第2章 蛋白质的构件-氨基酸
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第2章2蛋白质的构件氨基酸及多肽ppt课件精选全文完整版
2024/10/16
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
2024/10/16
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。
• 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
2024/10/16
2.肽键的结构
•肽键的特点是氮原子上的孤对电子与羰基具有明显的共轭作用。 •组成肽键的原子处于同一平面。 •肽键中的C-N键具有部分双键性质，不能自由旋转。 •在大多数情况下，以反式结构存在。
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。
2024/10/16
Ser H
O H3N+ C C
N-端 CH2
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
2024/10/16
含硫氨基酸
O H 2 N CH C OH
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
2024/10/16
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。
• 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
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2.肽键的结构
•肽键的特点是氮原子上的孤对电子与羰基具有明显的共轭作用。 •组成肽键的原子处于同一平面。 •肽键中的C-N键具有部分双键性质，不能自由旋转。 •在大多数情况下，以反式结构存在。
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。
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Ser H
O H3N+ C C
N-端 CH2
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
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含硫氨基酸
O H 2 N CH C OH
第2章氨基酸
氨基酸的光学活性和光谱性质：
（二）氨基酸的光谱性质
1、紫外吸收光谱
可见光区：无吸收 远紫外和红外区：都吸收
近紫外区（200—400nm）： Tyr/Trp/Phe 原因：-C=C-C=C-C=C-C=C-
Trp 280nm Tyr 275nm Phe 257nm
蛋白质含量测定
280nm
什么是α-氨基酸？
----C-C-C-C-COOH δγβα
----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
脯氨酸是α-亚氨基酸
2.2.2 氨基酸的分类
（一）常见的蛋白质氨基酸
当PH>PI时，氨基酸分子带负电荷，在电场 中向正极移动。
当PH<PI，氨基酸分子带正电荷，在电场中 向负极移动。
PI的利用
甘氨酸盐酸盐（A+） 等电点甘氨酸（A）
甘氨酸钠（A-）
甘 氨 酸 滴 定 曲 线
一氨基一羧基AA的 等电点计算：
pI=
pK´1+pK´2 2
对于侧链含有可解离基团的AA
