氨基酸和蛋白質(zhì)課件

第十二章氨基酸和蛋白質(zhì)氨基酸：羧酸分子中烴基上的氫原子被氨基取代后的化合物。1.結(jié)構(gòu)通式R:H，羥基，芳環(huán)，雜環(huán)第一節(jié)氨基酸從自然界獲得的氨基酸都是α-氨基酸；除甘氨酸外，α-碳原子都具有手性。多數(shù)氨基酸易溶于水，具有較高熔點(diǎn)。一、氨基酸的結(jié)構(gòu)和分類第十二章氨基酸和蛋白質(zhì)氨基酸：羧酸分子中烴基上的氫原子被1)、烴基的種類不同：脂肪族、芳香族、雜環(huán)。2)、氨基的位置的不同：2.氨基酸的種類中性氨基酸，堿性氨基酸，酸性氨基酸3)、氨基和羧基的數(shù)目：1)、烴基的種類不同：脂肪族、芳香族、雜環(huán)。2)、氨基的位3.氨基酸的命名法1)、系統(tǒng)命名法2,6-二氨基己酸2-氨基戊二酸2-氨基丙酸2-氨基-3-巰基丙酸3-（3-吲哚）-2-氨基丙酸3.氨基酸的命名法1)、系統(tǒng)命名法2,6-二氨基己酸20種常見(jiàn)氨基酸：

中性氨基酸、酸性、堿性2)、俗名多按其來(lái)源或性質(zhì)而命名氨基酸的構(gòu)型也多用D/L標(biāo)記法L-乳酸L-丙氨酸所有氨基酸的構(gòu)型都取決于α-碳原子，-NH2在左為L(zhǎng)型，在右為D型。L-蘇氨酸20種常見(jiàn)氨基酸：中性氨基酸、酸性、堿性2)、俗名二、氨基酸的性質(zhì)1．氨基酸的酸-堿性——兩性與等電點(diǎn)1）兩性離子型化合物：熔點(diǎn)高（分解），難溶于有機(jī)溶劑。通常以內(nèi)鹽形式存在：二、氨基酸的性質(zhì)1．氨基酸的酸-堿性——兩性與等電點(diǎn)在強(qiáng)堿溶液中主要存在形式，在電場(chǎng)中移向正極在強(qiáng)酸溶液中主要存在形式，在電場(chǎng)中移向負(fù)極當(dāng)pH適中時(shí)，II和III的濃度相等，氨基酸凈電荷為零，在電場(chǎng)中不移動(dòng)，該pH值定義為該氨基酸的等電點(diǎn)。以pI表示。負(fù)離子(II)正離子(III)偶極離子（I）2）等電點(diǎn)在強(qiáng)堿溶液中主要存在形式，在電場(chǎng)中移向正極在強(qiáng)酸溶液中主要存酸性氨基酸：羧基數(shù)目比堿性氨基多，等電點(diǎn)pI<5（有2個(gè)）。堿性氨基酸：堿性氨基4個(gè)數(shù)目比羧基多，等電點(diǎn)pI>7（有4個(gè)）。中性氨基酸：堿性氨基與羧基數(shù)目相等，pI=5-7，（共17個(gè)）。可利用氨基酸等電點(diǎn)的不同，進(jìn)行分離提純。酸性氨基酸：堿性氨基酸：中性氨基酸：可利用氨基酸等電點(diǎn)的不同2．氨基酸氨基的反應(yīng)氨基酸具有氨基和羧基的典型化學(xué)性質(zhì)α-氨基酸具有典型的伯胺化學(xué)性質(zhì)：能與酸、亞硝酸、烴基化試劑、酰基化試劑、甲醛等反應(yīng)。（1）氨基的?；?/p>

