氨基酸和肽主题医学知识.ppt

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,资料仅供参考,不当之处，请联系改正。,1,、蛋白质概述,构成细胞中各组分的重要物质,they provide,mechanical support,（支撑作用，膜，染色体）,They function as,catalysts,（催化剂，酶）,and,immune protection,（免疫球蛋白）,维持重要的生命活动,they,transport and store nutriment,（运输储存）,they,generate movement,（动力蛋白）,they transmit,nerve impulses,（神经冲动）,they control,growth and differentiation,（生长和分化）,.,蛋白质参与了几乎所有的生命活动过程。,Therefore,，蛋白质是生命活动的物质基础，它是构成生物体最基本的结构和功能物质。,人类食物和营养中地位重要,（,1,）元素组成：,碳,50,-55%,氢,6.5-7.3,氧,19-24,氮,16%,硫,0.23-2.4,其他 微 量,1.1,蛋白质的化学组成,蛋白质的含量测定,凯氏（,Kjedahl,）定氮法：,根据生物样品中的含氮量来计算蛋白质的大概含量：,蛋白质含量,=,试样中氮含量,6.25,6.25,为蛋白质系数，即,1,克氮所代表的蛋白质量（克数）,(1/16%),1.2,蛋白质的大小与分子量,蛋白质分子量：约,6000,到,1000000,道尔顿（,Da,）或更大。,有些寡聚蛋白质的分子量可高达数百万甚至数千万。,1.3,蛋白质的分类,依据蛋白质的外形分类,Globular protein,和,fibrous protein,球状蛋白质：,globular protein,外形接近球形或椭圆形，溶解性较好，能形成结晶，大多数蛋白质属于这一类。,纤维状蛋白质：,fibrous protein,分子类似纤维或细棒。分子轴比,(,长轴短轴,),大于,10,依据蛋白质的组成分类,简单蛋白,(simple protein),：,结合,/,缀合蛋白,(conjugated protein),含金属离子、脂质、糖类或核酸等的蛋白质,prosthetic group,（辅基）,ligand,（配体）,1.4,分子组成,经酸、碱和酶处理蛋白质,，使其彻底水解得到产物为,氨基酸，,组成蛋白质的常见,20,种氨基酸中除脯氨酸外，均为,-,氨基酸,：,可变部分,不变部分,2,、蛋白质的基本结构单位,氨基酸（,amino acid,）,氨基酸的结构,氨基酸的分类,氨基酸的理化性质,180,多种,组成蛋白质的常见氨基酸为,20,种，由相应遗传密码编码,根据是否组成蛋白质来分：,蛋白质中常见氨基酸（基本氨基酸）,蛋白质中不常见氨基酸,非蛋白氨基酸,2.1,蛋白质常见氨基酸,氨基酸：与羧基相连的,碳原子上具有氨基,依据,R,基团极性分类,按照,PH6.0-PH7.0,时,R,基团的极性,极性：一个共价分子是极性的，是说这个分子内电荷分布不均匀，或者说，正负电荷中心没有重合,分子的极性对物质溶解性有很大影响。