（1）与NaOH等形成盐
（2）成酯
NH2 R CH COOH + C2H5OH
干燥，HCl 回流
R CH COOC2H5 + H2O NH3·Cl
保护羧基
保护氨基 活化羧基
3.脱羧基反应
NH2 R—CH-COOH
脱羧酶
R-CH2-NH2 +CO2
（三）α-羧基和α-氨基都参加的反应
1、 与茚三酮反应 2、 成肽反应
氨基酸分子是一种两性电解质。 氨基酸在结晶形态或在水溶液中，并不是以游离的羧基 或氨基形式存在，而是离解成两性离子。在两性离子中， 氨基是以质子化(-NH3+)形式存在，羧基是以离解状态(COO-)存在。
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
蛋白质的构件-氨基酸
第二章 蛋白质的构件－氨基酸
Amino Acids
1
一． 蛋白质的化学组成和分类
一 蛋白质的化学概念：许多不同的α－氨基酸按一定的
顺序通过酰胺键（肽键）相互连接而成的一类具有特定空 间构象和生物学活性的高分子有机化合物。
二 功能：
1 酶 （催化）
2 结构蛋白
3 贮存蛋白
4 运输蛋白
5 运动蛋白
(一)氨基酸的结构共性 1.“标准”氨基酸(20种)： 2.共性:α-氨基酸(除Pro), 都有手性C(除Gly), L-氨 基酸(除Gly)
4
(二)氨基酸侧链的性质与分类:
1.根基R侧链的化学结构不同:脂肪族．芳香族．杂 环族
2.根据氨基与羧基数目: 酸 碱 3.根据R侧链极性不同:
5
①.具非极性侧链的氨基酸
（一）、氨基酸的电泳分离
q
2
V
带电质点在电场泳动的速度和方向主要取决于它们所 带电荷的性质、电荷的数目、颗粒的大小和形状
14
（二）、离子交换层析是分离氨基酸 的有效方法
离子交换树脂作用原理（Asp、基酸示意图
16
氨基酸自动分析
17
（三）分配层析
6 防御蛋白
三 元素组成：碳、氮、氢、氧、硫等
蛋白质系数：6.25
四．根据组成成分： 简单蛋白
结合蛋白
2
二 蛋白质的水解
１酸水解：L-AA，(Trp,Ser,Thr破坏),(Gln Asn变化) ２碱水解: D+L,Arg脱氨,Trp稳定 ３酶水解:不消旋,不破坏,不彻底
3
三、 α-氨基酸的一般结构
6
②.侧链具有极性但不带电荷的氨基酸
7
③.侧链带电荷的氨基酸
Amino Acids
1
一． 蛋白质的化学组成和分类
一 蛋白质的化学概念：许多不同的α－氨基酸按一定的
顺序通过酰胺键（肽键）相互连接而成的一类具有特定空 间构象和生物学活性的高分子有机化合物。
二 功能：
1 酶 （催化）
2 结构蛋白
3 贮存蛋白
4 运输蛋白
5 运动蛋白
(一)氨基酸的结构共性 1.“标准”氨基酸(20种)： 2.共性:α-氨基酸(除Pro), 都有手性C(除Gly), L-氨 基酸(除Gly)
4
(二)氨基酸侧链的性质与分类:
1.根基R侧链的化学结构不同:脂肪族．芳香族．杂 环族
2.根据氨基与羧基数目: 酸 碱 3.根据R侧链极性不同:
5
①.具非极性侧链的氨基酸
（一）、氨基酸的电泳分离
q
2
V
带电质点在电场泳动的速度和方向主要取决于它们所 带电荷的性质、电荷的数目、颗粒的大小和形状
14
（二）、离子交换层析是分离氨基酸 的有效方法
离子交换树脂作用原理（Asp、基酸示意图
16
氨基酸自动分析
17
（三）分配层析
6 防御蛋白
三 元素组成：碳、氮、氢、氧、硫等
蛋白质系数：6.25
四．根据组成成分： 简单蛋白
结合蛋白
2
二 蛋白质的水解
１酸水解：L-AA，(Trp,Ser,Thr破坏),(Gln Asn变化) ２碱水解: D+L,Arg脱氨,Trp稳定 ３酶水解:不消旋,不破坏,不彻底
3
三、 α-氨基酸的一般结构
6
②.侧链具有极性但不带电荷的氨基酸
