生物化学课件002氨基酸与蛋白质.

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1、2013-3-28第三章2013-3-28: :I r*Cw* ie ? “r第一节 蛋白质概论一.蛋白质的化学组成与分类1、元素组成图3弋轻基氨基战SH2013-3-28图3-4CHj ce& 蛋氨酸 (Met) 含硫氨基酿特点 SeH4-CH2OH (pKa=lS)輕生理条件下不MM但 点大多渚卷t心和t*Sei，d准. Ser*Thr的OH往往与糖健相连，形成糖旻白 Cys的R中含琉基(SH),具有两个重要性质：(1) 在较高pH值条件，琉基离解.(2) 两个Cys的琉基氧化生成二硫键，生成胱氨酸. Met在生物合成中是一种重要的甲基供体.2013-3-#（5） R中含碱性基团（3种）酰

2、胺基中氨基易发生氨基转移反应coo 耳点一inHCOO-口（5） R中含碱性基团（3种）（5） R中含碱性基团（3种）2013-3-28(4) R中含有酸性基团(2种) Asp、GluAsp侧链竣基pKa为3.86, Glu侧链竣基pKa为4.25 它们是唯一在生理条件下带有负电荷的的两个氨基酸COO500-ICUaCLIa谷拭life(Glu)coo-* IIGHSJhTcoo-HaNCH-H轶氨危（5图3-7佩性氨基酸组氨酸(His)特点Lys侧链氨基的pKa为10.53,生理条件下，Lys侧链带 有一个正电荷（一NH3+）,侧链的氨基反应活性增大.* A rg是碱性最强的氨基酸，侧链上的

3、孤基是已知碱性 貶强的有机碱，pKa r,Y)色氨酸(lYpAV )coo-COOcooH3N+-GHch2h3n+-c-hh3n+-c-hH(7)、杂环族氨基酸(2种)Pro的a亚氨基是环的一部分，因此具有特殊的刚性结构. 一般出现在两段a螺旋之间的转角处，Pro残基所在的位置 沦離笔生骨架方向的变化，玄成年人：Thr苏氨酸Vai缁氨酸Leu亮氨酸He异亮氨酸Phe苯丙氨酸Trp色氨酸Lys赖氨酸Met甲硫氨酸携（绷氨酸）一（异亮氨酸）两（亮氨酸）本（苯丙氨酸）单（丢氛酸.即甲矶氨酸） 色（色氨酸）书（苏氨酸）来（加氨酸）携一两本单色书来婴儿期：Arg （精氨酸）和His （组氨酸）供给不足

4、， 属半必须氨基酸.2013-3-2821）赖抵酸（Lysine ）:促进人脑发育是肝及胆的组成成分，能促进脂肪代谢，调节松果腺、乳腺、黄休及卵柬，防止细咆退化：（二）色氨酸（Tryptophane）：促进H液及软液的产生：（_）苯丙氨酸（Phenylalanine）：参与消除肾及席胱功能的损耗：（四）蛋奴酸（乂叫屮硫氨酸）（Methionine）:參与组成血红蛋白、 细织弓血港勺促进脾刖.胰肌及淋巴的功能；（五）苏氨酸（Threonine）:冇转变某些氨垄酸达到平衡的功能：七八九(（/）斤亮氮酸（Isoleucine ）:参号胸腺、脾脏及脑卜腺的调节以及代 谢:脑下腺属总司令部作用于甲状腺.

