生物化學(xué)課件：第四章 第一節(jié) 氨基酸

第四章蛋白質(zhì)化學(xué)研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能是生命科學(xué)最基本的命題Protein

蛋白質(zhì):由氨基酸（AA）之間以肽鍵相連而成的多肽鏈，經(jīng)折疊彎曲形成的具有一定的空間構(gòu)象和生物學(xué)功能的高分子化合物，又簡稱為功能大分子一、定義分子量大AAs是組成蛋白質(zhì)的最小結(jié)構(gòu)單位AAs均有特定的三聯(lián)體密碼蛋白質(zhì)易受高溫、極端pH、有機(jī)溶劑的影響，從而喪失生物學(xué)功能所有蛋白質(zhì)均有一級結(jié)構(gòu)、二級結(jié)構(gòu)、三級結(jié)構(gòu)，有的還有四級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)含C、H、O、N、S，有的還含P、Cu、Mn、Zn、Fe二、

特點(diǎn)二、

特點(diǎn)各元素的百分比對于大多數(shù)蛋白質(zhì)都較相似，其中N約占16%

。這可用于測定蛋白質(zhì)的含量——?jiǎng)P氏定氮法催化作用高效專一地催化機(jī)體內(nèi)幾乎所有的反應(yīng)酶運(yùn)輸作用專一運(yùn)輸各種小分子和離子如血紅蛋白調(diào)節(jié)作用調(diào)節(jié)機(jī)體代謝活動(dòng)如胰島素、鈣調(diào)蛋白、阻遏蛋白運(yùn)動(dòng)作用負(fù)責(zé)機(jī)體的運(yùn)動(dòng)如肌動(dòng)蛋白、肌球蛋白防御作用防御異體侵入機(jī)體如免疫球蛋白、病毒外殼蛋白營養(yǎng)作用作為氨基酸的貯庫，用于生長發(fā)育所需

或某些物質(zhì)與蛋白質(zhì)結(jié)合而被貯存如卵清蛋白、酪蛋白、麥醇溶蛋白、鐵蛋白結(jié)構(gòu)蛋白

作為構(gòu)建機(jī)體某部分的材料如a-角蛋白、膠原蛋白三.蛋白質(zhì)在機(jī)體中的重要作用第一節(jié)氨基酸組成蛋白質(zhì)的氨基酸都為

a-氨基酸（除Pro外）

一.

氨基酸的結(jié)構(gòu)C酸氨HH2NCOOHR不同的aa在于

R基團(tuán)的不同

一.

氨基酸的結(jié)構(gòu)C酸氨HH2NCOOHR組成蛋白質(zhì)的氨基酸都為

L型（除Gly外）

D型與L型非極性氨基酸（8）——疏水性氨基酸

極性氨基酸（親水性氨基酸）

非解離的極性氨基酸(不帶電7)酸性氨基酸（帶負(fù)電2）堿性氨基酸(帶正電3)組成蛋白質(zhì)的氨基酸共有20種

一.

氨基酸的結(jié)構(gòu)非極性R基氨基酸丙氨酸Ala(A)

纈氨酸Val(V)亮氨酸Leu(L)異亮氨酸Ile(I)脯氨酸Pro(P)苯丙氨酸 Phe(F)色氨酸Trp(W)甲硫氨酸Met(M)不帶電荷的極性R基氨基酸

甘氨酸Gly(G)

絲氨酸Ser(S)蘇氨酸Thr(T)半胱氨酸Cys(C)酪氨酸Tyr(Y)天冬酰胺Asn(N)谷氨酰胺Gln(Q)酸性氨基酸天冬氨酸Asp(D)谷氨酸Glu(E)堿性氨基酸

賴氨酸Lys(K)精氨酸Arg(R)組氨酸His(H)I非極性氨基酸

丙氨酸Ala(A)