7
③.侧链带电荷的氨基酸
生物化学第二章蛋白质知识点归纳
一、概述
结合蛋白：由简单蛋白与其它非蛋白成分结合而成。按辅基种类分为： 1 核蛋白（nucleoprotein ） 核酸 2 脂蛋白（lipoprotein ） 脂质 3 糖蛋白（glycoprotein） 糖 4 磷蛋白（phosphoprotein） 磷酸基 5 血红素蛋白（hemoprotein ） 血红素 6 黄素蛋白（flavoprotein ） FAD 7 金属蛋白（metallaprotein ） 金属
据R基团 极性分类
例外：
COO+α
H3N C H
R
Gly —— 没有手性
构型与旋光方向没有直接对应关系，L-α-氨基酸有的为左旋，有的为右旋， 即使同一种L-α-氨基酸，在不同溶剂也会有不同的旋光度或不同的旋光方向。
二十种常见蛋白质氨基酸的分类、结构及三字符号
据R基团化学 结构分类
脂肪族ＡA（烃链、含羟基或巯基、羧基、碱性基团） 杂环ＡＡ(His、Pro) 芳香族ＡA(Phe、Tyr、Trp)
6 结构蛋白（structural protein）
7 防御蛋白（defense protein） 8 异常蛋白 (exotic protein)
二
氨基酸
1.蛋白质的水解 2.氨基酸的结构与分类 3.氨基酸的理化性质
一、蛋白质水解
完全水解得到各种氨基酸的混合物； 部分水解通常得到肽片段及氨基酸的混合物。 氨基酸是蛋白质的基本结构单元。 大多数的蛋白质都是由20种氨基酸组成，这20种
一、概述
按生物功能分：
1 酶（enzyme）
2 调节蛋白（regulatory protein）
3 转运蛋白（transport protein） 4 储存蛋白（nutrient and storage
生物化学第2章 氨基酸(共77张PPT)
• Ala Arg Asp
Asn
Cys Glu Gln Gly
His
Ile
Leu
Lys
Met Phe Pro
Ser
Thr
Trp
Tyr
Val
、 20种氨基酸可按其侧链分类
• 氨基酸的侧链可以按照它们的化学结构分为 三类，即：脂肪族氨基酸；芳香族氨基酸； 杂环氨基酸。
1）脂肪族氨基酸（中性）
甘氨酸 Glycine
非极性氨基酸（八种）
不带电何的极性氨基酸（八种）
带负电荷的氨基酸（2种）
带正电荷的氨基酸（2种）
➢第21种基本氨基酸是硒代半胱氨酸（Selenocysteine, Sec） ➢第22种基本氨基酸是吡咯赖氨酸（Pyrrolysine, Pyr） ➢两种罕见基本氨基酸是在特定生物的特定调控条件下生成。
O
H 2N CH C OH
CH 2
SH
C
（ α-氨基-β-巯基丙酸 ）
两个半胱氨酸氧化可生成胱氨酸
人头发的电子显微镜照片与模型
烫发过程：
1、加还原剂（巯基乙醇） 打开二硫键。
2、加氧化剂（双氧水） 重新生成错位二硫键。
1）、脂肪族氨基酸（含羟基或硫）
丝氨酸 Serine 苏氨酸 Threonine 半胱氨酸 Cysteine 甲硫氨酸 Methionine
O H 2N CH C OH
CH OH CH 3
T
（ α-氨基-β-羟基丁酸 ）
L-Threonine D-Threonine
L-alloThreonine
D-allo-
Threonine
苏氨酸的光学异构体
1）、脂肪族氨基酸（含羟基或硫）
第二章氨基酸
第⼆章氨基酸第⼆章氨基酸蛋⽩质是⽣物分⼦中⽣物功能的载体，要了解⽣命的基本活动规律，必须了解蛋⽩质。
⽽氨基酸是蛋⽩质的基本构件。
⼀、蛋⽩质⽔解特性蛋⽩质的⽔解⽅法主要有三种：1.酸⽔解，优点：⽔解彻底，不引起消旋作⽤；缺点：引起部分氨基酸被破坏：⾊氨酸完全破坏丝氨酸和苏氨酸（羟基氨基酸）部分破坏天冬氨酸和⾕氨酰氨（酰氨氨基酸）酰氨基被⽔解2.碱⽔解，优点：可使蛋⽩质完全⽔解，⾊氨酸稳定缺点：产⽣消旋，部分氨基酸破坏：精氨酸被脱氨⽣成鸟氨酸。
