第2章氨基酸.ppt

1、第2章 蛋白质的构件氨基酸,主要内容,蛋白质：化学组成和分类、水解 氨基酸：分类、酸碱性质、化学反应、 旋光性和光谱性质 氨基酸混合物的分离和分析,一、蛋白质的化学组成和分类,化学组成：所有蛋白质都含有 C、H、O、N 四种元素，大多数蛋白质还含有少量的 S，有些蛋白质还含有一些其它元素，如 P、Fe、Cu、Mo、I等。,蛋白质的平均含氮量为16% 凯氏定氮法：蛋白质含量=蛋白氮*6.25,仅由氨基酸组成，不含其他化学成分 （如清蛋白、球蛋白、组蛋白等）,除氨基酸外，还含有其他化学成分 (如糖蛋白、脂蛋白、金属蛋白等),辅基（Prosthetic group）,也称作配体（Ligand）： 蛋

2、白质中的非蛋白部分，与蛋白质共价或非共价结合，对蛋白质的功能起重要作用；通常为糖、脂、核酸、磷酸、色素和金属离子等。,蛋白质的分类,根据分子形状和溶解度分类：,细棒或纤维状，大都是结构蛋白，如胶原蛋白，弹性蛋白等，不溶于水；有些是可溶性的，如肌球蛋白和血纤蛋白原,外形近似球体，多溶于水，大都具有活性，如酶、转运蛋白、蛋白激素、抗体等,为与膜内的非极性相相互作用，疏水氨基酸侧链伸向外部。不溶于水，能溶于去污剂溶液,仅由一条多肽链构成,如溶菌酶和肌红蛋白,由两条或多条多肽链构成,如血红蛋白和己糖激酶,其中每条多肽链称亚基,二、蛋白质的水解, 酸水解：,6mol/L HCL, 4mol/L H2SO

3、4, 煮沸20h左右 可使蛋白质完全水解,优点：不引起消旋作用 缺点：色氨酸完全被破坏， 羟基氨基酸一小部分被分解， 天冬酰胺和谷氨酰胺的酰胺基被水解下来,碱水解：5mol/L NaOH共煮10-20h 可使蛋白质完全水解 优点：色氨酸不被破坏 缺点：多数氨基酸被破坏，并产生消旋现象 精氨酸脱氨 酶水解： 优点：不产生消旋作用，不破坏氨基酸 缺点：一种酶往往水解不彻底,从蛋白质水解产物中分离出来的氨基酸只有20种。 -氨基酸（除脯氨酸）:-碳原子上有一个氨基,三、-氨基酸的一般结构,R在稳定蛋白质构象和决定蛋白质功能中起重要作用。,四、氨基酸的分类,根据氨基酸侧链结构，分为三类： 脂肪族氨基酸

4、 杂环族氨基酸 芳香族氨基酸,脂肪族： （15种） 中性氨基酸：甘（Gly）、丙（Ala）、 缬（Val）、亮（Leu）、异亮（Ile） 含羟基或硫的氨基酸：丝（Ser）、苏（Thr）、半胱（Cys）、甲硫（Met） 酸性氨基酸及其酰胺：天冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu)、天冬酰胺(Asn)、谷氨酰胺(Gln) 碱性氨基酸：赖 (Lys)、精 (Arg) 杂环族：组(His)、脯(Pro) 芳香族：苯丙(Phe)、酪 (Tyr)、色(Trp),1 脂肪族氨基酸（15种）,（1）侧链是烃链-中性,后三种人体不能合成，是必需氨基酸,Gly是唯一不含手性碳原子的氨基酸,（2）侧链含有羟基,许多蛋白

5、酶的活性中心含有Ser，它还在蛋白质与糖类及磷酸的结合中起重要作用。,（3）侧链含硫原子,胱氨酸,半胱氨酸,两个Cys可通过二硫键结合成一个胱氨酸。二硫键对维持蛋白质的高级结构有重要意义。 半胱氨酸也经常出现在蛋白质的活性中心里。,Met的硫原子有时参与形成配位键。 Met可作为通用甲基供体，参与甲基化反应。,（4）酸性氨基酸及其酰胺,不带电荷，但极性很强，经常出现在蛋白质表面,在蛋白质中带负电荷，经常出现在蛋白质表面,（5）碱性氨基酸,胍基,碱性最强的氨基酸,2.2 杂环氨基酸（2种）,咪唑环,亚氨基酸,His是碱性氨基酸，碱性较弱，是否带电与环境有关。,2.3 芳香族氨基酸（3种）,吲哚基

