2蛋白质的基本结构单位氨基酸

1、第二节 蛋白质的基本结构单位氨基酸（amino acid ）一、蛋白质的水解二、氨基酸的分类三、氨基酸的理化性质一、蛋白质的水解?蛋白质和多肽的肽键与一般的酰胺键一样可以被酸碱或蛋白酶催化水解，酸或碱能够将多肽完全水解，酶水解一般是部分水解.?完全水解得到各种氨基酸的混合物，部分水解通常得到多肽片段。最后得到各种氨基酸的混合物。?所以，氨基酸是蛋白质的基本结构单元。?大多数的蛋白质都是由20种氨基酸组成。这20种氨基酸被称为基本氨基酸。1、酸水解?常用6 mol/L 的盐酸或4 mol/L 的硫酸在105-110条件下进行水解，反应时间约 20小时。?此法的优点是不容易引起水解产物的消旋化，得

2、到的是L-氨基酸。缺点是 色氨酸被沸酸完全破坏；?含有羟基的氨基酸如丝氨酸或苏氨酸有一小部分被分解； 天门冬酰胺和谷氨酰胺 侧链的酰胺基被水解成了羧基。2、碱水解?一般用5 mol/L氢氧化钠煮沸10-20小时。?由于水解过程中许多氨基酸都受到不同程度的破坏，产率不高。?部分的水解 产物发生消旋化， 其产物是D-型和L-型氨基酸的混合物。?该法的优点是 色氨酸在水解中不受破坏。3、酶水解?目前用于蛋白质肽链断裂的蛋白水解酶（proteolytic enzyme ）或称蛋白酶（proteinase ）已有十多种。?应用酶水解多肽不会破坏氨基酸，也不会发生消旋化。水解的产物为较小的 肽段。?最常见

3、的蛋白水解酶有以下几种： 胰蛋白酶、糜蛋白酶、胃蛋白酶、嗜热菌蛋白酶。二、氨基酸的分类（一）根据来源分：内源氨基酸和外源氨基酸（二）从营养学角度分：必需氨基酸和非必需氨基酸（三）根据是否组成蛋白质来分： 蛋白质中常见氨基酸、蛋白质中稀有氨基酸和非蛋白氨基酸1、蛋白质中常见氨基酸的结构甘氨酸Glycine 脂肪族氨基酸H2NCH CHOHO氨基乙酸氨基酸的结构脂肪族氨基酸H2NCH CCH3OHO甘氨酸Glycine 丙氨酸Alanine?-氨基丙酸氨基酸的结构甘氨酸Glycine 丙氨酸Alanine缬氨酸Valine脂肪族氨基酸H2NCH CCHOHOCH3CH3?-氨基异戊酸氨基酸的结构甘

4、氨酸Glycine 丙氨酸Alanine缬氨酸Valine亮氨酸Leucine脂肪族氨基酸H2NCH CCH2OHOCH CH3CH3?-氨基异己酸氨基酸的结构甘氨酸Glycine 丙氨酸Alanine缬氨酸Valine亮氨酸Leucine异亮氨酸Ileucine脂肪族氨基酸?-氨基-?-甲基戊酸氨基酸的结构甘氨酸Glycine 丙氨酸Alanine缬氨酸Valine亮氨酸Leucine异亮氨酸Ileucine脯氨酸Pro line亚氨基酸HNCOHO?-吡咯烷基-?-羧酸氨基酸的结构甘氨酸Glycine 丙氨酸Alanine缬氨酸Valine亮氨酸Leucine异亮氨酸Ileucine脯氨酸

5、Proline甲硫氨酸Met hionine含硫氨基酸H2NCHCCH2OHOCH2SCH3? -氨基-?-甲硫基丁酸氨基酸的结构甘氨酸Glycine 丙氨酸Alanine缬氨酸Valine亮氨酸Leucine异亮氨酸Ileucine脯氨酸Proline甲硫氨酸Methionine半胱氨酸Cysteine含硫氨基酸? -氨基-?-巯基丙酸氨基酸的结构芳香族氨基酸苯丙氨酸苯丙氨酸Phe nylalanineH2NCHCCH2OHO? -氨基-?-苯基丙酸氨基酸的结构芳香族氨基酸苯丙氨酸Phenylalanine酪氨酸Tyr osineH2NCHCCH2OHOOH? -氨基-?-对羟苯基丙酸氨基酸

6、的结构芳香族氨基酸苯丙氨酸Phenylalanine酪氨酸Tyrosine色氨酸Try ptophanTrpH2NCHCCH2OHOHN? -氨基-?-吲哚基丙酸氨基酸的结构碱性氨基酸精氨酸ArginineH2NCHCCH2OHOCH2CH2NHCNH2NH? -氨基-?-胍基戊酸氨基酸的结构碱性氨基酸精氨酸Arginine赖氨酸LysineH2NCH CCH2OHOCH2CH2CH2NH2?，?-二氨基己酸氨基酸的结构碱性氨基酸精氨酸Arginine赖氨酸Lysine组氨酸HistidineH2NCH CCH2OHONNH? -氨基-?-咪唑基丙酸氨基酸的结构天冬氨酸Aspartate酸性氨

