氨基酸多肽蛋白

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1、第十四章 氨基酸、多肽与蛋白质 蛋白质是天然高分子化合物，是生命物质的基 础。我们知道，生命活动的基本特征就是蛋白质的 不断自我更新。蛋白质是一切活细胞的组织物质， 也是酶、抗体和许多激素中的主要物质。所有蛋白 质都是-由氨基酸构成的，因此，-由氨基酸是 建筑蛋白质的砖石。要讨论蛋白质的结构和性质， 首先要研究-由氨基酸的化学。 第一节氨基酸 一、分类、命名和构型 组成蛋白质的氨基酸（天然产氨基酸）都是-氨基酸，即 在-碳原子上有一个氨基，可用下式表示： 天然产的各种不同的-由氨基酸只R 不同而已。 氨基酸目前已知的已超 过100种以上，但在生物体内作为合 成蛋白质的原料只有二十种（见 P24

2、4表14-1）。 1分类： 按烃基类型可分为脂肪族氨基酸，芳香族氨基酸 ，含杂环氨基酸。 按分子中氨基和羧基的数目分为中性氨基酸，酸性氨 基酸，碱性氨基酸。 必需氨基酸共有种：赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、异亮 氨酸、亮氨酸、缬氨酸。如果饮食中经常缺少上述氨基酸，可影响健康。 2命名： 多按其来源或性质而命名。国际上有通用的符号 （见P244表14-1）。 3构型： 用D/ L体系表示在费歇尔投影式中氨基位 于横键右边的为D型，位于左边的为L型。例如： 天然氨基酸（除甘氨酸外）其他所有-碳原子都是手性 的，都有旋光性，而且发现主要是L型的（也有D型的， 但很少）。 二、氨基酸的性质

3、 氨基酸分子中的氨基显碱性，而羧基显酸性，因而氨基酸 既能与酸反应，也能与碱反应，是一个两性化合物。 1氨基酸的酸-碱性两性与等电点 （1）两性 氨基酸在一般情况下不是以游离的羧基或氨基存在的， 而是两性电离，在固态或水溶液中形成内盐。 （2）等电点 在氨基酸水溶液中加入酸或碱，至使羧基和氨基的离子 化程度相等（即氨基酸分子所带电荷呈中性处于等 电状态）时溶液的pH值称为氨基酸的等电点。常以pI表 示。 溶液pHpI 注：a.等电点为电中性而不是中性，在溶液中加入电极时其电荷 迁移为零。 中性氨基酸 pI = 4.86.3 酸性氨基酸 pI = 2.73.2 碱性氨基酸 pI = 7.610.

4、8 b.等电点时，偶极离子在水中的溶解度最小，易结晶析出。 等电点(pI)溶液pHpI 2氨基酸的反应 (1).氨基的酰基化 氨基酸分子中的氨基能酰基化成酰胺。 乙酰氯、醋酸酐、苯甲酰氯邻苯二甲酸酐等都可用作酰化 剂。在蛋白质的合成过程中为了保护氨基则用苄氧甲酰氯 作为酰化剂。 选用苄氧甲酰氯这一特殊试剂，是因为这样的酰基易引 入，对以后应用的种种试剂较稳定，同时还能用多种方 法把它脱下来。 （2）氨基的烃基化 氨基酸与RX作用则烃基化成N-烃基氨基酸： 氟代二硝基苯在多肽结构分析中用作测定N端的试剂。 （3）与亚硝酸反应 反应是定量完成的，定量放出N2，测定N2的体积便可计算 出氨基酸只氨基

