蛋白質(zhì)的構(gòu)件—氨基酸

1、會計學(xué)1蛋白質(zhì)的構(gòu)件蛋白質(zhì)的構(gòu)件氨基酸氨基酸一、一、 蛋白質(zhì)的化學(xué)組成和分類蛋白質(zhì)的化學(xué)組成和分類 化學(xué)組成：化學(xué)組成： 碳 50% 氫 7% 氧 23% 氮氮16% 硫 0-3% 其他 微量 w凱氏定氮法的基礎(chǔ)：w 蛋白質(zhì)含量蛋白質(zhì)含量 = = 蛋白氮蛋白氮 6.256.25w 蛋白質(zhì)的分類蛋白質(zhì)的分類： 單純蛋白質(zhì)單純蛋白質(zhì)： 僅由氨基酸組成，如核糖核酸 酶，肌動蛋白。 綴合蛋白質(zhì)綴合蛋白質(zhì)： 除氨基酸外還其他化學(xué)成分作 為結(jié)構(gòu)的一部分。稱為( (輔基或配體輔基或配體) ) 酶、 調(diào)節(jié)蛋白、 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、 貯存蛋白、 結(jié)構(gòu)蛋白、等。 按生物功能生物功能分類：二、 蛋白質(zhì)的水解蛋白質(zhì)水解最后成

2、為氨基酸混合物酸水解酸水解 不產(chǎn)生消旋作用，得19種 L-AA，色氨酸破壞。堿水解堿水解 多數(shù)氨基酸破壞（精氨酸脫氨、產(chǎn) 生尿素和鳥氨酸），產(chǎn)消旋現(xiàn)象。酶水解酶水解 不消旋、不破壞，但水解不徹底。 三、 -氨基酸的一般結(jié)構(gòu) 19種氨基酸具有一級氨基（-NH3+）和羧基（-COOH）結(jié)合到碳原子（C），同時結(jié)合到（C）上的是H原子和各種側(cè)鏈（R）；Pro具有二級氨基（-亞氨基酸）-氨基酸的結(jié)構(gòu)通式：不帶電形式 H2NCHCOOHR +H3NCHCOO-R兩性離子形式C如是不對稱C（除Gly），則：1. 具有兩種立體異構(gòu)體 D-型和L-型2. 具有旋光性 左旋（-）或右旋（+）四氨基酸的分類1.

3、根據(jù)根據(jù)R的化學(xué)結(jié)構(gòu)的化學(xué)結(jié)構(gòu)（1）脂肪族氨基酸：1）中性氨基酸：Gly、Ala、Val、Leu、Ile；2）含羥基或硫氨基酸： Met、Cys、 Ser、Thr；3）酸性氨基酸及其酰胺： Asp、Glu、Asn、Gln；4）堿性氨基酸： Lys 、Arg、（His）。（一）常見的蛋白質(zhì)氨基酸（一）常見的蛋白質(zhì)氨基酸（2）芳香族氨基酸：Phe、Tyr、Trp（3）雜環(huán)氨基酸：Trp、His（4）雜環(huán)亞氨基酸：Pro2. 根據(jù)R基團(tuán)的極性分（1）非極性氨基酸：Ala、Val、Leu、Ile、Phe、Pro、Trp、Met；（2）極性氨基酸：1）不帶電：Ser、Gly、Thr、Asn、Gln、Ty

4、r、Cys；2）帶正電：His、Lys、Arg；3）帶負(fù)電：Asp、Glu；（二）不常見的蛋白質(zhì)氨基酸（二）不常見的蛋白質(zhì)氨基酸構(gòu)成蛋白質(zhì)的編碼氨基酸為20種。編碼氨基酸經(jīng)過化學(xué)修飾產(chǎn)生的非編碼氨基酸，如4-羥脯氨酸、5-羥賴氨酸、磷酸絲氨酸和磷酸精氨酸等。（三）（三） 非蛋白質(zhì)氨基酸非蛋白質(zhì)氨基酸五、五、 氨基酸的酸堿性質(zhì)氨基酸的酸堿性質(zhì)無色晶體，熔點(diǎn)極高（200以上），有不同味道；水中溶解度差別較大（極性和非極性），不溶于有機(jī)溶劑。（一） 氨基酸的解離+H3NCRCOO -HH+H2NCRCOO -HH+H3NCRCOO -H+H3NCRCOOHHH2NCRCO O -H+H3NCRCO

5、O -H+H3NCRCO O HHK a1K a2+ H + H +兼 性 離 子 （ Ao）陽 離 子 （ A+）陰 離 子 （ A-）+ O H -+ O H -A0H+A+Ka1A0A -Ka2H+Henderson-Hasselbalch Henderson-Hasselbalch 方程方程 HA A- + H+ Ka=H+A-/ HAH+（A-/ HA) 兩邊取負(fù)對數(shù)pKapHlg（A-/ HA） pHpKa+ lg（A-/ HA）pKa+ lg(堿/酸) 在這里能接受H+（質(zhì)子受體）的A-被看作廣義的堿，而能釋放H+（質(zhì)子供體）的HA被看作廣義的酸。 Gly Gly 的的 解解 離

