《氨基酸和蛋白质》PPT课件.ppt

第十四章氨基酸、肽和蛋白质 (Amino Acids, Peptides & Proteins),是一类含氮的高分子化合物，是一类生物高分子。是生命的基础，是构成细胞的主要物质。,蛋白质是功能分子，既充当生物体的构架材料，又为生命执行各种特殊使命。,蛋白质,引言,14.1 Amino Acids(氨基酸),14.1.1 Introduction(概述),分子中含氨基的羧酸称为氨基酸,- 氨基酸,脂肪氨基酸,芳香氨基酸,-氨基酸,-氨基酸,中性(neutral)氨基酸：-NH2与-COOH数目相等,但并非就是中性分子 酸性(acidic)氨基酸：-NH2比-COOH数目少 碱性(basic)氨基酸：-NH2比-COOH数目多 命名多用俗名。,构型：除甘氨酸，均有手性。 分子的构型可与L-乳酸联系。,L-乳酸 L-氨基酸,D,L-表示氨基酸的构型,是以离羧基最近的手性碳为标准,而糖的构型是以离羰基最远的手性碳为标准.,L-苏氨酸,一般天然产的氨基酸都为L型的，如果用 R/S 法标记，那么天然氨基酸大多属于S-构型。但也有R-构型的，如 L-半胱氨酸为R-构型。,SOME AMINO ACIDS,甘氨酸glycine - the only achiral(非手性) amino acid,R = H,丙氨酸alanine,R = CH3,缬氨酸valine,R = CH(CH3)2,THE 20 COMMON AMINO ACIDS,Glycine 甘氨酸 5.97,Alanine 丙氨酸 6.02,Valine *缬氨酸 5.97,Leucine *亮氨酸 5.98,Isoleucine *异亮氨酸 6.02,中性氨基酸,Phenylalanine *苯丙氨酸 5.48,Cysteine 半胱胺酸5.02,Threonine *苏氨酸 6.53,Tyrosine 酪氨酸5.66,Proline 脯氨酸6.30,Serine 丝氨酸5.68,Glutamine 谷酰胺5.65,Asparagine 天冬酰胺5.41,Methionine *蛋氨酸5.74,Tryptophyl *色氨酸5.89,Aspartic acid 天冬氨酸2.98,Glutamic acid 谷氨酸3.22,酸性氨基酸,Lysine *赖氨酸9.74,Arginine 精氨酸10.76,Histidine 组氨酸7.59,碱性氨基酸,13.1.2化学性质( Chemical Properties ),具有氨基和羧基的典型反应.,氨基的烃基化,酰基化,与亚硝酸反应等. 羧基可生成酯,酰卤,酰胺等. 分子中如有其他基团如羟基,还有其官能团的反应.,Physical Properties(物理性质): 无色结晶，易溶于水，难溶于非极性有机溶剂。加热到熔点（200）分解。,1.两性(Dipolar structure of amino acids), 结构,分子中有氨基和羧基，可形成分子内盐(internal salt) 。主要以两性离子(zwitterion) 存在。,氨基酸的某些物理性质和光谱性质表明，氨基酸主要是以内盐的形式存在的。分子中没有游离的-NH2 或 -COOH。,氨基酸一般在200以下不溶化，具有较高的熔点（实际上是分解点）。氨基酸可溶于水，而不溶于苯、醚等非极性有机溶剂。, 平衡,加入酸，平衡左移，正离子增加。 加入碱，平衡右移，负离子增加。, 负离子,两性离子, 正离子,中性氨基酸中,-COO-结合质子能力与-NH3+给出质子能力不同,因此中性氨基酸的pH不等于7,一般略小于7,即负离子多一些., 等电点 Isoelectric point, pI,当正离子数目等于负离子数目时,此时溶液的pH值为该氨基酸的等电点。用pI表示。,酸性氨基酸, pH7 ：加入酸才能到等电点,即pI7. 碱性氨基酸, pH7 ：加入碱才能到等电点,即pI7 . 中性氨基酸, pH7 ：加入酸才能到等电点,即pI7., 负离子,两性离子, 正离子,各种氨基酸在其等电点时的溶解度最小,可用于分离氨基酸,2. 与亚硝酸反应,3. 与甲醛作用,用于定量分析中测定分子中的氨基的含量。称为范斯莱克（Van Slyke）氨基测定法,用于封闭氨基，滴定羧基。,4. 络合作用,5. 受热分解：同羟基酸类似,N、O可与金属离子配位,形成络合物., -氨基酸:两分子间脱水,形成哌嗪二酮. -氨基酸:失去氨基, , -形成不饱和酸. 、-氨基酸:分子内脱水,形成内酰胺. 以上氨基酸:分子间脱水,形成聚酰胺.,6. 与水合茚三酮(ninhydrin)反应,-氨基酸的性质. 与茚三酮溶液一起加热后，可生成蓝紫色物质。,茚 茚三酮 水合茚三酮,凡是有游离氨基的氨基酸都可以和茚三酮发生呈紫色的反应。,1由醛制备,醛在氨存在下加氢氰酸生成-氨基腈，后者水解生成-氨基酸。,2- 卤代酸的氨化,13.1.3 氨基酸的制备方法,3、Gabrial合成法：,4、由丙二酸酯法合成,此法应用的方式多种多样，其基本合成路线是：,13.2 Peptide (肽),1. 基本概念,2）肽键peptide bonds ：一分子氨基酸的氨基与另一分子氨基酸的羧基失水形成的酰胺键。二分子氨基酸失水形成的肽叫二肽，多个分子氨基酸失水形成的肽叫多肽。,1）肽peptide ：分子间氨基与羧基失水，以酰胺键相连，形成的化合物。,肽键, peptide bond or peptide linkage,6）蛋白质protein:由一个或多条多肽链组成。 a biological macromolecule of molecular weight 5000 g/mol of greater, consisting of one or more polypeptide chains,5）多肽polypeptide: ：由多分子氨基酸缩合而成。