酸⽔解和碱⽔解可以互补3.酶⽔解：优点：不产⽣消旋，也不破坏氨基酸缺点：只⽤⼀种酶时⽔解不完全，需要⼏种酶协同作⽤才能彻底⽔解。
⼆、氨基酸是蛋⽩质的基本组成材料氨基酸的名称与符号丙氨酸Ala A精氨酸Arg R天冬酰氨Asn Asx N天冬氨酸Asp Asx D半胱氨酸Cys C⾕氨酰胺Gln Glx Q⾕氨酸Glu Glx E⽢氨酸Gly G组氨酸His H异亮氨酸Ile I亮氨酸Leu L赖氨酸Lys K甲硫氨酸Met M苯丙氨酸Phe F脯氨酸Pro P丝氨酸Ser S苏氨酸Thr T⾊氨酸Trp W酪氨酸Tyr Y缬氨酸Val V三、L-氨基酸的基本结构残基：在肽链中每个氨基酸都脱去⼀个⽔分⼦，脱⽔后的残余部分叫残基（residue), 因此蛋⽩质肽链中的氨基酸统统是残基形式。
判断法（看CAR的⾛向）将H原⼦靠近⾃⼰，观察CAR的⾛向，逆时针（左转）为L型，顺时针（右转）为D型。
四、氨基酸的分（合成蛋⽩质）氨基酸分类：1. 20种常见（合成蛋⽩质）氨基酸分类：根据R链的结构分3类（见教科书124-127）脂肪簇氨基酸15种（包含：中性氨基酸5种；羟基氨基酸2种；含硫氨基酸2种；酰氨氨基酸2种，酸性氨基酸2种,碱性氨基酸2种）芳⾹族氨基酸2种杂环族氨基酸3种根据带电和极性⼜分4类：⾮极性；不带电的极性; 带正电荷；带负电荷2. 不常见（蛋⽩质中被修饰）的氨基酸：如：4-羟脯氨酸；4-羟赖氨酸；6-N-甲基赖氨酸；锁链素等。
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
第二章_蛋白质结构基础
半胱氨酸 Cys 组氨酸 His 酪氨酸 Tyr 色氨酸 Trp
极性氨基酸
二硫键的作用 1 稳定蛋白质的三维结构； 2 将不同的多肽链连接在一起； 3 分子内二硫键可稳定单肽链的 折 叠，使蛋白质不易被降解。
特点： 侧链都可以解离使残基带上正 或负电荷
天冬氨酸 Asp 谷氨酸 Glu 精氨酸 Arg 赖氨酸 Lys
HN
精氨酸 Arginine
碱性氨基酸
O H2 N CH C CH2 CH2 CH2 NH C NH2 NH OH
精氨酸 Arginine
赖氨酸 Lysine
碱性氨基酸
O H2N CH C CH2 CH2 CH2 CH2 NH2 OH
精氨酸 Arginine
赖氨酸 Lysine 组氨酸 Histidine
稳定α -螺旋的因素
α-螺旋具有极性：
N
所有氢键都沿螺旋轴指向同一方向
α -螺旋的特征
• • • • 肽平面的键长和键角一定； 肽键的原子排列呈反式构型； 相邻的肽平面构成两面角； α -螺旋的中心没有空腔
C
-helix不稳定的因素：
R基团带同种电荷： pH=7时，多聚Lys或多聚 Glu ； R基团较大时造成空间位阻， 如Ile； 多肽链中有 Pro 或 HO-Pro，α—helix 中 断，产生‘结节’kink 它改变多肽链的方向，并终止螺旋。
含酰胺氨基酸
O H2 N CH C CH2 CH2 C NH2 O OH
氨基酸的分类
疏水氨基酸
氨基酸
极性氨基酸
荷电氨基酸
特点： 1 残基的侧链一般没有化学反应性； 2 疏水作用，趋于彼此间或与其他 非极性原子相互作用
丙氨酸 Ala 缬氨酸 Val 亮氨酸 Leu 异亮氨酸 Ile
第二章蛋白质化学氨基酸
氨基酸（amino acid, aa)： 蛋白质的基本组成单位，是含
氨基的羧酸。是羧酸分子中Cα 上 的一个H被氨基取代而成的化合物。
R-COOH
----C-C-C-C-COOH γβα
R-C α H -COOH
H
R-C α H -COOH
NH2
蛋白质氨基酸
