蛋白質(zhì)的構(gòu)件氨基酸

1、組成蛋白質(zhì)的元素主要有C、H、O、N和S。

有些蛋白質(zhì)含有少量磷、硒或金屬元素鐵、銅、鋅、錳、鈷、鉬，個(gè)別蛋白質(zhì)還含有碘。一、蛋白質(zhì)的化學(xué)組成和分類(lèi)本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第1頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分各種蛋白質(zhì)的含氮量很接近，平均為16%。100克樣品中蛋白質(zhì)的含量(g%)=每克樣品含氮克數(shù)×6.25×1001/16%蛋白質(zhì)元素組成的特點(diǎn)測(cè)氮的方法：凱氏定氮法本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第2頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分2、蛋白質(zhì)按組成成分分類(lèi)

簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)：蛋白質(zhì)組分中只含有α-氨基酸。天然蛋白質(zhì)大多屬于此類(lèi)。可根據(jù)溶解度分類(lèi)。

綴合蛋白質(zhì)：此類(lèi)蛋白由單純蛋白質(zhì)與稱(chēng)做輔基的非蛋白物質(zhì)結(jié)合而成。

在綴合蛋白質(zhì)中都是以蛋白質(zhì)為其主體成分，各種輔基為其次要組成。可根據(jù)輔基成分分類(lèi)。

本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第3頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分蛋白質(zhì)在酸性、堿性、酶等條件下發(fā)生水解，蛋白質(zhì)的水解中間過(guò)程，可以生成多肽，但水解的最終產(chǎn)物都是氨基酸。蛋白質(zhì)水解生成氨基酸大約有20余種，天然蛋白質(zhì)水解的最終產(chǎn)物都是α-氨基酸。二、蛋白質(zhì)的水解本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第4頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分根據(jù)水解程度1、完全水解：徹底水解得到的水解產(chǎn)物為各種氨基酸的混合物。2、部分水解：不完全水解得到的水解產(chǎn)物使各種大小不等的肽段和單個(gè)氨基酸。本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第5頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分蛋白質(zhì)的水解（可被酸、堿、蛋白酶水解）L-和L或D-α－

氨基酸的混合物完全水解酸或堿催化水解幾種蛋白酶催化水解部分水解得到多肽片段L-α－氨基酸的混合物蛋白質(zhì)本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第6頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分三種水解方法的優(yōu)缺點(diǎn)：1、酸水解：優(yōu)點(diǎn)：水解徹底，水解的最終產(chǎn)物是L-氨基酸，不引起消旋，沒(méi)有旋光異構(gòu)體的產(chǎn)生。缺點(diǎn)：營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高的色氨酸幾乎全部被破環(huán)，此外，含羥基的絲氨酸、蘇氨酸等也有部分被破壞。天冬酰胺和谷氨酰胺脫酰胺基。

2、堿水解：優(yōu)點(diǎn)：色氨酸不被破壞。缺點(diǎn)：水解產(chǎn)生的氨基酸發(fā)生旋光異構(gòu)作用，產(chǎn)物有D-型和L-型兩類(lèi)氨基酸。D-型氨基酸不能被人體分解利用，因而營(yíng)養(yǎng)價(jià)值減半；此外，絲氨酸、蘇氨酸、賴(lài)氨酸、胱氨酸等大部分被破壞，因此堿水解法一般很少使用。

3、酶水解：優(yōu)點(diǎn)：條件溫和，氨基酸完全不被破壞，不發(fā)生旋光異構(gòu)現(xiàn)象。缺點(diǎn)：水解不徹底，中間產(chǎn)物較多，所需時(shí)間長(zhǎng)。本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第7頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分蛋白質(zhì)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿完全水解20種氨基酸混合物氨基酸是蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元絕大多數(shù)的蛋白質(zhì)都是由20種氨基酸組成，這20種氨基酸被稱(chēng)為基本氨基酸本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第8頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分（1）組成蛋白質(zhì)（2）一些aa及其衍生物充當(dāng)化學(xué)信號(hào)分子

