蛋白質(zhì)的化學(xué)組成和分類

關(guān)于蛋白質(zhì)的化學(xué)組成和分類第1頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月蛋白質(zhì)是一類含氮有機化合物，除含有碳、氫、氧外，還有氮和少量的硫。某些蛋白質(zhì)還含有其他一些元素，主要是磷、鐵、碘、鋅和銅等。這些元素在蛋白質(zhì)中的組成百分比約為：碳50％氫7％氧23％氮16%(蛋白質(zhì)系數(shù))硫0—3％其他微量一、蛋白質(zhì)的化學(xué)組成和分類1、化學(xué)組成第2頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月

2、蛋白質(zhì)的分類(1)依據(jù)蛋白質(zhì)的形狀和溶解度可分為球狀蛋白質(zhì)、纖維狀蛋白質(zhì)和膜蛋白。球狀蛋白質(zhì)：分子外形接近球形或橢圓形。纖維狀蛋白質(zhì)：分子外形類似纖維或細棒。又可分為可溶性纖維狀蛋白和不溶性纖維狀蛋白質(zhì)膜蛋白：與細胞的各種膜系統(tǒng)結(jié)合存在。一、蛋白質(zhì)的化學(xué)組成和分類第3頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）依據(jù)蛋白質(zhì)的組成分類可以分為單純蛋白和綴合蛋白●單純蛋白質(zhì)（簡單蛋白質(zhì)），只有氨基酸構(gòu)成，簡單蛋白根據(jù)溶解度又分為清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白、精蛋白、組蛋白和硬蛋白●綴合蛋白質(zhì)或結(jié)合蛋白質(zhì)，除含氨基酸外還含其他物質(zhì)，這些非蛋白部分叫輔基或配體，結(jié)合蛋白又根據(jù)非蛋白組分分為核蛋白、糖蛋白、脂蛋白、磷蛋白、金屬蛋白、血紅素蛋白和黃素蛋白一、蛋白質(zhì)的化學(xué)組成和分類2、蛋白質(zhì)的分類第4頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）按功能分類酶蛋白、調(diào)節(jié)蛋白、轉(zhuǎn)運蛋白、貯存蛋白、收縮蛋白、防御蛋白、毒蛋白、膜蛋白、膠原蛋白、角蛋白、彈性蛋白、絲心蛋白等

一、蛋白質(zhì)的化學(xué)組成和分類2、蛋白質(zhì)的分類第5頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月二、蛋白質(zhì)的水解蛋白質(zhì)完全水解（徹底水解)：產(chǎn)物為各種氨基酸混合物◆蛋白質(zhì)不完全水解(部分水解):產(chǎn)物為各種大小不等的肽段和氨基酸.◆酸、堿和蛋白酶都可以將蛋白質(zhì)水解，各自的優(yōu)缺點。第6頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月三、α-氨基酸的一般結(jié)構(gòu)組成蛋白質(zhì)的常見氨基酸：從細菌到人類，所有蛋白質(zhì)都主要由20種標(biāo)準(zhǔn)氨基酸（或稱基本氨基酸或常見氨基酸或天然氨基酸）（standardaminoacids)組成組成蛋白質(zhì)的不常見氨基酸：它們都是在已合成的肽鏈上由常見氨基酸經(jīng)專一酶催化修飾而來。非蛋白質(zhì)氨基酸第7頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月

-氨基酸可變部分不變部分1、常見氨基酸的結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)通式除脯氨酸外，其他均具有如下結(jié)構(gòu)通式。三、α-氨基酸的一般結(jié)構(gòu)第8頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月2、氨基酸在結(jié)構(gòu)的共同點(1)都是α-氨基酸。(2)不同的氨基酸R不同。(3)除甘氨酸外，α-碳原子都是手性碳原子。(4)兩性離子：氨基酸在結(jié)晶狀態(tài)或在水溶液中，主要離解成兩（兼）性離子的形式（又叫偶極離子），中性分子數(shù)極少。(5)旋光性：除Gly外，都具旋光性.三、α-氨基酸的一般結(jié)構(gòu)第9頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月3.蛋白質(zhì)中幾種重要的不常見氨基酸蛋白質(zhì)中的不常見的氨基酸，通常是由相應(yīng)的基本氨基酸衍生而來的。其中重要的有4-羥基脯氨酸、5-羥基賴氨酸、N-甲基賴氨酸、和3,5-二碘酪氨酸等。這些不常見蛋白質(zhì)氨基酸的結(jié)構(gòu)如下。三、α-氨基酸的一般結(jié)構(gòu)第10頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月4、非蛋白質(zhì)氨基酸在各組織和細胞中還存在200多種非蛋白質(zhì)氨基酸，這些氨基酸是基本氨基酸的衍生物，也有一些是β-，γ-或δ-氨基酸，有的是D-型氨基酸。如：NH2-CH2-CH2-COO-β-丙氨酸NH2-CH2-CH2CH2-COO-γ-氨基丁酸HS-CH2-CH2CH-COO-H3N+高半胱氨酸H2N-C-NH-(CH2)2-CH-COO-H3N+O=瓜氨酸三、α-氨基酸的一般結(jié)構(gòu)第11頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月四、氨基酸的分類可分為蛋白質(zhì)中常見氨基酸，蛋白質(zhì)中不常見氨基酸和非蛋白氨基酸。蛋白質(zhì)中常見氨基酸又根據(jù)R-基的結(jié)構(gòu)和極性大小進行分類。第12頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月1、根據(jù)R的化學(xué)結(jié)構(gòu)（1）脂肪族氨基酸：

