第2章-2 蛋白质的构件-氨基酸及多肽
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氨基酸多肽蛋白质之间的关系
氨基酸多肽蛋白质之间的关系
氨基酸是生物体内的基本组成单位，而多肽和蛋白质都是由多个氨基酸连接而成的。
因此，多肽和蛋白质是氨基酸的衍生物。
多肽是由少于50个氨基酸连接而成的分子，而蛋白质则是由至少50个氨基酸连接而成的复杂分子。
多肽和蛋白质的结构和功能不同，但它们都是由氨基酸链共价连接而成的。
多肽和蛋白质的结构和功能受到氨基酸序列的影响。
不同的氨基酸序列会导致不同的二级、三级和四级结构，从而产生不同的功能。
因此，氨基酸序列是多肽和蛋白质的关键。
在生物体内，多肽和蛋白质参与许多生物学过程，如代谢、免疫、信号传递、结构支持等。
多肽和蛋白质的功能与它们的结构密切相关，因此氨基酸序列对于多肽和蛋白质的功能具有至关重要的作用。
总之，氨基酸是多肽和蛋白质的基本组成单位，其序列决定多肽和蛋白质的结构和功能。
多肽和蛋白质是生物体中重要的分子，参与许多生物学过程。
第2章 蛋白质的构件-氨基酸
二、氨基酸 ——蛋白质的构件分子
Protein Architecture
§１ 蛋白质的元素组成
碳50-55% 蛋白质的元 氢6-8% 素组成特点 氧20-23% 氮15-18% *平均含氮16% 硫0%-4%
有些蛋白质还含 有微量的磷、铁、 锌、铜、钼、碘等 元素。 蛋白质系数:6.25
氮 1 5 % -1 8 %
参照甘油醛
COO| H — C — NH 3+
氨基位置
L-Aa
D-Aa
什么是α-氨基酸？
• ----C-C-C-C-COOH
γ β α
• ----C-C-C-C(NH2)-COOH α-氨基酸
• ----C-C-C(NH2)-C-COOH
β-氨基酸
• ----C-C(NH2)-C-C-COOH
γ-氨基酸
当溶液的pH值低于某氨基酸的等电点时， 则该氨基酸带正电荷，在电场中向负极移动。
当溶液的pH值高于等电点时，则该氨基酸 带负电荷，在电场中向正极移动。 当液的pH等于等电点时，氨基酸所带净 电荷为零，在电场中不移动。
等电点的特点和意义： • 溶解度最低，易沉淀， 用于分离纯化等。
等电点时不电泳， 电泳液的pH值要 偏离等电点。
• 谷氨酸钠－味精；
• 天冬氨酸钠：可用于清凉饮料，能增加清凉感并
使香味浓厚爽口；
• 天冬氨酰苯丙氨酸甲酯：－甜味素APM
（4）农业
• 杀虫剂：刀豆氨酸、5-羟色氨酸可使南方毛虫拒 食而死；半胱氨酸可杀死黄瓜蝇；甘氨酸乙酯衍 生的二硫代磷酸盐具有较强的杀蚜虫和杀螨效果； • 杀菌剂：N-月桂酰缬氨酸可作为治疗稻瘟病；-1， 4环己二烯丙氨酸能抑制黑穗病毒、稻瘟病等； • 除草剂：如N-3,4二氮丙氨酸，硫代氨基酸酯等；
动物生物化学 第二章 蛋白质
肽链内形成氢键，氢键的取向 几乎与轴平行，第一个氨基酸 残基的酰胺基团的-CO基与第 四个氨基酸残基酰胺基团的NH基形成氢键（包含13个原 子）。
蛋白质分子为右手-螺旋。
（1）-螺旋
-螺旋
表 几种螺旋结构参数
结构类型 残基/圈 1个氢键环的原子数 每个残基高度（nm） Φ Ψ
310螺旋 3.0
位 置
及顺序分析，
的 然后同其它方法分析的肽段进行比较，
确 确定二硫键的位置。
定
2.4 蛋白质的高级结构
2.4.1 肽单位平面结构和二面角
O
O
O
H
H
H
H2N
C
C
N H
C
C
N H
C
C
R
R
R
N端
肽单位
肽单位
O
H
H
NH C C N C COOH
H
R
R
C端
肽单位： 主肽链中的重复单位
肽键平面—由于肽键的双键性质，使得形成肽键的N、C原子以及它们相 连的四个原子形成一个平面，这个平面就叫肽键平面。
蛋白质构件分子是氨基酸。 氨基酸是蛋白质的基本单位。 自然界存在的氨基酸有300多 种，但合成蛋白质的氨基酸只 有20种，都属于α-氨基酸，其 中除甘氨酸外，其余都是L-α氨基酸。
蛋白质分子中的20种 氨基酸在DNA分子中有它 们特异的遗传密码相对应，
因而也称编码氨基酸 （Coding amino acid）。 新近发现的硒代半胱氨酸 （SeCys）也是一种编码 氨基酸。
由 两 个 氨 基 酸 组 成 的 肽 称 为 二 肽 ， 由 多 个 氨 基酸组成的肽则称为多肽。因为多肽呈链状， 所以又称为多肽链。组成多肽的氨基酸单元称 为氨基酸残基。
蛋白质分子为右手-螺旋。
（1）-螺旋
-螺旋
表 几种螺旋结构参数
结构类型 残基/圈 1个氢键环的原子数 每个残基高度（nm） Φ Ψ
310螺旋 3.0
位 置
及顺序分析，
的 然后同其它方法分析的肽段进行比较，
确 确定二硫键的位置。
定
2.4 蛋白质的高级结构
2.4.1 肽单位平面结构和二面角
O
O
O
H
H
H
H2N
C
C
N H
C
C
N H
C
C
R
R
R
N端
肽单位
肽单位
O
H
H
NH C C N C COOH
H
R
R
C端
肽单位： 主肽链中的重复单位
肽键平面—由于肽键的双键性质，使得形成肽键的N、C原子以及它们相 连的四个原子形成一个平面，这个平面就叫肽键平面。
