氨基酸、多肽,蛋白质.ppt

1、第17章 氨基酸 多肽和蛋白质,1,【内容提要】,第一节 氨基酸,结构 分类 命名,性 质,第二节 肽,结构 命名,肽键平面,第三节 蛋白质,元素组成 分类,性质,结构,2,1.掌握氨基酸的结构特点、分类、命名和化学性质；掌握肽的结构和命名；掌握蛋白质的一级结构、理化性质。,【教学要求】,2.熟悉肽链结构分析方法，蛋白质的二级结构。,3.了解氨基酸和活性肽在医学上的意义、蛋白质的三级和四级结构。,3,第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质,蛋白质是生物体内极为重要的一种生物大分子，有着非常重要的生理功能，如机体内起催化作用的酶、调节代谢的激素及起免疫作用的抗体都是蛋白质。,【前言】,-氨基酸是组成蛋白

2、质的基本单位。,因此没有蛋白质就没有生命。,几乎全部生命现象和所有细胞活动最终都是通过蛋白质的介导来表达和实现的。,4,第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第一节 氨基酸 (一、结构分类命名),第一节 氨基酸,氨基酸(Amino Acid)是分子内同时含有氨基和羧基的化合物。根据氨基和羧基的相对位置, 有、-氨基酸等。,组成蛋白质属于-氨基酸(20种)。表17-1,5,一、氨基酸的结构、分类和命名,第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第一节 氨基酸 (一、结构分类命名),(一) 氨基酸的结构,内盐 偶极离子,固态时IR没有COOH的吸收峰 ，X衍射显示羧基和氨基均成离子状态。,内盐结构, 使其物理性质

3、与一般有机化合物不同, 如熔点较高 ( 200C)，大多难溶于有机溶剂, 而易溶于强酸、强碱等极性溶剂中。,6,第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第一节 氨基酸 (一、结构分类命名),20种常见氨基酸均为-氨基酸，其构型：,L-甘油醛,按D、L标记：除甘氨酸外，都有手性且为L-构型。,按R、S标记：所有手性的-碳原子构型（除半胱氨酸 -碳为R型外）都是S-构型。,L型,7,第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第一节 氨基酸 (一、结构分类命名),(二) 氨基酸的分类,医学上,8,(三) 氨基酸的命名,第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第一节 氨基酸 (一、结构分类命名),按其来源或性质命名。如天门冬氨

4、酸最初由天门冬的幼苗中发现; 甘氨酸因其具有甜味而得名。,2. 俗 名,把氨基当作取代基, 以羧酸做母体, 称为氨基某酸。氨基的位置习惯上用希腊字母、 等表示。,1. 系统命名法,英文缩写符号：Glu, Gly, Ile 中文简称：谷、甘、异亮,9,第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第一节 氨基酸 (一、结构分类命名),（四）营养必需氨基酸,亮、异亮、缬、苯丙、蛋、苏、色、赖8种氨基酸在人体内不能合成或合成量不足，必需由食物蛋白质补充才能维持机体正常生长发育，称为营养必需氨基酸。,讨论：,1、不同年龄段，各种氨基酸的需要量不一样。,2、不同的食物中各种氨基酸的种类和含量不同。动物蛋白所含的氨基酸

5、的种类和比例与人体所需的相近。营养价值高。,3、为了营养均衡，不要偏食，注意食物的合理搭配。,写一本亮色书来看 （缬异苯亮色苏赖蛋）,邓健 制作 张鲁雁 审校,10,二、氨基酸的性质,第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第一节 氨基酸 (四、氨基酸的性质),(一) 氨基酸的酸碱性和等电点,在水溶液中氨基酸以阳离子、阴离子和偶极离子三种形式存在，它们之间形成一动态平衡。,当一种氨基酸溶液的pH调至某一特定值，氨基酸刚好以偶极离子存在，此时正、负电荷相等，静电荷为零，在电场中不发生移动。此时溶液的pH值称为该氨基酸的等电点(Isoelectric Point), 用 pI 表示。,11,将氨基酸的溶液

6、置于电场中，若溶液的： pH pI，主要呈阴离子状态而向正极移动； pH pI，主要呈阳离子状态而向负极移动； pH=pI， 主要以两性离子形式存在。 既不向正极移动，也不向负极移动。,第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第一节 氨基酸 (四、氨基酸的性质),等电点是氨基酸的重要理化常数之一。每种氨基酸都有其特定的等电点。等电点时氨基酸的溶解度最小。,酸性氨基酸： pI 2.8 3.2(pH7.5),电 泳,12,问题：在下面的实验中，各氨基酸将向何方移动？能否用此法来分离氨基酸？,第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第一节 氨基酸 (四、氨基酸的性质),pH6.0缓冲液,pH6.0缓冲液,13,第十

