第十五章 氨基酸、多肽与蛋白质

1、第十五章第十五章 氨基酸、多肽与蛋白质氨基酸、多肽与蛋白质 氨基酸氨基酸 多肽多肽 蛋白质蛋白质 氨基酸氨基酸一、分类、命名和构型一、分类、命名和构型1 1分类分类 按烃基类型可分为： 脂肪族氨基酸 芳香族氨基酸 含杂环氨基酸。 氨基酸氨基酸一、分类、命名和构型一、分类、命名和构型1 1分类分类 按分子中氨基和羧基的数目分为： 中性氨基酸 酸性氨基酸 碱性氨基酸 氨基酸氨基酸一、分类、命名和构型一、分类、命名和构型 1 1分类分类 根据氨基相对羧基的位置可分为 -、-、- 、-等 目前已发现的氨基酸很多，但组成蛋白目前已发现的氨基酸很多，但组成蛋白质分子的氨基酸有质分子的氨基酸有20种，这种，

2、这20种氨基酸也称种氨基酸也称为编码氨基酸，因为遗传密码表中只有这为编码氨基酸，因为遗传密码表中只有这20种氨基酸。种氨基酸。 氨基酸氨基酸一、分类、命名和构型一、分类、命名和构型2 2命名命名 多按其来源或性质而命名 每个氨基酸分子（脯氨酸除外）的-碳原子上都结合一个氨基（amino group）、一个羧基（carboxyl group）、一个氢原子和一个各不相同的侧链R基团，故称为-氨基酸。各种氨基酸的差别就在于其R侧链的结构不同。 氨基酸氨基酸一、分类、命名和构型一、分类、命名和构型3 3构型构型 用D/ L体系表示在费歇尔投影式中氨基位于横键右边的为D型，位于左边的为L型。HCNH2C

3、OOHRCHCOOHRNH2 氨基酸氨基酸二、氨基酸的性质二、氨基酸的性质1 1氨基酸的酸氨基酸的酸- -碱性碱性两性与等电点两性与等电点（1） 两性R CH COOHNH2RCH COONH2RCH COOHNH3OHH1 1氨基酸的酸氨基酸的酸- -碱性碱性两性与等电点两性与等电点（1） 两性 氨基酸分子中既含有氨基，又含有羧基，在水溶液中它既可以释放质子作为酸，又可以接受质子作为碱，所以氨基酸是两性电解质（ampholyte）。实验证明氨基酸在水溶液中或固体状态时是以两性离子（dipolar ion）形式存在的。 氨基酸氨基酸二、氨基酸的性质二、氨基酸的性质 氨基酸氨基酸二、氨基酸的性质

4、二、氨基酸的性质1 1氨基酸的酸氨基酸的酸- -碱性碱性两性与等电点两性与等电点（2）等电点 在氨基酸水溶液中加入酸或碱，至使羧基和氨基的离子化程度相等（即氨基酸分子所带电荷呈中性处于等电状态）时溶液的pH值称为氨基酸的等电点。常以pI表示。 氨基酸氨基酸二、氨基酸的性质二、氨基酸的性质R CH COOHNH3RCH COONH3R CH COONH2R CH COOHNH2OHHOHH1 1氨基酸的酸氨基酸的酸- -碱性碱性两性与等电点两性与等电点（2）等电点 氨基酸氨基酸二、氨基酸的性质二、氨基酸的性质1 1氨基酸的酸氨基酸的酸- -碱性碱性两性与等电点两性与等电点（2）等电点 在一定的p

5、H条件下，氨基酸分子中所带的正电荷和负电荷数相同，即净电荷为零，此时溶液的pH称为该氨基酸的等电点（isoelectric point），用符号pI表示。也就是说，溶液中的氨基酸绝大多数以两性离子形式存在，净电荷为零，在电场中既不向正极移动，也不向负极移动。由于静电作用，在等电点时，氨基酸的溶解度最小。 各种氨基酸都有其特定的等电点，即在一特定pH条件下以两性离子形式存在，净电荷为零，在电场中不移动。当溶液的pH小于某氨基酸的等电点时，该氨基酸带正电荷，在电场中向负极移动。当溶液的pH大于等电点时，该氨基酸带负电荷，在电场中向正极移动。 1 1氨基酸的酸氨基酸的酸- -碱性碱性两性与等电点两性

