第二章蛋白质化学11

第一节 蛋白质的分子组成第二节 蛋白质的分子结构第三节 蛋白质的分子结构与功能的关系第四节 蛋白质的理化性质第五节 蛋白质分类（自学）第六节 蛋白质研究技术（自学）第七节 蛋白质的利用（自学）第二章蛋白质化学内容和要求 :1、掌握蛋白质的组成、分类及生物学功能；氨基酸的结构特点与分类；蛋白质结构与功能的关系，蛋白质的分离、纯化与鉴定。2、掌握氨基酸的重要性质和组成蛋白质的 20种氨基酸的名称、分子式和缩写；蛋白质的分子结构；3、理解肽和肽建的概念蛋白质的理化性质。蛋白质蛋白质 是由许多不同的 -氨基酸按一定的序列通过酰胺键（肽键）缩合而成的，具有较稳定的构象并具有一定生物功能的大分子。一、蛋白质的元素组成主要有 C（ 50% ）、 H（ 7% ）、 O（ 23% ）、 N（ 16% ） 和 S（ 0-3% ） 。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 碘 。第一节 蛋白质的分子组成各种蛋白质的含氮量很接近，平均为 16 。 由于体内的含氮物质以蛋白质为主，因此，只要测定生物样品中的含氮量，就可以根据以下公式推算出蛋白质的大致含量 ：100克样品中蛋白质的含量 ( g % )= 每克样品含氮克数 6.251001/16% 蛋白质元素组成的特点凯氏定氮法：凯氏定氮法：二、蛋白质的基本组成单位 （自学）氨基酸 是蛋白质的基本组成单位。从细菌到人类，所有蛋白质都由 20种 标准氨基酸 （ 20 standard amino acids)组成。（一）、氨基酸的结构特点与分类1、氨基酸的 结构通式 ： 19种氨基酸具有一级氨基（ -NH3+）和羧基（ -COOH）结合到 碳原子（ C），同时结合到（ C）上的是 H原子和各种侧链（ R）； Pro具有二级氨基（ -亚氨基酸）三、氨基酸不带电形式H2N CHCOOHR+H3N CHCOO-R两性离子形式C如是不对称 C（除 Gly），则：1. 具有两种立体异构体 D-型和 L-型 2. 具有旋光性 左旋（ -）或右旋（ +） 据营养学分类必需 非必需 据 R基团化学结构分类 脂肪族 A（ 中性、含羟基或巯基、酸性、碱性）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（ 种）不带电荷 （ 种）带电荷：正电荷 （ 种）负电荷 （ 种）据氨基、羧基数分类一氨基一羧基 一氨基二羧基 (Glu、 Asp)二氨基一羧基 (Lys、 His、 Arg)人的必需氨基酸Lys Trp Phe Val Met Leu Ile ThrArg、 His2、氨基酸的种类及结构非极性 R基团氨基酸不带电荷极性 R基团氨基酸带电荷 R基团氨基酸v 从结构通式可以看出，除 R为氢原子 (即甘氨酸 )外，所有 -氨基酸分子中的 碳原子都为不对称碳原子即手性碳原子，有镜象异构。v 因此 :每一种氨基酸 (除甘氨酸 )都有 D-型和 L-型两种立体异构体。v 甘氨酸 ： R为 H，所以 - 碳原子为对称型 即 -碳原子不是手性碳原子 ，无 L和 D型。v 脯氨酸 ： - 氨基与 R基团成环状连结，因而脯氨酸的 - 氨基少一个 H，所以称为亚氨基酸。注意： （ 1） .甘氨酸没有立体异构 (构型 )。（ 2） .脯氨酸是亚氨基酸。因此，严格说： 19种氨基酸 +1种亚氨基酸。组成蛋白质的氨基酸的规律v 数量上：共 20种。v 结构上：均属 - 氨基酸。除甘氨酸外还属于 L- 氨基酸。 v 差异上： 每种氨基酸实质就是 R（称：侧链或 R基团）不同。所谓 “ 骨架 ” 或 “ 主干结构 ” 都是一样的 。v 从蛋白质水解得到的 氨基酸 (除甘氨酸外 )都属于 L-型的，所以习惯上书写氨基酸都不标明构型和旋光方向。v 生物界中也发现一些 D系氨基酸，主要存在于某些抗菌素以及个别植物的生物碱中。