《第一节 氨基酸的结构与分类 第二节 氨基酸的性质》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第一节 氨基酸的结构与分类 第二节 氨基酸的性质（113页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章 蛋白质化学本章内容l第一节 氨基酸的结构与分类l第二节 氨基酸的性质l第三节 氨基酸混合物的分离l第四节 蛋白质概论l第五节 蛋白质的一级结构l第六节 蛋白质的三维结构l第七节 蛋白质的理化性质与分离纯化第一节 氨基酸的结构与分类氨基酸是蛋白质水解的最终产物，是 组成蛋白质的基本单位（构件分子）。从 各种生物体内发现的氨基酸已有180多种 ，但参与蛋白质组成的常见氨基酸只有20 种，这20种氨基酸称为常见氨基酸或基本 氨基酸。amino acid, aa 或 AA一、氨基酸的结构氨基酸的结构通式 或氨基酸是含有氨基的羧酸，不同氨基酸的R基不同， （除脯氨酸外）都为L-氨基酸。H甘氨酸C
2、H3丙氨酸L-氨基酸的通式R据R基团 化学结构 分类 脂肪族A（16种） 芳香族A (Phe、Tyr、Trp) 杂环 (His、Pro)据R基团 极性分类 极性R基团AA非极性R基团AA不带电荷带电荷带正电荷（种）带负电荷（种）据酸碱性质 分类中性（一氨基一羧基）酸性 (一氨基二羧基 ) Glu、Asp碱性()（二氨基一羧基） Lys、His、Arg据营养 学分类必需非必需人的必需氨基酸 Met Trp Lys Val Ile Leu Phe Thr 假 设 来 借 一 两 本 书 Arg、His Trp、Cys二、基本氨基酸的分类甘氨酸 （Gly, G）丙氨酸 （Ala, A）缬氨酸 （Va
3、l, V）亮氨酸 （Lue, L）异亮氨酸 （Ile, I）1. 侧链侧链 只是烃链烃链 （5种） 脂肪族氨基酸2. 侧链侧链 含有羟羟基 （2种）丝氨酸 （Ser, S）苏氨酸 （Thr, T）3. 侧链侧链 含硫原子（2种）半胱氨酸 （Cys, C）甲硫氨酸 （Met, M）4. 侧链侧链 含有羧羧基或酰酰胺基（4种） 天冬氨酸 （Asp, D）谷氨酸 （Glu, E）天冬酰胺（Asn, N）谷氨酰胺 （Gln, Q）5. 侧链侧链 含有碱性基团团（3种） 赖氨酸 （Lys, K）精氨酸 （Arg, R）组氨酸 （His, H）芳香族氨基酸苯丙氨酸 （Phe, F）酪氨酸 （Tyr, Y）
4、色氨酸 （Trp, W）杂环氨基酸 组氨酸（His,H）脯氨酸 （Pro,P）非极性氨基酸极性中性氨基酸带正电荷的氨基酸带负电荷的氨基酸三、不常见蛋白质氨基酸及非蛋白质氨基酸在少数蛋白质中分离出一些不常见的氨基酸，通 常称为不常见蛋白质氨基酸。这些氨基酸都是在蛋白 质合成后由相应的基本氨基酸衍生而来的。非蛋白质氨基酸：存在于生物体内，但不组成蛋白质 的呈游离或结合态的氨基酸，约150种，具有多种生理 功能。（1） L-氨基酸的衍生物L-瓜氨酸和L-鸟氨酸是合成精氨酸的中间产物。 （2）D-氨基酸D-Ala存在于肽聚糖中，D-Phe是短杆菌肽S的组分。（3）、-氨基酸-Ala是泛酸的前体，-氨基
5、丁酸是传递神经冲动的化 学介质。 第二节 氨基酸的性质一、氨基酸的构型、旋光性和光吸收 构型：组成蛋白质的氨基酸除Gly以外都有手性碳原子，在三维空间上就有两种不同的排列方式，它们互为镜影，这两种不同的构型分别称为D-型和L-型。 以丙氨酸为例：如含两个手性碳原子，则有种立体异构体，分别称为-,-，别-和别-氨基酸。 L-苏氨酸 (L-threonine)D-苏氨酸 (D-threonine)L-别-苏氨酸 (L-allo-threonine)D-别-苏氨酸 (D-allo-threonine)自然界中组成蛋白质的氨基酸都是L-型。 (Gly除外)旋光性：组成蛋白质的氨基酸除Gly以外，都有手
