氨基酸多肽及蛋白质概述.ppt

氨基酸、多肽及蛋白质概述 第一节氨基酸氨基酸 l一、分类、命名和构型一、分类、命名和构型l组成蛋白质的氨基酸（天然产氨基酸）都是α-氨基酸，即在α-碳原子上有一个氨基，可用下式表示： 天然产的各种不同的α-由氨基酸只R不同而已 氨基酸目前已知的已超过100种以上，但在生物体内作为合成蛋白质的原料只有二十种（见P244表14-1）1．分分类类： 按烃基类型可分为脂脂肪肪族族氨氨基基酸酸，芳芳香香族族氨氨基基酸酸，含杂环氨基酸含杂环氨基酸          按分子中氨基和羧基的数目分为中中性性氨氨基基酸酸，酸酸性性氨氨基酸基酸，碱性氨基酸碱性氨基酸必必需需氨氨基基酸酸共有８种：赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸如果饮食中经常缺少上述氨基酸，可影响健康 2．命名命名： 多按其来源或性质而命名国际上有通用的符号（见P244表14-1）3．构型： 用D/ L体系表示——在费歇尔投影式中氨基位于横键右边的为D型，位于左边的为L型例如：天然氨基酸（除甘氨酸外）其他所有α-碳原子都是手性的，都有旋光性，而且发现主要是L型的（也有D型的，但很少） 二、氨基酸的性质二、氨基酸的性质二、氨基酸的性质二、氨基酸的性质 l氨氨基基酸酸分分子子中中的的氨氨基基显显碱碱性性，，而而羧羧基基显显酸酸性性，，因因而而氨氨基基酸酸既能与酸反应，也能与碱反应，是一个两性化合物。

既能与酸反应，也能与碱反应，是一个两性化合物1．氨基酸的酸．氨基酸的酸-碱性碱性——两性与等电点两性与等电点 （（1）两性）两性 氨氨基基酸酸在在一一般般情情况况下下不不是是以以游游离离的的羧羧基基或或氨氨基基存存在在的的，，而是两性电离，在固态或水溶液中形成内盐而是两性电离，在固态或水溶液中形成内盐（（（（2 2）等电点）等电点）等电点）等电点在氨基酸水溶液中加入酸或碱，至使羧基和氨基的离子在氨基酸水溶液中加入酸或碱，至使羧基和氨基的离子化程度相等（即氨基酸分子所带电荷呈中性化程度相等（即氨基酸分子所带电荷呈中性——处于等处于等电状态）时溶液的电状态）时溶液的pH值称为氨基酸的等电点常以值称为氨基酸的等电点常以pI表表示 溶液溶液pH>pI注：注：a.等电点为电中性而不是中性，在溶液中加入电极时其电荷等电点为电中性而不是中性，在溶液中加入电极时其电荷迁移为零迁移为零   中性氨基酸中性氨基酸 pI = 4.8~6.3 酸性氨基酸酸性氨基酸 碱性氨基酸碱性氨基酸          b.等电点时，偶极离子在水中的溶解度最小，易结晶析出等电点时，偶极离子在水中的溶解度最小，易结晶析出。

等电点等电点(pI)溶液溶液pH

出氨基酸只氨基的含量(4).(4).与甲醛反应与甲醛反应与甲醛反应与甲醛反应(5).络合作用络合作用蓝色结晶蓝色结晶l(6).与茚三酮反应与茚三酮反应lα-氨基酸在碱性溶液中与茚三酮作用，生成显蓝色或紫红氨基酸在碱性溶液中与茚三酮作用，生成显蓝色或紫红色的有色物质，是鉴别色的有色物质，是鉴别α-氨基酸的灵敏的方法氨基酸的灵敏的方法茚三酮茚三酮水合茚三酮水合茚三酮蓝色或紫色蓝色或紫色(7).受热反应受热反应l -氨基酸氨基酸交酰胺交酰胺 -氨基酸分子内脱氨生成氨基酸分子内脱氨生成 , -不饱和酸不饱和酸 , -氨基酸氨基酸同样条件下生成内酰胺同样条件下生成内酰胺 -丁内酰胺丁内酰胺 -戊内酰胺戊内酰胺(8).脱氨和脱羧脱氨和脱羧赖氨酸赖氨酸戊二胺戊二胺异戊醇异戊醇第二节第二节  多多  肽肽l 一、多肽的组成和命名一、多肽的组成和命名l1．． 肽和肽键肽和肽键l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而形成的酰胺叫做肽，其形成的酰胺键称为肽键 由由多多个个α-氨氨基基酸酸缩缩合合而而成成的的肽肽称称为为多多肽肽。

