全國(guó)生物奧賽輔導(dǎo)課件氨基酸全國(guó)生物奧賽輔導(dǎo)課件氨基酸全國(guó)生物奧賽輔導(dǎo)課件氨基酸一、蛋白質(zhì)的一般特性

細(xì)胞干重的50%生物膜約占60-70%（一）蛋白質(zhì)的含量分布廣：所有器官、組織都含有蛋白質(zhì)；細(xì)胞的各個(gè)部分都含有蛋白質(zhì)。含量高：蛋白質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)最豐富的有機(jī)分子，占人體干重的45％，某些組織含量更高，例如脾、肺及橫紋肌等高達(dá)80％。2021/1/52（二）蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能1.結(jié)構(gòu)成分機(jī)體的結(jié)構(gòu)蛋白：頭發(fā)、骨骼、牙齒、肌肉等纖維蛋白:

膠原蛋白、彈性蛋白、角蛋白、絲心蛋白等。一、蛋白質(zhì)的一般特性2021/1/532.調(diào)控功能參與基因調(diào)控：組蛋白、非組蛋白等參與代謝調(diào)控：如激素或生長(zhǎng)因子等（二）蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能一、蛋白質(zhì)的一般特性2021/1/54（二）蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能3.酶的催化功能一、蛋白質(zhì)的一般特性2021/1/55（二）蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能4.防御和進(jìn)攻功能抗原抗體反應(yīng)凝血機(jī)制一、蛋白質(zhì)的一般特性2021/1/56肌肉的收縮：肌動(dòng)蛋白、肌球蛋白等鞭毛、纖毛擺動(dòng)：微管蛋白胞內(nèi)細(xì)胞器運(yùn)動(dòng)：動(dòng)力蛋白、驅(qū)動(dòng)蛋白等5.運(yùn)動(dòng)功能（二）蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能一、蛋白質(zhì)的一般特性2021/1/57血紅蛋白——運(yùn)輸氧銅藍(lán)蛋白——運(yùn)輸銅6.轉(zhuǎn)運(yùn)功能（二）蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能一、蛋白質(zhì)的一般特性2021/1/58信號(hào)傳導(dǎo)中的受體、信息分子等7.信息傳遞（二）蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能8.細(xì)胞識(shí)別9.氧化供能一、蛋白質(zhì)的一般特性2021/1/59

（四）蛋白質(zhì)的元素組成6000—6000000或更大（三）蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量

有些蛋白質(zhì)還含有少量的P、Fe、Zn、Cu、Mn、Mo、I等。

C50~55%H6~8%O20~23%N15~18%S0~4%主要元素組成一、蛋白質(zhì)的一般特性2021/1/510

各種蛋白質(zhì)的含氮量很接近，平均為16％。

由于體內(nèi)的含氮物質(zhì)以蛋白質(zhì)為主，因此，只要測(cè)定生物樣品中的含氮量，就可以根據(jù)以下公式推算出蛋白質(zhì)的大致含量：每克樣品中蛋白質(zhì)的含量(g)=每克樣品含氮克數(shù)×6.251/16%

蛋白質(zhì)元素組成特點(diǎn)：凱氏定氮法：（四）蛋白質(zhì)的元素組成一、蛋白質(zhì)的一般特性1克氮相當(dāng)于6.25克蛋白質(zhì)，為測(cè)定樣品中蛋白質(zhì)含量的依據(jù)2021/1/511二、氨基酸（一）氨基酸的結(jié)構(gòu)和類(lèi)型1.結(jié)構(gòu)及旋光性α-氨基酸α2021/1/512α-氨基酸有兩種構(gòu)型:

