《氨基酸与肽》课件.ppt

第二章食品物料重要成分化学第三节蛋白质化学 1 蛋白质概述 构成细胞中各组分的重要物质theyprovidemechanicalsupport 支撑作用 膜 染色体 Theyfunctionascatalysts 催化剂 酶 andimmuneprotection 免疫球蛋白 维持重要的生命活动theytransportandstorenutriment 运输储存 theygeneratemovement 动力蛋白 theytransmitnerveimpulses 神经冲动 theycontrolgrowthanddifferentiation 生长和分化 蛋白质参与了几乎所有的生命活动过程 Therefore 蛋白质是生命活动的物质基础 它是构成生物体最基本的结构和功能物质 人类食物和营养中地位重要 1 元素组成 碳50 55 氢6 5 7 3 氧19 24 氮16 硫0 23 2 4 其他微量 1 1蛋白质的化学组成 蛋白质的含量测定 凯氏 Kjedahl 定氮法 根据生物样品中的含氮量来计算蛋白质的大概含量 蛋白质含量 试样中氮含量 6 256 25为蛋白质系数 即1克氮所代表的蛋白质量 克数 1 16 1 2蛋白质的大小与分子量 蛋白质分子量 约6000到1000000道尔顿 Da 或更大 有些寡聚蛋白质的分子量可高达数百万甚至数千万 1 3蛋白质的分类 依据蛋白质的外形分类Globularprotein和fibrousprotein球状蛋白质 globularprotein外形接近球形或椭圆形 溶解性较好 能形成结晶 大多数蛋白质属于这一类 纤维状蛋白质 fibrousprotein分子类似纤维或细棒 分子轴比 长轴 短轴 大于10 依据蛋白质的组成分类简单蛋白 simpleprotein 结合 缀合蛋白 conjugatedprotein 含金属离子 脂质 糖类或核酸等的蛋白质 prostheticgroup 辅基 ligand 配体 1 4分子组成 经酸 碱和酶处理蛋白质 使其彻底水解得到产物为氨基酸 组成蛋白质的常见20种氨基酸中除脯氨酸外 均为 氨基酸 可变部分 不变部分 2 蛋白质的基本结构单位 氨基酸 aminoacid 氨基酸的结构氨基酸的分类氨基酸的理化性质 180多种 组成蛋白质的常见氨基酸为20种 由相应遗传密码编码根据是否组成蛋白质来分 蛋白质中常见氨基酸 基本氨基酸 蛋白质中不常见氨基酸非蛋白氨基酸 2 1蛋白质常见氨基酸 氨基酸 与羧基相连的 碳原子上具有氨基 依据R基团极性分类 按照PH6 0 PH7 0时R基团的极性极性 一个共价分子是极性的 是说这个分子内电荷分布不均匀 或者说 正负电荷中心没有重合分子的极性对物质溶解性有很大影响 极性分子易溶于极性溶剂 非极性分子易溶于非极性溶剂 也即 相似相溶 水是极性化合物极性 溶于水 非极性 不溶于水 1 非极性R基团氨基酸 8种 Ala 丙氨酸 Val 缬氨酸 Leu 亮氨酸 Ile 异亮氨酸 Phe 苯丙氨酸 Trp 色氨酸 Pro 脯氨酸 疏水性 位于蛋白质的疏水中心 Ala Val 亮氨酸Leu 异亮氨酸Ile Pro的 亚氨基是环的一部分 因此具有特殊的刚性结构 它在蛋白质空间结构中具有极重要的作用 Pro残基通常位于骨架方向发生变化的位置 甲硫氨酸Met 脯氨酸Pro 含苯环 苯丙氨酸Phe 色氨酸Trp 2 不带电荷的极性R基团氨基酸 7种 Ser 丝氨酸 Thr 苏氨酸 Tyr 酪氨酸 Asn 天冬酰胺 Gln 谷氨酰胺 Cys 半胱氨酸 Gly 甘氨酸 溶于水 形成氢键 Ser的 OH基是一个极性基团 易与其它基团形成氢键 具有重要的生理意义 在大多数酶的活性中心都发现有Ser残基 OH易发生磷酸化修饰 以此调节酶的活性 丝氨酸Serine 苏氨酸Threonine 酪氨酸Tyrosine 天冬氨酸Aspartate 谷氨酰胺Glutamine 甘氨酸Glycine 半胱氨酸Cysteine酶活性基团 3 带负电R基团氨基酸 2种 天冬氨酸 