二十蛋白質(zhì)和氨基酸

1、會計學1二十蛋白質(zhì)和氨基酸二十蛋白質(zhì)和氨基酸 在這在這2020種種-氨基酸中，有八種是人體氨基酸中，有八種是人體所需要的必需氨基酸（即人體本身不能合所需要的必需氨基酸（即人體本身不能合成的氨基酸）。它們是：成的氨基酸）。它們是：蛋 白 質(zhì)酶水 解氨 基 酸20種(CH3)2CHCHCOOHNH2(CH3)2CHCH2CHCOOHNH2CH3CH2CH CHCOOHNH2CH3纈 氨 酸亮 氨 酸異 亮 氨 酸CH3CH CHCOOHNH2OHCH3SCH2CH2CHCOOHNH2H2NCH2CH2CH2CH2CHCOOHNH2蘇 氨 酸蛋 氨 酸賴 氨 酸C6H5CH2CHCOOHNH2NHC

2、H2CHCOOHNH2苯 基 丙 氨 酸色 氨 酸第1頁/共38頁1. 中性氨基酸：中性氨基酸：分子中分子中NH2和和COOH的數(shù)目相等。的數(shù)目相等。(2)(2)按氨基和羧基的數(shù)目可分為：中性氨按氨基和羧基的數(shù)目可分為：中性氨基酸、酸性氨基酸和堿性氨基酸?；?、酸性氨基酸和堿性氨基酸。 2. 堿性氨基酸：堿性氨基酸：分子中分子中NH2數(shù)目數(shù)目 COOH數(shù)目。數(shù)目。 3. 酸性氨基酸：酸性氨基酸：分子中分子中COOH數(shù)目數(shù)目 NH2 數(shù)目。數(shù)目。H2NCH2COOH 甘 氨 酸H2NCH2CH2CH2CH2CHCOOHNH2賴 氨 酸NH2HOOCCH2CH2CHCOOH 谷 氨 酸第2頁/共3

3、8頁（3 3）按烴基類型可分為：按烴基類型可分為：脂肪族氨基酸，芳香族氨基酸，含雜環(huán)氨基脂肪族氨基酸，芳香族氨基酸，含雜環(huán)氨基 2命名：命名：氨基酸可以按照系統(tǒng)命名法，以羧酸為母體，氨基酸可以按照系統(tǒng)命名法，以羧酸為母體，氨基酸為取代基來命名。但氨基酸為取代基來命名。但-氨基酸通常按其氨基酸通常按其來源或性質(zhì)所得的俗名來稱呼。例如：來源或性質(zhì)所得的俗名來稱呼。例如：門冬氨門冬氨基酸最初是由天門冬的幼苗中發(fā)現(xiàn)的；甘氨酸基酸最初是由天門冬的幼苗中發(fā)現(xiàn)的；甘氨酸是因為具有甜味而得名。是因為具有甜味而得名。 甘 氨 酸 ： Gly（ 甘 ）門 冬 氨 酸 ： Asp（ 門 ）第3頁/共38頁NH2CH

4、2COOH -氨基乙酸氨基乙酸 甘氨酸甘氨酸HOOCCH2CH2CHCOOH NH2 -氨基戊二酸氨基戊二酸 谷氨酸谷氨酸NH2CH2CH2COOH -氨基丙酸氨基丙酸 丙氨酸丙氨酸NH2CH2CH2CH2CH2CHCOOH NH2 ,二氨基已酸二氨基已酸 賴氨酸賴氨酸 蛋白質(zhì)水解可以得到各種蛋白質(zhì)水解可以得到各種-氨基酸氨基酸的混合物。的混合物。第4頁/共38頁除甘氨酸外，所有的氨基酸分子的除甘氨酸外，所有的氨基酸分子的-碳碳原子都具手性碳原子。原子都具手性碳原子。因而因而都具有旋光性都具有旋光性。而且發(fā)現(xiàn)主要而且發(fā)現(xiàn)主要是是L L型型的（也有的（也有D D型的，但型的，但很少）。很少）。

