蛋白质专题知识讲座

蛋白质专题知识讲座蛋白质专题知识讲座第1页蛋白质基础组成蛋白质基础单位——氨基酸氨基酸分类氨基酸化学性质氨基酸光学性质蛋白质专题知识讲座第2页蛋白质基础组成蛋白质基础单位——氨基酸氨基酸分类氨基酸化学性质氨基酸光学性质蛋白质专题知识讲座第3页44一、氨基酸Gly，Phe，Leu，Asp，Lys，

……生物体内发觉氨基酸有180各种，组成蛋白质分子氨基酸只有20种。人类是怎样知道数以万计蛋白质仅由20种常见氨基酸组成呢？蛋白质专题知识讲座第4页55（一）蛋白质水解蛋白质Glu，Tyr，Arg，Cys，……酸水解碱水解酶水解肽段水解酸、碱水解个别水解产物完全水解产物蛋白质专题知识讲座第5页66（一）蛋白质水解个别水解：

蛋白质被水解为大小不等肽段和氨基酸混合物，叫做个别水解，又称不完全水解。完全水解：

蛋白质被彻底水解为氨基酸混合物，叫做完全水解，又称彻底水解。

蛋白质专题知识讲座第6页77（一）蛋白质水解

1.酸水解

所用酸：6mol/LHCl或4mol/LH2SO4,回

流20hr。产物：L-氨基酸混合物，Trp完全被破坏，个别Ser和Thr(含-OH)被分解，Asn

和Gln酰胺基被水解。优点：不引发消旋蛋白质专题知识讲座第7页88（一）蛋白质水解

2.

碱水解所用碱：5mol/LNaOH,回流10-20hr。产物：Trp稳定，但多数氨基酸被破坏，产物消旋。碱水解是酸水解补充，由碱水解可知蛋白质中是否存在Trp及其含量蛋白质专题知识讲座第8页99（一）蛋白质水解3.酶水解

所用酶：蛋白质水解酶产物：小肽段优点：不消旋，不破坏氨基酸结构缺点：时间长，经常需要几个酶联合水解蛋白质专题知识讲座第9页1010(二)、α-氨基酸结构和性质

组成蛋白质常见氨基酸有20种，其中1种是亚氨基酸，全部氨基酸都是α-氨基酸，即:-COOH

α-位上有一个-NH2，氨基酸结构改变仅在于侧链R基不一样蛋白质专题知识讲座第10页1111(二)、α-氨基酸结构和性质

α-氨基酸结构通式蛋白质专题知识讲座第11页1212(二)、α-氨基酸结构和性质

1.在生理条件下氨基酸以带电荷-COO-和-NH3+

离子形式存在2.除Gly外，其余全部氨基酸都含有旋光性，而且都是L构型3.氨基酸是白色晶体，熔点高，>200℃4.氨基酸有特殊结晶形状5.大多数氨基酸溶于水氨基酸性质蛋白质专题知识讲座第12页13蛋白质基础组成蛋白质基础单位——氨基酸氨基酸分类氨基酸化学性质氨基酸光学性质蛋白质专题知识讲座第13页1414二、氨基酸分类～200种氨基酸蛋白质氨基酸非蛋白氨基酸常见蛋白质氨基酸不常见蛋白质氨基酸基础氨基酸蛋白质专题知识讲座第14页1515（一）常见蛋白质氨基酸名称三字母符号单字母符号名称三字母符号单字母符号丙氨酸(alanine)AlaA亮氨酸(leucine)LeuL精氨酸(arginine)ArgR赖氨酸(lysine)LysK天冬酰胺(asparagine)AsnN甲硫氨酸(methionine)MetM天冬氨酸(asparticacid)AspD苯丙氨酸(phenylalanine)PheFAsn和/或AspB半胱氨酸(cysteine)CysC脯氨酸(proline)ProP谷氨酰胺(glutamine)GlnQ丝氨酸(serine)SerS谷氨酸(glutamicacid)GluE苏氨酸(threonine)ThrTGln和/或GluZ甘氨酸（glycine）GlyG色氨酸(tryptophan)TrpW组氨酸(histidine)HisH酪氨酸(tyrosine)TyrY异亮氨酸(isoleucine)IleI缬氨酸(valine)ValV蛋白质专题知识讲座第15页1616（一）常见蛋白质氨基酸

