第2章氨基酸PPT課件

1、2.1蛋白質(zhì)的分類 蛋白質(zhì)占生物體干重最多的有機質(zhì)，一般為45%50%。 蛋白質(zhì)是由C50%、H7%、O23%、N16%及少量的S03%,有些蛋白質(zhì)還含有Fe、Cu、P等。 蛋白質(zhì)的平均含氮量為16%，這是蛋白質(zhì)元素組成的一個特點，也是凱氏定氮（kjeldah method）法測定蛋白質(zhì)含量的計算基礎(chǔ)。蛋白質(zhì)的含量（總氮量無機氮含量）6.25第1頁/共101頁 蛋白質(zhì)是生物體內(nèi)種類最多，結(jié)構(gòu)最復(fù)雜，功能多樣化的大分子。1、根據(jù)分子形狀分類球狀蛋白肌纖維狀蛋白膜蛋白2、根據(jù)分子組成分類蛋白質(zhì)的分類：第2頁/共101頁 簡單蛋白（清蛋白、球蛋白、谷蛋白、精蛋白、組蛋白等） 結(jié)合蛋白（核蛋白、糖蛋白

2、、脂蛋白、色蛋白、磷蛋白）3、根據(jù)功能分酶調(diào)節(jié)蛋白（如激素）貯存蛋白轉(zhuǎn)動蛋白運動蛋白第3頁/共101頁2.2 蛋白質(zhì)的組成單位氨基酸 蛋白質(zhì)的水解成氨基酸 酸水解：5N或10NHCl，煮沸回流16-24hr。水解徹底，得L氨基酸。但色氨酸幾乎全部被破壞 堿水解：6NNaOH,煮沸6hr。色氨酸不被破壞，但產(chǎn)生的氨基酸發(fā)生旋光異構(gòu)作用， 得D型和L型兩類氨基酸（ D型不被人體利 用），營養(yǎng)價值減半 蛋白酶水解：條件溫和，氨基酸完全不被破壞， 不發(fā)生旋光異構(gòu)現(xiàn)象，但水解不徹底，中間產(chǎn)物 較多氨基酸是蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元第4頁/共101頁一、氨基酸（amino acids）簡寫AA蛋白質(zhì)的構(gòu)件分子蛋

3、白質(zhì)的構(gòu)件分子Protein Architecture 氨基酸的結(jié)構(gòu)通式氨基酸的結(jié)構(gòu)通式第5頁/共101頁第6頁/共101頁氨基酸的結(jié)構(gòu)通式 第7頁/共101頁 -C-C-C-C-COOH-C-C-C-C-COOH -C-C-C-C(NH-C-C-C-C(NH2 2)-COOH -)-COOH -氨基酸氨基酸 -C-C-C(NH-C-C-C(NH2 2)-C-COOH -)-C-COOH -氨基酸氨基酸 -C-C(NH-C-C(NH2 2)-C-C-COOH -)-C-C-COOH -氨基酸氨基酸什么是什么是-氨基酸？氨基酸？第8頁/共101頁第9頁/共101頁脯氨酸是-亞氨基酸第10頁/共1

4、01頁氨基酸的分類氨基酸的分類（一）常見的蛋白質(zhì)氨基酸（一）常見的蛋白質(zhì)氨基酸構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種氨基酸出現(xiàn)頻率高，直接作為合成蛋白質(zhì)的構(gòu)件分子，有自己的密碼子，這類氨基酸稱為標(biāo)準(zhǔn)氨基酸，為方便分析，一般按照氨基酸側(cè)鏈的極性和電荷情況將20種氨基酸分為5類；第11頁/共101頁按基性質(zhì)分類：按基性質(zhì)分類：、非極性脂肪族、非極性脂肪族基基aa甲硫氨酸甘氨酸纈氨酸異亮氨酸亮氨酸丙氨酸第12頁/共101頁2、非極性芳香族族基aa 苯丙氨酸色氨酸脯氨酸第13頁/共101頁3 3、不帶電荷的極性基、不帶電荷的極性基aaaa絲氨酸蘇氨酸天冬酰胺谷氨酰氨半胱氨酸酪氨酸第14頁/共101頁4 4、帶正電荷的基、

