氨基酸與蛋白質(zhì)(3)課件

1、關(guān)于氨基酸和蛋白質(zhì) (3)第一張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月學(xué)習(xí)目標(biāo) 了解氨基酸的結(jié)構(gòu)、分類和命名 熟悉氨基酸的性質(zhì) 熟悉蛋白質(zhì)的元素組成、結(jié)構(gòu)和分類 熟悉蛋白質(zhì)的性質(zhì) 第二張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 氨基酸 一、氨基酸的結(jié)構(gòu)、分類和命名（一） 氨基酸的結(jié)構(gòu)1、概念：氨基酸是羧酸分子中烴基上的氫原子被氨基（NH2）取代而生成的化合物。2、官能團(tuán)：氨基酸分子中同時含有氨基和羧基兩種官能團(tuán)NH2 、 COOH。例如：甘氨酸 丙氨酸 苯丙氨酸 第三張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)在酸、堿或酶的的作用下水解時，逐漸分解為

2、比較簡單的分子，最終變成各種不同的-氨基酸，其水解過程可簡單表示如下：蛋白質(zhì)月示 胨多肽二肽-氨基酸 由蛋白質(zhì)水解所得到的氨基酸約有20余種。 第四張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月表15-1 20種常見氨基酸 結(jié)構(gòu) 名稱 縮寫 等電點 甘氨酸 Gly 5.97丙氨酸 Ala 6.00*頡氨酸 Val 5.96*異亮氨酸 Ile 5.98I、中性氨基酸第五張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 結(jié)構(gòu) 名稱 縮寫 等電點*亮氨酸 Leu 6.02*苯丙氨酸 Phe 5.48半光氨酸 Cys 5.07*蘇氨酸 Thr 5.6第六張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月谷酰胺 Gln

3、5.56 天冬酰胺 Asn 5.07 結(jié)構(gòu) 名稱 縮寫 等電點*蛋氨酸 Met 5.74絲氨酸 Ser 5.68第七張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 結(jié)構(gòu) 名稱 縮寫 等電點脯氨酸 pro 6.30酪氨酸 Tyr 5.66 *色氨酸 Trp 5.89 天冬氨酸 Asp 2.77II 酸性氨基酸第八張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 結(jié)構(gòu) 名稱 縮寫 等電點谷氨酸 Glu 3.22III 堿性氨基酸 *賴氨酸 Lys 9.74精氨酸 Arg 10.76組氨酸 His 7.59(*為必要氨基酸，人體內(nèi)不能合成，只能從食物中得到）第九張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）

4、 氨基酸的分類1、根據(jù)氨基和羧基的相對位置分為-氨基酸、-氨基酸、-氨基酸等。其中-氨基酸在自然界分布廣泛，最為重要。其結(jié)構(gòu)通式為：2、根據(jù)烴基不同分為脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸和雜環(huán)氨基酸。 第十張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月3、根據(jù)氨基酸分子中所含氨基與羧基的數(shù)目不同分為中性（一氨基一羧基）氨基酸、酸性（一氨基二羧基）氨基酸、堿性（二氨基一羧基）氨基酸。一般說來，酸性氨基酸水溶液顯酸性，堿性氨基酸水溶液顯堿性，由于羧基電離常數(shù)較氨基大，中性氨基酸水溶液顯弱酸性。第十一張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月（三）氨基酸的命名 氨基酸的命名是以羧酸為母體，其碳原子的位次用阿拉伯

5、數(shù)字標(biāo)示，也可用希臘字母標(biāo)示。氨基酸的命名除系統(tǒng)命名之外，也多用俗名，見表15-1。 甘氨酸 丙氨酸 苯丙氨酸 (氨基乙酸) (2-氨基丙酸) (2-氨基-3-苯基丙酸)第十二張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月二、氨基酸的性質(zhì)（一）氨基酸的物理性質(zhì) 氨基酸多為無色結(jié)晶形固體，熔點很高，一般在230300之間，加熱到熔點時，容易脫羧分解并放出CO2。氨基酸都能溶于強(qiáng)酸或強(qiáng)堿溶液中，除少數(shù)外，一般溶于水，難溶于乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑。有的氨基酸具有鮮味、甜味，但也有無味或苦味的。例如谷氨酸的鈉鹽具有鮮味，是味精的主要成分。第十三張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）化學(xué)性質(zhì)1兩性電

6、離和等電點 氨基酸分子中含有堿性的氨基和酸性的羧基，既具有堿的性質(zhì)又具有酸的性質(zhì)，是兩性化合物。 酸式電離： 堿式電離： 第十四張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月氨基酸與酸或堿作用可生成鹽： 氨基酸分子中的堿性氨基和酸性羧基也可相互作用而成兩性離子（內(nèi)鹽）： 第十五張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月氨基酸的等電點：當(dāng)適當(dāng)調(diào)節(jié)溶液的pH值，使氨基酸主要以兩性離子的形式存在，此時其靜電荷為零，而處于等電狀態(tài)，在電場中不向任何一極移動，這時溶液的pH值叫做氨基酸的等電點，用pI表示。 陰離子 兩性離子 陽離子溶液pHpI 溶液pH=pI 溶液pHpI第十六張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于