氨基酸结构区分在于侧链R基不一样，所以能够依据R基团化学结构、极性大小和所带电荷不一样分类蛋白质专题知识讲座第16页1717（一）常见蛋白质氨基酸1、脂肪族氨基酸（15个）

中性氨基酸（5）：Gly,Ala,Val,Leu,IleGly无旋光性按结构分类蛋白质专题知识讲座第17页1818（一）常见蛋白质氨基酸

酸性氨基酸（4）：Asp,Glu,Asn,Gln

生理条件下Asn,Gln酰胺基不被质子化，所以侧链不带电荷蛋白质专题知识讲座第18页1919（一）常见蛋白质氨基酸碱性氨基酸（2）：Lys,ArgArg是动物体内尿素形成中间物。赖氨酸（Lys，K）碱性氨基酸精氨酸（Arg，R）蛋白质专题知识讲座第19页2020（一）常见蛋白质氨基酸

含-OH或-SH氨基酸(4)

:Ser,Thr,Cys,Met

Cys常以氧化形式存在，而Met是体内代谢中甲基供体。蛋白质专题知识讲座第20页2121（一）常见蛋白质氨基酸2、芳香族氨基酸：（3个）

Phe,Tyr,Trp蛋白质专题知识讲座第21页2222（一）常见蛋白质氨基酸3、杂环族：（2个）His,Pro

Pro没有α-NH2，是α-亚氨基酸

组氨酸（His，H）脯氨酸（Pro，P）杂环氨基酸蛋白质专题知识讲座第22页2323（一）常见蛋白质氨基酸1、非极性R基氨基酸（8个）

Ala,Val,Leu,Ile,Phe,Trp,Met,Pro

性质：在水中溶解度小，Ala疏水性最小2、不带电荷极性R基氨基酸（7个）

Ser,Thr,Tyr,Asn,Gln,Cys,Gly

性质：比非极性R基氨基酸易溶于水。GlyR基是H，介于极性与非极性之间。Cys和Tyr

极性最强。

按极性分类蛋白质专题知识讲座第23页2424（一）常见蛋白质氨基酸3、R基带正电荷氨基酸（3个）

Lys,Arg,His

性质：pH7时带正电荷。His在pH6.0时，50%

以上质子化，pH7时，质子化程度<10%，是唯一pKa≈7氨基酸4、R基带负电荷氨基酸（2个）

Asp,Glu

性质：pH7时完全解离，所以分子带负电荷蛋白质专题知识讲座第24页2525（二）不常见蛋白质氨基酸

有些蛋白质含有个别特殊氨基酸，由基础氨基酸修饰而来

5-羟赖氨酸和4-羟脯氨酸是结缔组织胶原蛋白中成份蛋白质专题知识讲座第25页2626（二）不常见蛋白质氨基酸γ-羧基谷氨酸存在于凝血酶原和其它与血液凝固相关蛋白

焦谷氨酸存在于细菌视紫红质中（光驱动质子泵蛋白质）蛋白质专题知识讲座第26页2727（二）不常见蛋白质氨基酸

丝氨酸磷酸酯发觉于包括细胞生长和调整蛋白质中

蛋白质专题知识讲座第27页2828(三)、非蛋白质氨基酸

非蛋白氨基酸：生物体内不参加蛋白质组成氨基酸

1、L-型α-氨基酸衍生物

肌氨酸（N-甲基甘氨酸），一碳单位代谢中间物。

瓜氨酸、鸟氨酸、高丝氨酸

蛋白质专题知识讲座第28页29

(三)、非蛋白质氨基酸2、β-、γ-、δ-氨基酸

β-丙氨酸

H3N+CH2CH2COO-

γ-氨基丁酸

H3N+CH2CH2CH2COO-

神经递质，传递神经冲动化学介质

蛋白质专题知识讲座第29页30蛋白质基础组成蛋白质基础单位——氨基酸氨基酸分类氨基酸化学性质氨基酸光学性质蛋白质专题知识讲座第30页3131三、氨基酸化学性质（一）氨基酸两性解离氨基酸酸性？？碱性？？中性？？蛋白质专题知识讲座第31页3232

