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第2章 蛋白质1.2.1蛋白质的分类n蛋白质占生物体干重最多的有机质，一般为45%50%。n蛋白质是由C50%、H7%、O23%、N16%及少量的S03%,有些蛋白质还含有Fe、Cu、P等。n蛋白质的平均含氮量为16%，这是蛋白质元素组成的一个特点，也是凯氏定氮（kjeldah method）法测定蛋白质含量的计算基础。蛋白质的含量（总氮量无机氮含量）6.252.n蛋白质是生物体内种类最多，结构最复杂，功能多样化的大分子。1、根据分子形状分类球状蛋白肌纤维状蛋白膜蛋白2、根据分子组成分类蛋白质的分类：3.n简单蛋白（清蛋白、球蛋白、谷蛋白、精蛋白、组蛋白等）n结合蛋白（核蛋白、糖蛋白、脂蛋白、色蛋白、磷蛋白）3、根据功能分酶调节蛋白（如激素）贮存蛋白转动蛋白运动蛋白4.2.2 蛋白质的组成单位氨基酸n蛋白质的水解成氨基酸n酸水解：5N或10NHCl，煮沸回流16-24hr。水解彻底，得L氨基酸。但色氨酸几乎全部被破坏n碱水解：6NNaOH,煮沸6hr。色氨酸不被破坏，但产生的氨基酸发生旋光异构作用，得D型和L型两类氨基酸（D型不被人体利 用），营养价值减半n蛋白酶水解：条件温和，氨基酸完全不被破坏，不发生旋光异构现象，但水解不彻底，中间产物 较多氨基酸是蛋白质的基本结构单元5.一、氨基酸（一、氨基酸（amino acids）简简写写AA蛋白蛋白质质的构件分子的构件分子Protein Architecture 2.2.1 氨基酸的氨基酸的结结构通式构通式6.（二）（二）氨基酸的氨基酸的结结构通式构通式地球上天然形成的地球上天然形成的AA300种以上。种以上。构成蛋白构成蛋白质质的的AA只有只有20余种余种，且都且都是是-氨基酸氨基酸。7.氨基酸的氨基酸的结结构通式构通式 8.n-C-C-C-C-COOH-C-C-C-C-COOH n-C-C-C-C(NH-C-C-C-C(NH2 2)-COOH -)-COOH -氨基酸氨基酸 n-C-C-C(NH-C-C-C(NH2 2)-C-COOH -)-C-COOH -氨基酸氨基酸 n-C-C(NH-C-C(NH2 2)-C-C-COOH -)-C-C-COOH -氨基酸氨基酸什么是什么是-氨基酸？氨基酸？9.10.脯氨酸是-亚氨基酸11.2.2.2 2.2.2 氨基酸的分氨基酸的分类类（一）常（一）常见见的蛋白的蛋白质质氨基酸氨基酸构成蛋白质的20种氨基酸出现频率高，直接作为合成蛋白质的构件分子，有自己的密码子，这类氨基酸称为标准氨基酸，为方便分析，一般按照氨基酸侧链的极性和电荷情况将20种氨基酸分为5类；12.按基性按基性质质分分类类：、非极性脂肪族、非极性脂肪族基基aa甲硫氨酸甘氨酸缬氨酸异亮氨酸亮氨酸丙氨酸13.2、非极性芳香族族基、非极性芳香族族基aa 苯丙氨酸色氨酸脯氨酸14.3 3、不、不带电带电荷的极性基荷的极性基aaaa丝氨酸苏氨酸天冬酰胺谷氨酰氨半胱氨酸酪氨酸15.4 4、带带正正电电荷的基荷的基aaaa组氨酸精氨酸赖氨酸16.5 5、带负电带负电荷的基荷的基aaaa天冬氨酸谷氨酸17.按基的化学按基的化学结结构分构分类类：、脂肪径脂肪径侧链侧链aaaa（）（）中性中性aaaa18.（2 2）含含羟羟基或硫基或硫aaaa丝氨酸 半胱氨酸 苏氨酸 甲硫氨酸19.（）酸性（）酸性aaaa及其及其酰酰胺胺天冬氨酸 谷氨酸 天冬酰氨 谷酰氨20.