第二节 蛋白质的基本结构-氨基酸

1、第二节 蛋白质的基本结构单位氨基酸n 蛋白质水解可得到氨基酸。n 根据蛋白质水解程度可分为完全水解和部分水解两种情况。完全水解得到的是各种氨基酸的混合物。部分水解可得到肽段。一、氨基酸-蛋白质构件分子n (一)蛋白质的水解n 1、酸水解： （6M,HCI 或 4M H2SO4 ） 优点：不起消旋作用。 缺点：色氨酸被破坏，羟基 氨基酸部分分解， 酰胺基水解。n 2、碱水解（5MNaOH ） 优点：色氨酸稳定 缺点：多数氨基酸遭到不同程度的破坏，产生 混合物(引起消旋)，精氨酸脱氨n n 3、酶水解： 缺点：持续时间较长，部份水解。 优点：不产生消旋，也不破坏氨基酸n 酶法主要用于部分水解,常用

2、的酶有胰蛋白酶胰凝乳蛋白质、胃蛋白酶等。蛋白质完全水解需几种酶的作用。(二)氨基酸的结构通式n 氨基酸的结构，可用下式表示:（三）氨基酸的 D-L 型n 天然存在的氨基酸多为L型n 根据R基结构可将氨基酸分类。二、氨基酸的分类n （一）常见的蛋白质氨基酸n 从各种生物体发现的氨基酸有180多种，参与蛋白质组成的氨基酸有20种-称为蛋白质氨基酸，可按R基的化学结构或极性大小进行分类。n 按R-基的化学结构将它们分成四大类：脂肪族、芳香族、杂环、杂环亚氨基酸。1、脂肪族：1）一氨基一羧基的中性氨基酸2）一氨基一羧基的极性氨基酸3）一氨基二羧基的酸性氨基酸4）二氨基一羧基的碱性氨基酸1）一氨基一羧基

3、的中性氨基酸2）一氨基一羧基的极性氨基酸A、含羟基的氨基酸（6）丝氨酸：蛋白中得到，酪蛋白、卵黄磷脂蛋白。（7）苏氨酸: 发现最晚。n B、含硫氨基酸n （8）半胱氨酸:Cys在膀胱积石中发现。n （9）蛋氨酸（甲硫氨酸）:Met体内代谢的甲基供体 n C、含酰胺基的氨基酸n （10）天冬酰氨:Asnn （11）谷胺酰氨:Glnn 3）二羧基一氨基氨基酸酸性AA：n （12） 天冬氨酸 Aspn （13） 谷氨酸 Glu4）二氨基一羧基碱性AA： （14）赖氨酸:Lysn （15）精氨酸：Argn 2、芳香族氨基酸（16）酪氨酸:Tyr（17）苯丙氨酸:Phe 3、杂环氨基酸 （18）色氨酸：

4、Trp，（19）组氨酸 :His（碱性氨基酸）。 4、杂环亚氨基酸n （20）脯氨酸:Pron 总结：20种氨基酸英文符号有三字符和单字符两种，前者取英文名称的前三个字母较容易记忆，后者较难，因有9个氨基酸单字符并非他们的首字符，仔细分析，也有规律，这些氨基酸恰好是两种酸性氨基酸和它们的酰胺、两种碱性氨基酸及三种芳香族氨基酸n (二)不常见的蛋白质氨基酸：n 是氨基酸的一些衍生物n 4-羟基脯氨酸 、5-羟基赖氨酸， N-甲基赖氨酸 -羧基谷氨酸（三）非蛋白质氨基酸n 蛋白质氨基酸是L-型,-氨基酸的衍生物 D-Glu D-Ala参于细菌细胞壁肽聚糖的形成n D-Phe 短杆菌 肽n -Ala

