蛋白质化学(1)

As an acid（proton donor）：
As a base（proton acceptor）：
不同pH 时氨基酸以不同的离子化形式存在：
正离子
两性离子
负离子
0.005
99.99
0.005
氨基酸所带净电荷为“零”时，溶液的pH值称为该氨
基酸的等电点（isoelectric point），以 pI 表示。
第二章 蛋白质化学 Chemistry of proteins
◇主要内容 □氨基酸、肽以及蛋白质的结构、性 质、功能。 □蛋白质的结构与功能的关系。 □基本实验技术，如氨基酸的分离、 纯化，蛋白质的分离、纯化、鉴定等。
第一节
概述
一、 蛋白质的化学概念
蛋白质是由许多不同的α-氨基酸 按一定的序列通过酰胺键（肽键）缩合 而成的，具有较稳定的构象并具有一定 生物功能的大分子。
酸性氨基酸，以Asp为例：
2.09 3.86 9.82
2.09+3.86
= 2.97
碱性氨基酸--以Lys为例：
a羧基：2.18； a 氨基：8.95； R侧链基团：10.53
对于侧链含有可解离基团的 氨基酸，其pI值决定于两性离 子两边的pK值的算术平均值。
练习
写出Cys的解离过程，并计算其等电点
消化
Pr
蒸馏
滴定
N% ×6.25
联机配套式，全自动操作 （加液、蒸馏、滴定、计算、打印记录）
K-435型12支管消化仪 （ 650℃高温消化）
凯氏定氮：蛋白质含量=含氮量×100/16
=含氮量×6.25
实例分析
在08年的“三聚氰胺奶粉”事件中，检测 发现在奶粉含有三聚氰胺（分子式 C3H6N6）。解释为什么在奶粉中添加三 聚氰胺会使奶中的蛋白的测定值偏高？
左旋：Ser、Leu、Pro、Trp、Phe等。
右旋：Ala、Ile、Glu、Asp、Val、Lys、Arg等
5）紫外光吸收：
色氨酸 Trp 酪氨酸 Tyr 苯丙氨酸 Phe
Phe（257nm）
Tyr（275nm）
Trp（280nm）
组成蛋白质的氨基酸中，Trp、Tyr
和 Phe对紫外光有一定的吸收，这是因 为它们分子中含有苯环，是由苯环的共
环 境 酸 碱 度 对 氨 基 酸 净 电 荷 的 影 响
3
pI=7.6
Henderson公式
pH=pKa+log[质子受体]/[质 子供体]
3、等电点的计算-中性氨基酸：以Gly为例
+ H
COOH H 3N
COO H 3N
K2
H
+
COO H 2N Gly CH
2
-
+
K1
+
CH
+
2
CH
+ -
鸟氨酸
瓜氨酸
（二）氨基酸的物理性质 一般性质 (General physical property)
1) 形态：均为白色结晶或粉末，不同氨基酸的晶型 结构不同。
2) 溶解性：一般都溶于水，不溶或微溶于醇，不溶
于丙酮，在稀酸和稀碱中溶解性好。
3) 熔点：氨基酸的熔点一般都比较高，一般都大于
200℃，超过熔点以上氨基酸分解产生胺和二氧化碳。
2）结构单位-氨基酸 (amino acids)
(Protein’s building-block units)
用酸，碱或酶将蛋白质进行彻底水解，可以 得到许多种氨基酸的混合物，说明氨基酸是蛋白 质的基本结构单位。
第二节 氨基酸 （amino acid, aa或AA）
（一）氨基酸的结构通式、分类、代号
2
-
Gly
Gly
K 1=
[Gly±] [H+]
[Gly+]
K 2=
[Gly- ] [H+]
[Gly±]
[H+]2=K1K2
pI时， [Gly+ ] = [Gly ]
[Gly±] [H+] [Gly±] K2 = K1 [H+]
pH=（pK1+pK2）/2
pI=（pK1+pK2）/2
pIGly =（2.34+9.60）/2= 5.97
COOH H 2N C R H
COOH H 3N
COO H 3N
H H 2N
COO C R
H
+
+
C R