（）碱性（）碱性aaaa 赖氨酸 精氨酸21.、芳香族、芳香族aaaa 苯丙氨酸 酪氨酸 色氨酸22.、杂环杂环aaaa 组氨酸 脯氨酸23.24.25.26.27.28.29.30.31.（二）不常（二）不常见见的蛋白的蛋白质质氨基酸氨基酸 由常由常见见aa经经修修饰饰而来。而来。脯氨酸4-羟脯氨酸32.赖氨酸5羟赖氨酸以上二种氨基酸存在于结缔组织的胶原蛋白中，能为纤维蛋白起保护和支撑作用33.N甲基赖氨酸是肌球蛋白的成分羧基谷氨酸，最先在凝血酶原中发现34.（三）非蛋白（三）非蛋白质质氨基酸氨基酸 多是蛋白多是蛋白质质中中L L型型-AA-AA衍生物衍生物有一些是有一些是-，-，-AA-AA有些是有些是D-D-型型AAAA除了参与蛋白质组成的氨基酸以外，还在各种组织和细胞中找到200多种其他氨基酸。这些氨基酸中有一些是重要的中间代谢中间物，35.鸟鸟氨酸氨酸瓜氨酸瓜氨酸它们尿素循环的中间物36.2.2.3 氨基酸的理化性氨基酸的理化性质质2.2.3.1 两性解离和等两性解离和等电电点点氨基酸分子是一种两性电解质。氨基酸在结晶形态或在水溶液中，并不是以游离的羧基或氨基形式存在，而是离解成两性离子。在两性离子中，氨基是以质子化(-NH3+)形式存在，羧基是以离解状态(-COO-)存在。在不同的pH条件下，两性离子的状态也随之发生变化。37.38.H3NCHCOOHR+（pHpI）H3NCHCOO-R+（pH=pI）H2NCHCOO-R（pHpI）（一）氨基酸的解离（一）氨基酸的解离氨基酸在水中的兼性离子既起酸（质子供体）的作用，也起到碱（质子受体的作用）；氨基酸完全质子化时，可以看作多元酸；侧链不解离的中性氨基酸可看作二元酸；酸性氨基酸和碱性氨基酸可视为三元酸。39.40.41.（二）氨基酸的等（二）氨基酸的等电电点点n当当溶溶液液为为某某一一pHpH值值时时，AAAA主主要要以以兼兼性性离离子子的的形形式式存存在在，分分子子中中所所含含的的正正负负电电荷荷数数目目相相等等，净净电电荷荷为为0 0。这这一一pHpH值值即即为为AAAA的的等等电电点（点（p pI I）。n在在p pI I时时，AAAA在在电电场场中中既既不不向向正正极极也也不不向向负负极移极移动动，即，即处处于两性离子状于两性离子状态态。42.n根据氨基酸PI值和溶液PH值，很容易判断氨基酸分子的带电情况：n当PH=PI时，在电场中不移动n当PHPI时，氨基酸分子带负电荷，在电场中向正极移动。n当PHPI，氨基酸分子带正电荷，在电场中向负极移动。PI的利用43.甘甘氨氨酸酸滴滴定定曲曲线线甘氨酸甘氨酸盐盐酸酸盐盐（A+）等等电电点甘氨酸（点甘氨酸（A）甘氨酸甘氨酸钠钠（A-）一氨基一一氨基一羧羧基基AA的的等等电电点点计计算：算：pI=2pK1+pK244.45.46.n对对于于侧链侧链含有可解离基含有可解离基团团的的AAAAnp pI I取取决决于于两两性性离离子子两两边边p pK K值值的的算算术术平平均均值值n酸性酸性AAAA：p pI I=(p=(pK K1 1+p+pK KR-COOR-COO-)/2)/2 n碱性碱性AAAA：p pI I=(p=(pK K2 2+p+pK KR-NH2 R-NH2)/2)/2 47.2.2.3.2 氨基酸的化学氨基酸的化学48.（一）（一）-氨基参加的反氨基参加的反应应1.1.与与亚亚硝酸反硝酸反应应2.2.与与酰酰化化试剂试剂反反应应3.3.烃烃基化反基化反应应4.4.