第15章氨基酸肽和蛋白质2016PPT幻灯片课件.ppt

第十五章氨基酸、肽和蛋白质,1,一、氨基酸是组成蛋白质的基本单位,第一节氨基酸（Aminoacid）,蛋白质,酸、碱或酶水解,多肽,氨基酸,最终产物,2,氨基酸：羧酸分子中烃基上的氢原子被氨基取代生成的化合物肽：两分子及两分子以上的氨基酸脱水生成的酰胺寡肽：由10个以内氨基酸残基相连而成的肽多肽：由较多氨基酸残基相连而成的肽蛋白质：相对分子质量在一万以上的多肽,几个概念,3,（1）根椐所含的-NH2和-COOH相对数目不同：,1.分类,二、氨基酸的分类和命名,4,（2）根据R-的化学结构不同：,5,（3）根据氨基和羧基在分子中的相对位置，可分为-、-、-氨基酸（4）根据在生理PH环境下R基的极性，分为非极性中性氨基酸、极性中性氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸,6,2.命名,（1）俗名：按其来源或性质命名。,甘氨酸（有甜味）,丝氨酸（存在于蚕丝中）,天冬氨酸（天门冬植物）,7,（2）系统命名法：以羧酸为母体，氨基当作取代基，称为“氨基某酸”。氨基的位置习惯上用希腊字母、等表示。,-氨基戊二酸（谷氨酸）,8,（3）-氨基酸的简写符号,国际上通用简写符号是由其英文名称的前三个字母组成中文简写符号是去掉中文名称中“氨酸”两个字后剩余的汉字例如：亮氨酸的英文简写是Leu，中文简写是亮,9,三、氨基酸的结构特点和构型,1）各种-氨基酸都具有酸性的羧基，羧基的邻位碳上都有碱性的氨基。2）各种-氨基酸的区别在于R基团结构的不同，有些在烃基上还连有其他官能团如-OH,-COOH,-SCH3或-NH2等。,偶极离子结构为主,10,3）除甘氨酸外,其他19种氨基酸的碳原子都是手性碳，都具有旋光性:,氨基酸的D、L构型标记法：-NH3+在碳链右边的为D型，在左边的为L型。,L-型,D-型,11,生物体内具有旋光活性的19种-氨基酸：若用D、L标记法，均为L构型。若用R、S标记法，除半胱氨酸为R构型外，其余皆为S构型。,12,亮、异亮、缬、苯丙、蛋、苏、色、赖等8种氨基酸在人体内不能合成或合成数量不足，必需由食物补充才能维持机体正常生长发育，故这些氨基酸称为“营养必需氨基酸”。此外，组氨酸和精氨酸在婴幼儿和儿童时期因体内合成不足，也需依赖食物补充一部分。,营养必需氨基酸,13,四、氨基酸的物理性质（了解）,-氨基酸均为无色晶体，熔点都很高，一般在200300之间，多数氨基酸受热易分解放出CO2。-氨基酸大多难溶于有机溶剂，而易溶于强酸、强碱，在水中的溶解度也各异。,14,五、氨基酸的化学性质（5条重点掌握）,氨基酸具有-NH2和-COOH的一般性质，由于这些官能团的相互影响，还具有一些特殊性质。,在水中，氨基酸的-NH2与-COOH互相反应形成内盐（两性离子）。,1.氨基酸的两性电离和等电点,15,正离子(向负极移动),两性离子,pH=pI等电点,pHpI,pHpI,负离子(向正极移动),氨基酸所带的正、带负电荷相等，呈电中性，此溶液的pH值称为该氨基酸的等电点,应用：分离提纯,16,丙氨酸pI=6.02,天冬氨酸pI=2.98,电泳法分离氨基酸,精氨酸pI=10.76,电泳：带电离子在电场中向其电荷相反的电极移动。,17,2.氨基酸与亚硝酸反应,根据放出N2的体积，可计算出氨基酸的含量。此方法常用于氨基酸和多肽的定量分析。,特例：脯氨酸含亚氨基，亚氨基不能与HNO2反应放出氮气。,18,3.氨基酸的脱羧反应,-氨基酸在某种细菌作用下或在高沸点溶剂中回流，可发生脱羧反应。,蛋白质腐败时，由精氨酸或鸟氨酸可以产生腐胺H2N-(CH2)4-NH2，由赖氨酸脱羧可得到尸胺H2N-(CH2)5-NH2。