劉老師 第三章蛋質(zhì)化學(13節(jié))

1、第三章第三章 蛋白質(zhì)化學蛋白質(zhì)化學蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)的氨基酸的氨基酸的氨基酸的氨基酸的肽肽蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)的幾種典型蛋白質(zhì)的幾種典型蛋白質(zhì)的w9. 9. 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)w10.10.蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)的w11.11.蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)- -英文為英文為“protein”protein”第一重要第一重要第一節(jié)第一節(jié) 蛋白質(zhì)分子的組成成分蛋白質(zhì)分子的組成成分 一、蛋白質(zhì)的元素組成一、蛋白質(zhì)的元素組成二、蛋白質(zhì)的水解二、蛋白質(zhì)的水解三、蛋白質(zhì)的基本單位三、蛋白質(zhì)的基本單位氨基酸氨基酸一、蛋白質(zhì)的元素組成一、蛋白質(zhì)的元素組成主要的主要的： c h o n s 5055%

2、68% 2023% 1319% 04% 微量的：微量的： p fe cu zn mo i se 大多數(shù)蛋白質(zhì)含氮量較恒定，平均大多數(shù)蛋白質(zhì)含氮量較恒定，平均16%16%，即即1 1g g氮相當于氮相當于6.256.25g g蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)。6.256.25稱為稱為蛋白質(zhì)系數(shù)蛋白質(zhì)系數(shù)。 每克樣品含氮量每克樣品含氮量6.256.25100=100=蛋白質(zhì)含量（蛋白質(zhì)含量（g g% %）二、蛋白質(zhì)的水解二、蛋白質(zhì)的水解w1.1.酸水解酸水解 條件條件：5 51010倍的倍的20%20%的鹽酸煮沸回流的鹽酸煮沸回流16162424小時，或加壓于小時，或加壓于120120水解水解2 2小時。小時。 優(yōu)

3、點優(yōu)點：可蒸發(fā)除去鹽酸，水解徹底，：可蒸發(fā)除去鹽酸，水解徹底，終產(chǎn)物為終產(chǎn)物為l-l-氨基酸，產(chǎn)物單一，無氨基酸，產(chǎn)物單一，無消旋現(xiàn)象。消旋現(xiàn)象。 缺點缺點：色氨酸破壞，并產(chǎn)生一種黑色：色氨酸破壞，并產(chǎn)生一種黑色的物質(zhì)：腐黑質(zhì)，水解液呈黑色。的物質(zhì)：腐黑質(zhì)，水解液呈黑色。二、蛋白質(zhì)的水解二、蛋白質(zhì)的水解w2.2.堿水解堿水解條件條件：4 4mol/l mol/l baba(oh)(oh)2 2或或6 6mol/l mol/l naohnaoh煮沸煮沸6 6小時。小時。優(yōu)點優(yōu)點：水解徹底，色氨酸不被破：水解徹底，色氨酸不被破壞，水解液清亮。壞，水解液清亮。缺點缺點：產(chǎn)生消旋產(chǎn)物，破壞的氨：產(chǎn)生消

4、旋產(chǎn)物，破壞的氨基酸多，一般很少使用。基酸多，一般很少使用。二、蛋白質(zhì)的水解二、蛋白質(zhì)的水解w3.3.蛋白酶水解蛋白酶水解條件條件：蛋白酶如胰蛋白酶、糜蛋白：蛋白酶如胰蛋白酶、糜蛋白酶，常溫酶，常溫37374040， phph值值5 58 8 。優(yōu)點優(yōu)點：氨基酸不被破壞，不發(fā)生消旋：氨基酸不被破壞，不發(fā)生消旋現(xiàn)象?，F(xiàn)象。缺點缺點：水解不完全，中間產(chǎn)物多。：水解不完全，中間產(chǎn)物多。 蛋白質(zhì)酸堿水解常用于蛋白質(zhì)的組成分蛋白質(zhì)酸堿水解常用于蛋白質(zhì)的組成分析，而酶水解用于制備蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物。析，而酶水解用于制備蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物。 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 月示月示 胨胨 多肽多肽 二肽二肽 氨基酸氨基酸 104 5

