蛋白质化学1-4-PPT精选文档49页
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25.11.2019
HgNO3Hg(NO3)2 及HNO3混合物 浓HNO3及NH3
乙醛酸试剂及浓 H2SO4 α-萘酚、NaClO
碱性CuSO4及磷 钨酸-钼酸
二硫硝基苯甲酸 DTNB
红色
黄色、橘 色 紫色
红色
蓝色
紫色
—OH
N
胍基 酚基、吲哚基 巯基
有此反应 的氨基酸
Tyr
Tyr、Phe Trp
Arg
或微溶于醇(Pro和Pro oH能溶于乙醇或乙醚中)不溶于丙 酮，稀酸和稀碱中溶解性好。氨基酸的熔点一般都比较
高，一般都大于200℃
2.旋光性：除甘氨酸外的氨基酸均有旋光性。 3.光谱性质： 含苯环氨基酸大π键吸收紫外光
Tyr:275nm;Phe:257nm;Trp280nm
蛋白质的最大光吸收在280nm
Cys 在体内多生成胱氨酸，形成二硫键
25.11.2019
42
Cys侧链上的SH，反应性能高，在微碱条件下可解离成硫醇 阴离子，(-CH2-S-)能与卤化烷剂如碘乙酸、碘乙酸胺、甲 基碘等反应生成稳定的烷基衍生物
可与二硫硝基苯甲酸(dithionitrobenzoic acid DTNB)或Ellman 试剂发生硫醇-二硫化物交换反应
波长475nm 可以用荧光分光光度计进
行定量检测
25.11.2019
35
(7) 形成Schiff碱
25.11.2019
36
2.由α-羧基参加的反应：
(1)与碱反应成盐 (2)与醇反应成酯 (3)与酰化试剂反应成酰氯 (4)脱羧基生成胺
25.11.2019
37
（1）成盐反应
R—CH—COOH + HCl NH2
Tyr
Cys
40
侧链反应：
Tyr的酚基在3，5位易发生亲电取代反应
Tyr的酚基还可以与重氮化合物结合生成桔黄色化合物(Pauly反应)。 His的咪唑基亦可发生相似的反应，生成棕红色化合物。
25.11.2019
41
Arg的侧链胍基在硼酸缓冲液(PH8 ～ 9 25 ～ 35 ℃)与 1,2环已二酮反应生成缩合物，但此反应可逆
3.酶水解
酶水解既不破坏氨基酸，也不引起消旋。但酶水解 时间长，反应不完全
25.11.2019
5
第二节：氨基酸
一、氨基酸的结构与分类 二、氨基酸的性质
25.11.2019
6
（一）基本结构：L－α－氨基酸
结构特点：
1.都是L－α-氨基酸（除脯氨酸外） 2. R侧链不同 3.天然氨基酸都是L-构型的，（与标 准甘油醛的构型参照得出的）。
25.11.2019
33
(5) 与丹磺酰氯（DNS-Cl）的反应：
酸水解生成的DNS－ 氨基酸（具有荧光）， 用乙酸乙酯抽提，可 得到DNS－氨基酸， 用色谱法分析之，亦 可不用分离，直接用 纸电泳或薄层层析法 鉴定
25.11.2019
34
(6)与荧光胺反应
1ng即可测出。 激发波长：390nm，发射
1.催化功能 2.调节功能 3. 运动功能 4. 运输和跨膜转运功能 5. 保护和防御功能 6. 信息传递与识别功能 7. 贮存功能 8. 结构功能
25.11.2019
3
二、蛋白质的元素组成
含量% ： 50～55 6～7 20～23 15～17 0.3～3 微量或无
元素组成 ： C H
O
N
S
其它
蛋白质中N是特征元素，且含量恒定，为16%左右 每克样品含氮量×6.25=样品蛋白质含量（克）。 凯氏（Kjedahl）定氮法的理论基础
此法可以作为氨基酸含量测定的依据
25.11.2019
31
(3) 与2,4-二硝基氟苯 （2,4-DNFB）的反 应（Sanger反应）：
DNP-氨基酸为黄色， 它溶于乙酸乙酯；可 用之抽提并与标准的 DNP-氨基酸作比较。
ε-NH3、酚羟基也可 以有此反应，但反 应慢，且生成的 DNP-氨基酸不溶于 乙酸乙酯，而是保 留在水相里。
（2）成酯反应
R—CH—COOH NH2·HCl
HCl气
R—CH—COOH + C2H5OH
R—CH—COOC2H5
NH2
NH2
25.11.2019
38
（3）酰氯化反应
Y—NH—CRH—COOH + PCl5
酰化氨基酸
Y—NH—CRH—COCl
