第十四章氨基酸和蛋白質(zhì)

第十四章氨基酸和蛋白質(zhì)第1頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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2頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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(shí)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3頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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(shí)，逐漸分解為比較簡(jiǎn)單的分子，最終變成各種不同的α-氨基酸，其水解過(guò)程可簡(jiǎn)單表示如下：蛋白質(zhì)→月示→胨→多肽→二肽→α-氨基酸由蛋白質(zhì)水解所得到的氨基酸約有20余種。第4頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月表15-1

20種常見(jiàn)氨基酸

結(jié)構(gòu)名稱縮寫(xiě)等電點(diǎn)甘氨酸Gly5.97丙氨酸Ala6.00*頡氨酸Val5.96*異亮氨酸Ile5.98I、中性氨基酸第5頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

結(jié)構(gòu)名稱縮寫(xiě)等電點(diǎn)*亮氨酸Leu6.02*苯丙氨酸Phe5.48半光氨酸Cys5.07*蘇氨酸Thr5.6第6頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月谷酰胺Gln5.56天冬酰胺Asn5.07結(jié)構(gòu)名稱縮寫(xiě)等電點(diǎn)*蛋氨酸Met5.74絲氨酸Ser5.68第7頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

結(jié)構(gòu)名稱縮寫(xiě)等電點(diǎn)脯氨酸pro6.30酪氨酸Tyr5.66*色氨酸Trp5.89天冬氨酸Asp2.77II酸性氨基酸第8頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

結(jié)構(gòu)名稱縮寫(xiě)等電點(diǎn)谷氨酸Glu3.22III堿性氨基酸

*賴氨酸Lys9.74精氨酸Arg10.76組氨酸His7.59(*為必要氨基酸，人體內(nèi)不能合成，只能從食物中得到）第9頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）氨基酸的分類1、根據(jù)氨基和羧基的相對(duì)位置分為α-氨基酸、β-氨基酸、γ-氨基酸等。其中α-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10頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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(shuō)來(lái)，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11頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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?dāng)?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(jiàn)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12頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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(wú)色結(jié)晶形固體，熔點(diǎn)很高，一般在230～300℃之間，加熱到熔點(diǎn)時(shí)，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(wú)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13頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）化學(xué)性質(zhì)1．兩性電離和等電點(diǎn)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14頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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15頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氨基酸的等電點(diǎn)：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(shí)其靜電荷為零，而處于等電狀態(tài)，在電場(chǎng)中不向任何一極移動(dòng)，這時(shí)溶液的pH值叫做氨基酸的等電點(diǎn)，用pI表示。陰離子兩性離子陽(yáng)離子溶液pH＞pI溶液pH=pI溶液pH＜pI第16頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月組成蛋白質(zhì)各種氨基酸的等電點(diǎn)見(jiàn)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(diǎn)的應(yīng)用：在等電點(diǎn)時(shí)，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(diǎn)不同，在電場(chǎng)中泳動(dòng)速度不同，通過(guò)電泳可以從氨基酸的混合物中分離提純氨基酸。

第17頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．成肽反應(yīng)兩個(gè)氨基酸分子在適當(dāng)?shù)臈l件下加熱時(shí)，一個(gè)氨基酸的羧基和另一個(gè)氨基酸的氨基之間，可以脫去一分子水縮合生成二肽。第18頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3．與亞硝酸反應(yīng)氨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19頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5．與茚三酮反應(yīng)

藍(lán)紫色α-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α-氨基酸的定量分析。第20頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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：6.0%～7.3%；O：19%～24%；N：13%～19%；S：0～4%。

化學(xué)分析時(shí)，只要測(cè)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)×6.25×100%1克氮相當(dāng)于6.25(即100/16)g的蛋白質(zhì)第21頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)1．蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子的多肽鏈中，α-氨基酸之間的排列順序稱為蛋白質(zhì)的一級(jí)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22頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)和四級(jí)結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的二級(jí)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(pán)旋的的構(gòu)象，稱為蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)：呈線狀的、螺旋狀的分子可以進(jìn)一步折疊盤(pán)曲，形成更為復(fù)雜的空間構(gòu)象，稱為蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)：組成蛋白質(zhì)的肽鏈很長(zhǎng)，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(gè)或兩個(gè)以上具有三級(jí)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(jí)結(jié)構(gòu)。

第23頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖15-2

蛋白質(zhì)的一、二、三、四級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖第24頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月蛋白質(zhì)分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25頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、蛋白質(zhì)的性質(zhì)（一）兩性電離和等電點(diǎn)蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)：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(chǎng)中既不移向正極，也不移向負(fù)極，這時(shí)溶液的pH值稱為該蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)，以pI表示。陰離子兩性離子陽(yáng)離子

溶液pH＞pI溶液pH=pI溶液pH＜pI第26頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一些常見(jiàn)蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)見(jiàn)下表：蛋白質(zhì)名稱來(lái)源等電點(diǎn)蛋白質(zhì)名稱來(lái)源等電點(diǎn)白明膠動(dòng)物皮4.8～4.85血清蛋白馬血4.88乳球蛋白牛乳4.5～5.5血清球蛋白馬血5.4～5.5酪蛋白牛乳4.6胃蛋白酶豬胃2.5～3.0卵清蛋白雞蛋4.86～4.90胰蛋白酶胰液5.0第27頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月蛋白質(zhì)等電點(diǎn)的應(yīng)用：在等電點(diǎn)時(shí)，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(huì)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28頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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、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29頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．加入重金屬鹽蛋白質(zhì)在pH>pI時(shí)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30頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3．加入生物堿沉淀劑蛋白質(zhì)在pH<pI時(shí)的溶液中帶正電荷，因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(yàn)和生化檢驗(yàn)中，常用這些試劑除去血液中干擾測(cè)定的蛋白質(zhì)。第31頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行定性鑒定和定量測(cè)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(cè)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(huì)顯示從紅色到藍(lán)紫色的變化。第32頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月