5、000 2000 1000500 200 100 蛋白質(zhì)的水解產(chǎn)物：蛋白質(zhì)的水解產(chǎn)物：飽和硫飽和硫酸銨，酸銨，硫酸鋅硫酸鋅沉淀沉淀煮煮沸沸凝固凝固磷鎢酸磷鎢酸等復鹽等復鹽沉淀沉淀三、蛋白質(zhì)的基本單位三、蛋白質(zhì)的基本單位氨基酸氨基酸蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)多聚氨基酸多聚氨基酸 如圖如圖什么是氨基酸呢？什么是氨基酸呢？ 牛胰臟核糖核酸酶蛋白分子氨基酸組成牛胰臟核糖核酸酶蛋白分子氨基酸組成w含有氨基的羧酸含有氨基的羧酸氨基酸（氨基酸（aaaa）wr-ch(nhr-ch(nh2 2)-cooh)-coohwr r 代代 表表 氨氨 基基 酸酸 之之 間間 相相 異異 的的 部部 分分 ， 叫叫 r r 基基 (

6、(r group)r group)， 又又 稱稱 為為 側(cè)側(cè) 鏈鏈 ( (sidechainsidechain) ) 。w無色晶體、溶于水無色晶體、溶于水不帶電形式不帶電形式 h2nchcoohr 酪氨酸分子酪氨酸分子 2 2w地地 球球 上上 天天 然然 形形 成成 的的 氨氨 基基 酸酸 有有 種種 以以 上上 ， 但但 是是 構(gòu)構(gòu) 成成 蛋蛋 白白 質(zhì)質(zhì) 的的 氨氨 基基 酸酸 只只 有有 2222 種種 , , 且都是且都是-氨基酸（可能還存在更多氨基酸（可能還存在更多的）的）。w提問：提問：什么什么是是-氨基酸？氨基酸？w答：答：-c-c-c-c-coohc-c-c-c-cooh w

7、-c-c-c-c-c-c-c c(nh(nh2 2)-cooh -)-cooh -氨基酸氨基酸 w-c-c-c-c-c c(nh(nh2 2)- c - cooh -)- c - cooh -氨基酸氨基酸 w-c-c-c c(nh(nh2 2)- c - c - cooh -)- c - c - cooh -氨基酸氨基酸一）、構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸一）、構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸1 1、按酸堿性質(zhì)分類：、按酸堿性質(zhì)分類：（1 1）酸性氨基酸酸性氨基酸：一一氨基氨基二二羧基氨基酸羧基氨基酸（天冬氨酸、谷氨酸）（天冬氨酸、谷氨酸）（2 2）堿性氨基酸堿性氨基酸：二二氨基氨基一一羧基氨基酸羧基氨基酸（賴氨酸、精

8、氨酸、組氨酸）賴氨酸、精氨酸、組氨酸）（3 3）中性氨基酸中性氨基酸：一一氨基氨基一一羧基氨基酸羧基氨基酸（甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮（甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、甲硫氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、甲硫氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸、脯氨酸、天冬酰胺、谷氨酰氨酸、酪氨酸、脯氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、絲氨酸、蘇氨酸）胺、絲氨酸、蘇氨酸）2 2、按側(cè)基、按側(cè)基r r基的結(jié)構(gòu)特點分：基的結(jié)構(gòu)特點分：（1 1）脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸（2 2）芳香族氨基酸芳香族氨基酸：苯丙氨酸、色氨酸、：苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸酪氨酸（3 3）雜環(huán)氨基酸雜環(huán)氨基酸：脯氨酸、組氨酸

