生物化学--第二章 蛋白质化学-蛋白质化学(2)

色氨酸 （Trg,W）
23
3, 杂环氨基酸
脯氨酸 （Pro,P）
组氨酸
（His,H）
14.12.2020
h
24
C.根据侧链（R基）酸碱性分为3大类
酸性氨基酸 2 种 碱性氨基酸 3种 中性氨基酸 15种
14.12.2020
h
25
小结：：二十种氨基酸的结构特点
➢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、酪氨酸 ➢含硫的氨基酸：半胱氨酸（含巯基）、
2.碱水解 ：（一般用5 mol/L氢氧化钠煮沸10-20小时。）
特点：⑴碱水解使氨基酸消旋，许多氨基酸被破坏，⑵但Trp不 被破坏。Arg可脱氨生成鸟氨酸及尿素。常用于测定Trp含量
3.酶水解：（目前用于蛋白质肽链断裂的蛋白水解酶称蛋白
酶（proteinase）已有十多种） 特点： 酶水解既不破坏氨基酸，也不引起消旋。但酶水解时间
14.12.2020
h
5
蛋白质主要元素组成：C、H、O、N、S 及 P、Fe、 Cu、Zn、Mo、I、Se 等微量元素。
这些元素在蛋白质中的
组成百分比约为：
碳 50％
蛋 白 质 平 均 含 N 量 为 16 ％ , 这 是 凯
氢 7％
氏定氮法测蛋白质含量的理论依据：
氧 23％ 氮 16%
蛋白质含量＝蛋白质含N量×6.25
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
14.12.2020
h
26
二十种常见蛋白质氨基酸的分类、结构及三字符 号
➢ 大多数的蛋白质都是由20种氨基酸组成。这 20种氨基酸被称为基本氨基酸。
14.12.2020
h
思考 9
1.酸水解：（常用 6 mol/L的盐酸或4mol/L的硫酸在105-
110℃ 20小时左右） 特点：⑴酸水解不引起氨基酸的消旋缺点：但Trp完全被破坏，
Ser和Thr部分破坏，Asn和Gln的酰胺基被水解
人的必需氨基酸: Lys Trp Phe Val Met Leu Ile Thr
一氨基一羧基ＡＡ
婴儿时期所需： Arg、His 早产儿所需：Try、Cys
二氨基一羧基ＡＡ(Lys、His、Arg)
一氨基二羧基ＡＡh (Glu、Asp)
27
不 常 见 蛋 白 质 氨 基 酸
14.12.2020
h
28
17
带电荷R基团氨基酸
14.12.2020
h
18
B.根据侧链的化学结构(R基）分为4大类
脂肪族 15种 中性脂肪族： 5种
含羟基或含硫：4种
酸性及酰胺：4种
碱性AA: 2种
芳香族
3种
杂环氨(亚)基酸 2种
14.12.2020
h
19
根据侧链的化学结构分为3大类：1脂肪族氨基酸 1.1，中性脂肪族氨基酸
命过程。因此，研究蛋白质的结构与功能始终是生命科学
最基本的命题。
•
生物体最主要的特征是生命活动，而蛋白质是生命
活动的体现者，具有以下主要功能：
• 1.催化功能，2.结构功能，3.运输和跨膜转运功能
4.贮存功能，5.运动功能, 6.调节功能，7.保护和防御功 能, 8.信息传递与识别功能， 9 特殊功能
硫 0—3％ 其他 微 量
除了上法外，还有 紫外比色法， 双缩脲法， Folin—酚,考马斯亮兰G—
250比色法（条件：蛋白质必须是可溶
的）测定蛋白质含量.