D構(gòu)型和L構(gòu)型它們是與甘油醛相比較而決定的。凡是與L－甘油醛構(gòu)型相同的，就定義為L(zhǎng)－氨基酸，反之為D－氨基酸。二、氨基酸（一）氨基酸的結(jié)構(gòu)和類(lèi)型1.結(jié)構(gòu)及旋光性L(fǎng)-甘油醛D-甘油醛L-丙氨酸D-丙氨酸2021/1/5131.基本氨基酸中，除脯氨酸外其余均屬于L-α-氨基酸。2.除甘氨酸外，氨基酸都具有旋光性。左旋（-）或右旋（+）Pro——亞氨基酸Gly——沒(méi)有手性二、氨基酸（一）氨基酸的結(jié)構(gòu)和類(lèi)型1.結(jié)構(gòu)及旋光性2021/1/5142021/1/515二、氨基酸（一）氨基酸的結(jié)構(gòu)和類(lèi)型2.分類(lèi)存在自然界中的氨基酸有300余種，但組成人體蛋白質(zhì)的基本氨基酸僅有20種。非極性R基氨基酸（疏水性）不帶電荷的極性R基氨基酸帶正電荷的R基氨基酸（堿性）帶負(fù)電荷的R基氨基酸（酸性）分類(lèi)依據(jù)：R基團(tuán)的結(jié)構(gòu)不同分類(lèi)依據(jù)：R基團(tuán)的極性不同脂肪族氨基酸芳香族氨基酸雜環(huán)族氨基酸2021/1/516甘氨酸

glycine

Gly

G

5.97丙氨酸

alanineAlaA

6.00纈氨酸

valineValV

5.96亮氨酸

leucineLeuL

5.98

異亮氨酸

isoleucineIleI

6.02

苯丙氨酸

phenylalaninePheF

5.48脯氨酸

prolineProP

6.30非極性疏水性氨基酸目錄2021/1/517色氨酸

tryptophanTryW

5.89絲氨酸

serineSerS

5.68酪氨酸

tyrosineTryY

5.66

半胱氨酸

cysteineCysC

5.07

蛋氨酸

methionine

MetM

5.74天冬酰胺

asparagineAsnN

5.41

谷氨酰胺

glutamineGlnQ

5.65

蘇氨酸

threonineThrT5.602.極性中性氨基酸目錄2021/1/518天冬氨酸

asparticacidAspD

2.97谷氨酸

glutamicacidGluE

3.22賴(lài)氨酸

lysineLysK

9.74精氨酸

arginineArgR

10.76組氨酸

histidineHisH

7.593.酸性氨基酸4.堿性氨基酸目錄2021/1/5191.必需氨基酸：人和動(dòng)物體內(nèi)需要而又不能自身合成，必須由食物供應(yīng)的氨基酸。2.半必需氨基酸：盡管自身可以合成，但合成量不能滿(mǎn)足需要，尤其是嬰幼兒，不能自身合成的氨基酸。3.非必需氨基酸：其他可已在體內(nèi)合成以滿(mǎn)足需要的氨基酸。二、氨基酸（一）氨基酸的結(jié)構(gòu)和類(lèi)型2.分類(lèi)分類(lèi)依據(jù)：按營(yíng)養(yǎng)狀況分甲硫氨酸(Met)、蘇氨酸(Thr)、色氨酸(Trp)、纈氨酸(Val)、賴(lài)氨酸(Lys)、苯丙氨酸(Phe)、異亮氨酸(Ile)、亮氨酸(Leu)甲纈賴(lài)異苯亮色蘇組氨酸（His），精氨酸（Arg）2021/1/520二、氨基酸（二）氨基酸的酸堿性質(zhì)和等電點(diǎn)1.酸堿性質(zhì)中性分子形式兩性離子形式氨基酸分子在水溶液中或在晶體狀態(tài)時(shí)都以離子形式存在，而且是以?xún)尚噪x子的形式存在。在同一個(gè)氨基酸分子上帶有能放出質(zhì)子的—NH3+正離子和能接受質(zhì)子的—COO-負(fù)離子，為兩性電解質(zhì)。很少會(huì)以不解離的中性分子形式存在。2021/1/521二、氨基酸（二）氨基酸的酸堿性質(zhì)和等電點(diǎn)1.酸堿性質(zhì)由于氨基酸同時(shí)有氨基和羧基，在水溶液中它既是酸，能提供質(zhì)子，又是堿，能接受質(zhì)子，因此氨基酸是兩性電解質(zhì)。作為酸：+H+作為堿：+H+質(zhì)子供體質(zhì)子供體質(zhì)子受體質(zhì)子受體2021/1/522pH=pI+OH-pH>pI+H+pH<pI兼性離子陽(yáng)離子陰離子等電點(diǎn)（pI）：在某一特定pH的溶液中，氨基酸分子上的-NH3+基和-COO-基的解離程度完全相等，以?xún)尚噪x子形式存在，即氨基酸所帶凈電荷為零（即正負(fù)電荷數(shù)相等），在電場(chǎng)中既不向陽(yáng)極也不向陰極移動(dòng)，呈電中性。此時(shí)溶液的pH值稱(chēng)為該氨基酸的等電點(diǎn)。（二）氨基酸的酸堿性質(zhì)和等電點(diǎn)2021/1/523二、氨基酸（二）氨基酸的酸堿性質(zhì)和等電點(diǎn)2.等電點(diǎn)（pI）等電點(diǎn)時(shí)氨基酸的特點(diǎn)：1.凈電荷數(shù)等于零，在電場(chǎng)中不移動(dòng)；2.此時(shí)氨基酸的溶解度最小，容易沉淀。3.由于羧基解離度大于氨基的解離度，所以含一個(gè)氨基和一個(gè)羧基的中性氨基酸的等電點(diǎn)都在pH6.0左右。堿性氨基酸（二氨基一羧基）的等電點(diǎn)較大，酸性氨基酸（一氨基二羧基）的等電點(diǎn)較小。2021/1/524等電點(diǎn)的測(cè)定：二、氨基酸（二）氨基酸的酸堿性質(zhì)和等電點(diǎn)2.等電點(diǎn)（pI）1.用酸堿滴定方法測(cè)定；2.按氨基酸分子上可解離基團(tuán)的pK值計(jì)算