蛋白质构件分子是氨基酸。 氨基酸是蛋白质的基本单位。 自然界存在的氨基酸有300多 种，但合成蛋白质的氨基酸只 有20种，都属于α-氨基酸，其 中除甘氨酸外，其余都是L-α氨基酸。
蛋白质分子中的20种 氨基酸在DNA分子中有它 们特异的遗传密码相对应，
因而也称编码氨基酸 （Coding amino acid）。 新近发现的硒代半胱氨酸 （SeCys）也是一种编码 氨基酸。
由 两 个 氨 基 酸 组 成 的 肽 称 为 二 肽 ， 由 多 个 氨 基酸组成的肽则称为多肽。因为多肽呈链状， 所以又称为多肽链。组成多肽的氨基酸单元称 为氨基酸残基。
蛋白质的构件-氨基酸及多肽
氨基酸参与细胞信号传递过程，如G蛋白偶 联受体介导的信号转导途径中，氨基酸可作 为配体与受体结合，触发一系列的信号转导 反应。
氮、碳的运输
氨基酸可作为氮、碳的运输工具，将 氮、碳从细胞质运至线粒体、叶绿体 等细胞器。
多肽在生物体内的功能
激素和生长因子
多肽可以作为激素和生长因子的 活性分子，调节机体的生长发育
、代谢和免疫等生理过程。
细胞间通讯
多肽可以作为神经递质、激素 等细胞间通讯的分子，影响细 胞间的信息交流。
酶抑制剂和激活剂
多肽可以作为酶抑制剂或激活 剂，调节酶的活性，进而影响 代谢过程。
抗病原体和肿瘤
多肽可以作为免疫调节剂，具 有抗病原体和肿瘤的作用。
氨基酸与多肽相互影响在生物体内的功能
合成与分解
蛋白质的构件-氨基 酸及多肽
目 录
• 氨基酸 • 多肽 • 氨基酸与多肽的关系 • 氨基酸与多肽在生物体内的作用
01
CATALOGUE
氨基酸
氨基酸的种类
二十种氨基酸
在生物体内，存在二十种不同种 类的氨基酸，它们是蛋白质的基
本组成单位。
非标准氨基酸
除了二十种标准氨基酸外，还有一 些非标准氨基酸在某些生物体中存 在，如鸟氨酸、同型半胱氨酸等。
不同种类的氨基酸在多肽中的排列顺序和空间构象，决定了多肽的生物活性和功能 。
氨基酸与多肽的功能关系
氨基酸是构成人体组织和器官的 基本物质，参与生命活动的调节
和代谢。
多肽具有多种生物活性，可以作 为信号分子、生长因子、激素等 ，参与细胞生长、分化、代谢等
过程。
某些多肽具有抑制或促进酶活性 、调节免疫反应、抗肿瘤等作用 ，在医药、保健品等领域具有广
THANKS
氮、碳的运输
氨基酸可作为氮、碳的运输工具，将 氮、碳从细胞质运至线粒体、叶绿体 等细胞器。
多肽在生物体内的功能
激素和生长因子
多肽可以作为激素和生长因子的 活性分子，调节机体的生长发育
、代谢和免疫等生理过程。
细胞间通讯
多肽可以作为神经递质、激素 等细胞间通讯的分子，影响细 胞间的信息交流。
酶抑制剂和激活剂
多肽可以作为酶抑制剂或激活 剂，调节酶的活性，进而影响 代谢过程。
抗病原体和肿瘤
多肽可以作为免疫调节剂，具 有抗病原体和肿瘤的作用。
氨基酸与多肽相互影响在生物体内的功能
合成与分解
蛋白质的构件-氨基 酸及多肽
目 录
• 氨基酸 • 多肽 • 氨基酸与多肽的关系 • 氨基酸与多肽在生物体内的作用
01
CATALOGUE
氨基酸
氨基酸的种类
二十种氨基酸
在生物体内，存在二十种不同种 类的氨基酸，它们是蛋白质的基
本组成单位。
非标准氨基酸
除了二十种标准氨基酸外，还有一 些非标准氨基酸在某些生物体中存 在，如鸟氨酸、同型半胱氨酸等。
不同种类的氨基酸在多肽中的排列顺序和空间构象，决定了多肽的生物活性和功能 。
氨基酸与多肽的功能关系
氨基酸是构成人体组织和器官的 基本物质，参与生命活动的调节
和代谢。
多肽具有多种生物活性，可以作 为信号分子、生长因子、激素等 ，参与细胞生长、分化、代谢等
过程。
某些多肽具有抑制或促进酶活性 、调节免疫反应、抗肿瘤等作用 ，在医药、保健品等领域具有广
THANKS
蛋白质、多肽、氨基酸概述及分类重点 PPT
步进行 ❖ 组氨酸可在生理条件解离、结合质子
❖ 咪唑环形成质子传递体系
亲核试剂:给出电子
(3)Neutral Amino Acids中性氨基酸
❖ 中性氨基酸侧链不提供也不接受质子
❖ (1) Glysine甘氨酸 最简单、没有光学活性的氨基
酸
❖ (abbreviation:Gly)
❖ 显然与这种氨基酸相关的化学反应比较少,在生物学 上的意义主要是作为结构成份,大量的结构蛋白质如: 胶原和丝素中含有大量的甘氨酸。
CO2H H2N C H
R
R的结构
－H －CH3 －CH(CH3)2 －CH2CH(CH3)2 －CH(CH3)CH2CH3
N H
CO2H
－CH2C6H5
CH2
OH
CH2
N H
－CH2OH －CH(OH)CH3 －CH2CO2H －CH2CH2CO2H －CH2CONH2 －CH2CH2CONH2
－CH2SH －CH2CH2SCH3 －CH2CH2CH2CH2NH2 －CH2CH2CH2NHC(＝NH)NH2
❖ 亲水性特别好,但第二个羟基(仲羟基)形成氢键能力弱、
HOOC
NH2
CCHH来自OH CH3❖ (3) Cysteine半胱氨酸 ❖ (abbreviation:Cys)
NH2 HOOC C CH2 SH
H
用 sulfur(硫) 取代丝氨酸的氧,较高pH值下能够给出质子 离 解
硫原子是特别好的亲核试剂
❖ α-,β-,γ-,orδ-氨基酸、