9、：脯氨酸、組氨酸3 3、按側(cè)基、按側(cè)基r r基與水的關(guān)系分：基與水的關(guān)系分：（1 1）非極性氨基酸非極性氨基酸：甘氨酸、丙氨酸、：甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、甲硫氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、甲硫氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸、脯氨酸。脯氨酸。（2 2）極性不帶電氨基酸極性不帶電氨基酸：天冬酰胺、谷：天冬酰胺、谷氨酰胺、絲氨酸、蘇氨酸。氨酰胺、絲氨酸、蘇氨酸。（3 3）極性帶電氨基酸極性帶電氨基酸：天冬氨酸、谷氨：天冬氨酸、谷氨酸、賴氨酸、精氨酸、組氨酸。酸、賴氨酸、精氨酸、組氨酸。4 4、按氨基酸是否能在人體內(nèi)合成分：、按氨基酸是

10、否能在人體內(nèi)合成分：（1 1）必需氨基酸必需氨基酸：指人體內(nèi)不能合成的氨基：指人體內(nèi)不能合成的氨基酸，必須從食物中攝取，有八種：賴氨酸、酸，必須從食物中攝取，有八種：賴氨酸、色氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸、亮色氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸。氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸。（2 2）非必需氨基酸非必需氨基酸：指人體內(nèi)可以合成的氨：指人體內(nèi)可以合成的氨基酸。有十種。基酸。有十種。（3 3）半必需氨基酸半必需氨基酸：指人體內(nèi)可以合成但合：指人體內(nèi)可以合成但合成量不能滿足人體需要（特別是嬰幼兒時期成量不能滿足人體需要（特別是嬰幼兒時期）的氨基酸，有兩種：組氨酸、精氨酸。）的氨

11、基酸，有兩種：組氨酸、精氨酸。 20種基本氨基酸圖示w構(gòu)構(gòu) 成成 蛋蛋 白白 質(zhì)質(zhì) 的的 前前 二二 十十 種種 氨氨 基基 酸酸 的的 名名 稱稱 、 符符 號號 、 化化 學學 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 和和 疏疏 水水 性性 指指 數(shù)數(shù) 。 指指 數(shù)數(shù) 愈愈 正正 表表 示示 疏疏 水水 性性 愈愈 強強 。 天冬氨酸天冬氨酸賴氨酸賴氨酸精氨酸精氨酸組氨酸組氨酸酪氨酸酪氨酸色氨酸色氨酸谷氨酸谷氨酸黑色素、甲亢黑色素、甲亢腦白金腦白金苯丙氨酸苯丙氨酸半胱氨酸半胱氨酸蛋氨酸蛋氨酸絲氨酸絲氨酸蘇氨酸蘇氨酸天冬酰胺天冬酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺甘氨酸甘氨酸丙氨酸丙氨酸纈氨酸纈氨酸亮氨酸亮氨酸異亮氨酸異亮氨酸脯氨酸脯

12、氨酸蛋白質(zhì)中不常見的氨基酸蛋白質(zhì)中不常見的氨基酸nhhocooh4-羥基脯氨酸h2nch2chch2ch2chcoohohnh25-羥基賴氨酸nh2ch3nhch2chch2ch2chcooh6-n-甲基賴氨酸hoiich2chcoohnh23,5-二碘酪氨酸 （二）非蛋白氨基酸（二）非蛋白氨基酸 鳥氨酸、胍氨酸、高半胱氨酸、高絲氨酸、鳥氨酸、胍氨酸、高半胱氨酸、高絲氨酸、-丙氨酸、丙氨酸、-氨基丁酸等氨基丁酸等第二節(jié)氨基酸的性質(zhì)第二節(jié)氨基酸的性質(zhì)一、氨基酸的光學活性和光吸收值一、氨基酸的光學活性和光吸收值二、氨基酸的解離和兩性性質(zhì)二、氨基酸的解離和兩性性質(zhì)三、氨基酸的化學反應三、氨基酸的化學

