氨基酸和肽学习教案.pptx

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1、会计学 1氨基酸和肽第一页，共82 页。第一章 蛋白质化学(huxu)Chapter 1 protein第 1 页/共 82 页第二页，共82 页。蛋白质protein的生物学意义(yy)n n 1.1.生物化学反应需酶（生物化学反应需酶（protein protein）来催化）来催化n n 2.2.小分子物质运输需 小分子物质运输需protein protein协助 协助n n 3.3.肌肉收缩（运动）肌球蛋白和肌动蛋白的相对滑动 肌肉收缩（运动）肌球蛋白和肌动蛋白的相对滑动n n 4.4.干扰素（干扰素（protein protein）和高度专一的抗体（）和高度专一的抗体（protein

2、protein）架构）架构(ji(ji u)u)防御体系 防御体系n n 5.5.遗传信息的控制 遗传信息的控制n n 6.6.细胞膜的通透性 细胞膜的通透性n n 7.7.高等动物的记忆、识别机构等 高等动物的记忆、识别机构等第 2 页/共 82 页第三页，共82 页。蛋白质的元素(yun s)组成n n 50-55%碳n n 6-8%氢n n 20-23%氧n n 15-18%氮n n 0-4%硫n n 微量P、Fe、Zn、Cu、Mo、I等n n 氮含量(hnling)平均值为16%洗涤剂专用 洗涤剂专用(zhunyng)(zhunyng)脂肪酶 脂肪酶第 3 页/共 82 页第四页，共8

3、2 页。蛋白质的氨基酸组成(z chn)n n 蛋白质的构件分子（基本组成单位）：氨基酸n n 氨基酸：含有(hn yu)氨基的羧酸n n 蛋白质由20种氨基酸组成n n 19种-氨基酸n n 1种-亚氨基酸（Pro）O OH HC C N N第 4 页/共 82 页第五页，共82 页。第 5 页/共 82 页第六页，共82 页。组成(z chn)蛋白质的基本单位是氨基酸（amino acid）。如将天然的蛋白质完全水解，最后都可得到约20种不同的氨基酸。这些氨基酸中，大部分属于L-氨基酸。其中，脯氨酸属于L-亚氨基酸，而甘氨酸则属于-氨基酸。一、氨基酸结构(jigu)和分类第 6 页/共 8

4、2 页第七页，共82 页。1、氨基酸的结构(jigu)通式除脯氨酸 Pro 外（甘氨酸 Gly 的R基为H），其他均具有如下(rxi)结构通式。-氨基酸的通式(tngsh)可变部分不变部分第 7 页/共 82 页第八页，共82 页。氨基酸的结构(jigu)特点 n n 都是 都是-氨基酸，氨基酸，-C-C上连有 上连有1 1个 个-NH2-NH2 和 和1 1个 个-COOH-COOH；n n pH pH中性 中性(zhngxng)(zhngxng)，氨基酸，氨基酸为兼性离子，即 为兼性离子，即-NH3-NH3和 和-COO COO；第 8 页/共 82 页第九页，共82 页。R R O O

5、NH3 NH3 R R 第 9 页/共 82 页第十页，共82 页。氨基酸的结构(jigu)特点 n n 除了 除了Gly Gly，C C为手性 为手性C C原子，原子，Ile Ile（异亮）和（异亮）和Thr Thr（苏）（苏）有 有2 2个手性 个手性C;C;n n-C-C都为不对称碳原子，氨基酸具有 都为不对称碳原子，氨基酸具有(jyu)(jyu)旋光性，旋光性，表示为左 表示为左(-)(-)右 右(+)(+)；R R 第 10 页/共 82 页第十一页，共82 页。n n 每一种 每一种(y zhn)(y zhn)氨基酸都有 氨基酸都有D-D-型和 型和L-L-型两种立体异构体，型两种