5、3 3 氨基酸的氨基酸的構型構型 用用D/ LD/ L體系表示體系表示在費歇爾投影式中在費歇爾投影式中氨基位于橫鍵右邊的為氨基位于橫鍵右邊的為D D型，位于左邊的型，位于左邊的為為L L型。型。 OHCHOCH2OHHCOOHRHNH2D -甘 油 醛D -氨 基 酸COOHRHH2NL -氨 基 酸CHOCH2OHHHOL -甘 油 醛用用 R、S 命名的則命名的則 L 構型的氨基酸多為構型的氨基酸多為 S 型型，只有，只有L半光氨酸為半光氨酸為 R 型。型。第5頁/共38頁 （二）（二）氨基酸的性氨基酸的性質(zhì)質(zhì)H3 NCHRCOO+-+H2OH3O+H2NCHRCOO-Ka=H3O+H2N

6、CHRCOO-H3 NCHRCOO+-H3 NCHRCOO+-+H2O+HO-H3 NCHRCOOH+HO-Kb=H3 NCHRCOO+-H3 NCHRCOOH+測得甘氨酸的測得甘氨酸的Ka=1.610-10，甘氨酸的，甘氨酸的Kb=2.510-12。而大多數(shù)羧酸而大多數(shù)羧酸Ka約為約為10-5，大多數(shù)脂肪胺的，大多數(shù)脂肪胺的Kb約為約為10-4。 1兩性（酸堿兩性（酸堿性）性）第6頁/共38頁1）形成內(nèi)）形成內(nèi)鹽鹽 2）成鹽）成鹽R CH COOHNH2+HClR CH COOHNH3+Cl-R CH COOHNH2+R CH COONH2+NaOH-Na+R CHCOOHNH2R CHCO

7、ONH3第7頁/共38頁 3）氨基酸存在形）氨基酸存在形式式 氨基酸在溶液中存在下氨基酸在溶液中存在下列平衡：列平衡：溶液溶液pH等電點等電點 4）等電點）等電點調(diào)節(jié)溶液的調(diào)節(jié)溶液的pH值，使值，使NH2和和COOH的的離子化離子化程度相等程度相等（即氨基酸分子所帶電荷呈中性（即氨基酸分子所帶電荷呈中性處處于等電狀態(tài)）時溶液的于等電狀態(tài)）時溶液的pH值值稱為稱為氨基酸的等電氨基酸的等電點點。常以。常以pI表示。表示。R CH COOHNH2R CH COO+NH3偶 極 離 子兩 性 離 子 存 在H+OHR CH COONH2在 強 堿 性 溶 液 中 以 負 離 子 存 在在 電 場 中

8、移 向 陽 極H+OHR CH COOH+NH3在 強 酸 性 溶 液 中 以 正 離 子 存 在在 電 場 中 移 向 陰 極第8頁/共38頁 1) 1) 等電點為電中性而不是中性（即等電點為電中性而不是中性（即pH=7pH=7），在溶液中加入電極時其電荷遷移為零。，在溶液中加入電極時其電荷遷移為零。中性氨基酸中性氨基酸 pI = 4.8-6.3pI = 4.8-6.3酸性氨基酸酸性氨基酸 pI = 2.7-3.2pI = 2.7-3.2堿性氨基酸堿性氨基酸 pI = 7.6-10.8pI = 7.6-10.82) 2) 等電點時，偶極離子在水中的溶解度最等電點時，偶極離子在水中的溶解度最小

9、，易結(jié)晶析出。小，易結(jié)晶析出?？捎谜{(diào)節(jié)氨基酸等電點可用調(diào)節(jié)氨基酸等電點的方法分離氨基酸的混合物。的方法分離氨基酸的混合物。 注意：注意：第9頁/共38頁22 2 氨基酸的物理和光譜性質(zhì)氨基酸的物理和光譜性質(zhì)1 1）氨基酸都是無色結(jié)氨基酸都是無色結(jié)晶。晶。 2 2）氨基酸溶于水，在等電點時溶氨基酸溶于水，在等電點時溶解度最小。由于它具兩性離子的結(jié)構，解度最小。由于它具兩性離子的結(jié)構，一般難溶于非極性有機溶劑。一般難溶于非極性有機溶劑。3 3）氨基酸氨基酸IRIR：1600cm1600cm-1-1處有一羧負離子的吸收帶（處有一羧負離子的吸收帶（1720 1720 cmcm-1-1沒有羧基的典型譜帶

