《河南工业大学生物化学考研 第01章 绪论第02章蛋白质的构件----氨基酸》由会员分享，可在线阅读，更多相关《河南工业大学生物化学考研 第01章 绪论第02章蛋白质的构件----氨基酸（80页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 第二章 蛋白质的构件-氨基酸蛋白质蛋白质- -英文为英文为“Protein”Protein”第一重要第一重要第一节. 蛋白质的组成与结构1. 1 1. 1 蛋白质的元素组成蛋白质的元素组成l主要由C、H、O、N四种元素组成。l大多数蛋白质还含有S，l有些结合蛋白质含有 p 、Fe、Cu、Mg、Zn等l样品中蛋白质含量/含氮量称作蛋白质系数。蛋白质的平均含氮量接近16% 蛋白质含量=蛋白氮x 6.25动物蛋白质系数为6.25，植物在5.7左右1.2 蛋白质的分类 一、依据蛋白质的外形分类球状蛋白质、纤维状蛋白质。球状蛋白质：globular protein外形接近球 形或椭圆形，溶解性较好，能
2、形成结晶， 大多数蛋白质属于这一类。纤维状蛋白质：fibrous protein分子类似纤 维或细棒。又可分为可溶性纤维状蛋白质 和不溶性纤维状蛋白质。二、依据蛋白质的组成分类按照蛋白质的组成，可以分为简单蛋白(simple protein) 和结(缀)合蛋白(conjugated protein) 。简单蛋白又称为单纯蛋白质；这类蛋白质只含由-氨基酸组成 的肽链，不含其它成分。1，清蛋白和球蛋白：albumin and globulin广泛存在于 动物组织中。清蛋白易溶于水，球蛋白微溶于水，易溶 于稀酸中。2，谷蛋白(glutelin)和醇溶谷蛋白(prolamin)：植物蛋白 ，不溶于水，
3、易溶于稀酸、稀碱中，后者可溶于7080 乙醇中。3，鱼精蛋白和组蛋白：碱性蛋白质，存在与细胞核中 。4，硬蛋白：存在于各种软骨、腱、毛、发、丝等组织 中，分为角蛋白、胶原蛋白、弹性蛋白和丝蛋白。结合蛋白由简单蛋白与其它非蛋白成分结合而成，糖蛋白：由简单蛋白与糖类物质组成。如细胞膜中 的糖蛋白等。脂蛋白：由简单蛋白与脂类结合而成 如血清脂蛋白 核蛋白：由简单蛋白与核酸结合而成。如细胞核中 的核糖核蛋白等。磷蛋白：与磷酸基结合金属蛋白：与此同时Fe Cu Zn Mn 等结合血红素蛋白：亚铁原卟啉黄素蛋白：黄素核苷酸（FMN、FAD）l三、按功能分类 p72 1. 酶类 2. 调节蛋白 3. 转运蛋
4、白 4.贮存蛋白 5. 收缩和游动蛋白 6. 结构蛋白 7.支架蛋白(SH2组件) 8. 保护和开发蛋白第二节第二节. .氨基酸氨基酸2.1 氨基酸的种类与结构l含有氨基的羧酸l l( (一一) )、 化学结构化学结构lR-CH(NH2)-COOHlR 代 表 氨 基 酸 之 间 相 异 的 部 分 ， 叫 R 基 (R group)， 又 称 为 侧 链 (sidechain) 。l无色晶体、溶于水酪氨酸分子 l地 球 上 天 然 形 成 的 氨 基 酸 有 300300 种 以 上 ， 但 是 构 成 蛋 白 质 的 氨 基 酸 只 有 20 种 , 且都是-氨基酸（可能还存在更多的）。l
5、提问：什么是-氨基酸？l答案：l-C-C-C-C-COOHl l-C-C-C-C(NH2)-COOH -氨基酸 l-C-C-C (NH2)- C - COOH -氨基酸 l-C-C (NH2)- C - C - COOH -氨基酸旋光性：可使偏振光平面发生旋转不对称碳原子：碳原子所连的4个碳原子不相同构型 ：不对称碳原子周围的取代基在空间上的排列20种氨基酸除甘氨酸外都具有旋光性 除甘氨酸(Gly)外， -C都是不对称碳原子，且都 为L-构型构型的改变需要共价键的的破坏与重新形成，与 氢键无关，氨基酸的L- 、D-型都是以甘油醛为标 准确定的。2.1.1. 氨基酸的旋光性与构型甘油醛投影式和透