（一）氨基酸两性解离蛋白质专题知识讲座第32页3333（一）氨基酸两性解离

氨基酸完全质子化时，能够视为二元酸酸性氨基酸和碱性氨基酸可视为三元酸

蛋白质专题知识讲座第33页3434（一）氨基酸两性解离解离常数蛋白质专题知识讲座第34页3535BApKa2=9.6pI=5.97pKa1=2.34蛋白质专题知识讲座第35页3636（一）氨基酸两性解离对于R基不解离氨基酸，滴定曲线与Gly类似，pKa1范围为2.0-3.0，pKa2范围为9.0–10.0对于类似于三元酸酸性或碱性氨基酸，会出现三个pKa，pKa1，pKa2，pKa3，滴定曲线会复杂些。因为pKa值靠近，A、B段或B、C段会重合

蛋白质专题知识讲座第36页3737（一）氨基酸两性解离蛋白质专题知识讲座第37页3838（一）氨基酸两性解离表3－3氨基酸解离常数和等电点氨基酸-COOHpKa+NH3pKaR基pKapIGly2.349.605.97Ala2.349.696.02Leu2.369.605.98Thr2.6310.436.53Asp2.099.823.86（βCOOH）2.97Lys2.188.9510.5(ε+NH3）9.74His1.829.176.00（咪唑基）7.59Phe1.839.135.48蛋白质专题知识讲座第38页3939（一）氨基酸两性解离

氨基酸在pKa值附近会有缓冲容量，HispKa为6.0，恰处于生理pH附近，所以His在生理条件下有显著缓冲作用His特殊性蛋白质专题知识讲座第39页4040（二）氨基酸等电点

在溶液pH值等于pI时，氨基酸在电场中不移动，所以溶液pH值会改变氨基酸携带电荷量。普通来说，处于pI时，氨基酸为兼性离子状态（两性电解质），电中性氨基酸分子极少。等电点（isoelectricpoint）pI

氨基酸或带电颗粒处于净电荷为0兼性离子状态时,介质pH值称等电点，用pI表示,也叫作等电pH蛋白质专题知识讲座第40页4141（二）氨基酸等电点以Gly为例计算氨基酸pI

两式相乘

A+Ka1A0A-Ka2蛋白质专题知识讲座第41页4242

（二）氨基酸等电点

等电点时

所以

两边取对数

整理

Gly等电点

所以，pI是氨基酸

pKa1和pKa2平均值蛋白质专题知识讲座第42页4343

（二）氨基酸等电点表3－3氨基酸解离常数和等电点氨基酸-COOHpKa+NH3pKaR基pKapIGly2.349.605.97Ala2.349.696.02Leu2.369.605.98Thr2.6310.436.53Asp2.099.823.86（βCOOH）2.98Lys2.188.9510.53(ε+NH3）9.74His1.829.176.00（咪唑基）7.59Phe1.839.135.48蛋白质专题知识讲座第43页4444（二）氨基酸等电点

酸性或碱性氨基酸有三个pKa，pI为与净电荷为零兼性离子相关两个pKa之和算术平均值碱性氨基酸如LysA2+Ka1A+A0A-Ka3Ka2蛋白质专题知识讲座第44页4545

（二）氨基酸等电点酸性氨基酸如AspA+Ka1A0A-A2-Ka3Ka2蛋白质专题知识讲座第45页46蛋白质基础组成蛋白质基础单位——氨基酸氨基酸分类氨基酸化学性质氨基酸光学性质蛋白质专题知识讲座第46页4747(一)、旋光性

在20个基础氨基酸中，除Gly没有旋光外，其余19个都有手性，而且都是L-构型因为α-C不对称性，氨基酸是手性分子

Thr，Ile含二个手性C，有四种光学异构体蛋白质专题知识讲座第47页4848(一)、旋光性蛋白质专题知识讲座第48页4949(一)、旋光性

胱氨酸也是一个特殊氨基酸，它由2个Cys组成，能够有3种异构体蛋白质专题知识讲座第49页5050氨基酸α]D(H2O)[α]D(5mol/LHCl)氨基酸[α]D(H2O)[α]D(5mol/LHCl)GlyArg+12.5+27.6Ala+1.8+14.6Lys+13.5+26.0Val+5.6+28.3His-38.5+11.8Leu-11.0+16.0胱氨酸-232Ile+12.4+39.5Cys-16.5+6.5Ser-7.5+15.1Met-10.0+23.2Thr-28.5-15.0Phe-34.5-4.5Asp+5.0+25.4Tyr-10.0Asn-5.30+33.2(3mol/LHCl)Trp-33.7+2.8(1mol/LHCl)Glu+12.0+31.8Pro-86.2-60.4Gln+6.3.+31.8(1mol/LHCl)羟脯氨酸-76.0-50.5蛋白质中常见L型氨基酸比旋蛋白质专题知识讲座第50页5151（二）、紫外吸收

