生物化学 植物学必修课第一节.ppt

第四章 蛋白质化学,研究蛋白质的结构和功能是生命科学最基本的命题,Protein,蛋白质: 由氨基酸（AA）之间以肽键相连而成的多肽链，经折叠弯曲形成的具有一定的空间构象和生物学功能的高分子化合物，又简称为功能大分子,一、定义,分子量大 AAs是组成蛋白质的最小结构单位 AAs均有特定的三联体密码 蛋白质易受高温、极端pH、有机溶剂的影响，从而丧失生物学功能 所有蛋白质均有一级结构、二级结构、三级结构，有的还有四级结构 蛋白质含C、H、O、N、S，有的还含P、Cu、Mn、Zn、Fe,二、 特点,二、 特点,各元素的百分比对于大多数蛋白质都较相似，其中N约占16% 这可用于测定蛋白质的含量凯氏定氮法,三. 蛋白质在机体中的重要作用,第一节 氨基酸,组成蛋白质的氨基酸都为a-氨基酸（除Pro外）,一. 氨基酸的结构,C,酸,氨,不同的 aa 在于 R基团 的不同,一. 氨基酸的结构,C,酸,氨,组成蛋白质的氨基酸都为L型（除Gly外）,D型 与 L型,非极性氨基酸（8）疏水性氨基酸,极性氨基酸 （亲水性氨基酸）,非解离的极性氨基酸(不带电7) 酸性氨基酸（带负电2） 碱性氨基酸(带正电3),组成蛋白质的氨基酸共有 20 种,一. 氨基酸的结构,非极性R基氨基酸 丙氨酸 Ala(A) 缬氨酸 Val (V) 亮氨酸 Leu (L) 异亮氨酸 Ile (I) 脯氨酸 Pro (P) 苯丙氨酸Phe(F) 色氨酸 Trp(W) 甲硫氨酸 Met(M) 不带电荷的极性R基氨基酸 甘氨酸 Gly (G) 丝氨酸 Ser (S) 苏氨酸 Thr (T) 半胱氨酸 Cys (C) 酪氨酸 Tyr (Y) 天冬酰胺 Asn (N) 谷氨酰胺 Gln (Q) 酸性氨基酸 天冬氨酸 Asp(D) 谷氨酸 Glu(E) 碱性氨基酸 赖氨酸 Lys(K) 精氨酸 Arg(R) 组氨酸 His(H),I 非极性氨基酸,I 非极性氨基酸,脯氨酸Pro (P),COOH,C,H,NH,CH2,CH2,CH2,苯丙氨酸Phe(F),COOH,C,H,NH2,CH2,COOH,CH2,C,H,NH2,色氨酸Trp(W),NH,蛋氨酸 Met(M) 甲硫氨酸,COOH,C,H,NH2,CH2,CH2,S,CH3,II 不带电荷的极性氨基酸,甘氨酸Gly (G),COOH,C,H,NH2,H,CH,COOH,C,H,NH2,苏氨酸Thr (T),CH3,HO,丝氨酸Ser (S),COOH,C,H,NH2,CH2,HO,半胱氨酸Cys (C),COOH,C,H,NH2,CH2,HS,II 不带电荷的极性氨基酸,酪氨酸 Tyr (Y),COOH,C,H,NH2,CH2,HO,天冬酰胺 Asn (N),COOH,C,H,NH2,CH2,C,O,H2N,COOH,C,H,NH2,谷氨酰胺 Gln (Q),CH2,C,O,H2N,CH2,III 酸性氨基酸,IV 碱性氨基酸,( CH2)4,赖氨酸 Lys (K),COOH,C,H,NH2,H2N,精氨酸 Arg (R),COOH,C,H,NH2,( CH2)3,NH,C,NH,H2N,COOH,C,H,NH2,组氨酸 His (H),CH2,N,HN,二. 氨基酸的分类,1. 由R基团的性质,Phe、Tyr、 Trp,Pro、His,2. 由aa的营养需求,人类自身能合成,人类自身不能合成或不能足量合成，必须依赖食物供给。