7、基酸H2NCH CCH2OHOCOHO? -氨基丁二酸氨基酸的结构天冬氨酸Aspartate谷氨酸Glutamate酸性氨基酸H2NCH CCH2OHOCH2COHO? -氨基戊二酸氨基酸的结构丝氨酸Ser ine 含羟基氨基酸H2NCH CCH2OHOOH? -氨基-?-羟基丙酸氨基酸的结构丝氨酸Serine 苏氨酸Threonine含羟基氨基酸H2NCH CCHOHOOHCH3? -氨基-?-羟基丁酸氨基酸的结构天冬酰胺Asparagi ne含酰胺氨基酸H2NCH CCH2OHOCNH2O氨基酸的结构天冬酰胺Asparagine谷酰胺Glutami ne含酰胺氨基酸H2NCHCCH2OHO

8、CH2CNH2O按R基极性分类20种常见氨基酸(1)非极性R基团氨基酸：8种Ala Val Leu Ile Phe Pro Met Trp(2)极性不带电荷R基团氨基酸：7种Ser Thr Asn Gln Try Cys Gly(3)带负电荷R基团氨基酸：2种Asp Glu(4)带正电荷R基团氨基酸：3种Lys Arg His硒代半胱氨酸：HSe-CH2-CH-COOHNH22.蛋白质中几种重要的稀有氨基酸?在少数蛋白质中分离出一些不常见的氨基酸，通常称为不常见蛋白质氨基酸。?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-

9、二碘酪氨酸等。这些不常见蛋白质氨基酸的结构如下。NHHOCOOH4-羟基脯氨酸H2NCH2CHCH2CH2CHCOOHOHNH25-羟基赖氨酸NH2CH3NHCH2CHCH2CH2CHCOOH6-N-甲基赖氨酸HOIICH2CHCOOHNH23,5-二碘酪氨酸 3.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，大部分也是蛋白质氨基酸的衍生物。H2N-CH2-CH2-COOH H2N-CH2-CH2-CH2-COOH?-丙氨酸?-氨基丁酸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-Glu D-Ala2.作为一些重要代谢物的前体或中间体

10、 :?-丙氨酸（VB3）、鸟氨酸（Orn）、胍氨酸（Cit）(尿素)3.作为神经传导的化学物质： ?-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.调节生长作用6.杀虫防御作用绝大部分非蛋白氨基酸的功能不清楚。三、 氨基酸的理化性质除甘氨酸外，氨基酸含有一个手性 ?-碳原子，因此都具有旋光性。比旋光度是氨基酸的重要物理常数之一，是鉴别各种氨基酸的重要依据。（一）氨基酸的一般物理性质1.氨基酸的旋光性氨基酸的结构氨基酸除甘氨酸外都具有光学活性。通常（+）表示右旋体dewtroisomer）,（-）表示左旋体（Levoisomer ），L与D只代表立体异构型，不表示旋光性。

11、例如人体蛋白质的氨基酸均为L型，但有左右旋之别。天冬氨酸（Asp ）、谷氨酸（Glu ）、赖氨酸（Lys ）、异亮氨酸（Ile ）等为L（+）;而亮氨酸（Leu ）、丝氨酸（Ser ）、苏氨酸（Thr）、半胱氨酸（Cys ）等都为L（-）。2.氨基酸的光吸收?构成蛋白质的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)只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力。?酪氨酸的?max275nm ，苯丙氨酸的?max257nm ，色氨酸的?max280nm ，3.高熔点4.一般均溶于水，溶于强酸、强碱；不溶于乙醚。5.氨基酸一般有味（二）氨

12、基酸的两性性质和等电点1.氨基酸的兼性离子形式氨基酸的两个重要性质：氨基酸晶体的熔点高（?200?C）；氨基酸使水的介电常数增高。HH3N-C-COO-R2.氨基酸的两性解离?在不同的pH条件下，两性离子的状态也随之发生变化。COO-CHH3N+R-pK1+H+H+COOHCHH3N+RH+H+pK2-COO-CHH2NRPH 1 7 10净电荷 +1 0 -1正离子两性离子负离子等电点PI氨基酸的等电点（isoeletric point）及其计算氨基酸的等电点：当外液pH为某一pH值时，氨基酸分子中所含的 -NH3+和-COO-数目正好相等，净电荷为 0。这一pH值即为氨基酸的 等电点，简称

13、 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。氨基酸等电点的计算：侧链不含离解基团的中性氨基酸，其等电点是它的 pK1和pK2的算术平均值： pI =(pK1+ pK2)/2同样，对于侧链含有可解离基团的氨基酸，其 pI值也决定于两性离子两边的pK值的算术平均值。对氨基酸而言，等电点就是它的等离点，即正负离子相等时的pH值。小结1.某氨基酸的等电点即为该氨基酸两性离子两边的pK值和的一半。2.在氨基酸等电点以上任何pH，AA带净的负电荷，在电场中向阳极移动；在氨基酸等电点以下任何pH，AA带净的正电荷，在电场中向阴极移动。3.在一定pH范围中，溶液的pH离AA等电点愈远，AA带净电荷愈多。（三）氨基酸的化学反应COOHCHH2NR亚硝酸盐反应烃基化反应酰化反应脱氨基反应西佛碱反应成盐成酯反应成酰氯反应脱羧基反应叠氮反应侧链反应（三）氨基酸的化学反应11与茚三酮反应用途：常用于氨基酸的定性或定量分析。CCCOOO茚三酮CCCOOOHOHH2OH2O水合茚三酮+NH3弱酸脯氨酸与茚三酮反应的产物：N+黄色化合物（三）氨基酸的化学反应2成肽反应用途：是多肽和蛋白质生物合成的基本反应。H2NCR1HCOHOHNHCCOO