pK值：解離常數(shù)(K)的負(fù)對(duì)數(shù)，數(shù)值等于該解離基團(tuán)有一半被解離時(shí)的pH值。

pK的編號(hào)通常以酸性最強(qiáng)的基團(tuán)的解離開(kāi)始。

等電點(diǎn)相當(dāng)于該氨基酸的兩性離子狀態(tài)兩側(cè)的基團(tuán)pK值之和的一半。2021/1/525中性氨基酸的等電點(diǎn)2021/1/526酸性氨基酸的等電點(diǎn)2021/1/527堿性氨基酸的等電點(diǎn)2021/1/528中性氨基酸：pK1為α-羧基的解離常數(shù)，pK2為α-氨基的解離常數(shù)。

pI=（pK1+pK2）/2酸性氨基酸：pK1為α-羧基的解離常數(shù)，pK2為側(cè)鏈羧基的解離常數(shù)。

pI=（pK1+pK2）/2堿性氨基酸：

pK2為α-氨基的解離常數(shù)，pK3為側(cè)鏈氨基的解離常數(shù)。

pI=（pK2+pK3）/2等電點(diǎn)的計(jì)算2021/1/5291.混合氨基酸的分離或制備；2.判斷在某一pH值下氨基酸的帶電性。氨基酸等電點(diǎn)特征的應(yīng)用二、氨基酸（二）氨基酸的酸堿性質(zhì)和等電點(diǎn)2.等電點(diǎn)（pI）2021/1/530pH<pI，帶凈正電荷，向陰極移動(dòng)。pH>pI，帶凈負(fù)電荷，向陽(yáng)極移動(dòng)。pH=pI，不帶電荷，不移動(dòng)。2021/1/531

紫外吸收光譜：在遠(yuǎn)紫外光區(qū)有光吸收，在近紫外光區(qū)有色氨酸最大吸收波長(zhǎng)為279nm，酪氨酸最大吸收波長(zhǎng)278nm，苯丙氨酸最大吸收波長(zhǎng)為259nm。氨基酸的理化性質(zhì)2021/1/532④重要的化學(xué)反應(yīng)：a-氨基能與茚三酮反應(yīng)產(chǎn)生藍(lán)紫色沉淀（脯氨酸和羥脯氨酸則產(chǎn)生黃色沉淀）；a-氨基可與亞硝酸反應(yīng)產(chǎn)生氮?dú)?，?jì)算出氨基酸的量；一些氨基酸的R基團(tuán)能與特殊的試劑發(fā)生呈色反應(yīng)。氨基酸的理化性質(zhì)2021/1/533是分離鑒定蛋白質(zhì)的氨基酸組成的重要方法。紙纖維上的–OH

