蛋白質構件氨基酸

1、關于蛋白質的構件氨基酸第一張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月第二張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月第三張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月蛋白質存在于所有的生物細胞中，是構成生物體最基本的結構物質和功能物質。蛋白質是生命活動的物質基礎，它參與了幾乎所有的生命活動過程。引言第四張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月本節學習重點與目標掌握-氨基酸的一般結構掌握20種氨基酸的分類掌握氨基酸兩性特點掌握氨基酸所參與的化學反應（顯色反應）掌握氨基酸分離的方法和原理難點難點第五張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月一、蛋白質的化學組成和分類1.元素組成 蛋白質是一類含氮有機化

2、合物，除含有碳、氫、氧外，還有氮和少量的硫。某些蛋白質還含有其他一些元素，主要是磷、鐵、碘、鋅和銅等。碳和氮元素在蛋白質中的組成百分比約為：碳：50%; 氮：16%。2.蛋白質的估算 平均含氮量約為16%，所以，可以根據樣品中的含氮量來計算蛋白質的大概含量： 蛋白質含量=蛋白氮6.253.氨基酸組成 蛋白質是由20種L-型氨基酸 組成的長鏈分子第六張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月4.蛋白質的分類 1） 按組成： 簡單蛋白質（表21）： 綴合蛋白質（表21） ：（注意輔基的組成）2）按生物學功能分 ： 酶、運輸蛋白、營養和貯存蛋白、激素、受體蛋白、運動蛋白、結構蛋白、防御蛋白等。3）按

3、形狀和溶解度： 纖維狀蛋白質：不溶于水, 結構作用。如膠原蛋白，角蛋白等。 球狀蛋白質 ：易溶于水，細胞中大多屬可溶性蛋白。如酶、轉運蛋白、抗體等。 第七張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月酸水解：H2SO4或HCI能使蛋白質完全水解；不引起消旋作用，但色氨酸完全被破壞，天冬酰胺、谷胺酰胺脫酰胺基；堿水解：NaOH能使蛋白質完全水解；色氨酸穩定，但大多數氨基酸遭破壞并引起消旋現象；酶水解：部分水解；不產生消旋，不破壞氨基酸；主要用于蛋白質一級結構分析，如：胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、胃蛋白酶等。二、蛋白質的水解第八張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月胰蛋白酶 Lys X Arg X胰凝

4、乳蛋白酶 TyrX TrpX PheX胃蛋白酶 Phe(Trp、 Try、 Leu)Phe(Trp、 Try、 Leu)Glu蛋白酶 GluX（V8蛋白酶）Arg蛋白酶 ArgX第九張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月有一個七肽經分析其氨基酸組成為Lys, Pro, Arg, Phe, Ala, Tyr和Ser。此肽DNFB不反應。用胰凝乳蛋白酶降解得到兩個肽段，其氨基酸組成分別為Ala, Tyr, Ser和Pro, Phe, Lys, Arg， 這兩個肽段與DNFB反應，分別生成DNP-Ser和DNP-Lys。此肽與胰蛋白酶作用，同樣生成兩個肽段，它們的氨基酸組成分別為Arg, Pro

5、和Phe, Tyr, Lys, Ser, Ala。試推測此多肽的結構和氨基酸的順序并說明推測理由。 習題第十張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月三、氨基酸的一般結構結構通式：與羧基相連的C上都有一個氨基，氫原子和可變的R基。如圖aa結構通式：除Gly外 , C是不對稱C ： 1.具有兩種立體異構體 D-型和L-型 2.具有旋光性 左旋（-）或右旋（+）第十一張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月非極性中性疏水氨基酸極性中性氨親水基酸酸性氨基酸堿性氨基酸四、氨基酸的分類* 20種氨基酸的英文名稱、縮寫符號及分類如下:第十二張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月1.中性非極性氨基酸（