-氨基丁酸，色氨酸衍生物：5-羥色胺、褪黑激素，都是神經(jīng)遞質(zhì)，甲狀腺素（Tyr衍生物），吲哚乙酸（Trp衍生物）都是激素（3）氨基酸是許多含N分子的前體物

核酸的含氮堿基、血紅素、葉綠素的合成都需要aa（4）一些基本氨基酸和非基本aa是代謝中間物

（精氨酸、瓜氨酸、鳥(niǎo)氨酸)尿素循環(huán)的中間物氨基酸的功能本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第9頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分構(gòu)成蛋白質(zhì)分子的基本結(jié)構(gòu)單元氨基酸構(gòu)成蛋白質(zhì)的常見(jiàn)氨基酸有20種—基本氨基酸氨基酸——蛋白質(zhì)的構(gòu)件分子本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第10頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分存在自然界中的氨基酸有300余種，但組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸僅有20種，且均屬L-氨基酸（甘氨酸除外）的-氨基酸。三、-氨基酸的一般結(jié)構(gòu)本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第11頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分作為構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位，氨基酸中只有20種基本氨基酸是在生物界中普遍存在的，且它們具有相同的結(jié)構(gòu)通式。

氨基酸的通式(Fischer投影式）不同氨基酸在于R基團(tuán)就不同側(cè)鏈基團(tuán)本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第12頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分H甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸的通式R本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第13頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分肽平面：連接在肽鍵上的六個(gè)原子共處于一個(gè)平面上。肽單位：肽鏈主鏈上的重復(fù)結(jié)構(gòu)，-CO–NH–。本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第14頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分在某一特定pH值溶液時(shí)，氨基酸主要以兼性離子形式存在，凈電荷為零，在電場(chǎng)中不向電場(chǎng)的正極或負(fù)極移動(dòng)，這時(shí)的溶液pH值稱(chēng)為該氨基酸的等電點(diǎn)。+H+HHHA0A－A＋K1K2本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第15頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分基本氨基酸：參與蛋白質(zhì)組成常見(jiàn)的20種氨基酸，是組成生命體中的蛋白質(zhì)的主要單元。蛋白質(zhì)氨基酸：參與蛋白質(zhì)組成。非蛋白質(zhì)氨基酸：近300種，不參與蛋白質(zhì)組成。

四、氨基酸的分類(lèi)本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第16頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分20種氨基酸的發(fā)現(xiàn)年代表天冬酰胺1806Vauquelin天門(mén)冬芽甘氨酸1820Braconnot明膠亮氨酸1820Braconnot羊毛、肌肉酪氨酸1849Bopp奶酪絲氨酸1865Cramer蠶絲谷氨酸1866Ritthausen面筋天冬氨酸1868Ritthausen蠶豆苯丙氨酸1881Schultze羽扇豆芽丙氨酸1881Weyl絲心蛋白賴(lài)氨酸1889Drechsel珊瑚精氨酸1895Hedin牛角組氨酸1896Kossel,Hedin奶酪胱氨酸1899Morner牛角纈氨酸1901Fischer奶酪脯氨酸1901Fischer奶酪色氨酸1901Hopkins奶酪異亮氨酸1904Erhlich纖維蛋白甲硫氨酸1922Mueller奶酪蘇氨酸1935

McCoyetal奶酪本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第17頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分基本氨基酸的名稱(chēng)與符號(hào)Alanine 丙氨酸 Ala AArginine 精氨酸 Arg RAsparagine 天冬酰胺 Asn NAsparticacid 天冬氨酸 Asp DCysteine 半胱氨酸 Cys CGlutamine 谷氨酰胺 Gln QGlutamicacid 谷氨酸 Glu EGlycine 甘氨酸 Gly GHistidine 組氨酸 His HIsoleucine 異亮氨酸 Ile ILeucine 亮氨酸 Leu LLysine 賴(lài)氨酸 Lys KMethionine 甲硫氨酸/蛋氨酸Met MPhenylalanine 苯丙氨酸 Phe FProline 脯氨酸 Pro PSerine 絲氨酸 Ser SThreonine 蘇氨酸 Thr TTryptophan 色氨酸 Trp WTyrosine 酪氨酸 Tyr YValine 纈氨酸 Val VBZAsxGlx本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第18頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分(一)常見(jiàn)的蛋白質(zhì)氨基酸20種(或稱(chēng)基本氨基酸)