7、2022年6月組成蛋白質(zhì)各種氨基酸的等電點見表15-1。中性氨基酸的pI小于7，一般在5-6.5之間；酸性氨基酸的pI較小，一般在2.5-3.5之間；堿性氨基酸的pI較大，在9-11之間。 氨基酸的等電點的應(yīng)用：在等電點時，氨基酸的粘度、溶解度最小，最容易從溶液中析出。不同氨基酸的等電點不同，在電場中泳動速度不同，通過電泳可以從氨基酸的混合物中分離提純氨基酸。 第十七張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2成肽反應(yīng) 兩個氨基酸分子在適當(dāng)?shù)臈l件下加熱時，一個氨基酸的羧基和另一個氨基酸的氨基之間，可以脫去一分子水縮合生成二肽。 第十八張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月3與亞硝酸反應(yīng) 氨

8、基酸中的氨基屬于伯胺類，因此，它能與亞硝酸反應(yīng)，生成羥基酸和水，并放出氮?dú)狻?脫羧反應(yīng) 氨基酸與Ba (OH )2共熱，則發(fā)生脫羧反應(yīng)，生成胺類化合物。也可以在細(xì)菌的存在下，由于酶的作用而發(fā)生。 第十九張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月5與茚三酮反應(yīng) 藍(lán)紫色 -氨基酸與茚三酮水合物的溶液共熱，生成藍(lán)紫色的化合物。根據(jù)反應(yīng)中藍(lán)紫色的深淺程度，以及放出CO2的多少，可用于-氨基酸的定量分析。 第二十張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 蛋白質(zhì)一、蛋白質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)（一）蛋白質(zhì)的組成 蛋白質(zhì)主要由碳、氫、氧、氮、硫等元素組成，天然蛋白質(zhì)元素含量大約為： C：50%55%； H：6

9、.0%7.3%； O：19%24%； N：13%19%； S：04%。 化學(xué)分析時，只要測出生物樣品中的含氮量，就可推知其中蛋白質(zhì)的大致含量。 樣品中蛋白質(zhì)的百分含量=每克樣品含氮的克數(shù)6.25100% 1克氮相當(dāng)于6.25 (即100/16)g的蛋白質(zhì)第二十一張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)1蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)分子的多肽鏈中，-氨基酸之間的排列順序稱為蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)。其中肽鍵為主鍵。 牛胰島素中氨基酸的排列順序如下圖： 第二十二張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，即蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)、三級結(jié)構(gòu)和四級結(jié)構(gòu)。 蛋白質(zhì)的

10、二級結(jié)構(gòu)：大多數(shù)天然蛋白質(zhì)分子的多肽鏈并不是以松散的線狀結(jié)構(gòu)存在，而是靠肽鏈上的氫鍵形成卷曲盤旋的的構(gòu)象，稱為蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)。 蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)：呈線狀的、螺旋狀的分子可以進(jìn)一步折疊盤曲，形成更為復(fù)雜的空間構(gòu)象，稱為蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)。 蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)：組成蛋白質(zhì)的肽鏈很長，但由于反復(fù)卷曲折疊的結(jié)果，使大多數(shù)蛋白質(zhì)分子成球形或橢圓形的的空間結(jié)構(gòu)，凡是有兩個或兩個以上具有三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈以一定的形式而聚合成的聚合體，這就是蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)。 第二十三張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月圖15-2 蛋白質(zhì)的一、二、三、四級結(jié)構(gòu)示意圖第二十四張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月蛋白質(zhì)分

11、子中重要的副健有氫鍵、離子鍵、疏水鍵和二硫鍵等。維持蛋白質(zhì)空間構(gòu)型的各種鍵如下圖。a.離子鍵 b.氫鍵 c.疏水鍵 d.范德華引力 e.二硫鍵第二十五張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月二、蛋白質(zhì)的性質(zhì)（一）兩性電離和等電點 蛋白質(zhì)的等電點：調(diào)節(jié)溶液的pH值，使蛋白質(zhì)分子以兩性離子形式存在，在電場中既不移向正極，也不移向負(fù)極，這時溶液的pH值稱為該蛋白質(zhì)的等電點，以pI表示。 陰離子 兩性離子 陽離子 溶液pHpI 溶液pH=pI 溶液pHpI第二十六張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月一些常見蛋白質(zhì)的等電點見下表：蛋白質(zhì)名稱來源等電點蛋白質(zhì)名稱來源等電點白明膠動物皮4.84.85