❖ γ-aminobutyric acid γ－氨基丁酸 (GABA):
❖ 神经传递素
❖ 2,5－diiodotyrosine 2, 5－二碘酪氨酸 ❖ 甲状腺激素前体
❖ 咪唑环形成质子传递体系
亲核试剂:给出电子
(3)Neutral Amino Acids中性氨基酸
❖ 中性氨基酸侧链不提供也不接受质子
❖ (1) Glysine甘氨酸 最简单、没有光学活性的氨基
酸
❖ (abbreviation:Gly)
❖ 显然与这种氨基酸相关的化学反应比较少,在生物学 上的意义主要是作为结构成份,大量的结构蛋白质如: 胶原和丝素中含有大量的甘氨酸。
CO2H H2N C H
R
R的结构
－H －CH3 －CH(CH3)2 －CH2CH(CH3)2 －CH(CH3)CH2CH3
N H
CO2H
－CH2C6H5
CH2
OH
CH2
N H
－CH2OH －CH(OH)CH3 －CH2CO2H －CH2CH2CO2H －CH2CONH2 －CH2CH2CONH2
－CH2SH －CH2CH2SCH3 －CH2CH2CH2CH2NH2 －CH2CH2CH2NHC(＝NH)NH2
❖ 亲水性特别好,但第二个羟基(仲羟基)形成氢键能力弱、
HOOC
NH2
CCHH来自OH CH3❖ (3) Cysteine半胱氨酸 ❖ (abbreviation:Cys)
NH2 HOOC C CH2 SH
H
用 sulfur(硫) 取代丝氨酸的氧,较高pH值下能够给出质子 离 解
硫原子是特别好的亲核试剂
❖ α-,β-,γ-,orδ-氨基酸、
❖ γ-aminobutyric acid γ－氨基丁酸 (GABA):
❖ 神经传递素
❖ 2,5－diiodotyrosine 2, 5－二碘酪氨酸 ❖ 甲状腺激素前体
第2章氨基酸和蛋白质优秀课件
第2章氨基酸和蛋白质
一、氨基酸 ——蛋白质的构件分子
Protein Architecture
（一） 蛋白质水解
蛋白质——多肽——肽——AA
1*104
1000 200 100
-500
➢蛋白质和多肽的肽键可被催化水解
➢酸/碱能将蛋白完全水解
得到各种AA的混合物 ➢酶水解一般是部分水解
得到多肽片段和AA的混合物
CN键长比较:
O -C-N-
H
-C=N-C-N-
0.132nm
0.127nm 0.149nm
肽键性质：
1，刚性，不可旋转 2，反式排列 3，处于同一平面上，与前后-C构成肽单元
二硫键
牛胰岛素的空间结构
一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能 的基础，但不是决定蛋白质空间构象的唯一因素。
第二节 肽、蛋白质的高级结构
四、蛋白质的结构
一级结构(primary structure)
二级结构(secondary structure) 三级结构(tertiary structure) 四级结构(quaternary structure)
高级结构 或 空间构象
(conformation)
第一节
肽和蛋白质的一级结构
Primary Structure of Peptides and Proteins
多肽链从氨基末端走向羧基末端。
N末端
C末端
牛核糖核酸酶
肽是根据由N-端至C-端参与其组成的氨基酸残基命名的
O
O
NH2-CH-C
NH-CH-C
H OH + H H OH甘来自酸甘氨酸-HOH
O
O
NH2-CH-C-N-CH-C
一、氨基酸 ——蛋白质的构件分子
Protein Architecture
（一） 蛋白质水解
蛋白质——多肽——肽——AA
1*104
1000 200 100
-500
➢蛋白质和多肽的肽键可被催化水解
➢酸/碱能将蛋白完全水解
得到各种AA的混合物 ➢酶水解一般是部分水解
得到多肽片段和AA的混合物
CN键长比较:
O -C-N-
H
-C=N-C-N-
0.132nm
0.127nm 0.149nm
肽键性质：
1，刚性，不可旋转 2，反式排列 3，处于同一平面上，与前后-C构成肽单元
二硫键
牛胰岛素的空间结构
一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能 的基础，但不是决定蛋白质空间构象的唯一因素。
第二节 肽、蛋白质的高级结构
四、蛋白质的结构
一级结构(primary structure)
二级结构(secondary structure) 三级结构(tertiary structure) 四级结构(quaternary structure)
高级结构 或 空间构象
(conformation)
第一节
肽和蛋白质的一级结构
Primary Structure of Peptides and Proteins
多肽链从氨基末端走向羧基末端。
N末端
C末端
牛核糖核酸酶
肽是根据由N-端至C-端参与其组成的氨基酸残基命名的
O
O
NH2-CH-C
NH-CH-C
H OH + H H OH甘来自酸甘氨酸-HOH
O
O
NH2-CH-C-N-CH-C
第2章 蛋白质的构件--氨基酸
3. 基于NMR的代谢组学研究方法和应用
4. 生物组织的高分辨NMR分析方法和应用
中国科学技术大学生命科学学院核磁共振波谱实验室：主