6、性碳原子， 所以都有旋光性，能使偏振光的偏振面的向左或向右旋转，向左旋转的称左旋，用“一”号表示，向右旋转的称右旋，用“”号表示。是AA的物理常数，与结构、PH值有关。 消旋外消旋内消旋光吸收：组成蛋白质的氨基酸中，Trp、Tyr和 Phe对紫外光有一定的吸收，这是因为它们分子中含有苯环，是苯环的共轭双键造成的，这三个氨基酸的光吸收都在280nm附近。 pH=pI+OH-pHpI+H+OH-+H+pH中 性AA酸性AA逐步提高洗 脱液pH和离 子强度习题举例:有一种蛋白质水解物,在pH6时,用阳离子交换柱层析分离,第一个被洗脱的氨基酸是( )A. Val (pI5.96) B. Lys (pI
7、9.74) C. Asp(pI2.77) D. Arg(pI10.76) E. Tyr (pI5.66)二、电泳氨基酸在pH高于或低于其pI的溶液中为带电的 颗粒，在电场中能向正极或负极移动。这种通过氨 基酸在电场中泳动而达到分离各种氨基酸的技术, 称为电泳(elctrophoresis) 。分离氨基酸混合物常用纸电泳。第四节 蛋白质概论一、蛋白质的定义蛋白质(Protein，pr) ：是一切生 物体中普遍存在的，由天然氨基 酸按照一定的顺序，通过肽键连 接而成的一条或多条肽链构成的 生物大分子；其种类繁多，各具 有一定的相对分子质量，复杂的 分子结构和特定的生物功能；是 表达生物遗传性状的一
8、类主要物 质。二、蛋白质的生物学重要性1. 蛋白质是生物体重要组成成分分布广 含量高2. 蛋白质具有重要的生物学功能1）催化生物化学反应（酶）2）结构成分(结缔组织的胶原蛋白、皮肤的弹性蛋白、膜蛋白)3）贮藏（卵清蛋白、种子蛋白）4）物质运输（血红蛋白、脂蛋白、电子传递体）5）细胞运动（肌肉收缩的肌球蛋白、肌动蛋白）6）激素功能（胰岛素）7）防御功能（抗体、血凝蛋白）8）接受传递信息（受体蛋白、味觉蛋白）9）调节细胞生长、分化和遗传信息的表达（组蛋白、阻遏蛋白）3. 氧化供能三、蛋白质的元素组成主要有C、H、O、N 和 S。有些蛋白质含有少量磷或金属元素铁、铜、锌、锰、钴、钼，个别蛋白质还含有
9、碘 。各种蛋白质的含氮量很接均为16，这是凯氏定氮 法 测蛋白质含量的理论依据：蛋白质含量蛋白质含N量6.251. 按组成分类单纯蛋白质这类蛋白质只含有-氨基酸组成，不含其它成分 。例如：RNA酶、血清清蛋白、肌球蛋白、肌动蛋白、角 蛋白等。结合蛋白由简单蛋白与其它非蛋白成分结合而成，这些非蛋白成分包括糖、脂、核酸、色素等，又称为辅基或配体 。糖蛋白：如细胞膜中的糖蛋白等。脂蛋白：如血清-，-脂蛋白等。核蛋白：如细胞核中的核糖核蛋白等。色蛋白：如血红蛋白、叶绿蛋白和细胞色素等。四、蛋白质的分类2.按蛋白质的外形分类球状蛋白质外形接近球形或椭圆形，溶解性较好，能形成结晶，大 多数蛋白质属于这一类
10、。但肌动蛋白属于球状蛋白却不溶于 水。纤维状蛋白质分子类似纤维或细棒。它又可分为可溶性纤维状蛋白质 和 不溶性纤维状蛋白质。不溶性纤维状蛋白质：大多数纤维状蛋白质属此类，如胶原蛋白、弹性蛋白、角蛋白、丝蛋白等。可溶性纤维状蛋白质：肌球蛋白和血纤蛋白原可溶于水 。3.按多肽链条数分类单体蛋白质仅含一条多肽链。多聚蛋白质含两条或多条多肽链。例如：牛核糖核酸酶 ：一条多肽链胰岛素 ：两条（两种）多肽链血红蛋白：四条（两种）多肽链胰岛素牛核糖核酸酶血红蛋白五、蛋白质的分子结构层次一级结构(primary structure) 二级结构(secondary structure) 三级结构(tertiar