一一般般把把含含100个个以以上上氨氨基基酸酸的多肽（有时是含的多肽（有时是含50个以上）称为蛋白质个以上）称为蛋白质 无无论论肽肽链链有有多多长长，，在在链链的的两两端端一一端端有有游游离离的的氨氨基基（（-NH2）），，称称为为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），称为），称为C端l2．肽的命名．肽的命名l根据组成肽的氨基酸的顺序称为某氨酰某氨酰根据组成肽的氨基酸的顺序称为某氨酰某氨酰…某氨酸（简写为某、某、某）某氨酸（简写为某、某、某）l例如：例如：很多多肽都采用俗名，如催产素、胰岛素等很多多肽都采用俗名，如催产素、胰岛素等Glu-Cys-Gly二、多肽结构的测定二、多肽结构的测定①① 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 ②② 各种氨基酸的相对比例各种氨基酸的相对比例③③ 确定各氨基酸的排列顺序确定各氨基酸的排列顺序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．测定分子量．测定分子量2．氨基酸的定量分析．氨基酸的定量分析现代方法是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现代方法是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．端基分析（测定．端基分析（测定N端和端和C端）端）（（1）测定）测定N端（有两种方法）端（有两种方法）a  2,4- = 硝基氟苯法硝基氟苯法——桑格尔桑格尔(Sanger-英国人英国人)法法 2,4- = 硝硝基基氟氟苯苯与与氨氨基基酸酸的的N端端氨氨基基反反应应后后，，再再水水解解，，分分离离除除N-二二硝硝基基苯基氨基酸，用色谱法分析，即可知道苯基氨基酸，用色谱法分析，即可知道N端为何氨基酸端为何氨基酸 b 异硫氰酸苯酯异硫氰酸苯酯(Ph-N=C=S)法法——艾德曼艾德曼(Edman)降解法测定咪唑衍生物的测定咪唑衍生物的R，即可知是哪种氨基酸即可知是哪种氨基酸异硫氰酸苯酯法的特点是，除多肽异硫氰酸苯酯法的特点是，除多肽N端的氨基酸外，其余多端的氨基酸外，其余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端2）测定）测定C端端a  多肽与肼反应所有的肽键（酰胺）都与肼反应而断裂成酰肼，只有C端的氨基酸有游离的羧基，不会与肼反应成酰肼这就是说与肼反应后仍具有游离羧基的氨基酸就是多肽C端的氨基酸l4．肽链的选择性断裂及鉴定．肽链的选择性断裂及鉴定l上述测定多肽结构顺序的方法，对于分子量大的多肽上述测定多肽结构顺序的方法，对于分子量大的多肽是不适用的。

对于大分子量多肽顺序的测定，是将其是不适用的对于大分子量多肽顺序的测定，是将其多肽用不同的蛋白酶进行部分水解，使之生成二肽、多肽用不同的蛋白酶进行部分水解，使之生成二肽、三肽等碎片，再用端基分析法分析个碎片的结构，最三肽等碎片，再用端基分析法分析个碎片的结构，最后将各碎片在排列顺序上比较并合并，即可推出多肽后将各碎片在排列顺序上比较并合并，即可推出多肽中氨基酸的顺序中氨基酸的顺序l部分水解法常用的蛋白酶有：部分水解法常用的蛋白酶有：l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l糜蛋白酶糜蛋白酶——水解羰基属于苯丙氨酸、酪氨酸、色氨水解羰基属于苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸的肽键酸的肽键l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b 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端的氨基酸能逐个断裂下来端的氨基酸能逐个断裂下来 l例：某八肽完全水解后，经分析氨基酸的组成为：丙、亮、赖、苯例：某八肽完全水解后，经分析氨基酸的组成为：丙、亮、赖、苯丙、脯、丝、酪、缬丙、脯、丝、酪、缬。

