蛋白质化学1

null第一章 蛋白质化学第一章 蛋白质化学一、蛋白质的生物学意义 二、蛋白质的元素组成 三、蛋白质的氨基酸组成 四、肽 五、蛋白质的结构 六、蛋白质的分子结构与功能的关系 七、蛋白质的性质 八、蛋白质的分类 一. 蛋白质的生物学意义一. 蛋白质的生物学意义(一) 蛋白质是生命活动的物质基础※ 蛋白质是由许多不同的α－氨基酸按一定的序列通过肽键缩合而成的，具较稳定的构象并具有一定生物功能的生物大分子。 ※ 生物体内的蛋白质是除水以外，机体组织中最多的组分，占人体干重的45%，占细菌干重的50～70% 。(二) 蛋白质的生物学功能(二) 蛋白质的生物学功能1.作为生物催化剂：在体内催化各种物质代谢反应的酶几乎都是蛋白质。2.调节代谢反应：一些激素是蛋白质或肽，如胰岛素、生长素。3.运输载体：如红细胞中运输O2、CO2要靠血红蛋白、运输脂类物质的是载脂蛋白、运铁蛋白等转运蛋白或叫载体蛋白。4.参与机体的运动：如心跳、胃肠蠕动等，依靠与肌肉收缩有关的蛋白质来实现，如肌球蛋白、肌动蛋白。null5.参与机体的防御： 机体抵抗外来侵害的防御机能，靠抗体，抗体也称免疫球蛋白，是蛋白质。6.接受传递信息：如口腔中的味觉蛋白、视网膜中的视觉蛋白。7.调节或控制细胞的生长、分化、遗传信息的达。 如染色质蛋白，阻遏蛋白等。8.其它：如鸡蛋清蛋白、牛奶中的酪蛋白是营养和储存蛋白；胶原蛋白、纤维蛋白等属于结构蛋白。还有甜味蛋白、毒素蛋白等都具有特异的生物学功能。 所以，我们不难理解，为什么说没有蛋白质就没有生命。二. 蛋白质的元素组成二. 蛋白质的元素组成 蛋白质是有机化合物，离不开C、H、O三种元素，还含有N、P、S、金属元素等。 含量% ： 50～55 6～8 20～23 15～18 0～4 微量或无 元素组成 ： C H O N S 其它 蛋白质中N是特征元素，且含量恒定，为16%左右 ，故可以用定氮法测量蛋白质含量，即：每100克蛋白质含氮16克，100/16=6.25克蛋白质含氮1克。所以， 每克样品含氮量×6.25×100=100克样品蛋白质含量（克%）。    有些蛋白质含有其他微量元素：P、Fe、Cu、Mn、Zn、Co、Mo、I 等。 三聚氰胺三、蛋白质的氨基酸组成三、蛋白质的氨基酸组成（一）氨基酸的结构通式 （二）氨基酸的分类 （三）氨基酸的重要理化性质null（一）氨基酸的结构通式： 1、构成蛋白质的氨基酸均为L-α-氨基酸。 2、除R为H（甘氨酸）外，其余氨基酸均具有旋光性。 3、各种氨基酸的区别在于侧基R基上。    不带电形式    两性离子形式null氨基酸的构型： 构成蛋白质的氨基酸除甘氨酸（Gly）外，其他氨基酸的α-碳原子都为不对称碳原子（连接在C原子周围的四个基团各不相同）。 在空间各原子有两种排列方式：L-构型与D-构型，它们的关系就像左右手的关系，互为镜像关系，下图以丙氨酸为例： nullnull1、按侧基R基的化学结构特点分： （1）脂肪族氨基酸：Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Met、Cys、 Ser、Thr；Glu、Gln、Asp、Asn；Lys、Arg （2）芳香族氨基酸：Phe、Tyr （3）杂环氨基酸：His、Trp （4）杂环亚氨基酸：Pro 2、按侧基R基与水的关系分： （1）非极性氨基酸：Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Met、 Phe、Trp、Pro。 （2）极性不带电氨基酸：Asn、Gln、Ser、Thr、 Tyr、 Cys。 （3）极性带电氨基酸：Asp、Glu、Lys、Arg、His。（二）氨基酸的分类null3、按氨基酸分子中羧基与氨基的数目分： （1）酸性氨基酸：Asp、Glu。 （2）碱性氨基酸：Lys、Arg、His。 （3）中性氨基酸：Gly、Ala、Val、Leu、 Ile、Met、Cys、Phe、Trp、Tyr、Pro、 Asn、Gln、Ser、Thr。 