6、,都有紫外吸收，可通过测量蛋白质的紫外吸收来测定蛋白质含量,氨基酸可按侧链极性分类： 非极性氨基酸：Ala, Val, Leu, Ile, Pro , Phe, Trp , Met 共八种 极性不带电荷：Gly, Ser, Thr, Cys , Tyr, Asn, Gln共七种 带正电荷： Lys, Arg, His 带负电荷：Asp, Glu,从营养学角度分类： 必需氨基酸（Essential amino acids） (10种)： 人不能合成或合成很少。 Lys,Phe,Met,Leu,Ile,Val,Thr,Trp,His,Arg 非必需氨基酸（Nonessential amino ac

7、ids） (10种): 人自己可以合成，不需要有食物供给。,Brnsted-Lowry酸碱质子理论，即广义酸碱理论：,酸是质子供体，碱是质子受体。,五、氨基酸的酸碱性质,氨基酸既能放出质子，也能接受质子，具有酸碱性质，是一类两性电解质。,氨基酸可作为酸（质子供体）：,氨基酸可作为碱（质子受体）：,不同pH时氨基酸以不同的离子化形式存在：,pH=pI时，主要以兼性离子形式存在。 pHpI时，主要以负离子形式存在, 在电场中向正极移动。,等电点（pI，isoelectric point）: 氨基酸所带的净电荷为零时的pH 值,P22,等电点的计算,中性氨基酸：以Gly为例,侧链不解离的中性氨基酸p

8、I： pI=（pK1+pK2）/2,pI = (pK1+pK2)/2,单氨基单羧基: 两阶段曲线,甘氨酸,两氨基或两羧基: 三阶段曲线,带负电荷:天冬氨酸; 谷氨酸 带正电荷:赖氨酸; 精氨酸; 组氨酸,酸性氨基酸，以Asp为例：,pI=(pK1+pKR)/2,谷氨酸,碱性氨基酸，以Lys为例：,pI=(pKR+pK2)/2,组氨酸,1. -氨基参加的反应,六、氨基酸的化学反应,(1)与HNO2的反应,(2)酰基化反应,苄氧酰氯（Cbz-Cl）:,对甲苯磺酰氯(Tos-Cl) :,叔丁氧酰氯(Boc-Cl):,氨基酸与丹磺酰氯（DNS-Cl）的反应,强荧光,常用于鉴定蛋白质的N-末端氨基酸残基

9、,（3）烃基化反应,（R烃基）, 与2、4一二硝基氟苯的反应,2，4一二硝基氟苯,DNFB,DNP-氨基酸（黄色）,被Sanger用来鉴定蛋白质的N-末端氨基酸残基, 与苯异硫氰酸酯（PITC）的反应,PITC,被Edman用于鉴定蛋白质的N-末端氨基酸残基,2. -羧基参加的反应,（1）成盐和成酯反应,（2）成酰氯反应,使aa的羧基活化，常用于肽的人工合成,（3）叠氮反应,使aa的羧基活化，常用于肽的人工合成,肼,3. -氨基和-羧基共同参加的反应,（1）茚三酮反应,（2）成肽反应,肽键:一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基缩水形成的共价键,七、氨基酸的旋光性和光谱性质,1. 旋光性和立体化学 组成蛋白质的氨基酸除Gly外都有手性碳原子，有两种构型称为D-型和L-型。,除Gly外，蛋白质中的氨基酸都是L-型。,以丙氨酸为例：,-氨基位于C左边的为L-型，右边的为D-型.,如含2个手性碳原子，则有种立体异构体，分别称为-,-，别-和别-氨基酸。,L-苏氨酸 (L-threonine),D-苏氨酸 (D-threonine),L-别-苏氨酸 (L-allo-threonine),D-别-苏氨酸 (D-allo-threonine),组成蛋白质的氨基酸除Gly外，都有手性碳原子， 所以都有旋光性。,消旋