生物化学课件：第四章 第一节 氨基酸

第四章蛋白质化学研究蛋白质的结构和功能是生命科学最基本的命题Protein

蛋白质:由氨基酸（AA）之间以肽键相连而成的多肽链，经折叠弯曲形成的具有一定的空间构象和生物学功能的高分子化合物，又简称为功能大分子一、定义分子量大AAs是组成蛋白质的最小结构单位AAs均有特定的三联体密码蛋白质易受高温、极端pH、有机溶剂的影响，从而丧失生物学功能所有蛋白质均有一级结构、二级结构、三级结构，有的还有四级结构蛋白质含C、H、O、N、S，有的还含P、Cu、Mn、Zn、Fe二、

特点二、

特点各元素的百分比对于大多数蛋白质都较相似，其中N约占16%

。这可用于测定蛋白质的含量——凯氏定氮法催化作用高效专一地催化机体内几乎所有的反应酶运输作用专一运输各种小分子和离子如血红蛋白调节作用调节机体代谢活动如胰岛素、钙调蛋白、阻遏蛋白运动作用负责机体的运动如肌动蛋白、肌球蛋白防御作用防御异体侵入机体如免疫球蛋白、病毒外壳蛋白营养作用作为氨基酸的贮库，用于生长发育所需

或某些物质与蛋白质结合而被贮存如卵清蛋白、酪蛋白、麦醇溶蛋白、铁蛋白结构蛋白

作为构建机体某部分的材料如a-角蛋白、胶原蛋白三.蛋白质在机体中的重要作用第一节氨基酸组成蛋白质的氨基酸都为

a-氨基酸（除Pro外）

一.

氨基酸的结构C酸氨HH2NCOOHR不同的aa在于

R基团的不同

一.

氨基酸的结构C酸氨HH2NCOOHR组成蛋白质的氨基酸都为

L型（除Gly外）

D型与L型非极性氨基酸（8）——疏水性氨基酸

极性氨基酸（亲水性氨基酸）

非解离的极性氨基酸(不带电7)酸性氨基酸（带负电2）碱性氨基酸(带正电3)组成蛋白质的氨基酸共有20种

一.

氨基酸的结构非极性R基氨基酸丙氨酸Ala(A)

缬氨酸Val(V)亮氨酸Leu(L)异亮氨酸Ile(I)脯氨酸Pro(P)苯丙氨酸 Phe(F)色氨酸Trp(W)甲硫氨酸Met(M)不带电荷的极性R基氨基酸

甘氨酸Gly(G)

丝氨酸Ser(S)苏氨酸Thr(T)半胱氨酸Cys(C)酪氨酸Tyr(Y)天冬酰胺Asn(N)谷氨酰胺Gln(Q)酸性氨基酸天冬氨酸Asp(D)谷氨酸Glu(E)碱性氨基酸

赖氨酸Lys(K)精氨酸Arg(R)组氨酸His(H)I非极性氨基酸

丙氨酸Ala(A)

COOHCH3CHNH2

CHCHCOOHNH2

CH3CH3

缬氨酸Val(V)COOHCH2CHNH2

CH3CH3CH亮氨酸Leu(L)异亮氨酸 Ile(I)COOHCHNH2

CHCH3CH2CH3I非极性氨基酸

脯氨酸

Pro(P)COOHCHNHCH2CH2CH2

苯丙氨酸

Phe(F)COOHCHNH2

CH2COOHCH2CHNH2

色氨酸

Trp(W)N

H

蛋氨酸Met(M)甲硫氨酸

COOHCHNH2

CH2CH2SCH3II不带电荷的极性氨基酸

甘氨酸

Gly(G)COOHCHNH2HCHCOOHCHNH2

苏氨酸

Thr(T)CH3HO

丝氨酸

Ser(S)COOHCHNH2

CH2HO半胱氨酸

Cys(C)COOHCHNH2

CH2HSII不带电荷的极性氨基酸

酪氨酸

Tyr(Y)COOHCHNH2CH2HO

天冬酰胺

Asn(N)COOHCHNH2

CH2COH2NCOOHCHNH2

谷氨酰胺

Gln(Q)CH2COH2NCH2III酸性氨基酸

天冬氨酸 Asp(D)COOHCHNH2

CH2COHOCOOHCHNH2

谷氨酸Glu(E)CH2COHOCH2IV碱性氨基酸(CH2)4

赖氨酸Lys(K)COOHCHNH2H2N

精氨酸Arg(R)COOHCHNH2

(CH2)3NHCNHH2NCOOHCHNH2

组氨酸His(H)CH2NHN二.氨基酸的分类

1.由R基团的性质

脂肪族氨基酸杂环氨基酸芳香族氨基酸Phe、Tyr、TrpPro、His

2.由aa的营养需求

人类自身能合成

非必需氨基酸

必需氨基酸

人类自身不能合成或不能足量合成，必须依赖食物供给。ThrValMetTrpPheLeuIleLysArgHisGlyAlaSerTyrCysProAsnAspGluGln