12、血清蛋白馬血4.88乳球蛋白牛乳4.55.5血清球蛋白馬血5.45.5酪蛋白牛乳4.6胃蛋白酶豬胃2.53.0卵清蛋白雞蛋4.864.90胰蛋白酶胰液5.0第二十七張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月蛋白質(zhì)等電點的應(yīng)用：在等電點時，蛋白質(zhì)的溶解度最小，最容易從溶液中析出。利用這一性質(zhì)可以分離、提純蛋白質(zhì)。 (二) 鹽析 在蛋白質(zhì)溶液中加入大量的電解質(zhì)鹽類，蛋白質(zhì)便會沉淀析出，這種作用叫鹽析。 鹽析所得的蛋白質(zhì)，性質(zhì)并未發(fā)生改變，加水仍可重新溶解， 形成穩(wěn)定的蛋白質(zhì)溶液。 第二十八張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）蛋白質(zhì)的變性 蛋白質(zhì)在某些物理因素（例如加熱、高壓、震蕩、干燥

13、、紫外線、X射線、超聲波等）或化學(xué)因素（強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬鹽、丙酮或酒精等）的影響下，分子的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，其理化性質(zhì)和生物活性也隨之發(fā)生了改變，這種作用叫做蛋白質(zhì)的變性。 1加入脫水劑 甲醇、乙醇、丙酮等極性較大的有機(jī)溶劑，能夠破壞蛋白質(zhì)的水化膜而使蛋白質(zhì)變性，使蛋白質(zhì)發(fā)生不可逆沉淀。 第二十九張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2加入重金屬鹽 蛋白質(zhì)在pHpI時的溶液中帶負(fù)電荷，因此可與Hg、Cu、Pb、Ag等重金屬離子結(jié)合成不溶性的蛋白質(zhì)鹽，使蛋白質(zhì)發(fā)生不可逆沉淀，例如： 第三十張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月3加入生物堿沉淀劑 蛋白質(zhì)在pHpI時的溶液中帶正電荷，因

14、此可與生物堿沉淀劑（如苦味酸、鞣酸、三氯醋酸。磷鎢酸等）結(jié)合，生成不溶性的蛋白質(zhì)鹽，使蛋白質(zhì)發(fā)生不可逆沉淀。 在臨床檢驗和生化檢驗中，常用這些試劑除去血液中干擾測定的蛋白質(zhì)。 第三十一張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月（三）蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng) 蛋白質(zhì)分子中的肽鏈和氨基酸殘基能與某些試劑發(fā)生作用，生成有顏色的化合物，利用蛋白質(zhì)的這一性質(zhì)，可對蛋白質(zhì)進(jìn)行定性鑒定和定量測定。 1茚三酮反應(yīng) 與氨基酸相似，蛋白質(zhì)與茚三酮水溶液一起加熱反應(yīng)，生成藍(lán)紫色的化合物，可做為蛋白質(zhì)的定性定量測定。 2縮二脲反應(yīng) 蛋白質(zhì)分子中含有許多肽鍵，因此在強(qiáng)堿性溶液中，與硫酸銅溶液作用，會顯示從紅色到藍(lán)紫色的變化。第

15、三十二張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 3黃蛋白反應(yīng) 分子中含有苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的蛋白質(zhì)，與濃硝酸作用成黃色，再加堿后又變?yōu)槌壬@個反應(yīng)稱為黃蛋白反應(yīng)。 4米倫反應(yīng) 含有酪氨酸殘基的蛋白質(zhì)遇米倫試劑（硝酸汞和硝酸亞汞的硝酸溶液）即產(chǎn)生白色沉淀，加熱后轉(zhuǎn)變?yōu)榇u紅色。第三十三張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月三、蛋白質(zhì)的分類（一）按組成分類 蛋白質(zhì)分子的組成成分不同，可分為單純蛋白質(zhì)和結(jié)合蛋白質(zhì)兩大類。1單純蛋白質(zhì) 基本上是由-氨基酸組成的蛋白質(zhì)，稱為單純蛋白質(zhì)。根據(jù)其來源及理化性質(zhì)，又可分為清蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶谷蛋白、硬蛋白、精蛋白、組蛋白植物谷蛋白等七類。2結(jié)合蛋白質(zhì) 結(jié)合蛋白質(zhì)是由單純蛋白質(zhì)和非蛋白質(zhì)物質(zhì)組成，非蛋白部分稱為輔基，根據(jù)輔基不同，可分為核蛋白（輔基為核酸）、脂蛋白（輔基為脂類）、糖蛋白（輔基為糖類）、血紅蛋白（輔基為亞鐵血紅素）等。第三十四張，PPT共三十八頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）按蛋白質(zhì)分子形狀分類 根據(jù)按蛋白質(zhì)分子形狀的不同，可將蛋白質(zhì)分為球狀蛋白質(zhì)和纖維狀蛋白質(zhì)兩大類。1球狀蛋白質(zhì) 此類蛋白質(zhì)的形狀近似于球形或橢圓形，多屬于功能蛋白質(zhì)，有特異的生物活性，如血紅蛋白、肌紅蛋白，酶、免疫