5、帶正電荷的基aaaa組氨酸精氨酸賴氨酸第15頁/共101頁5 5、帶負(fù)電荷的基、帶負(fù)電荷的基aaaa天冬氨酸谷氨酸第16頁/共101頁按基的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類：按基的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類：、脂肪徑側(cè)鏈脂肪徑側(cè)鏈aaaa（）（）中性中性aaaa第17頁/共101頁（2 2）含羥基或硫含羥基或硫aaaa絲氨酸 半胱氨酸 蘇氨酸 甲硫氨酸第18頁/共101頁（）酸性（）酸性aaaa及其酰胺及其酰胺天冬氨酸 谷氨酸 天冬酰氨 谷酰氨第19頁/共101頁（）堿性（）堿性aaaa 賴氨酸 精氨酸第20頁/共101頁、芳香族、芳香族aaaa 苯丙氨酸 酪氨酸 色氨酸第21頁/共101頁、雜環(huán)雜環(huán)aaaa 組氨酸 脯氨酸第

6、22頁/共101頁第23頁/共101頁第24頁/共101頁第25頁/共101頁第26頁/共101頁第27頁/共101頁第28頁/共101頁第29頁/共101頁第30頁/共101頁（二）不常見的蛋白質(zhì)氨基酸（二）不常見的蛋白質(zhì)氨基酸 由常見aa經(jīng)修飾而來。脯氨酸4-羥脯氨酸第31頁/共101頁賴氨酸5羥賴氨酸以上二種氨基酸存在于結(jié)締組織的膠原蛋白中，能為纖維蛋白起保護和支撐作用第32頁/共101頁N甲基賴氨酸是肌球蛋白的成分羧基谷氨酸，最先在凝血酶原中發(fā)現(xiàn)第33頁/共101頁（三）非蛋白質(zhì)氨基酸（三）非蛋白質(zhì)氨基酸 多是蛋白質(zhì)中多是蛋白質(zhì)中L L型型-AA-AA衍生物衍生物有一些是有一些是-，-

7、，-AA-AA有些是有些是D-D-型型AAAA除了參與蛋白質(zhì)組成的氨基酸以外，還在各種組織和細(xì)胞中找到200多種其他氨基酸。這些氨基酸中有一些是重要的中間代謝中間物，第34頁/共101頁鳥氨酸鳥氨酸瓜氨酸瓜氨酸它們尿素循環(huán)的中間物第35頁/共101頁氨基酸的理化性質(zhì)氨基酸的理化性質(zhì)兩性解離和等電點兩性解離和等電點氨基酸分子是一種兩性電解質(zhì)。氨基酸在結(jié)晶形態(tài)或在水溶液中，并不是以游離的羧基或氨基形式存在，而是離解成兩性離子。在兩性離子中，氨基是以質(zhì)子化(-NH3+)形式存在，羧基是以離解狀態(tài)(-COO-)存在。在不同的pH條件下，兩性離子的狀態(tài)也隨之發(fā)生變化。第36頁/共101頁第37頁/共10

8、1頁H3NCHCOOHR+（pHpI）H3NCHCOO-R+（pH=pI）H2NCHCOO-R（pHpI）（一）氨基酸的解離（一）氨基酸的解離氨基酸在水中的兼性離子既起酸（質(zhì)子供體）的作用，也起到堿（質(zhì)子受體的作用）； 氨基酸完全質(zhì)子化時，可以看作多元酸； 側(cè)鏈不解離的中性氨基酸可看作二元酸； 酸性氨基酸和堿性氨基酸可視為三元酸。第38頁/共101頁第39頁/共101頁第40頁/共101頁（二）氨基酸的等電點（二）氨基酸的等電點 當(dāng)溶液為某一當(dāng)溶液為某一pHpH值時，值時，AAAA主要以兼性離子的形式存在，分子中所含的正負(fù)電荷主要以兼性離子的形式存在，分子中所含的正負(fù)電荷數(shù)目相等，凈電荷為數(shù)目

