第二章 蛋白质

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如果含有极性基团较多,容易形成氢键,也比较稳定; 如果蛋白质肽链相邻地方含有两个R基比较大的氨基酸,则 发生折叠的时候彼此排斥力较大,基本上不能靠在一起。
练习
• 下列各种符号代表什么氨基酸?各种氨 基酸以什么符号表示? • Val,Ile,Phe,Thr,Trp,Cys,Tyr, Pro • 精氨酸、组氨酸、天冬酰胺、甘氨酸、 丝氨酸
H3N+
H+
+ H + H
C H 0 总电荷
COOH
COO H
总电荷 “+”
水溶后等电荷状态 加 碱 OH- - - R OH OH
+ H3N H N H 3 2N
H2O
C H
COOH
COO
总电荷 “ 0 -”
氨基酸的两性解离
根据酸碱质子理论,氨基酸在水中
的兼性离子既起酸的作用,也起碱的作用。 当氨基酸完全质子化时,可看作是多元 酸
*Henderson-Hasselbalch方程
亨德森-哈塞尔巴尔赫方程
• pH = pKa+lg([质子受体]/[质子供体])
• 例题1:计算Lys的ε –NH3+ 20%被解离时的溶液pH值。 ( ε –NH3+解离常数为10.53) • 例题2:计算0.25mol/L的His溶液在pH6.4时各种离子形 式的浓度。(COOH,咪唑基,NH3+解离常数分别为 1.82,6.00,9.17)
R基不解离的中性氨基酸,二元酸 酸性和碱性氨基酸,三元酸
当溶液为某一pH值时, 氨基酸分子中所含的正负 电荷数目正好相等,净电荷为0。 这一pH值即为氨基酸的等电点(pI)。
Ka1
Ka2
思考:怎么计算氨基酸的等电点呢?
pK1+pK2 pI=—————— 2
pK1
pK2
A 甘 侧链不可电离 氨 氨基酸等电点 的计算方法 酸
半胱氨酸,甲硫氨酸 • 1 含有S元素的氨基酸为________
丝氨酸,苏氨酸,酪氨酸 • 2 含有羟基的氨基酸有________
精氨酸,赖氨酸,组氨酸 • 3 碱性氨基酸为_______ 天冬氨酸,谷氨酸 • 4 极性带负电的氨基酸为________ 甘氨酸 • 5 没有不对称C原子的氨基酸为_______
• HCl H+ + Cl-
酸碱质子传递平衡和平衡常数K
• 酸(HA)与碱(B-)的质子传递反应, 达到平衡后反应物和产物的浓度都不变,则有: • HA + BA- + HB
• 达到平衡时,产物浓度的乘积与反应物浓度的乘积之比 则为其质子传递平衡常数K ,即:
• 在一定温度下, K值一定。值愈大,表示质子从HA中 转移给B的能力愈强。
• 3.Asp的pK1=2.09,pK2= 3.86, pK3=9.82,其pI等于________。
中性氨基酸pI一般为6.0左右 Question:为什么偏酸性? 答案:-COOH解离程度略大于-NH2的得质子 能力 Question :酸性氨基酸的pI(更偏酸,更偏碱)? 更酸(3.0 左 右) 碱 性 氨 基 酸pI 更 碱(7.6~10.7)? 提 问: 大 多 数 氨 基 酸 在 中 性(pH=7) 时, 带 电? 负
H CH3
第 二 章 蛋 白 质
2.1 蛋白质概述
一 蛋白质的概念 二 蛋白质的功能
三 蛋白质的分类
四 蛋白质的元素组成
• 蛋白质摄入量过多或过少是 否对人体产生影响?