13、反應一、氨基酸的光學活性和光吸收值一、氨基酸的光學活性和光吸收值w構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸除甘氨酸外除甘氨酸外，均含，均含有有-碳原子，在空間各原子有碳原子，在空間各原子有兩種排列兩種排列方式方式：l-l-構(gòu)型與構(gòu)型與d-d-構(gòu)型，它們的關(guān)系就構(gòu)型，它們的關(guān)系就像左右手的關(guān)系，互為像左右手的關(guān)系，互為鏡像關(guān)系。鏡像關(guān)系。旋光性：旋光性：除甘氨酸外的氨基酸均有旋光性除甘氨酸外的氨基酸均有旋光性。光吸收：光吸收：氨基酸在可見光范圍內(nèi)無光吸收，氨基酸在可見光范圍內(nèi)無光吸收，在近紫外區(qū)含苯環(huán)氨基酸在近紫外區(qū)含苯環(huán)氨基酸大大鍵鍵有光的吸有光的吸收。收。蛋白質(zhì)故也具有紫外吸光性，實驗室利用蛋白

14、質(zhì)故也具有紫外吸光性，實驗室利用紫外分光光度儀在紫外分光光度儀在280280nmnm處測定蛋白質(zhì)含量；處測定蛋白質(zhì)含量；以以丙丙氨氨酸酸為為例：例：二、氨基酸的解離和兩性性質(zhì)二、氨基酸的解離和兩性性質(zhì) 氨基酸既含有氨基，可接受氨基酸既含有氨基，可接受h h+ +，又含又含有羧基，可電離出有羧基，可電離出h h+ +，所以氨基酸具有所以氨基酸具有酸堿兩性性質(zhì)酸堿兩性性質(zhì)。通常情況下，氨基酸以。通常情況下，氨基酸以兩性離子的形式兩性離子的形式存在，如下圖所示：存在，如下圖所示： “ + ”“ + ” “ “ 不帶電不帶電 ” “ ” “ ” ”pipi等電點時的等電點時的phph不同氨基酸等電點（

15、不同氨基酸等電點（pipi）不同不同提問：提問：為什么？為什么？h3nchcoohr+酸性溶液中酸性溶液中（phpi）h3nchcoo-r+在晶體狀態(tài)在晶體狀態(tài)或水溶液中或水溶液中即即等電點等電點（pipi）h2nchcoo-r堿性溶液中堿性溶液中（phpi）（- -r r 有電性區(qū)別）有電性區(qū)別） 氨基酸的水溶液既可被酸滴定，氨基酸的水溶液既可被酸滴定，又可被堿滴定，所以具有兩性電又可被堿滴定，所以具有兩性電離的性質(zhì)，現(xiàn)以離的性質(zhì)，現(xiàn)以甘氨酸甘氨酸為例來說為例來說明氨基酸兩性電離的特點。明氨基酸兩性電離的特點。甘氨酸的電離酸堿滴定曲線：甘氨酸的電離酸堿滴定曲線：從左向右是用從左向右是用nao

16、hnaoh滴滴定的曲線，溶液的定的曲線，溶液的phph由由小到大逐漸升高；從右小到大逐漸升高；從右向左是用向左是用鹽酸鹽酸滴定的曲滴定的曲線，溶液的線，溶液的phph由大到小由大到小逐漸降低。曲線中從左逐漸降低。曲線中從左向右向右第一個拐點第一個拐點是氨基是氨基酸羧基解離酸羧基解離50%50%的狀態(tài)，的狀態(tài)，第二個拐點第二個拐點是氨基酸的是氨基酸的等電點，等電點，第三個拐點第三個拐點是是氨基酸氨基解離氨基酸氨基解離50%50%的狀的狀態(tài)。態(tài)。 w由由氨基酸的滴定曲線氨基酸的滴定曲線，可用下列，可用下列 henderson-henderson-hasselbalch hasselbalch 方程