10、）。沒有羧基的典型譜帶）。在在3100-2600 cm3100-2600 cm-1-1間有一強而寬的間有一強而寬的N-HN-H鍵鍵伸縮吸收帶。伸縮吸收帶。第10頁/共38頁3 3 氨基酸的反應氨基酸的反應 （1 1） 氨基?；被；阴Ｂ?、醋酸酐、苯甲酰氯鄰苯二甲酸酐等乙酰氯、醋酸酐、苯甲酰氯鄰苯二甲酸酐等都可用作酰化劑。都可用作?；瘎?。 在蛋白質(zhì)的合成過程中為了保護氨基則用在蛋白質(zhì)的合成過程中為了保護氨基則用芐氧甲酰氯作為?；瘎?。芐氧甲酰氯作為?；瘎? 1）氨基的反氨基的反應應R COClRCH COOHH2N+R CRCH COOHHNO+HClNH2CHRCOOHC NHOCHRCO

11、OH+CH2O C ClOCH2O第11頁/共38頁（2 2） 氨基的烴基氨基的烴基化化氨基酸與氨基酸與RXRX作用則烴基化成作用則烴基化成N-N-烴基氨基烴基氨基酸：酸： 氟代二硝基苯氟代二硝基苯在多肽結(jié)構分析中用作測在多肽結(jié)構分析中用作測定定N N端的試劑。端的試劑。R CH2ClRCH COOHH2N+R CH2RCH COOHHN+HClNH2CHRCOOHNH CHRCO OH+NO2NO2FNO2NO2第12頁/共38頁（3 3）與亞硝酸）與亞硝酸反應反應反應是定量完成的，衡量的放出反應是定量完成的，衡量的放出N N2 2，測定，測定N N2 2的體積便可計算出的體積便可計算出氨基

12、酸中氨基的含量氨基酸中氨基的含量。R CHCOOHNH2+ HNO2R CHCOOHOH+ N2+ H2O第13頁/共38頁2 2）羧基的反羧基的反應應 氨基酸分子中羧基的反應主要利用它氨基酸分子中羧基的反應主要利用它能成酯、成酐、成酰胺的性質(zhì)能成酯、成酐、成酰胺的性質(zhì) 疊氮化疊氮化合物合物 酰肼酰肼 疊氮化合物與另一氨基酸酯作用即能縮合疊氮化合物與另一氨基酸酯作用即能縮合成二肽（用此法能合成光學純度的肽）成二肽（用此法能合成光學純度的肽） RCH COOHH2NRCH COORH2NNH2NH2RCH C-NH-NH2H2NOHONORCH C-N3H2NORCH COORH2NRCH C-

13、N3ZHNO+RCH COORHNRCH CZHNO第14頁/共38頁受熱反應受熱反應 NH2CCHH3COOHNH2CCH CH3OHO+HNCCHH3CONHCCH3O3,6-二 甲 基 -2,5-哌 嗪 二 酮NH2CHRCH2COOHCHCHRCOOH+NH3H2NCHRCH2CH2COOH+H2OHNCHRCH2CH2CO-氨 基 酸-內(nèi) 酰 胺第15頁/共38頁3 3）與茚三酮反應）與茚三酮反應（鑒別（鑒別-氨基酸的靈氨基酸的靈敏方法）敏方法） PH57茚三茚三酮酮紫色紫色N-N-取代的取代的-氨基酸如脯氨酸，氨基酸如脯氨酸， - -氨基酸氨基酸、 - -氨基酸都不與茚三酮反應氨基