要用多维核磁共振波谱及计算生物学研究与重大疾病或重要生理功能相关的 蛋白质结构,动力学与功能关系,以及蛋白质相互作用。
蛋白质因含有这些氨基酸，所以也有紫外吸收 能力，一般在280nm波长处有最大光吸收，因此 能利用紫外吸收法鉴定并测定样品中蛋白质的 含量。
胶原蛋白中的Lys侧链氧化时 能形成很强的分子间 (或分子 内)交联。 Arg碱性很强，与NaOH相当。 His是天然的缓冲剂，它往往 存在于许多酶的活性中心。
（二）不常见的蛋白质氨基酸
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。 4-羟脯氨酸和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。
二、蛋白质的水解
酸水解 ：H2SO4或 HCI能使蛋白质完全水解；不引起消旋作用，
但色氨酸完全被破坏，天冬酰胺、谷胺酰胺脱酰胺基；
碱水解：NaOH能使蛋白质完全水解；色氨酸稳定，但大多数氨
基酸遭破坏并引起消旋现象；
酶水解：部分水解；不产生消旋，不破坏氨基酸；主要用于蛋白
质一级结构分析，如：胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、胃蛋白酶等。
层析法的基本原理
层析法是利用混合物中各组分物理化学性质的差异 （如吸附力、分子形状及大小、分子亲和力、分配 系数等），使各组分在两相（一相为固定的，称为 固定相；另一相流过固定相，称为流动相）中的分 布程度不同，从而使各组分以不同的速度移动而达 到分离的目的。
Cys(－SH)
2—硝基苯甲酸：分光光度法定量测定巯基； 易被氧化成胱氨酸
胱氨酸的氧化（产物：磺基丙氨酸。氧化剂：过甲酸） 胱氨酸的还原（产物：半胱氨酸。 还原剂：巯基乙醇等）
蛋白质-氨基酸、肽、蛋白分子结构
•肽键：
一个氨基酸的羧基与另 一个氨基酸的 a-氨基脱 去一分子水缩合后形成 的酰胺键，也称为肽键 （peptide bond.）
•肽的命名与方向 残基
N→C
丝氨酰甘氨酰酪氨酰丙氨酰亮氨酸
•天然多肽
新陈代谢的产物， 具有特殊的生物学 功能。
•天然多肽
谷
氨
酸
a
b g
g-肽键
•天然多肽
新陈代谢的产物，具有 特殊的生物学功能。
一、基本认识 ★
二、入手点？
★ 入手点：
1.蛋白质是大分子多聚物！
2.结构物质的基本特性？ 3.生理环境因素的影响—水？！ 4.各种作用力的相互平衡？
5.多肽链中可能存在的有组织的 局部排列？
蛋白质结构层次的推测
第四节 蛋白质的分子结构
一、基本认识
二、入手点
三、蛋白质空间构象 的形成与蛋白质的结 构层次
多肽链折叠的 空间限制
二面角
F=180° y=180°
a-C
a-C
a-C
R
空多 间肽 限链 制折
叠 的
180°=
角 =0°
氨基酸
a-碳原子
八、氨基酸的重要化学反应
◆茚三酮反应： -水合茚三酮试剂 ◆桑格(Sanger)反应： -DNFB (2，4-二硝基氟苯) ◆艾德曼(Edman)反应： –PITC (苯异硫氰酸)
Peptide
成 肽
反
酰胺键 肽键 应
第 一、蛋白质基本氨基酸
二 节
二、基本氨基酸的分类 三、蛋白质的稀有氨基酸
氨 四、非蛋白质氨基酸
五、氨基酸的酸碱性
基 六、氨基酸的立体化学
酸 ………
苯丙氨酸 酪氨酸 色氨酸
第2章2蛋白质的构件氨基酸及多肽ppt课件
含羟基氨基酸
O H 2N CH C OH
CH OH CH 3
2019/12/29
氨基酸的结构
天冬酰胺 Asparagine
2019/12/29
含酰胺氨基酸
O H 2 N CH C OH
CH 2 CO NH 2
氨基酸的结构
天冬酰胺 Asparagine 谷酰胺 Glutamine
2019/12/29
• [a]=100a/lc，[a]为比旋度、a为旋度值、l为旋光管长（ 单位为dm）、c为每100ml溶液中的样品重量（单位为g ）
2019/12/29
氨基酸的光吸收
• 构成蛋白质的20种氨基酸在可见光区都没有光 吸收，但在远紫外区(<220nm)均有光吸收。
• 在近紫外区(220-300nm)只有酪氨酸、苯丙氨 酸和色氨酸有吸收光的能力。
2019/12/29
2.1 氨基酸
• 2.1.1蛋白质氨基酸的一般结构及其分类 • 除甘氨酸和脯氨酸外，其他均具有如下
结构通式。
-氨基酸
2019/12/29
2.1.1蛋白质氨基酸的一般结构及其分 类
• 氨基酸分类的方法有多种，目前常以氨基酸的R基团的 结构和性质作为氨基酸分类的基础。
• 根据R基团的结构可将20种氨基酸分为七类：①R为脂 肪族基团的氨基酸；②R为芳香族基团的氨基酸；③R 为含硫基团的氨基酸；④R为含羟基基团的氨基酸；⑤ R为碱性基团的氨基酸；⑥R为酸性基团的氨基酸；⑦ R为含酰胺基团的氨基酸。
甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine 缬氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine 异亮氨酸 Ileucine 脯氨酸 Proline 甲硫氨酸 Methionine
第2章 蛋白质的构件氨基酸精品课件