1．根據(jù)側(cè)鏈R基團(tuán)的化學(xué)結(jié)構(gòu)脂肪族氨基酸：最多根據(jù)分子中羧酸和氨基的比例中性氨基酸:酸性氨基酸：堿性氨基酸：芳香族氨基酸雜環(huán)氨基酸

2．根據(jù)側(cè)鏈R基團(tuán)是否有極性(在pH7左右時(shí))非極性R基氨基酸不帶電荷的極性R基氨基酸帶正電荷的R基氨基酸（組氨酸R基pH7附近解離）帶負(fù)電荷的R基氨基酸本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第19頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分脂肪族氨基酸中性AA（1個(gè)-NH3+和1個(gè)-COO-）甘氨酸（Gly,G）丙氨酸（Ala,A）纈氨酸（Val,V）亮氨酸（Leu,L）異亮氨酸（Ile,I）＊脯氨酸（Pro,P）亞氨基酸本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第20頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分芳香族氨基酸苯丙氨酸（Phe,F）酪氨酸（Tyr,Y）色氨酸（Trp,W）中性AA（1個(gè)-NH3+和1個(gè)-COO-）吲哚基本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第21頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分醇類(lèi)氨基酸中性AA（1個(gè)-NH3+和1個(gè)-COO-）絲氨酸（Ser,S）蘇氨酸（Thr,T）＊本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第22頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分中性AA（1個(gè)-NH3+和1個(gè)-COO-）半胱氨酸（Cys,C）甲硫氨酸/蛋氨酸（Met,M）含硫氨基酸本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第23頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分中性AA（1個(gè)-NH3+和1個(gè)-COO-）酰胺類(lèi)氨基酸天冬酰胺（Asn,N）谷氨酰胺（Gln,Q）生理pH范圍內(nèi)酰胺基不被質(zhì)子化本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第24頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分天冬氨酸（Asp,D）谷氨酸（Glu,E）酸性AA（1個(gè)-NH3+和2個(gè)-COO-）本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第25頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分堿性AA（2個(gè)-NH3+和1個(gè)-COO-）賴(lài)氨酸（Lys,K）精氨酸（Arg,R）組氨酸（His,H）咪唑基胍基本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第26頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分氨基酸的極性分類(lèi)總結(jié)“極性或非極性，是蛋白質(zhì)性質(zhì)之所系?！北疚臋n共58頁(yè)；當(dāng)前第27頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分二十種氨基酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第28頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分（二）不常見(jiàn)的蛋白質(zhì)氨基酸參與蛋白質(zhì)組成的常見(jiàn)氨基酸或稱(chēng)基本氨基酸只有20種。此外，在某些蛋白質(zhì)中還存在若干種不常見(jiàn)的蛋白質(zhì)氨基酸。也就是說(shuō)組成蛋白質(zhì)的氨基酸包括20種常見(jiàn)的蛋白質(zhì)氨基酸（或稱(chēng)基本氨基酸）和一些不常見(jiàn)的蛋白質(zhì)氨基酸（不常見(jiàn)的蛋白質(zhì)氨基酸都是由相應(yīng)的常見(jiàn)氨基酸經(jīng)修飾而來(lái)的）。本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第29頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分幾種重要的不常見(jiàn)氨基酸從少數(shù)蛋白質(zhì)中分離出一些不常見(jiàn)的氨基酸，通常稱(chēng)為不常見(jiàn)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(lái)的。其中重要的有4-羥基脯氨酸、5-羥基賴(lài)氨酸、N-甲基賴(lài)氨酸、和3,5-二碘酪氨酸等。這些不常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸的結(jié)構(gòu)如下。本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第30頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分（三）非蛋白質(zhì)氨基酸不存在于蛋白質(zhì)分子中而以游離狀態(tài)和結(jié)合狀態(tài)存在于生物體的各種組織和細(xì)胞的氨基酸。其不參與蛋白質(zhì)合成，但有些是很重要的代謝物前體或中間產(chǎn)物，如瓜氨酸與鳥(niǎo)氨酸是合成精氨酸的中間產(chǎn)物。本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第31頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分必需氨基酸（8種）：指人體不能合成，必須從食物中攝取：Ile,Met,Val,Leu,Trp,Phe,Thr,Lys半必需氨基酸（2種）：指人體可以合成但合成量不能滿(mǎn)足人體需要（特別是嬰幼兒）：His，Arg非必需氨基酸：指人體可以合成的氨基酸：其余十種。按氨基酸是否能在人體內(nèi)合成分類(lèi)一家攜兩三本書(shū)來(lái)本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第32頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分需搭配膳食以保證營(yíng)養(yǎng)均衡本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第33頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分（一）氨基酸的解離氨基酸在水溶液或結(jié)晶內(nèi)基本上均以兼性離子或偶極離子的形式存在。所謂兩性離子是指在同一個(gè)氨基酸分子上帶有能釋放出質(zhì)子的NH3正離子和能接受質(zhì)子的COO-負(fù)離子，因此氨基酸是兩性電解質(zhì)。