6、立体异构体，n n 将羧基写在 将羧基写在-C-C上端时，氨基在右边为 上端时，氨基在右边为D-D-型，型，n n 氨基在左边为 氨基在左边为L-L-型；型；n n 构成蛋白质中的氨基酸，即 构成蛋白质中的氨基酸，即n n 20 20种（实 种（实19 19）都为）都为L-L-型；型；第 1 1 页/共 82 页第十二页，共82 页。手 性第 12 页/共 82 页第十三页，共82 页。-氨基酸的分子(fnz)构型第 13 页/共 82 页第十四页，共82 页。一氨基一羧基氨基酸又称中性氨基酸，一氨基二羧基氨基酸又称酸性氨基酸(Glu、Asp)，二氨基一羧基氨基酸又称碱性氨基酸(Arg、Lys

7、、His)。脯氨酸和羟脯氨酸是亚氨酸，因存在于天然(tinrn)蛋白，习惯上也列入氨基酸。蛋白质中存在的氨基酸皆为L-型，但在微生物体内及抗菌素中亦有D-型氨基酸存在(自由或肽结合形式)。第 14 页/共 82 页第十五页，共82 页。2、20 种氨基酸的结构(jigu)甘氨酸 Glycine 中性(zhngxng)脂肪族氨基酸无手性侧链小占位小易添进 第 15 页/共 82 页第十六页，共82 页。中性(zhngxng)脂肪族氨基酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine1手性 C饱和(boh)脂链高度疏水维持结构 O OH HC C N N第 16 页/共 82 页第十七页，共82

8、页。甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine缬氨酸 Valine 中性(zhngxng)脂肪族氨基酸第 17 页/共 82 页第十八页，共82 页。甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine缬氨酸 Valine亮氨酸 Leucine 中性(zhngxng)脂肪族氨基酸第 18 页/共 82 页第十九页，共82 页。甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine缬氨酸 Valine亮氨酸 Leucine异亮氨酸 Ileucine中性(zhngxng)脂肪族氨基酸2手性 C 饱和脂链高度(god)疏水 维持结构 第 19 页/共 82 页第二十页，共82 页。中性(zhngxng)脂肪族

9、氨基酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine缬氨酸 Valine亮氨酸 Leucine异亮氨酸 Ileucine1第 20 页/共 82 页第二十一页，共82 页。甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine缬氨酸 Valine亮氨酸 Leucine异亮氨酸 Ileucine脯氨酸 Proline 亚氨基酸手性 C 吡咯烷环亚氨酸 引入转折(zhunzh)第 21 页/共 82 页第二十二页，共82 页。甲硫氨酸 Methionine含硫氨基酸手性 C含有(hn yu)S疏水性可极化 第 22 页/共 82 页第二十三页，共82 页。甲硫氨酸 Methionine半胱氨酸 Cyste

10、ine含硫氨基酸手性 C含SH高活性稳结构(jigu)第 23 页/共 82 页第二十四页，共82 页。含硫氨基酸甲硫氨酸 Methionine半胱氨酸 Cysteine第 24 页/共 82 页第二十五页，共82 页。苯丙氨酸Phenylalanine 芳香族氨基酸1手性 C芳香侧链含有(hn yu)苯基紫外吸收 第 25 页/共 82 页第二十六页，共82 页。芳香族氨基酸苯丙氨酸Phenylalanine酪氨酸Tyrosine1手性 C 芳香侧链含有(hn yu)酚基极性基团 紫外吸收 第 26 页/共 82 页第二十七页，共82 页。芳香族氨基酸苯丙氨酸 Phenylalanine酪氨

11、酸 Tyrosine色氨酸 Trytophan1手性 C 芳香(fngxing)侧链含吲哚基极性基团 紫外吸收 第 27 页/共 82 页第二十八页，共82 页。芳香族氨基酸苯丙氨酸 Phenylalanine酪氨酸 Tyrosine色氨酸 Trytophan第 28 页/共 82 页第二十九页，共82 页。赖氨酸 Lysine 碱性(jin xn)氨基酸手性 C双氨基(nj)-NH2带正电 第 29 页/共 82 页第三十页，共82 页。赖氨酸 Lysine精氨酸 Arginine 碱性(jin xn)氨基酸手性 C含胍基碱性(jin xn)强带正电 第 30 页/共 82 页第三十一页，共