6、離 甘氨酸解離曲線等電點(diǎn)（等電pH，pI）兩性電解質(zhì)凈電荷為零時溶液的pH值。等電點(diǎn)時，電解質(zhì)在電場中不運(yùn)動側(cè)鏈不解離的中性氨基酸pIpK1pK2/2作 業(yè)1. 0.1mo1/L的谷氨酸溶液處于它的等電點(diǎn)，(1)計算主要等電形式的的谷氨酸的近似濃度。(2)計算完全質(zhì)子化形式的谷氨酸的近似濃度。(3)在溶液中甚至濃度小到幾乎沒有的，共有多少種形式?2. P29： 1、2.六、氨基酸的化學(xué)反應(yīng)（一）-羧基反應(yīng) -羧基具有該官能團(tuán)的全部簡單反應(yīng)，如成酯、成酰氯和成酰胺反應(yīng)。NH2CHCOOHRNH2CHCOOC2H5R+C2H5OH干燥，HCl回流+ H2OHNCHCOOHRHNCHCOOCIR+P

7、Cl5+ POCl3 + HCl保護(hù)基保護(hù)基（二）-氨基反應(yīng)氨基酸游離的-氨基可被酰氯和酸酐?；l(fā)生?；磻?yīng)。CH2OCOClH2NCHCOONaR在弱堿中（后酸化）芐氧酰氯芐氧酰氨基酸CH2OCONHCHCOONaR+ Na+ + Cl-+這 些 酰 化這 些 酰 化試 劑 在 多試 劑 在 多肽 和 蛋 白肽 和 蛋 白質(zhì) 的 人 工質(zhì) 的 人 工合 成 中 被合 成 中 被用 作用 作 氨 基氨 基的 保 護(hù) 試的 保 護(hù) 試劑劑。NCSH2NCHCOOHR在 弱 堿 中+NHCNHCCHOOHRSNCOCCNHSHRH+(CH3NO2)苯 異 硫 氰 酸 酯苯 氨 基 硫 甲 酰 衍

8、生 物 （ PTC-氨 基 酸 ）苯 乙 內(nèi) 酰 硫 脲 衍 生 物 （ PTH-氨 基 酸 ）與苯異硫氰酸苯異硫氰酸酯（酯（PITC，Edman試劑試劑） 反 應(yīng) ，Edman用來鑒定多肽或蛋白質(zhì)的N端氨基酸。FO2NNHCHO2NDNP-氨 基 酸 （ 黃 色 ）H2NCHCOOHRNO2NO2COOHR+在 弱 堿 中+ F-DNFB2，4-二硝基氟二硝基氟苯苯與氨基酸生成二硝基苯基氨基酸。被英國的Sanger用來鑒定多肽蛋白質(zhì)的N末端氨基酸。稱Sanger試劑試劑。（三）茚三酮反應(yīng)紫色復(fù)合物：570 nm亮黃色化合物：脯氨酸、羥脯氨酸 440 nm（四）側(cè)鏈官能團(tuán)的特異性反應(yīng)其中有些反

9、應(yīng)是蛋白質(zhì)化學(xué)修飾的基礎(chǔ)。-OOCCHCH2NH3+S-OOCCHCH2NH3+SCH2COO-+ I-+ ICH2COO-半胱氨酸碘乙酸羧甲基半胱氨酸胱氨酸中的二硫鍵在穩(wěn)定蛋白質(zhì)的構(gòu)象上起很大的作用胱氨酸中的二硫鍵在穩(wěn)定蛋白質(zhì)的構(gòu)象上起很大的作用。氧化劑和還原劑都可打開二硫鍵。如。氧化劑和還原劑都可打開二硫鍵。如過甲酸過甲酸和和巰基化巰基化合物合物H2NHCCOOHCH2SSCH2CHH2NCOOHH2NHCCOOHCH2SO3HH2NHCCOOHH2CSH6HCOOOH2R-SH22+ 6HCOOHRSSR磺基丙氨酸磺基丙氨酸胱氨酸胱氨酸七、 氨基酸的旋光性和光譜性質(zhì)（一）氨基酸的旋光性和

10、立體化學(xué)-氨基酸的-碳是一個不對稱碳（手性碳），不對稱碳原子上的4個取代基在空間的取向可以有兩種構(gòu)型，D型和L型。氨基酸的構(gòu)型以D性甘油醛為參考物。除Gly外，19種氨基酸的-碳原子都是不對稱碳原子，因此至少有兩種光學(xué)異構(gòu)體。 COO-CCH3+H3NHCHOCCH2OHHOHCOO-CCH3H+H3NCHOCCH2OHHHOCOO-CCH3HNH3+COO-CCH3+H3NH=D-甘 油 醛D-丙 氨 酸L-甘 油 醛L-丙 氨 酸Thr、Leu、Pro和羥和羥Pro還有第還有第二個不對稱二個不對稱碳原子。碳原子。（二）（二）氨基酸氨基酸的光譜的光譜性質(zhì)性質(zhì)分光光度法分光光度法的原理是的原理