5、性腺： 克氨酸（Leucine ）:作用平衡异亮氨酸: 缄氮酸（Viline）:作用于黄体.乳服及卵処 组猱酸（Histidine）:作用于代谢的谓节:2013-3-2822携一两本单色书来携（颌氨酸） 一（异亮氨酸） 两（亮氨酸）本（苯丙氨酸）单（蛋氨酸，即甲硫氨酸）（色氨酸）书（苏氨酸）来（赖氨酸）。2013-3-28（1） 非极性氨基酸耐在维持蛋白质的三维结构中起着重要 （餐白质的疏水摆心）（2）不带电何的极性氨基酸6种这类氨基陵的侧链都能与水形成氢键，因此很容易溶于水（3）带负电荷的氨基酸（酸性氨基酸）州（4）带正电荷的氨基酸（碱性氨基酸）3种2013-3-282() 3-3-2826

6、非极性氨基酸Nonpolart aliphatic R groupsCOOCOOH:INCHH3NIICH I cit3ICH：(XM)ValineAlanineGlycinecoo -coo COOLeucineMethionineIsoloucinc在维 持蛋白质 的三维结 构中起着 重要作用 （蛋白质 的疏水核 心）。COOr2c-COO + I H：SNCHch2C=CHI NHPhenylalaninerrolineTryptophan2() 3-3-2826不带电荷的极性氨基酸COOCOOCOOH3NCHl-NCHHNCHCHvOHH C-UHch2CH,SHScrincThrtw

7、ninoCybtcinccoo H3NCHCObUOO*iHNCHHNCH |Ach2（；h2h M 1OH/ 0h2n oAspaitigineGlutumineIVrosinePolar, uncharged K (troupg这类氨基酸的侧 链都能与水形成 氢键，因此很容 易溶于水2013-3-28302013-3-2830带负电荷的氨基酸（酸性氨基酸）Negatively charged R groupsCOOCOO-H3NCHH3NCH |ch2CH2COO-|CH2COOAspartateGlut amate带正电荷的氨基酸（碱性氨基酸）Positively charged R g

8、roupsCOOCOOCOO1+1+1+1h3nHZHH3N-CH|(:h2ch2CH2(:h2ch2CNHIIv Tc：h2ch21戸11CN(:h2Nil1H4nh31 +c=nh2nh2LysineArginineHistidine胶原蛋白中的Lys侧链氧化时能形成彳艮强的分 子间（内）交联。Arg的侧链碱性很强，与NaOH相当。His是一个弱碱，是天然的缓冲剂，它往往存在于许多酶的活性中心.非极性氨基酸一般形成蛋白质的疏水核心，带 电荷的氨基酸和极性氨基酸位于表面。酶的活性中心：His、Ser、Cys(二) 非编码的蛋白廣氮基酸也称修佛氨基酸，是在妥白虞合成后，由基本氨基酸修饰而来.(

9、1 ) 4-左脯氨酸(2 ) 5-理赖氨酸这两种心酸主要存在于结缔组妖的歼堆状妥白中.(3) 6-卜甲氨陵存在于肌球妥白中(4)存在于萩血鲜原及某些具有结合Ca2+鳥于功能的妥白质中.(4) Tyr的衍生物：3.5 -二*酪氨酸.甲状腺素存在于甲状腺菱白中(6 )锁链素由4个Lys组成咖必于弹性旻白中2013-3-2830（三）非蛋白廣氛基酸不组成蛋白质，但有生理功能的氨基酸1、基酸的衍生物L-瓜氨酸、L-乌氨酸是尿素循环的中间物2、D型氮基酸D-Glu. D-Ala （肽聚糖中）、D-Phe （短杆苗肽S）3、卜、&氮基池C-Ala （泛素的前体）.Y-氨基丁酸（神经递质）CI ICH, E

10、ly CHcoon三、氮基酸的功能K组成蛋白质2. 一埜筑基酸及其衍生物充当化学信号分子Y氨雇丁酸，色氨酸衍生物：5痉色胺、褪黑激素，都是神经递质。 甲状腺素（Tyr衍生物），呗味乙酸（Tip衍生物）都是激素3. 議基酸是许多含N分子的前体物核酸的含3基、血红素、叶绿素的合成都需矣氨基酸。4. 一些基本奴基酸和非基本奴基敢是代谢中间物精氨酸、瓜氨酸、鸟氨酸是屎素循环的中间物。2013-3-2835仏氨基酸的构型Gly （甘氨酸）只有一种构型，无旋光性Thr （苏氨酸）和lie （异亮氨酸）有四种光学异构体。 其余17种氨基咬有两种光学异构体：L型、D型。构成蛋白质的氨基酸均属L型。CHO :H

