二十蛋白质和氨基酸.pptx

氨基酸是羧酸分子中碳链上的氢原子被氨基取代后的氨基酸是羧酸分子中碳链上的氢原子被氨基取代后的生成物。分子中含有生成物。分子中含有氨基和羧基两种官能团氨基和羧基两种官能团。(1)按氨基酸按分子中所含按氨基酸按分子中所含NH2和和COOH的相对位置，的相对位置，可将其分为：可将其分为：与人关系最为密切的是与人关系最为密切的是-氨基酸氨基酸。它是构成蛋白质的基本单元。它是构成蛋白质的基本单元。一一 氨基酸氨基酸（一）氨基酸的分类与命名（一）氨基酸的分类与命名 1分类分类 在这在这2020种种-氨基酸中，有八种是人体所需要的必需氨基酸中，有八种是人体所需要的必需氨基酸（即人体本身不能合成的氨基酸）。它们是：氨基酸（即人体本身不能合成的氨基酸）。它们是：1.中性氨基酸：中性氨基酸：分子中分子中NH2和和COOH的数目相等。的数目相等。(2)(2)按氨基和羧基的数目可分为：中性氨基酸、酸性氨按氨基和羧基的数目可分为：中性氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸。基酸和碱性氨基酸。2.碱性氨基酸：碱性氨基酸：分子中分子中NH2数目数目COOH数目。数目。3.酸性氨基酸：酸性氨基酸：分子中分子中COOH数目数目NH2数目。数目。（3 3）按烃基类型可分为：按烃基类型可分为：脂肪族氨基酸，芳香族氨基酸，含杂环氨基脂肪族氨基酸，芳香族氨基酸，含杂环氨基2命名：命名：氨基酸可以按照系统命名法，以羧酸为母体，氨基酸为取代基氨基酸可以按照系统命名法，以羧酸为母体，氨基酸为取代基来命名。但来命名。但-氨基酸通常按其来源或性质所得的俗名来称呼。氨基酸通常按其来源或性质所得的俗名来称呼。例如：例如：门冬氨基酸最初是由天门冬的幼苗中发现的；甘氨酸是门冬氨基酸最初是由天门冬的幼苗中发现的；甘氨酸是因为具有甜味而得名。因为具有甜味而得名。NH2CH2COOH-氨基乙酸氨基乙酸甘氨酸甘氨酸HOOCCH2CH2CHCOOHNH2-氨基戊二酸氨基戊二酸谷氨酸谷氨酸NH2CH2CH2COOH-氨基丙酸氨基丙酸丙氨酸丙氨酸NH2CH2CH2CH2CH2CHCOOHNH2,二氨基已酸二氨基已酸赖氨酸赖氨酸蛋白质水解可以得到各种蛋白质水解可以得到各种-氨基酸的混合物。氨基酸的混合物。除甘氨酸外，所有的氨基酸分子的除甘氨酸外，所有的氨基酸分子的-碳原子都具手性碳原子都具手性碳原子。碳原子。因而因而都具有旋光性都具有旋光性。而且发现主要而且发现主要是是L L型型的的（也有（也有D D型的，但很少）。型的，但很少）。3 3 氨基酸的氨基酸的构型构型 用用D/LD/L体系表示体系表示在费歇尔投影式中氨基位于横键在费歇尔投影式中氨基位于横键右边的为右边的为D D型，位于左边的为型，位于左边的为L L型。型。用用R、S命名的则命名的则L构型的氨基酸多为构型的氨基酸多为S型，只有型，只有L半半光氨酸为光氨酸为R型。型。（二）（二）氨基酸的性质氨基酸的性质测得甘氨酸的测得甘氨酸的Ka=1.610-10，甘氨酸的，甘氨酸的Kb=2.510-12。而大多数羧酸而大多数羧酸Ka约为约为10-5，大多数脂肪胺的，大多数脂肪胺的Kb约为约为10-4。