1.稀有的蛋白质氨基酸

通常是常见氨基酸的衍生物。如4-羟脯氨酸、5-羟赖氨酸三.稀有氨基酸以游离或结合态存在于细胞或组织中，大部分是常见氨基酸的衍生物或异构型。如存在于细菌细胞壁肽聚糖内的D-谷氨酸和D-丙氨酸、花生中的g-亚甲基谷氨酸、甘蔗中的b-氨基丁酸，刀豆中的刀豆氨酸等。

2.非蛋白质氨基酸三.稀有氨基酸

2.非蛋白质氨基酸三.稀有氨基酸鸟氨酸瓜氨酸尿素循环的中间物1.两性性质和等电点氨基酸同时含有氨基和羧基：氨基具有碱性，羧基具有酸性氨基酸的两性性质既是质子供体，又是质子受体四.氨基酸的理化性质1.两性性质和等电点

以中性氨基酸为例，当溶液的pH由低到高时：四.氨基酸的理化性质1.两性性质和等电点氨基酸的解离曲线以中性氨基酸为例，当溶液的pH由低到高时：NH3－CH－COOHR＋NH3－CH－COO－R＋NH2－CH－COO－R－H+－H+滴定曲线aa＋aa±

aa－pHOH–

当量pK2pIpK1(1)(2)(3)(1)(2)(2)(3)1.两性性质和等电点

等电点(isoelectricpoint)使氨基酸净电荷为零时溶液的pH值，用pI表示此时，aa以两性离子形式存在，也有少量的数目基本相同的正、负离子存在，还有极少量的中性分子pI是氨基酸的特征常数四.氨基酸的理化性质1.两性性质和等电点

等电点(isoelectricpoint)20种氨基酸的pI氨基酸pI氨基酸pI氨基酸pI氨基酸pIAla6.02Pro6.48Thr5.87Asp2.77Val5.97Phe5.48Cys5.07Glu3.22Leu5.98Trp5.89Tyr5.66Lys9.74Ile6.02Gly5.97Asn5.41Arg10.76Met5.74Ser5.68Gln5.65His7.59四.氨基酸的理化性质1.两性性质和等电点

等电点的计算例Gly的pI计算－H+＋H+NH2—CH2

—COO－Gly－＋NH3—CH2

—COO－Gly±

＋NH3—CH2

—COOHGly＋pI=1/2(pK1'+pK2')－H+＋H+K1'K2'K1'、K2'分别代表

COOH和NH3＋的表观解离常数。可以从滴定曲线中求得。四.氨基酸的理化性质1.两性性质和等电点等电点的计算例Lys的pI计算pI=1/2(pK2'+pK3')溶液pH值增大COOHCH－NH3(CH2)4NH3＋＋Lys＋＋CH－NH2COO－(CH2)4NH2Lys－COO－CH－NH3(CH2)4NH3＋＋Lys＋－H+＋H+Lys±COO－CH－NH2(CH2)4NH3＋－H+＋H+－H+＋H+K1'K2'KR'四.氨基酸的理化性质1.两性性质和等电点等电点的计算

Glu的解离四.氨基酸的理化性质1.两性性质和等电点等电点的计算四.

氨基酸的理化性质pI=1/2(pK1'+pK2')中性氨基酸pI=1/2(pK2'+pKR')pI=1/2(pK1'+pKR')碱性氨基酸酸性氨基酸1.两性性质和等电点等电点的计算ConclusionpH>pI带负电，移向正极pH<pI带正电，移向负极pH=pI不带电，不移动四.

氨基酸的理化性质2.光学性质除Gly之外，其余蛋白质氨基酸都有手性碳原子，都具有旋光性。旋光性质四.

氨基酸的理化性质2.光学性质Trp、Tyr、Phe

含芳香环共轭双键系统，最大吸收峰分别在279nm、278nm、259nm。紫外吸收四.

氨基酸的理化性质3.重要的化学性质a,茚三酮反应还原性茚三酮OOOHH＋NH3＋CO2＋RCHO水合茚三酮＋RCH－COOHNH2OOO＋2NH3＋OOOHHOOOO＋NH4NO＋3H2O蓝紫色化合物OO反应分2步：茚三酮反应常用于aa的定性和定量分析四.

氨基酸的理化性质还原性茚三酮水合茚三酮

纸层析分开各种氨基酸后定性定量分析3.重要的化学性质茚三酮反应在酸性条件下，氨基酸与茚三酮共热，生成紫色化合物四.

氨基酸的理化性质注意:

若是亚氨基酸，生成黄色化合物

3.重要的化学性质b,Sanger反应在弱碱溶液中，氨基酸的α-氨基与2,4-二硝基氟苯(DNFB)

反应，生成黄色的二硝基苯氨基酸（DNP-AA）。DNFB＋O2NNO2FH2NCHCOOHR

DNP-氨基酸O2NNO2HNCHCOOHR＋HF此反应最初被Sanger用于测定肽链N-端氨基酸四.

氨基酸的理化性质