16四月2024蛋白質(zhì)的構(gòu)件氨基酸1.1蛋白質(zhì)的構(gòu)件-氨基酸1.2蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)1.3蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)1.4蛋白質(zhì)的功能章節(jié)內(nèi)容

2大綱要求1.了解蛋白質(zhì)對(duì)生物體的重要意義。2.了解蛋白質(zhì)的分類及元素組成特點(diǎn)。3.掌握蛋白質(zhì)的基本單體-氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及分類。4.掌握氨基酸的理化性質(zhì)：兩性解離與等電點(diǎn)含義重要的化學(xué)反應(yīng)及其應(yīng)用。1.1蛋白質(zhì)的構(gòu)件-氨基酸3一、蛋白質(zhì)概述二、二十種常見蛋白質(zhì)氨基酸的結(jié)構(gòu)及分類三、不常見的蛋白質(zhì)氨基酸和非蛋白質(zhì)氨基酸四、氨基酸的理化性質(zhì)五、氨基酸的分離和分析主要內(nèi)容4一、蛋白質(zhì)概述

生命是蛋白體的存在方式，這種存在方式本質(zhì)上就在于這些蛋白體的化學(xué)組成部分的不斷自我更新。

恩格斯《反杜林論》18785蛋白質(zhì)是生命的表征，哪里有生命活動(dòng)哪里就有蛋白質(zhì)。如果說(shuō)基因是構(gòu)建生命的指導(dǎo)者，那么蛋白質(zhì)就是組成生命的主要材料，是生命的實(shí)踐者和執(zhí)行者。蛋白質(zhì)將生物體的遺傳信息表達(dá)成生物的性狀，指導(dǎo)生命活動(dòng)，控制生物的生長(zhǎng)和發(fā)育。一、蛋白質(zhì)概述6

蛋白質(zhì)占生物干重人體中（中年人）人體45%水55%細(xì)菌50%-80%蛋白質(zhì)19%真菌14%-52%脂肪19%酵母菌14%-50%糖類＜1%白地菌50%無(wú)機(jī)鹽7%71.蛋白質(zhì)的定義：蛋白質(zhì)（protein，簡(jiǎn)寫Pro):

是由20種L-α-氨基酸按一定的序列通過(guò)酰胺鍵（肽鍵）縮合而成的，具較穩(wěn)定構(gòu)象并具特定生物功能的生物大分子。82.蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜﹑種類繁多﹑功能各異，是構(gòu)建生命，行使生命活動(dòng)最主要的功能分子。9（1）催化作用酶有兩類：一類是蛋白質(zhì)（蛋白酶）另一類為核酸（核酶）10（2）運(yùn)輸作用：血紅蛋白、Na+-K+-ATPase、葡萄糖運(yùn)輸載體、脂蛋白、電子傳遞體11（3）運(yùn)動(dòng)作用動(dòng)物的肌肉收縮（肌球蛋白、肌動(dòng)蛋白）、細(xì)菌的鞭毛運(yùn)動(dòng)等。12（4）防御和進(jìn)攻：如淋巴細(xì)胞產(chǎn)生的免疫球蛋白（抗體)、血液中的凝血酶、南極北極魚血液中的抗凍蛋白、蛇毒中的溶血蛋白和神經(jīng)毒蛋白和一些植物毒蛋白和細(xì)菌毒素。13（5）激素的調(diào)節(jié)作用：

蛋白質(zhì)或多肽類激素，胰島素、生長(zhǎng)素（6）接受和傳遞信息的受體作用：受體蛋白、味覺蛋白（7）控制細(xì)胞生長(zhǎng)、分化：生長(zhǎng)因子、阻遏蛋白（8）貯存功能：為生物體提供充足的氮素、金屬元素等，如卵清蛋白、酪蛋白、種子中的貯存蛋白、鐵蛋白等。14（9）結(jié)構(gòu)成分和機(jī)械支持物：