12、82 页。碱性(jin xn)氨基酸赖氨酸 Lysine精氨酸 Arginine组氨酸 Histidine手性 C咪唑(m zu)环离子化带正电 第 31 页/共 82 页第三十二页，共82 页。碱性(jin xn)氨基酸赖氨酸 Lysine精氨酸 Arginine组氨酸 Histidine第 32 页/共 82 页第三十三页，共82 页。天冬氨酸 Aspartate 酸性(sun xn)氨基酸手性 C双羧基(su j)-COOH带负电 第 33 页/共 82 页第三十四页，共82 页。天冬氨酸 Aspartate 谷氨酸 Glutamate 酸性(sun xn)氨基酸手性 C 双羧基(su

13、j)-COOH 带正电 第 34 页/共 82 页第三十五页，共82 页。酸性(sun xn)氨基酸天冬氨酸 Aspartate 谷氨酸 Glutamate第 35 页/共 82 页第三十六页，共82 页。丝氨酸 Serine 含羟基(qingj)氨基酸手性 C含-OH不带电(di din)第 36 页/共 82 页第三十七页，共82 页。丝氨酸 Serine 苏氨酸 Threonine 含羟基(qingj)氨基酸第 37 页/共 82 页第三十八页，共82 页。含羟基(qingj)氨基酸丝氨酸 Serine 苏氨酸 Threonine第 38 页/共 82 页第三十九页，共82 页。天冬酰胺

14、 Asparagine 含酰胺氨基酸手性 C酰胺基不带电(di din)极性强在表面 第 39 页/共 82 页第四十页，共82 页。天冬酰胺 Asparagine谷酰胺 Glutamine 含酰胺氨基酸第 40 页/共 82 页第四十一页，共82 页。含酰胺基氨基酸天冬酰胺 Asparagine谷酰胺 Glutamine第 41 页/共 82 页第四十二页，共82 页。第 42 页/共 82 页第四十三页，共82 页。（1）侧链R基的化学结构(jigu)脂肪族，芳香族，含S，醇类，碱性，酸性，含酰胺基（2）侧链R基的极性非极性，极性不带电，极性带正电，极性带负电（3）是否构成蛋白质常见蛋白质

15、氨基酸，不常见蛋白质氨基酸，非蛋白质氨基酸（4）营养学角度 必需氨基酸，非必需氨基酸3、氨基酸的分类(fn li)第 43 页/共 82 页第四十四页，共82 页。必需(bx)氨基酸和非必需(bx)氨基酸n n 必需氨基酸（必需氨基酸（essential amino acid essential amino acid）：人体（或其它脊椎动物）所必）：人体（或其它脊椎动物）所必不可少，而机体内又不能合成的，必须从食物中补充的氨基酸。不可少，而机体内又不能合成的，必须从食物中补充的氨基酸。n n 必需氨基酸共有 必需氨基酸共有+2+2种：赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸 种：赖氨酸、色氨酸、苯丙

16、氨酸、甲硫氨酸（蛋氨酸）、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸。组氨酸和精氨（蛋氨酸）、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸。组氨酸和精氨酸合成效率较低，尤其对于婴儿 酸合成效率较低，尤其对于婴儿(yng r)(yng r)。n n 非必需氨基酸（非必需氨基酸（nonessential amino acid nonessential amino acid）：可在动物体内合成，作）：可在动物体内合成，作为营养源不需要从外部补充的氨基酸。为营养源不需要从外部补充的氨基酸。第 44 页/共 82 页第四十五页，共82 页。二、氨基酸的理化(lhu)性质n n 1.-氨基酸为无色晶体，熔点极高，一般(ybn)

17、在200 以上n n 2.味道随不同氨基酸而异n n 3.溶解度差别较大第 45 页/共 82 页第四十六页，共82 页。n n 除甘氨酸外，均含有一个手性 除甘氨酸外，均含有一个手性-碳原子，碳原子，n n 因此都具有旋光性。因此都具有旋光性。n n 表示为左 表示为左(-)(-)右 右(+)(+)n n 比旋光度是氨基酸的重要物理常数之一，比旋光度是氨基酸的重要物理常数之一，n n 是鉴别 是鉴别(jinbi)(jinbi)各种氨基酸的重要依据。各种氨基酸的重要依据。4、氨基酸的旋光性第 46 页/共 82 页第四十七页，共82 页。5、氨基酸的光吸收n n 构成蛋白质的 构成蛋白质的20