小测试
如何计算一天的蛋白质需要量
以下数字是不同年龄的人所需蛋白质的指数: 年 龄 1—3 4—6 7—10 11—14 15 —18 19以上 指 数 1.80 1.49 1.21 0.99 0.88 0.79 其计算方法为: 先找出自己的年龄段指数;再用此指数乘以自己体重 (公斤);所得的答案就是一天所需要的蛋白质克数。 例如:体重50公斤,年龄25岁,其指数是0.79。 0.79×50=39.5克。这就是一天所需要的蛋白质的量。 注意,早餐必须摄取充分的蛋白质。
RS命名系统就是:最小的基团位于 观测者的对面,手性中心连接的4个 取代基按原子序数依次排列,从大 到小基团按顺时针方向排列称为R型 ,而按逆时针方向排列者称为S型。
A A>B>C >D A B D B C D C D C A B D C B A
cou n te rcl ock wise ---- S
一 氨基酸的结构与分类
二十种氨基酸 除Gly外全是 不对称分子, 为L-构型
H
α碳原子,不对称碳原子 侧链
20 种 基 本 氨 基 酸 的 名 称 与 符 号 ( 重 点 )
alanine arginine asparagine aspartic acid cystine glutamine glutamic acid glycine Histidine isoleucine leucine lysine methionine phenylalanine proline serine threonine tryptophan tyrosine valine
三 蛋白质的分类
• 1 按照功能分类:

营养储存蛋白
结构蛋白
运输蛋白
收缩运动蛋白
受体蛋白
激素蛋白
防御蛋白
细胞激动素
毒素蛋白
• 2 按组成成分分类:
简单蛋白质(单纯蛋白) :仅仅由 氨基酸构成。 缀合蛋白质(复合蛋白) :除了氨 基酸外还有其它构成成分辅基。
请给出辅基的定义:
四 蛋白质的元素组成
(三)氨基酸的光吸收
• 20种常见氨基酸在可见光区域无光吸 收,但在远紫外有光吸收。在近紫外 区域(λ 200-400nm),酪氨酸、苯 丙氨酸、色氨酸由于具有苯环共扼双 键因此有光吸收现象。
280nm 5.6×103
摩 尔 吸 光 系 数
275nm 1.4×103
257nm 2.0×102
*比色法测定氨基酸或蛋白质含量
基酸分为三大类: 非极性氨基酸(脂肪族、芳香族)
极性不带电荷
极性带电荷的氨基酸(正电、负电)
非 极 性 脂 肪 族 侧 链 氨 基 酸
甘氨酸
丙氨酸 缬氨酸
亮氨酸
异亮氨酸
甲硫氨酸
缬亮丙甘异脂链
非极性芳香族侧链氨基酸
脯酪苯色杂芳环
极 性 不 带 电 侧 链 氨 基 酸
丝苏半蛋羟巯添 再加天谷两酰胺
• 关于氨基酸的叙述哪一项是错误的? • A.赖氨酸和精氨酸是碱性氨基酸
• B.酪氨酸和苯丙氨酸含苯环
• C.亮氨酸和缬氨酸是支链氨基酸
• D.谷氨酸和天冬氨酸含两个氨基
*必需氨基酸

人和动物维持正常生理功能所必需,而又不能自身 合成的氨基酸称为必需氨基酸(essential amino acids)。
• 1 氨基酸是两性电解质
两性电解质 两(兼)性离子 或偶极离子
两性电解质:在水溶液中,既可以做为酸放出H离子,又可以 做为碱接受H离子,具有这样性质的物质叫做两性电解质。 两性离子:带相反电荷的极性分子叫做两性离子(偶极离子)。 主要指氨基酸在晶体中的存在形式。
加 酸 水溶后等电荷状态
R H3N

必需氨基酸包括赖氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、亮 氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、苏氨酸、色氨酸、组氨 酸和精氨酸,其中组氨酸和精氨酸,人虽然能合成, 但效率低,尤其在婴幼儿时期,需要由外界供给。 口诀:异亮色苏苯赖蛋缬 (一两色素本来淡些)
二 氨基酸的性质
溶解性
旋光性 酸碱性 吸光性
1.氨基酸的溶解性、旋光性和光吸收
• 1.氨基酸在等电点时,主要以 __________离子形式存在,在pH>pI 的溶液中,大部分以________离子形 式存在,在pH<pI的溶液中,大部分 以________离子形式存在。 • 2.组氨酸的是pK1(α-COOH)值1.82, pK2 (咪唑基)值是6.00, pK3(α-NH3+) 值是9.17,它的等电点是__________。
肽键将氨基酸与氨基酸头尾相连
二 蛋白质的功能
• 生命体有各种各样的功能,Biblioteka Baidu功能的实现 完全依赖于蛋白质,蛋白质是生物功能最 直接的体现者。
蛋白质的功能
生物催化作用(酶) 免疫保护 物质运输 运动与支持 细胞间信号转导
The protein keratin(角蛋白)is the chief structural components of hair, scales, horn, wool, nails and feathers.
丙氨酸 精氨酸 天冬酰胺 天冬氨酸 半胱氨酸 谷氨酰胺 谷氨酸 甘氨酸 组氨酸 异亮氨酸 亮氨酸 赖氨酸 甲硫氨酸 苯丙氨酸 脯氨酸 丝氨酸 苏氨酸 色氨酸 酪氨酸 缬氨酸
Ala Arg Asn Asp Cys Gln Glu Gly His Ile Leu Lys Met Phe Pro Ser Thr Trp Tyr Val
• 请计算:某品系的100克小麦,经检测发现含N 量是1.6克,粗略估算该品系小麦的蛋白含量?