角蛋白、結(jié)締組織的膠原蛋白、血管和皮膚的彈性蛋白（10）異常功能：貝類分泌的膠質(zhì)蛋白，能將貝殼粘在巖石上；朊病毒(一種特殊的蛋白質(zhì)病毒)。15163.蛋白質(zhì)的化學(xué)組成主要元素：C、H、O、N、S

微量元素：P、Fe、Cu、Zn、Mo、I、Se等。



碳：50％氫：7％氧：23％

氮：16%硫：0—3％其他：微量

蛋白質(zhì)平均含N量為16％,這是凱氏定氮法測(cè)定蛋白質(zhì)含量的理論依據(jù)：蛋白質(zhì)含量＝蛋白質(zhì)含N量×6.25(1)元素組成1718(2)蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元是氨基酸多個(gè)氨基酸首尾連結(jié)形成長(zhǎng)而不分支的多聚物——多肽鏈多肽鏈再折疊卷曲，形成蛋白質(zhì)3.蛋白質(zhì)的化學(xué)組成19（一）氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：二、二十種常見蛋白質(zhì)氨基酸的結(jié)構(gòu)及分類可變部分組成蛋白質(zhì)的氨基酸都為α-氨基酸（Pro除外）。各種蛋白質(zhì)氨基酸的區(qū)別在于側(cè)鏈R基的不同。除R為H（甘氨酸）外，均具有旋光性，均為L(zhǎng)-型。2021222324252627組成蛋白質(zhì)的氨基酸共有20種(二)氨基酸的結(jié)構(gòu)及三字符2829

甘氨酸

Glycine

脂肪族氨基酸氨基乙酸30

脂肪族氨基酸甘氨酸Glycine丙氨酸

Alanineα-氨基丙酸31

甘氨酸Glycine丙氨酸Alanine纈氨酸

Valine

脂肪族氨基酸α-氨基－β－甲基丁酸32

甘氨酸Glycine丙氨酸Alanine纈氨酸Valine亮氨酸

Leucine

脂肪族氨基酸α-氨基－γ－甲基戊酸33

甘氨酸Glycine丙氨酸Alanine纈氨酸Valine亮氨酸Leucine異亮氨酸

Isoleucine

脂肪族氨基酸α-氨基-β-甲基戊酸34

甘氨酸Glycine丙氨酸Alanine纈氨酸Valine亮氨酸Leucine異亮氨酸Isoleucine脯氨酸

Proline

亞氨基酸β-吡咯烷基-α-羧酸35

甘氨酸Glycine丙氨酸Alanine纈氨酸Valine亮氨酸Leucine異亮氨酸Isoleucine脯氨酸Proline甲硫氨酸

Methionine

含硫氨基酸α-氨基-γ-甲硫基丁酸36

甘氨酸Glycine丙氨酸Alanine纈氨酸Valine亮氨酸Leucine異亮氨酸Isoleucine脯氨酸Proline甲硫氨酸Methionine半胱氨酸