酰化氨基酰氯
使氨基酸的羧基活化，易于另一氨基酸的氨基结合， 在合成肽的工作上常用。
25.11.2019
14
总结：：二十种氨基酸的结构特点
支链氨基酸：缬氨酸、亮氨酸，异亮氨酸 含羟基的氨基酸：丝氨酸、苏氨酸 含硫的氨基酸：半胱氨酸（含巯基）、
甲硫氨酸（含硫甲基） 含苯环的氨基酸：苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸 含胍基的氨基酸：精氨酸 含咪唑基的氨基酸：组氨酸 亚氨基酸：脯氨酸 ຫໍສະໝຸດ Baidu含酰胺的氨基酸：天冬酰胺、谷氨酰胺 含吲哚基的氨基酸：色氨酸 含ε-氨基的氨基酸：赖氨酸
25.11.2019
20
25.11.2019
21
（二）酸碱性质
氨基酸的两性电离及等电点：
25.11.2019
22
氨基酸的等电点（isoelectric point PI）可以定义为： 氨基酸所带正负电荷相等时的溶液pH。
25.11.2019
23
25.11.2019
左图是甘氨酸的电离酸碱 滴定曲线， 第一个拐点:pK’1 : 羧基解离50%的状态， 第二个拐点: 等电点， 第三个拐点pK’2 : 氨基解离50%的状态。
15种
芳香族
3种
杂环（亚氨基酸） 2种
25.11.2019
3.根据侧链酸碱性分为3大类 酸性氨基酸 2 种 碱性氨基酸 3种 中性氨基酸15种
硒代Cys 吡咯赖氨 酸 Stuture? 9
25.11.2019
10
25.11.2019
11
25.11.2019
12
25.11.2019
13
加各种氨基酸的功能
25.11.2019
32
(4) 与苯异硫氰酸酯 （PITC）反应 （Edman反应）：
分离过程： 这些衍生物是无色的，酸 性条件下极稳定，可溶于 乙酸乙酯，经高压液相即 可分析出其N端的氨基酸 组成。
生成的肽链比原来少一个氨基 酸，可以进行下一轮反应，而 不需要彻底水解掉 ，此法是 自动氨基酸分析仪的基本原理
24
• 中性氨基酸： • PI＝
25.11.2019
中性氨基酸 PI=(pK1 + pK2)/2
25
酸性氨基酸：
pI=(pK’1 + pK’2)/2
加电离图
25.11.2019
酸性氨基酸
pI=(pK1 + pK2)/2
26
25.11.2019
碱性氨基酸
pI=(pK’2 + pK’3)/2
27
（三）化学性质
（4）脱羧反应
H2N—CHR—COOH
脱羧酶
CO2 + RCH2NH2
胺
25.11.2019
39
3.蛋白质侧链的反应
反应名称
试剂
颜色
反应有关基团
米伦反应
黄色反应
乙醛酸反应 (Hopking-Cole 反 应) 坂口反应 (Sakaguchi反应)
酚试剂反应 (Folin-Cioculteu 反应) Ellman反应
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15
不 常 见 蛋 白 质 氨 基 酸
25.11.2019
16
非 蛋 白 质 氨 基 酸
25.11.2019
17
25.11.2019
18
二、氨基酸的性质
物理性质 酸碱性质 化学性质
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19
（一）物理性质 1.溶解性：
多为白色晶体，除胱氨酸和Tyr外，一般都溶于水，不溶
25.11.2019
43
胱氨酸中的二硫键在稳定蛋白质的构象上起很大的作用，氧 化剂和还原剂都可以打开二硫键
25.11.2019
44
25.11.2019
45
3.α-氨基与α-羧基共同参加的反应
（2）成肽反应
25.11.2019
46
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47
25.11.2019
48
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29
(1) 与亚硝酸反应：
此法也是VanSlyke法测氨基氮的理论基础。
该反应也用来判断蛋白质的水解程度。
N2一半来自氨基酸 除α-NH3外，ε-NH3亦可以发生反应，但速度 不如α-NH3快 ，前者3-4min即可完成
