氨基酸2013

谷氨酰胺
Asp 和Glu它们是唯一在生理条件下带有负电荷的的两个 氨基酸
（5）. 侧链含有碱性基团的氨基酸（3种）
组氨酸
侧链有咪唑环
赖氨酸
侧链有-氨基
精氨酸
侧链有胍基
它们是唯一在生理条件下带有正电荷的的三个 氨基酸
碱性氨基酸
•
Basic Amino Acids 组蛋白中较多
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。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。与 NaOH相当 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。它往往存在于许多酶的活性中心。
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• 维持蛋白质三维结构或DNA
• 双螺旋最稳定的因素是（？）
基本氨基酸的分类-方式3
Essential/Non-Essential Amino Acids
按氨基酸是否能在人体内合成分：
（1）必需氨基酸：指人体内不能合成的氨基酸，必须从食物 中摄取，有八种：Lys,赖氨酸、Trp,色氨酸、Met甲硫氨酸、
������ 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 ������ 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
R-Groups
极性与非极性与蛋白质空间结构形成密切相关
非极性aa一般形成蛋白质的疏水核心，带电荷的aa和极 性aa位于表面。
Protein structure
• Non-polar groups do not interact with water
• Polar groups readily
interact with water
氨基酸的疏水性和蛋白质三维结构
思考： 有一个蛋白质分子在pH7的水溶液中可以折叠成球状，
通常是带极性侧链的氨基酸位于分子外部，带非极性侧链的
氨基酸位于分子内部。请回答：
（1）在Val、Pro、Phe、Asp、Lys、Ile和His中，哪些位于
分子内部，哪些位于分子外部？ （2）为什么在球蛋白内部和外部都能发现Gly和Ala？ （3）Ser、Thr、Asn和Gln都是极性氨基酸，为什么会在分 子内部发现？
（2）. 侧链含有羟基的氨基酸 （2种）
•Ser的-CH2 OH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。
•
Ser和Thr的-OH往往
与糖链相连，形成糖蛋白。
丝氨酸
苏氨酸
（3）.侧链含硫原子的氨基酸
Sulfur Containing Amino Acids
基本氨基酸的分类-方式2
1. 非极性R基氨基酸，侧链无极性
按侧链R基极性分类
甘氨酸，丙氨酸，缬氨酸，亮氨酸，异亮氨酸， 甲硫氨酸，苯丙氨酸，色氨酸、脯氨酸，
2. 极性R基氨基酸
（1）不带电荷的极性R基的aa：丝氨酸，苏氨酸，酪氨酸， 半胱氨酸，天冬酰胺，谷氨酰胺 （2）带正电荷的极性R基aa（碱性aa）：赖氨酸， 精氨酸，
为Pro时抑制
C.胃蛋白酶(Pepsin)（在Leu,Phe,Trp,Tyr后） 断裂键两侧的殘基都是疏水性或芳香氨基酸残基。其后 和前为Pro时抑制。
酶解法（外切酶）
(1).羧肽酶(carboxypeptidase)法，（Pro不能测） Carboxypeptidase A
recognizes all aas except Arg/Lys/Pro; Rn-1 cannot be Pro
Side Chains • R groups are negatively charged at physiological pH (=7.4).
• AAs are soluble in H2O.
Aspartic acid (Asp or D)
glutamic acid (Glu or E)
天冬氨酸 侧链为-羧基
氨基酸(amino acids)
一、蛋白质的水解
碱水解会降低蛋白质的营养价值
酶解法（内切酶）
A. 胰蛋白酶( trypsin ) （Pro不能测） 专一裂解Lys、Arg的羧基参与形成的肽键（后为Pro时 抑制）。为了减少的作用位点，可用化学修饰将多肽链侧 链保护起来，1.2-环己酮封闭Arg，马来酸酐封闭Lys。氮 丙啶形成带正电荷点，增加位点。 B. 糜蛋白酶(Chymotrypsin) 断裂Phe,Trp,Tyr等疏水AA的羧基所形成的肽键。后
Met 苯丙氨酸、Val 缬氨酸、Leu亮氨酸、Ile异亮氨酸、Thr
苏氨酸。（携一两本淡色书来） （2）非必需氨基酸：指人体内可以合成的氨基酸。有十种。 （3）半必需氨基酸：指人体内可以合成但合成量不能满足人 体需要（特别是婴幼儿时期）的氨基酸，有两种：组氨酸
(His)、精氨酸(Arg)。
Other amino acid derivative I
Carboxypeptidase B
recognizes Arg/Lys; Rn-1 cannot be Pro
二、 氨基酸的一般结构
1、不同氨基酸的R基不同，R基决定了氨基酸的性质 2、兼性离子→晶体溶点高→离子晶格，不是分子晶格。 3、溶解性：一般都溶于水，不溶或微溶于醇 4、介电常数高→水溶液中的氨基酸是极性分子。
（4）在球蛋白的分子内部和外部都能找到Gys，为什么？
氨基酸的疏水性和蛋白质三维结构
分析：（1）Val、Pro、Phe、Ile是带有非极性测链的氨基酸，
这些氨基酸残基位于分子内部 ；Asp、Lys、His是带有极性侧 键的氨基酸，这些氨基酸残基位于分子的外部。 （2）因为Ala和Gly两者的侧链都比较小，疏水性和极性都小； Gly只有一个H＋与α–碳原子相连，Ala只有—CH3与α–碳原子 相连，故它们既可以出现在分子内部，也可以出现在分子外部。 （3）Ser、Thr、Asn、Gln在 pH 7.0时含有不带电荷的极性侧 链，参与分子内部的氢键形成，从而减少了它们的极性，故会 在分子内部发现。 （4）因为Cys属于不带电荷的极性氨基酸，可位于分子外部， 但又由于Cys常常参与链内和链间的二硫键形成，使其极性减弱 （少），
•
•
乙酰-CoA羧化酶的组成
上面的生物素辅基象一个摆臂
(6)、R为芳香族基团的氨基酸（3种）
Aromatic Amino Acids
R为芳香族基团的氨基酸
三种芳香族氨基酸在紫外光区都吸收紫外光，在中性 pH条件下，色氨酸和酪氨酸的紫外吸收峰在280nm，而苯 丙氨酸的在260nm，大多数蛋白质中都含有色氨酸和酪氨 酸或其中的一种，所以溶液中280nm吸收的测量常用来估 算蛋白质的浓度。也与蛋白质发荧光有关
21st & 22nd AAs
组氨酸
（3）带负电荷的极性R基aa（酸性aa）：天冬氨酸，谷氨酸
1. nonpolar (hydrophobic) amino acids.