l 端基分析：端基分析：N-端端 丙丙……………………亮亮 C-端l 糜蛋白酶催化水解：分离得到酪氨酸，一种三肽和一种四肽糜蛋白酶催化水解：分离得到酪氨酸，一种三肽和一种四肽l 用用Edman降解分别测定三肽、四肽的顺序，结果为：丙降解分别测定三肽、四肽的顺序，结果为：丙-脯脯-苯丙；苯丙；赖赖-丝丝-缬缬-亮l由上述信息得知，八肽的顺序为由上述信息得知，八肽的顺序为：：三、多肽的合成三、多肽的合成l1．保护．保护-NH2 (氯甲酸苄酯法氯甲酸苄酯法,氯甲酸叔丁酯法氯甲酸叔丁酯法)l氨基酸是多官能团化合物，在按要求形成肽键时，必须将氨基酸是多官能团化合物，在按要求形成肽键时，必须将两个官能团中的一个保护起来，留下一个去进行指定的反两个官能团中的一个保护起来，留下一个去进行指定的反应，才能达到合成的目的对保护基的要求是：易引入，应，才能达到合成的目的对保护基的要求是：易引入，之后又易除去之后又易除去2．活化反应基团（活化．活化反应基团（活化-COOH））多肽第三节 蛋蛋 白白 质质 l分子量在分子量在1000以上，构型复杂的多肽称为蛋白质以上，构型复杂的多肽称为蛋白质l一、蛋白质的分类一、蛋白质的分类l根据蛋白质的形状分为：根据蛋白质的形状分为：l（（1）纤维蛋白质）纤维蛋白质 如丝蛋白、角蛋白等；如丝蛋白、角蛋白等；l（（2）球状蛋白质）球状蛋白质 如蛋清蛋白、酪蛋白、血红蛋白、如蛋清蛋白、酪蛋白、血红蛋白、γ-球代表蛋球代表蛋白（感冒抗体）等。

白（感冒抗体）等l2．根据组成分：．根据组成分：l单纯蛋白质单纯蛋白质——其水解最终产物是其水解最终产物是α- 氨基酸l（（2）） 结合蛋白质结合蛋白质——α- 氨基酸氨基酸 + 非蛋白质（辅基）非蛋白质（辅基）l辅基为糖时称为糖蛋白；辅基为核酸时称为核蛋白；辅基为血红辅基为糖时称为糖蛋白；辅基为核酸时称为核蛋白；辅基为血红素时称为血红素蛋白等素时称为血红素蛋白等l根据蛋白质的功能分；根据蛋白质的功能分；l（（1）） 活性蛋白活性蛋白 按生理作用不同又可分为；酶、激素、抗体、收按生理作用不同又可分为；酶、激素、抗体、收缩蛋白、运输蛋白等缩蛋白、运输蛋白等l（（2）非活性蛋白）非活性蛋白 担任生物的保护或支持作用的蛋白，但本身不担任生物的保护或支持作用的蛋白，但本身不具有生物活性的物质例如：贮存蛋白（清蛋白、酪蛋白等），具有生物活性的物质例如：贮存蛋白（清蛋白、酪蛋白等），结构蛋白（角蛋白、弹性蛋白胶原等）等等结构蛋白（角蛋白、弹性蛋白胶原等）等等二、蛋白质的一级结构二、蛋白质的一级结构 蛋白质多肽链中氨基酸残基的排列顺序，也是蛋白质最基本的结构蛋白质多肽链中氨基酸残基的排列顺序，也是蛋白质最基本的结构。