5、的含量。 (4).与甲醛反应 (5).络合作用 蓝色结晶 (6).与茚三酮反应 -氨基酸在碱性溶液中与茚三酮作用，生成显蓝色或紫 红色的有色物质，是鉴别-氨基酸的灵敏的方法。 茚三酮 水合茚三酮 蓝色或紫色 (7).受热反应 -氨基酸 交酰胺 -氨基酸分子内脱氨生成,-不饱和酸 ,-氨基酸 同样条件下生成内酰胺 -丁内酰胺-戊内酰胺 (8).脱氨和脱羧 赖氨酸 戊二胺 异戊醇 第二节 多 肽 一、多肽的组成和命名 1 肽和肽键 一分子氨基酸中的羧基与另一分子氨基酸分子的氨基脱水 而形成的酰胺叫做肽，其形成的酰胺键称为肽键。 由多个-氨基酸缩合而成的肽称为多肽。一般把含100个以上氨基酸 的多肽

6、（有时是含50个以上）称为蛋白质。 无论肽链有多长，在链的两端一端有游离的氨基（-NH2），称 为N端；链的另一端有游离的羧基（-COOH），称为C端。 2肽的命名 根据组成肽的氨基酸的顺序称为某氨酰某氨酰 某氨酸（简写为某、某、某）。 例如： 很多多肽都采用俗名，如催产素、胰岛素等。 Glu-Cys-Gly 二、多肽结构的测定 了解某一多肽是由哪些氨基酸组成的。 各种氨基酸的相对比例。 确定各氨基酸的排列顺序。 多肽结构测定工作步骤如下： 1测定分子量 2氨基酸的定量分析 现代方法是将水解后的氨基酸混和液用氨基酸分析仪进行分离和测定。 3端基分析（测定N端和C端） （1）测定N端（有两种方法

7、） a 2,4- = 硝基氟苯法桑格尔(Sanger-英国人)法 2,4- = 硝基氟苯与氨基酸的N端氨基反应后，再水解，分离除N-二硝基 苯基氨基酸，用色谱法分析，即可知道N端为何氨基酸。 b 异硫氰酸苯酯(Ph-N=C=S)法艾德曼(Edman)降解法。 测定咪唑衍生物的R，即可知是哪种氨基酸。 异硫氰酸苯酯法的特点是，除多肽N端的氨基酸外，其余多 肽链会保留下来。这样就可以继续不断的测定其N端。 （2）测定C端 a 多肽与肼反应 所有的肽键（酰胺）都与肼反应而断裂成酰肼，只有C端的 氨基酸有游离的羧基，不会与肼反应成酰肼。这就是说与肼 反应后仍具有游离羧基的氨基酸就是多肽C端的氨基酸。

8、4肽链的选择性断裂及鉴定 上述测定多肽结构顺序的方法，对于分子量大的多肽是不 适用的。对于大分子量多肽顺序的测定，是将其多肽用不 同的蛋白酶进行部分水解，使之生成二肽、三肽等碎片， 再用端基分析法分析个碎片的结构，最后将各碎片在排列 顺序上比较并合并，即可推出多肽中氨基酸的顺序。 部分水解法常用的蛋白酶有： 胰蛋白酶只水解羰基属于赖氨酸、精氨酸的肽键。 糜蛋白酶水解羰基属于苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸的 肽键。 溴化氰只能断裂羰基属于蛋氨酸的肽键。 b 羧肽酶水解法 在羧肽酶催化下，多肽链中只有C端的氨基酸能逐个断裂下来。 例：某八肽完全水解后，经分析氨基酸的组成为：丙、亮、赖、苯 丙、脯、丝、酪

9、、缬。 端基分析：N-端 丙亮 C-端。 糜蛋白酶催化水解：分离得到酪氨酸，一种三肽和一种四肽。 用Edman降解分别测定三肽、四肽的顺序，结果为：丙-脯-苯丙 ；赖-丝-缬-亮。 由上述信息得知，八肽的顺序为： 三、多肽的合成 1保护-NH2 (氯甲酸苄酯法,氯甲酸叔丁酯法) 氨基酸是多官能团化合物，在按要求形成肽键时，必须将 两个官能团中的一个保护起来，留下一个去进行指定的反 应，才能达到合成的目的。对保护基的要求是：易引入， 之后又易除去。 2活化反应基团（活化-COOH） 多肽 第三节 蛋 白 质 分子量在1000以上，构型复杂的多肽称为蛋白质 一、蛋白质的分类 根据蛋白质的形状分为：