Thr Val Met Trp Phe Leu Ile Lys Arg His,Gly Ala Ser Tyr Cys Pro Asn Asp Glu Gln,1. 稀有的蛋白质氨基酸,通常是常见氨基酸的衍生物 如4-羟脯氨酸、5-羟赖氨酸,三. 稀有氨基酸,以游离或结合态存在于细胞或组织中，大部分是常见氨基酸的衍生物或异构型 如存在于细菌细胞壁肽聚糖内的D-谷氨酸和D-丙氨酸、花生中的g-亚甲基谷氨酸、甘蔗中的b-氨基丁酸，刀豆中的刀豆氨酸等2. 非蛋白质氨基酸,三. 稀有氨基酸,2. 非蛋白质氨基酸,三. 稀有氨基酸,鸟氨酸,瓜氨酸,尿素循环的中间物,1. 两性性质和等电点,氨基酸同时含有氨基和羧基： 氨基具有碱性，羧基具有酸性,氨基酸的两性性质,既是质子供体，又是质子受体,四. 氨基酸的理化性质,1. 两性性质和等电点,以中性氨基酸为例，当溶液的pH由低到高时：,四. 氨基酸的理化性质,1. 两性性质和等电点,氨基酸的解离曲线,以中性氨基酸为例，当溶液的pH由低到高时：,滴定曲线,pK2,pI,pK1,1. 两性性质和等电点,等电点 (isoelectric point),使氨基酸净电荷为零时溶液的pH值，用 pI 表示,此时，aa 以两性离子形式存在，也有少量的数目基本相同的正、负离子存在，还有极少量的中性分子,I 是氨基酸的特征常数,四. 氨基酸的理化性质,1. 两性性质和等电点,等电点 (isoelectric point),20种氨基酸的pI,四. 氨基酸的理化性质,1. 两性性质和等电点,等电点的计算,例 Gly 的pI 计算,pI = 1/2 ( pK1 + pK2 ),四. 氨基酸的理化性质,1. 两性性质和等电点,等电点的计算,例 Lys 的pI 计算,pI = 1/2 ( pK2 + pK3 ),溶液 pH 值增大,四. 氨基酸的理化性质,1. 两性性质和等电点,等电点的计算,Glu 的 解 离,四. 氨基酸的理化性质,1. 两性性质和等电点,等电点的计算,四. 氨基酸的理化性质,pI = 1/2 ( pK1 + pK2 ),中性氨基酸,pI = 1/2 ( pK2 + pKR ),pI = 1/2 ( pK1 + pKR ),碱性氨基酸,酸性氨基酸,1. 两性性质和等电点,等电点的计算,Conclusion,H pI 带负电，移向正极,H pI 带正电，移向负极,H = pI 不带电，不移动,四. 氨基酸的理化性质,2. 光学性质,除Gly之外，其余蛋白质氨基酸都有手性碳原子，都具有旋光性。

旋光性质,四. 氨基酸的理化性质,2. 光学性质,Trp、Tyr、Phe 含芳香环共轭双键系统，最大吸收峰分别在 279nm、278nm、259nm紫外吸收,四. 氨基酸的理化性质,3. 重要的化学性质,a,茚三酮反应,反应分2步：,茚三酮反应常用于aa的定性和定量分析,四. 氨基酸的理化性质,还原性茚三酮,水合茚三酮,纸层析分开各种氨基酸后定性定量分析,3. 重要的化学性质,茚三酮反应,在酸性条件下，氨基酸与茚三酮共热，生成紫色化合物,四. 氨基酸的理化性质,注意: 若是亚氨基酸，生成黄色化合物,3. 重要的化学性质,b, Sanger反应,在弱碱溶液中，氨基酸的-氨基与2,4-二硝基氟苯(DNFB) 反应，生成黄色的二硝基苯氨基酸（DNP-AA）此反应最初被Sanger 用于测定肽链 N-端氨基酸,四. 氨基酸的理化性质,3. 重要的化学性质,c, Edman反应,可用层析法鉴定出aa的种类,四. 氨基酸的理化性质,3. 重要的化学性质,Edman反应,此反应即是目前“蛋白质顺序测定”的设计原理,四. 氨基酸的理化性质,本节结束， 谢谢！,。