6、7種）： 側鏈為脂肪族或芳香族，無極性基團或僅極弱極性的基團，高度疏水。第十三張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月2.中性極性氨基酸（8種）： 側鏈有極性，但不解離（即不帶電荷），或僅極弱的解離，有親水性。第十四張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月3. 酸性氨基酸（2種）：天冬氨酸、谷氨酸側鏈有能解離的極性基團（ -C00H ），在中性溶液時顯酸性，親水性強。第十五張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月4. 堿性氨基酸（3種） ：賴氨酸、精氨酸、組氨酸側鏈有極性基團，且解離，在中性溶液中顯堿性，親水性強。賴氨酸：側鏈有-NH2基。精氨酸：側鏈有胍基。 組氨酸：側鏈有咪唑基。 第

7、十六張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月 另外，根據氨基酸的結構,氨基酸可分為脂肪族氨基酸,芳香族氨基酸和雜環氨基酸: 脂肪族氨基酸: 一氨基一羧基氨基酸:Gly Ala Val * Leu* Ile* 一氨基二羧基氨基酸:Asp Glu Asn Gln 二氨基一羧基氨基酸:Lys* Arg 含硫氨基酸: Cys Met* 含羥基氨基酸: Ser Thr*芳香氨基酸:Tyr Phe*雜環氨基酸:His Pro Trp* 第十七張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月（二）不常見的蛋白質氨基酸也稱修飾氨基酸，是在蛋白質合成后，由基本氨基酸修飾而來。 4-羥脯氨酸和5-羥賴氨酸，這兩種氨基

8、酸主要存在于結締組織的纖維狀蛋白中。第十八張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月第十九張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月（三）非蛋白質氨基酸不組成蛋白質，但有生理功能。（2）D-型氨基酸 D-Glu、D-Ala（肽聚糖中）、D-Phe（短桿菌肽S）（3）-、-、-氨基酸 -Ala（泛素的前體）、-氨基丁酸（神經遞質）。第二十張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月（一）氨基酸的解離氨基酸在晶體和水溶液中主要以兩性離子形式存在，極少數為中性分子。氨基酸在兩性離子時，氨基是以質子化(NH3+)形式存在，羧基是以離解狀態(COO-)存在。兩性離子既有酸的作用，又有堿的作用。五、氨基酸的

9、酸堿性質第二十一張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月（二）氨基酸的等電點氨基酸分子的整體帶電性質與溶液的pH有關，改變溶液pH可以使氨基酸帶上正電荷，負電荷或者正好處于凈電荷為零的兼性離子狀態。 等電點：當溶液濃度為某一pH值時，氨基酸分子中所含的-NH3+和-COO-數目正好相等，凈電荷為0。這一pH值即為氨基酸的等電點，簡稱pI。在等電點時，氨基酸既不向正極也不向負極移動，即氨基酸處于兩性離子狀態，少數離解成數目相等的陰、陽離子。 pH = pI時，氨基酸凈電荷為零； pH pI時，兩性離子釋放質子，氨基酸帶負電荷，在電場中向正極移動； pH PIPHPI等電點（PI)正電荷負電荷第

10、二十三張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月氨基酸的等電點可依其分子中氨基、羧基和R基的解離常數（pKa）值求出。第二十四張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月氨基酸等電點的計算公式可分為下列情況： 1. 非極性R基氨基酸和不帶電荷的極性R基氨基酸（半胱氨酸除外）：pI = (pKa1 + pKa2 )/2 2.帶負電荷的極性R基的氨基酸（酸性氨基酸）：pI = (pKa1 + pKR-COO- )/2 半胱氨酸（Cys)不屬酸性氨基酸，但其SH具有弱酸性，在PH7.0時， Cys的SH部分解離，故其PI按酸性氨基酸計算。 3.帶正電荷的極性R基的氨基酸（堿性氨基酸）：pI = (pK

11、a2 + pKR-NH2 )/2 第二十五張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月例如：Glu的pKa12.19， pKa2 9.67 ， pKR 4.25 ，計算其等電點? 解：根據等電點的定義，近似求出 pI=（pKa1+pKR)/2=(2.19+4.25)/2=3.22第二十六張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月六、氨基酸的化學性質1、-氨基參與的反應（1）與甲醛發生羥甲基反應氨基酸的氨基被羥甲基化后，堿性下降，可用酚酞作為滴定的指示劑，來測定氨基酸的濃度。第二十七張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月（2）與亞硝酸反應RCHCOOHNH3+HNO2RCHCOOHOH+N2+