COOHCH3CHNH2

CHCHCOOHNH2

CH3CH3

纈氨酸Val(V)COOHCH2CHNH2

CH3CH3CH亮氨酸Leu(L)異亮氨酸 Ile(I)COOHCHNH2

CHCH3CH2CH3I非極性氨基酸

脯氨酸

Pro(P)COOHCHNHCH2CH2CH2

苯丙氨酸

Phe(F)COOHCHNH2

CH2COOHCH2CHNH2

色氨酸

Trp(W)N

H

蛋氨酸Met(M)甲硫氨酸

COOHCHNH2

CH2CH2SCH3II不帶電荷的極性氨基酸

甘氨酸

Gly(G)COOHCHNH2HCHCOOHCHNH2

蘇氨酸

Thr(T)CH3HO

絲氨酸

Ser(S)COOHCHNH2

CH2HO半胱氨酸

Cys(C)COOHCHNH2

CH2HSII不帶電荷的極性氨基酸

酪氨酸

Tyr(Y)COOHCHNH2CH2HO

天冬酰胺

Asn(N)COOHCHNH2

CH2COH2NCOOHCHNH2

谷氨酰胺

Gln(Q)CH2COH2NCH2III酸性氨基酸

天冬氨酸 Asp(D)COOHCHNH2

CH2COHOCOOHCHNH2

谷氨酸Glu(E)CH2COHOCH2IV堿性氨基酸(CH2)4

賴氨酸Lys(K)COOHCHNH2H2N

精氨酸Arg(R)COOHCHNH2

(CH2)3NHCNHH2NCOOHCHNH2

組氨酸His(H)CH2NHN二.氨基酸的分類

1.由R基團(tuán)的性質(zhì)

脂肪族氨基酸雜環(huán)氨基酸芳香族氨基酸Phe、Tyr、TrpPro、His

2.由aa的營養(yǎng)需求

人類自身能合成

非必需氨基酸

必需氨基酸

人類自身不能合成或不能足量合成，必須依賴食物供給。ThrValMetTrpPheLeuIleLysArgHisGlyAlaSerTyrCysProAsnAspGluGln

1.稀有的蛋白質(zhì)氨基酸

通常是常見氨基酸的衍生物。如4-羥脯氨酸、5-羥賴氨酸三.稀有氨基酸以游離或結(jié)合態(tài)存在于細(xì)胞或組織中，大部分是常見氨基酸的衍生物或異構(gòu)型。如存在于細(xì)菌細(xì)胞壁肽聚糖內(nèi)的D-谷氨酸和D-丙氨酸、花生中的g-亞甲基谷氨酸、甘蔗中的b-氨基丁酸，刀豆中的刀豆氨酸等。

2.非蛋白質(zhì)氨基酸三.稀有氨基酸

2.非蛋白質(zhì)氨基酸三.稀有氨基酸鳥氨酸瓜氨酸尿素循環(huán)的中間物1.兩性性質(zhì)和等電點(diǎn)氨基酸同時(shí)含有氨基和羧基：氨基具有堿性，羧基具有酸性氨基酸的兩性性質(zhì)既是質(zhì)子供體，又是質(zhì)子受體四.氨基酸的理化性質(zhì)1.兩性性質(zhì)和等電點(diǎn)

以中性氨基酸為例，當(dāng)溶液的pH由低到高時(shí)：四.氨基酸的理化性質(zhì)1.兩性性質(zhì)和等電點(diǎn)氨基酸的解離曲線以中性氨基酸為例，當(dāng)溶液的pH由低到高時(shí)：NH3－CH－COOHR＋NH3－CH－COO－R＋NH2－CH－COO－R－H+－H+滴定曲線aa＋aa±

aa－pHOH–

當(dāng)量pK2pIpK1(1)(2)(3)(1)(2)(2)(3)1.兩性性質(zhì)和等電點(diǎn)

等電點(diǎn)(isoelectricpoint)使氨基酸凈電荷為零時(shí)溶液的pH值，用pI表示此時(shí)，aa以兩性離子形式存在，也有少量的數(shù)目基本相同的正、負(fù)離子存在，還有極少量的中性分子pI是氨基酸的特征常數(shù)四.氨基酸的理化性質(zhì)1.兩性性質(zhì)和等電點(diǎn)