6、与等电点 （2）等电点 氨基酸氨基酸二、氨基酸的性质二、氨基酸的性质 氨基酸氨基酸二、氨基酸的性质二、氨基酸的性质2.2. 与亚硝酸的作用与亚硝酸的作用 CHRCOOH + HNO2CHRCOOHNH2OHN2H2O+放出氮气且定量，可来检测氨基的含量。 氨基酸氨基酸二、氨基酸的性质二、氨基酸的性质3.3.与甲醛作用与甲醛作用 R-CH-COOH + HCHONH2R-CH-COOH + H2ON CH2 与醛酮的性质类似，生成肼，从而使其碱性消失，测定羧基的含量。4. 4. 络合性能络合性能 与金属盐作用生成络合物 氨基酸氨基酸二、氨基酸的性质二、氨基酸的性质 某些氨基酸的盐，和氨基络合，形

7、成形状很好的结晶，有时可以用来沉淀沉淀和鉴别某些氨基酸和鉴别某些氨基酸。 氨基酸氨基酸二、氨基酸的性质二、氨基酸的性质5.5.受热反应受热反应 -失去两分子水形成哌嗪二酮的衍生物 -失去氨形成,-不饱和酸 - 、-分子内氨基与羧基失水形成内 酰胺 氨基酸氨基酸二、氨基酸的性质二、氨基酸的性质6.6.茚三酮反应茚三酮反应 (ninhydrin reaction) 这是氨基酸的-NH2所引起的反应。-氨基酸与水合茚三酮一起在水溶液中加热，可发生反应生成蓝蓝紫紫色色物质。 氨基酸氨基酸二、氨基酸的性质二、氨基酸的性质7.7.失羧作用失羧作用 加热或回流，失去二氧化碳得胺H2NCH2CH2CH2CH2

8、 CH COOHNH2H2NCH2CH2CH2CH2CH2NH2 + CO28.8.失羧与失氨失羧与失氨 在酶的作用下失羧与失氨得醇 氨基酸氨基酸二、氨基酸的性质二、氨基酸的性质 多多 肽肽 蛋白质的基本结构单位是氨基酸，由20种氨基酸组成了各种各样的蛋白质。自然界存在的蛋白质大约有10101012种，不同的蛋白质具有不同的结构。那么氨基酸之间是通过什么方式连接的？ 多多 肽肽一、多肽的组成和命名一、多肽的组成和命名1 1 肽和肽键肽和肽键 一分子氨基酸中的羧基与另一分子氨基酸分子的氨基脱水而形成的酰胺叫做肽，其形成的酰胺键称为肽键肽键。NH2CHRCOOHNH2CHRCOOH+- H2ONH

9、2CHRCONHCHRCOOH肽键1 1 肽和肽键肽和肽键 由n个-氨基酸缩合而成的肽称为n肽，由多个-氨基酸缩合而成的肽称为多肽多肽。 一般把含100个以上氨基酸的多肽（有时是含50个以上）称为蛋白质蛋白质。 多多 肽肽一、多肽的组成和命名一、多肽的组成和命名 一个氨基酸的-羧基与另一个氨基酸的-氨基之间失去一分子水相互连接而成的化合物称为肽（peptide），由2个氨基酸缩合形成的肽叫二肽二肽（dipeptide），由3个氨基酸缩合形成的肽叫三肽三肽（tripeptide），少于10个氨基酸的肽称为寡肽寡肽（oligopeptide），由10个以上氨基酸形成的肽叫多肽多肽（polypept

10、ide），因此因此蛋白质的结构就是多肽链结构。 多多 肽肽一、多肽的组成和命名一、多肽的组成和命名1 1 肽和肽键肽和肽键 多多 肽肽一、多肽的组成和命名一、多肽的组成和命名1 肽和肽键肽和肽键 无论肽链有多长，在链的两端一端有游离的氨基（-NH2），称为N端；链的另一端有游离的羧基（-COOH），称为C端。NH2CHRCONHCHRCONH CHRCOOHnCN端端 在书写时，含自由氨基的一端总是写在左边，含自由羧基的一端总是写在右边。 多多 肽肽一、多肽的组成和命名一、多肽的组成和命名2 2肽的命名肽的命名 肽的命名是从肽链的N-末端开始，按照氨基酸残基的顺序而逐一命名。根据组成肽的氨基酸

11、的顺序称为某氨酰某氨酰某氨酸（简写为某、某、某）。例如：NH2CHCH3CONHCONH CHCH2C6H5COOHCHCH2OH丙氨酰丝氨酰苯丙氨酸 （丙 丝 苯丙）多肽结构的测定主要是做如下工作： 了解某一多肽是由哪些氨基酸组成的； 各种氨基酸的相对比例； 确定各氨基酸的排列顺序。 多多 肽肽二、多肽结构的测定二、多肽结构的测定 多多 肽肽二、多肽结构的测定二、多肽结构的测定多肽结构测定工作步骤步骤如下：1. 1. 测定分子量测定分子量2.2. 氨基酸的定量分析氨基酸的定量分析HClH2O多肽氨基酸层析法分离各种氨基酸各种氨基酸的含量3 3端基分析（测定端基分析（测定N端和端和C端）端）（