11、C 一 OHCHHD-nniCHOCHtOHL一甘油fflfCOOH IHCNH, al !o-6h recmtneD-丙E#2、 蹶基妙的旋光性氨基酸的旋光性（符号和大小）取决于它的R基 的性质，并与溶液的pH值有关。外消旋牧h D型和L型的等摩尔混合物。J苏氨酸和D-苏氨酸组成消旋物。J别一苏氨酸和D别苏氨酿组成消旋物2013-3-283X内消jft物二分子内消旋胱氨酸有三种立体异构体：胱氨酸、D胱氨酸、内消旋胱氨酸。L,胱氨酸和D胱氨酸是外消旋物3、氨基酸的光吸枚性2013-3-284()2013-3-284()Tyr、Phc、Trp的R娠含有共範双键，在220-300nm近紫外区有吸收

12、。2013-3-284()2OI3-3-241五、氨基酸的酸诚性质仏氨基酸在晶体利水箔液中主要以蕭性离子形式存在2.氨基妙的两性解离和定曲线（1）pK/就是氨基酸50%解离（碱=咬）时溶液的pH值, K/就是此时溶液的H+（2）当HA50%解离时，溶液的pH值竽于pKa/（3）pH = pKa/ 时，碱=酸（50%解离） pH pKa/ 时，碱 酸（50%解离） pH 碱（V50%解离）2013-3-2843甘氨酸的滴定曲线（解离曲线）起点：100% G+净电荷：+1第一拐点：50%G+ , 50%G 平均净电荷：+0.5pH=pK1+lgG/G+ = pK = 2.34第二拐点：0%G净电荷

13、：0等电点pl=5.97 第三拐点：50%G士 , 50%G-平均净 电荷：-0.5pH=pK2+lgG-/G=pK2=9.6终点： 100% G净电荷：-1在pH234和pH960处，Gly具有缓冲能力。2013-3-28#COOHCOO*HjNHR两性离子状态（实际存在彫式在浴液中，当pH发生变化时，两性离子状态也随之发生变化:COOU+ HrpH 净电荷-I-10f 10-1I HN_CH2013-3-28#2013-3-28#Gly等电点的计算p/ =pl = pK2 4-log/?-n2宀內+处2 +嗨韶卩 r(pK + pK2)2013-3-28#氢基嚴著电虎的针耳中性氨基酸pi-

14、PKYom + pK叫酸性氮基酸pl碱性氨基酸pl2 pK-cooH) + pKr2pKa(-NH3) + pKR2013-3-28#2013-3-28#472013-3-28 pHpI时，-COOH解离成-COO ,氨基酸带 负电荷，向正极移动。 pH = pl时，氨基酸净电荷为零 pH pl时，NH2解离成-NH3+,氨基酸带正电 荷，向负极移动。2013-3-28#六.氮基酸的化学性质（一）aNHd参加的反应I pH丨H3C-CH-COOH1.与亚硝酸反应nh2 iix!H3C-CH-CCXDH +HNO收集反应放出的氮气，可用来测定氨基酸的含量，这种 测定氨基酸含量的方法称为范斯莱克（Vanslyke）氨基测 定法。2013-3-282、与酰化试剂反应P136氨基酸的氨基与酰氣或酸肝在弱碱溶液中发生作用时, 氨基即被酰基化。节氧甲酰氯(carbobenzyloxychloride, Cbz-Cl)酰化试剂叔丁氧甲酰氯 对-甲苯磺酰氯 邻苯二甲酸軒酰化试左点多肽的人工合成中故用作氣基保护制。2013-3-28#