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1、第二十章 氨基酸、蛋白质,第二十章 氨基酸、蛋白质,20.1 氨基酸,20.2 多肽,20.3 蛋白质,第20章 目 录,20.1 氨基酸,20.1.1 氨基酸的结构和命名,20.1.2 氨基酸的制法,20.1.3 氨基酸的性质,(2) 氨基的反应,(1) 羧基的反应,(4) 与水合茚三酮反应,(3) 两性和等电点,(2) -卤代酸的氨解,(1) 蛋白质水解,(4) Strecker合成,(3) Gabrial法,第二十章 氨基酸、蛋白质,第二十章 氨基酸、蛋白质,20.1 氨基酸,结构特点： AA分子中既含有氨基，又含有羧基。,20.1.1 氨基酸的结构和命名,命名： 通常用俗名来称呼氨基酸
2、。(高四P613-614 表201) 有时，可采用系统命名法，将氨基作为取代基来命名氨基酸。,氨基酸的分类和结构：,根据NH2和COOH的相对位置 将氨基酸分为： 、等 。,由蛋白质水解得到的氨基酸都是-氨基酸。,氨基酸的分类和结构, 根据NH2和COOH的相对数目：,第二十章 氨基酸、蛋白质, 氨基酸的结构 由蛋白质获得的氨基酸，除甘氨酸外，分子中的-C都是手性碳，且都是L-构型。它们与L-甘油醛之间的关系如下：,氨基酸的分类和结构,20.1.2 氨基酸的制法,(1) 蛋白质水解,(2) -卤代酸的氨解,第二十章 氨基酸、蛋白质,(3) Gabrial法,例1：,例2：,氨基酸的制法,(4)
3、 Strecker合成,利用醛与氨和氢氰酸反应，首先生成-氨基腈，后者水解则氰基转变成羧基，生成-氨基酸：,第二十章 氨基酸、蛋白质,20.1.3 氨基酸的性质,物性、物态： AA均为无色晶体，易溶于水，难溶于有机溶剂，m.p较高（同时分解）。 旋光性： 除甘氨酸外，所有天然存在的AA都含有*C，且*C的构型均为L型（若以R/S法标记，则为S型）。 化性： 分别具有NH2、COOH的性质； NH2、COOH的相互影响，两性、等电点； 特殊反应。,第二十章 氨基酸、蛋白质,(1) 羧基的反应,氨基酸的性质,(2) 氨基的反应,第二十章 氨基酸、蛋白质,(3) 两性和等电点,它既能与酸成盐：,又能
4、与碱成盐：,两性, 氨基酸既含有NH2，又含有COOH,氨基酸的性质,实际上，氨基酸分子以内盐形式存在：,第二十章 氨基酸、蛋白质,等电点,当AA溶于水时，COOH与NH2都可电离：,但COOH和NH2的电离程度不同。 通常，电离程度：COOHNH2,氨基酸的性质,加酸或加碱于氨基酸水溶液中，可调节COOH和NH2的电离程度，使COOH和NH2的电离程度相同，此时溶液的pH值称为氨基酸的等电点：,第二十章 氨基酸、蛋白质,等电点的定义： 氨基酸溶液中羧基与氨基的电离程度相同时溶液的pH值。 氨基酸在溶液中以偶极离子存在时，溶液的pH值。 在电场中，氨基酸既不向阴极移动，也不向阳极移动时，氨基酸
5、溶液的pH值。,氨基酸的性质,不同的氨基酸，其等电点不同,等电点时，AA溶解度最小，最容易从溶液中析出。 利用等电点，可分离各种不同的氨基酸。,第二十章 氨基酸、蛋白质,(4) 与水合茚三酮的反应,什么是水合茚三酮 ？,茚三酮反应：,其他AA，包括N-取代-AA，均无此反应。 用茚三酮反应可鉴别AA，也可用于AA的比色分析及色谱分析。,氨基酸的性质,20.2 多肽,20.2.1 多肽的分类和命名,20.2.2 多肽结构的测定(自学),20.2.3 多肽的合成(自学),(1) 传统合成,(2) 固相合成和组合合成,(1) 肽的水解,(2) 氨基酸顺序的测定,第二十章 氨基酸、蛋白质,多肽,20.
