第章蛋白質的構件氨基酸

蛋白質（Protein）1838年，J.J.Berzelius提出，源自希臘文προτο——第一重要，首要的物質蛋白質存在于所有生物細胞中，是構成生物體最基本的結構物質和功能物質（結構大分子、功能大分子）。蛋白質是生命活動的物質基礎，參與了幾乎所有的生命活動過程。當前1頁，總共77頁。一、蛋白質的化學組成和分類１、元素組成當前2頁，總共77頁。２、蛋白質的含氮量蛋白氮占生物組織所有含氮物質的絕大部分。大多數蛋白質含氮量接近于16%蛋白質含量=蛋白氮含量6.25凱氏定氮法當前3頁，總共77頁。３、蛋白質的分類（1）依據外形分類球狀蛋白質：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功能。如：轉運氧的血紅蛋白

纖維狀蛋白質：fibrousprotein：外形呈棒狀或纖維狀，大多數不溶于水，是生物體重要的結構成分，或對生物體起保護作用。如毛發(fā)里的角蛋白。

膜蛋白質：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合在生物膜的表面

當前4頁，總共77頁。（2）依據蛋白質的組成分類簡單蛋白simpleprotein單純蛋白，僅由氨基酸組成結合蛋白conjugatedprotein由簡單蛋白與其它非蛋白成分結合而成輔基（配體、配基）當前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溶解性分當前6頁，總共77頁。結

合

蛋

白色蛋白：簡單蛋白+色素物質糖蛋白：簡單蛋白+糖類物質脂蛋白：簡單蛋白+脂類結合核蛋白：簡單蛋白+核酸根據輔基種類分當前7頁，總共77頁。二、蛋白質水解蛋白質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的基本結構單元當前8頁，總共77頁。三、氨基酸的一般結構地球上天然形成的AA有300種以上。構成蛋白質的AA只有20余種，且都是α-氨基酸（除脯氨酸，是亞氨基酸）當前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+當前10頁，總共77頁。當前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）非蛋白氨基酸當前12頁，總共77頁。按Ｒ基的化學結構分類：１、脂肪族aa（15種）（１）中性aa（5種）（一）常見的蛋白質氨基酸甘氨酸丙氨酸纈氨酸亮氨酸異亮氨酸當前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）當前14頁，總共77頁。胱氨酸當前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前16頁，總共77頁。（４）堿性aa賴氨酸精氨酸當前17頁，總共77頁。２、芳香族aa（3種）苯丙氨酸酪氨酸色氨酸當前18頁，總共77頁。３、雜環(huán)aa（2種)組氨酸脯氨酸當前19頁，總共77頁。按Ｒ基的極性性質分類：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前22頁，總共77頁。4、帶負電荷的Ｒ基aa天冬氨酸谷氨酸當前23頁，總共77頁。（二）不常見的蛋白質氨基酸由常見aa經修飾而來。脯氨酸4-羥脯氨酸結締組織的膠原蛋白當前24頁，總共77頁。賴氨酸5-羥賴氨酸結締組織的膠原蛋白當前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前26頁，總共77頁。（三）非蛋白質氨基酸200多種多是蛋白質中L型α-AA衍生物有一些是β-，γ-，δ-AA有些是D-型AA

當前27頁，總共77頁。鳥氨酸瓜氨酸當前28頁，總共77頁。五、氨基酸的酸堿性質兼性離子中性分子（極少數）當前29頁，總共77頁。（一）氨基酸的解離當前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，一般直接給出當前33頁，總共77頁。甘氨酸滴定曲線當前34頁，總共77頁。當前35頁，總共77頁。當前36頁，總共77頁。當前37頁，總共77頁。（三）氨基酸的等電點定義：當溶液為某一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)。當前38頁，總共77頁。等電點的計算：pI=(pK1+pK2)/2當前39頁，總共77頁。六、氨基酸的化學反應當前40頁，總共77頁。（一）α-羧基參加的反應成鹽或成酯反應成酰氯反應脫羧基反應疊氮反應當前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當前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當前43頁，總共77頁。

NH2脫羧酶R—CH-COOHR-CH2-NH2+CO2脫羧基反應當前44頁，總共77頁。

YNHONH2NH2

R—CH—C—OCH3

YNHOHNO2

R—CH—C—NHNH2

YNHO

R—CH—C—N-—N+N+2H2O

?；被峒柞ル迈；被ｋ迈；被／B氮疊氮反應當前45頁，總共77頁。（二）α-氨基參加的反應與亞硝酸反應與酰化試劑反應烴基化反應形成Schiff’s堿反應脫氨基反應當前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。N2中的1/2為氨基氮。

氨基酸定量和蛋白質水解程度的測定。與亞硝酸反應當前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末端氨基酸基礎與酰化試劑反應當前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硫脲衍生物Edman降解法基礎烴基化反應當前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堿反應當前50頁，總共77頁。在生物體內經AA氧化酶催化即脫去α-氨基而轉變?yōu)橥?。脫氨基反應當?1頁，總共77頁。（三）α-羧基和α-氨基都參加的反應與茚三酮反應成肽反應當前52頁，總共77頁。弱酸加熱當前53頁，總共77頁。（四）側鏈R基參加的反應Tyr2、堿性AA堿性AA帶硫AA當前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?；腔彼岙斍?7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，如碘化和硝化黃色反應當前58頁，總共77頁。His側鏈咪唑基與重氮苯磺酸生成棕紅色化合物Pauly反應當前59頁，總共77頁。Arg側鏈胍基與環(huán)己二酮生成縮合物當前60頁，總共77頁。Trp（色氨酸）側鏈吲哚基能被N-溴代琥珀酰亞胺氧化——分光光度法測定Trp含量當前61頁，總共77頁。Met側鏈上甲硫基：強親核基團與烴化試劑成锍鹽保護巰基當前62頁，總共77頁。七、AA的光學活性和光譜性質（一）AA的光學活性和立體化學當前63頁，總共77頁。當前64頁，總共77頁。當前65頁，總共77頁。當前66頁，總共77頁。當前67頁，總共77頁。（二）氨基酸的光譜性質可見光區(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、紫外吸收光譜當前68頁，總共77頁。Trp（色）280nmTyr（酪）275nmPhe（苯丙）257nm蛋白質含量測定280nm當前69