• 自然界中存在的氨基酸有300余种，但组成蛋白 质的有22种，称为蛋白质氨基酸，又名标准氨基 酸，其中最早发现的20种较为常见，
• 20种氨基酸中，第一个被发现的是Asn，是1806 年在植物芦笋中发现的；最后一个被发现的是 Thr，是1938年在小麦麸质中发现的。
• 2种不常见的蛋白质氨基酸：含硒半胱氨酸（第 21种）和吡咯赖氨酸（第22种）
一、氨基酸的结构
氨基酸的结构通式
COO+α
H3N C H
COOH
或
H2N
α
CH
R
（1） L-α-氨基酸的衍生物 L-瓜氨酸和L-鸟氨酸是合成精氨酸的中间产物。
（2）D-α-氨基酸 D-Ala存在于肽聚糖中，D-Phe是短杆菌肽S的组分 （3）β、γ、δ-氨基酸 β-Ala是泛酸的前体，γ-氨基丁酸是传递神经冲动的化 学介质。
五、AA的重要理化性质
（一）氨基酸的物理性质
• 状态：无色晶体或粉末 • 溶解性：各种氨基酸在水中的溶解度差别很大，
凯氏定氮法：
100克样品中蛋白质的含量 ( g % ) = 每克样品含氮克数× 6.25×100
1/16%
蛋白质含量的测定： 凯氏定氮法(测定氮的经典方法)
三聚氰胺（Melamine）
• 分子量126.12。
• 牛奶中总蛋白质由大约 94%的纯 蛋白质（约3.1g/100g）和约6% 非蛋白质（约0.2g/100g）组成。 总蛋白质平均含量为3.3%。
氨基的羧酸。是羧酸分子中Cα 上 的一个H被氨基取代而成的化合物。
R-COOH
----C-C-C-C-COOH γβα
R-C α H -COOH
H
R-C α H -COOH
NH2
蛋白质氨基酸
• 自然界中存在的氨基酸有300余种，但组成蛋白 质的有22种，称为蛋白质氨基酸，又名标准氨基 酸，其中最早发现的20种较为常见，
• 20种氨基酸中，第一个被发现的是Asn，是1806 年在植物芦笋中发现的；最后一个被发现的是 Thr，是1938年在小麦麸质中发现的。
• 2种不常见的蛋白质氨基酸：含硒半胱氨酸（第 21种）和吡咯赖氨酸（第22种）
一、氨基酸的结构
氨基酸的结构通式
COO+α
H3N C H
COOH
或
H2N
α
CH
R
（1） L-α-氨基酸的衍生物 L-瓜氨酸和L-鸟氨酸是合成精氨酸的中间产物。
（2）D-α-氨基酸 D-Ala存在于肽聚糖中，D-Phe是短杆菌肽S的组分 （3）β、γ、δ-氨基酸 β-Ala是泛酸的前体，γ-氨基丁酸是传递神经冲动的化 学介质。
五、AA的重要理化性质
（一）氨基酸的物理性质
• 状态：无色晶体或粉末 • 溶解性：各种氨基酸在水中的溶解度差别很大，
凯氏定氮法：
100克样品中蛋白质的含量 ( g % ) = 每克样品含氮克数× 6.25×100
1/16%
蛋白质含量的测定： 凯氏定氮法(测定氮的经典方法)
三聚氰胺（Melamine）
• 分子量126.12。
• 牛奶中总蛋白质由大约 94%的纯 蛋白质（约3.1g/100g）和约6% 非蛋白质（约0.2g/100g）组成。 总蛋白质平均含量为3.3%。
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
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H2N
NH2
H2N
H2N
I HO
I OH
I OH
NO2
O 2N HO
NO2
Pauly反应
His侧链咪唑基 与重氮苯磺酸生 成棕红色化合物
HO3S N N NH2 CH2 CH COOH HN N HO3S N N
Arg侧链胍基与 环己二酮生成 缩合物
Trp（色氨酸）侧链吲哚基能被 N-溴代琥珀酰亚胺氧化 ——分光光度法测定Trp含量
• 清蛋白和球蛋白 albumin and globulin