18、 20种氨基酸在可见光区都没有光吸收，种氨基酸在可见光区都没有光吸收，n n 但在远紫外区 但在远紫外区(220nm)(220nm)均有光吸收。均有光吸收。n n 在近紫外区 在近紫外区(220-300nm)(220-300nm)只有 只有(zhyu)(zhyu)酪氨酸、苯丙氨酸和色氨 酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸 酸n n 有吸收光的能力。有吸收光的能力。n n 酪氨酸的 酪氨酸的 max max 275nm 275nm，275=1.4x103;275=1.4x103;n n 苯丙氨酸的 苯丙氨酸的 max max 257nm 257nm，257=2.0 x102;257=2.0 x102;n

19、n 色氨酸的 色氨酸的 max max 280nm 280nm，280=5.6x103;280=5.6x103;第 47 页/共 82 页第四十八页，共82 页。n n 天然蛋白质分子的20种氨基酸，以色氨酸和酪氨酸对紫外光有较强的光吸收。其 吸 收 峰 在280nm左右，以色氨酸吸收最强。n n 可 利 用 此 性 质(xngzh)采用紫外分光光度法测定蛋白质的含量。紫外吸收(xshu)性质：第 48 页/共 82 页第四十九页，共82 页。n n 氨基酸的两性解离(ji l)n n 等电点n n pK值的计算6、氨基酸的酸碱性质(xngzh)第 49 页/共 82 页第五十页，共82 页。

20、氨基酸的两性(lingxng)解离和等电点+OH-pH pI阴离子pH=pI兼性离子+OH-+H+pH pI阳离子+H+第 50 页/共 82 页第五十一页，共82 页。加 酸H+H+H+总电荷(dinh)“+”H4N+第 51 页/共 82 页第五十二页，共82 页。加 碱H2O H3NCOOOH-OH-OH-总电荷(dinh)“”第 52 页/共 82 页第五十三页，共82 页。氨基酸的等电点n n 当 当溶 溶液 液浓 浓度 度为 为某 某一 一pH pH值 值时 时，氨 氨基 基酸 酸分 分子 子(fnz)(fnz)中 中所 所含 含的 的-NH3+-NH3+和 和-COO-COO-数

21、 数目 目正 正好 好相 相等 等，净 净电 电荷 荷为 为0 0，这一，这一pH pH值即为氨基酸的等电点，简称 值即为氨基酸的等电点，简称pI pI。n n 在 在等 等电 电点 点时 时，氨 氨基 基酸 酸既 既不 不向 向正 正极 极也 也不 不向 向负 负极 极移 移动 动，即氨基酸处于两性离子状态。即氨基酸处于两性离子状态。第 53 页/共 82 页第五十四页，共82 页。侧 侧链 链不 不含 含离 离解 解基 基团 团的 的中 中性 性氨 氨基 基酸 酸，其 其等 等电 电点 点是 是它 它的 的pK1 pK1和 和pK2 pK2的算术平均值：的算术平均值：pI=(pK1+pK2

22、)/2 pI=(pK1+pK2)/2 同 同样 样，对 对于 于侧 侧链 链含 含有 有可 可解 解离 离基 基团 团的 的氨 氨基 基酸 酸，其 其pI pI值 值也 也决 决定 定(judng)(judng)于两性离子两边的 于两性离子两边的pK pK值的算术平均值。值的算术平均值。酸性氨基酸：酸性氨基酸：pI=(pK1+pKR-COO-)/2 pI=(pK1+pKR-COO-)/2 硷性氨基酸：硷性氨基酸：pI=(pK2+pKR-NH2)/2 pI=(pK2+pKR-NH2)/2 第 54 页/共 82 页第五十五页，共82 页。酸性(sun xn)溶液 晶体状态 碱性溶液 或水溶液中