12、1）测定N端（有两种方法） a ) 2,4-二硝基氟苯法桑格尔 (Sanger-英国人)法 多多 肽肽二、多肽结构的测定二、多肽结构的测定此法的缺点是所有的肽键都被水解掉了。 多多 肽肽二、多肽结构的测定二、多肽结构的测定O2NFH2N CHRCONH CHRCONH+O2NHN CHRCONH CHRCONHNO2NO2Na2CO3HClO2NHN CHRCOOHNO2CHRCOOH+ H2N+a) 2,4-二硝基氟苯法桑格尔 (Sanger-英国人)法 多多 肽肽二、多肽结构的测定二、多肽结构的测定3 3端基分析（测定端基分析（测定N端和端和C端）端）（1）测定N端（有两种方法） b) 异

13、硫氰酸苯酯(Ph-N=C=S)法艾德曼(Edman)降解法。 b) 异硫氰酸苯酯(Ph-N=C=S)法艾德曼(Edman)降解法。C6H5N=C=SNH2CHCONHR多肽+C6H5NHC多肽SNHCHRCONHpH7pH7CNCCHHNC6H5ORS+多肽 多多 肽肽二、多肽结构的测定二、多肽结构的测定3 3端基分析（测定端基分析（测定N端和端和C端）端）（2）测定C端 a 多肽与肼反应 b 羧肽酶水解法 多多 肽肽二、多肽结构的测定二、多肽结构的测定4 4肽链的选择性断裂及鉴定肽链的选择性断裂及鉴定 部分水解法常用的蛋白酶有：胰蛋白酶胰蛋白酶：只水解羰基属于赖氨酸、精氨酸的肽键。糜蛋白酶糜

14、蛋白酶：水解羰基属于苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸的肽键。溴溴 化化 氰氰： 只能断裂羰基属于蛋氨酸的肽键。 多多 肽肽二、多肽结构的测定二、多肽结构的测定 多多 肽肽三、多肽的合成三、多肽的合成 要使各种氨基酸按一定的顺序连接起来形成多肽是一向十分复杂的化学工程，需要解决许多难题，最主要的是要解决三大题。 1保护-NH2或-COOH 2活化反应基团（活化-NH2或-COOH） 3生物活性 蛋蛋 白白 质质一、蛋白质的分类一、蛋白质的分类1.1.根据根据蛋白质的形状分为：蛋白质的形状分为： （1）纤维蛋白质 如丝蛋白、角蛋白等； （2）球状蛋白质 如蛋清蛋白、酪蛋白、血红蛋白、-球代表蛋白 （感冒抗

15、体）等。2.2.根据组成分：根据组成分： （1）单纯蛋白质其水解最终产物是- 氨基酸。 （2） 结合蛋白质- 氨基酸 + 非蛋白质（辅基）3.3. 根据蛋白质的功能分：根据蛋白质的功能分： （1） 活性蛋白 按生理作用不同又可分为；酶、激素、抗体、收缩蛋 白、运输蛋白等。 （2）非活性蛋白 担任生物的保护或支持作用的蛋白，但本身不具有 生物活性的物质。 蛋蛋 白白 质质二、蛋白质的结构二、蛋白质的结构1 1蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构 由各氨基酸按一定的排列顺序结合而形成的多肽链（50个以上氨基酸）称为蛋白质的一级结构。2 2蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构 多肽链中互相靠近的氨基酸通过氢

16、键的作用而形成的多肽在空间排列（构象）称为蛋白质的二级结构。3 3蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构 由蛋白质的二级结构在空间盘绕、折叠、卷曲而形成的更为复杂的空间构象称为蛋白质的三级结构。4 4蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构 由一条或几条多肽链构成蛋白质的最小单位称为蛋白质亚基，由几个亚基借助各种副键的作用而构成的一定空间结构称为蛋白质的四级结构。 蛋蛋 白白 质质二、蛋白质的结构二、蛋白质的结构 蛋蛋 白白 质质三、蛋白质的性质三、蛋白质的性质1 1两性及等电点两性及等电点 多肽链中有游离的氨基和羧基等酸碱基团，具有两性。PCOONH2HOHPCOONH3PCOOHNH3HOHP = Pr

