王镜岩生物化学002氨基酸与蛋白质ppt课件

特点
R基均为中性烷基，R基对分子酸碱性影响很小，它们几乎有 相同的等电点。（6 .0±0.03）
Gly是唯一不含手性碳原子的氨基酸，因此不具旋光性 从Gly至Ile，R基团疏水性增加
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（2） R中含有羟基和硫的氨基酸（共4种）
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特点
★ Ser的-CH2OH基（pKa=15）在生理条件下不解离，但 在大多数酶的活性中心都发现有Ser残基存在。
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胶原蛋白中的Lys侧链氧化时能形成很强的分子 间(内)交联。
Arg的侧链碱性很强，与NaOH相 当。
His是一个弱碱，是天然的缓冲剂，往往存在于 许多酶的活性中心。
非极性氨基酸一般形成蛋白质的疏水核心，带电 荷的氨基酸和极性氨基酸位于表面。
酶的活性中心：His、Ser、Cys
非极性氨基酸
在维 持蛋白质 的三维结 构中起着 重要作用 （蛋白质 的疏水核 心）。
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不带电荷的极性氨基酸
这类氨基酸的侧 链都能与水形成 氢键，因此很容 易溶于水。
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带负电荷的氨基酸(酸性氨基酸)
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带正电荷的氨基酸(碱性氨基酸)
H
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（7）、杂环族氨基酸（2种）
Pro的α-亚氨基是环的一部分，因此具有特殊的刚性结构。
一般出现在两段α-螺旋之间的转角处，Pro残基所在的位置
必然发生骨架方向的变化，
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u必需氨基酸u
成年人：Thr 苏氨酸 Leu 亮氨酸 Phe 苯丙氨酸 Lys 赖氨酸
Val 缬氨酸 Ile 异亮氨酸 Trp 色氨酸 Met 甲硫氨酸
阻遏蛋白）
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第二节
氨基酸
四大类生物分子中，蛋白质是生物功能的主 要载体，而氨基酸是蛋白质的构件分子。
自然界中存在的成千上万种蛋白质，在结构 和功能上的惊人的多样性归根结底是由20中常见 的氨基酸的内在性质造成的。
这些性质包括：
聚合能
★ Ser和Thr的-OH往往与糖链相连，形成糖蛋白。
★ Cys的R中含巯基（-SH），具有两个重要性质： （1）在较高pH值条件，巯基离解。 （2）两个Cys的巯基氧化生成二硫键，生成胱氨酸。
★ Met在生物合成中是一种重要的甲基供体。
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（3）R中含有酰胺基团（2种） 酰胺基中氨基易发生氨基转移反应
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★ pH > pI时， -COOH解离成-COO-，氨基酸带 负电荷，在电场作用下向正极移动。
★ pH = pI时，氨基酸净电荷为零，在电场中不移动
★ pH < pI时， -NH2解离成-NH3+，氨基酸带正电荷， 在电场中向负极移动。
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一、蛋白质的水解
酸水解：色氨酸破坏，天冬酰胺、谷胺酰胺脱酰胺基 碱水解：消旋，色氨酸稳定 酶水解：水解位点特异，用于一级结构分析，肽谱
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二、氨基酸的结构与分类
重点
基本氨基酸（编码的蛋白质氨基酸）：组成蛋白质，20种 稀有氨基酸：是多肽合成后由基本氨基酸经酶促修饰而来
非蛋白质氨基酸：存在于生物体内但不组成蛋白质 (约150种)
携（缬氨酸）一（异亮氨酸）两（亮氨酸）本（苯丙氨酸）单（蛋氨酸，即甲硫氨酸） 色（色氨酸）书（苏氨酸）来（赖氨酸）。 携（写）一两本单色书来；一两色素本来淡些；假设来写一两本书
婴儿期：Arg（精氨酸）和His（组氨酸）供给不足， 属半必需氨基酸。
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• （一） 赖氨酸（Lysine ）：促进大脑发育，是肝及胆的组成 成分，能促进脂肪代谢，调节松果腺、乳腺、黄体及卵巢， 防止细胞退化；
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★内消旋物：分子内消旋
胱氨酸有三种立体异构体：
L-胱氨酸、D-胱氨酸、内消旋胱氨酸。
L-
胱氨酸和D-胱氨酸是外消旋物
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3、氨基酸的光吸收性
p145
