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1、 蛋白质化学蛋白质化学第第3 3章章 氨基酸氨基酸第第4 4章章 蛋白质的共价结构蛋白质的共价结构第第5 5章章 蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构第第6 6章章 蛋白质分子结构与功能的关系蛋白质分子结构与功能的关系第第7 7章章 蛋白质分离、纯化和表征蛋白质分离、纯化和表征第三章第三章 氨基酸氨基酸一、氨基酸-蛋白质的构件分子二、氨基酸的分类三、氨基酸的酸碱化学四、氨基酸的化学反应五、氨基酸的光学活性和光谱性质六、氨基酸混合物的分析分离一、氨基酸一、氨基酸-蛋白质的构件分子蛋白质的构件分子（一）蛋白质的水解（一）蛋白质的水解形成氨基酸形成氨基酸酸水解：酸水解：6N HCl,煮沸回流20小时左右
2、,或加压于120C水解12小时.优点:水解彻底,水解的最终产物是L-氨基酸,没有旋光异构体生成.缺点:色氨酸全部破坏,丝,苏,酪氨酸部分破坏.有腐黑质生成碱水解碱水解:6M NaOH或4M Ba(OH)2煮沸6小时.优点:色氨酸不被破坏,水解液清亮透明.缺点:水解产生的氨基酸发生旋光异构作用酶水解：酶水解：蛋白质可以由蛋白酶水解，不同的蛋白酶专一性不同。优点:条件温和,氨基酸不破坏,无旋光异构体产生.缺点:各蛋白酶有不同的专一性,用单一的酶作用水解不彻底.（二）（二）-氨基酸的一般结构氨基酸的一般结构氨基酸不同，它的氨基酸不同，它的R基团就不同基团就不同 氨基酸的通式及氨基酸的通式及-碳碳 氨
3、基酸存在对映异构体氨基酸存在对映异构体 二、氨基酸的分类二、氨基酸的分类常见蛋白质氨基酸常见蛋白质氨基酸：蛋白质中常见的蛋白质中常见的2020种氨基酸种氨基酸稀有的蛋白质氨基酸稀有的蛋白质氨基酸：蛋白质组成中，除上述蛋白质组成中，除上述2020种种常见氨基酸外，从少数蛋白质中还分离出一些稀常见氨基酸外，从少数蛋白质中还分离出一些稀有氨基酸，它们都是相应常见氨基酸的衍生物。有氨基酸，它们都是相应常见氨基酸的衍生物。如如4-4-羟脯氨酸、羟脯氨酸、5-5-羟赖氨酸等。羟赖氨酸等。非蛋白质氨基酸非蛋白质氨基酸：生物体内呈游离或结合态的氨基生物体内呈游离或结合态的氨基酸。酸。（一）（一）20种常见蛋白
4、质氨基酸种常见蛋白质氨基酸据据R基基团团化化学学结结构构分分类类 脂肪族脂肪族a a（1515）中性中性a（Gly Ala Val Leu Ile Gly Ala Val Leu Ile）含羟基或巯基含羟基或巯基a（Ser Thr Cys Met）酸性酸性a及酰胺及酰胺（Asp Glu Asp Glu Asn GlnAsn Gln）碱性碱性a（Lys Arg）芳香族芳香族a(Phe Tyr Trp)a(Phe Tyr Trp)杂环杂环a(His Pro)a(His Pro)据据R基基团团极极性性分分类类极性极性R基团基团Aa非极性非极性R基团基团Aa（种）（种）不带电荷不带电荷Aa（种）（种）
5、负电荷负电荷Aa（种）（种）正电荷正电荷Aa（种）（种）据氨基、羧据氨基、羧基数分类基数分类一氨基一羧基一氨基一羧基a a一氨基二羧基一氨基二羧基a(Glua(Glu、Asp)Asp)二氨基一羧基二氨基一羧基a(Lysa(Lys、HisHis、Arg)Arg)据营养据营养学分类学分类 必需必需a a非必需非必需a a人的必需氨基酸人的必需氨基酸LysLysTrpTrpPhePheValValMetMetLeuLeuIleIleThrThrArg HisArg His甘氨酸甘氨酸 （Gly,G）丙氨酸丙氨酸 （Ala,A）缬氨酸缬氨酸 （Val,V）亮氨酸亮氨酸 （Lue,L）异亮氨酸异亮氨酸