➢酶水解一般是部分水解
得到多肽片段和AA的混合物（即水解不彻底） AA不受到破坏
氨基酸是蛋白质的基本结构单元
三、 氨基酸的一般结构
地球上天然形成的AA有300种以上。
构成蛋白质的AA只有20余种，且都是α-氨
基酸（除脯氨酸，是亚氨基酸）
α氨基
羧基 α碳原子
R基
左
右
特点： • 大多数AA在中性pH时呈兼性离子状态: COO• 除甘氨酸外，19种AA都具有旋光性，是L型。 • 除胱氨酸和酪氨酸外，其余AA都能溶于水。 • 能形成肽键
HN-保护基 R — CH-COOCl + POCl3 + HCl
保护氨基 活化羧基
脱羧基反应
NH2 R—CH-COOH
脱羧酶
R-CH2-NH2 +CO2
酰化氨基酸甲酯
YNH O R—CH—C—OCH3
肼
NH2NH2
YNH O
R—CH—C—NHNH2 酰化氨基酰肼
HNO2
YNH O
R—CH—C—N -—N+ N + 2H2O
一、蛋白质的化学组成和分类
１、元素组成
２、蛋白质的含氮量
❖蛋白氮占生物组织所有含氮物质的绝大部分。 ❖大多数蛋白质含氮量接近于16%
蛋白质含量 =蛋白氮含量6.25
❖凯氏定氮法
３、蛋白质的分类
（1）依据外形分类
球状蛋白质：globular protein：形状接近球形，水溶性较好，种
类很多，可行使多种多样的生物学功能。 如：转运氧的血红蛋白
半胱氨酸
苏氨酸
甲硫氨酸 （蛋氨酸）
胱氨酸
（３）酸性aa及其酰胺
天冬氨酸
谷氨酸
得到多肽片段和AA的混合物（即水解不彻底） AA不受到破坏
氨基酸是蛋白质的基本结构单元
三、 氨基酸的一般结构
地球上天然形成的AA有300种以上。
构成蛋白质的AA只有20余种，且都是α-氨
基酸（除脯氨酸，是亚氨基酸）
α氨基
羧基 α碳原子
R基
左
右
特点： • 大多数AA在中性pH时呈兼性离子状态: COO• 除甘氨酸外，19种AA都具有旋光性，是L型。 • 除胱氨酸和酪氨酸外，其余AA都能溶于水。 • 能形成肽键
HN-保护基 R — CH-COOCl + POCl3 + HCl
保护氨基 活化羧基
脱羧基反应
NH2 R—CH-COOH
脱羧酶
R-CH2-NH2 +CO2
酰化氨基酸甲酯
YNH O R—CH—C—OCH3
肼
NH2NH2
YNH O
R—CH—C—NHNH2 酰化氨基酰肼
HNO2
YNH O
R—CH—C—N -—N+ N + 2H2O
一、蛋白质的化学组成和分类
１、元素组成
２、蛋白质的含氮量
❖蛋白氮占生物组织所有含氮物质的绝大部分。 ❖大多数蛋白质含氮量接近于16%
蛋白质含量 =蛋白氮含量6.25
❖凯氏定氮法
３、蛋白质的分类
（1）依据外形分类
球状蛋白质：globular protein：形状接近球形，水溶性较好，种
类很多，可行使多种多样的生物学功能。 如：转运氧的血红蛋白
半胱氨酸
苏氨酸
甲硫氨酸 （蛋氨酸）
胱氨酸
（３）酸性aa及其酰胺
天冬氨酸
谷氨酸
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• Sanger反应由弗雷德里克· 桑格（Frederick Sanger）首先发现，是 氨基酸与2,4-二硝基氟苯的反应。在弱碱性（pH 8～9）、暗处、 室温或40℃条件下，氨基酸的α-氨基很容易与2,4-二硝基氟苯 （2,4-dinitrofluorobenzene，FDNB）反应，生成黄色的2,4-二硝基 氨基酸（dinitrophenyl amino acid，DNP-氨基酸）。
2.1.1蛋白质氨基酸的一般结构及其分类
• 根据R基团的极性可将氨基酸分为四类：①非极性R基 团氨基酸；②极性不带电荷R基团氨基酸；③R基团带 负电荷的氨基酸；④R基团带正电荷的氨基酸。这种分 类方法更有利于说明不同氨基酸在蛋白质结构和功能 上的作用。 • 氨基酸的名称常使用三字母的简写符号表示，有时也 使用单个字母简写符号表示。
4. 氨基酸的溶解性质
• 氨基酸多为无色晶型固体。在有机化合物中， 氨基酸属于熔点高的化合物，其熔点约为200～ 300℃。氨基酸不溶于石油醚、苯等非极性溶剂， 有一定的水溶性。不同的氨基酸在水中的溶解 度相差较大，常见氨基酸溶解度见表2-7。
2.1.3 氨基酸混合物的分离和分析
为了测定蛋白质中氨基酸的含量、组成或从蛋白
T yr H C CH2
O C N H
Asp H C CH2
O C N H
Gln H C COO
-
C CH2 OH
N-端
CH2 C-端 CH2 CONH2
CH3 CH3 肽 键 OH
CO 2H
• 在多肽链中，氨基酸残基按一定的顺序排列，这种排列顺序称为 氨基酸顺序 • 通常在多肽链的一端含有一个游离的-氨基，称为氨基端或N-端； 在另一端含有一个游离的-羧基，称为羧基端或C-端。 • 氨基酸的顺序是从N-端的氨基酸残基开始，以C-端氨基酸残基为 终点的排列顺序。如上述五肽可表示为： Ser-Val-Tyr-Asp-Gln
脯氨酸
Proline
甲硫氨酸 Methionine
半胱氨酸 Cysteine
氨基酸的结构
芳香族氨基酸
苯丙氨酸 Phenylalanine
H2N CH2 O CH C OH
氨基酸的结构
芳香族氨基酸
苯丙氨酸 Phenylalanine