5、 泛酸的前体n 瓜氨酸和鸟氨酸是尿素循环的中间体n -氨基丁酸传递神经冲动的化学递质。三、氨基酸的酸碱性质：n （一）氨基酸的兼性离子形式：n （二）氨基酸的二性解离n 酸碱质子理论:H A A- + H+氨基酸在水中的偶极子既起酸的作用也起碱的作用n 因此氨基酸是两性电解质。氨基酸完全质子化时是多元酸，侧链不解离的中性氨基酸是二元酸、酸性和碱性氨基酸可视为三元酸。n 现以甘氨酸为例，说明氨基酸的解离情况 甘氨酸的盐酸盐是完全质子化的氨基酸n 氨基酸既可以被酸滴定又可以被碱滴定，请看滴定曲线（四）氨基酸的甲醛滴定：n 氨基酸既是酸又是碱，但却不能为酸或碱直接滴定，等当点过高或过低，没有适当的指

6、示剂。向氨基酸如甘氨酸中加入过量甲醛，用标准氢氧化钠滴定时，由于甲醛与氨基酸中的 -NH2 作用形成 -NHCH2OH . -N(CH2OH) 2等羟甲基衍生物而降低了氨基酸的碱性,相对增强了氨基的酸性解离。使PKa2 减少了23个 PH 单位， PKa2 移至7 附近，滴定终点也移至 PH 9 附近四、氨基酸的化学反应：（一） a-氨基参加的反应：n 1、与亚硝酸的反应：可生成氮气，n 2、与酰化试剂的反应：氨基酸的氨上氢可以被酰甚取代，取代基于对氨基有保护作用。 n 3、烃基化反应：n （1）2、4-二硝基氟苯，DNFB可生成二硝基苯基氨基酸(黄色)。n （2）苯异硫氰酸酯：PITC生成P

7、TH-AA Edman降解法原理，在多肽蛋白质苷末端测定和氨基酸顺序分析中占有重要地位n 4、脱氨基反应n AA在体内经氧化酶脱去氨基变成酮酸。（二）-羧基参加的反应：n 1、成盐和成酯反应：n 氨基酸在盐酸气体的条件下与无水乙醇作用即产生氨基酸的乙酯。羧基变成甲酯、乙酯、成盐后羧基的化学性质即能被掩盖（羧基保护）。而氨基被活化，容易与酰基或烃基反应。n 2、成酰氯反应：氨基酸的氨基加保护基以后，其羧基可以与二氯亚砜或五氧化二磷成酰氯。这个反应使羧基活化，使它容易与另一氨基酸的氨基结合，是人工合成多肽种常用的反应。n 3、脱羧基作用：氨基酸经脱羧酶作用后可以放出二氧化碳生成相应的一级胺。n 4

8、、叠氮反应：氨基酸的氨基通过酰化加以保护，羧基经酯化变成甲酯，然后与肼和亚硝酸反应变成叠氮化合物（羧基活化反应）。（三）-氨基和-羧基共同参加的反应：n 1、与茚三酮反应：生成蓝紫色物质（有氨气放出）。n 茚三酮反应是纸层析、柱层析常用的定量测定方法。n 羟脯氨酸和脯氨酸（不释放氨气）生成黄色化合物。2、成肽反应：一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基缩合失水形成肽键。nnnnn （四）侧链基团参加的反应：n 侧链功能团也能发生化学反应，n 苯环色氨酸、苯丙氨酸，n 羟基丝氨酸、苏氨酸，n 巯基半胱氨酸，n 吲哚基色氨酸，n 胍基精氨酸，n 咪唑基组氨酸。 五、氨基酸的光学活性和光谱性质：n (一)旋光性：n 1、构型：除甘氨酸以外，a-碳原子是一个不对称的碳原子。n 每一种氨基酸都有两种（或两种以上）异构体称光学异构体，分为D型和L型，取决于a-碳原子上的氨基的位置。n 苏氨酸和丝氨酸有两个不对称中心存在四种光学异构体。n 胱氨酸是一种特殊情况；两个相同的不对称中心。相同时产生D型或L型两个异构体；不同时产生内消旋胱氨酸。n 2.旋光与旋光度：氨基酸都具有旋光性，能使偏振光面向左或向右旋转，用-或+表示；氨基酸具有的这种性质称为旋光性也称为分子手性。n 比旋光度是a-氨基酸特征物理常数。（