氨基酸和蛋白质一级结构ppt课件

三字母缩写 Gly Ala Val Leu Ile Pro Phe Tyr Trp Ser Thr Cys Met Asn Gln Asp Glu Lys A rg His
单字母符号 G A V L I P F Y W S T C M N Q D E K R H
1.1.1 20种标准氨基酸可以按其侧链分类
2、R为芳香族基团的氨基酸 苯丙氨酸（-氨基-β -苯丙酸）是一个含有苯基的氨基酸。酪氨酸（-
氨基-β -对羟基苯丙酸）的结构类似于苯丙氨酸，称之对羟基苯丙氨酸。 酚是个比较弱的酸，所以酪氨酸侧链的pKa值为10.5。色氨酸（β -吲哚-氨基丙酸）的侧链带有一个双环的吲哚基，所以色氨酸又称之吲哚丙氨酸。 三种芳香族氨基酸都吸收紫外光，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。
有几种与氨基酸的氨基反应的试剂常用来鉴定蛋白质和多肽的N-末端氨 基酸残基。
2,4-二硝基氟苯（2,4-dinitrofluorobenzene, DNFB）也叫做Sanger试剂。 DNFB在弱碱性溶液中与氨基酸发生取代反应，生成黄色化合物二硝基苯基 氨基酸（dinitro phenyl amino acid, DNP氨基酸）（图1.8a）。
1.1.3 使用离子交换层析可将各种氨基酸分开
层析（chromatography）也称之色谱（来自Chroma），其基本原理是分
析样品作为流动相流过固相时，样品中的各个成分与固相进行着不同程度的 相互作用，使得样品中的各个成分在固相中的迁移率产生了差别，从而达到 分离样品的目的。
根据固相与样品中各个成分之间相互作用的种类的不同，又有离子交换层
电基团相互作用，结果X＋与Na＋交换，即发生阳离子交换后，形成SO3－X＋。
1.1.4 氨基酸可进行特征的化学反应
氨基酸的-氨基、-羧基以及氨基酸的各种侧链基团可进行很多种化学反 应。氨基酸与茚三酮（ninhydrin）的反应是一个检测和定量氨基酸和蛋白 质的重要反应。茚三酮在弱酸性溶液中与氨基酸共热，所有具有游离氨基的 氨基酸都生成紫色化合物（470）（图1.7）。然而由于脯氨酸是一个亚氨基 酸，所以与茚三酮反应生成的是黄色化合物（440）。
半胱氨酸
121
1 .9 6
8 .1 8
蛋氨酸
149
2 .2 8
9 .2 1
天冬酰胺
132
2 .0 2
8 .8 0
谷氨酰胺
146
2 .1 7
9 .1 3
天冬氨酸
133
1 .8 8
9 .6 0
谷氨酸
147
2 .1 9
9 .6 7
赖氨酸
146
2 .1 8
8 .9 5
精氨酸
174
2 .1 7
9 .0 4
组氨酸
蛋白质中 出 现 的 几 率 (% )*
7 .5 9 .0 6 .9 7 .5 4 .6 4 .6 3 .5 3 .5 1 .1 7 .1 6 .0 2 .8 1 .7 4 .4 3 .9 5 .5 6 .2 7 .0 4 .7 2 .1
氨基酸的-COOH基是个弱酸，利用Henderson-Hasselbalch方程可以计算任何 pH下离子化基团的比例。
引入SO3－Na＋ 或COO －H＋基团的叫做阳离子交换体；引入N＋（C2H5）Cl－基团的叫做阴离子交换 体。
分离氨基酸常用的是带有耐酸性非常强的磺酸根SO3－Na＋（以盐的形式 出现）的强阳离子交换树脂。首先将这种树脂填充到柱子中，然后注入含有
样品的流动相，样品中含有阳离子成分X＋，通过静电吸引，与树脂中的带
3、R为含硫基团的氨基酸 蛋氨酸和半胱氨酸是两个含硫氨基酸。蛋氨酸（-氨基-γ -甲硫基丁酸）
是个疏水氨基酸，它的侧链上带有一个非极性的甲基硫醚基，不过其中的 硫原子是亲核的。半胱氨酸（-氨基-β -巯基丙酸）侧链上含有一个巯基 （-SH），所以又称之巯基丙氨酸。虽然半胱氨酸的侧链显得有点疏水性， 但-SH也是一个高反应性的基团。
表1.1 20种标准氨基酸的英文名称及简写符号
中文名称 甘氨酸 丙氨酸 缬氨酸 亮氨酸 异亮氨酸 脯氨酸 苯丙氨酸 酪氨酸 色氨酸 丝氨酸 苏氨酸 半胱氨酸 蛋氨酸 天冬酰胺 谷氨酰胺 天冬氨酸 谷氨酸 赖氨酸 精氨酸 组氨酸
英文名称 Glycine Alanine Valine Leucine Isoleucine Proline Phenylalanine Tyrosine Tryptophan Serine Threonine Cystine M ethionine Asparagine Glutarnine Aspartic acid Glutamic acid Lysine A rg in in e Histidine
1氨基酸和蛋白质的一级结构