10、 （1）纤维蛋白质 如丝蛋白、角蛋白等； （2）球状蛋白质 如蛋清蛋白、酪蛋白、血红蛋白、-球代表蛋白 （感冒抗体）等。 2根据组成分： 单纯蛋白质其水解最终产物是- 氨基酸。 （2） 结合蛋白质- 氨基酸 + 非蛋白质（辅基） 辅基为糖时称为糖蛋白；辅基为核酸时称为核蛋白；辅基为血红素时 称为血红素蛋白等。 根据蛋白质的功能分； （1） 活性蛋白 按生理作用不同又可分为；酶、激素、抗体、收缩 蛋白、运输蛋白等。 （2）非活性蛋白 担任生物的保护或支持作用的蛋白，但本身不具有 生物活性的物质。例如：贮存蛋白（清蛋白、酪蛋白等），结构蛋白 （角蛋白、弹性蛋白胶原等）等等。 二、蛋白质的一级结构

11、牛胰岛素的一级结构 牛胰岛素是有A和B两条多肽链共51个氨基酸组成。A链含有11 种共21个氨基酸残基，N-端为甘氨酸，C-端为天冬酰胺；B-链 含有16种共30个氨基酸残基，N-端为苯丙氨酸，C-端为丙氨酸 。A链和B链通过两条二硫键互相连接成胰岛素分子，其分子量 大约为6000。 三、蛋白质分子中维持构象的次级键 a.氢键； b.离子键； c.疏水键； d.二硫键 四、蛋白质的二级结构 (b)螺旋间隔 -螺旋 五、蛋白质的三级结构 肌红蛋白的三级结构 六、蛋白质的四级结构 血红蛋白分子的四级结构 七、蛋白质的两性电离和等电点 八、蛋白质的沉淀 1.盐析 向蛋白质溶液加入一定浓度的中性盐如

12、(NH4)SO4、 Na2SO4、NaCl等，使蛋白质发生沉淀的作用称盐析。 2.加脱水剂 当向蛋白质溶液中加入甲醇、乙醇或丙酮等极性有机溶 剂，由于这些有机溶剂与水的亲合力较大，能破坏蛋白质 分子的水化膜以及降低溶液的介电常数从而增加蛋白质分 子相互间的作用，使蛋白质凝聚而沉淀。 人血清白蛋白 pI:4.64 九、蛋白质的变性 天然蛋白质因受物理或化学因素的影响，改变了蛋白质分 子的内部结构，从而导致蛋白质生物活性和理化性质的改 变，这种作用称为蛋白质的变性。 蛋白质的变性按性质和程度的不同，可分为可逆变性和 不可逆变性两种类型。蛋白质变性后如分子结构改变不大 (如改变至三级结构)，可重新恢

13、复原来性质的，称为可逆 变性。变性后如分子结构改变较大时(如改变至二级结构) ，就不易恢复原有性质，称为不可逆变性。 物理因素如加热、紫外线照射、X-射线、超声波、剧烈振 荡和搅拌等，化学因素如强酸、强碱、尿素、重金属盐、 三氯乙酸、乙醇、丙酮等的作用，都能引起蛋白质变性。 蛋白质分子量很大，其分子颗粒的直径一 般在1100nm之间，位于胶体质点的范围 ，所以具有胶体溶液的特征，如布朗运动 、丁泽尔现象、电泳现象、不能透过半透 膜以及具有吸附性质等。 蛋白质分子中的氨基酸带有某些特殊的侧 链基团，便可和某种试剂产生特殊的颜色 反应，利用这些反应可以鉴别蛋白质。 作业：p255 4，5, 6, 12, 13