C R
pH < pI
等电点pI
7.0
pH > pI
当溶液的 pH = pI时，氨基酸主要以两性离子形式存在。 pH < pI时，氨基酸主要以正离子形式存在。 pH > pI时，氨基酸主要以负离子形式存在。
②极性氨基酸(不带电荷的极性R基氨基 酸) ： Ser, Thr（含羟基） Tyr, Trp（芳香族） Cys （含硫） Gln, Asn（含酰氨）


③ R基团带负电荷氨基酸（含有两个羧基）： Glu（含γ羧基） Asp（含β羧基） ④ R基团带正电荷氨基酸（含有两个以上氨 基）： Arg（胍基） His（咪唑基） Lys（ε氨基）
Gln Cys Glu Val Ala H3N+— Gly Ile S Ser S Leu Val Cys Arg Asp Pro Lys
Asn —COO-
Lys Phe Tyr Thr Leu His
二
生物体的结构、贮藏、防御、电 子传递、信息的识别和传递等。
三、蛋白质的分类
球状蛋白质 根据分子形状分类 纤维状蛋白质
根据组成分类
简单蛋白质 结合蛋白质
（结合蛋白）
（简单蛋白）
四、蛋白质的组成
(Composition of proteins)
1）化学组成(元素组成)(Protein’s element composing)
100/15=6.25g蛋白每克氮
凯氏定氮法原理
1、消化:样品与硫酸和催化剂一同加热消化，使 蛋白质分解，分解的氨与硫酸结合生成硫酸铵。 2、蒸馏:碱化蒸馏使氨游离，用硼酸吸收。 3、滴定:以硫酸或盐酸标准溶液滴定，根据酸的 消耗量×换算系数，即为蛋白质含量 。
（ pK羧基＝1.71, pK氨基＝10.78， pK巯基＝8.33 ）
COOH
+H N—C —H 3 α
COO+H N—C —H 3 α
CH2
SH COO+H N—C —H 3 α
1.71
CH2
SH COO-
8.33
H2N—Cα—H
10.78
CH2
CH2
S-
S-
（2）按酸碱性分类：
中性 ：一氨基一羧基 酸性 ：一氨基二羧基
碱性 ：二氨基一羧基
Cells Also Contain Nonstandard Amino Acids
3）非蛋白质氨基酸 ---(Nonprotein amino acids)
组成人体蛋白质的氨基酸有20种，均属L-氨基酸， 而存在于自然界中的氨基酸有300多种。
4）构型：
组成蛋白质的氨基酸除Gly以外都有 手性碳原子，在三维空间上就有两种不 同的排列方式，它们互为镜影，这两种 不同的构型分别称为 D-型 和 L-型。
（组成蛋白质的氨基酸均为L-型）
旋光性：(Optical activity of amino acids)
组成蛋白质的氨基酸除Gly以外，都有手性 碳原子，所以都有旋光性，能使偏振光的偏振面 向左或向右旋转，向左旋转的称左旋，用“一” 号表示，向右旋转的称右旋，用“＋”号表示。
1)氨基酸的通式
定义：氨基酸是羧酸分子中α-碳原子上的一个氢 被氨基替代而成的化合物。（含有α－氨基的羧 酸）。
2)氨基酸的分类
（1）按其侧链R基团的极性和生理pH下 的带电状态 ①非极性疏水氨基酸(非极性R基氨基酸)： Val, Leu, Ile（支链） Gly（无旋光异构） Met（含硫） Phe（芳香族） Pro（亚氨基）
轭双键造成的。
（三）氨基酸的化学性质 （Chemical property of amino acids） 1、氨基酸的存在形式
氨基酸的两性离子形式
两性离子(dipolar ions) (兼性离子/偶极离子)
2、氨基酸的两性解离和等电点
。
氨基酸在水中的两性离子既能像酸一样放出质子，也 能像碱一样接受质子，氨基酸具有酸碱性质，是一类两性 电解质。