H2N O CH C CH2 OH
酪氨酸
Tyrosine
OH
氨基酸的结构
按层析原理分类
名称 吸附层析法 分配层析法 离子交换层析法 凝胶层析法 分离原理 组份在吸附剂表面吸附固定相（吸附 剂），各能力不同 各组份在流动相和静止液相（固相） 中的分配系数不同 固定相是离子交换剂，各组份与离子 交换剂亲和力不同 固定相是多孔凝胶，各组份的分子大 小不同，因而在凝胶上受阻滞的程度 不同 固定相只能与一种待分离组份专一结 合，以此和无亲和力的其它组份分离
亲和层析法
2.2
肽
1、肽的基本问题 •一个氨基酸的氨基与另一个氨基 酸的羧基之间失水形成的酰胺键 称为肽键，所形成的化合物称为 肽。 •由两个氨基酸组成的肽称为二肽， 由多个氨基酸组成的肽则称为多 肽。组成多肽的氨基酸单元称为 氨基酸残基。
Ser H H3N
+
O C N H
Val H C CH
O C N H
异亮氨酸 Ileucine
氨基酸的结构
甘氨酸
丙氨酸 缬氨酸 亮氨酸
Glycine
Alanine Valine Leucine
亚氨基酸
H N C OH O
异亮氨酸 Ileucine
脯氨酸
Proline
氨基酸的结构
甘氨酸
丙氨酸 缬氨酸 亮氨酸
Glycine
Alanine Valine Leucine
氨基酸的结构
甘氨酸 Glycine
脂肪族氨基酸
O H2N CH C H OH
氨基酸的结构
甘氨酸
丙氨酸
Glycine
Alanine
脂肪族氨基酸
O H2N CH C CH3 OH
氨基酸的结构
甘氨酸
丙氨酸 缬氨酸
Glycine
Alanine Valine
脂肪族氨基酸
O H2N CH C CH CH3 CH3 OH
酸性氨基酸
O CH C CH2 CH2 C OH O OH
氨基酸的结构
丝氨酸 Serine
含羟基氨基酸
O H2N CH C CH2 OH OH
氨基酸的结构
丝氨酸 Serine
苏氨酸 Threonine
含羟基氨基酸
O H2N CH C CH OH CH3 OH
氨基酸的结构
天冬酰胺 Asparagine
质水解液中制取氨基酸，都需要对氨基酸混合物
进行分析和分离工作。其方法较多，而目前使用 较多的是层析法。
氨基酸的分离分析
• 层析法：也称色谱法（chromatography）， 是一种物理的分离方法。它是利用混合物中 各组分的物理化学性质的差别，使各组分以 不同程度分布在两个相中，其中一个相为固 定的（称为固定相），另一个相则流过此固 定相（称为流动相）并使各组分以不同速度 移动，从而达到分离。
第2章 蛋白质
• • • • 掌握蛋白质的基本构成单体——氨基酸的结构特点，从各氨 基酸的结构特点上理解氨基酸的分类。 掌握氨基酸的理化性质，重点掌握两性电离与等电点含义。 掌握蛋白质一级结构的概念。 重点掌握蛋白质二级结构的概念，二级结构的基本类型：α螺旋及β-折叠的结构特点；了解几种常见纤维状蛋白质的结 构特性；了解超二级结构及结构域的概念。 了解蛋白质三级结构、四级结构的概念及稳定因素。 理解蛋白质结构与功能的关系。 掌握蛋白质的理化性质：胶体性质、两性电离与等电点、沉 淀作用、变性作用以及这些性质的生理意义及实践意义。
含酰胺氨基酸
O H2N CH C CH2 C NH2 O OH
氨基酸的结构
天冬酰胺 Asparagine
谷酰胺 Glutamine
含酰胺氨基酸
O H2 N CH C CH2 CH2 C NH2 O OH
2.1.2 氨基酸的理化性质
1、氨基酸的光吸收及旋光性
• 除甘氨酸外，氨基酸均含有一个手性-碳原子，因此都具 有旋光性。比旋光度是氨基酸的重要物理常数之一，是鉴 别各种氨基酸的重要依据。 • 偏振光透过1dm旋光管及1g/mL旋光物质的溶液，在一定温 度下测得的旋光度，称为比旋光度。 • [a]=100a/lc，[a]为比旋度、a为旋度值、l为旋光管长 （单位为dm）、c为每100ml溶液中的样品重量（单位为g）
氨基酸的光吸收
• 构成蛋白质的20种氨基酸在可见光区都没有光 吸收，但在远紫外区(<220nm)均有光吸收。 • 在近紫外区(220-300nm)只有酪氨酸、苯丙氨酸 和色氨酸有吸收光的能力。 • 酪氨酸的max＝275nm，275=1.4x103; • 苯丙氨酸的max＝257nm，257=2.0x102; • 色氨酸的max＝280nm，280=5.6x103; • A=-lgT=εcl
氨基酸的等电点
氨基酸的等电点
• 侧链不含离解基团的中性氨基酸，其等电点是它的 pK’1和pK’2的算术平均值：pI = (pK’1 + pK’2 )/2 • 同样，对于侧链含有可解离基团的氨基酸，其pI值 也决定于两性离子两边的pK’值的算术平均值。 • 酸性氨基酸：pI = (pK’1 + pK’R-COO- )/2 • 碱性氨基酸：pI = (pK’2 + pK’R-NH2 )/2
（3）.多肽链的反应：
A. 多肽链的水解；
B. 氨基酸的邻基反应 C. 颜色反应
茚三酮反应的原理
• 在加热条件下，氨基酸或肽与茚三酮反应生成紫色（与脯氨酸反应生 成红色）化合物的反应。
双缩脲反应的原理
•
•
