氨基酸和肽学习.pptx

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1、第一章第一章 蛋白质化学蛋白质化学 Chapter 1 protein第1页/共82页蛋白质protein的生物学意义1.生物化学反应需酶（protein）来催化2.小分子物质运输需protein协助3.肌肉收缩（运动）肌球蛋白和肌动蛋白的相对滑动4.干扰素（protein）和高度专一的抗体（protein）架构防御体系5.遗传信息的控制6.细胞膜的通透性7.高等动物的记忆、识别机构等第2页/共82页蛋白质的元素组成50-55%碳6-8%氢20-23%氧15-18%氮0-4%硫微量P、Fe、Zn、Cu、Mo、I等氮含量平均值为16%洗涤剂专用脂肪酶洗涤剂专用脂肪酶第3页/共82页蛋白质的氨基酸

2、组成蛋白质的构件分子（基本组成单位）：氨基酸氨基酸：含有氨基的羧酸蛋白质由20种氨基酸组成19种-氨基酸1种-亚氨基酸（Pro）OOH HC CN N第4页/共82页第5页/共82页组成蛋白质的基本单位是氨基酸（amino acidamino acid）。如将天然的蛋白质完全水解，最后都可得到约2020种不同的氨基酸。这些氨基酸中，大部分属于L-L-氨基酸。其中，脯氨酸属于L-L-亚氨基酸，而甘氨酸则属于-氨基酸。一、氨基酸结构和分类一、氨基酸结构和分类第6页/共82页1、氨基酸的结构通式除脯氨酸 Pro 外（甘氨酸 Gly 的R基为H），其他均具有如下结构通式。-氨基酸的通式可变部分可变部分

3、不变部分不变部分 第7页/共82页氨基酸的结构特点 都是都是-氨基酸，氨基酸，-C-C上连有上连有1 1个个-NHNH2 2 和和1 1个个-COOH-COOH；pHpH中性，氨基酸为中性，氨基酸为兼性离子兼性离子，即即 -NH-NH3 3和和 -COO-COO ；第8页/共82页R R OONH3NH3R R 第9页/共82页氨基酸的结构特点 除了除了GlyGly，C C 为手性为手性C C原子，原子，IleIle（异亮）和（异亮）和ThrThr（苏）（苏）有有2 2个手性个手性C;C;-C-C都为不对称碳原子，氨基酸具有旋光性，表示为都为不对称碳原子，氨基酸具有旋光性，表示为左左(-)(-

4、)右右(+)(+)；R R 第10页/共82页每一种氨基酸都有每一种氨基酸都有D-D-型和型和L-L-型两种立体异构体，型两种立体异构体，将羧基写在将羧基写在-C-C上端时，氨基在右边为上端时，氨基在右边为D-D-型，型，氨基在左边为氨基在左边为L-L-型；型；构成蛋白质中的氨基酸，即构成蛋白质中的氨基酸，即 2020种（实种（实1919）都为）都为L-L-型；型；第11页/共82页手 性第12页/共82页-氨基酸的分子构型氨基酸的分子构型第13页/共82页一氨基一羧基氨基酸又称中性氨基酸，一氨基二羧基氨基酸又称酸性氨基酸(Glu(Glu、Asp)Asp)，二氨基一羧基氨基酸又称碱性氨基酸(A

5、rg(Arg、LysLys、His)His)。脯氨酸和羟脯氨酸是亚氨酸，因存在于天然蛋白，习惯上也列入氨基酸。蛋白质中存在的氨基酸皆为L-L-型，但在微生物体内及抗菌素中亦有D-D-型氨基酸存在(自由或肽结合形式)。第14页/共82页2、20 种氨基酸的结构 甘氨酸甘氨酸 Glycine 中性中性脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸无手性侧链小占位小易添进 第15页/共82页 中性中性脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸甘氨酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸丙氨酸 Alanine1 1手性 C C饱和脂链高度疏水维持结构 OOH HC CN N第16页/共82页 甘氨酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸丙氨酸 Alanin

6、e缬氨酸缬氨酸 Valine 中性中性脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸第17页/共82页 甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine缬氨酸 Valine亮氨酸 Leucine 中性中性脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸第18页/共82页 甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine缬氨酸 Valine亮氨酸 Leucine异亮氨酸 Ileucine中性中性脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸2 2手性 C C 饱和脂链高度疏水 维持结构 第19页/共82页中性脂肪族氨基酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine缬氨酸 Valine亮氨酸 Leucine异亮氨酸 Ileucine1第20页/共82页 甘氨酸 Gl