2. Polar Uncharged Amino Acids
3. Positively charged at physiological pH
• R groups have one NH2. Amino Acids with “Basic” Side Chains • R groups are positively charged at neutral pH (=7.0). • AAs are highly hydrophilic.
(7) 杂环氨基酸：脯氨酸
一种亚氨酸，具有固定的构型
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 臵必然发生骨架方向的变化，
• • • •
甘、丙、缬、亮、异亮 丝、苏、半胱、蛋、 天冬、谷、赖、精 苯丙、酪、色、组、脯
基本氨基酸结构特点小结
•Cys的R中含巯基（-SH）
两个Cys的巯基氧化可以生成二 硫键，生成胱氨酸。
Met在生物合成中是 一种重要的甲基供体，蛋 白质合成的第一个氨基酸。 蛋氨酸 半胱氨酸
两个半胱氨酸氧化可以形成胱氨酸
（4） 侧链含有羧基或酰胺基的氨基酸（4种）
天冬氨酸 侧链为-羧基
谷氨酸 侧链为-羧基
天冬酰胺
三、氨基酸的分类
氨 基 酸
蛋白质氨基酸
非蛋白质氨基酸
基本氨基酸：具有密码子 不常见的蛋白质氨基酸
• 1、基本氨基酸（编码的蛋白质氨基酸）：组成蛋白质， 20种，又称为天然氨基酸、常见的蛋白质氨基酸） • 2、稀有氨基酸：是多肽合成后由基本aa经酶促修饰而来。 • 3、非蛋白质氨基酸：存在于生物体内但不组成蛋白质 (约150种)。
疏水作用与蛋白质折叠
• Folding proceeds via intermediate steps, forming molten globule – which is refined to minimum energy (native) state • Free energy difference between folded and unfolded structure is ~ 42 kJ/mole (about the same as 1.5 ATP) • Because folding is cooperative, • • once a protein begins to fold or unfold, the entire process is
基本氨基酸的分类-方式1
按R基结构分类
(1) 脂肪族氨基酸
Aliphatic Amino Acids
一氨基一羧基的氨基酸
Gly,Ala,Val,Leu,Ile,Ser.Thr,Cys,Met
一氨基二羧基的氨基酸（酸性氨基
酸）及酰胺:Asp,Glu.Asn,Gln 二氨基一羧基的氨基酸（碱性氨 基酸）:Arg,Lys
氨基酸的疏水性和蛋白质三维结构
思考：假设该序列只是大的球蛋白的一部分，下面氨基酸
残基中哪些可能分布在蛋白的外表面，哪些分布在内部？ 天冬氨酸；异亮氨酸；苏氨酸；缬氨酸；谷氨酰胺； 赖氨酸
分析：分布在外表面的为极性和带电荷的残基：Asp、
Gln和Lys；分布在内部的是非极性的氨基酸残基：Try、 Leu和Val；Thr尽管有极性，但疏水性也很强，因此，它 出现在外表面和内部的可能性都有。
组氨酸
侧链有咪唑环
赖氨酸
侧链有-氨基
精氨酸
侧链有胍基
Positively charged at physiological pH
4. Amino acids with acidic side chains
The acidic amino acids • R groups have –COOH.
• Amino Acids with Acidic
谷氨酸 侧链为-羧基
氨基酸的亲疏水性指数
Gly Ala 0 0.5 Ser Asn Gln Thr Cys Tyr -0.3 Glu -0.2 Asp -0.2 0.4 1.0 2.3 -2.5 Lys -2.5 Arg His -3.0 -3.0 0.5
Met 1.3 Pro Val Leu Ile Phe Trp 1.4 1.5 1.8 1.8 2.5 3.4
(2) 芳香族氨基酸: Phe,Tyr,Trp
Aromatic Amino Acids
(3) 杂环族氨基酸：His,Pro
（1）侧链为烃链的氨基酸
丙氨酸 异亮氨酸 亮氨酸 缬氨酸 甘氨酸
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。从Gly至Ile，R基团疏水性增加 Gly是唯一不含手性碳原子的氨基酸，不具旋光性， Gly的侧链介于极性与非极性之间，也把它归为非极性类。