6、视式L-氨基酸的结构通式碳原子碳原子, ,不对称碳原子不对称碳原子侧链侧链二十种氨基酸二十种氨基酸 除除GlyGly外全是外全是L L - -构型构型 -碳原子的四面体结构L-丝氨酸D-丝氨酸L构型与D构型脯氨酸(Pro)不含游离的氨基，为亚氨基酸半胱氨酸(Cys)和蛋氨酸(Met)含有S元素2.1.2. 常见的蛋白质氨基酸alanine丙氨酸AlaA arginine 精氨酸 ArgR asparagine天冬酰氨 Asn AsxN aspartic acid天冬氨酸Asp AsxD cystine半胱氨酸CysC glutamine谷氨酰胺Gln GlxQ glutamic acid谷氨酸
7、Glu GlxE glycine甘氨酸GlyG Histidine组氨酸HisH isoleucine异亮氨酸Ile I leucine亮氨酸LeuL lysine赖氨酸LysK methionine甲硫氨酸MetM phenylalanine 苯丙氨酸PheF proline脯氨酸ProP serine丝氨酸SerS threonine苏氨酸ThrT tryptophan色氨酸TrpW tyrosine酪氨酸TyrY valine缬氨酸ValV氨基酸的名称与符号二十种氨基酸的结构2.1.3. 不常见的蛋白质氨基酸l由常见的蛋白质氨基酸经化学修饰而成l常见的是羟基氨基酸和甲基氨基酸锁链素R-羟
8、基谷氨酸 存在于凝血酶原中存在于弹性蛋白中4-羟脯氨酸 存在于胶原蛋白中存在于肌球蛋白中不常见的蛋白质氨基酸2.1.4. 非蛋白质氨基酸l各种生物分离到的氨基酸已达250种以上l激素、代谢中间产物、毒素、抗菌素等鸟氨酸瓜氨酸2.1.5、蛋白质氨基酸的分类l按侧链(-R)的性质，常见的蛋白质氨基酸被 分为四类：1. 非极性R基氨基酸（共8种）：丙氨酸(Ala) 缬氨酸(Val) 亮氨酸(Leu) 异亮氨酸(Ile) 脯氨酸(Pro)色氨酸(Trp) 甲硫氨酸(Met) 苯丙氨酸(Phe)2.无电荷的极性R基氨基酸（共7种）：丝氨酸(Ser), 苏氨酸(Thr), 酪氨酸(Tyr), 半胱氨酸(C
9、ys), 天冬酰胺(Asn), 谷氨酰胺(Gln) 甘氨酸(Gly)3.带正电荷的极性R基氨基酸（共3种）：赖氨酸(Lys), 精氨酸(Arg), 组氨酸(His)4.带负电荷的极性R基氨基酸（共2种）：天冬氨酸(Asp) 谷氨酸(Glu)非极性侧链氨基酸甘氨酸丙氨酸缬氨酸亮氨酸异亮氨酸蛋氨酸(甲硫氨酸)苯丙氨酸色氨酸脯氨酸极性不带电侧链氨基酸丝氨酸苏氨酸半胱氨酸脯氨酸天冬酰胺谷氨酰胺酪氨酸带正电荷侧链氨基酸赖氨酸精氨酸组氨酸带负电荷侧链氨基酸天冬氨酸谷氨酸上节课总结l蛋白质的组成与结构（三种分类方法）l l氨基酸的种类与结构氨基酸的种类与结构2.1.6. 必需氨基酸l人和动物维持正常生理功能
10、所必需，而又 不能自身合成的氨基酸称为必需氨基酸（ essential amino acids）。l必需氨基酸包括赖氨酸、苯丙氨酸、蛋氨 酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、苏氨酸 、色氨酸、组氨酸和精氨酸，其中组氨酸 和精氨酸，人虽然能合成，但效率低，尤 其在婴幼儿时期，需要由外界供给。2.2 氨基酸的性质2.2.1.氨基酸的溶解性和光吸收 无色晶体，熔点较高（200300） 溶于水而不溶于非极性的有机溶剂，但不同的 氨基酸在水中的溶解度差别很大 如亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸是疏水性的，其他氨基酸如赖氨酸 、组氨酸、精氨酸是亲水性的。 除Gly外，都具有旋光性 在可见光区没有光吸收，三种芳香族氨基酸