17、求出方程求出各解離基團的解離常數(shù)各解離基團的解離常數(shù)（pkpk）： 根據(jù)根據(jù)pkpk可求出氨基酸的等電點，可可求出氨基酸的等電點，可由其等電點左右兩個由其等電點左右兩個pkpk值的算術(shù)平均值的算術(shù)平均值求出。值求出。氨基酸等電點的計算氨基酸等電點的計算:w中性氨基酸：中性氨基酸：pkpk1 1為為-羧基的解離常數(shù)羧基的解離常數(shù), ,pkpk2 2為為-氨基的解離常數(shù)。氨基的解離常數(shù)。pi=(pkpk1 1 + pkpk2 2)/2氨基酸等電點（氨基酸等電點（pi）的計算的計算中性氨基酸：pi=1/2（pk1+pk2)酸性氨基酸：pi=1/2（pk1+pkr)堿性氨基酸：pi=1/2（pk2+p

18、kr)w中性氨基酸中性氨基酸pipi一般為一般為6.06.0 提問：提問：為什么偏酸性？為什么偏酸性？ 答：答：- -coohcooh解離程度略大于解離程度略大于- -nhnh2 2的得電的得電子能力子能力w提問：提問：酸性氨基酸的酸性氨基酸的pipi( (更偏酸、更偏更偏酸、更偏堿堿）？）？ 答：答：更酸更酸（3.0 3.0 左左 右）右）w 堿堿 性性 氨氨 基基 酸酸pi pi 更更 堿（堿（7.67.610.7)(10.7)( 只只 有有 三三 種）種）w 提提 問：問： 大大 多多 數(shù)數(shù) 氨氨 基基 酸酸 在在 中中 性（性（ph=7ph=7） 時，時， 帶帶 電？電？- - 等電點

19、時的氨基酸等電點時的氨基酸溶解度最小，易于沉淀溶解度最小，易于沉淀w提問：提問：為什么？為什么？ （較小的同性排斥）（較小的同性排斥）三、氨基酸的化學反應三、氨基酸的化學反應w由由-氨基參加的反應：氨基參加的反應：(1)(1) 與亞硝酸反應：與亞硝酸反應：放出氮氣，氮氣的一放出氮氣，氮氣的一半來自氨基氮，一半來自亞硝酸，在通常半來自氨基氮，一半來自亞硝酸，在通常情況下情況下測定測定生成的生成的氮氣的體積量可計算氨氮氣的體積量可計算氨基酸的量基酸的量，此反應可用于，此反應可用于測定蛋白質(zhì)的水測定蛋白質(zhì)的水解程度。解程度。（2 2）與甲醛的反應與甲醛的反應：氨基酸的甲醛滴定法：氨基酸的甲醛滴定法

20、用過量的中性甲醛與氨基酸反應，可游離出用過量的中性甲醛與氨基酸反應，可游離出氫離子，然后用氫離子，然后用naohnaoh滴定，從消耗的堿量可以滴定，從消耗的堿量可以計算出氨基酸的含量。此法稱為間接滴定法。計算出氨基酸的含量。此法稱為間接滴定法。rchcoo-nh3+rchcoo-nh2+ h+oh-中和滴定中和滴定hchorchcoo-nhch2ohhchorchcoo-n(ch2oh)2（3 3）?；磻乎；磻簉chcoohnh2rchcooh + hcl nhco rrcocl與芐基（苯甲氧）甲酰氯反應：與芐基（苯甲氧）甲酰氯反應：coohcooh（4 4）與與2,4-2,4-二硝基

