氨基酸、蛋白质.ppt

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1、 氨基酸的分类、命名、结构、性质和制备氨基酸的分类、命名、结构、性质和制备；肽的结构和肽键，多肽结构的测定肽的结构和肽键，多肽结构的测定；蛋白质的分类、结构和性质蛋白质的分类、结构和性质；酶的组成、分类及催化反应的特性。酶的组成、分类及催化反应的特性。氨基酸的结构、构型、性质和制备；氨基酸的结构、构型、性质和制备；肽的结构和肽键，蛋白质的结构和性质。肽的结构和肽键，蛋白质的结构和性质。第十六章第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质氨基酸、多肽、蛋白质 氨基酸的结构、分类和命名氨基酸的结构、分类和命名 v结构：组成蛋白质的氨基酸有结构：组成蛋白质的氨基酸有20种，都是种，都是-氨基酸。氨基酸。R CH

2、COOHNH2v除甘氨酸外，都有旋光性，且除甘氨酸外，都有旋光性，且都都是是L型的。型的。COOHCH3HOHCOOHCH3H2NHCOOHCH3OHH2NL-乳酸乳酸 L-丙氨酸丙氨酸 L-苏氨酸苏氨酸 16-1 氨基酸氨基酸v命名：天然氨基酸常采用习惯名称。命名：天然氨基酸常采用习惯名称。构成蛋白质的构成蛋白质的20种氨基酸，有一套通用的符号，这种氨基酸，有一套通用的符号，这些符号象元素符号一样，是国际通用的。些符号象元素符号一样，是国际通用的。v分类：分类：氨基酸可按分子中氨基和羧基的相对数目，分为中氨基酸可按分子中氨基和羧基的相对数目，分为中性氨基酸性氨基酸(含含1个氨基个氨基1个羧基

3、个羧基)、酸性氨基酸、酸性氨基酸(含含1个氨个氨基基2个羧基个羧基)和碱性氨基酸和碱性氨基酸(含含2个氨基个氨基1个羧基个羧基)。也可按烃基的结构分为脂肪族氨基酸、芳香族氨基也可按烃基的结构分为脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸和杂环氨基酸。酸和杂环氨基酸。氨基酸的性质氨基酸的性质 (1)-氨基酸的物理性质氨基酸的物理性质 v-氨基酸都是高熔点固体，多数在熔化时分解。氨基酸都是高熔点固体，多数在熔化时分解。甘氨酸：甘氨酸：262(分解分解)酪氨酸：酪氨酸：310(分解分解)v但但-氨基酸的氨基酸的N-酰基化合物和酰胺的熔点却较低。酰基化合物和酰胺的熔点却较低。C6H5CONHCH2COOH：190；H

4、2NCH2CONH2：6768。v-氨基酸不溶于乙醚等非极性溶剂，在水里的溶解度氨基酸不溶于乙醚等非极性溶剂，在水里的溶解度大小不一，但都比在乙醚中的大。大小不一，但都比在乙醚中的大。CH3 CH COONH3+HOOCCH2CH2CHCOONH3+丙氨酸丙氨酸 谷氨酸谷氨酸 v-氨基酸的偶极矩比分子量相近的羧酸或胺都大得多。氨基酸的偶极矩比分子量相近的羧酸或胺都大得多。v是以偶极离子形式存在的。是以偶极离子形式存在的。(2)酸碱性酸碱性 v氨基酸既能和酸反应生成铵盐，也能和碱反应生成羧氨基酸既能和酸反应生成铵盐，也能和碱反应生成羧酸盐，是两性化合物。酸盐，是两性化合物。v氨基酸在溶液中存在下

5、列平衡：氨基酸在溶液中存在下列平衡：R CH COOHNH3+H+OHR CH COONH3+H+OH R CH COONH2K1K2低低pH 高高pH(3)等电点等电点 vpI：氨基酸所带的正电荷数目与负电荷数目正好相等氨基酸所带的正电荷数目与负电荷数目正好相等时的时的pH值。值。v关系式：关系式：pI=(pK1+pK2)2 pK1=2.34pK2=9.69丙氨酸丙氨酸pI=22.34+9.69=6.02CH3CHCOOHNH3CH3CHCOONH3CH3CHCOONH2OHOHHHv在等电点时，氨基酸几乎全部以两性离子形式存在。在等电点时，氨基酸几乎全部以两性离子形式存在。溶液的溶液的pH

6、pI时，时，氨基酸以负离子形式存在。氨基酸以负离子形式存在。v处于等电点的氨基酸溶解度最小。处于等电点的氨基酸溶解度最小。可以通过测定氨基酸的等电点来鉴别氨基酸。可以通过测定氨基酸的等电点来鉴别氨基酸。中性氨基酸：中性氨基酸：pI=6.26.8；v分子结构不同的氨基酸，等电点各不相同。分子结构不同的氨基酸，等电点各不相同。酸性氨基酸：酸性氨基酸：pI=2.83.2；碱性氨基酸：碱性氨基酸：pI=7.610.8。(4)氨基的反应氨基的反应 v和亚硝酸反应和亚硝酸反应 R CH COOHNH2+HNO2R CH COOHOH+N2+H2O 反应是定量完成的，根据放出氮气的量，算出样反应是定量完成的