null4、按氨基酸是否能在人体内合成分： （1）必需氨基酸： 指人体内不能合成的氨基酸，必须从食物中摄取，有8种： Lys、Trp、Met、Phe、vAL、Leu、Ile、Thr。 （2）非必需氨基酸：指人体内可以合成的氨基酸。有10种。 （3）半必需氨基酸： 指人体内可以合成但合成量不能满足人体需要（特别是婴 幼儿时期）的氨基酸，有2种：His、Arg。 null二十种氨基酸的名称和结构如图所示:nullnullnullnullnullnull注：二十种氨基酸的结构特点 支链氨基酸：缬氨酸、亮氨酸，异亮氨酸 含羟基的氨基酸：丝氨酸、苏氨酸 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：苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸 含胍基的氨基酸：精氨酸 含咪唑基的氨基酸：组氨酸 亚氨基酸：脯氨酸 含酰胺的氨基酸：天冬酰胺、谷氨酰胺 含吲哚基的氨基酸：色氨酸 含ε-氨基的氨基酸：赖氨酸null（三）氨基酸的理化性质1、一般物理性质※形态：均为白色结晶或粉末，不同氨基酸的晶型结构不同。 ※溶解性：一般都溶于水，不溶或微溶于醇，不溶于丙酮，在 稀酸和稀碱中溶解性好。 ※熔点：氨基酸的熔点一般都比较高，一般都大于200℃，超过 熔点以上氨基酸分解产生胺和二氧化碳。 ※旋光性：除甘氨酸外的氨基酸均有旋光性。 ※光吸收：氨基酸在可见光范围内无光吸收，在近紫外区含苯 环氨基酸有光的吸收。 null2、氨基酸的两性解离和等电点： 氨基酸既含有氨基，可接受H+，又含有羧基，可电离出H+，所以氨基酸具有酸碱两性性质。通常情况下，氨基酸以两性离子的形式存在，如下图所示： null 从上图可知：氨基酸在酸性环境中，主要以阳离子的形式存在，在碱性环境中，主要以阴离子的形式存在。在某一pH环境下，以两性离子（兼性离子）的形式存在。该pH称为该氨基酸的等电点。所以 氨基酸的等电点pI可以定义为：氨基酸所带正负电荷相等时的溶液pH。null利用解离常数求pI处于等电点时：两边取负对数则＝6.02以含有一氨基、一羧基的Ala为例：null含二个羧基、一个氨基的氨基酸，如Asp： ＝2.77含一个羧基、二个氨基的氨基酸，如：Lys含一个羧基、二个氨基的氨基酸，如：Lys＝9.74null讨论： 氨基酸的等电点pI相当于氨基酸的两性离子两侧的可解离基团的PK值之和的一半。 含一氨基、一羧基的中性氨基酸，其pI值都在pH6.0左右（<7，因羧基解离度大于氨基）。 含一氨基、二羧基的酸性氨基酸，其pI值较小。 含二氨基、一羧基的碱性氨基酸，其pI值较大3、氨基酸的化学性质3、氨基酸的化学性质(1) 茚三酮反应null讨论 A、这是一个氨基酸的α－氨基和α－羧基共同参与的反应。在弱酸性溶液中， 大多数氨基酸与茚三酮共热，脱羧脱氨，生成蓝紫色物质。 B、 Pro与羟脯氨酸与茚三酮反应生成黄色物质，不释放NH3。 C、经层析分离后的氨基酸，显色后在570nm波长下可进行定性定量分析。 D、反应中生成二氧化碳，故也可用气体分析法定量测定氨基酸。 A、氨基酸不能直接用酸碱滴定，无适当指示剂。 B、甲醛与氨基酸的α－氨基结合，降低了氨基的碱性，可选择酚酞指示剂（8.2-10），用NaOH滴定。 C、由氨基氮量可直接计算氨基酸的量。A、氨基酸不能直接用酸碱滴定，无适当指示剂。 B、甲醛与氨基酸的α－氨基结合，降低了氨基的碱性，可选择酚酞指示剂（8.2-10），用NaOH滴定。 C、由氨基氮量可直接计算氨基酸的量。 （2）甲醛反应 null（3）、(4)、(5)反应用于 蛋白质的N-末端的测定。 （3）与2，4－二硝基氟苯反应（Sanger反应）： 生成黄色的DNP－氨基酸 （4）与丹磺酰氯（DNS－Cl）反应： 生成荧光物质DNS－氨基酸 （5）与异硫氰酸苯酯（PITC）的反应（Edman反应）： 生成PTH－氨基酸null （6）与荧光胺反应：是氨基酸的α －氨基参加的反应，产生具有荧光的物质 （7）与2－硝基苯甲酸反应： 是Cys侧链的－SH发生的反应，可测定产物在412nm的吸光值来测定Cys含量。