17、otinpH pHpIpHpI蛋白质 蛋蛋 白白 质质三、蛋白质的性质三、蛋白质的性质2 2胶体性质与沉淀作用胶体性质与沉淀作用（1）可逆沉淀（盐析）蛋白质溶液碱金属盐或铵盐沉淀溶解（蛋白质）H2O2 2胶体性质与沉淀作用胶体性质与沉淀作用（2）不可逆沉淀 蛋白质与重金属盐作用，或在蛋白质溶液中加入有机溶剂（如丙酮、乙醇等）则发生不可逆沉淀。 蛋蛋 白白 质质三、蛋白质的性质三、蛋白质的性质3 3蛋白质的变性作用蛋白质的变性作用变性变性条件： 物理物理因素：干燥、加热、高压、振荡或搅 拌、紫外线、X射线、超声等等。化学化学因素：强酸、强碱、尿素、重金属盐、生物碱试剂（三氯乙酸、乙醇等等）。 蛋

18、蛋 白白 质质三、蛋白质的性质三、蛋白质的性质3 3蛋白质的变性作用蛋白质的变性作用变性后的特点特点： 丧失生物活性 溶解度降低 易被水解（对水解酶的抵抗力减弱）。变性作用的利用利用： 消毒、杀菌、点豆腐等 排毒（重金属盐中毒的急救） 肿瘤的治疗（放疗杀死癌细胞）。变性作用的防治防治： 种子的贮存 人体衰老（缓慢变性） 防止紫外光灼伤皮肤。 蛋蛋 白白 质质三、蛋白质的性质三、蛋白质的性质4 4蛋白质的颜色反应蛋白质的颜色反应 （1）缩二脲缩二脲反应： 蛋白质与新配置的碱性硫酸铜溶液反应，呈紫色，称为缩二脲反应。 （2）蛋白黄蛋白黄反应：蛋白质中含有苯环的氨基酸，遇 浓硝酸发生硝化反应而生成黄

19、色硝基化合物的反应 称为蛋白黄反应。 （3）米勒米勒反应：蛋白质中酪氨酸的酚基遇到硝酸汞 的硝酸溶液。 （4）茚三酮茚三酮反应：蛋白质与稀的茚三酮溶液共热， 即呈现蓝色。 蛋蛋 白白 质质三、蛋白质的性质三、蛋白质的性质 酶酶一、酶的组成一、酶的组成 辅酶的种类颇多，按其化学组成可分两类：1无机的金属元素，如铜、锌、锰。2相对分子质量低的有机物，如血红素、叶绿素、肌醇、烟酰胺、维生素B1、B2、B6、B12等等。酶单纯酶（催化活性仅由蛋白质的结构决定）结合酶（蛋白质 辅酶），催化活性由蛋白质和辅酶共同配合完成。+二、酶催化反应的特异性二、酶催化反应的特异性1催化效率高催化效率高（比一般催化剂高

20、1081010倍）。2选择性强选择性强（1）化学选择性能从混合物中挑选特殊的作用物。例如，麦芽糖酶只能使-葡萄糖苷键断裂，而不能使-葡萄糖苷键断裂。（2） 立化学选择性辨别对映体，酵母中的酶只能使天然D型糖发酵，而不能使相应的L型糖发酵。3.反应条件温和反应条件温和一般是在常温常压和pH 7左右进行的。人体内如果缺少某种酶，就会引起疾病或死亡。 酶酶三、酶的分类和命名三、酶的分类和命名1分类分类按催化反应的类型，可把酶分为六大类：(1)氧化还原酶(2)转移酶(3)水解酶(4)裂解酶(5)异构酶(5)连接酶（合成酶）2酶的命名酶的命名 核核 酸酸 简简 介介一、核酸的组成一、核酸的组成核蛋白蛋白

21、质核酸胰酶核苷酸肠酶核苷碱基核糖（脱氧核糖）磷酸1.核糖和核糖和2-脱氧核糖脱氧核糖2.碱基碱基核苷酸中的碱基主要有五种，都是嘧啶或嘌呤的衍生物。它们是： 胞嘧啶，脲嘧啶，胸腺嘧啶，腺嘌呤，鸟嘌呤。： C U T A GHCHOOHHOHCH2OHHOHHCHOOHHOHCH2OHHOHOCH2OHHOHHHOHOCH2OHHOHHOHOHD2D脱氧呋喃核糖呋喃核糖3核苷（1）核苷（由RNA水解而得） （2） 2-脱氧核苷（由DAN水解而得）OCH2OHHOHHOHOHOCH2OHHOHHOHBB = UACG脲嘧啶核苷 脲苷（ ）腺嘌呤核苷 腺苷（ ）胞嘧啶核苷 胞苷（ ）鸟嘌呤核苷 鸟苷（ ）UACG核 糖核 苷碱 基核 苷 名 称2脱氧核糖OCH2OHHOHHHOHOCH2OHHOHHHBB = TACGdT核 苷碱 基核 苷 名 称2脱氧胸腺苷dAdCdG（ ）（ ）（ ）（ ）2脱氧鸟苷2脱氧胞苷2脱氧腺苷4核苷