1.1 蛋白质是由二十种不同的氨基酸构成的 1.1.1 二十种氨基酸可以按其侧链分类 1.1.2氨基酸的离子状态取决于环境的pH 1.1.3 使用离子交换层析可将各种氨基酸分开 1.1.4 氨基酸可进行特征的化学反应
1.2蛋白质中的氨基酸是通过肽键连接的 1.3肽可以化学合成 1.4蛋白质可以通过各种生物化学技术纯化
通过氨基酸的滴定曲线可以确定氨基酸的各个解离基团的pKa值。图1.4 给出了丙氨酸和组氨酸的滴定曲线。丙氨酸有两个可解离基团，-COOH
和-NH3＋，它们的pKa值分别是2.4和9.9，每一个值都是位于滴定曲线缓 冲区的中心。组氨酸有3个可解离基团，即-COOH、-NH3＋和侧链基团 咪唑基，pKa值分别是1.8、6.0和9.3，也都是处于缓冲区的中心。
〖RCOOH〗
-氨基的pKa值的范围是8.7至10.7。它的共轭碱（游离的胺-NH2）对共轭酸 （质子化的胺-NH3＋）的比，在pH7时为1:1000。计算表明，在中性pH条件 下，游离氨基酸主要是以兼性离子形式存在的。所以将一个氨基酸画成带有COOH和-NH2基团的形式是不合适的。因为不存在这样一种pH，即在这一 pH下，-COOH和-NH2都占优势。 脯氨酸的氨基（pKa＝10.6）在中性pH条件下也是质子化的碱基形式，虽然侧 链与-氨基结合，脯氨酸在pH7时仍是一种兼性离子。
9 .6 2
亮氨酸
131
2 .3 6
9 .6 0
异亮氨酸
131
2 .3 6
9 .6 8
脯氨酸
115
1 .9 9
1 0 .9 6
苯丙氨酸
165
1 .8 3
9 .1 3
酪氨酸
181
2 .2 0
9 .1 1
色氨酸
204
2 .3 8
9 .3 9
丝氨酸
105
2 .2 1
9 .1 5
苏氨酸
119
2 .1 1
9 .6 2
丹磺酰氯（dansyl chloride）是5-二甲基氨基萘-1-磺酰氯（5dimethylaminonaphthalene-1 -sulfonyl chloride）的简称。丹磺酰氯与 氨基酸反应生成荧光性质强和稳定的磺胺衍生物（图1.8b），也常用 于多肽链的N末端氨基酸的鉴定。
苯异硫氰酸酯（phenylisothiocyanate, PITC）在弱碱性条件下，与氨 基酸反应生成苯乙内酰硫脲（phenylthiohydantoin, PTH）衍生物，即 PTH-氨基酸（图1.8c），此反应又称之Edman反应，该反应是蛋白质或 多肽氨基酸序列测定常用的反应。
1.1 蛋白质是由二十种不同的氨基酸构成的
蛋白质是由氨基酸构成的聚合物，所有生物都是利用这20种氨基酸作为 构件组装成各种蛋白质分子的。因此这20种氨基酸被认为是通用的或是标 准的氨基酸。尽管氨基酸的种类有限，但由于氨基酸在蛋白质中连接的次 序以及氨基酸数目的不同，所以可以组装成几乎无限的不同种类的蛋白质。 20种氨基酸都被称之-氨基酸，因为-氨基酸分子中的-碳（分子中第2 个碳，C）结合着一个氨基和一个酸性的羧基，此外C还结合着一个H原 子和一个侧链基团（用R表示）。每一种氨基酸的R都是不同的，侧链上 的碳依次按字母命名为、、和碳，分别指的是第3、4、5和6位碳。
析、分子筛层析和吸附层析等各种层析方法。通常都是将固相装到一个柱子 里，然后使流动相流过柱子（有时需要加压力），这样的层析方法叫做柱层 析（column chromatography）。
如果被分离的样品中各个成分受溶液pH的影响，有时带正电荷，有时带 负电荷，此时就可利用离子交换层析方法进行样品的分离。离子交换层析 的固相是离子交换体，其中有离子交换树脂、离子交换纤维素、离子交换 葡聚糖。通常是以树脂、或是纤维素、或是葡聚糖作为基质，这些基质具有 网状结构，
〖共轭碱〗 pH＝pKaα ＋log－－－－－－－
〖弱酸〗
从表1.2可以看出，游离氨基酸的-COOH的pKa值的范围是1.8至2.5。对于一 个典型的氨基酸它的-COOH的pKa值大约是2，羧酸盐对羧酸的比是 100000 :1，所以在中性pH条件下，占优势的成分是羧酸盐离子。
〖RCOO－〗 7.0＝2.0＋log－－－－―――
1.4.1柱层析常用于蛋白质的分离纯化 1.4.2电泳分离蛋白质是根据蛋白质在电场中的迁移率 1.5蛋白质的一级结构就是蛋白质的氨基酸序列 1.5.1蛋白质的氨基酸组成可以定量确定 1.5.2 Edman降解方法常用于氨基酸序列的测定 1.5.3大蛋白被水解成肽段后再测序 1.5.4蛋白质一级结构的比较可以揭示进化关系
1.2蛋白质中的氨基酸是通过肽键连接的
一个氨基酸的-羧基与另一个氨基酸的-氨基缩合，通过形成的酰胺键将 两个氨基酸连接在一起，这个酰胺键称之肽键（peptide bond）（图1.9），氨 基酸缩合生成的产物称之肽（peptide）。