12、H2O產生的氮氣一半來自氨基酸，另一半來自亞硝酸，可測定氮氣的體積計算氨基酸的量（Van Slyke法）第二十八張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月（3）酰化反應R1-C-X + H2N-CHCOO-OR2OH-R1-C-HN-CH-COO-OR2X=Cl, OCOR氨基酸酰化產物R1-C-OH + H2N-CH-COO-OR2DCCR1-C-HN-CH-COO-OR2第二十九張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月（4）烴基化反應親核第三十張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月 與2,4-二硝基氟苯(DNFB)的反應第三十一張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月第三十二張，P

13、PT共七十二頁，創作于2022年6月（5）生成西佛堿的反應E-NH2 + O=CCH2OPO32-CH2OH+ H+E-N=C+HCH2OPO32-CH2OH + H2O酶活性中心磷酸二羥丙酮質子化西佛堿第三十三張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月（6）脫氨基和轉氨基反應R-CH-COO-NH3+R-C-COO-O+ NH4+-OOCCH2CH2-CH-COO- + CH3-C-COO-NH3+O-OOCCH2CH2-C-COO- O+ CH3-CH-COO-NH3+氧化酶谷丙轉氨酶-酮酸谷氨酸丙酮酸第三十四張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月2、-羧基參與的反應（1）成鹽反應RC

14、HCOOH + NaOHNH2RCHCOONa +H2ONH2（2）成酯反應RCHCOOH + C2H5OHNH2HCl氣RCHCOOC2H5NH2.HCl當羧基變成乙酯后，羧基的化學性質就被掩蔽了，而氨基的化學性質就突出地顯示出來。第三十五張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月（3）形成酰鹵的反應YNHCRHCOOH + PCl5YNHCRHCOCl酰化氨基酸酰化氨基酰氯使氨基酸的羧基活化，易于另一氨基酸的氨基結合，在合成肽的工作上常用。Y:保護基，可為酰基 （4）疊氮反應H2N-CHR-COOHYHN-CHR-COOHYHN-CHR-COOCH3酰化氨基酸酰化氨基酸甲酯NH2NH2（-

15、CH3OHYHNCHRCONHNH2酰化氨基酸的肼衍生物氨基酸的疊氮衍生物常作為多肽合成的活性中間體第三十六張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月（5）脫羧反應 H2NCHRCOOH脫羧酶CO2 + RCH2NH2胺GABA是一種抑制性神經傳導物質,缺乏容易導致緊張焦慮,易發于高壓人群中!第三十七張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月3、-氨基和羧基共同參與的反應（1）茚三酮反應:氨基酸可與茚三酮縮合產生藍紫色化合物，最大吸收峰在570nm。該反應可作為蛋白質定性、定量分析的基礎。第三十八張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月（2）成肽反應+-HOH甘氨酰甘氨酸肽鍵第三十九張，PP

16、T共七十二頁，創作于2022年6月4、側鏈基團的化學性質（1）巰基的性質A、弱酸性B、與鹵代烴發生反應，生成烴基衍生物C、絡合反應D、形成二硫鍵E、與DTNB反應F、被氧化成磺基丙氨酸第四十張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月-OOC-CH-CH2-SH-NH3+C6H5CH2OCOClC6H5CH2ClICH2CONH2-OOC-CH-CH2-S-COOCH2C6H5NH3+-OOC-CH-CH2-S-CH2C6H5+HClNH3+-OOC-CH-CH2-S-CH2CONH2NH3+與鹵代烴反應,生成穩定的烴基衍生物第四十一張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月氧化還原反應絡合反應