7、，根据放出氮气的量，算出样品中氨基的含量。品中氨基的含量。称为称为Van slyke氨基测定法。氨基测定法。v脱羧反应脱羧反应-氨基酸在氨基酸在Ba(OH)Ba(OH)2 2存在下加热或在酶作用下，可发存在下加热或在酶作用下，可发生脱羧反应，生成胺类化合物生脱羧反应，生成胺类化合物RCHCOOHNH2Ba(OH)2RCH2NH2+CO2NH2(CH2)4CHCOOHNH2NH2(CH2)5NH2v与茚三酮的显色反应与茚三酮的显色反应+RCHCOOHNH2OHOHOOOOOOHN+RCHO水合茚三酮水合茚三酮 紫色紫色 可以用于氨基酸的比色测定和纸上层析的显色。可以用于氨基酸的比色测定和纸上层析

8、的显色。氨基酸的制法氨基酸的制法 v氨基酸的生产：氨基酸的生产：蛋白质水解法，从蛋白质水解液中利用等电点沉淀分蛋白质水解法，从蛋白质水解液中利用等电点沉淀分离氨基酸；离氨基酸；化学合成法，得到的氨基酸都是外消旋产物。化学合成法，得到的氨基酸都是外消旋产物。发酵法，如味精发酵法，如味精(谷氨酸钠谷氨酸钠)的生产等；的生产等；v用用Gabriel法代替，可得较纯的氨基酸。法代替，可得较纯的氨基酸。COCONCHCOOC2H5RCOCONKCHCOOC2H5RBrR CH COOHNH2COOHCOOH+C2H5OHH2O,OHHClRCHCOOHBrRCHCOOHNH2RCH2COOHBr2,P（

9、过量）NH3卤代酸氨解卤代酸氨解丙二酸酯法丙二酸酯法 CH2(COOEt)2BrCH(COOEt)2Br2,CCl4KOHCOCONHCOCON CH(COOEt)2C2H5ONaCH3SCH2CH2ClCOCON C(COOEt)2CH2CH2SCH3CH3SCH2CH2C(COOH)2NH2H2OOHCH3SCH2CH2CHCOOHNH2蛋氨酸蛋氨酸 肽和肽键肽和肽键 v一分子一分子-氨基酸中的羧基和另一分子氨基酸中的羧基和另一分子-氨基酸的氨基，氨基酸的氨基，通过失水形成酰胺键而连结成的化合物叫做肽。通过失水形成酰胺键而连结成的化合物叫做肽。v肽分子中的酰胺键称为肽键。肽分子中的酰胺键称

10、为肽键。v根据肽分子中氨基酸的数目，称作二肽、三肽根据肽分子中氨基酸的数目，称作二肽、三肽 青霉素青霉素G NSOCH3COOHCH3C6H5CH2C NHO半胱氨酸半胱氨酸缬氨酸缬氨酸16-2 多肽多肽氨基酸残基氨基酸残基 H2NCHC NHCHC NHCHC NHCHCOOHR1OOR2OR3R4H2NCH C NH CHCOOHR1OR2肽键肽键(1)肽的结构特征肽的结构特征 v酰胺平面和肽单元：酰胺平面和肽单元：C NOHCC sp2杂化杂化 v肽键：一分子氨基酸的羧基和另一分子氨基酸的氨肽键：一分子氨基酸的羧基和另一分子氨基酸的氨基失去一分子水形成的酰胺键。基失去一分子水形成的酰胺键

11、。肽单元肽单元 酰胺平面酰胺平面 肽单元肽单元 1肽单元肽单元 2肽链中的酰胺平面肽链中的酰胺平面(2)肽链的氨基酸顺序与命名肽链的氨基酸顺序与命名 NH2CHCOR1NHCHCOR2NHCHCOOHRn 氮端氮端 碳端碳端 NH2CHCOCH3NHCHCOHNHCHCOOHCH3丙氨酰甘氨酰丙氨酸丙氨酰甘氨酰丙氨酸 AlaGlyAla丙丙甘甘丙丙 多肽结构的测定多肽结构的测定 v测定多肽的结构，是走向合成蛋白质的第一步，要弄测定多肽的结构，是走向合成蛋白质的第一步，要弄清一个多肽的结构，必须要知道：清一个多肽的结构，必须要知道：它是由哪些氨基酸组成的，它是由哪些氨基酸组成的，这些氨基酸是按什