氨基酸在红外和远紫外区都有光吸收，但在200-400nm近紫外区，只有芳香氨基酸有吸收

λ(波长)

ε（摩尔消光系数）

Phe257nm2.0×102mol-1/L.cm-1Tyr275nm1.4×103mol-1/L.cm-1Trp280nm5.61×103mol-1/L.cm-1蛋白质专题知识讲座第51页5252（二）、紫外吸收

蛋白质在近紫外区也有吸收能力。普通蛋白质最大吸收波长为280

nm。可利用280nm波长光吸收值检测蛋白质纯度和区分蛋白质与核酸蛋白质专题知识讲座第52页53多肽肽和肽链结构肽物理化学性质活性多肽蛋白质专题知识讲座第53页54多肽肽和肽链结构肽物理化学性质活性多肽蛋白质专题知识讲座第54页5555(一)、肽和肽链结构

肽经过肽键由氨基酸线性聚合而成。肽键与酰胺键类似。最简单肽是二肽，含几个氨基酸肽可称为几肽，如八肽、十肽蛋白质专题知识讲座第55页5656(一)、肽和肽链结构

少于20个氨基酸残基肽称为寡肽，多于20个氨基酸残基肽叫多肽。

为何是氨基酸残基而不是氨基酸？蛋白质专题知识讲座第56页5757(一)、肽和肽链结构肽命名要求从N（-NH2）端开始到C（-COOH）端，氨基酸次序从左向右

Ser-Gly-Phe，丝氨酰甘氨酰苯丙氨酸

Phe-Gly-Ser，苯丙氨酰甘氨酰丝氨酸

蛋白质专题知识讲座第57页5858(一)、肽和肽链结构蛋白质专题知识讲座第58页5959(一)、肽和肽链结构

全部肽主链结构都相同。主链由N-Cα-C序列重复排列，只是侧链R不一样肽链结构通式蛋白质专题知识讲座第59页60多肽肽和肽链结构肽物理化学性质活性多肽蛋白质专题知识讲座第60页6161(二)、肽物理化学性质1、熔点高偶极离子酸碱性：末端α-氨基和α-羧基，以及侧链R基上可解离基团蛋白质专题知识讲座第61页6262(二)、肽物理化学性质2、滴定曲线：与氨基酸类似，但更复杂多价离子等电点蛋白质专题知识讲座第62页6363肽α－COOHpKaα－NH3+pKaR基pKapIGly－Asp2.818.604.453.63Gly－Gly3.068.13——5.59Ala－Gly3.178.24——5.70Gly－Ala3.267.91——5.58Gly－Gly－Gly3.267.91——5.68Ala－Ala－Ala－Ala3.427.94——5.68Ala－Ala－Lys－Ala3.588.0110.589.30表4－5一些肽pKa蛋白质专题知识讲座第63页6464(二)、肽物理化学性质Gly-Glu-Lys-Ala四肽甘氨酰谷氨酰赖氨酰丙氨酸酸碱性质分析溶液pH官能团解离（带电）情况占优势离子净电荷α－COOH侧链COOHα－NH2ε－NH2＜3.5－COOH－COOH－NH3+－NH3++23.7-4.5－COO－－COOH－NH3+－NH3++14.5-7.8－COO－－COO－－NH3+－NH3+07.8-10.2－COO－－COO－－NH2－NH3+-1＞10.2－COO－－COO－－NH2－NH2-2蛋白质专题知识讲座第64页6565(二)、肽物理化学性质3、化学反应生成有色物质，肽定性或定量测定茚三酮反应蛋白质专题知识讲座第65页66(二)、肽物理化学性质

含两个或两个以上肽键化合物与CuSO4在碱性溶液中反应，生成蓝紫色复合物双缩脲反应蛋白质专题知识讲座第66页6767(二)、肽物理化学性质利用该反应可定性了解蛋白质水解程度，测定蛋白质含量二肽和氨基酸无此反应蛋白质专题知识讲座第67页6868(二)、肽物理化学性质

肽含有旋光性。短肽旋光度近似等于氨基酸旋光度之和，长链肽