,4）三肽tripeptide ：由三分子氨基酸缩合而成。,tripeptide: a molecule containing three amino acids joined by peptide bonds。,polypeptide: a macromolecule containing many amino acids joined by peptide bonds,dipeptide: a molecule containing two amino acids joined by a peptide bond,3）二肽dipeptide ：由两分子氨基酸缩合而成。,1）保留游离氨基部分，以“N”端表示。保留游离羧 基部分，以“C”端表示。 2）以含“C”端的氨基酸为母体，将“酸”改为“酰”。 3）将“N”端氨基酸写在最前，依次写出。 4）简写：只写头一个字。,2. 多肽的命名,甘氨酰丙氨酸,H2NCH2-C-NH-CHCOOH,O,书写时规定：,肽的命名，是从N-端开始，由左至右依次将每个氨基酸单位写成“某氨酰”，最后一个氨基酸单位的羧基是完整的，写为“某氨酸”例如：,可以看出： （二肽）2个氨基酸组成肽有2种异构体（二种连接方式）（三肽）3个氨基酸组成肽有6种异构体 （四肽）4个氨基酸组成肽有27种异构体 （六肽）6个氨基酸组成肽有720种异构体,3. 结构测定,1）. 2，4-二硝基氟苯法：DNFBDinitrofluorobenzene）or Sanger 2）. 异硫氰酸酯法(phenyl isothiocyanate or Edman or Edman degradation),12.3 Proteins(蛋白质),Type Examples Structural tendons(腱), cartilage(软骨), hair, nails(指甲) Contractile(收缩) muscles Transport hemoglobin（血色素） Storage milk Hormonal insulin(胰岛素), growth hormone(荷尔蒙) Enzyme catalyzes reactions in cells Protection immune(免疫), response(应答),简单蛋白：水解后仅生成-氨基酸的蛋白质。 结合蛋白：由简单蛋白与非蛋白质所组成的。 例如：糖蛋白，脂蛋白，核蛋白。,高等动物体内有几百万种蛋白质，结构复杂。,1）根据形状分为：,2）根据组成分为：,1. 蛋白质分类,纤维蛋白：丝蛋白、角蛋白、球蛋白： 酪蛋白，蛋清蛋白等。,清蛋白： 可溶于水，例如麦清蛋白，豆蛋白 球蛋白：不溶于水，可溶于稀的中性盐溶液中。例如：黄豆中的球蛋白 醇溶蛋白：不溶于水及稀盐溶液，可溶于60%80%乙醇溶液。 例如：麦胶蛋白 谷蛋白：不溶于水、稀盐、乙醇溶液中，可溶于0.2%稀酸或稀碱中。 如：稻谷蛋白 精蛋白：加热不凝固，由80%的碱性氨基酸组成，可溶于水。 硬蛋白：不溶于水、稀酸、稀碱的纤维蛋白质，仅存在于动物界。 例如：丝蛋白，角蛋白,3）根据溶解性能分为：,2. 结构,蛋白质：是由酰胺键形成的高分子，一般分子量在10000以上。 1）初级结构Primary structure ：（一级结构）蛋白质分子中氨基酸连接顺序。the sequence of amino acids in a polypeptide chain, read from the N-terminal amino acid to the C-terminal amino acid. 2）高级结构：包括二、三、四级结构。决定蛋白质的专一生理作用。,（1）二级结构Secondary structure,a. -螺旋结构 Alpha Helix ：一条肽链通过氢键绕成螺旋型。,二级结构：the ordered arrangements (conformations) of amino acids in localized regions of a polypeptide or protein,b. -折叠结构Beta Pleated Sheet ：肽链伸直（呈锯齿形状），与相邻碳链形成链间的氢键。,c. 三倍螺旋结构 Triple Helix,（2）三级结构,(3) 四级结构：,由几条螺旋型肽链相互扭在一起。,许多球型蛋白质是由一条或多条肽链构成的，每条肽链都有各自的一、二、三级结构。这些肽链称为蛋白质的亚基或原体。各个亚基聚集成大分子的方式称为蛋白质的四级结构。,3.蛋白质的主副键,1）主键：肽键 2）副键：盐键、二硫键、酯键、疏水作用等，对蛋白质的构象，稳定起着极其重要的作用。 （1）盐键：多肽键上的游离羧基与氨基可形成盐键，静电作用，属离子键，对于维系蛋白质构型不太重要。 （2）酯键：易受酸碱破坏。 （3）二硫键：起交联作用。 （4）氢键：对于稳定蛋白质的构象，起极重要的作用。 （5）疏水作用：主要对于三级、四级结构的构象稳定起重要作用。,4. 性质,1） 水解：肽链水解成羧基和氨基。 蛋白质 蛋白胨 较小的肽 二肽 -氨基酸 2）胶体：分子较大，1100nm之间，具有胶体性质。 稳定性因素： 粒子外围形成水膜，碰撞时不易结合成大分子而沉淀。 分子大，表面一般具有相同电荷，电性相斥，不易聚沉。 3）两性：,4）蛋白质的沉淀,（1） 可逆沉淀：沉淀出的蛋白质分子内部结构改变很小,基本不改变,仍保持原来的活性.消除沉淀因素,沉淀会重新溶解,回到原来胶体溶液. （2）不可逆沉淀：沉淀的蛋白质分子,内部结构发生了较大的改变,失去生物活性,消除沉淀因素,