6、（Ile,I）中性脂肪族氨基酸中性脂肪族氨基酸含羟基或硫脂肪族氨基酸含羟基或硫脂肪族氨基酸丝氨酸丝氨酸 （Ser,S）苏氨酸苏氨酸 （Thr,T）半胱氨酸半胱氨酸 （Cys,C）甲硫氨酸甲硫氨酸 （Met,M）酸性氨基酸及酰胺酸性氨基酸及酰胺天冬氨酸天冬氨酸 （Asp,D）谷氨酸谷氨酸 （Glu,E）天冬酰胺天冬酰胺 （Asn,N）谷氨酰胺谷氨酰胺 （Gln,Q）碱性氨基酸和杂环氨基酸碱性氨基酸和杂环氨基酸赖氨酸赖氨酸 （Lys,K）精氨酸精氨酸 （Arg,R）组氨酸组氨酸 （His,H）脯氨酸脯氨酸 （Pro,P）芳香族氨基酸芳香族氨基酸苯丙氨酸苯丙氨酸 （Phe,F）酪氨酸酪氨酸 （Tyr
7、,Y）色氨酸色氨酸 （Trp,W）甘氨酸甘氨酸 Glycine G中性脂肪族氨基酸中性脂肪族氨基酸丙氨酸丙氨酸 Alanine A中性脂肪族氨基酸中性脂肪族氨基酸缬氨酸缬氨酸 Valine V中性脂肪族氨基酸中性脂肪族氨基酸亮氨酸亮氨酸 Leucine L中性脂肪族氨基酸中性脂肪族氨基酸异亮氨酸异亮氨酸 Ileucine I中性脂肪族氨基酸中性脂肪族氨基酸丝氨酸丝氨酸 Serine S含羟基或硫脂肪族氨基酸含羟基或硫脂肪族氨基酸苏氨酸苏氨酸 Threonine T含羟基或硫脂肪族氨基酸含羟基或硫脂肪族氨基酸半胱氨酸半胱氨酸 Cysteine C含羟基或硫脂肪族氨基酸含羟基或硫脂肪族氨基酸甲硫氨
8、酸（蛋氨酸）甲硫氨酸（蛋氨酸）Methionine M含羟基或硫脂肪族氨基酸含羟基或硫脂肪族氨基酸天冬氨酸天冬氨酸 Aspartate D酸性氨基酸及酰胺酸性氨基酸及酰胺谷氨酸谷氨酸 Glutamate E酸性氨基酸及酰胺酸性氨基酸及酰胺天冬酰胺天冬酰胺 Asparagine N酸性氨基酸及酰胺酸性氨基酸及酰胺谷酰胺谷酰胺 Glutamine Q酸性氨基酸及酰胺酸性氨基酸及酰胺赖氨酸赖氨酸 Lysine K碱性氨基酸碱性氨基酸精氨酸精氨酸 Arginine R碱性氨基酸碱性氨基酸组氨酸组氨酸 Histidine H碱性氨基酸碱性氨基酸 杂环氨基酸杂环氨基酸脯氨酸脯氨酸 Proline P杂环氨
9、基酸杂环氨基酸苯丙氨酸苯丙氨酸 Phenylalanine F苯丙尿酮症苯丙尿酮症芳香族氨基酸芳香族氨基酸酪氨酸酪氨酸 Tyrosine Y芳香族氨基酸芳香族氨基酸色氨酸色氨酸 Trytophan W尼克酸尼克酸 Vpp 植物生长素植物生长素芳香族氨基酸芳香族氨基酸据据R基基团团化化学学结结构构分分类类 脂肪族a（15）中性a（Gly Ala Val Leu Ile）含羟基或巯基a（Ser Thr Cys Met）酸性a及酰胺（Asp Glu Asn Gln）碱性a（Lys Arg）芳香族a（3）(Phe Tyr Trp)杂环a（2）(His Pro)据据R基基团团极极性性分分类类极性极性R基
10、团基团Aa非极性非极性R基团基团Aa（种）：（种）：Ala Val Leu Ile Phe Trp Met Pro不带电荷不带电荷Aa（种）（种）Gly Ser Thy Cys Phe Asn Gln负电荷负电荷Aa（种）（种）Lys Arg正电荷正电荷Aa（种）（种）Asp Glu His20种氨基酸的结构特点种氨基酸的结构特点 支链氨基酸：支链氨基酸：缬氨酸、亮氨酸，异亮氨酸 含羟基的氨基酸：含羟基的氨基酸：丝氨酸、苏氨酸 含硫的氨基酸：含硫的氨基酸：半胱氨酸（含巯基）、甲硫氨酸（含硫甲基）含苯环的氨基酸：含苯环的氨基酸：苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸含胍基的氨基酸：含胍基的氨基酸：精氨酸含咪唑