五、氨基酸的酸堿性質(zhì)本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第34頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分氨基酸是兼性離子

質(zhì)子受體和質(zhì)子供體。所謂兼性離子是指在同一分子上帶有能釋放質(zhì)子的正離子基團(tuán)和能接受質(zhì)子的負(fù)離子基團(tuán)。兼性離子本身既是酸又是堿。因此它既可以和酸反應(yīng)，也可以和堿反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)證明：氨基酸在水溶液中或在晶體狀態(tài)時(shí)，都以兼性離子形式存在。

本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第35頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分pH=pI+OH-pH>pI+H++OH-+H+pH<pI氨基酸的兼性離子陽(yáng)離子陰離子本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第36頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分氨基酸在結(jié)晶形態(tài)或在水溶液中，并不是以游離的羧基或氨基形式存在，而是離解成兼性離子。在兼性離子中，氨基是以質(zhì)子化(-NH3+)形式存在，羧基是以離解狀態(tài)(-COO-)存在。在不同的pH條件下，兩性離子的狀態(tài)也隨之發(fā)生變化。PH1710凈電荷+10-1

正離子兼性離子負(fù)離子

氨基酸的pK值和氨基酸解離的關(guān)系

本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第37頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分解離常數(shù)：解離式中Ka1和Ka2分別代表α－碳原子上-COOH和-NH3的表現(xiàn)解離常數(shù)。在生化上，解離常數(shù)是在特定條件下（一定溶液濃度和離子強(qiáng)度）測(cè)定的。等電點(diǎn)的計(jì)算可由其分子上解離基團(tuán)的表觀解離常數(shù)來(lái)確定。本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第38頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分Handerson-Hasselbalch公式pH=pKa+lg（[A-]/[HA]）=pKa+lg（[堿]/[酸]）可計(jì)算出在任一pH條件下一種氨基酸的各種離子的比例。氨基酸的帶電狀況與溶液的pH值有關(guān)。

pK：基團(tuán)一半解離時(shí)的pH。pH=pKa+lg[質(zhì)子供體］[質(zhì)子受體］本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第39頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分甘氨酸的滴定（解離）曲線分步解離：Ka1=[A0][H+][A+][A-][H+]Ka2=[A0]Ka1=[H+]

pKa1=pHKa2=[H+]

pKa2=pH本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第40頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分(二)氨基酸的等電點(diǎn)在某一特定pH值溶液時(shí)，氨基酸主要以?xún)尚噪x子形式存在，凈電荷為零，在電場(chǎng)中不向電場(chǎng)的正極或負(fù)極移動(dòng)，這時(shí)的溶液pH值稱(chēng)為該氨基酸的等電點(diǎn)。+H+HHHA0A－A＋K1K2本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第41頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分等電點(diǎn)的計(jì)算1.側(cè)鏈不含離解基團(tuán)的中性氨基酸