17、COO-Hg+HO-CysCH2SHCysCH2SCOO-Hg+第四十二張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月與DTNB(硝基苯甲酸二硫化合物)反應H3+NCHCH2S- +COO-SSCO2HNO2CO2HNO2H3+NCHCH2S-SCOO-CO2HNO2+NO2COO-HS其反應物在412nm波長處有強烈吸收,應用該反應可以用比色法測定半胱氨酸的含量.第四十三張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月被過氧甲酸氧化成磺基丙氨酸H3+NCHCH2SHCOO-HCO3HH3+NCHCH2SO3HCOO-磺基丙氨酸-OOC-CHCH2-S-S-CH2CHCOO-Cys 半胱氨酸二硫鍵HCO

18、3HH3+NCHCH2SO3HCOO-磺基丙氨酸2第四十四張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月（2）羥基的性質-N-CH-C-HOCH2OPO32-絲氨酸磷酸酯第四十五張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月（3）咪唑基的性質鎳離子NHN咪唑環第四十六張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月NN咪唑環CH2-CH-COO-PO32-NH3+磷酸組氨酸HNNECH2+O2NSOOOCH3HN咪唑環N+ECH2CH3+O2NSO3-對硝基苯磺酸甲酯組氨酸殘基(酶活性中心)第四十七張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月（4）甲硫基的性質H2NCH(CH2)2SCH3+COO-14CH3

19、I弱堿H2NCH(CH2)2SCOO-14CH3巰基試劑CH3H2NCH(CH2)2SCH3+COO-H2NCH(CH2)2S14CH3COO-第四十八張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月（5）芳香環的性質本部分主要做了解掌握.明確三種氨基酸,苯丙氨酸,酪氨酸和色氨酸三種氨基酸中含有芳香環 。第四十九張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月七、氨基酸的旋光性和光譜性質（一）氨基酸的旋光性和立體化學1.氨基酸的構型氨基酸構型：L型、D型。第五十張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月除了蘇、異亮有四種光學異構體,甘氨酸只為L型外，其余17種氨基酸有兩種光學異構體：L型、D型。構成蛋白質

20、的氨基酸均屬L-型。第五十一張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月外消旋物：D-型和L-型的等摩爾混合物。 L-蘇和D-蘇組成消旋物；L-別-蘇和D-別-蘇組成消旋物。第五十二張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月2.氨基酸的旋光性氨基酸的旋光性（符號和大小）取決于它的R基的性質，并與溶液的pH值有關。比旋是氨基酸的物理常數之一，蛋白質中L型氨基酸的比旋光度見表2-3。Gly無手性C，無旋光性; H2NCHCOOHH第五十三張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月（二)氨基酸的光譜性質氨基酸的光吸收性 20種基本氨基酸在可見光區都沒有光吸收，在紅外區和遠紫外區有光吸收。在近紫外區（2

21、00-400nm）只有芳香族氨基酸（ Tyr、Phe、Trp的R基含有共軛雙鍵）有光吸收。 （nm） Tyr 275 1.4103 Phe 257 2.0102 Trp 280 5.6103 蛋白質在280nm有最大紫外吸收光吸收， 分光光度法鑒定。核磁共振（NMR）：在aa和Pro化學 表征方面起重要作用。第五十四張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月 蛋白質因含有這些氨基酸，所以也有紫外吸收能力，一般在280nm波長處有最大光吸收，因此能利用紫外吸收法鑒定并測定樣品中蛋白質的含量。第五十五張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月紫外分光光度計的原理及應用分光光度計的構造 無論哪一類分

22、光光度計都配有下列組成部分：光源、單色光器、比色皿、檢測器系統以及各部分電源，其組成順序如下:第五十六張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月7220型分光光度計外觀及各部分名稱及功能： （正視圖） （背視圖）1.樣品室門 2.顯示窗 3.波長顯示窗 4.波長調節旋鈕 5.儀器電源開關 6.儀器操作鍵盤 7.樣品池拉手 8.打印機輸出接口 9.電源插座7220型分光光度計示意圖 第五十七張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月儀器使用方法: 1.使用前，應檢查儀器各部件是否正常。 2.轉動波長選擇器（在波長顯示窗上觀察），選取所需波長。 3.打開儀器電源開關，方式選擇指示燈應在透光率位置，