11、基的氨基酸：含咪唑基的氨基酸：组氨酸亚氨基酸：亚氨基酸：脯氨酸含酰胺的氨基酸：含酰胺的氨基酸：天冬酰胺、谷氨酰胺含吲哚基的氨基酸：含吲哚基的氨基酸：色氨酸含含-氨基的氨基酸：氨基的氨基酸：赖氨酸 中文名称中文名称英文名称英文名称三字母三字母缩写缩写单字母单字母符号符号中文名称中文名称英文名称英文名称三字母三字母缩写缩写单字母单字母符号符号1甘氨酸甘氨酸Glycine Gly G11苏氨酸苏氨酸 ThreonineThr T2丙氨酸丙氨酸 AlanineAla A12半胱氨酸半胱氨酸 Cystine CysC3缬氨酸缬氨酸ValineValV13蛋氨酸蛋氨酸 MethionineMetM4亮氨酸
12、亮氨酸LeucineLeuL14天冬酰胺天冬酰胺Asparagine Asn N5异亮氨酸异亮氨酸 Isoleucine IleI15谷氨酰胺谷氨酰胺 Glutarnine GlnQ6脯氨酸脯氨酸ProlineProP16天冬氨酸天冬氨酸 AsparticacidAspD7苯丙氨酸苯丙氨酸 Phenylalanine PheF17谷氨酸谷氨酸Glutamicacid Glu E8酪氨酸酪氨酸TyrosineTyrY18赖氨酸赖氨酸LysineLys K9色氨酸色氨酸Tryptophan TrpW19精氨酸精氨酸ArginineArgR10丝氨酸丝氨酸 Serine SerS20组氨酸组氨酸Hi
13、stidineHisH（二）不常见蛋白质氨基酸（二）不常见蛋白质氨基酸 p128属于氨基酸的衍生物，也称为修饰氨基酸（三）非蛋白质氨基酸（三）非蛋白质氨基酸 p129不是蛋白质的组成成分不是蛋白质的组成成分以游离或结合的形式存在于生物界以游离或结合的形式存在于生物界大都是常见氨基酸的衍生物大都是常见氨基酸的衍生物还有些是还有些是-,-,-,-,-,-,和和D-D-型氨基酸型氨基酸一些是代谢中间产物，如瓜氨酸、鸟氨酸；一些是代谢中间产物，如瓜氨酸、鸟氨酸；-氨基丁酸等氨基丁酸等三、氨基酸的酸碱化学三、氨基酸的酸碱化学（一）氨基酸具有两性解离性质（一）氨基酸具有两性解离性质 氨基酸在晶体或水溶液中
14、以两性离子或偶极氨基酸在晶体或水溶液中以两性离子或偶极离子的形式存在。离子的形式存在。证据？证据？氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于所氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于所处溶液的酸碱度。处溶液的酸碱度。证据：熔点证据：熔点 溶液的介电常数溶液的介电常数 质子质子(proton)可以吸着或脱离相关基团可以吸着或脱离相关基团 ProtonProton：最小且最多的生物粒子，影响酸碱度及分子带电性质最小且最多的生物粒子，影响酸碱度及分子带电性质 两性电解质两性电解质Ampholyte:Ampholyte:一个分子上同时带有正电及负电基团两性电解质一个分子上同时带有正电及负电基团两性电解质酸性环境
15、 中性环境 碱性环境 氨基酸侧链的离子化与其氨基酸侧链的离子化与其 pKaHis His 是唯一具有近中性是唯一具有近中性pKa pKa 基团基团(imidazole)(imidazole)的氨基酸的氨基酸 酸基或氨基的酸基或氨基的pKa pKa 都比都比R R基团上面者要低基团上面者要低(较容易解离较容易解离)酸性溶液中酸性溶液中水溶液或晶体中水溶液或晶体中碱性溶液中碱性溶液中（二）氨基酸的解离（二）氨基酸的解离氨基酸的等电点氨基酸的等电点 氨基酸的带电情况与溶液的pH值有关，改变溶液的pH值可以使氨基酸带正电荷或负电荷，也可以处于正负电荷相等的状态，此时氨基酸以两性离子（偶极离子）状态存在
