氨基酸、多肽和蛋白質(zhì)-授課版

氨基酸、多肽和蛋白質(zhì)

AMINOACIDS，PEPTIDES，ANDPROTEINS

一、氨基酸（AMINOACIDS）氨基酸的結(jié)構(gòu)通式1.氨基酸的手性與對(duì)映異構(gòu)體標(biāo)準(zhǔn)氨基酸的特性和常規(guī)理化性質(zhì)，蛋白質(zhì)中的氨基酸殘基是L-立體異構(gòu)體蛋白質(zhì)20種標(biāo)準(zhǔn)氨基酸pH=7時(shí)的電離狀態(tài)非標(biāo)準(zhǔn)氨基酸：對(duì)摻入的氨基酸進(jìn)行修飾形成4-羥基脯氨酸5-羥基賴氨酸6-N-甲基賴氨酸γ-羧基谷氨酸鎖鏈賴氨酸鳥(niǎo)氨酸瓜氨酸硒代半胱氨酸芳香族氨基酸的紫外吸收2.氨基酸的紫外吸收特性分光光度計(jì)的主要部件兩個(gè)半胱氨酸形成的二硫鍵穩(wěn)定著許多蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)3.氨基酸的酸堿行為：兼性離子非離子形式兩性離子形式氨基酸的滴定曲線兩性解離和等電點(diǎn)：以丙氨酸(Ala)為例

根據(jù)質(zhì)量作用定理:〔Ala±〕〔H+〕〔Ala-〕〔H+〕K1′=K2′=〔Ala+〕〔Ala±〕〔Ala-〕K1′K2′=〔H+〕2〔Ala+〕

在等電點(diǎn)時(shí),〔Ala-〕=〔Ala+〕

故K1′K2′=〔H+〕2

〔H+〕=(K1′K2′)1/2

令I(lǐng)代表等電點(diǎn)時(shí)的質(zhì)子濃度,則

I=(K1′K2′)1/2

兩邊取負(fù)對(duì)數(shù)pI=(pK1′+pK2′)/2

所以Ala的等電點(diǎn)為:pI=(2.34+9.69)/2=6.02

酸性氨基酸的滴定曲線

等電點(diǎn)時(shí),Glu主要以兩性離子(Glu±)存在,〔Glu+〕和〔Glu-〕很小，且相等，Glu2-的量可忽略不計(jì)。故:pI=（pK1′+pKR′）/2=（2.19+4.25)/2=3.22Glu是酸性氨基酸，其解離形式為：堿性氨基酸的滴定曲線依理可推得

pI=（pK2′+pKR′）/2=（8.95+10.53）/2=9.74Lys是堿性氨基酸，其解離情況是：4.氨基酸的化學(xué)性質(zhì)①茚三酮反應(yīng)②亞硝酸反應(yīng)③甲醛反應(yīng)④形成西佛堿反應(yīng)

⑤與2,4-二硝基氟苯(DNFP)反應(yīng)⑥與異硫氰酸苯酯(PITC)反應(yīng)⑦成肽反應(yīng)5.1水解法面筋酸水解

Glu

頭發(fā)酸水解

Cys5.2合成法

Gly、Ala、Phe、Thr、Trp、Met等5.3發(fā)酵法除Cys外，其他氨基酸均能以發(fā)酵法生產(chǎn)。如Glu、Asp、Lys、Ile、Pro、Thr、Val、Trp、Ala、Phe等。5氨基酸的制備6.1分配層析法的基本原理層析系統(tǒng)兩相組成固定相流動(dòng)相分離取決于組分在兩相中的分配系數(shù)6.2紙層析法6.3分配柱層析法

6氨基酸的分離純化6.4離子交換法離子交換樹(shù)脂(人工合成的高分子化合物)作支持物聚苯乙烯-苯二乙烯樹(shù)脂：苯乙烯和苯二乙烯聚合交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)顆粒狀掛上帶電基團(tuán)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂(含酸性基團(tuán)），如：

-SO3H(強(qiáng)酸型）可解離出H+，溶液中的陽(yáng)離

-COOH(弱酸型）子能與其交換而結(jié)合在樹(shù)脂上陰離子交換樹(shù)脂(含堿性基團(tuán)），如：

-N(CH3)3OH(強(qiáng)堿型)可解離出OH－,溶液中的陰離子

-NH3OH(弱堿型)能與其交換而結(jié)合在樹(shù)脂上分離氨基酸混合物常用強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂：用堿處理交換柱，樹(shù)脂變成Na+型，調(diào)氨基酸混合物至pH2-3，氨基酸變成陽(yáng)離子，與Na+交換而掛在樹(shù)脂上。結(jié)合牢固程度取決于：靜電引力(主)疏水相互作用(次)pH3時(shí)，靜電引力大?。簤A性AA(R2+)＞中性AA(R+)＞酸性AA(R0)

