中國藥科大學(xué)生物化學(xué)-01、02、03引言與氨基酸課件

1、第二章 蛋白質(zhì)化學(xué)主要內(nèi)容：介紹氨基酸的結(jié)構(gòu)、分類、性質(zhì)及肽的概念，重點討論蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及結(jié)構(gòu)和功能的相互關(guān)系。一、蛋白質(zhì)的生物學(xué)意義 1、生物體的重要組成成分蛋白質(zhì)存在于所有的生物細胞中，是構(gòu)成生物體最基本的結(jié)構(gòu)物質(zhì)和功能物質(zhì)。蛋白質(zhì)是生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，它參與了幾乎所有的生命活動過程。2、蛋白質(zhì)的主要功能 （1）、催化作用 （2）、激素作用 （3）、肌肉收縮作用 （4）、運載工具（5）、免疫作用 （6）、保護和支撐 作用（7）、接受和傳遞調(diào)節(jié)信息的受體受體 蛋白（8）、生物膜 （9）、控制生長和 分化 （10）、其它 二、蛋白質(zhì)的元素組成蛋白質(zhì)是一類含氮有機化合物，所有蛋白質(zhì)都含有

2、C、H、O、N，大多數(shù)蛋白質(zhì)含有S，某些蛋白質(zhì)還含有少量的其它元素。主要是磷、鐵、碘、鉬、鋅和銅等。這些元素在蛋白質(zhì)中的組成百分比約為： 碳 50-55% 氫 6.5-7.3 氧 19-24 氮 1518% 硫 0-4 其他 微 量 蛋白質(zhì)的水解蛋白質(zhì)和多肽的肽鍵與一般的酰胺鍵一樣可以被酸堿或蛋白酶催化水解，酸或堿能夠?qū)⒍嚯耐耆?，酶水解一般是部分水?三、組成蛋白質(zhì)分子的基本單位 氨基酸（amino acid） 完全水解得到各種氨基酸的混合物，部分水解通常得到多肽片段。最后得到各種氨基酸的混合物。所以，氨基酸是蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元（基本組成單位），是指含有氨基的羧酸。大多數(shù)的蛋白質(zhì)都是由2

3、0種氨基酸組成。這20種氨基酸被稱為基本氨基酸。三、組成蛋白質(zhì)分子的基本單位 氨基酸（amino acid） 不變部分可變部分說明這些氨基酸都是含一個-氨基（-NH2）的羧酸，故蛋白質(zhì)中的氨基酸都是屬于-氨基酸（脯氨酸是-亞氨酸）。 具有酸性的羧基和堿性的氨基，故氨基酸均為兩性電解質(zhì)。 不變部分可變部分說明從通式可以看出，除了當(dāng)R是氫原子（即甘氨酸）外，其它所有的氨基上的-碳原子都是不對稱性碳原子，都連接著四個相互不同的基團或原子。 蛋白質(zhì)中的氨基酸除甘氨酸外都有不對稱碳原子，因此都具有旋光性。 （二）、氨基酸的分類1、根據(jù)來源分：內(nèi)源氨基酸和外源氨基酸2、從營養(yǎng)學(xué)角度分：必需氨基酸和非必需氨

4、基酸Ile Met Val Leu Trp Phe Thr Lys一 家 寫 兩 三 本 書 來3、根據(jù)是否組成蛋白質(zhì)來分：蛋白質(zhì)中常見氨基酸、蛋白質(zhì)中稀有氨基酸和非蛋白氨基酸1、蛋白質(zhì)中常見氨基酸的結(jié)構(gòu) 脂肪族氨基酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine-氨基丙酸1、蛋白質(zhì)中常見氨基酸的結(jié)構(gòu) 甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine纈氨酸 Valine 脂肪族氨基酸-氨基異戊酸1、蛋白質(zhì)中常見氨基酸的結(jié)構(gòu) 甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine纈氨酸 Valine亮氨酸 Leucine異亮氨酸 Ileucine 脂肪族氨基酸-氨基-甲基戊酸1、蛋白質(zhì)中常見氨基酸的結(jié)構(gòu)

5、甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine纈氨酸 Valine亮氨酸 Leucine異亮氨酸 Ileucine脯氨酸 Proline 亞氨基酸-吡咯烷基-羧酸1、蛋白質(zhì)中常見氨基酸的結(jié)構(gòu) 甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine纈氨酸 Valine亮氨酸 Leucine異亮氨酸 Ileucine脯氨酸 Proline甲硫氨酸 Methionine 含硫氨基酸 -氨基-甲硫基丁酸1、蛋白質(zhì)中常見氨基酸的結(jié)構(gòu) 甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine纈氨酸 Valine亮氨酸 Leucine異亮氨酸 Ileucine脯氨酸 Proline甲硫氨酸 Methionine半胱氨酸 Cy