氨基酸分子中的氨基能酰基化成酰胺。2．氨基酸氨基的反應(yīng)氨基酸具有氨基和羧基的典型化學(xué)性質(zhì)α（2）氨基的烴基化

氨基酸與RX作用則烴基化成N-烴基氨基酸：（2）氨基的烴基化（3）與亞硝酸反應(yīng)反應(yīng)是定量完成的，衡量放出N2，測(cè)定N2的體積便可計(jì)算出氨基酸的含量。── 分析氨基酸的經(jīng)典方法。脯氨酸分子中含有的是亞氨基，亞氨基不能與亞硝酸反應(yīng)放出氮?dú)?。?）與亞硝酸反應(yīng)反應(yīng)是定量完成的，衡量放出N2，測(cè)定N2的（4）與茚三酮反應(yīng)α-氨基酸在堿性溶液中與茚三酮作用，生成顯藍(lán)色或紫紅色的有色物質(zhì)，是鑒別α-氨基酸的靈敏的方法。2（4）與茚三酮反應(yīng)23．氨基酸羧基的反應(yīng)α-氨基酸具有羧酸的化學(xué)性質(zhì)，可以與堿、氨、醇、五氯化磷、氫化鋁鋰等反應(yīng)。脫羧反應(yīng)Δ或脫羧酶R-CH2NH2+CO23．氨基酸羧基的反應(yīng)α-氨基酸具有羧酸的化學(xué)性質(zhì)，可以與堿、氨基酸的用途：稻麥中缺少賴氨酸，在面包中添加賴氨酸，可以提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。人體有八種氨基酸不能在人體內(nèi)合成，只能從外部食物攝取，八種必需氨基酸有：頡，亮，異亮，賴，苯丙，蘇，色。3.氨基酸和微生物配成注射液，用于外傷病人，外科手術(shù)良好。我國(guó)優(yōu)先考慮的食品強(qiáng)化劑有：賴、蛋、色和苯丙氨酸…氨基酸的用途：人體有八種氨基酸不能在人體內(nèi)合成，只能從外部食第二節(jié)多肽蛋白質(zhì)多肽H2OH2Oɑ-氨基酸.蛋白質(zhì)是分子量大的多肽，部分水解時(shí)能生成多肽，50個(gè)以上氨基酸的多肽稱為蛋白質(zhì)。多肽是多個(gè)氨基酸的聚合物，多個(gè)氨基酸分子通過(guò)氨基和羧基脫水縮合生成酰氨鍵（肽鍵）而形成的。第二節(jié)多肽蛋白質(zhì)多肽H2OH2Oɑ-氨基酸.蛋白質(zhì)是分α-氨基酸分子中的羧基與另一分子α-氨基酸的氨基生成的酰胺稱為肽(peptides)。多肽(polypeptides)是多個(gè)α-氨基酸分子用肽鍵連接而生成的化合物.蛋白質(zhì)是由多種α-氨基酸用肽鍵連接起來(lái)的分子量很大的多肽，水解可生成α-氨基酸的混合物.α-氨基酸分子中的羧基與另一分子α-氨基酸的氨基生成的酰胺稱2NH2CH2COOH→肽鍵兩個(gè)氨基酸分子（可以相同，也可以不同），在酸或堿的存在下加熱，通過(guò)一分子的氨基與另一分子的羧基間脫去一分子水，縮合形成含有肽鍵的化合物，成為成肽反應(yīng)。2NH2CH2COOH→肽鍵兩個(gè)氨基酸分子（可以相同，也可以書寫時(shí)把氨基的一端寫在左邊，有羧基的一端寫在右邊。多肽和氨基酸一樣，也是兩性離子。多肽鏈：寫在左邊N-端C-端寫在右邊書寫時(shí)把氨基的一端寫在左邊，有羧基的一端寫在右邊。多肽和氨基甘氨酰甘氨酸或甘-甘甘氨酰丙氨酸或甘-丙丙氨酸-苯丙氨酰-甘氨酰-絲氨酸或丙-苯丙-甘-絲甘氨酰甘氨酸或甘-甘甘氨酰丙氨酸或甘-丙丙氨由于蛋白質(zhì)的分子量大，對(duì)于多肽的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，是了解蛋白質(zhì)的一個(gè)重要步驟。多肽結(jié)構(gòu)的測(cè)定——降解——分析鑒定——推結(jié)構(gòu)多肽的測(cè)定測(cè)定多肽中ɑ-氨基酸聯(lián)結(jié)的順序N-端C-端由于蛋白質(zhì)的分子量大，對(duì)于多肽的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，是了解蛋白質(zhì)的

黃色1)N-端桑格法黃色1)N-端桑格法2）C-端的分析（C-Terminalresidues)2）C-端的分析（C-Terminalresidues)牛胰島素A鏈——21個(gè)氨基酸組成的多肽B鏈——30個(gè)氨基酸組成的多肽A鏈和B鏈通過(guò)兩個(gè)-S-S-二硫鍵連接的。牛胰島素的結(jié)構(gòu)于1955年確定，是由16種不同的氨基酸，51個(gè)氨基酸組成的多肽。1959年開(kāi)始人工合成胰島素，經(jīng)五年的努力，完成了牛胰島素的合成，經(jīng)過(guò)物理，化學(xué)及生物活性的測(cè)定，與天然的胰島素完全相同，從而揭開(kāi)了生命的奧秘。牛胰島素A鏈H2N-谷-半胱-半胱-丙-絲-纈-半胱-絲-亮-酪-谷-亮-谷-天冬-酪-半胱-天冬-COOH谷-纈-異亮-甘-NH2∣NH2∣NH2∣NH2∣B鏈H2N-苯丙-纈-天冬-谷-組-亮-半胱-甘-絲-組-亮-纈-谷-丙-亮-酪-亮-纈-半胱-甘HOOC-丙-賴-脯-蘇-酪-苯丙-苯丙-甘-精-谷∣NH2∣NH2∣∣S∣S∣SS牛胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)A鏈H2N-谷-半胱-半胱-丙-絲-纈-半胱-絲-亮-酪-第三節(jié)蛋白質(zhì)一、蛋白質(zhì)的分類1.根據(jù)蛋白質(zhì)的形狀分為：