23、即等电点（pI）pI 等电点时的pH不同(b tn)氨基酸等电点（pI）不同(b tn)提问(twn)：为什么？第 55 页/共 82 页第五十六页，共82 页。答案：答案：-R-R 有电性区别。中性 有电性区别。中性(zhngxng)(zhngxng)氨基酸 氨基酸pI pI一般为 一般为6.0 6.0提问(twn)：为什么偏酸性？答案：答案：-COOH-COOH解离程度略大于 解离程度略大于-NH2-NH2的得电子 的得电子(dinz)(dinz)能力 能力 提问：酸性氨基酸的 酸性氨基酸的pI pI(更偏酸、更偏碱）？l l答案 答案：更酸（3.0 3.0 左 左 右 右）l l碱 碱

24、性 性 氨 氨 基 基 酸 酸pI pI 更 更 碱（碱（7.6 7.6 10.7)(10.7)(只 只 有 有 三 三 种）种）提问：大 大 多 多 数 数 氨 氨 基 基 酸 酸 在 在 中 中 性（性（pH=7 pH=7）时，时，带 带 电？电？负第 56 页/共 82 页第五十七页，共82 页。提问(twn)：等电点时的氨基酸特点是？答案：答案：两性离子，溶解度最小，容易 两性离子，溶解度最小，容易(rngy)(rngy)沉淀。沉淀。提问(twn)：为什么？答案 答案：同性排斥力小，凝结沉淀 同性排斥力小，凝结沉淀其它：吸光性 其它：吸光性w含苯环氨基酸大键吸收紫外光，蛋白质故具紫外吸

25、光性w实验室利用紫外分光光度仪在280nm处测定蛋白质含量；第 57 页/共 82 页第五十八页，共82 页。三、几种重要(zhngyo)的不常见氨基酸 在 在少 少数 数(shosh)(shosh)蛋 蛋白 白质 质中 中分 分离 离出 出一 一些 些不 不常 常见 见的 的氨基酸，通常称为不常见蛋白质氨基酸。氨基酸，通常称为不常见蛋白质氨基酸。这些氨基酸都是由相应的基本氨基酸衍生而来的。这些氨基酸都是由相应的基本氨基酸衍生而来的。其 其中 中重 重要 要的 的有 有4-4-羟 羟基 基脯 脯氨 氨酸 酸、5-5-羟 羟基 基赖 赖氨 氨酸 酸、N-N-甲 甲基 基赖 赖氨酸和 氨酸和3,5

26、-3,5-二碘酪氨酸等。二碘酪氨酸等。第 58 页/共 82 页第五十九页，共82 页。不常见(chn jin)蛋白质氨基酸的结构第 59 页/共 82 页第六十页，共82 页。四、氨基酸的化学性质(huxu xngzh)1 1-氨基 氨基(nj)(nj)参与的反应 参与的反应n n 茚三酮反应(fnyng)n n DNFB反应(fnyng)n n DNS-CI反应(fnyng)n n PITC反应(fnyng)第 60 页/共 82 页第六十一页，共82 页。-氨基氨基(nj)(nj)和茚三酮反应和茚三酮反应用途：根据(gnj)570nm下的颜色强度来计算氨基酸 和蛋白质的浓度。茚三酮-氨基

27、酸（弱酸(ru sun)条件下）还原茚三酮 NH3CO2RCHO茚三酮NH3还原茚三酮（弱酸(ru sun)条件下）紫色化合物（570 nm）茚三酮Pro还原茚三酮（弱酸(ru sun)条件下）亮黄色化合物（440 nm）第 61 页/共 82 页第六十二页，共82 页。可见(kjin)分光光度计一般用钨灯，测定波长(bchng)范围3201000 nm 玻璃(b l)比色皿第 62 页/共 82 页第六十三页，共82 页。用途：根据570nm颜色强度(qingd)计算氨基酸和 蛋白质浓度。法医学上用于采集犯罪现场的指纹。第 63 页/共 82 页第六十四页，共82 页。用途(yngt)：Sa