Cysteine含硫氨基酸α-氨基-β-巰基丙酸37

芳香族氨基酸苯丙氨酸Phenylalanineα-氨基-β-苯基丙酸38

芳香族氨基酸苯丙氨酸Phenylalanine酪氨酸Tyrosineα-氨基-β-對(duì)羥苯基丙酸39

芳香族氨基酸苯丙氨酸Phenylalanine酪氨酸Tyrosine色氨酸TryptophanTrpα-氨基-β-吲哚基丙酸40

堿性氨基酸精氨酸

Arginineα-氨基-δ-胍基戊酸41

堿性氨基酸精氨酸Arginine賴氨酸

Lysineα，ε-二氨基己酸42

堿性氨基酸精氨酸Arginine賴氨酸Lysine組氨酸

Histidineα-氨基-β-咪唑基丙酸43

天冬氨酸

Aspartate

酸性氨基酸α-氨基丁二酸44

天冬氨酸Aspartate谷氨酸

Glutamate

酸性氨基酸α-氨基戊二酸45

天冬酰胺AsparagineAsn

含酰胺氨基酸46

天冬酰胺AsparagineAsn谷氨酰胺GlutamineGln

含酰胺氨基酸47

絲氨酸

Serine

含羥基氨基酸-氨基--羥基丙酸48

絲氨酸Serine蘇氨酸

Threonine

含羥基氨基酸α-氨基-β-羥基丁酸49(三)二十種常見蛋白質(zhì)氨基酸的分類據(jù)R基團(tuán)化學(xué)結(jié)構(gòu)分類脂肪族ＡＡ（中性、含羥基或巰基、酸性、堿性）芳香族ＡA(Phe、Tyr、Trp)雜環(huán)ＡＡ(His、Pro)極性R基團(tuán)AA據(jù)R基團(tuán)極性分類非極性R基團(tuán)AA（８種）不帶電荷（７種）帶電荷：正電荷（３種）負(fù)電荷（２種）據(jù)營(yíng)養(yǎng)學(xué)分類

必需ＡＡ(8種)半必需ＡＡ(2種)IleMetValLeuTrpPheThrLys一

家寫兩三本書來(lái)非必需ＡＡArg、HisIleLeuTrpThrPheLysMetVal一兩色素本來(lái)淡些50

1、按R基極性分類(1)非極性R基團(tuán)氨基酸：(8種)AlaValLeuIlePheTrpProMet(2)不帶電荷極性R基團(tuán)氨基酸：(7種)

SerThrTyr

AsnGln

CysGly(3)帶正電荷R基團(tuán)氨基酸：(3種)

LysArgHis(4)帶負(fù)電荷R基團(tuán)氨基酸：(2種)

AspGlu

51非極性R基團(tuán)氨基酸52不帶電荷極性R基團(tuán)氨基酸53帶電荷R基團(tuán)氨基酸54甘氨酸（Gly,G）丙氨酸（Ala,A）纈氨酸（Val,V）亮氨酸（Lue,L）異亮氨酸（Ile,I）（1）中性脂肪族氨基酸(5個(gè))

2.據(jù)R基團(tuán)化學(xué)結(jié)構(gòu)分類55（2）含羥基或硫氨基酸(4個(gè))絲氨酸(Ser,S）蘇氨酸(Thr,T）半胱氨酸(Cys,C）甲硫氨酸(Met,M）56（3）酸性氨基酸及酰胺(4個(gè))

天冬氨酸（Asp,D）谷氨酸（Glu,E）天冬酰胺（Asn,N）谷氨酰胺（Gln,Q）57（4）堿性氨基酸(3個(gè))

賴氨酸（Lys,K）精氨酸（Arg,R）組氨酸（His,H）58（5）雜環(huán)氨基酸(2個(gè))

組氨酸（His,H）脯氨酸（Pro,P）堿性氨基酸59（6）芳香族氨基酸(3個(gè))

苯丙氨酸（Phe,F）酪氨酸（Tyr,Y）色氨酸（Trg,W）6061對(duì)蛋白質(zhì)中自然發(fā)生的氨基酸替換的研究有以下結(jié)果，試解釋此種現(xiàn)象：Lys→Arg和Ile→Leu這樣的替換一般對(duì)蛋白質(zhì)的功能基本無(wú)影響。