9、相等，凈電荷為0 0。這一。這一pHpH值即為值即為AAAA的等電點（的等電點（p pI I）。 在在p pI I時，時，AAAA在電場中既不向正極也不向負(fù)極移動，即處于兩性離子狀態(tài)。在電場中既不向正極也不向負(fù)極移動，即處于兩性離子狀態(tài)。 第41頁/共101頁 根據(jù)氨基酸PI值和溶液PH值，很容易判斷氨基酸分子的帶電情況： 當(dāng)PH=PI時，在電場中不移動 當(dāng)PHPI時，氨基酸分子帶負(fù)電荷，在電場中向正極移動。 當(dāng)PHPI，氨基酸分子帶正電荷，在電場中向負(fù)極移動。PI的利用第42頁/共101頁甘氨酸滴定曲線甘氨酸鹽酸鹽（A+）等電點甘氨酸（A ）甘氨酸鈉（A-）一氨基一羧基AA的等電點計算：pI

10、=2pK1+pK2第43頁/共101頁第44頁/共101頁第45頁/共101頁 對于側(cè)鏈含有可解離基團的對于側(cè)鏈含有可解離基團的AAAA p pI I取決于兩性離子兩邊取決于兩性離子兩邊p pK K值的算術(shù)平均值值的算術(shù)平均值 酸性酸性AAAA：p pI I = (p = (pK K1 1 + p + pK KR-COOR-COO- - )/2 )/2 堿性堿性AAAA：p pI I = (p = (pK K2 2 + p + pK KR-NH2 R-NH2 )/2 )/2 第46頁/共101頁氨基酸的化學(xué)氨基酸的化學(xué)第47頁/共101頁（一）（一）-氨基參加的反應(yīng)氨基參加的反應(yīng)1.1.與亞硝

11、酸反應(yīng)與亞硝酸反應(yīng)2.2.與酰化試劑反應(yīng)與?；噭┓磻?yīng)3.3.烴基化反應(yīng)烴基化反應(yīng)4.4.形成形成SchiffSchiffs s堿反堿反應(yīng)應(yīng)5.5.脫氨基反應(yīng)脫氨基反應(yīng)第48頁/共101頁 NH2 OH R CH COOH + HNO2 R CH COOH+H2O+N2l范斯萊克范斯萊克法測氨基氮（體積）的基礎(chǔ)。法測氨基氮（體積）的基礎(chǔ)。lN2中的中的1/21/2為氨基氮。為氨基氮。 氨基酸定量和蛋白質(zhì)水解程度的測定。氨基酸定量和蛋白質(zhì)水解程度的測定。第49頁/共101頁第50頁/共101頁N=C=S + NCHCOOHHHRPITCNCNCHCOOHHHRSPTC-氨基酸NCHRSNCCOP

12、TH-氨基酸pH8.3無水HF3、烴基化反應(yīng)：異硫氰酸苯酯PITC苯氨基硫甲酰衍生物苯乙內(nèi)硫脲衍生物Edman降解法基礎(chǔ)第51頁/共101頁NO2FO2N+ H2NCHCOOHRNO2O2NHNCHCOOHR+ HF弱堿性弱堿性DNP- -氨基酸氨基酸 （黃色黃色）DNFBSanger 法測定法測定N N末端氨基酸基礎(chǔ)末端氨基酸基礎(chǔ)與2，4二硝基氟苯反應(yīng)第52頁/共101頁醛醛 氨基酸氨基酸 Schiffs（希夫）（希夫）堿堿-H20+H20第53頁/共101頁5.脫氨基反應(yīng)脫氨基反應(yīng)在生物體內(nèi)經(jīng)在生物體內(nèi)經(jīng)AA氧化酶氧化酶催化催化即脫去即脫去-氨基而轉(zhuǎn)變?yōu)橥?。氨基而轉(zhuǎn)變?yōu)橥?。?4頁/共