牛胰岛素的一级结构牛牛胰胰岛岛素素是是有有A和和B两两条条多多肽肽链链共共51个个氨氨基基酸酸组组成成A链链含含有有11种种共共21个个氨氨基基酸酸残残基基，，N-端端为为甘甘氨氨酸酸，，C-端端为为天天冬冬酰酰胺胺；；B-链链含含有有16种种共共30个个氨氨基基酸酸残残基基，，N-端端为为苯苯丙丙氨氨酸酸，，C-端端为为丙丙氨氨酸酸A链和链和B链通过两条二硫键互相连接成胰岛素分子，其分子量大约为链通过两条二硫键互相连接成胰岛素分子，其分子量大约为6000三、蛋白质分子中维持构象的次级键三、蛋白质分子中维持构象的次级键三、蛋白质分子中维持构象的次级键三、蛋白质分子中维持构象的次级键a.a.氢键；氢键；氢键；氢键；     b.b.离子键；离子键；离子键；离子键；     c.c.疏水键；疏水键；疏水键；疏水键；     d.d.二硫键二硫键二硫键二硫键四、蛋白质的二级结构四、蛋白质的二级结构多肽链借助氢键排列自己特有的多肽链借助氢键排列自己特有的a a螺旋和螺旋和b b折叠片断，多肽链中主链原子的局部空间排布即构象折叠片断，多肽链中主链原子的局部空间排布即构象lα-螺旋(α-helix)　　蛋白质中常见的一种二级结构，肽链主链绕假想的中心轴盘绕成螺旋状，一般都是右手螺旋结构，螺旋是靠链内氢键维持的。

每个氨基酸残基（第n个）的羰基氧与多肽链C端方向的第4个残基（第n+4个）的酰胺氮形成氢键在典型的右手α-螺旋结构中，螺距为，每一圈含有个氨基酸残基，每个残基沿着螺旋的长轴上升 　　螺旋的半径为β-折叠(β-sheet)　　是蛋白质中的常见的二级结构，是由伸展的多肽链组成的折叠片的构象是通过一个肽键的羰基氧和位于同一个肽链或相邻肽链的另一个酰胺氢之间形成的氢键维持的氢键几乎都垂直伸展的肽链，这些肽链可以是平行排列（走向都是由N到C方向）；或者是反平行排列（肽链反向排列）β-转角(β-turn)　　多肽链中常见的二级结构，连接蛋白质分子中的二级结构（α-螺旋和β-折叠），使肽链走向改变的一种非重复多肽区，一般含有2～16个氨基酸残基含有5个氨基酸残基以上的转角又常称之环（loops）常见的转角含有4个氨基酸残基，有两种类型转角I的特点是：第1个氨基酸残基羰基氧与第4个残基的酰胺氮之间形成氢键；转角II的第3个残基往往是甘氨酸这两种转角中的第2个残基大都是脯氨酸(b)螺旋间隔 α-螺旋 五、蛋白质的三级结构肌红蛋白的三级结构蛋白质的多肽链在各种二级结构的基础上再进一步盘曲或折迭形成具有一定规律的三维空间结构，称为蛋白质的三级结构（tertiary structure）。

蛋白质三级结构的稳定主要靠次级键，包括氢键、疏水键、盐键以及范德华力（Van der Wasls力）等这些次级键可存在于一级结构序号相隔很远的氨基酸残基的R基团之间，因此蛋白质的三级结构主要指氨基酸残基的侧链间的结合次级键都是非共价键，易受环境中pH、温度、离子强度等的影响，有变动的可能性二硫键不属于次级键，但在某些肽链中能使远隔的二个肽段联系在一起，这对于蛋白质三级结构的稳定上起着重要作用六、蛋白质的四级结构l血红蛋白分子的四级结构具有二条或二条以上独立三级结构的多肽链组成的蛋白质，其多肽链间通过次级键相互组合而形成的空间结构称为蛋白质的四级结构七、蛋白质的两性电离和等电点八、蛋白质的沉淀1.盐析    向蛋白质溶液加入一定浓度的中性盐[如 (NH4)SO4、Na2SO4、NaCl等]，使蛋白质发生沉淀的作用称盐析    2.加脱水剂    当向蛋白质溶液中加入甲醇、乙醇或丙酮等极性有机溶剂，由于这些有机溶剂与水的亲合力较大，能破坏蛋白质分子的水化膜以及降低溶液的介电常数从而增加蛋白质分子相互间的作用，使蛋白质凝聚而沉淀  人血清白蛋白 pI:4.64 l蛋白质分子量很大，其分子颗粒的直径一般在1～100nm之间，位于胶体质点的范围，所以具具有有胶胶体体溶溶液液的特征，如布朗运动、丁泽尔现象、电泳现象、不能透过半透膜以及具有吸附性质等。

l 蛋白质分子中的氨基酸带有某些特殊的侧链基团，便可和某种试剂产生特殊的颜色反应，利用这些反应可以鉴别蛋白质。