Tyr、Phe、Trp的R基含有共轭双键，在220-300nm近紫外区有吸收。
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五、 氨基酸的酸碱性质
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（1）非极性氨基酸 9种 在维持蛋白质的三维结构中起着重要
（蛋白质的疏水核心）。 （2） 不带电何的极性氨基酸 6种
这类氨基酸的侧链都能与水形成氢键，因此很容易溶于水 （3）带负电荷的氨基酸(酸性氨基酸) 2种
（4）带正电荷的氨基酸(碱性氨基酸) 3种
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2 pI

pK
1
pK
2 log
[R ] [R ]
pI 1 ( pK 1 pK 2 ) 2
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氨基酸等电点的计算
中性氨基酸 pI pKa ( COOH ) pKa ( NH3 ) 2
酸性氨基酸 pI pKa ( COOH ) pKR 2
碱性氨基酸 pI pKa ( NH3 ) pKR 2
3、氨基酸是许多含N分子的前体物
核酸的含氮碱基、血红素、叶绿素的合成都需要氨基酸。
4、一些基本氨基酸和非基本氨基酸是代谢中间物
精氨酸、瓜氨酸、鸟氨酸是尿素循环的中间物。
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四、氨基酸的构型、旋光性和光吸收
1、 氨基酸的构型 Gly（甘氨酸）只有一种构型,无旋光性 Thr（苏氨酸）和Ile（异亮氨酸）有四种光学异构体。 其余17种氨基酸有两种光学异构体：L型、D型。
★ Arg是碱性最强的氨基酸，侧链上的胍基是已知碱性最 强的有机碱，pKa值为12.48，生理条件下完全质子化。
★ His是pKa值最接近生理pH值的一种（游离氨基酸中为 6.00，在多肽链中为7.35 ） ，是在生理pH条件下唯一具有 缓冲能力的氨基酸。
★ His在酶的酸碱催化机制中起重要作用
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1、氨基酸在晶体和水溶液中主要以兼性离子形式存在
2、氨基酸的两性解离和酸碱滴定曲线 （1）pKa/ 就是氨基酸50%解离（[碱] = [酸]）时溶液的pH值， Ka/就是此时溶液的[H+]
（2）当HA50%解离时，溶液的pH值等于pKa/
（3） pH = pKa/ 时，[碱] = [酸] （ 50%解离 ） pH > pKa/ 时，[碱] > [酸]（＞50%解离） pH < pKa/ 时， [酸] > [碱]（＜50%解离）
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（6） 芳香族氨基酸（苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸） 在280nm处，Trp吸收最强，Tyr次之，Phe最弱。
苯丙氨酸 （Phe,F）
COOH3N+-C-H
CH2
酪氨酸 （Tyr,Y）
COOH3N+-C-H
CH2
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OH
色氨酸 （Trp,W）
COO-
H3N+-C-H
CH2 C
CH N
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四、 蛋白质功能的多样性
1． 酶 2．结构成分（结缔组织的胶原蛋白、血管和皮肤的弹性蛋白、
膜蛋白） 3．贮藏（卵清蛋白、种子蛋白） 4．物质运输（血红蛋白、Na+-K+-ATPase、葡萄糖运输载体、
脂蛋白、电子传递体） 5．细胞运动（肌肉收缩的肌球蛋白、肌动蛋白） 6．激素功能（胰岛素） 7．自我保护（抗体、皮肤的角蛋白、血凝蛋白 8．接受、传递信息（受体蛋白，味觉蛋白） 9．调节、控制细胞生长、分化、和遗传信息的表达（组蛋白、
pH=pK2+lg[G-]/[G±]=pK2=9.6 终点： 100% G- 净电荷：-1
在pH2.34和pH9.60处，Gly具有缓冲能力。
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Gly等电点的计算
[R ] pI pK 1 log [ R ]
pI

pK
2 log
[R ] [R ]
第三章
蛋白质
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第一节 蛋白质概论
一、 蛋白质的化学组成与分类
1、元素组成
碳 50% 氢7% 氧23% 氮16% 微量的磷、铁、铜、碘、锌、钼
硫 0-3%
凯氏定氮：粗蛋白质含量=蛋白氮×6.25
2、 氨基酸组成
蛋白质是由20种L-型α 氨基酸组成的长链分子。
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3、分类
（二） 色氨酸（Tryptophane）：促进胃液及胰液的产生； （三） 苯丙氨酸（Phenylalanine）：参与消除肾及膀胱功能 的损耗；
（四） 蛋氨酸（又叫甲硫氨酸）（Methionine）；参与组成 血红蛋白、组织与血清，有促进脾脏、胰脏及淋巴的功能；