問(wèn)題：

62色氨酸的替換最易改變蛋白質(zhì)的功能。

問(wèn)題：63構(gòu)象與構(gòu)型構(gòu)象：是指分子中，不改變共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)，僅單鍵周圍的原子旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的空間排布。即分子中原子的三維空間排列稱為構(gòu)象。構(gòu)型：是指一個(gè)分子由于其中各原子特有的固定空間排布，使該分子所具有的特定的立體化學(xué)形式。構(gòu)象的改變通過(guò)原子的旋轉(zhuǎn)或氫鍵（次級(jí)鍵）的破裂，這種空間位置的改變不涉及共價(jià)鍵的破裂，構(gòu)型的改變要通過(guò)共價(jià)鍵的斷裂。64氨基酸的構(gòu)型65(一)蛋白質(zhì)中幾種重要的稀有氨基酸在少數(shù)蛋白質(zhì)含有一些不常見蛋白質(zhì)氨基酸。這些氨基酸都是由相應(yīng)的基本氨基酸衍生而來(lái)的。其中重要的有4-羥基脯氨酸、5-羥基賴氨酸、6-N-甲基賴氨酸等。三、不常見的蛋白質(zhì)氨基酸和非蛋白質(zhì)氨基酸66幾種不常見蛋白質(zhì)氨基酸的結(jié)構(gòu)鎖鏈素由4個(gè)Lys組成(彈性蛋白中)67廣泛存在于各種細(xì)胞和組織中，呈游離或結(jié)合態(tài)，但并不存在蛋白質(zhì)中的一類氨基酸，大部分也是蛋白質(zhì)氨基酸的衍生物。如：β-丙氨酸、鳥氨酸、胍氨酸、γ-氨基丁酸等。(二)非蛋白氨基酸681.幾種非蛋白氨基酸的結(jié)構(gòu)

H2N-CH2-CH2-COOHH2N-CH2-CH2-CH2-COOHβ-丙氨酸γ-氨基丁酸6970712.非蛋白氨基酸存在的意義：（1）作為細(xì)菌細(xì)胞壁中肽聚糖的組分：D-GluD-Ala（2）作為一些重要代謝物的前體或中間體:

β-丙氨酸（VB3）、鳥氨酸、胍氨酸(尿素).（3）作為神經(jīng)傳導(dǎo)的化學(xué)物質(zhì)：γ-氨基丁酸（4）有些氨基酸只作為一種N素的轉(zhuǎn)運(yùn)和貯藏載體.（5）調(diào)節(jié)生長(zhǎng),殺蟲防御作用等。絕大部分非蛋白氨基酸的功能不清楚。72

四、氨基酸的性質(zhì)

(一)AA的物理性質(zhì)

(二)AA的兩性解離和等電點(diǎn)(三)AA的光學(xué)性質(zhì)(四)AA的重要化學(xué)反應(yīng)

73(一)氨基酸的物理性質(zhì)氨基酸在常溫下為白色固體，熔點(diǎn)很高（約為200～300℃），大部分尚未到達(dá)熔點(diǎn)時(shí)已開始分解。

一般均能溶于水，但是溶解度大小不一，差異較大，其中亮氨酸和酪氨酸難溶于冷水，其余均可溶。氨基酸易溶于酸性或堿性溶液中，微溶于乙醇，不溶于乙醚。

氨基酸的味感與其構(gòu)型有關(guān)。D型氨基酸一般具有甜味，D-色氨酸的甜度是蔗糖的40倍。L氨基酸具有鮮、甜、苦、酸四種味感。甘氨酸因具有甜味而得名，精氨酸有苦味，谷氨酸的鈉鹽有鮮味，是味精的主要成分。74(二)氨基酸的兩性解離性質(zhì)及等電點(diǎn)（pI）

*pH=pI

凈電荷=0pH<pI凈電荷為正pH>pI凈電荷為負(fù)CHRCOOHNH3+CHRCOONH2CHRCOONH3++H++OH-+H++OH-(pK′1)(pK′2)當(dāng)氨基酸溶液在某一定pH值時(shí)，使某特定氨基酸分子上所帶正負(fù)電荷相等，成為兩性離子，在電場(chǎng)中既不向陽(yáng)極也不向陰極移動(dòng)，此時(shí)溶液的pH值即為該氨基酸的等電點(diǎn)(pIisoelectricpoint)。簡(jiǎn)單講，使氨基酸凈電荷為零時(shí)的溶液pH值，稱為該氨基酸的等電點(diǎn)。75767778等電點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法等電聚焦法：一種特殊的電泳，其載體上鋪有連續(xù)的pH梯度的緩沖液，然后將氨基酸點(diǎn)樣，只要該處的pH與氨基酸的pI不同，則氨基酸就會(huì)帶電，pH值>pI時(shí)，aa帶-電；pH值<pI時(shí)，aa帶+電。通電后，氨基酸就會(huì)移動(dòng)，直到某處的pH＝pI，氨基酸才呈電中性，不再移動(dòng)，因此，可以測(cè)出pI。酸堿滴定法79甘氨酸滴定曲線一氨基一羧基AA的等電點(diǎn)計(jì)算：pI=2pK′1+pK′2一氨基一羧基AA的pI計(jì)算公式80R-R+R±等電點(diǎn)的計(jì)算K1=[R±][H+][R+]K2=[R±][R-][H+]由式可知解離常數(shù)：81由此可知：