1）疏水性：Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Met、Cys；

2）極性：Arg、Lys、Asp、Glu、Asn、Gln、Ser、Thr（2）芳香族氨基酸：Phe、Tyr、Trp（3）雜環(huán)氨基酸：His（4）雜環(huán)亞氨基酸：Pro2、根據(jù)R的極性（1）極性氨基酸：

1）不帶電：Ser、Thr、Asn、Gln、Tyr、Cys；

2）帶正電：His、Lys、Arg；

3）帶負電：Asp、Glu（2）非極性氨基酸：Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Phe、Met、Pro、Trp四、氨基酸的分類第13頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月3、必需氨基酸依據(jù)人體或動物體是否能合成，可分為必需氨基酸和非必需氨基酸，人體或動物體不能合成，只能由食物提供的氨基酸叫必需aa。成年人8種,嬰幼兒能合成組氨酸和精氨酸，但合成量不能滿足需要，仍需從食物中供給。動物10種（精、組氨酸）。八種必需氨基酸包括：蘇纈亮異亮，苯丙屬芳香。還有色賴蛋，缺一人遭殃。動物需十種，精氨組莫忘。

四、氨基酸的分類第14頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月五、氨基酸的一般性質(zhì)氨基酸為無色結(jié)晶或粉末，每種氨基酸都有自己的特有結(jié)晶形狀，與相應(yīng)的有機酸相比，氨基酸的熔點較高，一般都大于200℃以上.不同氨基酸味道不同，有的鮮美，有的甘苦，有的無味組成蛋白質(zhì)的氨基酸，除甘氨酸外均含有不對稱碳原子，具有旋光性.。除半胱氨酸、酪氨酸外，氨基酸一般不溶于水，但在稀堿或稀酸溶液中溶解最好，除了脯氨酸溶于乙醇、乙醚外，決大多數(shù)氨基酸不溶于有機溶劑，所以可用有機溶劑沉淀氨基酸，第15頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）氨基酸的解離1、氨基酸在晶體狀態(tài)和水溶液中主要以兼性離子（也叫偶極離子）的形式存在。2、氨基酸完全質(zhì)子化時，可看成為多元酸，側(cè)鏈不解離的中性氨基酸可看為二元酸，酸性和堿性氨基酸可看為是三元酸

COOH│H3+N-C—H│CH3

COOH│H3+N-C—H│CH2

│COOH

COOH│H3+N-C—H│(CH)2

│NH3+六、氨基酸酸堿化學(xué)第16頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月

3、以一氨基一羧基的氨基酸為例來介紹氨基酸的解離情況,這類氨基酸完全質(zhì)子化時，具有2個可解離的H，是二元弱酸。凈電荷+10-1陽離子（A+）兩性離子（Ao）陰離子（A-)pH＜pI等電點PIpH＞pIKα1,Kα2分別代表α-碳原子上的-COOH和-NH3+的解離常數(shù),pKa1和pKa2分別代表α-碳原子上的-COOH和-NH3+的解離常數(shù)的負對數(shù)值,pK值通過氨基酸的酸堿滴定曲線來測得。一般情況下會給出。+H+pKα1+OH-+H+pKα2+OH-六、氨基酸酸堿化學(xué)第17頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月

(二)氨基酸等電點定義：當(dāng)調(diào)節(jié)氨基酸溶液的pH，使氨基酸分子上的-NH3+和-COO-的解離度完全相等時，氨基酸所帶的凈電荷為0，在電場中既不向陽極也不向陰極移動，此時氨基酸所處溶液的pH值即為該氨基酸的等電點，以符號pI表示。在等電點時，即氨基酸處于兩性離子狀態(tài)。由于靜電作用，在等電點時，aa的溶解度最小，易沉淀，據(jù)此性質(zhì)可分離制備氨基酸。也可以根據(jù)這個原理，在實驗室中求氨基酸的pI值氨基酸的pI也可依據(jù)可解離基團的pK值計算六、氨基酸酸堿化學(xué)第18頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月α-氨基和α-羧基參加的反應(yīng)：氨基酸與茚三酮的反應(yīng)α-羧基參加的反應(yīng)α-氨基參加的反應(yīng)甲醛的反應(yīng)?；瘎┓磻?yīng)▲與丹酰氯反應(yīng)▲氨基酸與熒光胺反應(yīng)▲與5,5′-雙硫基-雙（2-硝基苯甲酸）反應(yīng)烴化劑反應(yīng)▲2,4-二硝基氟苯(DNFB)的反應(yīng)▲異硫氰酸苯酯（PITC）的反應(yīng)▲成酯反應(yīng)▲成酰胺反應(yīng)▲成酰氯反應(yīng)七、氨基酸的化學(xué)反應(yīng)第19頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月八、氨基酸的光譜性質(zhì)——紫外吸收光譜構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種氨基酸在可見光區(qū)都沒有光吸收，在紅外區(qū)和遠紫外區(qū)（λ＜200nm）都有光吸收。在近紫外區(qū)(220-300nm)只有芳香氨基酸（酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸）有吸收光的能力,因它們的R基具有苯環(huán)共軛雙鍵。酪氨酸的最大吸收波長(max)＝275nm，275=1.4x103;