（五） 苏氨酸（Threonine）：有转变某些氨基酸达到平衡的 功能；
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甘氨酸的滴定曲线（解离曲线）
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起点：
100% G+ 净电荷：+1
第一拐点： 50%G + ，50%G± 平均净电荷：+0.5
pH=pK1+lg[G±]/[G+] = pK1 = 2.34 第二拐点：0%G± 净电荷：0
pI=5.97
等电点
第三拐点： 50%G± ，50%G- 平均净电荷：-0.5
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（二） 非编码的蛋白质氨基酸
也称修饰氨基酸，是在蛋白质合成后，由基本氨基酸修饰而来。
（1）4-羟脯氨酸 （2）5-羟赖氨酸
这两种氨基酸主要存在于结缔组织的纤维状蛋白中。
（3）6-N-甲基赖氨酸
存在于肌球蛋白中
（4）г-羧基谷氨酸
存在于凝血酶原及某些具有结合Ca2+离子功能的蛋白质中。
D-Glu、D-Ala（肽聚糖中）、D-Phe（短杆菌肽 S）
3、β-、γ-、δ-氨基酸
β-Ala（泛素的前体）、γ-氨基丁酸（神经递质）
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三、氨基酸的功能
1、组成蛋白质 2、一些氨基酸及其衍生物充当化学信号分子
-氨基丁酸，色氨酸衍生物：5-羟色胺、褪黑激素，都是神经递质。 甲状腺素（Tyr衍生物），吲哚乙酸（Trp衍生物）都是激素
（1） 按组成
简单蛋白
结合蛋白
（2）按分子外形的对称程度
球状蛋白质 纤维状蛋白质 膜蛋白质
（3）按功能
酶、运输蛋白、营养和贮存蛋白、激素、受体蛋白、 运动蛋白、结构蛋白、防御蛋白。
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二、蛋白质的大小与形状
少于50个氨基酸的低分子量氨基酸多聚物称为肽， 寡肽或生物活性肽、多肽。
多于50个氨基酸的称为蛋白质。
构成蛋白质的氨基酸均属L-型。
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2、 氨基酸的旋光性 ★氨基酸的旋光性（符号和大小）取决于它的R基 的性质，并与溶液的pH值有关。
★ 外消旋物：D-型和L-型的等摩尔混合物。 L-苏氨酸和D-苏氨酸组成消旋物。 L-别一苏氨酸和D-别-苏氨酸组成消旋物
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α-氨基酸的一般结构
α -氨基酸 与羧基相邻的α -碳原子（Cα）上有一个氨基
的氨基酸。
COOH3N -Cα- H
R
可变的侧链
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（一）基本氨基酸（编码的蛋白质氨基酸，20种）
1、按照R基的化学结构分类 （1）R为脂肪烃基的氨基酸（5种）
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（5）Tyr的衍生物：3.5 -二碘酪氨酸、甲状腺素
存在于甲状腺蛋白中
（6）锁链素由4个Lys组成
存在于弹性蛋白中
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（三） 非蛋白质氨基酸
不组成蛋白质，但有生理功能的氨基酸
1、L-型α –氨基酸的衍生物
L-瓜氨酸、L-鸟氨酸是尿素循环的中间物
2、D-型氨基酸
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（4）R中含有酸性基团（2种） Asp、Glu Asp侧链羧基pKa为3.86，Glu侧链羧基pKa为4.25 它们是唯一在生理条件下带有负电荷的的两个 氨基酸
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（5）R中含碱性基团（3种）
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特点
★ Lys侧链氨基的pKa为10.53，生理条件下，Lys侧链带 有一个正电荷（—NH3+），侧链的氨基反应活性增大。
蛋白质分子量 = 氨基酸数目 *110
110=氨基酸残基的平均分子量（P160）
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三、蛋白质分子的构象与结构层次
蛋白质都有自己特有的天然空间结构，称为构象。 一级结构：氨基酸顺序 二级结构：α -螺旋、β -折叠、β -转角，无规卷曲 三级结构：整个肽链（亚基）的形状 四级结构：亚基之间的聚集形式
（六） 异亮氨酸（Isoleucine ）：参与胸腺、脾脏及脑下腺的 调节以及代谢；脑下腺属总司令部作用于甲状腺、性腺；
（七） 亮氨酸（Leucine ）：作用平衡异亮氨酸； （八） 缬氨酸（Viline）：作用于黄体、乳腺及卵巢。 （九） 组氨酸（Hlstidine）：作用于代谢的调节；
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