+Gly+K2=Gly- H+GlypIpI時(shí)，時(shí)，Gly+ = Gly- Gly H+K1=Gly K2H+H+2=K1K2pH=（pK1+pK2）/2pI=（pK1+pK2）/2pI =（2.34+9.60）/2=5.97GlyH3NCH2COOHH3NCH2COO-+H2NCH2COO-Gly+Gly+-Gly-H+K1H+K2酸性氨基酸的酸性氨基酸的pI (Asp)98. 2286. 309. 2221pKpKpI堿性氨

32、基酸的堿性氨基酸的pI (Lys)74. 9253.1095. 8232pKpKpI氨基酸的氨基酸的pI 酸性氨基酸：酸性氨基酸：pI = (兩個(gè)小的兩個(gè)小的pK值值 )/2 堿性氨基酸：堿性氨基酸：pI = (兩個(gè)大的兩個(gè)大的pK值值 )/2 側(cè)鏈不含離解基團(tuán)的中性氨基酸，其等電點(diǎn)是側(cè)鏈不含離解基團(tuán)的中性氨基酸，其等電點(diǎn)是它的它的pK 1和和pK 2的算術(shù)平均值；對(duì)于側(cè)鏈含有可解的算術(shù)平均值；對(duì)于側(cè)鏈含有可解離基團(tuán)的氨基酸，其離基團(tuán)的氨基酸，其pI值也決定于兩性離子兩邊的值也決定于兩性離子兩邊的pK 值的算術(shù)平均值。值的算術(shù)平均值。 中性氨基酸：中性氨基酸：pI = (pK 1 + pK 2

33、 )/2 所以，等電點(diǎn)的所以，等電點(diǎn)的pH與離子濃度無(wú)關(guān)，其值取決與離子濃度無(wú)關(guān)，其值取決于兩性離子兩邊的于兩性離子兩邊的pK值。值。 處于等電點(diǎn)時(shí)的氨基酸溶解度最小，導(dǎo)電性最處于等電點(diǎn)時(shí)的氨基酸溶解度最小，導(dǎo)電性最小，粘度、滲透性最小。小，粘度、滲透性最小。 在等電點(diǎn)以上的任何在等電點(diǎn)以上的任何pH，氨基酸帶凈負(fù)，氨基酸帶凈負(fù)電荷，在電場(chǎng)中將向正極移動(dòng)；電荷，在電場(chǎng)中將向正極移動(dòng)；結(jié)論：結(jié)論： 在低于等電點(diǎn)的任何在低于等電點(diǎn)的任何pH，氨基酸帶凈正電，氨基酸帶凈正電荷荷，在電場(chǎng)中將向負(fù)極移動(dòng)。在電場(chǎng)中將向負(fù)極移動(dòng)。 在一定在一定pH范圍內(nèi)范圍內(nèi)，氨基酸溶液的氨基酸溶液的pH離等電離等電點(diǎn)愈遠(yuǎn)

34、點(diǎn)愈遠(yuǎn)，氨基酸所攜帶的凈電荷愈大。氨基酸所攜帶的凈電荷愈大。氨基酸的酸堿性質(zhì)氨基酸的酸堿性質(zhì) 以弱酸以弱酸HA為例，其解離常數(shù)為為例，其解離常數(shù)為Ka Ka = H+A-/HA 兩邊取對(duì)數(shù)：兩邊取對(duì)數(shù)：lgKa = lg H+ + lg (A-/HA) 由于由于-lgKa = pKa 所以所以pKa = pH - lg (A-/HA) = pH + lg (HA/A-) 故溶液故溶液pH=pKa+lg (A-/HA)=pKa+lg(堿堿/共軛酸共軛酸) A-和和HA互為共軛酸堿對(duì)，即互為共軛酸堿對(duì)，即A-為為HA的共軛堿，的共軛堿，反過(guò)來(lái)，反過(guò)來(lái)， HA是是A-的共軛酸，可以用來(lái)估算緩沖體系的

35、共軛酸，可以用來(lái)估算緩沖體系的的pH HA A- + H+亨德森亨德森-哈塞爾巴爾赫哈塞爾巴爾赫(Henderson-Hasselbalchd)方程方程例題： Gly的的-NH3+有有1/3解離時(shí)，溶液的解離時(shí)，溶液的pH值？值？pH = pK2 + lg (Gly- / Gly0)pH = 9.6 + lg (1/2)（三）（三）AA的化學(xué)性質(zhì)的化學(xué)性質(zhì) 氨基酸與茚三酮水合物共熱，可生成藍(lán)紫氨基酸與茚三酮水合物共熱，可生成藍(lán)紫色化合物，其最大吸收峰在色化合物，其最大吸收峰在570nm處。由處。由于此吸收峰值與氨基酸的含量存在正比關(guān)于此吸收峰值與氨基酸的含量存在正比關(guān)系，因此可作為氨基酸定量分