极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂，也即“相似相溶”,水是极性化合物,极性,溶于水，非极性,不溶于水,（,1,）非极性,R,基团氨基酸,8,种,Ala(,丙氨酸）,Val,（缬氨酸）,Leu,（亮氨酸）,Ile,（异亮氨酸）,Phe,（苯丙氨酸）,Trp,（色氨酸）,Pro,（脯氨酸）,疏水性，位于蛋白质的疏水中心,Ala,Val,亮氨酸,Leu,异亮氨酸,Ile,Pro,的,-,亚氨基是环的一部分，因此具有特殊的刚性结构。它在蛋白质空间结构中具有极重要的作用，,Pro,残基通常位于骨架方向发生变化的位置。,甲硫氨酸,Met,脯氨酸,Pro,含 苯 环,苯丙氨酸,Phe,色氨酸,Trp,(2),不带电荷的极性,R,基团氨基酸,7,种,Ser(,丝氨酸）,Thr,（苏氨酸）,Tyr,（酪氨酸）,Asn,（天冬酰胺）,Gln(,谷氨酰胺）,Cys,（半胱氨酸）,Gly,（甘氨酸），,溶于水，形成氢键,Ser,的,-OH,基是一个极性基团，易与其它基团形成氢键，具有重要的生理意义。,在大多数酶的活性中心都发现有,Ser,残基。,-OH,易发生磷酸化修饰，以此调节酶的活性。,丝氨酸,Ser,ine,苏氨酸,Thr,eonine,酪氨酸,Tyr,osine,天冬氨酸,Asp,artate,谷氨酰胺,Gl,utami,n,e,甘氨酸,Gly,cine,半胱氨酸,Cys,teine,酶活性基团,（,3,）带负电,R,基团氨基酸,2,种,天冬氨酸（,Asp,）谷氨酸（,Glu,），,酸性氨基酸,天冬氨酸,Asp,artate,谷氨酸,Glu,tamate,侧链羧基解离,它们在生理条件下带有负电荷。,（,4,）带正点的,R,基团氨基酸,碱性氨基酸，,3,种,Lys,（赖氨酸）,Arg,（精氨酸）,His,（组氨酸）,精氨酸,Arg,inine,（,R,）,Lys,（赖氨酸）,组氨酸,His,tidine,（,H,）,-,氨基,-,-,咪唑基丙酸,是,R,基团的,PH,值最接近生理,pH,值（,7.0,）的一种,aa,，在接近中性,pH,时，可离解平衡，具有缓冲能力。,要 点,非极性氨基酸一般位于蛋白质的疏水核心，带电荷的氨基酸和极性氨基酸位于蛋白质表面。,酶的活性中心：,His,、,Ser,、,Cys,唯一氨基是环的一部分的,aa:Pro,R,基团,PH,值接近,7.0,的,aa:His,含苯环的,aa:Phe,、,Tyr,、,Trp,其他分类方式,按,R,基团的结构来分：脂肪族,芳香族,杂环族,根据来源分：,内源氨基酸和外源氨基酸,从营养学角度分：,必需氨基酸和非必需氨基酸,Ile Met Val Leu Trp Phe Thr Lys,一 家 写 两 三 本 书 来,2.2,蛋白质中的不常见氨基酸,有些氨基酸虽然不常见但在某些蛋白质中存在。这些氨基酸都是由相应的基本氨基酸衍生而来的。,其中重要的有,4-,羟基脯氨酸、,5-,羟基赖氨酸、,N-,甲基赖氨酸、和,3,5-,二碘酪氨酸等。其结构如下：,结缔组织的胶原蛋白,结缔组织的胶原蛋白,甲状腺球蛋白,2.4,非蛋白氨基酸,广泛存在于各种细胞和组织中，呈游离或结合态，但并不存在蛋白质中的一类氨基酸（,150,多种），大部分也是蛋白质氨基酸的衍生物。,H,2,N-CH,2,-CH,2,-COOH H,2,N-CH,2,-CH,2,-CH,2,-COOH,-,丙氨酸,-,氨基丁酸,VB3/,泛酸,/,遍多酸的成分,神经递质,非蛋白氨基酸存在的意义,1.,作为细菌细胞壁中肽聚糖的组分：,D-Glu D-Ala,2.,作为一些重要代谢物的前体或中间体,:,-,丙氨酸（,V,B3,）、鸟氨酸（,Orn,）和胍氨酸（,Cit,）,(,尿素,),3.,是神经传导的化学介质：,-,氨基丁酸,4.,有些氨基酸只作为一种,N,素的转运和贮藏载体,（刀豆氨酸）,5.,防御作用：,D-,环,Ser(,抗生素，链霉菌属细菌产生），抑制细菌细胞壁形成，抗结核菌药物,;5-,羟色氨酸防治毛虫危害,绝大部分非蛋白氨基酸的功能尚不清楚。