洗脫順序：R0(先)R+(次)

R2+(后)

疏水

作用影響：疏水性較小的AA(先)疏水性較大的AA(后)兩種因素綜合影響的洗脫順序:

Asp→Thr→Ser→Glu→Pro→Gly→Ala→Cys→Val→Met→Ile→Leu→Tyr→Phe→Lys→His→Arg二、多肽N-端C-端2.1天然存在的多肽谷胱甘肽微生物中的多肽

動(dòng)物激素類多肽商業(yè)合成的二肽：天冬甜素，人造甜味劑三、蛋白質(zhì)3.1蛋白質(zhì)的元素組成

含C、H、O、N，多數(shù)含S，有些含P、I及Fe、Cu、Mn、Zn等。組成上的顯著特點(diǎn)：含N量較高且恒定（為16%左右）蛋白質(zhì)含量%=含氮量/16%=含氮量×6.253.2

蛋白質(zhì)的分類3.2.1簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)：只由氨基酸組成，其水解產(chǎn)物全部為氨基酸。又可再分為7類

種類性質(zhì)分布舉例清蛋白分子量小，溶于水和稀鹽溶液

一切動(dòng)植物中血清清蛋白、卵清蛋白、麥清蛋白球蛋白不易溶于水，但易溶于稀鹽溶液血清球蛋白、免疫球蛋白、大豆球蛋白谷蛋白不溶于水、鹽溶液及醇中，但溶于稀酸稀堿

谷類種子中米、麥、谷蛋白醇溶蛋白不溶于水、鹽溶液，可溶于稀酸稀堿和70%乙醇中玉米蛋白、小麥膠體蛋白精蛋白溶于水、稀鹽及稀酸，為分子量小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的堿性蛋白質(zhì)動(dòng)物體內(nèi)魚精蛋白組蛋白

同上動(dòng)植物體內(nèi)染色體的組蛋白、動(dòng)物胸腺組蛋白硬蛋白不溶于水、稀鹽稀酸稀堿及有機(jī)溶劑中毛、發(fā)、甲、骨及筋腱等組織中角蛋白、膠原蛋白、彈性蛋白3.2.2

結(jié)合蛋白質(zhì)：簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)+非蛋白質(zhì)組分(輔基或輔酶)可再分為6類:

蛋白質(zhì)→蛋白→蛋白胨→多肽→二肽→氨基酸

不完全水解

完全水解水解方法操作優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)堿法加6mol/LNaoH，密封于小試管，110℃水解若干小時(shí)①完全水解或不完全水解②Trp不被破壞,③水解液較清亮①水解作用強(qiáng)烈,大部分氨基酸被破壞,②有外消旋作用酸法加5,7Mol/LHCl,密封于小試管,110℃水解若干小時(shí)①能完全水解,②大部分氨基酸不被破壞,③不發(fā)生外消旋.①Trp被破壞,②Asn.Gln脫去酰胺氨基,③水解液呈黑色.酶法蛋白酶酶解樣品①氨基酸不被破壞,②不發(fā)生外消旋,③水解條件溫和.①水解不完全,②不宜用來(lái)制備分離氨基酸。3.3蛋白質(zhì)的水解3.4蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的四個(gè)層次：

一級(jí)（Primary）、二級(jí)（Secondary）、三級(jí)（Tertiary）、四級(jí)（Quaternary）3.5.1鹽析法3.5.2透析法（dialysis）3.5蛋白質(zhì)的分離純化3.5.3柱層析法（Columnchromatography）離子交換柱層析法（ion-exchangechromatography）凝膠柱層析法（Gelchromatography）或大小排阻層析法（size-exclusionchromatography）親和層析法（affinitychromatography）3.5.4電泳法分離和分析蛋白質(zhì)SDS測(cè)定蛋白質(zhì)分子量等電聚焦（isoelectricfocusing）一些蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)雙向電泳假定的酶純化表活性（activity）與比活性（specificactivity）蛋白質(zhì)酶的活性與比活性

Edman化學(xué)降解法：①拆開(kāi)二硫鍵(用β-巰基乙醇還原、碘乙酸修飾)，分離純化肽鏈；②測(cè)定肽鏈的氨基酸組成；③測(cè)定肽鏈的N端和C端；④用兩種或兩種以上的方法將肽鏈斷裂，建立二組或二組以上具有不同鏈長(zhǎng)的肽段；⑤