1）纖維蛋白質(zhì)如絲蛋白、角蛋白等；

2）球狀蛋白質(zhì)如蛋清蛋白、酪蛋白、血紅蛋白、γ-球代表蛋白（感冒抗體）等。2．根據(jù)組成分：

1)單純蛋白質(zhì)——其水解最終產(chǎn)物是α-氨基酸。

2）結(jié)合蛋白質(zhì)——α-氨基酸+非蛋白質(zhì)（輔基）第三節(jié)蛋白質(zhì)一、蛋白質(zhì)的分類3.根據(jù)蛋白質(zhì)的功能分：

1）活性蛋白按生理作用不同又可分為；酶、激素、抗體、收縮蛋白、運(yùn)輸?shù)鞍椎取?/p>

2）非活性蛋白擔(dān)任生物的保護(hù)或支持作用的蛋白，但本身不具有生物活性的物質(zhì)。二、蛋白質(zhì)的組成蛋白質(zhì)的組成中含有C、H、O、N以及少量的S，有的還含有少量P、Fe、Zn、Mo等元素。蛋白質(zhì)的相對(duì)分子量很大，通常在10000以上，結(jié)構(gòu)也非常復(fù)雜。水解的最終產(chǎn)物是氨基酸。3.根據(jù)蛋白質(zhì)的功能分：二、蛋白質(zhì)的組成蛋白質(zhì)的三、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的分子圖象三、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的分子圖象1．蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)

由各氨基酸按一定的排列順序結(jié)合而形成的多肽鏈（50個(gè)以上氨基酸）稱為蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)。肽鍵肽鏈氨基酸排列順序等1．蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)肽鍵2．蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu) 多肽鏈中互相靠近的氨基酸通過(guò)氫鍵的作用而形成的多肽在空間排列（構(gòu)象）稱為蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)。 包括α-螺旋、β-折疊、無(wú)規(guī)卷曲和β–轉(zhuǎn)角等。2．蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)α-螺旋：多肽鏈中的各肽鍵平面通過(guò)α-碳原子的旋轉(zhuǎn)，圍繞中心軸形成一種螺旋上升的盤曲構(gòu)象。α-螺旋：多肽鏈中的各肽鍵平面通過(guò)α-碳原子的旋轉(zhuǎn)，圍繞中心是蛋白質(zhì)分子肽鏈幾乎完全伸展的結(jié)構(gòu)。是兩條或多條肽鏈間互相以氫鍵連接起來(lái)的成片層狀結(jié)構(gòu)。有平行或反平行兩種類型。β-折疊是蛋白質(zhì)分子肽鏈幾乎完全伸展的結(jié)構(gòu)。是兩條或多條肽鏈間互相以3．蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu) 指多肽鏈在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，依靠R基團(tuán)的相互作用做進(jìn)一步盤繞、折疊、卷曲而形成的更為復(fù)雜的空間構(gòu)象。親水基位于球體表面,疏水基位于球體內(nèi)部球狀蛋白溶于水3．蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)親水基位于球體表面,疏水基位于球體內(nèi)部4．蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu) 由一條或幾條多肽鏈構(gòu)成蛋白質(zhì)的最小單位稱為蛋白質(zhì)亞基，由幾個(gè)亞基借助各種副鍵的作用而構(gòu)成的一定空間結(jié)構(gòu)稱為蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)。4．蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的各級(jí)結(jié)構(gòu)氨基酸一級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)血紅蛋白蛋白質(zhì)的各級(jí)結(jié)構(gòu)氨基酸一級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)血紅蛋三、蛋白質(zhì)的性質(zhì)1．兩性及等電點(diǎn)多肽鏈中有游離的氨基和羧基等酸堿基團(tuán)，具有兩性。pI是該蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)，在等電點(diǎn)時(shí)，蛋白質(zhì)的溶解度最小，導(dǎo)電性、粘度和滲透壓也最低。利用這些性質(zhì)可以分離、純化蛋白質(zhì)。pH=pI三、蛋白質(zhì)的性質(zhì)1．兩性及等電點(diǎn)pI是該蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)2．膠體性質(zhì)與沉淀作用蛋白質(zhì)是天然高聚物，其分子量在1萬(wàn)至數(shù)千萬(wàn)間，顆粒可達(dá)膠粒范圍(直徑在1-100nm)。當(dāng)它以單分子形式分散在水中時(shí)，能形成親水膠體溶液，具有膠體的通性：擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)慢，粘度大，不能透過(guò)普通半透膜等。但是蛋白質(zhì)分子可以選擇適當(dāng)?shù)陌胪改?如火棉膠、羊皮紙、動(dòng)物膀胱膜等)來(lái)分離純化蛋白質(zhì)──透析法2．膠體性質(zhì)與沉淀作用蛋白質(zhì)是天然高聚物，其分子量在1萬(wàn)至數(shù)蛋白質(zhì)形成穩(wěn)定親水膠體溶液的原因：蛋白質(zhì)分子表面有許多親水基，如：-NH2、-COOH、及、、等，能與水形成氫鍵而發(fā)生水化作用，從而在其分子表面形成一層水化膜，使蛋白質(zhì)顆粒不易聚集而沉淀。蛋白質(zhì)處于非等電點(diǎn)的pH值環(huán)境時(shí)，溶液中蛋白質(zhì)分子顆粒帶同種電荷，不易凝集沉淀。