14、酸都不與茚三酮反應 。CCCOOOCCCOOOHOHH2O茚 三 酮水 合 茚 三 酮CCCOOOHOHRCHCOOHNH2CCCOOCCCONHO+RCHOCO2H2O第16頁/共38頁1 1 由醛制備（斯瑞克法）由醛制備（斯瑞克法） 醛在氨存在下加氫氰酸生成醛在氨存在下加氫氰酸生成-氨基腈氨基腈，后者水解生成，后者水解生成-氨基酸。氨基酸。2 - 2 - 鹵代酸的氨化（赫爾鹵代酸的氨化（赫爾- -烏爾哈烏爾哈- -澤林斯基法）澤林斯基法）必 然 有 副 產(chǎn) 物 。( (三）三）氨基酸的制備方法氨基酸的制備方法C6H5CH2CHONH3, HCNC6H5CH2CHCNNaOH, H2OH3O

15、(1)(2)NH2C6H5CH2CHCO2NH3苯 丙 氨 酸74%R CH COOHXNH3R CH COOHNH2第17頁/共38頁 3 3 加布里埃爾加布里埃爾（Gabrial）合成法：）合成法：4 4 由丙二酸酯法合成由丙二酸酯法合成 此法應用的方式多種多樣，其基本合成路線是：此法應用的方式多種多樣，其基本合成路線是： NHOOCHCOORXRNOOCHCOORRH3O+RCHCOOHH2NCOOHCOOHROH+第18頁/共38頁 合成法合成的氨基酸是外消旋體，拆分合成法合成的氨基酸是外消旋體，拆分后才能得到后才能得到D-D-和和L-L-氨基酸。氨基酸。 CH2COOC2H5COOC

16、2H5Br2CCl4CHCOOC2H5COOC2H5BrCNKCOOCNCOOCHCOOC2H5COOC2H5C2H5ONaPhCH2Br(1)(2)CNCOOCCOOC2H5COOC2H5CH2PhH3O-CO2(1)(2)CNCOOCHCH2PhCOOHNH2NH2CCOOCHCH2PhCOOHH2NNHNH+第19頁/共38頁二二 多多 肽肽 一分子氨基酸中的羧基與另一分子氨基一分子氨基酸中的羧基與另一分子氨基酸分子的氨基脫水而形成的酰胺叫做肽，酸分子的氨基脫水而形成的酰胺叫做肽，其形成的酰胺鍵稱為肽鍵。其形成的酰胺鍵稱為肽鍵。（一）（一） 肽和肽鍵肽和肽鍵由由2 2分子氨基酸縮合而成的

17、肽稱為二肽；分子氨基酸縮合而成的肽稱為二肽；NH2CHRCOOHNH2CHRCOOH+- H2ONH2CHRCONH CHRCOOH肽 鍵C NHO肽 鍵第20頁/共38頁 由由3 3個氨基酸縮合而成的肽稱為三肽；個氨基酸縮合而成的肽稱為三肽； 由由n n個氨基酸縮合而成的肽稱為個氨基酸縮合而成的肽稱為n n肽；肽； 由多個氨基酸縮合而成的肽稱為由多個氨基酸縮合而成的肽稱為多肽多肽。 一般把含一般把含100100個以上氨基酸的多肽（有時是含個以上氨基酸的多肽（有時是含5050個以上）稱為個以上）稱為蛋蛋 白質(zhì)白質(zhì)。 無論肽鏈有多長，在鏈的兩端，一端有游離的無論肽鏈有多長，在鏈的兩端，一端有游離

18、的氨基（氨基（-NH-NH2 2），稱為），稱為N N端；鏈的另一端有游離的端；鏈的另一端有游離的羧基（羧基（-COOH-COOH），稱為），稱為C C端。端。NH2CHRCONHCHRCONHCHRCOOHnCN端端 C端：保留游離的羧基；端：保留游離的羧基；N端：保留游端：保留游離的氨基。離的氨基。 第21頁/共38頁 根據(jù)組成肽的氨基酸的順序稱為根據(jù)組成肽的氨基酸的順序稱為某氨某氨酰酰某氨酰某氨酰某氨酸某氨酸（簡寫為某（簡寫為某、某某、某某）。）。二、肽的命名二、肽的命名很多多肽都很多多肽都采用俗名，采用俗名，如催產(chǎn)素、如催產(chǎn)素、胰島素等。胰島素等。NH2CHCH3CONHCONH CH