28、nger试剂，鉴定蛋白质和多肽的N-末端 氨基酸残基。-氨基和2,4-二硝基(xio j)氟苯反应(DNFB)ProDNFB（碱性条件下）DNP-Pro（黄色）酸水解 DNP-aa+各种游离(yul)的aa 纸层析、薄层层析、HPLC 分析鉴定第 64 页/共 82 页第六十五页，共82 页。第 65 页/共 82 页第六十六页，共82 页。用途：用于保护(boh)氨基以及肽链的氨基端测定等。-氨基氨基(nj)(nj)和丹磺酰氯反应和丹磺酰氯反应(DNS-CI)(DNS-CI)N GlyAlaSer C DNS-CI DNSGlyAlaSer C 水解 DNSGly+Ala+Ser DNS-A

29、A在紫外光激发(jf)后发黄色荧光 第 66 页/共 82 页第六十七页，共82 页。第 67 页/共 82 页第六十八页，共82 页。用途：Edman反应，蛋白质或多肽(du ti)氨基酸序列测定。-氨基氨基(nj)(nj)和苯异硫氰酸酯反应和苯异硫氰酸酯反应(PITC)(PITC)aaPITC（弱碱下）PTC-aa（黄色(hungs)）酸和硝基甲烷中环化 PTH-aa 层析 分析鉴定第 68 页/共 82 页第六十九页，共82 页。第 69 页/共 82 页第七十页，共82 页。五、肽n n 肽键（酰胺键）肽键（酰胺键）n n 方向 方向(fngxing)(fngxing)n n 从 从N

30、 C N C编码 编码N NC C第 70 页/共 82 页第七十一页，共82 页。肽键(ti jin)的形成第 71 页/共 82 页第七十二页，共82 页。N N C C读法(d f)：丝氨酰缬氨酰酪氨酰天冬氨酰谷氨酰胺第 72 页/共 82 页第七十三页，共82 页。六、天然(tinrn)活性肽n n 谷胱甘肽GSH/GSSGn n 催产素和加压素n n 胰岛素n n 阿斯巴甜第 73 页/共 82 页第七十四页，共82 页。谷胱甘肽n n GSH/GSSG 还原型/氧化(ynghu)型n n 三肽，含巯基 抗氧化，除自由基 抗氧化，除自由基 整合 整合(zhn h)(zhn h)解毒

31、解毒第 74 页/共 82 页第七十五页，共82 页。GSH&GSSG/还原型&氧化(ynghu)型第 75 页/共 82 页第七十六页，共82 页。第 76 页/共 82 页第七十七页，共82 页。n 催产素使子宫和乳腺平滑肌收缩，具催产和促乳腺排乳作用。n 加压素也称抗利尿激素，调节水代谢。n 促进血管平滑肌收缩，升高血压，n 减少(jinsho)排尿。第 77 页/共 82 页第七十八页，共82 页。胰岛素n n 胰岛素由 胰岛素由A A、B B两个肽链组成 两个肽链组成(z chn)(z chn)。n n 人胰岛素的 人胰岛素的A A链有 链有11 11种 种21 21个氨基酸，个氨基

32、酸，n n B B链有 链有15 15种 种30 30个氨基酸，个氨基酸，n n 共 共16 16种 种51 51个氨基酸组成 个氨基酸组成(z(z chn)chn)。n n 2 2个链间二硫键：个链间二硫键：A7-B7 A7-B7、A20-B19 A20-B19；n n 1 1个链内二硫键：个链内二硫键：A A链中 链中A6-A11 A6-A11。n n 调节糖代谢 调节糖代谢，降低血糖，降低血糖第 78 页/共 82 页第七十九页，共82 页。链间二硫键链内二硫键第 79 页/共 82 页第八十页，共82 页。A链和B链分别用黄色和蓝色显示 两条肽链卷曲方式(fngsh)，二硫键用球棍模型“球”表示(biosh)原子，“棍”表示(biosh)化学键C、N和O分别用黄、蓝和红显示球棍模型条带模型第 80 页/共 82 页第八十一页，共82 页。六、氨基酸的分离(fnl)分析n n 分配柱层析(cn x)：支持剂具亲水性的不溶性物质，如纤维素、淀粉、硅胶等。n n 滤纸层析(cn x)：n n 薄层层析(cn x)：n n 离子交换层析(cn x)：阴离子交换树脂-N(CH3)3OH，n n 阳离子交换树脂-SO3Hn n 电泳：第 81 页/共 82 页第八十二页，共82 页。