Asp 谷氨酸 Glu 酸性氨基酸 天冬氨酸Aspartate 谷氨酸Glutamate 侧链羧基解离它们在生理条件下带有负电荷 4 带正点的R基团氨基酸 碱性氨基酸 3种 Lys 赖氨酸 Arg 精氨酸 His 组氨酸 精氨酸Arginine R Lys 赖氨酸 组氨酸Histidine H 氨基 咪唑基丙酸 是R基团的PH值最接近生理pH值 7 0 的一种aa 在接近中性pH时 可离解平衡 具有缓冲能力 要点 非极性氨基酸一般位于蛋白质的疏水核心 带电荷的氨基酸和极性氨基酸位于蛋白质表面 酶的活性中心 His Ser Cys唯一氨基是环的一部分的aa ProR基团PH值接近7 0的aa His含苯环的aa Phe Tyr Trp 其他分类方式 按R基团的结构来分 脂肪族 芳香族 杂环族根据来源分 内源氨基酸和外源氨基酸从营养学角度分 必需氨基酸和非必需氨基酸 IleMetValLeuTrpPheThrLys一家写两三本书来 2 2蛋白质中的不常见氨基酸 有些氨基酸虽然不常见但在某些蛋白质中存在 这些氨基酸都是由相应的基本氨基酸衍生而来的 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 其结构如下 结缔组织的胶原蛋白 结缔组织的胶原蛋白 甲状腺球蛋白 2 4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 150多种 大部分也是蛋白质氨基酸的衍生物 H2N CH2 CH2 COOHH2N CH2 CH2 CH2 COOH 丙氨酸 氨基丁酸 VB3 泛酸 遍多酸的成分 神经递质 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 GluD 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 和胍氨酸 Cit 尿素 3 是神经传导的化学介质 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 防御作用 D 环Ser 抗生素 链霉菌属细菌产生 抑制细菌细胞壁形成 抗结核菌药物 5 羟色氨酸防治毛虫危害绝大部分非蛋白氨基酸的功能尚不清楚 2 5氨基酸的理化性质 2 5 1氨基酸的构型和旋光性 氨基酸都含有一个手性 碳原子 Gly除外 具有旋光性 有两种光学异构体 L型 D型 构成protein的氨基酸均属L 型 除Gly 2 5 2氨基酸的两性性质和等电点 氨基酸的两性解离性质氨基酸在中性pH时 羧基以COO 氨基以NH 形式存在 这样的氨基酸分子含有一个正电荷和一个负电荷 称为兼性离子氨基酸和氯化钠一样 是离子晶格 因此熔点高 COOH的解离常数为2 0左右 在pH 3 5时 以COO 存在 NH的解离常数为9 4左右 当pH 8 0时 以NH3 存在 氨基酸的等电点 氨基酸的等电点 当外液pH为某一pH值时 氨基酸分子中所含正电荷数和负电荷数正好相等即净电荷为0 那么这一pH值即为氨基酸的等电点 简称pI 在等电点时 氨基酸既不向正极也不向负极移动 即氨基酸处于两性离子状态 氨基酸在等电点状态下 溶解度最小 pH pI时 氨基酸带负电荷 向正极移动 pH pI时 氨基酸净电荷为零 pH pI时 氨基酸带正电荷 向负极移动 碱性 酸性 2 5 3氨基酸的光吸收 20种氨基酸在可见光区都没有光吸收 但在远紫外区 220nm 均有光吸收 在近紫外区 220 300nm 只有Tyr Phe和Trp有吸收光的能力 紫外吸收法定量蛋白质的依据 1 酰化反应 氨基被酰化 具有保护氨基的作用丹磺酰氯 DNS Cl 5 二甲基氨基萘 1 磺酰氯 DNS 氨基酸被紫外光激发后发黄绿色荧光DNS Cl可用于多肽链N末端氨基酸的标记 1 NH2参加的反应 2 5 4氨基酸参与的化学反应 2 烷基化反应A 2 4 二硝基氟苯反应 DNFB FDNB Sanger反应 DNP 氨基酸 有机相 黄色 层析分离 OH 