基具有親水性，所以能吸附一層水作為固定相，而通常把有機(jī)溶劑作為流動(dòng)相。流動(dòng)相流經(jīng)支持物時(shí)與固定相間連續(xù)抽提，使物質(zhì)在兩相間不斷地分配而得到分離。二、氨基酸（二）氨基酸的分離和分析鑒定1.根據(jù)氨基酸溶解度不同為原理（1）紙層析法2021/1/534

1、層析濾紙準(zhǔn)備：取層析濾紙一張。在紙的一端距邊緣2～3cm處用鉛筆劃一條直線(xiàn)。

2、點(diǎn)樣：用毛細(xì)管將氨基酸樣品點(diǎn)在此直線(xiàn)位置上。

3、擴(kuò)展：將點(diǎn)有樣品的濾紙直立于培養(yǎng)皿中（點(diǎn)樣的一端在下，擴(kuò)展劑的液面需低于點(diǎn)樣線(xiàn)1cm），待溶劑上升約15cm時(shí)即取出濾紙，自然干燥或用吹風(fēng)機(jī)熱風(fēng)吹干。

4、顯色：用噴霧器均勻噴上0.1％茚三酮正丁醇溶液，用熱風(fēng)吹干即可顯出各層析斑點(diǎn)，加以鑒定。具體操作：2021/1/535紙色譜小實(shí)驗(yàn)動(dòng)畫(huà)演示2021/1/53618372021/1/537用專(zhuān)門(mén)的涂布器把漿狀的支持劑（纖維素、硅膠、氧化鋁、聚酰胺等）均勻地涂在薄層板（玻璃板、金屬板或彈性塑料板）上，干燥（110℃活化）后即可使用。（2）薄層層析法2021/1/538展開(kāi)方式(1)近水平展開(kāi)：將點(diǎn)樣后的薄層板下端浸入展開(kāi)劑0.5cm，薄層上端墊高使薄層與水平成5-10o的角。(2)上行展開(kāi)：將點(diǎn)樣后的薄層放在盛有展開(kāi)劑的直立型的展開(kāi)槽中，展開(kāi)劑由薄層下端借毛細(xì)管作用上升至前沿。(3)下行展開(kāi)(4)雙向展開(kāi)2021/1/539薄層板玻璃板上涂吸附劑上行法薄層板層析缸展開(kāi)劑展開(kāi)劑濾紙條下行法薄層板層析缸2021/1/540二、氨基酸（二）氨基酸的分離和分析鑒定2.根據(jù)氨基酸等電點(diǎn)不同為原理指用離子交換劑（具有離子交換性能的物質(zhì)）作固定相，利用它與流動(dòng)相中的離子能進(jìn)行可逆的交換性質(zhì)來(lái)分離離子型化合物的層析方法。是以離子間相互作用為基礎(chǔ)的氨基酸分離方法。其基本原理是利用離子交換劑對(duì)不同氨基酸吸附能力的差異進(jìn)行的分離。可以實(shí)現(xiàn)對(duì)氨基酸分組或?qū)崿F(xiàn)單一的成分分離。（1）離子交換柱層析法2021/1/541基質(zhì)：具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子聚合物。穩(wěn)定，不溶于水，不溶于酸、堿和一般有機(jī)溶劑。如：聚苯乙烯、纖維素、葡聚糖、瓊脂糖。電荷基團(tuán)（活性基團(tuán)）：與高分子聚合物共價(jià)結(jié)合，形成一個(gè)帶電的活性基團(tuán)。平衡離子（反離子）：是結(jié)合于電荷基團(tuán)上的相反離子，它能與溶液中其它的離子基團(tuán)發(fā)生可逆的交換反應(yīng)。離子交換劑（固定相）二、氨基酸（二）氨基酸的分離和分析鑒定2.