形成形成SchiffsSchiffs碱反碱反应应5.5.脱氨基反脱氨基反应应49.NH2 OH R CH COOH+HNO2 R CH COOH+H2O+N2l范斯莱克范斯莱克法法测测氨基氮（体氨基氮（体积积）的基）的基础础。lN2中的中的1/21/2为为氨基氮。氨基氮。氨基酸定量和蛋白氨基酸定量和蛋白质质水解程度的水解程度的测测定。定。50.51.N=C=S +NCHCOOHHHRPITCNCNCHCOOHHHRSPTC-氨基酸氨基酸NCHRSNCCOPTH-氨基酸氨基酸pH8.3无水无水HF3、烃烃基化反基化反应应：异硫：异硫氰氰酸苯酸苯酯酯PITC苯氨基硫甲苯氨基硫甲酰酰衍生物衍生物苯乙内硫苯乙内硫脲脲衍生物衍生物Edman降解法基降解法基础础52.NO2FO2N+H2NCHCOOHRNO2O2NHNCHCOOHR+HF弱碱性弱碱性DNP-氨基酸氨基酸 （黄色黄色）DNFBSanger 法法测测定定N N末端氨基酸基末端氨基酸基础础与2，4二硝基氟苯反应53.4 4、形成、形成SchiffsSchiffs（希夫）碱（希夫）碱 R COOH R COO R COOH R COO C=O+H C=O+H2 2N CH C=N CH N CH C=N CH H R H R H R H R醛醛 氨基酸氨基酸 Schiffs（希夫）（希夫）碱碱-H20+H2054.5.脱氨基反脱氨基反应应在生物体内在生物体内经经AA氧化氧化酶酶催化催化即脱去即脱去-氨基而氨基而转变为酮转变为酮酸。酸。55.（二）（二）-羧羧基参加的反基参加的反应应1.1.成成盐盐或成或成酯酯反反应应3.3.脱脱羧羧基反基反应应2.2.成成酰氯酰氯反反应应56.（2）成）成酯酯 NH2 干燥，干燥，HCl R CH COOH+C2H5OH 回流回流 R CH COOC2H5+H2ONH3Cl保保护羧护羧基基（1）与）与NaOH等形成等形成盐盐57.保保护护氨基氨基 活化活化羧羧基基58.3.脱脱羧羧基反基反应应 NH2 脱脱羧羧酶酶 RCH-COOH R-CH2-NH2 +CO259.（三）（三）-羧羧基和基和-氨基都参加的反氨基都参加的反应应1 1、与与茚茚三三酮酮反反应应 2 2、成成肽肽反反应应60.61.弱酸弱酸 加加热热脯氨酸为黄色62.（四）（四）侧链侧链R R基参加的反基参加的反应应1 1、TyrTyr2 2、碱性、碱性AAAA2 2、碱性、碱性AAAA3 3、带带硫硫AAAA63.Tyr酚基在酚基在3和和5位上易位上易发发生生亲电亲电取代反取代反应应，如碘化和硝化如碘化和硝化黄色反黄色反应应64.Arg侧链侧链胍基与胍基与环环己二己二酮酮生成生成缩缩合物合物65.66.67.与二硫硝基苯甲酸与二硫硝基苯甲酸发发生硫醇生硫醇-二硫化物交二硫化物交换换pH8.0时时412nm最大光吸收最大光吸收分光光度法分光光度法测测定定-SH68.Cys的的巯巯基不基不稳稳定，易被氧化成二硫定，易被氧化成二硫键键巯巯基在有痕量的金属离子如：基在有痕量的金属离子如：Cu2+，Fe2+，Co2+或或Mn2+时时，易被氧化，易被氧化69.五、五、AAAA的光学活性和光的光学活性和光谱谱性性质质（一）（一）AA的光学活性和立体化学的光学活性和立体化学70.-氨基酸的立体结构n立体异构体：指分子式相同，但分子中的原子在空间排列(或称为构型)不同的化合物。（包括几何异构体和旋光异构体）n如果要改变构型，需要破坏一个或更多的 化学键。