19、CH2C6H5COOHCHCH2OH丙 氨 酰 絲 氨 酰 苯 丙 氨 酸（ 丙 絲 苯 丙 ）NH2CHCH2CH2CHNOCHC谷 氨 酰 - 半 胱 氨 酰 - 甘 氨 酸簡 寫 為 谷 - 半 胱 - 甘 （ Glu - Cys - Gly）HOOCCH2HNH2C COOHSHO第22頁/共38頁由氨基酸組成的多肽數(shù)目驚人，情況十由氨基酸組成的多肽數(shù)目驚人，情況十分復雜。假定分復雜。假定100100個氨基酸聚合成線形分個氨基酸聚合成線形分子，可能具有子，可能具有2020100100中多肽。中多肽。例如：由甘氨酸、纈氨酸、亮氨酸三種例如：由甘氨酸、纈氨酸、亮氨酸三種氨基酸就可組成六種三

20、肽。氨基酸就可組成六種三肽。 甘甘- -纈纈- -亮；亮； 甘甘- -亮亮- -纈；纈； 纈纈- -亮亮- -甘甘； 纈纈- -甘甘- -亮；亮； 亮亮- -甘甘- -纈；纈； 亮亮- -纈纈- -甘甘。三、多肽結(jié)構的測定和端基分析三、多肽結(jié)構的測定和端基分析 第23頁/共38頁1 1 多肽結(jié)構的測定主要是作如下工作：多肽結(jié)構的測定主要是作如下工作： 了解某一多肽是由哪些氨基酸組成的了解某一多肽是由哪些氨基酸組成的。 各種氨基酸的相對比例。各種氨基酸的相對比例。 確定各氨基酸的排列順序。確定各氨基酸的排列順序。 2 2 多肽結(jié)構測定工作步驟如下：多肽結(jié)構測定工作步驟如下：1 1）測定分子量）測

21、定分子量（相對分子質(zhì)量）（相對分子質(zhì)量）2 2）氨基酸的定量分析）氨基酸的定量分析將水解后的氨基酸混和液用氨基酸分析儀進行將水解后的氨基酸混和液用氨基酸分析儀進行分離和測定。分離和測定。HClH2O多 肽氨 基 酸層 析 法 分 離各 種 氨 基 酸各 種 氨 基 酸的 含 量第24頁/共38頁3測定測定N端和端和C端端 2，4二硝基氟苯法二硝基氟苯法(DNFB法法)此法的缺點是所有的肽鍵都被水此法的缺點是所有的肽鍵都被水解掉了。解掉了。 1 1）測定）測定N N端（有兩種方法端（有兩種方法）H2NCH CHNOCH CRRHN CHCOOHOO2NNO2R123F+O2NO2NNHCH CH

22、NOCH CRRHN CHCOOHOR123水 解O2NO2NNHCH COOHR1H2N CH COOHR2H2N CHCOOHR3+第25頁/共38頁異硫氰酸酯法異硫氰酸酯法艾德曼艾德曼(Edman)(Edman)降解法降解法 測定咪唑衍生物的測定咪唑衍生物的R R1 1，即可知是哪種氨基酸，即可知是哪種氨基酸。異硫氰酸苯酯法的特點是，除多肽異硫氰酸苯酯法的特點是，除多肽N N端的氨端的氨基酸外，其余多肽鏈會保留下來。這樣就可基酸外，其余多肽鏈會保留下來。這樣就可以繼續(xù)不斷的測定其以繼續(xù)不斷的測定其N N端。端。N CSNH CHCHNOCHCORR12稀 酸HH2NCHCHNOCHCOR

23、R12N+C SOH-H2N CHCOR2+NCSNHC CHR1O苯 乙 內(nèi) 酰 硫 脲第26頁/共38頁2）測定）測定C端端（1 1） 多肽與肼反應多肽與肼反應 所有的肽鍵（酰胺）都與肼反應而斷裂成所有的肽鍵（酰胺）都與肼反應而斷裂成酰肼，只有酰肼，只有C C端的氨基酸有游離的羧基，不端的氨基酸有游離的羧基，不會與肼反應成酰肼。這就是說與肼反應后仍會與肼反應成酰肼。這就是說與肼反應后仍具有游離羧基的氨基酸就是多肽具有游離羧基的氨基酸就是多肽C C端的氨基端的氨基酸。酸。（2 2） 羧肽酶水解法羧肽酶水解法 在羧肽酶催化下，多肽鏈中只有在羧肽酶催化下，多肽鏈中只有C C端的端的氨基酸能逐個斷