此反应最初被Sanger用来鉴定多肽 蛋白质N末端氨基酸 苯异硫氰酸酯反应 PITC Edman反应 PTH 氨基酸 无色有机相 层析分离 Edman用此反应来鉴定多肽和protein的NH2末端氨基酸 现用于蛋白质序列自动分析 例如 Gly Ala Ser Leu PhePTC Gly Ala Ser Leu Phe无水强酸裂解 PTH Gly Ala Ser Leu Phe 1 耦联PITC H N A B C DpH8 9 40 PTC A B C D 2 裂解PTC A B C D TFA无水三氟乙酸ATZ A H2N B C D 3 转化ATZ APTH A 层析法分离 Edman反应步骤 一次水解一个 端氨基酸 1 与茚三酮反应茚三酮在弱酸中与 氨基酸共热 引起氨基酸的氧化脱氨 脱羧反应 最后 茚三酮与反应产物 氨及还原茚三酮反应 生成紫色物质 max 570nm 可用分光光度法在570nm处测定各种氨基酸氨基酸定性 定量分析 2 NH2和 COOH共同参加的反应 2 成肽反应 一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨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 一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨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 一 肽与肽键 由两个氨基酸组成的肽称为二肽 由几个到十几个氨基酸组成的肽链叫寡肽 更长的肽链叫多肽 组成多肽的氨基酸单元称为氨基酸残基 肽键 peptidebond 酰胺氮与羰基氧之间发生共振相互作用肽键中的C N键具有部分双键性质 不能自由旋转 组成肽基的4个原子和2个相邻的C 原子倾向于形成平面 即酰胺平面 也称肽平面反式结构比较稳定 肽链中的肽都是反式 pro除外 在多肽链中 氨基酸残基按一定的顺序排列 这种排列顺序称为氨基酸顺序通常在多肽链的一端含有一个游离的 氨基 称为氨基端或N 端 在另一端含有一个游离的 羧基 称为羧基端或C 端 氨基酸的顺序是从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 如上述五肽可表示为 Ser Val Tyr Asp Gln 肽链中AA的排列顺序和命名 四肽的结构 多肽 蛋白质的双缩脲反应 双缩脲反应在碱性溶液中 双缩脲 NH2 CO NH CO NH2 可与铜离子产生紫红色的络合物一般分子中含有氨基甲酪基 即肽键 CO NH 的化合物与碱性铜溶液作用 就会形成紫色或蓝紫色络合物多肽或蛋白质中有多个肽键 也能与铜离子发生双缩脲反应 游离氨基酸无此反应 因此反应可用来区分肽 蛋白质 与氨基酸此反应借助分光光度计可测定蛋白质的含量 天然存在的重要多肽 在生物体中 多肽最重要的存在形式是作为蛋白质的亚单位 多肽与蛋白质区别 但是 也有许多分子量比较小的多肽以游离状态存在 这类多肽通常都具有特殊的生理功能 常称为活性肽 activepeptide 活性肽具有人体代谢和生理调节功能 易消化吸收 有促进免疫 激素 酶抑制剂 抗菌 抗病毒 降血脂等作用 食用安全性及高 是当前国际食品界和医学界最热门的研究课题之一 是极具发展前景的功能因子 CO NH CH CO NH CH2 COOH CH2 CH2 CHNH2 COOH CH2 SH 1 谷胱甘肽Glu Cys Gly 谷氨酰半光氨酰甘氨酸 由细菌分泌的多肽 有时含有D 氨基酸和一些非蛋白氨基酸 如鸟氨酸 Ornithine 具有抗菌作用 L Leu D Phe L Pro L Val L OrnL Orn L Val L Pro D Phe L Leu短杆菌肽S 环十肽 2 短杆菌肽 抗生素 3 脑啡肽5肽 具有镇痛作用 已发现几十种 Met 脑啡肽 Tyr Gly Gly Phe MetLeu 脑啡肽 Tyr Gly Gly Phe