生物化学课件_4

生物化学 氨基酸的化学反应 氨基参加的反应 2 与亚硝酸反应 生成 羟基酸和氮气 测氮定量氨基酸 3 与酰化试剂 酰卤 酸酐 羧酸等 反应氨基被酰基化而被保护 5 形成西佛碱反应 与醛酮类化合物 6 脱氨基 转氨基反应 4 烃基化反应 与卤代烃反应 2 4 二硝基氟苯 DNFB 与氨基酸的反应 与甲醛反应 生成N 羟甲基氨基酸 滴定测氨基酸 3 叠氮反应 氨基酸酯与肼 亚硝酸 羧基活化 多肽 多肽的重要作用蛋白质 酶结构的基本成分谷胱甘肽是自然界广泛存在 有重要功能的多肽催产素 胰岛素也是多肽 我国第一个在世界上合成人工牛胰岛素中草药中很多有效成分也是多肽 多肽 Polypeptide 一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基之间失水形成的酰胺键称为肽键 所形成的化合物称为肽 肽链中的氨基酸由于参加肽键的形成因而不在是原来完整的分子 称为氨基酸残基 多肽 二肽 2个氨基酸三肽 3个氨基酸寡肽 少数几个氨基酸 10蛋白质 50个氨基酸 肽链的方向性 一条肽链通常在一端含有一个游离的末端氨基 称为N 末端 而另一端含有一个游离的末端羧基称为C 末端 肽链的顺序是从N 端的氨基酸残基开始 以C 端氨基酸残基为终点的排列顺序 多肽命名 根据氨基酸组成 由N端 C端命名 丙氨酰甘氨酰亮氨酸Ala Gly Leu orAla Gly Leu 肽键 氨基酸残基 早在20世纪30年代 Pauling和Corey就开始有X 射线衍射方法研究了氨基酸和肽的结构 他们得到了重要的结论 1 肽键的键长介于C N单键和双键之间 具有部分双键的性质 不能自由旋转 2 肽键中的四个原子和它相邻的两个 碳原子处于同一平面 形成了酰胺平面 也称肽键平面 3 在酰胺平面中C 0与N H呈反式 肽键 多肽的性质 多肽的两性解离多肽 含有末端氨基和羧基 大氨基酸 在水溶液中以两性离子形式存在 有等电点 等电点的高低 取决于侧链上的碱性和酸性基团的相对数目 pHpI负离子 2 多肽链的反应 除了可以发生氨基酸的一切反应外 多肽特有的反应性质 多肽链的水解氨基酸的邻基反应多肽主链的消旋化颜色反应 2 多肽链的反应 1 多肽链的水解 酸 碱 酶水解 完全水解 得到各种氨基酸的混合物 酸或碱能将多肽完全水解部分水解 得到多肽片段 酶一般是部分水解 酸水解 用6mol L的盐酸或4mol L的硫酸在105 110 C下水解20h 优点 水解彻底 不容易引起水解产物的消旋化 水解的最终产物是L 氨基酸 缺点 1 营养价值较高的色氨酸 Trp 被完全破坏 2 含有羟基的氨基酸 如丝氨酸Ser 苏氨酸Thr 酪氨酸 有一小部分被分解 3 水解液呈黑色 需要进行脱色处理 是氨基酸工业生产的主要方法之一 碱水解 方法 用5mol LNaOH煮沸10 20h 优点 1 色氨酸Trp在水解中不被破坏 2 水解液清亮 缺点 1 由于水解过程中许多氨基酸 丝氨酸 苏氨酸 赖氨酸 胱氨酸等 受到不同程度破坏 产率不高 2 水解产物有D 型和L 型两类氨基酸 D 型氨基酸不能被人体分解利用 营养价值减半 碱水解法一般很少使用 酶水解 方法 用蛋白酶进行部分水解 胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶等优点 条件温和 常温 36 60 C 常压 pH2 8 氨基酸完全不被破坏 也不会发生旋光异构现象缺点 水解不彻底 中间产物 小肽 较多 2 多肽链的反应 2 氨基酸的邻基反应 多肽链中Asn和Gly相邻排列时 Asn Gly 在弱碱性条件下 发生脱氨基作用 生成五元环 该反应会引起氨基酸顺序分析出现错误 2 多肽链的反应 3 多肽主链的消旋化 多肽主链上的 C均为L 构型 在正常的生理条件下 多肽主链的构型稳定 但是在一定条件下 多肽主链构型变化 例如 缬氨酸水溶液在135 C下10h 有1 转化为D 型 碱性和高温有利于消旋化 多肽中的氨基酸残基也发生消旋化作用 结果使多肽主链构型变化 对多肽空间结构 生理功能产生影响 2 多肽链的反应 4 颜色反应 用于多肽的定性或定量鉴定 多数是由氨基酸残基发生的化学变化产生的如 黄色反应氨基酸上的苯基 酪氨酸和苯丙氨酸 硝酸 二硝基苯衍生物 黄色 多肽特有的反应双缩脲反应 多肽 两个以上肽键 具有与双缩脲相似的结构 双缩脲反应 紫红色或紫蓝色络合物 540nm 尿素 双缩脲 尿素 用于多肽及蛋白质测定的重要反应 天然存在的重要多肽 在生物体中存在一些相对分子质量比较小的多肽 