13、101頁（二）（二） -羧基參加的反應(yīng)羧基參加的反應(yīng)1.1.成鹽或成酯反應(yīng)成鹽或成酯反應(yīng)3.3.脫羧基反應(yīng)脫羧基反應(yīng)2.2.成酰氯反應(yīng)成酰氯反應(yīng)第55頁/共101頁（2）成酯 NH2 干燥，HCl R CH COOH + C2H5OH 回流 R CH COOC2H5 + H2ONH3Cl保護羧基保護羧基（1）與NaOH等形成鹽第56頁/共101頁保護氨基保護氨基 活化羧基活化羧基第57頁/共101頁3.脫羧基反應(yīng) NH2 脫羧酶 RCH-COOH R-CH2-NH2 +CO2第58頁/共101頁（三）（三）-羧基和羧基和-氨基都參加的反應(yīng)氨基都參加的反應(yīng)1 1、 與與茚三酮反應(yīng)茚三酮反應(yīng) 2

14、2、 成肽成肽反應(yīng)反應(yīng)第59頁/共101頁第60頁/共101頁弱酸 加熱脯氨酸為黃色第61頁/共101頁（四）（四） 側(cè)鏈側(cè)鏈R R基參加的反應(yīng)基參加的反應(yīng)1 1、TyrTyr2 2、堿性、堿性AAAA2 2、堿性、堿性AAAA3 3、帶硫、帶硫AAAA第62頁/共101頁ONH2OHOHIIONH2OHOHIONH2OHOHO2NNO2ONH2OHOHNO2Tyr酚基在酚基在3和和5位上易發(fā)生親電取代反應(yīng)，位上易發(fā)生親電取代反應(yīng)，如碘化和硝化如碘化和硝化黃色反應(yīng)黃色反應(yīng)第63頁/共101頁Arg側(cè)鏈胍基與側(cè)鏈胍基與環(huán)己二酮生成環(huán)己二酮生成縮合物縮合物第64頁/共101頁第65頁/共101頁第

15、66頁/共101頁與二硫硝基苯甲酸發(fā)生硫醇與二硫硝基苯甲酸發(fā)生硫醇-二硫化物交換二硫化物交換pH8.0時412nm最大光吸收分光光度法測定-SH第67頁/共101頁Cys的巰基不穩(wěn)定，易被氧化成二硫鍵的巰基不穩(wěn)定，易被氧化成二硫鍵巰基在有痕量的金屬離子如：巰基在有痕量的金屬離子如：Cu2+，F(xiàn)e2+，Co2+或或Mn2+時，易被氧化時，易被氧化第68頁/共101頁五、五、AAAA的光學(xué)活性和光譜性的光學(xué)活性和光譜性質(zhì)質(zhì)（一）（一）AA的光學(xué)活性和立體化學(xué)的光學(xué)活性和立體化學(xué)第69頁/共101頁-氨基酸的立體結(jié)構(gòu) 立體異構(gòu)體：指分子式相同，但分子中的原子在空間排列(或稱為構(gòu)型)不同的化合物。（包