1两性（酸碱性）两性（酸碱性）1）形成内盐）形成内盐2）成盐）成盐3）氨基酸存在形式）氨基酸存在形式氨基酸在溶液中存在下列平衡：氨基酸在溶液中存在下列平衡：溶液溶液pH等电点等电点4）等电点）等电点调节溶液的调节溶液的pH值，使值，使NH2和和COOH的的离子化程度相等离子化程度相等（即氨（即氨基酸分子所带电荷呈中性基酸分子所带电荷呈中性处于等电状态）时溶液的处于等电状态）时溶液的pH值值称为称为氨基酸的等电点氨基酸的等电点。常以。常以pI表示。表示。1)1)等电点为电中性而不是中性（即等电点为电中性而不是中性（即pH=7pH=7），在溶液中加），在溶液中加入电极时其电荷迁移为零。入电极时其电荷迁移为零。中性氨基酸中性氨基酸 pI=4.8-6.3pI=4.8-6.3酸性氨基酸酸性氨基酸 pI=2.7-3.2pI=2.7-3.2碱性氨基酸碱性氨基酸 pI=7.6-10.8pI=7.6-10.82)2)等电点时，偶极离子在水中的溶解度最小，易结晶析等电点时，偶极离子在水中的溶解度最小，易结晶析出。出。可用调节氨基酸等电点的方法分离氨基酸的混合物。可用调节氨基酸等电点的方法分离氨基酸的混合物。注意：注意：22 2 氨基酸的物理和光谱性质氨基酸的物理和光谱性质1 1）氨基酸都是无色结晶。氨基酸都是无色结晶。2 2）氨氨基基酸酸溶溶于于水水，在在等等电电点点时时溶溶解解度度最最小小。由由于它具两性离子的结构，一般难溶于非极性有机溶剂。于它具两性离子的结构，一般难溶于非极性有机溶剂。3 3）氨基酸氨基酸IRIR：1600cm1600cm-1-1处处有有一一羧羧负负离离子子的的吸吸收收带带（1720 1720 cmcm-1-1没没有有羧羧基基的典型谱带）。的典型谱带）。在在3100-2600 cm3100-2600 cm-1-1间有一强而宽的间有一强而宽的N-HN-H键伸缩吸收带。键伸缩吸收带。3 3氨基酸的反应氨基酸的反应（1 1）氨基酰化氨基酰化乙酰氯、醋酸酐、苯甲酰氯邻苯二甲酸酐等都可用作酰化剂。乙酰氯、醋酸酐、苯甲酰氯邻苯二甲酸酐等都可用作酰化剂。在在蛋蛋白白质质的的合合成成过过程程中中为为了了保保护护氨氨基基则则用用苄苄氧氧甲甲酰酰氯氯作作为为酰化剂。酰化剂。1 1）氨基的反应氨基的反应（2 2）氨基的烃基化氨基的烃基化氨基酸与氨基酸与RXRX作用则烃基化成作用则烃基化成N-N-烃基氨基酸：烃基氨基酸：氟代二硝基苯氟代二硝基苯在多肽结构分析中用作测定在多肽结构分析中用作测定N N端的试剂。端的试剂。（3 3）与亚硝酸反应）与亚硝酸反应反反应应是是定定量量完完成成的的，衡衡量量的的放放出出N N2 2，测测定定N N2 2的的体体积积便便可可计算出计算出氨基酸中氨基的含量。氨基酸中氨基的含量。2 2）羧基的反应羧基的反应 氨基酸分子中羧基的反应主要利用它能成酯、成酐、氨基酸分子中羧基的反应主要利用它能成酯、成酐、成酰胺的性质成酰胺的性质 叠氮化合物叠氮化合物 酰肼酰肼 叠氮化合物与另一氨基酸酯作用即能缩合成二肽（用此法叠氮化合物与另一氨基酸酯作用即能缩合成二肽（用此法能合成光学纯度的肽）能合成光学纯度的肽）受热反应受热反应3 3）与茚三酮反应）与茚三酮反应（鉴别（鉴别-氨基酸的灵敏方法）氨基酸的灵敏方法）PH57茚三酮茚三酮紫色紫色N-N-取代的取代的-氨基酸如脯氨酸，氨基酸如脯氨酸，-氨基酸、氨基酸、-氨基酸都氨基酸都不与茚三酮反应不与茚三酮反应 。