人民軍醫(yī)版 有機化學 第14章 氨基酸多肽和蛋白質(zhì)

第十四章氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)和核酸

蛋白質(zhì)是生物體內(nèi)極為重要的一種生物大分子，幾乎全部生命現(xiàn)象和所有細胞活動最終都是通過蛋白質(zhì)的介導來表達和實現(xiàn)的,因此沒有蛋白質(zhì)就沒有生命。

蛋白質(zhì)是由氨基酸通過酰胺鍵組成的多肽鏈在空間盤繞折疊而成。

多肽也是由氨基酸組成，除了作為蛋白質(zhì)代謝的中間產(chǎn)物外，某些活性肽還是溝通細胞與器官間信息的重要化學信使。

第14章氨基酸多肽蛋白質(zhì)和核酸1人民衛(wèi)生電子音像出版社

不同來源的蛋白質(zhì)在酸、堿和酶的作用下可完全水解,得到的最終產(chǎn)物是各種不同

-氨基酸的混合物,因此

-氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本單位。第一節(jié)氨基酸

氨基酸(AminoAcid)是分子內(nèi)同時含有氨基和羧基的化合物。根據(jù)氨基和羧基的相對位置,有α、β、γ-氨基酸等。第十四章氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)和核酸第一節(jié)氨基酸

2鄧健制作張魯雁審校一、氨基酸的結(jié)構(gòu)、分類和命名

自然界中已發(fā)現(xiàn)的氨基酸有幾百種，但蛋白質(zhì)水解后的常見氨基酸主要有20種。它們在化學結(jié)構(gòu)上都具有共同特征，即氨基和羧基都連接在

-碳原子上，屬

-氨基酸(脯氨酸為

-亞氨基酸)。

-氨基酸脯氨酸(

-亞氨基酸)(一)氨基酸的結(jié)構(gòu)第十四章氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)和核酸第一節(jié)氨基酸

3人民衛(wèi)生電子音像出版社

由于氨基酸分子內(nèi)同時存在酸性基團(-CO2H)和堿性基團(-NH2),它們可相互作用形成內(nèi)鹽。在生理pH時,羧基幾乎全以-CO2-的形式存在,大多數(shù)氨基也主要以-NH3+形式存在。因此,氨基酸是偶極離子(zwitterion)。

氨基酸的這種內(nèi)鹽結(jié)構(gòu),使其物理性質(zhì)與一般有機化合物不同,如熔點較高(>200

C)，大多難溶于有機溶劑,而易溶于強酸、強堿等極性溶劑中。

內(nèi)鹽偶極離子第十四章氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)和核酸第一節(jié)氨基酸

4鄧健制作張魯雁審校除甘氨酸外,其它19種氨基酸

-C都為*C,存在一對對映體:生物體內(nèi)具有旋光活性的

-氨基酸均為L型。第十四章氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)和核酸第一節(jié)氨基酸

5人民衛(wèi)生電子音像出版社(二)氨基酸的分類第十四章氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)和核酸第一節(jié)氨基酸

6人民衛(wèi)生電子音像出版社(三)氨基酸的命名

天然產(chǎn)氨基酸更普遍使用習慣命名或俗名，即按其來源或性質(zhì)命名。如天門冬氨酸最初由天門冬的幼苗中發(fā)現(xiàn);甘氨酸因其具有甜味而得名。生物體內(nèi)作為合成蛋白質(zhì)的原料的20種氨基酸,象元素符號一樣,都有國際通用的符號,中文用簡稱表示。2.俗名

把氨基當作取代基,以羧酸做母體,稱為氨基某酸。氨基的位置習慣上用希臘字母α、β、γ等表示。1.系統(tǒng)命名法第十四章氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)和核酸第一節(jié)氨基酸

7鄧健制作張魯雁審校表存在于蛋白質(zhì)中的20種常見氨基酸第十四章氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)和核酸第一節(jié)氨基酸

8人民衛(wèi)生電子音像出版社續(xù)上表存在于蛋白質(zhì)中的20種常見氨基酸第十四章氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)和核酸第一節(jié)氨基酸