11、y structure) 四级结构(quaternary structure)高级 结构蛋白质的一级结构决定高级结构！第五节 蛋白质的一级结构一、肽（peptide） 1.肽的结构和命名肽是由一个氨基酸的-羧基与另一个氨基酸的 -氨基脱水缩合而形成的无分支线形聚合物。其中 的氨基酸单位称氨基酸残基。氨基酸间缩水形成的共价键称肽键(peptide bond) 。+-HOH甘氨酰甘氨酸肽键NH-CH-CHOHO OH 甘氨酸甘氨酰甘氨酸*两分子氨基酸缩合形成二肽，三分子氨基酸缩合则形成三肽*由十个以内氨基酸相连而成的肽称为寡肽(oligopeptide)，由更多的氨基酸相连形成的肽称多肽(poly
12、peptide)。* 多肽链(polypeptide chain)是指许多氨基酸之间以肽键连接而 成的一种结构。N 末端：多肽链中有自由氨基的一端 C 末端：多肽链中有自由羧基的一端多肽链有两端氨基酸的顺序是N 端C 端的排列顺序。如上述五肽可表示为：Ser-Val-Tyr-Asp-Gly丝氨酰缬氨酰酪氨酰天冬氨酰谷氨酸COOH.肽键的结构特点：氮原子上的孤对电子与羰基具有明显的共轭作用， 肽键中的C-N键具有部分双键性质，不能自由旋转。所 以连接在肽键两端的基团处于一个平面上，这个平 面称为肽平面。在大多数情况下，相邻肽平面以反 式结构存在。 酰胺平面 由肽键周围的6个原子组成的刚性平面 C
13、 C NH NH O OO OC C C N C N C C H H键长介于单 双键之间 O O C NH C NH +vv 虽是单键却有虽是单键却有双键双键性质性质vv 周边六个原子在周边六个原子在同一平面同一平面上上vv 前后两个前后两个 -carbon-carbon在对角在对角(trans)(trans)C CN NC CH H N NC COOC C 0.123nm0.123nm0.132nm0.132nm0.153nm0.153nm0.147nm0.147nmC-N 0.149 nmC-N 0.149 nmC=N 0.127 nmC=N 0.127 nm相关名词：l肽单元：参与肽键的
14、6个原子被约束于一个平面上，与此相 应的-C-CO-NH-C-则称为肽单元 。l多肽主链：在多肽链中由肽键连接的各氨基酸残基形成的 长链骨架(C-CO-NH-C.)为多肽链的主链。或：肽链的骨干是由肽单元重复排列而成长链，称为主链。 l多肽侧链：在多肽链中的各氨基酸残基所连接的侧链基团为多肽侧链。或：氨基酸残基的R-基连在主链 上成为侧链。 说明：各种不同的肽链主链都是一样的，但侧链（R-基 ）的顺序即氨基酸的顺序各不相同 。.肽的理化性质类似于氨基酸性质）旋光性 ）两性解离及等电点 ）化学反应双缩脲反应：含有两个或两个以上肽键的化合物与 碱性硫酸铜作用，生成蓝紫色的复合物，肽键越多 颜色越深
15、，受蛋白质特异性影响小，可用于肽和蛋 白质定量测定及测定蛋白质水解程度。.天然存在的活性肽在生物体中，多肽最重要的存在形式是作为蛋 白 质的亚单位。有许多分子量比较小的多肽以游离状态存在， 这 类多肽通常都具有特殊的生理功能，常称为活性肽 。如：脑啡肽；激素类多肽；抗生素类多肽；谷胱 甘肽；蛇毒多肽等。 谷胱甘肽(glutathione, GSH)-GSH过氧 化物酶H2O2 2GSH 2H2O GSSG GSH还原酶NADPH+H+ NADP+ 谷胱甘肽在体内参与氧化还原过程，作为某些氧化还 原酶的辅因子，作用是保护巯基酶，或防止过氧化物 积累。抗生素类多肽短杆菌肽S 体内许多激素属寡肽或多肽激素类多肽二、蛋白质一级结构的测定1.蛋白质一级结构: 蛋白质分子中氨基酸残基的排列顺序，即氨基酸的 线性序列。一级结构中包含的共价键主要指肽键和二硫 键。在基因编码的蛋白质中，这种序列是由mRNA中的 核苷酸序列决定的。蛋白质的一级结构(Primary structure)包括：(1)组成蛋白质的多肽链数目;(2)多肽链的氨基酸顺序;(3)多肽链内或链间二硫键的数目和位置。其中最重要的是多肽链的氨基酸顺序，它是蛋 白质生物功能的基础。2.蛋白质一级结构测定的意义是