1 1 由醛制备（斯瑞克法）由醛制备（斯瑞克法）醛在氨存在下加氢氰酸生成醛在氨存在下加氢氰酸生成-氨基腈，后者水解生成氨基腈，后者水解生成-氨基酸。氨基酸。2-2-卤代酸的氨化（赫尔卤代酸的氨化（赫尔-乌尔哈乌尔哈-泽林斯基法）泽林斯基法）(三）三）氨基酸的制备方法氨基酸的制备方法3 3 加布里埃尔加布里埃尔（Gabrial）合成法：）合成法：4 4 由丙二酸酯法合成由丙二酸酯法合成 此法应用的方式多种多样，其基本合成路线是：此法应用的方式多种多样，其基本合成路线是：合成法合成的氨基酸是外消旋体，拆分后才能得到合成法合成的氨基酸是外消旋体，拆分后才能得到D-D-和和L-L-氨基酸。氨基酸。二二 多多 肽肽 一分子氨基酸中的羧基与另一分子氨基酸分子的氨基一分子氨基酸中的羧基与另一分子氨基酸分子的氨基脱水而形成的酰胺叫做肽，其形成的酰胺键称为肽键。脱水而形成的酰胺叫做肽，其形成的酰胺键称为肽键。（一）（一）肽和肽键肽和肽键由由2 2分子氨基酸缩合而成的肽称为二肽；分子氨基酸缩合而成的肽称为二肽；由由3 3个氨基酸缩合而成的肽称为三肽；个氨基酸缩合而成的肽称为三肽；由由n n个氨基酸缩合而成的肽称为个氨基酸缩合而成的肽称为n n肽；肽；由多个氨基酸缩合而成的肽称为由多个氨基酸缩合而成的肽称为多肽多肽。一般把含一般把含100100个以上氨基酸的多肽（有时是含个以上氨基酸的多肽（有时是含5050个以上）称为个以上）称为蛋蛋 白质白质。无论肽链有多长，在链的两端，一端有游离的氨基（无论肽链有多长，在链的两端，一端有游离的氨基（-NH-NH2 2），称），称为为N N端；链的另一端有游离的羧基（端；链的另一端有游离的羧基（-COOH-COOH），称为），称为C C端。端。C端：保留游离的羧基；端：保留游离的羧基；N端：保留游离的氨基。端：保留游离的氨基。根根据据组组成成肽肽的的氨氨基基酸酸的的顺顺序序称称为为某某氨氨酰酰某某氨氨酰酰某某氨酸氨酸（简写为某（简写为某、某某、某）。某）。二、肽的命名二、肽的命名很很多多多多肽肽都都采采用用俗俗名名，如如催催产产素素、胰胰岛岛素素等。等。由由氨氨基基酸酸组组成成的的多多肽肽数数目目惊惊人人，情情况况十十分分复复杂杂。假假定定100100个氨基酸聚合成线形分子，可能具有个氨基酸聚合成线形分子，可能具有2020100100中多肽。中多肽。例例如如：由由甘甘氨氨酸酸、缬缬氨氨酸酸、亮亮氨氨酸酸三三种种氨氨基基酸酸就就可可组组成成六种三肽。六种三肽。甘甘-缬缬-亮；亮；甘甘-亮亮-缬；缬；缬缬-亮亮-甘；甘；缬缬-甘甘-亮；亮；亮亮-甘甘-缬；缬；亮亮-缬缬-甘。甘。三、多肽结构的测定和端基分析三、多肽结构的测定和端基分析 1 1 多肽结构的测定主要是作如下工作：多肽结构的测定主要是作如下工作：了解某一多肽是由哪些氨基酸组成的。了解某一多肽是由哪些氨基酸组成的。各种氨基酸的相对比例。各种氨基酸的相对比例。确定各氨基酸的排列顺序。确定各氨基酸的排列顺序。