甘氨酸 （ Gly,G）丙氨酸 （ Ala,A）缬氨酸 （ Val,V）亮氨酸 （ Lue,L）异亮氨酸 （ Ile,I）中性脂肪族氨基酸含羟基或硫脂肪族氨基酸丝氨酸 （ Ser,S）苏氨酸 （ Thr,T）半胱氨酸 （ Cys,C）甲硫氨酸 （ Met,M）酸性氨基酸及酰胺天冬氨酸 （ Asp,D）谷氨酸 （ Glu,E）天冬酰胺 （ Asn,N）谷氨酰胺 （ Gln,Q）碱性氨基酸赖氨酸 （ Lys,K）精氨酸 （ Arg,R）组氨酸 （ His,H）杂环杂环氨基酸组氨酸 （ His,H）脯氨酸 （ Pro,P）芳香族氨基酸苯丙氨酸 （ Phe,F）酪氨酸 （ Tyr,Y）色氨酸 （ Trg,W ）课后自己总结：含 S的 aa？含酚羟基的 aa?含羟基的 aa?含 酰胺基 的 aa?含二硫键的 aa?人体所需的八种必需氨基酸 赖氨酸 (Lys) 缬氨酸 (Val) 蛋氨酸 (Met)色氨酸 (Trp) 亮氨酸 (Leu) 异亮氨酸 (Ile)苏氨酸 (Thr) 苯丙氨酸 (Phe)婴儿时期所需 : 精氨酸 (Arg)、 组氨酸 (His)早产儿所需：色氨酸 (Trp)、 半胱氨酸 (Cys)3、蛋白质中几种重要的稀有氨基酸v 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。v 这些氨基酸都是由相应的基本氨基酸衍生而来的。v 其中重要的有 4-羟基脯氨酸、 5-羟基赖氨酸、 N-甲基赖氨酸、和 3,5-二碘酪氨酸等。这些不常见蛋白质氨基酸的结构如下。（二） 非蛋白氨基酸广泛存在于各种细胞和组织中，呈游离或结合态，但并不存在蛋白质中的一类氨基酸，大部分也是蛋白质氨基酸的衍生物。H2N-CH2-CH2-COOH H2N-CH2-CH2-CH2-COOH-丙氨酸 -氨基丁酸非蛋白氨基酸存在的意义 ：1.作为细菌细胞壁中肽聚糖的组分： D-Glu D-Ala2.作为一些重要代谢物的前体或中间体 :-丙氨酸（ VB3）、 鸟氨酸（ Orn）、 胍氨酸（ Cit） (尿素 )3.作为神经传导的化学物质： -氨基丁酸4.有些氨基酸只作为一种 N素的转运和贮藏载体（刀豆氨酸）5.调节生长作用6.杀虫防御作用绝大部分非蛋白氨基酸的功能不清楚。（三）、氨基酸的重要性质1、一般物理性质白色晶体，熔点极高（ 200 以上），不同味道；除胱氨酸和酪氨酸外，一般都溶于水。脯氨酸和羟脯氨酸还能溶于乙醇和乙醚。2、旋光性：除 甘氨酸 外，所有天然 -氨基酸都有不对称碳原子，因此所有天然氨基酸都具有旋光性。3、 紫外吸收光谱 ：参与蛋白质组成的 20种氨基酸中 色氨酸(Trp)、 酪氨酸 (Tyr)和苯丙氨酸 (Phe)的 R基团中含有苯环共轭双键系统，在紫外光区显示特征的吸收谱带，最大光吸收（max） 分别为 280、 275、 和 257nm。由于大多数蛋白质都含有这些氨基酸残基，因此用紫外分光光度法可测定蛋白质含量。4、氨基酸的酸碱性氨基酸具有 氨基 、 羧基 等能接受能接受 H+而成而成 NH 3+具碱性具碱性能电离 出 H+而成 COO-具酸性（ 1）氨基酸的两性电离丙氨酸的解离：N+H3 N+H3 OH- Ala H+H3C C COOH H3C C COO- + H+ K1= Ala+H H Ala+ Ala N+H3 NH2 OH- Ala- H+H3C C COO- H3C C COO- + H+ K2=Ala H H Ala Ala-K1、 K2分别代表 -COOH和 -NH3+的表观解离常数，若侧链 R基有可解离的基团，其表观解离常数用 KR表示。酸性溶 液中 两性离子状态+OH-+H+OH-+H+氨基酸的兼性离子 阳离子 阴离子在酸性溶液中的氨基酸（ pH pI）在晶体状态或水溶液中的氨基酸（pH=pI）在碱性溶液中的氨基酸（ pH pI）（ 2） 等电点等电点 (isoelectric point, pI) 在某一