小麦蛋白含量(%)=(1.6 ×5.7)/100=9.12%
2.2 氨基酸的结构与性质
一 氨基酸的结构与分类 二 氨基酸的性质 三 氨基酸的分离分析
• 各种生物发现的氨基酸已 经近300种,但是组成蛋白 质的氨基酸(基本氨基酸) 只有20种。
无色晶体,熔点较 高(200~300℃)。
溶于水而不溶于非 极性的有机溶剂,但 不同的氨基酸在水中 的溶解度差别很大。
L-构型与D-构型
半胱氨酸是否具有旋光性? 胱氨酸是否具有旋光性?
• 酸碱的定义(质子理论)
• 酸(acid):凡能给出质子(H+)的物质。 • 碱(base):凡能接受质子的物质。 • 即酸是质子的给体,碱是质子的受体。
• • • • • • A=lg(I0/I)=-lgT =ε× c × l(比尔定律) A为吸光度或者光密度 ε为摩尔吸光系数 c 为蛋白质浓度 mol/L l 为光程厚度 cm
• 1)氨基参加的反应 − 与HNO2的反应 − 与甲醛的反应 − 酰基化和烃基化反应 • 2)羧基参加的反应 − 成酯与成盐反应 − 酰氯化与酰胺化反应 • 3)氨基和羧基共同参加的反应 − 与茚三酮的反应 − 形成肽键 • 4)侧链具有的反应 − 形成二硫键 − 成酯反应
异构体的命名- 相对构型
DL命名系统是生物化学惯用命 名法,DL构型的定义是以人为 的规定的甘油醛构型比较而得 到的。并不是实际测出的,所 以叫相对构型。 与L-甘油醛相联系的立体异构 体被指定为L型。与D-甘油醛相 联系的立体异构体被指定为D型 。
请大家记忆DL甘油醛
L-丝氨酸
D-丝氨酸
异构体的命名- 绝对构型
• 蛋白质元素组成: C、H、O、N四种元素(大量)
S,P,Fe、Cu等(微量)
• 各种蛋白质氮元素的含量都接近16%。 • 样品中蛋白质含量/含氮量称作蛋白质系数。动物 材料的蛋白质系数为6.25,植物材料的蛋白质系 数在5.7左右-微量凯氏定氮法的测定原理。
• 蛋白含量=氮含量×6.25(5.7)
cl ock wi se ---- R
常见功能团的优先顺序:
-SH>-OR>-OH>-NH2>-COOH>-CONH2> -CHO>CH2OH>-C6H5>-CH3>-H
费歇尔投影式注意事项:
焦点表示不对称C,四个端点连四个不同的基团 四个基团的空间关系:“横”前“竖”后
请判断RS构型
H
CH3
OH H Cl
带正电荷侧链氨基酸
赖氨酸
精氨酸
组氨酸
天谷精赖组酸碱
带负电荷侧链氨基酸
天谷精赖组 酸碱
天冬氨酸 谷氨酸
• 由于这20种氨基酸的物理化学性质(如极性、酸碱性、芳香 性、体积、交联能力、形成氢键能力、构象柔性)的差异, 导致所形成的蛋白质性质具有较大差别。
• 蛋白质中含有大量半胱氨酸,容易形成二硫键,比较稳定;
Asx Asx Glx Glx
A R N D C Q E G H I L K M F P S T W Y V
20种基本氨基酸助记口诀 • 缬亮丙甘异脂链 • 丝苏半蛋羟巯添 • 天谷精赖组酸碱 • 脯酪苯色杂芳环 • 再加天谷两酰胺 • 20氨基酸也不难
2 氨基酸的分类
• 我们按照氨基酸侧链极性将20种氨
的 滴 定 曲 线
pK1+pK2 pI=————— 2
K1
K2
K3
B 侧链可电离氨基酸等 电点的计算方法
pK1+pK2 pI=—————— 2
赖 氨 酸 的 滴 定 曲 线
K1
K2
K3
pK2+pK3 pI=—————— 2
结 论
• 等电点只与两性离子两侧的pKa值有关。
• 知识的延伸 利用各种氨基酸等电点不同,可进行电泳 分离(如Gly,Asp,Lys) 请思考:等电点时,氨基酸溶解度最小还 是最大?
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