pI=(pKa1+pKa2)/2

2.側(cè)鏈含有可解離基團(tuán)的氨基酸酸性氨基酸：pI=(pKa1+pKR)/2

堿性氨基酸：pI=(pKa2+pKR)/2

半胱氨酸：pI=(pKa1+pKR)/2本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第42頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分其共性有：縮合反應(yīng)、手性（Gly除外）、兩性解離、具有等電點(diǎn)，以及氨基酸氨基和羧基參與的化學(xué)反應(yīng)，包括與亞硝酸的反應(yīng)、與甲醛的反應(yīng)、Sanger反應(yīng)、與異硫氰酸苯酯的反應(yīng)和與茚三酮的反應(yīng)等。只有脯氨酸和羥脯氨酸與茚三酮反應(yīng)產(chǎn)生黃色物質(zhì)，其余生成藍(lán)紫色物質(zhì)，利用此反應(yīng)可對(duì)氨基酸進(jìn)行定性或定量分析。多數(shù)氨基酸的側(cè)鏈可能發(fā)生特殊的反應(yīng)，可以此鑒定氨基酸。六、氨基酸的化學(xué)反應(yīng)本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第43頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分(一)α-羧基參加的反應(yīng)1.成酯反應(yīng)：羧基被保護(hù)，氨基被活化。2.成酰氯反應(yīng)：氨基被保護(hù)，羧基被活化，在多肽人工合成中常用。3.脫羧基反應(yīng)：4.疊氮反應(yīng)：常用于多肽的合成。本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第44頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分◆與亞硝酸的反應(yīng)VanSlyke定氮◆與甲醛的反應(yīng)氨基滴定◆與酰化試劑的反應(yīng)氨基保護(hù)基◆與2,4-二硝基氟苯(FDNB)的反應(yīng)測(cè)序◆與Edman試劑(PITC苯異硫氫酸酯)測(cè)序■與二甲基氨基萘磺酰氯(DNS-Cl)的反應(yīng)測(cè)序(二)α-氨基參加的反應(yīng)本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第45頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分（三）茚三酮反應(yīng)在加熱條件及弱酸環(huán)境下，氨基酸或肽與茚三酮反應(yīng)生成紫藍(lán)色（與天冬酰胺則形成棕色產(chǎn)物。與脯氨酸或羥脯氨酸反應(yīng)生成(亮）黃色）化合物及相應(yīng)的醛和二氧化碳的反應(yīng)。茚三酮反應(yīng)，即：所有氨基酸及具有游離α-氨基和α-羧基的肽與茚三酮反應(yīng)都產(chǎn)生藍(lán)紫色物質(zhì)，只有脯氨酸和羥脯氨酸與茚三酮反應(yīng)產(chǎn)生（亮）黃色物質(zhì)。此反應(yīng)十分靈敏，根據(jù)反應(yīng)所生成的藍(lán)紫色的深淺，用分光光度計(jì)在570nm波長(zhǎng)下進(jìn)行比色就可測(cè)定樣品中氨基酸的含量（在一定濃度范圍內(nèi)，顯色溶液的吸光率與氨基酸的含量成正比），也可以在分離氨基酸時(shí)作為顯色劑對(duì)氨基酸進(jìn)行定性或定量分析。本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第46頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分α-氨基和α-羧基共同參加的反應(yīng)570本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第47頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分(四)側(cè)鏈R基參加的反應(yīng)

功能團(tuán)有：羥基、酚基、巰基(包括二硫鍵)、吲

哚基、咪唑基、胍基、甲硫基、非α-氨基和非α-羧基等。側(cè)鏈功能團(tuán)發(fā)生共價(jià)化學(xué)改變

－－蛋白質(zhì)的化學(xué)修飾

本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第48頁(yè)；編輯于星期六\16點(diǎn)52分

半胱