7、七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第一节 氨基酸 (四、氨基酸的性质),问题解答：,缬,谷,在电泳仪中分离氨基酸,pH6.0,赖,14,第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第一节 氨基酸 (四、氨基酸的性质),(二) 氨基酸的脱羧反应,-氨基酸与氢氧化钡一起加热或在高沸点溶剂中回流, 可发生脱羧反应, 失去二氧化碳而得到胺。,在细菌或酶的作用下脱羧反应也可在常温下进行。,15,(三) 氨基酸与亚硝酸反应,第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第一节 氨基酸 (四、氨基酸的性质),氨基酸(伯胺)与亚硝酸作用, 可释放氮气, -NH3+ 被 OH 取代，生成 -羟基酸 。,若定量测定反应中所释放出 N2 的体积,

8、即可计算出氨基酸的含量, 此种方法称为van Slyke 氨基氮测定法,常用于氨基酸和多肽的定量分析。,人民卫生电子音像出版社,16,(四) 氨基酸与茚三酮的显色反应,第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第一节 氨基酸 (四、氨基酸的性质),氨基酸与水合茚三酮在溶液中共热, 经过一系列反应, 最终生成蓝紫色的化合物, 称为罗曼紫。,根据生成紫色化合物颜色的深浅程度，或根据放出CO2气体的体积，可对 -氨基酸 进行定量分析。也常用于层析实验中氨基酸的显色。,罗曼紫(max570nm),邓健 制作 张鲁雁 审校,17,第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第一节 氨基酸 (四、氨基酸的性质),(五) 芳香族

9、氨基酸的紫外吸收性质,酪氨酸、色氨酸和苯丙氨酸等芳香族氨基酸具有紫外吸收，而大多数蛋白质都含有此类氨基酸残基，因此大多数蛋白质也有紫外吸收(280nm)。可进行定性分析。,18,第二节 肽(peptide),第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第二节 肽,肽是氨基酸残基之间彼此通过酰胺键 (肽键)连接而成的一类化合物。其通式为：,氨基酸,氨基酸,二 肽,十肽以下的称为寡肽（oligopeptide） 大于十肽的称为多肽（polypeptide） 肽中的氨基酸单位称为氨基酸残基(amino acid residue),19,第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第二节 肽（一、结构和命名）,一、肽的结构和

10、命名,虽有环肽存在, 但绝大多数的肽呈链状, 称为多肽链,N-末端(N-terminal end)：保留游离-NH2 的一端,也叫氨基末端，一般写在肽链的左边。,C-末端(N-terminal end) : 保留有 -CO2H 的一端，也叫羧基末端, 通常写在肽链的右边。,肽链骨架: 所有链状多肽都有一个共同的骨架,20,第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第二节 肽（一、结构和命名）,肽的结构不仅取决于组成肽链的氨基酸种类和数目, 也与肽链中各氨基酸残基的排列顺序有关。,由2种不同的氨基酸可形成2种二肽：,甘氨酰丙氨酸,丙氨酰甘氨酸,3种不同的氨基酸 三肽 6 种异构体 4种不同的氨基酸 四肽

11、24种异构体,许多种氨基酸按照不同的排列顺序, 构成了自然界中种类繁多的多肽和蛋白质。,21,命名多肽时以C-末端的氨基酸残基为母体, 由 N-端叫起, 依次称为某氨酰（基）某氨酸。,第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第二节 肽（一、结构和命名）,丙-甘-苯丙 (Ala-Gly-Phe),丙氨酸残基,甘氨酸残基,苯丙氨酸残基,N-端,C-端,丙氨酰,甘氨酰,苯丙氨酸,肽的命名：,22,第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第二节 肽（一、结构和命名）,课堂练习：命名下列三肽。,丙氨酸残基,缬氨酸残基,赖氨酸残基,丙氨酰缬氨酰赖氨酸（丙-缬-赖）,23,二、肽键平面,第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第二

12、节 肽（二、肽键平面）,132pm,a,147pm,H,.,a,153pm,组成肽单元的6个原子共平面, 此平面称为肽键平面,肽键具有部分双键的性质。肽键一般呈反式构型。,相邻的肽键平面可围绕C旋转，肽链骨架也可视为一系列通过C原子衔接的肽键平面所组成。,一个四肽分子模型,24,第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第二节 肽（二、肽键平面）,肽的化学性质在某些方面与氨基酸类似, 也以偶极离子形式存在, 具有各自的等电点。,肽也能如脱羧反应、与亚硝酸反应、酰化反应及显色反应等。但多肽是由不同氨基酸残基连接而成，它的性质和功能与氨基酸又有明显差异。如三肽以上的多肽能发生缩二脲反应，缩二脲反应被广泛用于