n20种氨基酸中，除甘氨酸外，19种标准氨基酸存在着旋光异构体或光学异构体。71.D-甘油醛 L-甘油醛平面偏振光的偏振面平面偏振光的偏振面发发生旋生旋转转72.73.74.75.76.氨基酸的光学活性和光谱性质：77.（二）氨基酸的光（二）氨基酸的光谱谱性性质质可可见见光区：无吸收光区：无吸收远远紫外和紫外和红红外区：都吸收外区：都吸收近紫外区（近紫外区（200400nm200400nm）：）：Tyr/Trp/PheTyr/Trp/Phe 原因：原因：-C=C-C=C-C=C-C=C-C=C-C=C-C=C-C=C-1、紫外吸收光、紫外吸收光谱谱78.Trp 280nmTrp 280nmTyr 275nmTyr 275nmPhe 257nmPhe 257nm蛋白蛋白质质含量含量测测定定280nm79.溶液的吸光度定义为：A=lg(I0/I)c其中A：吸光度；I0：入射光强度；I：透射光强度。：摩尔吸收系数（消光系数)（L/(cmmol)）；c：溶液浓度(mol/L)；L：测试杯的光程(cm)80.六、氨基酸混合物的分析分离六、氨基酸混合物的分析分离 利用利用AAAA成分分配系数的差异成分分配系数的差异（一）分配（一）分配层层析法的一般原理析法的一般原理 81.层层析系析系统统固定相固定相流流动动相相附着在固相上的液体附着在固相上的液体固体固体82.按两相所按两相所处处状状态态分：分：83.按操作形式分：按操作形式分：84.按按层层析原理分：析原理分：固定相固定相 各各组组分分对对固定相固定相85.（二）分配柱（二）分配柱层层析析 填充物填充物为亲为亲水性的不溶物水性的不溶物质质如如纤维纤维素、素、淀粉、硅胶等，收集的淀粉、硅胶等，收集的组组分用分用茚茚三三酮酮 显显色定量。色定量。86.87.（三）（三）纸层纸层析析（四）薄（四）薄层层层层析析88.（五）离子交（五）离子交换层换层析析89.本章重点：氨基酸的基本知识n知识点：1、常见的20种氨基酸的分类及等电点2、氨基酸的旋光性，酸碱性，化学反应3、氨基酸的分析、分离方法90.2.3 肽肽91.2.3.1 2.3.1 肽肽及及肽键肽键AA-NHAA-NH2 2与另一与另一AA-COOHAA-COOH间间失水形成的失水形成的酰酰胺胺键键称称肽键肽键，所形成的化合物称，所形成的化合物称肽肽。92.93.l由两个由两个AAAA组组成的成的肽肽称称为为二二肽肽。l由多个由多个AAAA组组成的成的肽则肽则称称为为多多肽肽。l组组成多成多肽肽的的AAAA单单元称元称为为氨基酸残基。氨基酸残基。94.n多多肽链肽链中中AAAA残基按一定残基按一定顺顺序排列：氨基酸序排列：氨基酸顺顺序序n含游离含游离-氨基的一端：氨基端或氨基的一端：氨基端或N-N-端端 含游离含游离-羧羧基的一端：基的一端：羧羧基端或基端或C-C-端端nAAAA顺顺序是从序是从N-N-端开始以端开始以C-C-端氨基酸残基端氨基酸残基为终为终点点 如上述五如上述五肽肽：Ser-Val-Tyr-Asp-GlnSer-Val-Tyr-Asp-Gln95.肽键肽键的的结结构构96.肽键肽键中中C-NC-N键键有部分有部分 双双键键性性质质 不能自由旋不能自由旋转转组组成成肽键肽键原子原子处处于于 同一平面（同一平面（肽肽平面）平面）键长键长及及键键角一定角一定大多数情况以反式大多数情况以反式 结结构存在构存在97.共价主共价主链链 98.2.3.22.3.2、生物活性生物活性肽肽的功能的功能99.100.101.