23、選標樣點應在第一點，預熱10分種。 4.在樣品池中，第一格放置空白杯，第二格放置擋光塊，第三、四格放置待測樣品杯。隨手關好樣品室門。 5.拉動樣品室拉手，使空白杯處于光路中，按調100選擇鍵，待顯示100.0時，即表示已調好T=100。 6.再拉動樣品室拉手，使擋光塊處于光路中，觀察顯示是否為零，如不為0.0，則按調零選擇鍵使顯示為0.0。 7.打開樣品室門，取出擋光塊，換入標準杯，關好樣品窗口。 8.拉動樣品室拉手，再使空白杯處于光路，按工作方式選擇鍵為“測光密度”，此時顯示應為0.000（如不為零再按一次調100選擇鍵）。然后將其它比色杯送入光路，從顯示窗口中讀取相應的光密度值。 9.使用

24、完畢，關好電源，關好樣品室門，洗凈比色杯并空干。 第五十八張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月八、氨基酸混合物的分離和分析層析法也稱色譜法，是1903年俄國植物學家Michael Tswett發現并命名的。他將植物葉子的色素通過裝填有吸附劑的柱子，各種色素以不同的速率流動后形成不同的色帶而被分開，由此得名為“色譜法”（Chromatography) 。后來無色物質也可利用吸附柱層析分離。1944年出現紙層析。以后層析法不斷發展，相繼出現氣相層析、高壓液相層析、薄層層析、親和層析、凝膠層析等。第五十九張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月層析法的基本原理層析法是利用混合物中各組分物理化

25、學性質的差異（如吸附力、分子形狀及大小、分子親和力、分配系數等），使各組分在兩相（一相為固定的，稱為固定相；另一相流過固定相，稱為流動相）中的分布程度不同，從而使各組分以不同的速度移動而達到分離的目的。第六十張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月（一）基于分配系數差異的分離方法分配層析法 分配系數 Kd=CACBCA：一種物質在A相（流動相）中的濃度 CB：一種物質在B相（固定相）中的濃度 原理：主要根據被分析的樣品（如aa混合物）在兩種互不相溶的溶劑中分配系數的不同而達到分離的目的。 固定相和流動相 混合物在層析系統中的分離決定于該混合物的組分在兩相中的分配情況。第六十一張，PPT共七十

26、二頁，創作于2022年6月1、柱層析 層析柱中的填充劑或支持劑表面附著一層結合水作為固定相，沿固定相流過的與它互不相溶的溶劑是流動相。當用洗脫劑洗脫時，柱上端的氨基酸混合物在兩相之間會按不同的分配系數以不同的速度向下移動。分部收集層析柱下端的洗脫液，然后分別用茚三酮顯色定量，以氨基酸量對洗脫液體積作圖得洗脫曲線，曲線中的每個峰相當于某一種氨基酸。加洗脫劑氨基酸樣品支持劑層析柱分部收集1.00.50.1光吸收值 20 40 60 80 100 120 流出液（毫升）第六十二張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月2、紙層析 固定相：濾紙纖維素上吸附的水 流動相：展層用的溶劑層析時，混合氨基酸在

27、這兩相中不斷分配，使它們分布在濾紙的不同位置上。基本步驟：點樣、展層、顯色、定性（定量） 層析時，將樣品點在濾紙的一個角上，稱為原點。然后將其放入一個密閉的容器中，用一種溶劑系統進行展層，當溶劑展層至距濾紙上沿1cm時（約要40分鐘），取出濾紙，作好前沿位置標記后，烘干濾紙（1分鐘） 。向濾紙上噴茚三酮顯色液至顯色，就會在濾紙上出現各種氨基酸的斑點。丁醇-醋酸 氨基酸的濾紙層析圖譜第六十三張，PPT共七十二頁，創作于2022年6月 由于各種氨基酸具有不同的遷移率（ Rf ），因此它們就會彼此分開。將各顯色斑點的Rf值與標準氨基酸的Rf值比較，可得知該斑點的成分 。溶劑前沿氨基酸顯色點濾紙原點XY濾紙層析中的Rf值，Rf =X/Y 斑點