25.11.2019
30
(2) 与甲醛的反应：
（主要是因为没有合适的指示剂。封闭氨基后 使氨基酸的滴定范围变小，易于判断滴定终点。）
第一章 蛋白质化学
第一节：概论 第二节：氨基酸 第三节：蛋白质一级结构及测序 第四节：蛋白质空间结构 第五节：蛋白质结构与功能的关系 第六节：蛋白质的性质 第七节：蛋白质的分离与纯化
25.11.2019
1
第一节 概述
生物学功能 元素组成 蛋白质的水解
25.11.2019
2
一、蛋白质的生物学功能
25.11.2019
7
（二）氨基酸的分类
1.常见的蛋白质氨基酸 2.不常见蛋白质氨基酸 3.非蛋白质氨基酸
25.11.2019
8
A.组成蛋白质的氨基酸:有22种
1.根据侧链的极性分为2大类 非极性氨基酸 9 种 极性氨基酸
极性不带电荷的 6种 极性带电荷的 5种
2.根据侧链的化学结构分为3大类
脂肪族
25其.11他.201微9 量元素：P、Fe、Cu、Mn、Zn、Co、Mo、I 等。 4
三、蛋白质的水解
1.酸水解
特点：⑴酸水解不引起氨基酸的消旋，
缺点:但Trp完全被破坏，Ser和Thr部分破坏，Asn和 Gln的酰胺基被水解
2.碱水解
特点：⑴碱水解使氨基酸消旋，许多氨基酸被破坏， ⑵但色氨酸不被破坏。Arg可脱氨生成鸟氨酸及尿 素。常用于测定色氨酸含量
1.α-氨基参加的反应 2.α-羧基参加的反应： 3. 侧链参加的反应 4.α-氨基与α-羧基共同参加的反应
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28
1.α-氨基参加的反应： (1) 与亚硝酸反应： (2) 与甲醛的反应： (3) 与2,4-二硝基氟苯（2,4-DNFB）的反应（Sanger反应）： (4) 与苯异硫氰酸酯（PITC）反应（Edman反应）： (5) 与丹磺酰氯（DNS-Cl）的反应： (6) 与荧光胺反应 (7) 形成Schiff碱
HgNO3Hg(NO3)2 及HNO3混合物 浓HNO3及NH3
乙醛酸试剂及浓 H2SO4 α-萘酚、NaClO
碱性CuSO4及磷 钨酸-钼酸
二硫硝基苯甲酸 DTNB
红色
黄色、橘 色 紫色
红色
蓝色
紫色
—OH
N
胍基 酚基、吲哚基 巯基
有此反应 的氨基酸
Tyr
Tyr、Phe Trp
Arg
或微溶于醇(Pro和Pro oH能溶于乙醇或乙醚中)不溶于丙 酮，稀酸和稀碱中溶解性好。氨基酸的熔点一般都比较
高，一般都大于200℃
2.旋光性：除甘氨酸外的氨基酸均有旋光性。 3.光谱性质： 含苯环氨基酸大π键吸收紫外光
Tyr:275nm;Phe:257nm;Trp280nm
蛋白质的最大光吸收在280nm
Cys 在体内多生成胱氨酸，形成二硫键
25.11.2019
42
Cys侧链上的SH，反应性能高，在微碱条件下可解离成硫醇 阴离子，(-CH2-S-)能与卤化烷剂如碘乙酸、碘乙酸胺、甲 基碘等反应生成稳定的烷基衍生物
可与二硫硝基苯甲酸(dithionitrobenzoic acid DTNB)或Ellman 试剂发生硫醇-二硫化物交换反应
波长475nm 可以用荧光分光光度计进
行定量检测
25.11.2019
35
(7) 形成Schiff碱
25.11.2019
36
2.由α-羧基参加的反应：
(1)与碱反应成盐 (2)与醇反应成酯 (3)与酰化试剂反应成酰氯 (4)脱羧基生成胺
25.11.2019
37
（1）成盐反应
R—CH—COOH + HCl NH2
Tyr
Cys
40
侧链反应：
Tyr的酚基在3，5位易发生亲电取代反应
Tyr的酚基还可以与重氮化合物结合生成桔黄色化合物(Pauly反应)。 His的咪唑基亦可发生相似的反应，生成棕红色化合物。
25.11.2019
41
Arg的侧链胍基在硼酸缓冲液(PH8 ～ 9 25 ～ 35 ℃)与 1,2环已二酮反应生成缩合物，但此反应可逆
3.酶水解
酶水解既不破坏氨基酸，也不引起消旋。但酶水解 时间长，反应不完全
25.11.2019
5
第二节：氨基酸
一、氨基酸的结构与分类 二、氨基酸的性质
25.11.2019
6