等電點(diǎn)(isoelectricpoint)20種氨基酸的pI氨基酸pI氨基酸pI氨基酸pI氨基酸pIAla6.02Pro6.48Thr5.87Asp2.77Val5.97Phe5.48Cys5.07Glu3.22Leu5.98Trp5.89Tyr5.66Lys9.74Ile6.02Gly5.97Asn5.41Arg10.76Met5.74Ser5.68Gln5.65His7.59四.氨基酸的理化性質(zhì)1.兩性性質(zhì)和等電點(diǎn)

等電點(diǎn)的計(jì)算例Gly的pI計(jì)算－H+＋H+NH2—CH2

—COO－Gly－＋NH3—CH2

—COO－Gly±

＋NH3—CH2

—COOHGly＋pI=1/2(pK1'+pK2')－H+＋H+K1'K2'K1'、K2'分別代表

COOH和NH3＋的表觀解離常數(shù)?？梢詮牡味ㄇ€中求得。四.氨基酸的理化性質(zhì)1.兩性性質(zhì)和等電點(diǎn)等電點(diǎn)的計(jì)算例Lys的pI計(jì)算pI=1/2(pK2'+pK3')溶液pH值增大COOHCH－NH3(CH2)4NH3＋＋Lys＋＋CH－NH2COO－(CH2)4NH2Lys－COO－CH－NH3(CH2)4NH3＋＋Lys＋－H+＋H+Lys±COO－CH－NH2(CH2)4NH3＋－H+＋H+－H+＋H+K1'K2'KR'四.氨基酸的理化性質(zhì)1.兩性性質(zhì)和等電點(diǎn)等電點(diǎn)的計(jì)算

Glu的解離四.氨基酸的理化性質(zhì)1.兩性性質(zhì)和等電點(diǎn)等電點(diǎn)的計(jì)算四.

氨基酸的理化性質(zhì)pI=1/2(pK1'+pK2')中性氨基酸pI=1/2(pK2'+pKR')pI=1/2(pK1'+pKR')堿性氨基酸酸性氨基酸1.兩性性質(zhì)和等電點(diǎn)等電點(diǎn)的計(jì)算ConclusionpH>pI帶負(fù)電，移向正極pH<pI帶正電，移向負(fù)極pH=pI不帶電，不移動(dòng)四.

氨基酸的理化性質(zhì)2.光學(xué)性質(zhì)除Gly之外，其余蛋白質(zhì)氨基酸都有手性碳原子，都具有旋光性。旋光性質(zhì)四.

氨基酸的理化性質(zhì)2.光學(xué)性質(zhì)Trp、Tyr、Phe

含芳香環(huán)共軛雙鍵系統(tǒng)，最大吸收峰分別在279nm、278nm、259nm。紫外吸收四.

氨基酸的理化性質(zhì)3.重要的化學(xué)性質(zhì)a,茚三酮反應(yīng)還原性茚三酮OOOHH＋NH3＋CO2＋RCHO水合茚三酮＋RCH－COOHNH2OOO＋2NH3＋OOOHHOOOO＋NH4NO＋3H2O藍(lán)紫色化合物OO反應(yīng)分2步：茚三酮反應(yīng)常用于aa的定性和定量分析四.

氨基酸的理化性質(zhì)還原性茚三酮水合茚三酮

紙層析分開各種氨基酸后定性定量分析3.重要的化學(xué)性質(zhì)茚三酮反應(yīng)在酸性條件下，氨基酸與茚三酮共熱，生成紫色化合物四.

氨基酸的理化性質(zhì)注意:

若是亞氨基酸，生成黃色化合物

3.重要的化學(xué)性質(zhì)b,Sanger反應(yīng)在弱堿溶液中，氨基酸的α-氨基與2,4-二硝基氟苯(DNFB)

反應(yīng)，生成黃色的二硝基苯氨基酸（DNP-AA）。DNFB＋O2NNO2FH2NCHCOOHR

DNP-氨基酸O2NNO2HNCHCOOHR＋HF此反應(yīng)最初被Sanger用于測定肽鏈N-端氨基酸四.

氨基酸的理化性質(zhì)