11、(色 氨酸Trp,酪氨酸Tyr,苯丙氨酸Phe)在紫外光区 有光吸收，最大吸收峰在280nm处。苯丙氨酸酪氨酸色氨酸l2.2.2. 氨基酸的两性解离 氨基酸分子中既含有酸性的-COOH，又含有 碱性的-NH2。属两性离子(带相反电荷的极 性分子叫做两性离子或偶极离子) -COOH的 pK = 2左右；-NH2的pKa = 9左 右（ pK 解离常数的负对数） Arg: pKa = 12.5； Lys: pKa = 10.5； His: pKa = 6.0； Asp: pKa = 3.9； Glu: pKa = 4.3； Cys: pKa = 8.3； Tyr: pKa = 10.1； Ser:
12、 pKa = 13；Thr: pKa = 13H2N纯晶体状态COO-H3N+水溶后等电荷状态总电荷 0加 酸H总电荷 “+”加 碱H2NCOO-H3N+ OH-H2OH2N-总电荷 “-”氨基酸的两性解离氨基酸的等电点l当氨基酸所带正电荷与所带负电荷相等时，溶液的PH值为这一种氨基酸的等电点（PI）在酸性溶液中 在晶体状态或水溶液中 在碱性溶液中即等电点（pI）“ + ” “ 不带电 ” “ ”pI等电点时的pH+_K1 和K2分别代表碳原子上的-COOH和 -NH3 的 表观解离常数。共轭酸 共轭碱 共轭酸 共轭碱 Handerson-Hasselbalch公式pH = pKa + lg（
13、 A-/ HA ）= pKa + lg（ 碱/酸 ）l可计算出在任一pH条件下一种氨基酸的各种离子的比例。l氨基酸的带电状况与溶液的pH值有关。l表：氨基酸的酸碱化学 pH = pKa + lg 质子供体质子受体共轭碱 pHpKa log 共轭酸 等电点时，即=甘氨酸的滴定曲线PK1PK2 PI-2谷氨酸的滴定曲线PK1PK2 PI-2赖氨酸的滴定曲线PK2PK3 PI2组氨酸的滴定（解离）曲线 p21 组氨酸氨基酸的PK值和等电点p21等电点的计算 p221.侧链不含解离基团的中性氨基酸pI = (pK1 + pK2 )/2 2.侧链含有可解离基团的氨基酸 酸性氨基酸：pI = (pK1 +
14、 pKR)/2 碱性氨基酸：pI = (pK2 + pKR)/2 半胱氨酸： pI = (pK1 + pKR)/2 l-R 有电性区别。l中性氨基酸pI一般为6.0l提问：为什么偏酸性？l答案：-COOH解离程度略大于-NH2的得电 子能力l提问：酸性氨基酸的pI(更偏酸、更偏碱）？l更酸（3.0 左 右）l 碱 性 氨 基 酸pI 更 碱（7.610.7)( 只 有 三 种）l 提 问： 大 多 数 氨 基 酸 在 中 性水溶液（ pH=7） 时， 带 电？不同氨基酸等电点（pI）不同提问：为什么？l2.2.3. 氨基酸的化学反应 1）氨基参加的反应 p48-50酰基化烃基化反应酰基化反应
15、p48l丹磺酰氯(DNS-CL)与氨基酸反应生成荧 光性质强和稳定的磺胺衍生物用途：可以用来鉴定多肽或蛋白质NH2末端氨基酸.烃基化反应2,4-二硝基氟苯（FDNB ，Sanger试剂）在弱碱性 溶液中与氨基酸发生取代反应，生成黄色化合物二 硝基苯基氨基酸。p48苯异硫氰酸酯（ PITC）在弱碱性条件下，与氨基 酸反应生成苯乙内酰硫脲衍生物，此反应又称之 Edman反应，氨基酸序列测定常用的反应 p502）羧基参加的反应p23成酯与成盐反应 酰氯化与酰胺化反应3）氨基和羧基共同参加的反应p23茚三酮在弱酸性溶液中与氨基酸共热，具有游离 氨基的氨基酸都生成紫色化合物。脯氨酸是一个 亚氨基酸，生成黄色化合物。紫色与茚三酮的反应与茚三酮的反应形成肽键肽键4）侧链具有的反应p24形成二硫键 -成酯反应第三节第三节. .氨基酸的分离与分析氨基酸的分离与分析 p25p253.1.分配层析 分配层析是利用混合物中各组分在