9鄧健制作張魯雁審校續(xù)上表存在于蛋白質(zhì)中的20種常見氨基酸第十四章氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)和核酸第一節(jié)氨基酸

10人民衛(wèi)生電子音像出版社續(xù)上表存在于蛋白質(zhì)中的20種常見氨基酸第十四章氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)和核酸第一節(jié)氨基酸

11鄧健制作張魯雁審校二、氨基酸的性質(zhì)

氨基酸除具有氨基和羧基的一些典型反應(yīng)之外,由于兩者相互影響、相互作用而具有某些特性。1.氨基酸的兩性電離和等電點氨基酸具有兩性化合物特征，既能與較強的酸起反應(yīng),也能與較強的堿起反應(yīng)而生成穩(wěn)定的鹽。

第十四章氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)和核酸第一節(jié)氨基酸

12鄧健制作張魯雁審校在水溶液中氨基酸以陽離子、陰離子和偶極離子三種形式存在，它們之間形成一動態(tài)平衡。

改變?nèi)芤旱膒H值，平衡也隨之移動。當一種氨基酸溶液的pH調(diào)至某一特定值，使[陽離子]=[陰離子],且濃度很低，而偶極離子濃度最高。此時溶液的pH值稱為這個氨基酸的等電點(IsoelectricPoint),用pI

表示。

pH=pI，主要以兩性離子形式存在

pH>pI，主要以陰離子形式存在

pH<pI

，主要以陽離子形式存在第十四章氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)和核酸第一節(jié)氨基酸

13鄧健制作張魯雁審校

將氨基酸的溶液置于電場中，若溶液的：pH>pI，主要呈負離子狀態(tài)而向正極移動；pH<pI，主要呈正離子狀態(tài)而向負極移動；pH=pI，主要以兩性離子形式存在。

既不向正極移動，也不向負極移動。

等電點是氨基酸的重要理化常數(shù)之一。每種氨基酸都有其特定的等電點。等電點時氨基酸的溶解度最小。酸性氨基酸：pI2.8~3.2 (pH<4)中性氨基酸：pI5.0~6.5 (pH<7)堿性氨基酸：pI7.5~10.8 (pH>7.5)第十四章氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)和核酸第一節(jié)氨基酸

14人民衛(wèi)生電子音像出版社纈谷在電泳儀中分離氨基酸pH6.0賴氨基酸賴氨酸纈氨酸谷氨酸pI9.745.963.22pH6.0所帶電荷+不帶電荷－電泳方向不動氨基酸賴氨酸纈氨酸谷氨酸pI9.745.963.22pH6.0所帶電荷+不帶電荷－電泳方向負極不動正極第十四章氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)和核酸第一節(jié)氨基酸

15人民衛(wèi)生電子音像出版社2.氨基酸的脫羧反應(yīng)（不講）

-氨基酸與氫氧化鋇一起加熱或在高沸點溶劑中回流,可發(fā)生脫羧反應(yīng),失去二氧化碳而得到胺。在細菌或酶的作用下脫羧反應(yīng)也可在常溫下進行。

第十四章氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)和核酸第一節(jié)氨基酸

16鄧健制作張魯雁審校3.氨基酸與亞硝酸反應(yīng)

氨基酸(伯胺)與亞硝酸作用,可釋放氮氣,-NH3+被–OH取代，生成

-羥基酸。

若定量測定反應(yīng)中所釋放出N2的體積,即可計算出氨基酸的含量,此種方法稱為vanSlyke氨基氮測定法,常用于氨基酸和多肽的定量分析。

第十四章氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)和核酸第一節(jié)氨基酸

17人民衛(wèi)生電子音像出版社4.氨基酸與茚三酮的顯色反應(yīng)

氨基酸與水合茚三酮在溶液中共熱,經(jīng)過一系列反應(yīng),最終生成藍紫色的化合物,稱為羅曼紫(Ruhemann'spurple)。根據(jù)生成紫色化合物顏色的深淺程度，或根據(jù)放出CO2氣體的體積，可對α-氨基酸進行定量分析。也常用于層析實驗中氨基酸的顯色。羅曼紫(λmax570nm)第十四章氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)和核酸第一節(jié)氨基酸