,2.5,氨基酸的理化性质,2.5.1,氨基酸的构型和旋光性,氨基酸都含有一个手性,-,碳原子,(,Gly,除外）,，具有旋光性，,有两种光学异构体：,L,型、,D,型,。,构成,protein,的氨基酸均属,L-,型,(,除,Gly,）。,2.5.2,氨基酸的两性性质和等电点,氨基酸的,两性解离性质,氨基酸在中性,pH,时，羧基以,COO,-,，氨基以,NH,+,形式存在，这样的氨基酸分子含有一个正电荷和一个负电荷，称为,兼性离子,氨基酸和氯化钠一样，是离子晶格，因此熔点高,COOH,的解离常数为,2.0,左右，在,pH3.5,时，以,COO-,存在；,NH,的解离常数为,9.4,左右，当,pH pI,时，氨基酸带负电荷，向正极移动。,pH=pI,时，氨基酸净电荷为零。,pH pI,时，氨基酸带正电荷，向负极移动。,碱性,酸性,2.5.3,氨基酸的光吸收,20,种氨基酸在可见光区都没有光吸收，但在,远紫外区,(220nm),均有光吸收。,在,近紫外区,(220-300nm),只有,Tyr,、,Phe,和,Trp,有吸收光的能力。,紫外吸收法定量蛋白质的依据,1,）酰化反应：氨基被酰化，具有保护氨基的作用,丹磺酰氯（,DNS-Cl,，,5,二甲基氨基萘,-1-,磺酰氯）,DNS-,氨基酸,被紫外光激发后,发黄绿色荧光,DNS-Cl,可用于多肽链,N,末端氨基酸的标记,（,1,）,-NH2,参加的反应,2.5.4,氨基酸参与的化学反应,2,）烷基化反应,A.2.4,二硝基氟苯反应（,DNFB,、,FDNB,）,Sanger,反应,DNP-,氨基酸，有机相（黄色）层析分离,OH,-,此反应最初被,Sanger,用来鉴定多肽、蛋白质,N,末端氨基酸,苯异硫氰酸酯反应（,PITC,，,Edman,反应）,PTH-,氨基酸，无色有机相，层析分离,Edman,用此反应来鉴定多肽和,protein,的,NH,2,末端氨基酸。现用于蛋白质序列自动分析。,例如：,GlyAlaSerLeuPhe,PTCGlyAlaSerLeuPhe,无水强酸裂解：,PTHGly,、,AlaSerLeuPhe,（,1,）耦联,PITC,H,NA-B-C-D pH8-9,，,40,PTC,A-B-C-D,（,2,）裂解,PTC,A-B-C-D +TFA,无水,三氟乙酸,ATZ,A +H2NB-C-D,（,3,）转化,ATZ,A PTHA,（层析法分离）,Edman,反应步骤：一次水解一个端氨基酸,1),与茚三酮反应,茚三酮在弱酸中与,-,氨基酸共热，引起氨基酸的氧化脱氨、脱羧反应。最后，茚三酮与反应产物,氨及还原茚三酮反应，,生成紫色物质。（,max=570nm,）可用分光光度法在,570nm,处测定各种氨基酸,氨基酸定性、定量分析。,2-NH2,和,-COOH,共同参加的反应,2,）成肽反应,一个氨基酸的,羧基,与另一个氨基酸的,氨基,之间失水形成的酰胺键称为,肽键,，所形成的化合物称为,肽,。,一个氨基酸的,羧基,与另一个氨基酸的,氨基,之间失水形成的酰胺键称为,肽键,，所形成的化合物称为,肽,。