7、ycine 丙氨酸 Alanine缬氨酸 Valine亮氨酸 Leucine异亮氨酸 Ileucine脯氨酸 Proline 亚亚氨基酸氨基酸手性 C C 吡咯烷环亚氨酸 引入转折 第21页/共82页 甲硫氨酸甲硫氨酸 Methionine含硫氨基酸含硫氨基酸手性 C C含有 S S疏水性可极化 第22页/共82页 甲硫氨酸甲硫氨酸 Methionine半胱氨酸半胱氨酸 Cysteine含硫氨基酸含硫氨基酸手性 C C含SHSH高活性稳结构 第23页/共82页含硫氨基酸甲硫氨酸甲硫氨酸 Methionine半胱氨酸半胱氨酸 Cysteine第24页/共82页 苯丙氨酸苯丙氨酸Phenylala

8、nine 芳香族氨基酸芳香族氨基酸1 1手性 C C芳香侧链含有苯基紫外吸收 第25页/共82页 芳香族氨基酸芳香族氨基酸苯丙氨酸苯丙氨酸Phenylalanine酪氨酸酪氨酸Tyrosine1 1手性 C C 芳香侧链含有酚基极性基团 紫外吸收 第26页/共82页 芳香族氨基酸芳香族氨基酸苯丙氨酸 Phenylalanine酪氨酸 Tyrosine色氨酸 Trytophan1 1手性 C C 芳香侧链含吲哚基极性基团 紫外吸收 第27页/共82页芳香族氨基酸苯丙氨酸 Phenylalanine酪氨酸 Tyrosine色氨酸 Trytophan第28页/共82页赖氨酸赖氨酸 Lysine 碱性

9、碱性氨基酸氨基酸手性 C C双氨基-NH-NH2 2带正电 第29页/共82页赖氨酸赖氨酸 Lysine精氨酸精氨酸 Arginine 碱性碱性氨基酸氨基酸手性 C C含胍基碱性强带正电 第30页/共82页 碱性碱性氨基酸氨基酸赖氨酸赖氨酸 Lysine精氨酸精氨酸 Arginine组氨酸组氨酸 Histidine手性 C C咪唑环离子化带正电 第31页/共82页碱性氨基酸赖氨酸赖氨酸 Lysine精氨酸精氨酸 Arginine组氨酸组氨酸 Histidine第32页/共82页 天冬氨酸天冬氨酸 Aspartate 酸性氨基酸酸性氨基酸手性 C C双羧基-COOH-COOH带负电 第33页/共

10、82页 天冬氨酸天冬氨酸 Aspartate 谷氨酸谷氨酸 Glutamate 酸性氨基酸酸性氨基酸手性 C C 双羧基-COOH -COOH 带正电 第34页/共82页酸性氨基酸天冬氨酸天冬氨酸 Aspartate 谷氨酸谷氨酸 Glutamate第35页/共82页 丝氨酸丝氨酸 Serine 含羟基含羟基氨基酸氨基酸手性 C C含-OH-OH不带电 第36页/共82页 丝氨酸丝氨酸 Serine 苏氨酸苏氨酸 Threonine 含羟基含羟基氨基酸氨基酸第37页/共82页含羟基氨基酸丝氨酸丝氨酸 Serine 苏氨酸苏氨酸 Threonine第38页/共82页 天冬酰胺天冬酰胺 Aspar

11、agine 含酰胺氨基酸含酰胺氨基酸手性 C C酰胺基不带电极性强在表面 第39页/共82页 天冬酰胺天冬酰胺 Asparagine谷酰胺谷酰胺 Glutamine 含酰胺氨基酸含酰胺氨基酸第40页/共82页含酰胺基氨基酸天冬酰胺天冬酰胺 Asparagine谷酰胺谷酰胺 Glutamine第41页/共82页第42页/共82页（1 1）侧链R R基的化学结构脂肪族，芳香族，含S S，醇类，碱性，酸性，含酰胺基 （2 2）侧链R R基的极性非极性，极性不带电，极性带正电，极性带负电（3 3）是否构成蛋白质常见蛋白质氨基酸，不常见蛋白质氨基酸，非蛋白质氨基酸（4 4）营养学角度 必需氨基酸，非必需