人体内的胺类也是氨基酸经脱羧后产生的。,19,人食入了不新鲜的鱼，有时会过敏，这是由于在肠道细菌的作用下，组氨酸可脱羧生成组氨。,20,应用:颜色强度与参与反应的氨基酸的量成正比。可用来定性或者定量测定各种氨基酸；测定在电泳等试验中各种氨基酸的位置及大概浓度。,4.氨基酸与茚三酮的显色反应,21,5.氨基酸的脱水成肽反应,二肽还存在NH3+和COO-，它可与另一分子氨基酸脱水形成三肽，依次形成四肽、五肽。,22,第二节肽,肽是一类具有生物活性的低分子量的化合物，在神经传导、代谢调节方面起着重要重要作用。,一肽的结构和命名,氨基末端（N-端）羧基末端（C-端）,23,例如：由2种不同的氨基酸可形成2种二肽,甘氨酰丙氨酸,丙氨酰甘氨酸,肽的结构取决于组成肽链的氨基酸种类和数目及排列顺序。,许多种氨基酸按照不同的排列顺序，构成了自然界中种类繁多的多肽和蛋白质。,24,多肽的命名：从左到右，即从N-端开始将酰基名称按顺序排列，有游离羧基的C-端氨基酸作为母体。,谷氨酰-半胱氨酰-甘氨酸,简称：Glu-Cys-Gly；谷-半胱-甘,25,二、多肽中氨基酸顺序的测定,确定组成这个多肽的氨基酸的种类和数目；确定出这些氨基酸在肽链中的连接顺序。,1.测定相对分子质量,可以用化学方法、物理方法测定：渗透压法、X-射线衍射法、超离心法等。,2.氨基酸种类及含量的测定,26,3.氨基酸排列顺序的确定,（1）N端分析法,桑格法（Sanger）,27,爱德曼（Edman）降解法,28,（2）C端分析法,羧肽酶法（选择性）,部分水解法,29,蛋白质是构成一切细胞的生物高分子化合物。,第三节蛋白质,一、蛋白质的元素组成和分类,蛋白质分子的元素组成为：C：50%-55%H：6.0%-7.3%O：19%-24%S：0-4%N：13%-19%,30,2008年中国毒奶粉事件三聚氰胺事件三聚氰胺蛋白精、密胺,大多数蛋白质的含氮量近似为16%，即每克氮相当于6.25克蛋白质。通过测定生物样品中的含氮量即可以推算出该样品中的蛋白质含量-定氮法。,31,2.根据蛋白质的形状分类：蛋白质分为纤维蛋白和球状蛋白。,3.根据生理功能分两类蛋白质分为活性蛋白质和非活性蛋白质,1.根据蛋白质的组成成分分类：蛋白质分为单纯蛋白和结合蛋白。,起催化作用的叫酶；起调节作用的称激素；起免疫作用的叫抗体等；,分类,32,二、蛋白质的结构,蛋白质的结构通常分为一级、二级、三级、四级结构。,一级结构：初级结构或基本结构二级以上的结构：空间结构,33,一级结构指肽键连接起来的多肽链中氨基酸的排列次序。任何特定的蛋白质都有其特定的氨基酸排列次序。有的由一条肽链组成；有的由二条或多条肽链组成。,猪胰岛素蛋白质分子的一级结构,1.一级结构,34,2.二级结构,多肽链的主链的骨架原子（氨基氮，-碳原子，羰基碳）的相对空间位置，不涉及侧链R基团的构象。,肽键中的羰基氧和亚氨基氢间通过氢键的作用，使得肽链可以形成-螺旋型、-折叠等空间关系，这些被称为是蛋白质的二级结构。,35,（1）-螺旋：蛋白质中的多肽链围绕中心轴作有规律的顺时针螺旋式上升，即称为-螺旋，绝大多数蛋白质是形成右螺旋。,毛发中的角蛋白，肌肉中的肌球蛋白、皮肤的表皮蛋白等纤维状蛋白，都呈-螺旋，数条螺旋缠绕在一起形成缆索状，从而增强其机械强度并使其具有弹性。,36,以-碳为旋转点，肽链折叠成锯齿状结构，在两条肽链，或一条肽链的两段之间形成氢键。两条肽链走向可以相同（N-端到C-端是同向的），也可以相反。从能量上看，反平行是比较稳定的。,（2）-折叠型,反平行平行,37,在二级结构基础上进一步的盘曲折叠形成的三维结构，是整条肽链中全部氨基酸残基在空间的排布，其形成和稳定主要决定于次级键：二硫键、离子键、疏水作用、范德华力、氢键等。