12、么次序结合的。这些氨基酸是按什么次序结合的。v多肽分子中氨基酸的排列情况非常复杂，例如由多肽分子中氨基酸的排列情况非常复杂，例如由8 8种氨种氨基酸组成定的八肽就有基酸组成定的八肽就有8!=40320种排列方式。种排列方式。(1)氨基酸组分分析氨基酸组分分析 v目的是确定组成多肽的氨基酸的种类和数目。目的是确定组成多肽的氨基酸的种类和数目。v将多肽在将多肽在6moll-1的的HCl中，加热至中，加热至100，维持，维持24小小时，使多肽完全水解，然后使水解后获得的氨基酸混合时，使多肽完全水解，然后使水解后获得的氨基酸混合液通过离子交换柱，不同的氨基酸因通过离子交换柱的液通过离子交换柱，不同的氨

13、基酸因通过离子交换柱的速度不同而分离，用自动检测仪器鉴定和记录。速度不同而分离，用自动检测仪器鉴定和记录。氨基酸分析仪氨基酸分析仪(2)氨基酸的顺序分析氨基酸的顺序分析 v氮端分析：氮端分析：Edman降解法降解法 +C6H5N C SNH2CHCOR1NHCHCOR2C6H5NHCNHCHCOR1NHCHCOR2SO C CH R1NNHCSC6H5HClNH2CHCOR2+v碳端分析：羧肽酶法碳端分析：羧肽酶法 H2O羧肽酶 NHCHCORNHCHCOOHRnn 1-NH2CHCOOHRnNHCHCOOH+Rn 1-羧肽酶羧肽酶A能水解不是精氨酸能水解不是精氨酸(Arg)和赖氨酸和赖氨酸(

14、Lys)的的碳端氨基酸，羧肽酶碳端氨基酸，羧肽酶B则只能水解碳端为精氨酸和赖则只能水解碳端为精氨酸和赖氨酸的多肽。氨酸的多肽。v肽链的选择性水解肽链的选择性水解 部分水解法常用的蛋白酶：部分水解法常用的蛋白酶：胰蛋白酶，只水解羰基属于赖氨酸、精氨酸的肽键；胰蛋白酶，只水解羰基属于赖氨酸、精氨酸的肽键；糜蛋白酶，水解羰基属于苯丙氨酸、酪氨酸、色氨糜蛋白酶，水解羰基属于苯丙氨酸、酪氨酸、色氨 酸的肽键。酸的肽键。溴化氰，只能断裂羰基属于蛋氨酸的肽键。溴化氰，只能断裂羰基属于蛋氨酸的肽键。最后，把选择性水解得到的各个肽段的分析结果，用最后，把选择性水解得到的各个肽段的分析结果，用重叠法得出整条肽链的

15、氨基酸顺序。重叠法得出整条肽链的氨基酸顺序。胃蛋白酶，只水解苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸氨基上胃蛋白酶，只水解苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸氨基上的肽键；的肽键；3 3 几种重要的多肽几种重要的多肽 v谷胱甘肽谷胱甘肽NH2CHCH2COCOOHNHCH2COOHNHCHCOCH2SH-谷氨酰半胱氨酰甘氨酸谷氨酰半胱氨酰甘氨酸 v作为还原剂，保护蛋白质或酶的巯基免遭氧化；清作为还原剂，保护蛋白质或酶的巯基免遭氧化；清除体内的除体内的H2O2；保护核酸和蛋白质免遭毒物损害。；保护核酸和蛋白质免遭毒物损害。v肽类激素肽类激素 ONOC NHCHC NOOCONH2CH2HNN促甲状腺素释放激素促甲状腺素释放

16、激素 焦谷氨酸焦谷氨酸 组氨酸组氨酸 脯氨酰胺脯氨酰胺 半胱酪异亮谷门冬脯半胱亮甘S S催产素催产素 HSCH2CHCOOHNH2HSCH2CHCOOHNH2+SCH2CHCOOHNH2SCH2CHCOOHNH2 O Hv肽链中的二硫键肽链中的二硫键O H v胰岛素胰岛素1965年年9月，中国在世界上月，中国在世界上首次合成牛胰岛素。首次合成牛胰岛素。蛋白质的分类蛋白质的分类 v按蛋白质的结构按蛋白质的结构：单纯蛋白质和结合蛋白质单纯蛋白质和结合蛋白质。辅基辅基：脂肪、糖、核酸等。：脂肪、糖、核酸等。v按蛋白质的形状：纤维蛋白和球蛋白。按蛋白质的形状：纤维蛋白和球蛋白。v按蛋白质的功能按蛋白质的功能：活性蛋白质和非活性蛋白质活性蛋白质和非活性蛋白质。活性蛋白质，如酶、激素、抗体等；活性蛋白质，如酶、激素、抗体等；非活性蛋白质非活性蛋白质，如胶原蛋白、角蛋白、弹性蛋白等。如胶原蛋白、角蛋白、弹性蛋白等。16-3 蛋白质蛋白质 蛋白质的结构蛋白质的结构 (1)一级结构一级结构 v蛋白质分子中以共价键相连的氨基酸的排列次序。蛋白质分子中以共价键相连的氨基酸的排列次序。v由几条肽链组成的蛋白质