12、氨基酸3、氨基酸的分类 第43页/共82页必需氨基酸和非必需氨基酸必需氨基酸（essential amino acid）：人体（或其它脊椎动物）所必不可少，而机体内又不能合成的，必须从食物中补充的氨基酸。必需氨基酸共有+2种：赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸（蛋氨酸）、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸。组氨酸和精氨酸合成效率较低，尤其对于婴儿。非必需氨基酸（nonessential amino acid）：可在动物体内合成，作为营养源不需要从外部补充的氨基酸。第44页/共82页二、氨基酸的理化性质二、氨基酸的理化性质1.-氨基酸为无色晶体，熔点极高，一般在200以上2.味道随不同氨基酸而异3

13、.溶解度差别较大第45页/共82页除甘氨酸外，均含有一个手性-碳原子，因此都具有旋光性。表示为左(-)右(+)比旋光度是氨基酸的重要物理常数之一，是鉴别各种氨基酸的重要依据。4、氨基酸的旋光性第46页/共82页5、氨基酸的光吸收构成蛋白质的构成蛋白质的2020种氨基酸在可见光区都没有光吸收，种氨基酸在可见光区都没有光吸收，但在远紫外区但在远紫外区(220nm)(pI阴离子阴离子pH=pI兼性离子兼性离子 +OH-+H+pHpI阳离子阳离子+H+第50页/共82页加加 酸酸H+H+H+总电荷“+”H H4 4N N+第51页/共82页加加 碱碱H2O H3NCOOOH-OH-OH-总电荷“”第5

14、2页/共82页氨基酸的等电点当溶液浓度为某一pHpH值时，氨基酸分子中所含的-NH-NH3 3+和-COO-COO-数目正好相等，净电荷为0 0，这一pHpH值即为氨基酸的等电点，简称pIpI 。在等电点时，氨基酸既不向正极也不向负极移动，即氨基酸处于两性离子状态。第53页/共82页侧侧链链不不含含离离解解基基团团的的中中性性氨氨基基酸酸，其其等等电电点点是是它它的的p p p pK K K K 1 1 1 1和和p p p pK K K K 2 2 2 2的算术平均值：的算术平均值：p p p pI I I I=(p=(p=(p=(pK K K K 1 1 1 1+p+p+p+pK K K

15、K 2 2 2 2)/2)/2)/2)/2 同同样样，对对于于侧侧链链含含有有可可解解离离基基团团的的氨氨基基酸酸，其其p p p pI I I I值值也决定于两性离子两边的也决定于两性离子两边的p p p pK K K K 值的算术平均值。值的算术平均值。酸性氨基酸：酸性氨基酸：p p p pI I I I=(p=(p=(p=(pK K K K 1 1 1 1+p+p+p+pK K K K R-COOR-COOR-COOR-COO-)/2)/2)/2)/2 硷性氨基酸：硷性氨基酸：p p p pI I I I=(p=(p=(p=(pK K K K 2 2 2 2+p+p+p+pK K K K

16、 R-NH2 R-NH2 R-NH2 R-NH2)/2)/2)/2)/2 第54页/共82页 酸性溶液 晶体状态 碱性溶液 或水溶液中 即等电点（pIpI）pI 等电点时的等电点时的pHpHpHpH不同氨基酸等电点不同氨基酸等电点（pI）不同不同提问：提问：为什么？为什么？第55页/共82页答案答案答案答案：-R-R-R-R 有电性区别。中性氨基酸有电性区别。中性氨基酸pIpIpIpI一般为一般为6.06.06.06.0提问：提问：为什么偏酸性？为什么偏酸性？答案答案答案答案：-COOH-COOH-COOH-COOH解离程度略大于解离程度略大于-NH-NH-NH-NH2 2 2 2的得电子能力

17、的得电子能力 提问：提问：酸性氨基酸的酸性氨基酸的pIpIpIpI(更偏酸、更偏碱更偏酸、更偏碱）？）？l l答案答案答案答案：更酸更酸（3.0 3.0 3.0 3.0 左左 右右）l l碱碱 性性 氨氨 基基 酸酸pI pI pI pI 更更 碱（碱（7.67.67.67.610.7)(10.7)(10.7)(10.7)(只只 有有 三三 种）种）提问：提问：大大 多多 数数 氨氨 基基 酸酸 在在 中中 性（性（pH=7pH=7pH=7pH=7）时，时，带带 电？电？负负第56页/共82页提问：提问：等电点时的氨基酸特点是？等电点时的氨基酸特点是？答案答案答案答案：两性离子，溶解度最小，容