已知在pI時(shí)，[R+]=[R-]，∴整理可得：K1K2=[R+]=[R±][H+][R±]K2K1[R-]=[H+][R±][H+]K1=[R±]K2[H+][H+]282兩邊取負(fù)對(duì)數(shù)：-lg[H+]2=-lgK1-lgK2∵-lg[H+]=pH-lgK1=

pK1-lgK2=

pK2∴2pH=pK1+pK2令pI為等電點(diǎn)時(shí)的pH，則pI=?（pK1+pK2）Gly：pI=?（2.34+9.6)=5.9783由此可知:1、等電點(diǎn)相當(dāng)于該aa兩性離子狀態(tài)兩側(cè)基團(tuán)pK值之和的一半。2、對(duì)側(cè)鏈R基不解離的中性氨基酸：pI=1/2（pK1+pK2）即：等電點(diǎn)pH值與離子濃度無(wú)關(guān)，只取決于兼性離子兩側(cè)基團(tuán)的pK值。843.對(duì)有三個(gè)可解離基團(tuán)的氨基酸：如：酸性氨基酸、堿性氨基酸的pI計(jì)算：a、先寫出其解離公式；b、后取兼性離子兩側(cè)基團(tuán)pK值的平均值。85如：天冬氨酸86如：賴氨酸87總結(jié)1、各種aa的pI不同；2、同一pH下，各種aa所帶電荷不同；pH＜pI：aa+pH＞pI：aa-用離子交換、電泳將aa分開3、處于pI時(shí)，aa溶解度最小，易沉淀；可分離aa。88谷氨酸（A）和賴氨酸（B）滴定曲線和等電點(diǎn)計(jì)算一氨基二羧基AA的等電點(diǎn)計(jì)算：pI=2pK′1+pK′2二氨基一羧基AA的等電點(diǎn)計(jì)算：pI=2pK′2+pK′3BApK1pK2pIpIpK3pK3pK2pK1加入的OH-mL數(shù)加入的OH-mL數(shù)pHpH89谷氨酸（A）和賴氨酸（B）滴定曲線和等電點(diǎn)計(jì)算一氨基二羧基AA的等電點(diǎn)計(jì)算：pI=2pK′1+pK′2二氨基一羧基AA的等電點(diǎn)計(jì)算：pI=2pK′2+pK′3BApK1pK2pIpIpK3pK3pK2pK1加入的OH-mL數(shù)加入的OH-mL數(shù)pHpH90有關(guān)pI的習(xí)題當(dāng)溶液的pH值>pI時(shí)，aa帶電為+/-？當(dāng)溶液的pH值<pI時(shí)，aa帶電為+/-？aa溶于蒸餾水中后，溶液的pH值變?yōu)?，此aa的pI>、=、<6?aa溶于蒸餾水中后，溶液的pH值變?yōu)?，此aa的pI>、=、<8?91等電點(diǎn)的應(yīng)用92(三)氨基酸光學(xué)性質(zhì)

1、旋光性：除甘氨酸外，其它所有天然α-氨基酸都有不對(duì)稱碳原子，因此它們都具有旋光性。2、紫外吸收光譜：色氨酸(Trp)、酪氨酸(Tyr)和苯丙氨酸(Phe)的R基團(tuán)中含有苯環(huán)共軛雙鍵系統(tǒng)，在紫外光區(qū)有較強(qiáng)的光吸收。組氨酸(His)具有較短共軛雙鍵系統(tǒng)，其在紫外光區(qū)也有較弱的光吸收。由于大多數(shù)蛋白質(zhì)都含有這些氨基酸殘基，一般最大吸收峰在