13、肽和蛋白质的定性和定量分析。,25,第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第二节 肽（三、多肽的结构测定）,三、多肽的结构测定,（一）多肽分子中的氨基酸组成和含量分析,多肽分子量组成及含量氨基酸排列顺序,氨基酸排列顺序,氨基酸分析仪：多肽水解不同pH缓冲液氨基酸 洗脱出来，得氨基酸的组成和含量,桑格(Frederick Sanger)英国生物化学家。1955年确定牛胰岛素的结构，促进了蛋白质结构的研究，获得1958年诺贝尔化学奖。 1980年他还设计出测定DNA核苷酸排列顺序的方法，获1980年诺贝尔化学奖。,26,第三节 蛋白质,蛋白质和多肽都是由20种 L-氨基酸缩合而成的聚酰胺。因此，在小分子

14、多肽和大分子蛋白质之间不存在严格的分界线，通常将分子量较大、结构较复杂的多肽称为蛋白质。蛋白质有稳定的构象。,第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第三节 蛋白质,人体内约有10万种以上的蛋白质，其质量约占人体干重的45。,元素组成和分类,C：5055% H：67.3% O：1924% N：1319% S：04% 微量：P、I、Fe、Mn、Zn,27,第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第三节 蛋白质（一、元素组成和分类）,*根据化学组成、形状和功能等对蛋白质进行分类。,1.按化学组成,2.根据形状,3.按生理功能,28,（一）一级结构（primary structure）,指多肽链中氨基酸残基的排列顺

15、序 。,第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第三节 蛋白质（二、分子结构）,一、蛋白质的分子结构,一级结构 二级结构 三级结构 四级结构,天然状态下均具有独特而稳定的构象,一级结构又称为初级结构或基本结构，二级结构以上属于构象范畴，称为高级结构。,29,人胰岛素分子的一级结构,由 51个氨基酸残基组成 A、B 二条多肽链。A 链内有一链内二硫键，A 链与 B 链之间借 2 条二硫键相连。,第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第三节 蛋白质（二、分子结构）,牛：A8 丙 A10 缬 B30 丙 猪：A8 苏 A10 异亮 B30 丙 人：A8 苏 A10 异亮 B30 苏,30,(二) 蛋白质的空间结构

16、,第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第三节 蛋白质（二、分子结构）,蛋白质空间结构是指多肽链在空间进一步盘曲折叠形成的构象，它包括二级结构、三级结构和四级结构。,1. 蛋白质的二级结构 (secondary structure) 指多肽链的主链骨架在空间盘曲折叠形成的方式，并不涉及侧链R的构象。,包括:-螺旋、-折叠、-转角和无规卷曲等几种类型。,31,第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第三节 蛋白质（二、分子结构）,-螺旋构象:,-螺旋结构俯视图,-螺旋多肽链围绕中心轴呈有规律的螺旋式上升，氨基酸的侧链伸向外侧，每3.6个氨基酸残基螺旋上升一圈。螺旋直径11.1nm。,32,第十七章 氨基酸、多

17、肽和蛋白质 第三节 蛋白质（二、分子结构）,-折叠层 (-pleated sheet):,33,*3. 三级结构 在二级结构基础上盘曲折叠。,第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第三节 蛋白质（二、分子结构）,氢键,疏水力,盐桥,氢键,氢键,疏水力,二硫键,氢键,氢键,34,第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第三节 蛋白质（二、分子结构）,英国J. C. Kendrew肯德鲁 和M. F. Perutz佩鲁兹 用X-衍射法测定了血红蛋白和肌红蛋白三级结构, 获得1962年诺贝尔化学奖。,肌红蛋白三级结构,35,第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第三节 蛋白质（二、分子结构）,*4. 四级结构(quat

18、ernary structure),由两条以上三级结构的多肽链, 通过疏水作用力、盐键等次级键相互缔合。,血红蛋白的四级结构,36,蛋白质的构象改变可引起疾病（疯牛病）。,a螺旋 40% 21% b折叠 3% 54%,正常蛋白含较多a螺旋，可被蛋白酶水解。病变蛋白质虽然氨基酸序列没变，但构象改变很大，含多个b折叠，不能被蛋白酶水解。疯牛病是第一个由蛋白质传染的疾病。,1985年英国疯牛病 (madcow disease) “牛海绵状脑病” 。,三、蛋白质的性质,第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第三节 蛋白质（三、蛋白质的性质）,（一）两性解离和等电点,蛋白质分子末端仍有-NH3+和-CO2-，同时组成肽链的氨基酸残基侧链R上还有不同数量可解离的基团：如赖的-NH3+、精的胍基、组的咪唑基、谷的-CO2-等。因此蛋白质和氨基酸一样, 也具有两性解离和等电点的性质。,pHpI带正电,pHpI 整体不带电易积聚而沉淀析出,pHpI带负电,38,（二）蛋白质的胶体性质,第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第三节 蛋白质（三、蛋白质的性质）,蛋白质分子直径一般在1100nm，属胶体分散系。,利用蛋白质分子胶体颗粒大不能透过半透膜的性质可将蛋白质分离提纯，这种方法称为透析法(dialysis)。,具有胶体溶液的特性, 如布朗运动、丁达尔效应、不能透过半透膜以及具有吸附性质等。,