2 2 多肽结构测定工作步骤如下：多肽结构测定工作步骤如下：1 1）测定分子量）测定分子量（相对分子质量）（相对分子质量）2 2）氨基酸的定量分析）氨基酸的定量分析将水解后的氨基酸混和液用氨基酸分析仪进行分离和测定。将水解后的氨基酸混和液用氨基酸分析仪进行分离和测定。3测定测定N端和端和C端端2，4二硝基氟苯法二硝基氟苯法(DNFB法法)此法的缺点是所有的肽键都被水解掉了。此法的缺点是所有的肽键都被水解掉了。1 1）测定）测定N N端（有两种方法）端（有两种方法）异硫氰酸酯法异硫氰酸酯法艾德曼艾德曼(Edman)(Edman)降解法降解法测定咪唑衍生物的测定咪唑衍生物的R R1 1，即可知是哪种氨基酸。，即可知是哪种氨基酸。异异硫硫氰氰酸酸苯苯酯酯法法的的特特点点是是，除除多多肽肽N N端端的的氨氨基基酸酸外外，其其余余多多肽链会保留下来。这样就可以继续不断的测定其肽链会保留下来。这样就可以继续不断的测定其N N端。端。2）测定）测定C端端（1 1）多肽与肼反应多肽与肼反应 所所有有的的肽肽键键（酰酰胺胺）都都与与肼肼反反应应而而断断裂裂成成酰酰肼肼，只只有有C C端端的的氨氨基基酸酸有有游游离离的的羧羧基基，不不会会与与肼肼反反应应成成酰酰肼肼。这这就就是是说说与肼反应后仍具有游离羧基的氨基酸就是多肽与肼反应后仍具有游离羧基的氨基酸就是多肽C C端的氨基酸。端的氨基酸。（2 2）羧肽酶水解法羧肽酶水解法 在羧肽酶催化下，多肽链中只有在羧肽酶催化下，多肽链中只有C C端的氨基酸能逐个断端的氨基酸能逐个断裂下来。裂下来。4肽链选择性地裂解并鉴定肽链选择性地裂解并鉴定 上上述述测测定定多多肽肽结结构构顺顺序序的的方方法法，对对于于分分子子量量大大的的多多肽肽是是不不适适用用的的。对对于于大大分分子子量量多多肽肽顺顺序序的的测测定定，是是将将其其多多肽肽用用不不同同的的蛋蛋白白酶酶进进行行部部分分水水解解，使使之之生生成成二二肽肽、三三肽肽等等碎碎片片，再再用用端端基基分分析析法法分分析析个个碎碎片片的的结结构构，最最后后将将各各碎碎片片在在排排列列顺序上比较并合并，即可推出多肽中氨基酸的顺序。顺序上比较并合并，即可推出多肽中氨基酸的顺序。部分水解法常用的蛋白酶有：部分水解法常用的蛋白酶有：胰蛋白酶胰蛋白酶只水解羰基属于赖氨酸、精氨酸的肽键。只水解羰基属于赖氨酸、精氨酸的肽键。糜糜蛋蛋白白酶酶水水解解羰羰基基属属于于苯苯丙丙氨氨酸酸、酪酪氨氨酸酸、色色氨氨酸酸的的肽键。肽键。溴化氰溴化氰只能断裂羰基属于蛋氨酸的肽键。只能断裂羰基属于蛋氨酸的肽键。例：某八肽例：某八肽 完完全全水水解解后后，经经分分析析氨氨基基酸酸的的组组成成为为：丙丙、亮亮、赖赖、苯苯丙丙、脯、丝、酪、缬。脯、丝、酪、缬。端基分析：端基分析：N-N-端端 丙丙亮亮 C-C-端。端。胰蛋白酶催化水解：分离得到酪氨酸，一种三肽和一种四肽。胰蛋白酶催化水解：分离得到酪氨酸，一种三肽和一种四肽。用用EdmanEdman降降解解分分别别测测定定三三肽肽、四四肽肽的的顺顺序序，结结果果为为：丙丙-脯脯-苯丙；赖苯丙；赖-丝丝-缬缬-亮。亮。由上述信息得知，八肽的由上述信息得知，八肽的顺序为：顺序为：三三 蛋白质（自学）蛋白质（自学）蛋白质的变性和沉淀蛋白质的变性和沉淀四四 酶酶（自学）（自学）五五 核酸（自学）核酸（自学）下 课