16、括幾何異構(gòu)體和旋光異構(gòu)體） 如果要改變構(gòu)型，需要破壞一個或更多的 化學(xué)鍵。 20種氨基酸中，除甘氨酸外，19種標(biāo)準(zhǔn)氨基酸存在著旋光異構(gòu)體或光學(xué)異構(gòu)體。第70頁/共101頁 D-甘油醛 L-甘油醛平面偏振光的偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)第71頁/共101頁第72頁/共101頁第73頁/共101頁第74頁/共101頁第75頁/共101頁氨基酸的光學(xué)活性和光譜性質(zhì)：第76頁/共101頁（二）氨基酸的光譜性質(zhì)（二）氨基酸的光譜性質(zhì)可見光區(qū)：無吸收可見光區(qū)：無吸收遠(yuǎn)紫外和紅外區(qū)：都吸收遠(yuǎn)紫外和紅外區(qū)：都吸收近紫外區(qū)（近紫外區(qū)（200200400nm400nm）：）：Tyr/Trp/PheTyr/Trp/Phe 原因：

17、原因：-C=C-C=C-C=C-C=C-C=C-C=C-C=C-C=C-1、紫外吸收光譜第77頁/共101頁Trp 280nmTrp 280nmTyr 275nmTyr 275nmPhe 257nmPhe 257nm蛋白質(zhì)含量測定280nm第78頁/共101頁溶液的吸光度定義為：A=lg(I0 /I) c其中A：吸光度； I0：入射光強度；I：透射光強度。：摩爾吸收系數(shù)（消光系數(shù)) （L/(cmmol)）；c：溶液濃度 (mol/L)；L：測試杯的光程(cm)第79頁/共101頁六、氨基酸混合物的分析分六、氨基酸混合物的分析分離離 利用利用AAAA成分分配系數(shù)的差異成分分配系數(shù)的差異（一）分配

18、層析法的一般原理（一）分配層析法的一般原理 第80頁/共101頁層析系統(tǒng)層析系統(tǒng)固定相固定相流動相流動相附著在固相上的液體附著在固相上的液體固體固體第81頁/共101頁 按兩相所處狀態(tài)分：按兩相所處狀態(tài)分：流動相流動相液體液體氣體氣體固固定定相相液液體體液液層析液液層析氣液層析氣液層析固固體體液固層析液固層析氣固層析氣固層析第82頁/共101頁柱柱固定相裝于柱內(nèi)固定相裝于柱內(nèi)紙紙固定相是液體，吸附在濾紙上，將樣品固定相是液體，吸附在濾紙上，將樣品點在紙上，用流動相展開點在紙上，用流動相展開薄層薄層將有適當(dāng)粘度的固定相涂在薄板上將有適當(dāng)粘度的固定相涂在薄板上薄膜薄膜與紙層析相似，與紙層析相似，紙

19、用其它高分子有機吸附劑代替紙用其它高分子有機吸附劑代替 按操作形式分：按操作形式分：第83頁/共101頁吸附吸附固體固體 吸附能力不同吸附能力不同分配分配液體液體 分配系數(shù)不同分配系數(shù)不同離子交換離子交換 離子交換劑離子交換劑 親和性不同親和性不同凝膠凝膠多孔凝膠，多孔凝膠， 通過速度不同通過速度不同親和親和固定相只能與一種組分結(jié)合，固定相只能與一種組分結(jié)合，分開其它無親和力的組分分開其它無親和力的組分 按層析原理分：按層析原理分： 固定相固定相 各組分對固定相各組分對固定相第84頁/共101頁（二）分配柱層析（二）分配柱層析 填充物為親水性的不溶物質(zhì)如纖維素、填充物為親水性的不溶物質(zhì)如纖維素、 淀粉、硅膠等，收集的組分用茚三酮淀粉、硅膠等，收集的組分用茚三酮 顯色定量。顯色定量。第85頁/共101頁第86頁/共101頁（三）紙層析（三）紙層析（四）薄層層析（四）薄層層析第87頁/共101頁（五）離子交換層析第88頁/共101頁本章重點： 氨基酸的基本知識 知識點：1、常見的20種氨基酸的分類及等電點2、氨基酸的旋光性，酸堿性，化學(xué)反應(yīng)3、氨基酸的分析、分離方法第89頁/共101頁2. 3 肽第90頁/共101頁AA-N