在碱性溶液中，双缩脲（NH2-CO-NH-CO-NH2）与Cu2+结合，生成紫 红色的络合物，这一呈色反应成为双缩脲反应。蛋白质分子中含有两个 以上的肽键，具有类似于双缩脲的结构，因此能发生双缩脲反应。 生成的紫红色络合物，其颜色深浅与蛋白质的浓度成正比，而与蛋白质 的分子质量及氨基酸成分无关。
精氨酸 Arginine
赖氨酸 Lysine 组氨酸 Histidine
H2 N
碱性氨基酸
O CH C CH2 N NH OH
氨基酸的结构
天冬氨酸 Aspartate
酸性氨基酸
O H2 N CH C CH2 C OH O OH
氨基酸的结构
天冬氨酸 Aspartate
谷氨酸 Glutamate
H2N
• • •
2.1 氨基酸
• 2.1.1蛋白质氨基酸的一般结构及其分类 • 除甘氨酸和脯氨酸外，其他均具有如下 结构通式。
-氨基酸
2.1.1蛋白质氨基酸的一般结构及其分类
• 氨基酸分类的方法有多种，目前常以氨基酸的R基团的 结构和性质作为氨基酸分类的基础。 • 根据R基团的结构可将20种氨基酸分为七类：①R为脂 肪族基团的氨基酸；②R为芳香族基团的氨基酸；③R 为含硫基团的氨基酸；④R为含羟基基团的氨基酸；⑤ R为碱性基团的氨基酸；⑥R为酸性基团的氨基酸；⑦R 为含酰胺基团的氨基酸。
• 计算氨基酸的pI 和氨基酸溶液的pH
3. 氨基酸的化学性质
• 氨基酸的化学反应主要是指氨基酸分子中的α-氨基和α-羧基 以及R基团所参与的反应。下面着重介绍几种在蛋白质化学 及结构测定中具有重要意义的化学反应。 • 1）茚三酮反应（Ninhydrin reaction）
茚三酮
• 2）桑格反应（Sanger reaction）
含硫氨基酸
O H2 N CH C CH2 CH2 S CH3 OH
异亮氨酸 Ileucine
2.1.1蛋白质氨基酸的一般结构及其分类
• 根据R基团的极性可将氨基酸分为四类：①非极性R基 团氨基酸；②极性不带电荷R基团氨基酸；③R基团带 负电荷的氨基酸；④R基团带正电荷的氨基酸。这种分 类方法更有利于说明不同氨基酸在蛋白质结构和功能 上的作用。 • 氨基酸的名称常使用三字母的简写符号表示，有时也 使用单个字母简写符号表示。
4. 氨基酸的溶解性质
• 氨基酸多为无色晶型固体。在有机化合物中， 氨基酸属于熔点高的化合物，其熔点约为200～ 300℃。氨基酸不溶于石油醚、苯等非极性溶剂， 有一定的水溶性。不同的氨基酸在水中的溶解 度相差较大，常见氨基酸溶解度见表2-7。
2.1.3 氨基酸混合物的分离和分析
为了测定蛋白质中氨基酸的含量、组成或从蛋白
T yr H C CH2
O C N H
Asp H C CH2
O C N H
Gln H C COO
-
C CH2 OH
N-端
CH2 C-端 CH2 CONH2
CH3 CH3 肽 键 OH
CO 2H
• 在多肽链中，氨基酸残基按一定的顺序排列，这种排列顺序称为 氨基酸顺序 • 通常在多肽链的一端含有一个游离的-氨基，称为氨基端或N-端； 在另一端含有一个游离的-羧基，称为羧基端或C-端。 • 氨基酸的顺序是从N-端的氨基酸残基开始，以C-端氨基酸残基为 终点的排列顺序。如上述五肽可表示为： Ser-Val-Tyr-Asp-Gln
脯氨酸
Proline
甲硫氨酸 Methionine
半胱氨酸 Cysteine
氨基酸的结构
芳香族氨基酸
苯丙氨酸 Phenylalanine
H2N CH2 O CH C OH
氨基酸的结构
芳香族氨基酸
苯丙氨酸 Phenylalanine
H2N O CH C CH2 OH
酪氨酸
Tyrosine
OH
氨基酸的结构
按层析原理分类
名称 吸附层析法 分配层析法 离子交换层析法 凝胶层析法 分离原理 组份在吸附剂表面吸附固定相（吸附 剂），各能力不同 各组份在流动相和静止液相（固相） 中的分配系数不同 固定相是离子交换剂，各组份与离子 交换剂亲和力不同 固定相是多孔凝胶，各组份的分子大 小不同，因而在凝胶上受阻滞的程度 不同 固定相只能与一种待分离组份专一结 合，以此和无亲和力的其它组份分离
亲和层析法
2.2
肽
1、肽的基本问题 •一个氨基酸的氨基与另一个氨基 酸的羧基之间失水形成的酰胺键 称为肽键，所形成的化合物称为 肽。 •由两个氨基酸组成的肽称为二肽， 由多个氨基酸组成的肽则称为多 肽。组成多肽的氨基酸单元称为 氨基酸残基。
Ser H H3N
+
O C N H
Val H C CH
O C N H
异亮氨酸 Ileucine
氨基酸的结构
甘氨酸
丙氨酸 缬氨酸 亮氨酸
Glycine
Alanine Valine Leucine
亚氨基酸
H N C OH O
异亮氨酸 Ileucine
脯氨酸
Proline
氨基酸的结构
甘氨酸
丙氨酸 缬氨酸 亮氨酸
Glycine
Alanine Valine Leucine
氨基酸的结构
甘氨酸 Glycine
脂肪族氨基酸
O H2N CH C H OH
氨基酸的结构
甘氨酸
丙氨酸
Glycine
Alanine
脂肪族氨基酸
O H2N CH C CH3 OH
氨基酸的结构
甘氨酸
丙氨酸 缬氨酸
Glycine
Alanine Valine
脂肪族氨基酸
O H2N CH C CH CH3 CH3 OH
酸性氨基酸