,一、肽与肽键,由两个氨基酸组成的肽称为,二肽,，由几个到十几个氨基酸组成的肽链叫,寡肽,，更长的肽链叫,多肽,。组成多肽的氨基酸单元称为,氨基酸残基,。,肽键,（,peptide bond）,酰胺氮与羰基氧之间发生共振相互作用,肽键中的,C-N,键具有部分双键性质，不能自由旋转。,组成肽基的,4,个原子和,2,个相邻的,C,原子倾向于形成平面，即酰胺平面，也称肽平面,反式结构比较稳定，肽链中的肽都是反式（,pro,除外）,在多肽链中，氨基酸残基按一定的顺序排列，这种排列顺序称为氨基酸顺序,通常在多肽链的一端含有一个游离的,-氨基，称为,氨基端或,N-,端,；在另一端含有一个游离的,-羧基，称为,羧基端或,C-,端,。,氨基酸的顺序是,从,N-,端的氨基酸残基开始，以,C-,端氨基酸残基为终点,的排列顺序。如上述五肽可表示为：,Ser-Val-Tyr-Asp-Gln,肽链中,AA,的排列顺序和命名,四肽的结构,多肽、蛋白质的双缩脲反应,双缩脲反应,在碱性溶液中，双缩脲,(NH2-CO-NH-CO-NH2),可与铜离子产生紫红色的络合物,一,般分子中含有氨基甲酪基（即肽键：,-CO-NH-,）的化合物与碱性铜溶液作用，就会形成紫色或蓝紫色络合物,多肽或蛋白质中有多个肽键,也能与铜离子发生双缩脲反应，,游离氨基酸无此反应。因此反应可用来区分肽（蛋白质）与氨基酸,此反应借助分光光度计可测定蛋白质的含量,天然存在的重要多肽,在生物体中，多肽最重要的存在形式是作为蛋白质的亚单位。,多肽与蛋白质区别？,但是，也有许多分子量比较小的多肽以游离状态存在。这类多肽通常都具有特殊的生理功能，常称为,活性肽,（,active peptide,）。,活性肽,具有人体代谢和生理调节功能,易消化吸收,有促进免疫、激素、酶抑制剂、抗菌、抗病毒、降血脂等作用,食用安全性及高,是当前国际食品界和医学界最热门的研究课题之一，是极具发展前景的功能因子。,CO-NH-CH-CO-NH-CH2-COOH,CH,2,CH,2,CHNH,2,COOH,CH2,SH,谷胱甘肽存在与动、植物及微生物中：,在细胞内参与氧化还原过程，清除内源性过氧化物和自由基，保护细胞膜。维护,protein,活性中心的巯基处于还原状态。,2,GSH,GS-SG,（1）谷胱甘肽,GluCysGly,-谷氨酰半光氨酰甘氨酸,由细菌分泌的多肽，有时含有,D-,氨基酸和一些非蛋白氨基酸。如鸟氨酸（,Orn,ithine）。,具有抗菌作用。,L-Leu-D-Phe-L-Pro-L-Val,L-Orn L-Orn,L-Val-L-Pro-D-Phe-L-Leu,短杆菌肽,S(,环十肽),（2）短杆菌肽（抗生素）,（,3）脑啡肽,5肽，具有镇痛作用，已发现几十种。,Met-,脑啡肽：,TyrGlyGlyPhe,Met,Leu-,脑啡肽：,TyrGlyGlyPhe,Leu,Leu-,脑啡肽，既有镇痛作用又不会象吗啡那样使人上瘾。,某些“脑肽”与机体的学习记忆、睡眠、食欲和行为都有密切关系。,（5）肽类激素,学习要求,理解和掌握,氨基酸的结构通式,重要氨基酸的名字与字母简写（,8,种常见氨基酸、含苯环的、酶的活性中心、接近生理,PH,的氨基酸）,氨基酸的重要性质（两性解离、等电点、茚三酮、成肽）,了解,氨基酸的分类，非常见氨基酸、非蛋白氨基酸,肽学习要求,理解和掌握：,肽键和肽的概念，会写出肽键的结构,肽的写法,:,从,N,端到,C,端,肽（蛋白质）可发生双缩脲反应，区别于氨基酸,了解,肽键的旋转受限制，酰胺平面,常见活性肽,