16、，氨基酸的静电荷为零时溶液pH称为氨基酸的等电点(pI)。在电场中如何移动？在电场中如何移动？氨基酸的存在状态？氨基酸的存在状态？PI的计算：的计算：Ala 在酸性溶液中以在酸性溶液中以 CH2CHCOOH 的形式存在，可以看的形式存在，可以看 NH+3着是一个二元酸，具有两个可解离的着是一个二元酸，具有两个可解离的H+。K1+H+K2+H+Ala+Ala Ala Ala-K1=K2=Ala H+Ala+Ala H+K1Ala-H+Ala Ala-=Ala H+K2 Ala+=当达到等电点时：当达到等电点时：Ala Ala+=Ala=Ala-=K1K2=-lgH+=PH -lgk-lgH+=P
17、H -lgk1 1=pK=pK1 1 -lgk -lgk2 2=pK=pK2 2 pIpI=Ala H+H+Ala pK1+pK2 2 例如：甘氨酸，例如：甘氨酸，pK1=2.34 pK2=9.60 pI pH pI时时，氨氨基基酸酸带带负负电电荷荷，-COOH解解离离成成-COO-，向，向正极正极移动。移动。pH=pI时，氨基酸净电荷为零时，氨基酸净电荷为零 pH pI时时，氨氨基基酸酸带带正正电电荷荷，-NH2解解离离成成-NH3+，向，向负极负极移动。移动。（三）（三）氨基酸具有特征性的滴定曲线氨基酸具有特征性的滴定曲线请计算并画出请计算并画出甘氨酸的滴定曲线甘氨酸的滴定曲线酸性氨基酸的
18、解离及等电点酸性氨基酸的解离及等电点酸性氨基酸的解离及等电点酸性氨基酸的解离及等电点pI=？pK1+pK2 2碱性氨基酸的滴定曲线及等电点碱性氨基酸的滴定曲线及等电点碱性氨基酸的解离及等电点碱性氨基酸的解离及等电点pI=？pK2+pK3 2（四）氨基酸的甲醛滴定（四）氨基酸的甲醛滴定 氨基酸是两性电解质，酸碱滴定的终点太高（12-13）或太低（1-2），一般的指示剂则难以指示。加入过量甲醛，滴定过程中降低了氨基的碱性。使滴定终点由12降到9，可以用酚酞指示滴定终点。四、氨基酸的化学反应四、氨基酸的化学反应（一）（一）-NH-NH 参与的反应参与的反应 (1)(1)与亚硝酸反应与亚硝酸反应(2)
19、(2)酰化反应酰化反应 (3)(3)烃基化反应烃基化反应 (4)(4)西弗碱反应西弗碱反应 (5)(5)脱氨基反应脱氨基反应（二）（二）-COOH-COOH参与的反应参与的反应 (1)(1)成盐成酯反应成盐成酯反应(2)(2)酰卤化反应酰卤化反应 (3)(3)脱羧反应脱羧反应 (4)(4)叠氮反应叠氮反应 （三）由（三）由-氨基与羧基共同参与的反应氨基与羧基共同参与的反应 (1)(1)茚三酮的颜色反应茚三酮的颜色反应 (2)(2)成肽反应成肽反应 （四）氨基酸的侧链基团的反应（四）氨基酸的侧链基团的反应 五、氨基酸的光学活性和光谱性质五、氨基酸的光学活性和光谱性质（一）氨基酸的光学活性和立体异构（一）氨基酸的光学活性和立体异构 （一）氨基酸的光学活性和立体异构 （一）氨基酸的光学活性和立体异构外消旋体和内消旋体 （二）氨基酸的光谱性质 含共轭双键的氨基酸具有含共轭双键的氨基酸具有紫外吸收性质。紫外吸收性质。（nm）Trp 280 5.6103 Tyr 275 1.4103 Phe 257 2.0102 大多数蛋白质含有这两种大多数蛋白质含有这两种氨基酸残基，所以测定蛋白氨基酸残基，所以测定蛋白质溶液质溶液280nm280nm的光吸收值是分的光吸收值是分析溶液中蛋白质含量的快速析溶液中蛋白质含量的快速简便的方法。简便的方法。六、氨基酸混合物的分析分离六、氨基酸混合物的分析分离