18、易沉淀。两性离子，溶解度最小，容易沉淀。提问：提问：为什么？为什么？答案答案答案答案：同性排斥力小，凝结沉淀同性排斥力小，凝结沉淀其它：吸光性其它：吸光性w含苯环氨基酸大键吸收紫外光，蛋白质故具紫外吸光性w实验室利用紫外分光光度仪在280nm280nm处测定蛋白质含量；第57页/共82页三、几种重要的不常见氨基酸 在少数蛋白质中分离出一些不常见的氨基酸，通常称为不常见蛋白质氨基酸。这些氨基酸都是由相应的基本氨基酸衍生而来的。其中重要的有4-4-羟基脯氨酸、5-5-羟基赖氨酸、N-N-甲基赖氨酸和3,5-3,5-二碘酪氨酸等。第58页/共82页不常见蛋白质氨基酸的结构第59页/共82页四、氨基酸

19、的化学性质1 1-氨基参与的反应茚三酮反应DNFBDNFB反应DNS-CIDNS-CI反应PITCPITC反应第60页/共82页-氨基和茚三酮反应用途：根据570nm下的颜色强度来计算氨基酸 和蛋白质的浓度。茚三酮-氨基酸（弱酸条件下）还原茚三酮 NHNH3 3COCO2 2RCHORCHO茚三酮NHNH3 3还原茚三酮（弱酸条件下）紫色化合物（570 nm570 nm）茚三酮ProPro还原茚三酮（弱酸条件下）亮黄色化合物（440 nm440 nm）第61页/共82页可见分光光度计一般用钨灯，测定波长范围3201000 nm 玻璃比色皿第62页/共82页用途：根据570nm颜色强度计算氨基酸

20、和 蛋白质浓度。法医学上用于采集犯罪现场的指纹。第63页/共82页用途：Sanger试剂，鉴定蛋白质和多肽的N-末端 氨基酸残基。-氨基和2,4-2,4-二硝基氟苯反应(DNFB)(DNFB)ProProDNFBDNFB（碱性条件下）DNP-ProDNP-Pro（黄色）酸水解 DNP-aa+DNP-aa+各种游离的aa aa 纸层析、薄层层析、HPLCHPLC 分析鉴定第64页/共82页第65页/共82页用途：用于保护氨基以及肽链的氨基端测定等。-氨基和丹磺酰氯反应(DNS-CI)N GlyAlaSer C DNS-CI DNSGlyAlaSer C 水解 DNSGly +Ala +Ser D

21、NS-AA在紫外光激发后发黄色荧光 第66页/共82页第67页/共82页用途：Edman反应，蛋白质或多肽氨基酸序列测定。-氨基和苯异硫氰酸酯反应(PITC)aaPITC（弱碱下）PTC-aa（黄色）酸和硝基甲烷中环化 PTH-aa 层析 分析鉴定第68页/共82页第69页/共82页五、肽肽键（酰胺键）方向从N C编码N NC C第70页/共82页肽键的形成第71页/共82页N NC C读法：丝氨酰缬氨酰酪氨酰天冬氨酰谷氨酰胺第72页/共82页六、天然活性肽谷胱甘肽GSH/GSSG催产素和加压素胰岛素阿斯巴甜第73页/共82页谷胱甘肽GSH/GSSG 还原型/氧化型三肽，含巯基抗氧化，除自由基

22、整合解毒第74页/共82页GSH&GSSG/还原型&氧化型第75页/共82页第76页/共82页催产素使子宫和乳腺平滑肌收缩，具催产和促乳腺排乳作用。加压素也称抗利尿激素，调节水代谢。促进血管平滑肌收缩，升高血压，减少排尿。第77页/共82页胰岛素胰岛素由A、B两个肽链组成。人胰岛素的A链有11种21个氨基酸，B链有15种30个氨基酸，共16种51个氨基酸组成。2个链间二硫键：A7-B7、A20-B19；1个链内二硫键：A链中A6-A11。调节糖代谢，降低血糖第78页/共82页链间二硫键链内二硫键第79页/共82页A链和B链分别用黄色和蓝色显示 两条肽链卷曲方式，二硫键用球棍模型“球”表示原子，“棍”表示化学键C、N和O分别用黄、蓝和红显示球棍模型条带模型第80页/共82页六、氨基酸的分离分析分配柱层析：支持剂具亲水性的不溶性物质，如纤维素、淀粉、硅胶等。滤纸层析：薄层层析：离子交换层析：阴离子交换树脂-N(CH-N(CH3 3)3 3OHOH，阳离子交换树脂-SO-SO3 3H H电泳：第81页/共82页感谢您的观看。第82页/共82页