21、氟苯二硝基氟苯( (dnfb)dnfb)的反應：的反應：-肽鏈末端分析肽鏈末端分析no2fo2n+ hnchcoohrno2o2nhnchcoohr+ hf弱堿性弱堿性dnp-氨基酸氨基酸（5 5）成鹽反應：成鹽反應：rchcooh + hclnh2rchcooh nh2hcl（6 6）與醛類的反應：與醛類的反應：西佛堿西佛堿由由-羧基參加的反應：羧基參加的反應：（1 1）成鹽反應：成鹽反應：aa + 堿堿鹽鹽aa + naoh 氨基酸鈉鹽氨基酸鈉鹽(重金屬鹽不溶于水重金屬鹽不溶于水)（2 2）成酯反應：成酯反應：rchcooh + c2h5ohnh2rchcooc2h5nh2 hcl氣氣 當

22、羧基變成乙酯后，羧基的化學性當羧基變成乙酯后，羧基的化學性質(zhì)就被掩蔽了，而氨基的化學性質(zhì)就突質(zhì)就被掩蔽了，而氨基的化學性質(zhì)就突出地顯示出來。出地顯示出來。（3 3）?；磻乎；磻簓nhcrhcooh + pcl5?；被狨；被醳nhcrhcocl?；被Ｂ弱；被Ｂ?使氨基酸的羧基活化，易于另一氨基使氨基酸的羧基活化，易于另一氨基酸的氨基結(jié)合，在合成肽的工作上常用。酸的氨基結(jié)合，在合成肽的工作上常用。（4 4）脫羧反應：脫羧反應：h2nchrcooh脫羧酶脫羧酶co2 + rch2nh2胺胺-氨基與氨基與-羧基共同參加的反應羧基共同參加的反應 茚三酮可與脯氨酸、羥脯氨茚三酮可與

23、脯氨酸、羥脯氨酸生成酸生成黃色黃色化合物，與其它氨化合物，與其它氨基酸生成基酸生成藍紫色藍紫色化合物?；衔铩５鞍踪|(zhì)的顏色反應蛋白質(zhì)的顏色反應反應名稱反應名稱試試 劑劑顏色顏色反應有關(guān)基反應有關(guān)基團團有此反應的有此反應的蛋白質(zhì)或氨蛋白質(zhì)或氨基酸基酸雙 縮 脲 反雙 縮 脲 反應應n a o h 、cuso2紫 色 或紫 色 或粉紅色粉紅色二 個 以 上二 個 以 上肽鍵肽鍵所有蛋所有蛋白質(zhì)白質(zhì)米倫反應米倫反應h g n o3、hg(no3)2 、hno3紅色紅色 tyr黃色反應黃色反應濃濃hnohno3 3及及nhnh3 3黃 色 、黃 色 、橘色橘色 t y r 、phe乙 醛 酸 反乙 醛

24、 酸 反應應乙醛酸試劑乙醛酸試劑及濃及濃h h2 2soso4 4紫色紫色 try坂口反應坂口反應sakaguchisakaguchi- -萘酚萘酚、naclo紅色紅色胍基胍基arg酚試劑反應酚試劑反應（folinufolinu）堿性堿性cusocuso4 4及磷鎢酸及磷鎢酸- -鉬酸鉬酸藍色藍色酚 基 、 吲酚 基 、 吲哚基哚基tyr ohn第三節(jié)氨基酸的分離與測定第三節(jié)氨基酸的分離與測定w層析法層析法w電泳法電泳法w氨基酸的顯色反應氨基酸的顯色反應一、層析法一、層析法 層析法是利用被分離樣品混合物中各層析法是利用被分離樣品混合物中各組分的組分的化學性質(zhì)化學性質(zhì)的差異，使各組分以不的差異，使各組分以不同程度分布在兩個相中，這兩個相一個同程度分布在兩個相中，這兩個相一個為為固定相固定相，另一個為，另一個為流動相流動相。當流動相。當流動相流進固定相時，由于各組分在兩相中的流進固定相時，由于各組分在兩相中的分配情況不同或電荷分布不同或離子親分配情況不同或電荷分布不同或離子親和力不同等，而以不同的速度前進，從和力不同