以游离状态存在 一般具有特殊的生理功能 称为活性肽 活性肽是沟通细胞与细胞之间 器官与器官之间的重要的化学信使 通过内分泌 神经分泌等作用方式 传递各种特异信息 调节生长 发育 繁殖 代谢等生命过程 对生物活性肽的研究甚至涉及人类意识 行为 学习 记忆等更高层次的生命形态和活动规律 涉及免疫 肿瘤病变 生物钟等一系列理论和实际问题 因而具有重要的理论意义和实践意义 生物活性肽 脑啡肽 高等动物中枢神经系统产生的一类小活性肽 1975年英国J Hughes等从猪脑内发现并分离出来的 为5肽 Tyr Gly Gly Phe Met甲硫氨酸脑啡肽 Tyr Gly Gly Phe Leu亮氨酸脑啡肽 具有镇痛作用 生物活性肽 抗生素类多肽 抗菌肽 是一种抗生素 是一类抑制细菌和其他微生物生长或繁殖的物质 对传染性疾病的治疗有重要意义 由特定微生物产生 含有一些通常不在蛋白质或肽类中存在的氨基酸 最常见的是青霉素 青霉素的主体结构是半胱氨酸和缬氨酸结合成的二肽衍生物 非肽键结合 短杆菌肽S 书p54 是环状10肽 生物活性肽 谷胱甘肽 GSH 是谷氨酸 半胱氨酸 甘氨酸构成的3肽 广泛存在于动植物和微生物细胞中 有氧化型和还原型两种 是参与体内氧化还原反应的重要物质 在临床上常用于作为治疗肝病的药物 在氨基酸运输中起载体作用 蛋白质 蛋白质的分类和性质蛋白质的分离和纯化蛋白质的结构 蛋白质分子的大小 相对分子量 6000的多肽相对分子量范围1万到几百万 具体的每种蛋白质相对分子质量的大小是在某种测试方法下得到的 因此 同种蛋白质在不同方法下测定的相对分子质量大小不完全相同 部分蛋白质的相对分子质量 离心法 蛋白质的分类 色蛋白 由简单蛋白质和含金属的色素物质结合而成 如血红蛋白 叶绿蛋白 细胞色素等 2 糖蛋白 由简单蛋白质和糖类物质组成 如细胞膜中的糖蛋白 3 脂蛋白 由简单蛋白质和脂类物质组成 如血清脂蛋白 4 核蛋白 由简单蛋白质和核酸组成 如细胞中的核糖核蛋白 结合蛋白质的分类 蛋白质的分类 蛋白质的性质 蛋白质是相对分子量更大的多肽 具有多肽的一切性质 还有一些特殊性质 1 两性解离和电泳现象2 蛋白质的胶体性质3 蛋白质的沉淀作用4 蛋白质的变性5 蛋白质的紫外吸收 每种蛋白质都有它特有的等电点 这也是鉴别蛋白质的指标之一 蛋白质的酸性氨基酸和碱性氨基酸含量与等电点的关系 等电点和蛋白质分子中所含氨基酸的种类有关 两性解离 蛋白质的胶体性质 蛋白质在水中有一定溶解度 分子量很大 在水中能够形成胶体溶液 有丁达尔现象和布朗运动等胶体的典型性质 胶体中的蛋白质不能通过半透膜 可以用透析法将非蛋白的小分子杂质除去 蛋白质的沉淀作用 稳定因素 蛋白质沉淀主要是破坏两个稳定因素 1 水化层 蛋白质表面的许多亲水基团与水分子结合形成的一层水膜 使蛋白质颗粒不能相互接触聚集成大颗粒 2 带电层 蛋白质分子表面的可解离基团在一定pH环境下解离产生的 由于带同种电荷的蛋白质颗粒相互排斥 使蛋白质颗粒不能聚集 蛋白质的沉淀作用 蛋白质溶液的稳定是生物肌体正常代谢所必需的 但是也是暂时的 有条件的 当条件改变时 稳定性被破坏 蛋白质分子相互聚集从溶液中析出 这种现象叫蛋白质的沉淀作用 precipitation 蛋白质沉淀主要破坏水化层和带电层两个因素 蛋白质沉淀作用的分类 可逆沉淀 条件温和 可逆性 是蛋白质分离的基本方法 如 等电点沉淀 盐析法 有机溶剂沉淀法不可逆沉淀 变性沉淀 条件强烈 破坏蛋白质结构和性质 如 加热沉淀 强酸碱沉淀 重金属盐沉淀 生物碱沉淀 蛋白质的变性作用 1 概念 变性是指蛋白质受物理或化学因素的影响 使蛋白质分子原有的特定的空间结构发生改变 从而导致蛋白质性质的改变以及生物活性的丧失 如 酶失去活性 血红蛋白失去与氧的结合能力 2 变性蛋白质的特性 通常变成固体状态 不溶于水和其他溶剂 无法恢复原有性质 3 变性的因素物理 热 紫外光 激烈搅拌 超声波 振荡 射线等化学 强酸 强碱 有机溶剂 蛋白质的紫外吸收 大部分蛋白质含有带芳香环的苯丙氨酸 酪氨酸 色氨酸 280nm紫外吸收用于蛋白质的定性定量鉴定 蛋白质的分离和纯化 研究蛋白质的结构 性质和功能 首先要得到纯的蛋白质样品 目前蛋白质的制备 主要是从生物组织中提取分离 尽管随着DNA重组技术 遗传工程 蛋白质工程的发展 人们可以设计生产那些自然界不存在的具有新性质 功能的蛋白质 但是最后 要得到这些蛋白质仍然需要涉及分离 纯化问题 因此 蛋白质的分离纯化是研究蛋白质的基础 蛋白质的分离和纯化 蛋白质的