简 单 蛋 白
根 据 溶 解 性 分
广泛存在于动物组织
• 谷蛋白和醇溶谷蛋白 glutelin and prolamin
植物蛋白，不溶于水，易溶于稀酸/碱
• 精蛋白和组蛋白 碱性蛋白存在于细胞核 • 硬蛋白
结 合 蛋 白
根 据 辅 基 种 类 分
Trp（色） 280nm Tyr（酪） 275nm Phe（苯丙）257nm
蛋白质含量测定
280nm
２、核磁共振波谱
核磁共振（NMR)
八、氨基酸混合物的分析分离
（一）层析法（色谱）的一般原理
——利用AA成分在不同相中的分
配系数的差异
逆流分布原理（自学）
层析系统
{
固定相 流动相
{
固体 附着在固相的液体
分配 离子交 换 凝胶 亲和 固定相 固体 液体 离子交换剂 各组分对固定相 吸附能力不同 分配系数不同 亲和性不同
多孔凝胶，
通过速度不同
固定相只能与一种组分结合， ——分开其它无亲和力的组分
（二）分配柱层析
填充物为亲水性的不溶物质如纤维素、 淀粉、硅胶等，收集的组分用茚三酮 显色定量。
（三）纸层析 （四）薄层层析
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）
羧基 α氨基 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
• • • •
色蛋白：简单蛋白+色素物质 糖蛋白：简单蛋白+糖类物质 脂蛋白：简单蛋白+脂类结合 核蛋白：简单蛋白+核酸
二、 蛋白质水解
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（即水解彻底），但部分 AA受到破坏
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
Van Slyke（范斯来克氨基氮测定法
） 法测氨
基氮（体积）的基础。 N2中的1/2为氨基氮。 氨基酸定量和蛋白质水解程度的测定。
与酰化试剂反应
O2N NO2 R F + H2N—CH—COOH
DNFB
O2N NO2
弱碱性
R HN—CH—COOH + HF
DNP-氨基酸 （黄色）
Sanger 法测定N末端氨基酸基础
按两相所处状态分：
流动相 液体 固 定 相 气体 气液层析 气固层析
液 体 固 体
液液层析 液固层析
按操作形式分：
柱
纸 薄层
固定相装于柱内
固定相是液体，吸附在滤纸上，将样品 点在纸上，用流动相展开 将有适当粘度的固定相涂在薄板上
薄膜
与纸层析相似， 纸用其它高分子有机吸附剂代替
按层析原理分：
吸附
-H20 +H20
R’ COO C=N CH H R
醛
氨基酸
Schiff’s碱
形成Schiff’s碱反应
脱氨基反应 在生物体内经AA氧化酶催化 即脱去α-氨基而转变为酮酸。
（三）α-羧基和α-氨基都参加的反应
与茚三酮反应 成肽反应
弱酸 加热
（四） 侧链R基参加的反应
Tyr
碱性 2、碱性 AA AA 带硫AA
（三）非蛋白质氨基酸
•200多种 •多是蛋白质中L型α-AA衍生物 •有一些是β-，γ-，δ-AA
•有些是D-型AA
鸟氨酸
瓜氨酸
五、氨基酸的酸碱性质
中性分子（极少数） 兼性离子
（一）氨基酸的解离
（一）氨基酸的解离
教材上没有、 重要哦
氨基酸的解离顺序
先解离羧基， 再解离氨基
赖氨酸
精氨酸
（一）氨基酸的解离
Met侧链上甲硫基：强亲核基团与烃化试剂成锍盐
保护巯基
七、AA的光学活性和光谱性质
（一）AA的光学活性和立体化学
（二）氨基酸的光谱性质 1、紫外吸收光谱
可见光区：无吸收 远紫外和红外区：都吸收
近紫外区（200—400nm）：Tyr/Trp/Phe 原因：-C=C-C=C-C=C-C=C-