18鄧健制作張魯雁審校第二節(jié)多肽(peptide)

肽是氨基酸殘基之間彼此通過酰胺鍵(肽鍵)連接而成的一類化合物。其通式為：氨基酸氨基酸二肽

多肽分子中的酰胺鍵稱為肽鍵(peptidebond),一般為α-COOH與α-NH2脫水縮合而成。肽也以兩性離子的形式存在。第十四章氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)和核酸第二節(jié)多肽

19人民衛(wèi)生電子音像出版社

二肽分子的兩端仍存在著游離的-NH3+和-COO-,因此它可以再與另一分子氨基酸脫水縮合形成三肽;同樣依次可形成四肽、五肽…。

四肽十肽以下的稱為寡肽（oligopeptide）大于十肽的稱為多肽（polypeptide）肽中的氨基酸單位稱為氨基酸殘基(aminoacidresidue)

H3N+CHCOR1NHCHCOR2NHCHR3CONHCHR4COO-第十四章氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)和核酸第二節(jié)多肽

20鄧健制作張魯雁審校雖有環(huán)肽存在,但絕大多數(shù)的肽呈鏈狀,稱為多肽鏈

N-末端(N-terminalend)：保留游離α-NH2

的一端, 也叫氨基末端，一般寫在肽鏈的左邊。

C-末端(N-terminalend):

保留有α-CO2H

的一端， 也叫羧基末端,通常寫在肽鏈的右邊。

肽鏈骨架:

所有鏈狀多肽都有一個共同的骨架一、肽的結(jié)構(gòu)和命名（不講）第十四章氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)和核酸第二節(jié)多肽

21人民衛(wèi)生電子音像出版社

肽的結(jié)構(gòu)不僅取決于組成肽鏈的氨基酸種類和數(shù)目,也與肽鏈中各氨基酸殘基的排列順序有關(guān)。由2種不同的氨基酸可形成2種二肽：甘氨酰丙氨酸丙氨酰甘氨酸3種不同的氨基酸→三肽6

種異構(gòu)體4種不同的氨基酸→四肽24種異構(gòu)體許多種氨基酸按照不同的排列順序,構(gòu)成了自然界中種類繁多的多肽和蛋白質(zhì)。第十四章氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)和核酸第二節(jié)多肽

22鄧健制作張魯雁審校

命名多肽時以C-末端的氨基酸殘基為母體,由N-端叫起,依次稱為某氨酰（基）某氨酸。Alanylglycylphenylalanine丙-甘-苯丙(Ala-Gly-Phe)丙氨酸殘基甘氨酸殘基苯丙氨酸殘基N-端C-端丙氨酰甘氨酰苯丙氨酸第十四章氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)和核酸第二節(jié)多肽

23人民衛(wèi)生電子音像出版社二、肽鍵平面132pma147pmH..a153pm

組成肽單元的6個原子共平面,此平面稱為肽鍵平面肽鍵具有部分雙鍵的性質(zhì)。肽鍵一般呈反式構(gòu)型。

相鄰的肽鍵平面可圍繞Cα旋轉(zhuǎn)，肽鏈骨架也可視為一系列通過Cα原子銜接的肽鍵平面所組成。第十四章氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)和核酸第二節(jié)多肽

24人民衛(wèi)生電子音像出版社

肽的化學性質(zhì)在某些方面與氨基酸類似,也以偶極離子形式存在,具有各自的等電點。

肽也能發(fā)生類似于氨基酸所起的反應(yīng)，如脫羧反應(yīng)、與亞硝酸反應(yīng)、?；磻?yīng)及顯色反應(yīng)等。但多肽是由不同氨基酸殘基連接而成，它的性質(zhì)和功能與氨基酸又有明顯差異。如三肽以上的多肽能發(fā)生縮二脲反應(yīng)，縮二脲反應(yīng)被廣泛用于肽和蛋白質(zhì)的定性和定量分析。第十四章氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)和核酸第二節(jié)多肽