但當(dāng)除去水化膜，中和其電荷，穩(wěn)定因素消失時(shí)，則膠體體系也就被破壞，沉淀現(xiàn)象也將隨之發(fā)生。C=ONH蛋白質(zhì)形成穩(wěn)定親水膠體溶液的原因：C=ONH1）可逆沉淀（鹽析）在蛋白質(zhì)溶液中加入中性鹽而產(chǎn)生沉淀的作用，稱為鹽析作用，簡(jiǎn)稱鹽析。特征：被鹽析的蛋白質(zhì)構(gòu)象基本上沒(méi)有改變，并保持原有的生理活性。當(dāng)沉淀因素消除，如加水或透析，則沉淀又能重新溶解，并不影響其性質(zhì)。1）可逆沉淀（鹽析）在蛋白質(zhì)溶液中加入中性鹽而產(chǎn)生沉淀的作用2）不可逆沉淀蛋白質(zhì)與重金屬鹽作用，或在蛋白質(zhì)溶液中加入有機(jī)溶劑（如丙酮、乙醇等）則發(fā)生不可逆沉淀。

與有機(jī)溶劑作用：與重金屬鹽作用：與生物堿試劑作用：特征：被沉淀的蛋白質(zhì)分子空間構(gòu)象已發(fā)生改變或被破壞，失去了原有的生理活性。即使沉淀因素消除后，也不會(huì)重新溶解。2）不可逆沉淀與有機(jī)溶劑作用：特征：3．蛋白質(zhì)的變性作用物理因素：干燥、加熱、高壓、振蕩或攪拌、紫外線、X射線、超聲等?；瘜W(xué)因素：強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、尿素、重金屬鹽、生物堿試劑（三氯乙酸等）、有機(jī)試劑等。變性后的特點(diǎn)：①喪失生物活性②溶解度降低。變性作用的利用：①消毒、殺菌、點(diǎn)豆腐等；②排毒（重金屬鹽中毒的急救）；③腫瘤的治療(放療殺死癌細(xì)胞)。變性作用的防治：①種子的貯存；②人體衰老（緩慢變性）；③防止紫外光灼傷皮膚。變性條件3．蛋白質(zhì)的變性作用物理因素：干燥、加熱、高壓、振蕩或攪4．蛋白質(zhì)的水解反應(yīng)蛋白質(zhì)→多肽→小肽→二肽→α-氨基酸在酸或堿或水解酶的作用下，可以發(fā)生如下水解反應(yīng)：5．蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)1）縮二脲反應(yīng)蛋白質(zhì)與新配置的堿性硫酸銅溶液反應(yīng)，呈紫色，稱為縮二脲反應(yīng)。3）茚三酮反應(yīng)蛋白質(zhì)與稀的茚三酮溶液共熱，即呈現(xiàn)藍(lán)色。2）蛋白黃反應(yīng)蛋白質(zhì)中含有苯環(huán)的氨基酸，遇濃硝酸發(fā)生硝化反應(yīng)而生成黃色硝基化合物的反應(yīng)稱為蛋白黃反應(yīng)。4．蛋白質(zhì)的水解反應(yīng)蛋白質(zhì)→多肽→小肽→二肽→α-氨基第三節(jié)核酸核酸是一類具有重要生物學(xué)功能和生理活性的高分子化合物，相對(duì)分子質(zhì)量高達(dá)106-109。核酸可分為核糖核酸(RNA)和脫氧核糖核酸(DNA)兩大類。核糖核酸參與生物體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成；脫氧核糖核酸決定著生物的遺傳、變異。核酸化學(xué)是分子生物學(xué)和遺傳學(xué)的基礎(chǔ)。第三節(jié)核酸核酸是一類具有重要生物學(xué)功能和生理