,3.三级结构,蛋白质三级结构中的相互作用力,38,4.四级结构,血红蛋白的四级结构,蛋白质分子含有两条或多条肽链，其中每一个具有三级结构的多肽链称为亚基，各个亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用，称为蛋白质的四级结构。,39,三、蛋白质的性质,1.两性电离与等电点,40,调节溶液的pH值，蛋白质以偶极离子形式存在，在电场中既不向阴极也不向阳极移动，此时溶液的pH值称为该蛋白质的等电点（pI）。在等电点时，蛋白质的溶解度最小，因此可以通过调节溶液的pH值，使蛋白质从溶液中析出，从而达到分离或提纯的目的。,41,2.蛋白质的沉淀,维持蛋白质溶液稳定的主要因素：蛋白质分子表面的水化膜和所带的电荷。若用物理或化学方法破坏蛋白质分子的这两种因素，则蛋白质分子将凝聚而沉淀。沉淀蛋白质的方法有以下几种。,42,（1）盐析,盐析：往蛋白质溶液中加入一定量的中性盐，如Na2SO4，(NH4)2SO4等，蛋白质便沉淀析出。,原理：将盐析剂加入蛋白质溶液，减少了蛋白质所带的电荷，破坏了蛋白质分子表面的水化膜，这样维持蛋白质稳定的因素被破坏，因而蛋白质容易沉淀出来。,应用：各种蛋白质的水化程度和所带电荷不同，因而所需的盐析剂的浓度各异，盐析所需的pH值也不同，利用此种特性可用不同浓度的盐溶液使不同的蛋白质分阶段沉淀析出，即分段盐析。,43,盐析法优点：保持蛋白质的生物活性，只需经过透析法或凝胶层析法除去盐后，即可得到较纯的且保持原生物活性的蛋白质。,44,（2）有机溶剂沉淀蛋白质,在蛋白质溶液中加入乙醇、丙酮等极性较大的有机溶剂时，由于这些有机溶剂与水的亲和力较大，可以破坏蛋白质颗粒的水化膜使蛋白质沉淀。注意事项：一般在低温下操作，使蛋白质沉淀析出后应立即分离，以防蛋白质变性。,45,（3）重金属盐沉淀蛋白质,当蛋白质溶液的pHpI时，重金属离子如Ag+、Hg2+、Cu2+、Pb2+等（用M+代表）可与带负电荷的蛋白质颗粒结合，形成不溶性盐而沉淀。,46,（4）生物碱试剂或某些酸沉淀蛋白质,当蛋白质溶液的pHpI时，某些生物碱试剂如苦味酸、鞣酸、钨酸等，或某些酸如三氯乙酸、磺基水杨酸等（用X-代表），可与带正电荷的蛋白质颗粒结合，形成不溶性盐而沉淀。缺点：引起蛋白质变性，因而不适宜制备具有生物活性的蛋白质。在临床检验和生化实验中，常用这类试剂除去血液中有干扰的蛋白质。,47,蛋白质分子内含有许多肽键和某些带有特殊基团的氨基酸残基，可以与不同试剂产生各种特有的颜色反应应用：可鉴别蛋白质。,3.蛋白质的颜色反应,48,（2）蛋白黄色反应某些蛋白质，遇浓硝酸后产生白色沉淀，加热时沉淀变成黄色。这是由于蛋白质分子侧链上的芳香环发生了硝化反应，生成黄色的硝基化合物。皮肤、指甲等被硝酸沾污后变黄就是这个原理。,（1）水合茚三酮反应蛋白质与稀的水合茚三酮一起加热呈现蓝色。该反应主要用于纸层析。,49,（4）米隆（Millon）反应蛋白质遇硝酸汞的硝酸溶液时变为红色，这是由于酪氨酸残基侧链上的酚羟基与汞形成有色化合物，应用：检验蛋白质分子中有无酪氨酸残基存在。,（3）缩二脲反应缩二脲与硫酸铜的碱性溶液反应呈紫色或紫红色，蛋白质与硫酸铜碱性溶液反应，也出现同样的颜色反应，称为蛋白质的缩二脲反应。,50,4.蛋白质的变性,蛋白质受物理或化学因素的影响，其分子内部结构和性质发生变化的作用称作蛋白质的变性作用。,变性的化学因素：强酸、强碱、乙醇、丙酮等，物理因素有干燥、加热、紫外线、超声波等。,51,蛋白质变性后，其理化性质和生物活性也会随之改变，如溶解度降低，粘度加大，生物