25鄧健制作張魯雁審校三、多肽的結(jié)構(gòu)測定

多肽的結(jié)構(gòu)測定是一項相當復(fù)雜的工作，不但要確定組成多肽的氨基酸種類和數(shù)目，還需測出這些氨基酸殘基在肽鏈中的排列順序。一般步驟為:多肽分子中的氨基酸組成和含量分析

肽末端氨基酸殘基的分析

肽鏈的部分水解及其氨基酸順序的確定

隨著快速DNA序列分析的開展，多肽分子中氨基酸順序也可通過DNA序列推演而獲得。

第十四章氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)和核酸第二節(jié)多肽

26人民衛(wèi)生電子音像出版社第三節(jié)蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)和多肽都是由20種L-α-氨基酸縮合而成的聚酰胺。因此，在小分子多肽和大分子蛋白質(zhì)之間不存在嚴格的分界線，通常將分子量較大、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的多肽稱為蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)有穩(wěn)定的構(gòu)象。

人體內(nèi)約有10萬種以上的蛋白質(zhì)，其質(zhì)量約占人體干重的45％。第十四章氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)和核酸第三節(jié)蛋白質(zhì)

27鄧健制作張魯雁審校一、元素組成和分類

元素分析發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)含有碳、氫、氧、氮；大多數(shù)蛋白質(zhì)還含有硫；有些蛋白質(zhì)含有磷；少量蛋白質(zhì)還含有微量金屬元素如鐵、銅、鋅、錳等；個別蛋白質(zhì)含有碘。

來源不同的各種蛋白質(zhì)的含氮量都相當接近，平均為16％。在任何生物樣品中，1g氮元素相當于6.25g蛋白質(zhì),故只需測定蛋白質(zhì)樣品中的氮的質(zhì)量分數(shù)ω(N)，即可計算出蛋白質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)。ω(蛋白質(zhì))=ω(N)×6.25第十四章氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)和核酸第三節(jié)蛋白質(zhì)

28人民衛(wèi)生電子音像出版社二、蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)

任何一種蛋白質(zhì)分子在天然狀態(tài)下均具有獨特而穩(wěn)定的構(gòu)象，這是蛋白質(zhì)分子在結(jié)構(gòu)上最顯著的特點。為了表示蛋白質(zhì)分子不同層次的結(jié)構(gòu)，常將蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)分為一級、二級、三級和四級。一級結(jié)構(gòu)又稱為初級結(jié)構(gòu)或基本結(jié)構(gòu)，二級結(jié)構(gòu)以上屬于構(gòu)象范疇，稱為高級結(jié)構(gòu)。

并非所有的蛋白質(zhì)均具有四級結(jié)構(gòu)。由一條多肽鏈形成的蛋白質(zhì)只有二、三級結(jié)構(gòu)。由兩條以上肽鏈形成的蛋白質(zhì)才可能有四級結(jié)構(gòu)。第十四章氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)和核酸第三節(jié)蛋白質(zhì)

29人民衛(wèi)生電子音像出版社（一）一級結(jié)構(gòu)（primarystructure）指多肽鏈中氨基酸殘基的排列順序。

肽鍵是一級結(jié)構(gòu)中連接氨基酸殘基的主要化學鍵。任何特定的蛋白質(zhì)都有其特定的氨基酸排列順序，有些蛋白質(zhì)分子只由一條多肽鏈組成，有的蛋白質(zhì)分子則由兩條或多條肽鏈構(gòu)成。

第十四章氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)和核酸第三節(jié)蛋白質(zhì)

30鄧健制作張魯雁審校人胰島素分子的一級結(jié)構(gòu)由51個氨基酸殘基組成A、B二條多肽鏈。A鏈內(nèi)有一鏈內(nèi)二硫鍵，A鏈與B鏈之間借2條二硫鍵相連。第十四章氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)和核酸第三節(jié)蛋白質(zhì)

31人民衛(wèi)生電子音像出版社(二)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)是指多肽鏈在空間進一步盤曲折疊形成的構(gòu)象，它包括二級結(jié)構(gòu)、三級結(jié)構(gòu)和四級結(jié)構(gòu)。

1.蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)(secondarystructure)指多肽鏈的主鏈骨架在