YNH O HNO2 R—CH—C—NHNH2 酰化氨基酰肼 YNH O R—CH—C—N -—N+ N + 2H2O 酰化氨基酰叠氮
叠氮反应
（二）α-氨基参加的反应
与亚硝酸反应
与酰化试剂反应 烃基化反应 形成Schiff’s碱反应
脱氨基反应
与亚硝酸反应
R NH2 CH COOH + HNO2 R OH CH COOH+H2O+N2
（五）离子交换层析
苯异硫氰酸酯PITC
H —N=C=S +
烃基化反应
R N—CH—COOH
PITC
H
pH8.3
Edman降解法基础
H H R —N—C—N—CH—COOH S 无水HF —N—C O C C H R N PTH-氨基酸 S PTC-氨基酸
苯氨基硫甲酰衍生物
苯乙内硫脲衍生物
R’ COOH C=O + H2N CH H R
第2章 蛋白质的构件-氨基酸
(Amino Acid, AA, Aa, aa)
蛋白质 （Protein） 1838年，J. J. Berzelius提出，源自希腊文 προτο ——第一重要，首要的物质
蛋白质存在于所有生物细胞中，是构成生 物体最基本的结构物质和功能物质（结 构大分子、功能大分子）。 蛋白质是生命活动的物质基础，参与了几 乎所有的生命活动过程。
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
纤维状蛋白质：fibrous protein：外形呈棒状或纤维状，大多数不
溶于水，是生物体重要的结构成分，或对生物体起保护作用。如 毛发里的角蛋白。
膜蛋白质：membrane protein ：折叠成近球形，插入生物膜，也
有一些通过非共价键或共价键结合在生物膜的表面
（2）依据蛋白质的组成分类 • 简单蛋白 simple protein 单纯蛋白，仅由氨基酸组成 • 结合蛋白 conjugated protein 由简单蛋白与其它非蛋白成分结合而成 辅基（配体、配基）
丝氨酸
苏氨酸
酪氨酸
天冬酰胺
半胱氨酸
谷氨酰胺
甘氨酸
3、带正电荷的Ｒ基aa
赖氨酸
精氨酸
组氨酸
4、带负电荷的Ｒ基aa
天冬氨酸
谷氨酸
（二）不常见的蛋白质氨基酸 由常见aa经修饰而来。
脯氨酸
4-羟脯氨酸 结缔组织的胶原蛋白
赖氨酸
5-羟赖氨酸 结缔组织的 胶原蛋白
ε-N-甲基赖氨酸 肌球蛋白
γ-羧基谷氨酸 凝血酶原
NH3· Cl
保护羧基
成酰氯反应
HN-保护基 R— CH-COOH + PCl5 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 R-CH2-NH2 +CO2
脱羧酶
酰化氨基酸甲酯
YNH O R—CH—C—OCH3
肼
NH2NH2
等电点的计算：
pI = (pK1 + pK2 )/2
六、氨基酸的化学反应
（一） α-羧基参加的反应
成盐或成酯反应 成酰氯反应
脱羧基反应 叠氮反应
成盐或成酯反应
（1）与NaOH等形成盐
（2）成酯 NH2 R CH COOH + C2H5OH R CH COOC2H5 + H2O 干燥，HCl
回流
Cys与二硫硝基苯甲酸发生硫醇-二硫化物交换 pH8.0时412nm最大光吸收 —分光光度法测定-SH
Cys的巯基不稳定，易被氧化成二硫键
巯基在有痕量的金属离子如： Cu2+，Fe2+，Co2+或Mn2+时，易被氧化
2R-SH+ 1/2O2
R-S-S-R + H2O
Cys中的二硫键可被氧化剂（过甲酸）以 及还原剂（巯基化合物）打开。
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
天冬酰胺
谷氨酰胺
（４）碱性aa
赖氨酸
精氨酸
２、芳香族aa（3种）
苯丙氨酸
酪氨酸
色氨酸
３、杂环aa（2种)
组氨酸