知识点总结：蛋白质及氨基酸生化基础

蛋白质

▲蛋白质的化学知识

历史

1.1838, Mulder发现了组成生物体的复杂含氮物。

2.1902, Fischer, Hofmeister同时提出肽键理论。(Nobel，1902)

3.1950, Pauling提出蛋白质的二级结构的基本单位：α-螺旋和β-折叠，肽键6个原子在同一平面。(Nobel，

1954)

4.1953, Sanger确定了牛胰岛素一级结构。(Nobel，1958)

5.1961, Anfinsen证明蛋白质的一级结构决定其三级结构, 利用核糖核酸酶的变性和复性

20种氨基酸–一级氨基酸， Primary amino acid

⏹缩写

丙氨酸（Ala），缬氨酸（Val），亮氨酸（Leu），异亮氨酸（Ile），脯氨酸（Pro），苯丙氨酸（Phe），色氨酸（Trp），蛋氨酸/甲硫氨酸（Met），甘氨酸（Gly），丝氨酸（Ser），苏氨酸（Thr），半胱氨酸（Cys），酪氨酸（Tyr），天冬酰胺（Asn），谷氨酰胺（Gln），赖氨酸（Lys），精氨酸（Arg），组氨酸（His），天冬氨酸（Asp），谷氨酸（Glu）

口诀：

⏹分类及特性：

✓非极性，通过疏水作用稳定蛋白质的结构, Met, Val, Ala, Gly, Ile, Leu

✓芳香族氨基酸，相对非极性，都能参与疏水作用。Trp, Try, Phe

✓极性不带电：水中溶解度较大或更加亲水，可以与水形成氢键。Ser, Thr, Cry, Asn, Gln, Pro

✓植物受到逆境条件的危害，积累Pro。积累一定量的溶质降低水势。Pro主要以游离状态广泛存在于植物中，水溶性最大的氨基酸，具有较强的水和能力。Pro大量积累，含量甚至高达百倍以上。

✓带正电和的三个碱性氨基酸，最为亲水，侧链上有第二个氨基，Arg有带正电的胍基，His有可带电的咪唑基。Lys

✓旋光性与手性原子上的构型没有确定的关系。

⏹氨基酸的理化性质

✓一般物理性质：无色晶体，熔点较高，溶解度各不同，在紫外有特征吸收的仅三个芳香族的氨基酸Trp、Tyr、Phe。测定280nm处的紫外吸收值。

✓两性电解质：同一氨基酸分子上可以同时解离携带正电荷和负电荷，被称为两性电解质ampholyte。氨基和羧基在不同的PH条件下表现出不同的解离状态。电荷总量为零时（净电荷为零），溶液的PH值为等电点 isoelectric point, pI.

✓ -氨基参与的反应

➢与亚硝酸反应（Van Slyke 定氮）

➢与甲醛发生羟甲基化反应，直接测定氨基酸浓度。

➢烃基化反应（DNFB）法，二硝基氟苯法，桑格反应，Sanger reaction, 鉴定多肽N端氨基酸的重要方法

➢烃基化反应（PITC）法。Edman氨基酸顺序分析法。N端测序，苯异硫氰酸酯。能够不断重复循环，将肽链N端氨基酸逐一进行标记和解离。

➢酰基化反应（丹磺酰氯法），N端测序，丹磺酰-氨基酸有很强的荧光性质，DNS-Cl

➢酰基化反应（氨基保护反应），用于保护氨基以及肽链合成

➢生成西佛碱，多种酶促反应的中间过程

➢脱氨基反应：酶催化的反应

✓羧基的化学反应

➢Strecker降解：弱氧化剂（次氯酸钠）作用下生成NH3和醛；特殊条件下还原成醇、醛；与肼反应，C端氨基酸分析

➢成盐成酯，成盐后COOH被保护；酰卤；叠氮化反应，作为多肽合成活性中间体，活化羧基；脱羧

✓侧链的化学反应

➢羟基：酯化（磷酸化），修饰蛋白质

➢巯基：氧化还原，与金属离子的螯合可用于体内解毒

✓氨基和羧基共同参与

➢茚三酮反应（定性、定量），紫色产物，Pro黄色，比色测定和纸层析显色

➢成肽反应

▲理化性质、测定及分离纯化

理化性质：

➢蛋白质溶液是一种胶体溶液；

➢特定的空间构象，分子量一定–分子筛层析

➢大部分pH条件下，蛋白质分子同时存在两种电荷–等电点沉淀，盐溶，盐析，电泳，离子交换层➢一般而言，蛋白质上同时存在疏水和亲水区域–有机溶剂沉淀，疏水层析（反相层析）

胶体性质：分子量大，一万到百万。球状蛋白质表面亲水，形成水化膜，从而阻止蛋白质颗粒的相互聚集。

颗粒大小：1-100nm之间，属胶体。稳定亲水胶体的因素：水化膜，表面电荷相同

蛋白质分子扩散速度慢，不易透过半透膜，粘度大，将混有小分子杂质的蛋白质溶液置于半透膜制成的透析袋或管内，浮于流动动水或适宜的缓冲液中，小分子杂质易从袋中透出，保留了比较纯化的蛋白质，即透析（dialysis）。

蛋白质大分子溶液在一定溶剂中超速离心时可发生沉降。沉降速度与离心加速度之比值即为蛋白质的沉降系数S。s = v/w2r；沉降系数以每单位重力的沉降时间表示，蛋白质、核酸、核糖体、病毒等的沉降系数通常为1-200*10-13s，10-13这个因子叫做沉降单位S。

两性电离和等电点：氨基酸分子中除两端游离的氨基和羧基外，Glu、Asp残基中的γ和β羧基，Lys残基中的ε-氨基，Arg的胍基和His的咪唑基。作为带点颗粒，在电场中移动，移动方向取决于蛋白质分子所带电荷性质。蛋白质的电荷即决定于分子组成中碱性和酸性氨基酸的含量，又受所处溶液的pH影响。当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质游离成正、负离子的趋势相等，即成为碱性离子（净电荷为0），此时溶液的pH值成为蛋白质的等电点。

➢pH=pI，净电荷为零，电场中不移动；

➢pH大于pI，带负电，向阳极移动；

➢pH小于pI，带正电，向阴极移动；

➢pI时，蛋白质失去了胶体的稳定条件，没有相同电荷相互排斥的作用，不稳定，溶解度最小，易沉淀。 蛋白质的变性，denaturation