6、steine 含硫氨基酸 -氨基-巰基丙酸1、蛋白質(zhì)中常見氨基酸的結(jié)構(gòu) 芳香族氨基酸苯丙氨酸Phenylalanine -氨基-苯基丙酸1、蛋白質(zhì)中常見氨基酸的結(jié)構(gòu) 芳香族氨基酸苯丙氨酸Phenylalanine酪氨酸Tyrosine -氨基-對羥苯基丙酸1、蛋白質(zhì)中常見氨基酸的結(jié)構(gòu) 堿性氨基酸精氨酸 Arginine -氨基-胍基戊酸1、蛋白質(zhì)中常見氨基酸的結(jié)構(gòu) 堿性氨基酸精氨酸 Arginine賴氨酸 Lysine，-二氨基己酸1、蛋白質(zhì)中常見氨基酸的結(jié)構(gòu) 天冬氨酸 Aspartate 酸性氨基酸 -氨基丁二酸1、蛋白質(zhì)中常見氨基酸的結(jié)構(gòu) 天冬氨酸 Aspartate 谷氨酸 Glutam

7、ate 酸性氨基酸 -氨基戊二酸1、蛋白質(zhì)中常見氨基酸的結(jié)構(gòu) 絲氨酸 Serine 含羥基氨基酸 -氨基-羥基丙酸1、蛋白質(zhì)中常見氨基酸的結(jié)構(gòu) 絲氨酸 Serine 蘇氨酸 Threonine 含羥基氨基酸 -氨基-羥基丁酸1、蛋白質(zhì)中常見氨基酸的結(jié)構(gòu) 天冬酰胺 Asparagine 含酰胺氨基酸1、蛋白質(zhì)中常見氨基酸的結(jié)構(gòu) 天冬酰胺 Asparagine谷酰胺Glutamine 含酰胺氨基酸按R基極性分類20種常見氨基酸(1)非極性R基團氨基酸：8種Ala Val Leu Ile Phe Pro Met Trp(表1-3)(2)極性不帶電荷R基團氨基酸：7種Ser Thr Asn Gln T

8、ry Cys Gly（表1-3）(3)帶負電荷R基團氨基酸：2種Asp Glu(4)帶正電荷R基團氨基酸：3種Lys Arg His根據(jù)酸性基團和堿性基團的數(shù)目 （1）中性氨基酸 （2）酸性氨基酸：天冬 谷（3）堿性氨基酸：賴 精 組 2.蛋白質(zhì)中幾種重要的稀有氨基酸在少數(shù)蛋白質(zhì)中分離出一些不常見的氨基酸，通常稱為不常見蛋白質(zhì)氨基酸。這些氨基酸都是由相應(yīng)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、N-甲基賴氨酸、和3,5-二碘酪氨酸等。這些不常見蛋白質(zhì)氨基酸的結(jié)構(gòu)如下。3.非蛋白氨基酸 廣泛存在于各種細胞和組織中，呈游離或結(jié)合態(tài)，但并不存在蛋白質(zhì)中的一類氨基酸，大部分也

9、是蛋白質(zhì)氨基酸的衍生物。 H2N-CH2-CH2-COOH H2N-CH2-CH2-CH2-COOH-丙氨酸-氨基丁酸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-Glu D-Ala2.作為一些重要代謝物的前體或中間體:-丙氨酸（VB3）、鳥氨酸（Orn）、胍氨酸（Cit）(尿素)3.作為神經(jīng)傳導(dǎo)的化學(xué)物質(zhì)：-氨基丁酸4.有些氨基酸只作為一種N素的轉(zhuǎn)運和貯藏載體 （刀豆氨酸）5.調(diào)節(jié)生長作用6.殺蟲防御作用絕大部分非蛋白氨基酸的功能不清楚。（三）、 氨基酸的理化性質(zhì) 除甘氨酸外，氨基酸含有一個手性-碳原子，因此都具有旋光性。比旋光度是氨基酸的重要物理常數(shù)之一，是鑒別各種氨基酸的