14.12.2020
h
6
蛋白质是生物体内必不可少的重要成分 (结构功能)
• 蛋白质占干重
人体中（中年人）
• 人体 45%
水55%
• 细菌 50%~80%
14.12.2020
h
14
A.根据侧链的极性分为2大类
非极性R基氨基酸 8种 极性R基氨基酸 12种 极性R基不带电荷的 7种
极性R基带电荷的 5种
14.12.2020
h
15
Leabharlann Baidu 根据侧链的极性分为2大类:1,非极性R基团氨基酸
14.12.2020
h
16
不带电荷极性R基团氨基酸
14.12.2020
h
甘氨酸 （Gly,G）
丙氨酸 （Ala,A）
缬氨酸 （Val,V）
亮氨酸 （Lue,L）
1.2,含羟基或硫脂肪族氨基酸
异亮氨酸 （Ile,I）
丝氨酸 14.12.2（02S0er,S）
苏氨酸
半胱氨酸 甲硫氨酸
（Thr,T） h
（Cys,C） （Met,M）
20
1.3，酸性氨基酸及酰胺
天冬氨酸 （Asp,D）
谷氨酸 （Glu,E）
天冬酰胺 （Asn,N）
谷氨酰胺 （Gln,Q）
14.12.2020
h
21
1.4，碱性氨基酸
赖氨酸 （Lys,K）
14.12.2020
精氨酸 （Arg,R）
h
杂环
组氨酸 （His,H）
22
2, 芳香族氨基酸
苯丙氨酸 （Phe,F）
14.12.2020
酪氨酸 （Tyr,Y）
h
第一章 蛋白质化学
第一节：概论 第二节：氨基酸 第三节：蛋白质一级结构及测序 第四节：蛋白质空间结构 第五节：蛋白质结构与功能的关系 第六节：蛋白质的性质 第七节：蛋白质的分离与纯化
14.12.2020
h
1
教学大纲
• 了解：了解三四级结构,蛋白质的功能和分
类；蛋白质的结构及其与功能的关系；
• 掌握：蛋白质基本的组成单位—氨基酸的
14.12.2020
h
37
• 中性氨基酸： • PI＝
A
B
14.12.2020
中性氨基酸 PI=(pK1 + pK2)/2
h
38
酸性氨基酸：
pI=(pK’1 + pK’2)/2
加电离图
14.12.2020
酸性氨基酸
pI=(pK1 + pK2)/2
h
39
14.12.2020
碱性氨基酸
pI=(pK’2 + pK’3)/2
14.12.2020
h
43
(1) 与亚硝酸反应：
此法也是VanSlyke法测氨基氮的理论基础。
该反应也用来判断蛋白质的水解程度。
N2一半来自氨基酸 除α-NH3外，ε-NH3亦可以发生反应，但速度 不如α-NH3快 ，前者3-4min即可完成
14.12.2020
h
44
(2) 与甲醛的反应：
（主要是因为没有合适的指示剂。封闭氨基后 使氨基酸的滴定范围变小，易于判断滴定终点。）
据R基团化 学结构分类
脂肪族ＡA（中性、含羟基或硫、酸性、碱性） 杂环ＡＡ(His、Pro)
芳香族ＡA(Phe、Tyr、Trp)
据R基团 极性分类
非极性R基团AA（８种）
不带电荷（７种） 极性R基团AA
带电荷：正电荷（３种）负电荷（２种）
据营养 学分类
据氨基、羧 基数分类
14.12.2020
必需ＡＡ 非必需ＡＡ
此法可以作为氨基酸含量测定的依据
14.12.2020
h
45
(3) 与2,4-二硝基氟苯 （2,4-DNFB）的反 应（Sanger反应）：
DNP-氨基酸为黄色， 它溶于乙酸乙酯；可 用之抽提并与标准的 DNP-氨基酸作比较。
ε-NH3、酚羟基也可 以有此反应，但反 应慢，且生成的 DNP-氨基酸不溶于 乙酸乙酯，而是保 留在水相里。
• 酪氨酸的max＝275nm， 275=1.4x103;
• 苯丙氨酸的max＝257nm 257=2.0x102;
• 色氨酸的max＝280nm， 280=5.6x103;
h
34
（二）酸碱性质
氨基酸的两性电离及等电点：
14.12.2020
h
35
pH< pI
pH = pI
pH > pI
净电荷为正
h
41
（三）化学性质
1.α-氨基参加的反应 2.α-羧基参加的反应 3. 侧链参加的反应 4.α-氨基与α-羧基共同参加的反应
14.12.2020
h
42
1.α-氨基参加的反应：
(1) 与亚硝酸反应： (2) 与甲醛的反应： (3) 与2,4-二硝基氟苯（2,4-DNFB）的反应（Sanger反应）： (4) 与苯异硫氰酸酯（PITC）反应（Edman反应）： (5) 与丹磺酰氯（DNS-Cl）的反应： (6) 与荧光胺反应 (7) 形成Schiff碱
14.12.2020
h
46
(4) 与苯异硫氰酸酯 （PITC）反应 （Edman反应）：
分离过程： 这些衍生物是无色的，酸 性条件下极稳定，可溶于 乙酸乙酯，经高压液相即 可分析出其N端的氨基酸 组成。