11、是Lamber-Beer定律定律： A = log I0 /I = - log T = cl T= I/I0 A： 吸光值（absorbance） （光密度, optical density,OD）： 摩爾吸收系數(shù)（摩爾消光系數(shù)） c： 摩爾濃度 l： 比色杯的內(nèi)徑或光程厚度 I0： 入射光強(qiáng) I： 透射光強(qiáng) T： 透光率八、氨基酸混合物的分離和分析（一）分配層析層析層析 即色層分析也稱色譜(chromatography)。層析的種類有很多種如吸附層析，離子交換層析等。分配層析依據(jù)的是分配定律。分配定律分配定律(partitionlaw)：當(dāng)一種物質(zhì)在兩種給定的互不相容的溶劑中分配時，在一定溫

12、度下達(dá)到平衡時，溶質(zhì)在兩相中的濃度比值為一常數(shù)，即分配系數(shù)分配系數(shù)(Kd)。 Kd= CA/CBCA和和CB分別是分別是A相（流動相）、相（流動相）、B相（固定相）中的濃相（固定相）中的濃度度某一物質(zhì)在層析系統(tǒng)中的行為取決于有效分配系數(shù)有效分配系數(shù) Keff = 某一物質(zhì)在A相中的總量/某一物質(zhì)在B相中的總量 溶質(zhì)的有效分配系數(shù)可以調(diào)整兩項(xiàng)的體積比而加以改變。 分配柱層析分配柱層析紙層析紙層析將支持劑（硅膠、纖將支持劑（硅膠、纖維素粉等）涂布在玻維素粉等）涂布在玻璃板上制成均勻的薄璃板上制成均勻的薄層。層。分辨率高，所需樣品分辨率高，所需樣品極微，層析速度快。極微，層析速度快。（一）離子交換層

13、析（一）離子交換層析離子交換樹脂離子交換樹脂是具有酸性酸性或堿性堿性基團(tuán)的人工合成聚苯乙烯苯二乙烯(polystyrenedivinylbenzene)等不溶性高分子化合物。聚苯乙烯苯二乙烯是離子交換樹脂的基質(zhì)基質(zhì)(matrix)。陽離子交換樹脂，如SO3H（強(qiáng)酸型）強(qiáng)酸型）或COOH（弱酸弱酸型）型），對于在酸性環(huán)境中的氨基酸陽離子，它們可以和H+發(fā)生交換而“結(jié)合”在樹脂上。同樣的陰離子交換樹脂含有的堿性基團(tuán)如N(CH3)3OH（強(qiáng)強(qiáng)堿型）堿型）或）NH3OH（弱堿型）弱堿型）可解離出OH能與溶液里的陰離子交換而結(jié)合在樹脂上。 分離氨基酸混合物經(jīng)常使用強(qiáng)酸性離子交換樹脂強(qiáng)酸性離子交換樹脂。

14、氨基酸在樹脂上的牢固程度，主要取決于他們之間的靜電吸引靜電吸引，其次是氨基酸側(cè)鏈與樹脂基質(zhì)聚苯乙烯之間的疏水疏水作用。 在pH3左右，氨基酸與陽離子交換樹脂之間的靜電吸引力的大小次序是： 堿性氨基酸（A2+）中性氨基酸(A+)酸性氨基酸（A-）。 洗脫氨基酸的有效方法是 逐步提高洗脫劑的pH和鹽濃度（離子強(qiáng)度）。 w 蛋白質(zhì)的分類蛋白質(zhì)的分類： 單純蛋白質(zhì)單純蛋白質(zhì)： 僅由氨基酸組成，如核糖核酸 酶，肌動蛋白。 綴合蛋白質(zhì)綴合蛋白質(zhì)： 除氨基酸外還其他化學(xué)成分作 為結(jié)構(gòu)的一部分。稱為( (輔基或配體輔基或配體) )三、 -氨基酸的一般結(jié)構(gòu) 19種氨基酸具有一級氨基（-NH3+）和羧基（-COOH）結(jié)合到碳原子（C），同時結(jié)合到（C）上的是H原子和各種側(cè)鏈（R）；Pro具有二級氨基（-亞氨基酸）-氨基酸的結(jié)構(gòu)通式：四氨基酸的分類Henderson-Hasselbalch Henderson-Hasselbalch 方程方程 HA A- + H+ Ka=H+A-/ HAH+（A-/ HA) 兩邊取負(fù)對數(shù)pKapHlg（A-/ HA） pHpKa+ lg（A-/ HA）pKa+ lg(堿/酸) 在這里