24、裂下來。氨基酸能逐個斷裂下來。 第27頁/共38頁4肽鏈選擇性地裂解肽鏈選擇性地裂解并鑒定并鑒定 上述測定多肽結(jié)構順序的方法，對于分子上述測定多肽結(jié)構順序的方法，對于分子量大的多肽是不適用的。對于大分子量多肽量大的多肽是不適用的。對于大分子量多肽順序的測定，是將其多肽用不同的蛋白酶進順序的測定，是將其多肽用不同的蛋白酶進行部分水解，使之生成二肽、三肽等碎片，行部分水解，使之生成二肽、三肽等碎片，再用端基分析法分析個碎片的結(jié)構，最后將再用端基分析法分析個碎片的結(jié)構，最后將各碎片在排列順序上比較并合并，即可推出各碎片在排列順序上比較并合并，即可推出多肽中氨基酸的順序。多肽中氨基酸的順序。部分水解法

25、常用的蛋白酶有：部分水解法常用的蛋白酶有：胰蛋白酶胰蛋白酶只水解羰基屬于賴氨酸、精只水解羰基屬于賴氨酸、精氨酸的肽鍵。氨酸的肽鍵。糜蛋白酶糜蛋白酶水解羰基屬于苯丙氨酸、酪水解羰基屬于苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸的肽鍵。氨酸、色氨酸的肽鍵。 溴化氰溴化氰只能斷裂羰基屬于蛋氨酸只能斷裂羰基屬于蛋氨酸的肽鍵。的肽鍵。 第28頁/共38頁例：某八肽例：某八肽 完全水解后，經(jīng)分析氨基酸的組成為：丙完全水解后，經(jīng)分析氨基酸的組成為：丙、亮、賴、苯丙、脯、絲、酪、纈。、亮、賴、苯丙、脯、絲、酪、纈。 端基分析：端基分析：N-N-端端 丙丙亮亮 C-C-端。端。胰蛋白酶催化水解：分離得到酪氨酸，一種胰蛋白酶催化水

26、解：分離得到酪氨酸，一種三肽和一種四肽。三肽和一種四肽。用用EdmanEdman降解分別測定三肽、四肽的順序，結(jié)降解分別測定三肽、四肽的順序，結(jié)果為：丙果為：丙- -脯脯- -苯丙；賴苯丙；賴- -絲絲- -纈纈- -亮。亮。由上述信息得知，八肽的由上述信息得知，八肽的順序為：順序為：丙 脯 苯 丙 酪 賴 絲 纈 亮三 肽四 肽糜 蛋 白 酶第29頁/共38頁三三 蛋白質(zhì)（自學）蛋白質(zhì)（自學）蛋白質(zhì)的變性和沉淀蛋白質(zhì)的變性和沉淀四四 酶酶 （自學）（自學）五五 核酸（自學）核酸（自學）第30頁/共38頁下 課第31頁/共38頁NH2CH2COOH -氨基乙酸氨基乙酸 甘氨酸甘氨酸HOOCCH

27、2CH2CHCOOH NH2 -氨基戊二酸氨基戊二酸 谷氨酸谷氨酸NH2CH2CH2COOH -氨基丙酸氨基丙酸 丙氨酸丙氨酸NH2CH2CH2CH2CH2CHCOOH NH2 ,二氨基已酸二氨基已酸 賴氨酸賴氨酸 蛋白質(zhì)水解可以得到各種蛋白質(zhì)水解可以得到各種-氨基酸氨基酸的混合物。的混合物。第32頁/共38頁 1) 1) 等電點為電中性而不是中性（即等電點為電中性而不是中性（即pH=7pH=7），在溶液中加入電極時其電荷遷移為零。，在溶液中加入電極時其電荷遷移為零。中性氨基酸中性氨基酸 pI = 4.8-6.3pI = 4.8-6.3酸性氨基酸酸性氨基酸 pI = 2.7-3.2pI = 2