生成的肽链比原来少一个氨基 酸，可以进行下一轮反应，而 不需要彻底水解掉 ，此法是 自动氨基酸分析仪的基本原理
14.12.2020
h
47
(5) 与丹磺酰氯（DNS-Cl）的反应： Edman降解法的改进方法
酸水解生成的DNS－氨基酸（具有 荧光），用乙酸乙酯抽提，可得 到DNS－氨基酸，用色谱法分析 之，亦可不用分离，直接用纸电 泳或薄层层析法鉴定用DNS(二甲基
萘磺酰氯)测定N端氨基酸
原理与DNFB法相同，但水解后的 DNS氨基酸不需分离，可直接用 电泳或层析法鉴定，由于DNS有 强烈荧光，灵敏度比DNFB法高 100倍，比Edman法高几到十几 倍。可用于微量氨基酸的定量， 用Edman降解法提供逐次减少一 个残基的肽链，灵敏度提高，能 连续测定。多肽顺序自动分析仪， 样品最低用量可在5pmol。
长，反应不完全。
14.12.2020
h
10
（一）基本结构：L－α－氨基酸
结构特点： 1.都是L－α-氨基酸（除脯氨酸外） 2. R侧链不同 3.天然氨基酸都是L-构型的，（与标 准甘油醛的构型参照得出的）。
14.12.2020
h
11
α-氨基酸的通式(1)
14.12.2020
h
12
α-氨基酸的通式(2)
h
40
氨基酸等电点的计算
一氨基一羧基AA 的等电点计算：
一氨基二羧基AA 的等电点计算：
pK´1+pK´2
pI= 2
pK´1+pK´2
pI= 2
二氨基一羧基AA 的等电点计算：
pK´2+pK´3
pI= 2
可见，氨基酸的pI值等于该氨基酸的两性离子状态两侧
的基团(主要)pK′值之和的二分之一。
14.12.2020
非 蛋 白 质 氨 基 酸
14.12.2020
h
29
14.12.2020
h
30
二、氨基酸的性质
物理性质 化学性质 酸碱性质
14.12.2020
h
31
14.12.2020
Why?
h
32
（一）物理性质
1.溶解性：
多为白色晶体，除胱氨酸和Tyr外，一般都溶于水， 不溶或微溶于醇(Pro和Pro oH能溶于乙醇或乙醚中)不溶 于丙酮，稀酸和稀碱中溶解性好。氨基酸的熔点一般都 比较高，一般都大于200℃
蛋白质：是一切生物体中普遍存在 的，由天然氨基酸通过肽键连接而成的 生物大分子；其种类繁多，各具有一定 的相对分子质量，复杂的分子结构和特 定的生物功能；是表达生物遗传性状的 一类主要物质。
14.12.2020
h
4
一、蛋白质的生物学功能
•
蛋白质（protein）是生活细胞内含量最丰富、功能
最复杂的生物大分子，并参与了几乎所有的生命活动和生
2.旋光性：除甘氨酸外的氨基酸均有旋光性。
3.光谱性质： 含苯环氨基酸(色氨酸(Trp)、酪氨酸(Tyr)和苯丙氨酸(Phe) )
大π键有很强的紫外吸收。
Tyr:275nm;Phe:257nm;Trp280nm
蛋白质的最大光吸收在280nm
14.12.2020
h
33
14.12.2020
Trp,Tyr,Phe 的 紫外吸收光谱
氨基
+ H3 N
COO-
H
14.12.2020
R group
h
H = Glycine CH3 = Alanine
13
Juang RH (2004) BCbasic
（二）氨基酸的分类
根据是否构成蛋白质可分为蛋白质AA和非蛋 白质AA
1.常见的蛋白质(组成蛋白质)氨基酸有(20种) 2.不常见蛋白质氨基酸 3.非蛋白质氨基酸
净电荷=0
净电荷为负
氨基酸的等电点（isoelectric point PI）可以定义为：氨
基酸所带正负电荷相等,在电场中既不向阳极也不向阴极移动
时的溶液pH。
14.12.2020
h
36
A
B
左图是甘氨酸的电离酸
碱滴定曲线，
第一个拐点:pK’1 : 羧基解离50%的状态， 第二个拐点:等电点， 第三个拐点pK’2 : 氨基解离50%的状态。
分类、结构和性质；掌握蛋白质的一、二级 结构，蛋白质的理化性质与分离纯化的方法； 蛋白质测序方法
• 重点、难点：氨基酸的分类、结构和性
质；蛋白质的理化性质、加蛋白质测序方法
14.12.2020
h
2
第一节 蛋白质概述
蛋白质生物学功能 蛋白质元素组成 蛋白质的水解
14.12.2020
h
3
蛋白质的定义
蛋白质19%
• 真菌 14%~52%
脂肪19%
• 酵母菌 14%~50%
糖类＜1%
• 白地菌50%
无机盐7%
14.12.2020
h
7
第二节：氨基酸
一、氨基酸的结构与分类 二、氨基酸的性质
14.12.2020
h
8
一、蛋白质的水解
➢ 蛋白质完全水解得到各种氨基酸的混合物， 部分水解通常得到多肽片段。最后得到各种氨基 酸的混合物。所以，氨基酸是蛋白质的基本结构 单元。