（一）基本结构：L－α－氨基酸
结构特点：
1.都是L－α-氨基酸（除脯氨酸外） 2. R侧链不同 3.天然氨基酸都是L-构型的，（与标 准甘油醛的构型参照得出的）。
25.11.2019
33
(5) 与丹磺酰氯（DNS-Cl）的反应：
酸水解生成的DNS－ 氨基酸（具有荧光）， 用乙酸乙酯抽提，可 得到DNS－氨基酸， 用色谱法分析之，亦 可不用分离，直接用 纸电泳或薄层层析法 鉴定
25.11.2019
34
(6)与荧光胺反应
1ng即可测出。 激发波长：390nm，发射
1.催化功能 2.调节功能 3. 运动功能 4. 运输和跨膜转运功能 5. 保护和防御功能 6. 信息传递与识别功能 7. 贮存功能 8. 结构功能
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3
二、蛋白质的元素组成
含量% ： 50～55 6～7 20～23 15～17 0.3～3 微量或无
元素组成 ： C H
O
N
S
其它
蛋白质中N是特征元素，且含量恒定，为16%左右 每克样品含氮量×6.25=样品蛋白质含量（克）。 凯氏（Kjedahl）定氮法的理论基础
此法可以作为氨基酸含量测定的依据
25.11.2019
31
(3) 与2,4-二硝基氟苯 （2,4-DNFB）的反 应（Sanger反应）：
DNP-氨基酸为黄色， 它溶于乙酸乙酯；可 用之抽提并与标准的 DNP-氨基酸作比较。
ε-NH3、酚羟基也可 以有此反应，但反 应慢，且生成的 DNP-氨基酸不溶于 乙酸乙酯，而是保 留在水相里。
（2）成酯反应
R—CH—COOH NH2·HCl
HCl气
R—CH—COOH + C2H5OH
R—CH—COOC2H5
NH2
NH2
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38
（3）酰氯化反应
Y—NH—CRH—COOH + PCl5
酰化氨基酸
Y—NH—CRH—COCl
酰化氨基酰氯
使氨基酸的羧基活化，易于另一氨基酸的氨基结合， 在合成肽的工作上常用。
25.11.2019
14
总结：：二十种氨基酸的结构特点
支链氨基酸：缬氨酸、亮氨酸，异亮氨酸 含羟基的氨基酸：丝氨酸、苏氨酸 含硫的氨基酸：半胱氨酸（含巯基）、
甲硫氨酸（含硫甲基） 含苯环的氨基酸：苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸 含胍基的氨基酸：精氨酸 含咪唑基的氨基酸：组氨酸 亚氨基酸：脯氨酸 ຫໍສະໝຸດ Baidu含酰胺的氨基酸：天冬酰胺、谷氨酰胺 含吲哚基的氨基酸：色氨酸 含ε-氨基的氨基酸：赖氨酸
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20
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21
（二）酸碱性质
氨基酸的两性电离及等电点：
25.11.2019
22
氨基酸的等电点（isoelectric point PI）可以定义为： 氨基酸所带正负电荷相等时的溶液pH。
25.11.2019
23
25.11.2019
左图是甘氨酸的电离酸碱 滴定曲线， 第一个拐点:pK’1 : 羧基解离50%的状态， 第二个拐点: 等电点， 第三个拐点pK’2 : 氨基解离50%的状态。
15种
芳香族
3种
杂环（亚氨基酸） 2种
25.11.2019
3.根据侧链酸碱性分为3大类 酸性氨基酸 2 种 碱性氨基酸 3种 中性氨基酸15种
硒代Cys 吡咯赖氨 酸 Stuture? 9
25.11.2019
10
25.11.2019
11
25.11.2019
12
25.11.2019
13
加各种氨基酸的功能
25.11.2019
32
(4) 与苯异硫氰酸酯 （PITC）反应 （Edman反应）：
分离过程： 这些衍生物是无色的，酸 性条件下极稳定，可溶于 乙酸乙酯，经高压液相即 可分析出其N端的氨基酸 组成。
生成的肽链比原来少一个氨基 酸，可以进行下一轮反应，而 不需要彻底水解掉 ，此法是 自动氨基酸分析仪的基本原理
24