O CH C CH2 CH2 C OH O OH
氨基酸的结构
丝氨酸 Serine
含羟基氨基酸
O H2N CH C CH2 OH OH
氨基酸的结构
丝氨酸 Serine
苏氨酸 Threonine
含羟基氨基酸
O H2N CH C CH OH CH3 OH
氨基酸的结构
天冬酰胺 Asparagine
质水解液中制取氨基酸，都需要对氨基酸混合物
进行分析和分离工作。其方法较多，而目前使用 较多的是层析法。
氨基酸的分离分析
• 层析法：也称色谱法（chromatography）， 是一种物理的分离方法。它是利用混合物中 各组分的物理化学性质的差别，使各组分以 不同程度分布在两个相中，其中一个相为固 定的（称为固定相），另一个相则流过此固 定相（称为流动相）并使各组分以不同速度 移动，从而达到分离。
第2章 蛋白质
• • • • 掌握蛋白质的基本构成单体——氨基酸的结构特点，从各氨 基酸的结构特点上理解氨基酸的分类。 掌握氨基酸的理化性质，重点掌握两性电离与等电点含义。 掌握蛋白质一级结构的概念。 重点掌握蛋白质二级结构的概念，二级结构的基本类型：α螺旋及β-折叠的结构特点；了解几种常见纤维状蛋白质的结 构特性；了解超二级结构及结构域的概念。 了解蛋白质三级结构、四级结构的概念及稳定因素。 理解蛋白质结构与功能的关系。 掌握蛋白质的理化性质：胶体性质、两性电离与等电点、沉 淀作用、变性作用以及这些性质的生理意义及实践意义。
含酰胺氨基酸
O H2N CH C CH2 C NH2 O OH
氨基酸的结构
天冬酰胺 Asparagine
谷酰胺 Glutamine
含酰胺氨基酸
O H2 N CH C CH2 CH2 C NH2 O OH
2.1.2 氨基酸的理化性质
1、氨基酸的光吸收及旋光性
• 除甘氨酸外，氨基酸均含有一个手性-碳原子，因此都具 有旋光性。比旋光度是氨基酸的重要物理常数之一，是鉴 别各种氨基酸的重要依据。 • 偏振光透过1dm旋光管及1g/mL旋光物质的溶液，在一定温 度下测得的旋光度，称为比旋光度。 • [a]=100a/lc，[a]为比旋度、a为旋度值、l为旋光管长 （单位为dm）、c为每100ml溶液中的样品重量（单位为g）
氨基酸的光吸收
• 构成蛋白质的20种氨基酸在可见光区都没有光 吸收，但在远紫外区(<220nm)均有光吸收。 • 在近紫外区(220-300nm)只有酪氨酸、苯丙氨酸 和色氨酸有吸收光的能力。 • 酪氨酸的max＝275nm，275=1.4x103; • 苯丙氨酸的max＝257nm，257=2.0x102; • 色氨酸的max＝280nm，280=5.6x103; • A=-lgT=εcl
氨基酸的等电点
氨基酸的等电点
• 侧链不含离解基团的中性氨基酸，其等电点是它的 pK’1和pK’2的算术平均值：pI = (pK’1 + pK’2 )/2 • 同样，对于侧链含有可解离基团的氨基酸，其pI值 也决定于两性离子两边的pK’值的算术平均值。 • 酸性氨基酸：pI = (pK’1 + pK’R-COO- )/2 • 碱性氨基酸：pI = (pK’2 + pK’R-NH2 )/2
（3）.多肽链的反应：
A. 多肽链的水解；
B. 氨基酸的邻基反应 C. 颜色反应
茚三酮反应的原理
• 在加热条件下，氨基酸或肽与茚三酮反应生成紫色（与脯氨酸反应生 成红色）化合物的反应。
双缩脲反应的原理
•
•
在碱性溶液中，双缩脲（NH2-CO-NH-CO-NH2）与Cu2+结合，生成紫 红色的络合物，这一呈色反应成为双缩脲反应。蛋白质分子中含有两个 以上的肽键，具有类似于双缩脲的结构，因此能发生双缩脲反应。 生成的紫红色络合物，其颜色深浅与蛋白质的浓度成正比，而与蛋白质 的分子质量及氨基酸成分无关。
精氨酸 Arginine
赖氨酸 Lysine 组氨酸 Histidine
H2 N
碱性氨基酸
O CH C CH2 N NH OH
氨基酸的结构
天冬氨酸 Aspartate
酸性氨基酸
O H2 N CH C CH2 C OH O OH
氨基酸的结构
天冬氨酸 Aspartate
谷氨酸 Glutamate
H2N
• • •
2.1 氨基酸
• 2.1.1蛋白质氨基酸的一般结构及其分类 • 除甘氨酸和脯氨酸外，其他均具有如下 结构通式。
-氨基酸
2.1.1蛋白质氨基酸的一般结构及其分类
• 氨基酸分类的方法有多种，目前常以氨基酸的R基团的 结构和性质作为氨基酸分类的基础。 • 根据R基团的结构可将20种氨基酸分为七类：①R为脂 肪族基团的氨基酸；②R为芳香族基团的氨基酸；③R 为含硫基团的氨基酸；④R为含羟基基团的氨基酸；⑤ R为碱性基团的氨基酸；⑥R为酸性基团的氨基酸；⑦R 为含酰胺基团的氨基酸。
• 计算氨基酸的pI 和氨基酸溶液的pH
3. 氨基酸的化学性质
• 氨基酸的化学反应主要是指氨基酸分子中的α-氨基和α-羧基 以及R基团所参与的反应。下面着重介绍几种在蛋白质化学 及结构测定中具有重要意义的化学反应。 • 1）茚三酮反应（Ninhydrin reaction）
茚三酮
• 2）桑格反应（Sanger reaction）
含硫氨基酸
O H2 N CH C CH2 CH2 S CH3 OH
异亮氨酸 Ileucine