36、析方法。系，因此可作為氨基酸定量分析方法。2 2、氨基酸的化學(xué)反應(yīng)、氨基酸的化學(xué)反應(yīng)（1）茚三酮反應(yīng)）茚三酮反應(yīng)與與-NH2、-COOH和和R側(cè)鏈基團(tuán)有關(guān)，側(cè)鏈基團(tuán)有關(guān)，多用于氨基多用于氨基 酸分析鑒定。酸分析鑒定。茚三酮茚三酮 水合茚三酮水合茚三酮+3H20水合茚三酮水合茚三酮(無(wú)色無(wú)色)NH3CO2 RCHO+還原型茚三酮還原型茚三酮(弱酸弱酸)加熱加熱水合茚三酮水合茚三酮+ NH3 +還原型茚三酮還原型茚三酮 藍(lán)紫色化合物藍(lán)紫色化合物max = 570nml脯氨酸和羥脯氨酸與茚三酮反應(yīng)產(chǎn)生黃色物脯氨酸和羥脯氨酸與茚三酮反應(yīng)產(chǎn)生黃色物質(zhì)，其余所有的質(zhì)，其余所有的-氨基酸與茚三酮反應(yīng)均產(chǎn)氨基

37、酸與茚三酮反應(yīng)均產(chǎn)生藍(lán)紫色物質(zhì)。生藍(lán)紫色物質(zhì)。 加熱加熱黃色，黃色，max = 440nm （2）與甲醛反應(yīng)：氨基酸的甲醛滴定）與甲醛反應(yīng)：氨基酸的甲醛滴定OH-中和滴定中和滴定NaOHNaOH羥甲基氨基酸羥甲基氨基酸二羥甲基氨基酸二羥甲基氨基酸判斷蛋白判斷蛋白質(zhì)水解或質(zhì)水解或合成的進(jìn)合成的進(jìn)度度（3）與）與2,4二硝基氟苯二硝基氟苯(DNFB)反應(yīng)反應(yīng)NO2O2NF 氨基酸氨基酸-氨基的一個(gè)氫原子可被氨基的一個(gè)氫原子可被2,4二硝基氟二硝基氟苯（苯（DNFB) 取代，產(chǎn)生黃色的二硝基苯基氨取代，產(chǎn)生黃色的二硝基苯基氨基酸（基酸（DNP-氨基酸），氨基酸），可用乙酸乙酯或乙醚可用乙酸乙酯或乙醚

38、抽提，抽提，用于鑒定蛋白質(zhì)用于鑒定蛋白質(zhì)N-末端氨基酸。末端氨基酸。RCHCOOHH2N+弱堿中弱堿中N NO O2 2O O2 2N NR RC CH HC CO OO OH HH HN N+F F- - 多肽或蛋白質(zhì)多肽或蛋白質(zhì)N端氨基酸的端氨基酸的-氨基也能與氨基也能與DNFB反應(yīng)，生成反應(yīng)，生成DNP-多肽或多肽或DNP-蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)。后者用酸水解時(shí)，所有肽鍵被打開，可得到黃后者用酸水解時(shí)，所有肽鍵被打開，可得到黃色的色的DNP-氨基酸。氨基酸。 該反應(yīng)由該反應(yīng)由F. Sanger（英）首先發(fā)現(xiàn)，并（英）首先發(fā)現(xiàn)，并用于鑒定多肽或蛋白質(zhì)的用于鑒定多肽或蛋白質(zhì)的N-端氨基酸，闡明了端氨

39、基酸，闡明了胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)。（故胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)。（故DNFB亦稱作亦稱作Sanger試劑）試劑） 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)N端氨基酸測(cè)定的方法之一端氨基酸測(cè)定的方法之一 5-二甲氨基萘磺酰氯二甲氨基萘磺酰氯( 簡(jiǎn)稱丹磺酰氯或簡(jiǎn)稱丹磺酰氯或DNS-Cl )可代替可代替DNFB試劑試劑5-二甲氨基萘磺酰氨基酸有強(qiáng)烈的熒光，二甲氨基萘磺酰氨基酸有強(qiáng)烈的熒光，可用熒光光度計(jì)快速檢出，靈敏度高?？捎脽晒夤舛扔?jì)快速檢出，靈敏度高。酰化試劑?；噭┍桨被蚣柞０被岜桨被蚣柞０被?(PTC-氨基酸，無(wú)色氨基酸，無(wú)色) 苯硫乙內(nèi)酰脲氨基酸苯硫乙內(nèi)酰脲氨基酸(PTH-氨氨基酸基酸,無(wú)色無(wú)色,可用乙酸乙酯抽提可用乙酸乙酯抽提)（4）與異硫氰酸苯酯）與異硫氰酸苯酯( PITC) 反應(yīng)烴基化反應(yīng)反應(yīng)烴基化反應(yīng) Edman（瑞典）首先使用該反應(yīng)鑒定多肽（瑞典）首先使用該反應(yīng)鑒定多肽或蛋白質(zhì)的或蛋白質(zhì)的N-端氨基酸。蛋白質(zhì)多肽鏈端氨基酸。蛋白質(zhì)多肽鏈N端氨基端氨基酸的酸的-氨基可與氨基可與PITC反應(yīng)生成反應(yīng)生成 PTC-蛋白質(zhì)蛋白質(zhì), 在在酸性溶液中，它