• 中性氨基酸： • PI＝
25.11.2019
中性氨基酸 PI=(pK1 + pK2)/2
25
酸性氨基酸：
pI=(pK’1 + pK’2)/2
加电离图
25.11.2019
酸性氨基酸
pI=(pK1 + pK2)/2
26
25.11.2019
碱性氨基酸
pI=(pK’2 + pK’3)/2
27
（三）化学性质
（4）脱羧反应
H2N—CHR—COOH
脱羧酶
CO2 + RCH2NH2
胺
25.11.2019
39
3.蛋白质侧链的反应
反应名称
试剂
颜色
反应有关基团
米伦反应
黄色反应
乙醛酸反应 (Hopking-Cole 反 应) 坂口反应 (Sakaguchi反应)
酚试剂反应 (Folin-Cioculteu 反应) Ellman反应
25.11.2019
15
不 常 见 蛋 白 质 氨 基 酸
25.11.2019
16
非 蛋 白 质 氨 基 酸
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17
25.11.2019
18
二、氨基酸的性质
物理性质 酸碱性质 化学性质
25.11.2019
19
（一）物理性质 1.溶解性：
多为白色晶体，除胱氨酸和Tyr外，一般都溶于水，不溶
25.11.2019
43
胱氨酸中的二硫键在稳定蛋白质的构象上起很大的作用，氧 化剂和还原剂都可以打开二硫键
25.11.2019
44
25.11.2019
45
3.α-氨基与α-羧基共同参加的反应
（2）成肽反应
25.11.2019
46
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47
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48
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(1) 与亚硝酸反应：
此法也是VanSlyke法测氨基氮的理论基础。
该反应也用来判断蛋白质的水解程度。
N2一半来自氨基酸 除α-NH3外，ε-NH3亦可以发生反应，但速度 不如α-NH3快 ，前者3-4min即可完成
25.11.2019
30
(2) 与甲醛的反应：
（主要是因为没有合适的指示剂。封闭氨基后 使氨基酸的滴定范围变小，易于判断滴定终点。）
第一章 蛋白质化学
第一节：概论 第二节：氨基酸 第三节：蛋白质一级结构及测序 第四节：蛋白质空间结构 第五节：蛋白质结构与功能的关系 第六节：蛋白质的性质 第七节：蛋白质的分离与纯化
25.11.2019
1
第一节 概述
生物学功能 元素组成 蛋白质的水解
25.11.2019
2
一、蛋白质的生物学功能
25.11.2019
7
（二）氨基酸的分类
1.常见的蛋白质氨基酸 2.不常见蛋白质氨基酸 3.非蛋白质氨基酸
25.11.2019
8
A.组成蛋白质的氨基酸:有22种
1.根据侧链的极性分为2大类 非极性氨基酸 9 种 极性氨基酸
极性不带电荷的 6种 极性带电荷的 5种
2.根据侧链的化学结构分为3大类
脂肪族
25其.11他.201微9 量元素：P、Fe、Cu、Mn、Zn、Co、Mo、I 等。 4
三、蛋白质的水解
1.酸水解
特点：⑴酸水解不引起氨基酸的消旋，
缺点:但Trp完全被破坏，Ser和Thr部分破坏，Asn和 Gln的酰胺基被水解
2.碱水解
特点：⑴碱水解使氨基酸消旋，许多氨基酸被破坏， ⑵但色氨酸不被破坏。Arg可脱氨生成鸟氨酸及尿 素。常用于测定色氨酸含量
1.α-氨基参加的反应 2.α-羧基参加的反应： 3. 侧链参加的反应 4.α-氨基与α-羧基共同参加的反应
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1.α-氨基参加的反应： (1) 与亚硝酸反应： (2) 与甲醛的反应： (3) 与2,4-二硝基氟苯（2,4-DNFB）的反应（Sanger反应）： (4) 与苯异硫氰酸酯（PITC）反应（Edman反应）： (5) 与丹磺酰氯（DNS-Cl）的反应： (6) 与荧光胺反应 (7) 形成Schiff碱