10、重要依據(jù)。 1、氨基酸的一般物理性質(zhì)（1）.氨基酸的旋光性（2）.氨基酸的光吸收構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種氨基酸在可見光區(qū)都沒有光吸收，但在遠紫外區(qū)(220nm)均有光吸收。在近紫外區(qū)(220-300nm)只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力。酪氨酸的max275nm，苯丙氨酸的max257nm， 色氨酸的max280nm，（3）.高熔點（4）.一般均溶于水，溶于強酸、強堿；不溶于乙醚。（5）.氨基酸一般有味2、氨基酸的兩性性質(zhì)和等電點（1）.氨基酸的兼性離子形式 氨基酸的兩個重要性質(zhì)：氨基酸晶體的熔點高（200C）；氨基酸使水的介電常數(shù)增高。 H +H3N-C-COO- R（2）.氨基酸的兩性

11、解離在不同的pH條件下，兩性離子的狀態(tài)也隨之發(fā)生變化。凈電荷 +1 0 -1 正離子 兩性離子 負離子 等電點PI（3）、氨基酸的等電點（isoeletric point）及其計算氨基酸的等電點：當(dāng)外液pH為某一pH值時，氨基酸分子中所含的-NH3+和-COO-數(shù)目正好相等，凈電荷為0。這一pH值即為氨基酸的等電點，簡稱pI。在等電點時，氨基酸既不向陽極也不向陰極移動，即氨基酸處于兩性（兼性）離子狀態(tài)。氨基酸等電點的計算：側(cè)鏈不含離解基團的中性氨基酸，其等電點是它的pK1和pK2的算術(shù)平均值：pI = (pK1 + pK2)/2 同樣，對于側(cè)鏈含有可解離基團的氨基酸，其pI值也決定于兩性離子兩

12、邊的pK值的算術(shù)平均值。 酸性氨基酸： pI = (pK1 + pK R-COO- )/2 鹼性氨基酸： pI= (pK2 + pKR-NH2 )/2 小 結(jié)1.某氨基酸的等電點即為該氨基酸兩性離子兩邊的pK值和的一半。2.在氨基酸等電點以上任何pH，AA帶凈的負電荷，在電場中向陽極移動；在氨基酸等電點以下任何pH，AA帶凈的正電荷，在電場中向陰極移動。3.在一定pH范圍中，溶液的pH離AA等電點愈遠，AA帶凈電荷愈多。 3、氨基酸的化學(xué)性質(zhì) 亞硝酸鹽反應(yīng)烴基化反應(yīng)?；磻?yīng)脫氨基反應(yīng)西佛堿反應(yīng)成鹽成酯反應(yīng)成酰氯反應(yīng)脫羧基反應(yīng)疊氮反應(yīng)側(cè)鏈反應(yīng)3、氨基酸的化學(xué)性質(zhì)1 與茚三酮反應(yīng)用途：常用于氨基酸

13、的定性或定量分析。茚三酮水合茚三酮+NH3弱酸藍紫色化合物脯氨酸與茚三酮反應(yīng)的產(chǎn)物：N+黃色化合物3、氨基酸的化學(xué)性質(zhì) 2 成肽反應(yīng)用途：是多肽和蛋白質(zhì)生物合成的基本反應(yīng)。3、氨基酸的化學(xué)性質(zhì) AADNFB + 多肽 蛋白 3、 與2、4-二硝基氟苯反應(yīng)-用途：可以用來鑒定多肽或蛋白質(zhì)NH2末端氨基酸.亦稱Sanger反應(yīng)弱堿DNP-AADNP-多肽DNP-蛋白+ HF酸解DNP-AA（有機相） + 游離AA（水相）（黃色）黃色3、氨基酸的化學(xué)性質(zhì) 4、 與異硫氰酸苯酯反應(yīng)用途：可以用來鑒定多肽或蛋白質(zhì)NH2末端氨基酸.亦稱Edman反應(yīng)弱堿 AAPITC+ 多肽 蛋白 AAPTC多肽 蛋白無水甲酸或HFPTH-AA + 少一個AA的多肽或蛋白（乙酸乙酯）PTH-AA3、氨基酸的化學(xué)性質(zhì) 5、與丹磺酰氯反應(yīng)用途：可用來鑒定多肽或蛋白質(zhì)NH2末端氨基酸.DNS + AA 多肽 蛋白弱堿DNS-AA 多肽 蛋白酸DNS-AA +游離AA（乙醚抽提，有熒光）羥甲基衍生物3、氨基酸的化學(xué)性質(zhì) 6、氨基酸的甲醛滴定用途：