6、2 多肽,20.2.1 多肽的分类和命名 肽-AA分子间失水，以 (酰胺键、肽键)相连而成的化合物。 由两个-AA分子间失水而成的肽称为二肽； 由三个-AA分子间失水而成的肽称为三肽； 由多个-AA分子间失水而成的肽称为多肽。 组成多肽的-AA可以相同，也可不同。,第二十章 氨基酸、蛋白质,例如，由甘氨酸和丙氨酸所形成的二肽：,A与B结构不同，是不同的化合物。 A：N端甘氨酸， C端丙氨酸； B：N端丙氨酸， C端甘氨酸。,多肽的分类和命名,命名：,以C端为母体。例：,第二十章 氨基酸、蛋白质,多肽在自然界中广泛存在，在生物体中起着各种不同的作用。例如，胰岛素可控制碳水化合物的正常代谢。牛胰岛
7、素是由51个AA组成。,多肽的分类和命名,20.2.2 多肽结构的测定(自学),为了确定肽的结构，通常必须进行如下测定： 组成肽的氨基酸的种类； 每种氨基酸的数目； 这些氨基酸在肽链中的排列顺序。,(1) 肽的水解,第二十章 氨基酸、蛋白质,(2) 氨基酸顺序的测定,A部分水解法：,多肽结构的测定,酶解法：,用羧肽酶处理多肽，水解只发生在C-端；用氨肽酶处理多肽，水解只发生在N-端； 例如，某三肽结构的测定：,因此，原三肽是：半胱赖色肽,第二十章 氨基酸、蛋白质,化学法：,利用某些有效的化学试剂，与多肽中的游离氨基或游离羧基发生反应，然后将反应产物水解，其中与试剂结合的氨基酸容易与其它部分分离
8、和鉴定。例如：,多肽结构的测定,此法称为Edman降解法，其原理已被现代氨基酸自动分析仪所采用。,多肽结构的测定,20.2.3 多肽的合成 (自学),(1) 传统合成,采用保护羧基，活化氨基的方法也可合成多肽。 此法操作步骤繁琐，需经多次分离提纯，最后产率不高。 1965年，中国科学家首次合成牛胰岛素。,第二十章 氨基酸、蛋白质,(2) 固相合成和组合合成,固相合成的一般方法：,组合合成法： 参见高P514-515。,多肽的合成,20.3 蛋白质,20.3.1 蛋白质的组成和分类,20.3.2 蛋白质的性质,(1) 溶液性质,(2) 盐析,(3) 两性和等电点,(4) 变性,(5) 显色反应,
9、20.3.3 蛋白质的结构,蛋白质,第二十章 氨基酸、蛋白质,20.3 蛋白质,蛋白质和多肽都是由AA组成的，它们之间没有严格的区别。 一般M1万，叫蛋白质；M1万，叫多肽。 20.3.1 蛋白质的组成和分类 组成元素： C：5055%，H：6.57.5%，O：1924%， N：1519%， S：0.232.4%，Fe、I、P等微量。 分类： 蛋白质结构复杂，只能根据形状、组成、生理作用、溶解度分类。,第二十章 氨基酸、蛋白质,20.3.2 蛋白质的性质,溶液性质 蛋白质分子量高，其溶液具有亲水胶体的性质，不能透过半透膜。据此可分离、提纯蛋白质。 (2) 盐析 向蛋白质溶液中加入无机盐（如(N
10、H4)2SO4、MgSO4、NaCl等），蛋白质可从溶液中析出。 盐析为可逆过程。（但若蛋白质在浓的无机盐溶液中久置会变性） 不同蛋白质盐析时所需盐的最低浓度不同。据此可分离蛋白质。,蛋白质的性质,(3) 两性和等电点 与AA相似，蛋白质也是两性物质： 蛋白质与强酸或强碱都能成盐； 在强酸性介质中，蛋白质以正离子形式存在，在电场中向阴极运动； 在强碱性介质中，蛋白质以负离子形式存在，在电场中向阳极运动。 调节蛋白质溶液的pH值，总会在某一pH值下使蛋白质以偶极离子形式存在，所以蛋白质也有等电点。 不同蛋白质具有不同的等电点，据此可分离蛋白质。如梯度pH电泳。 (4) 变性 蛋白质受热、紫外线及
11、某些化学试剂（如HNO3、Cl3CCOOH、苦味酸、单宁酸、重金属盐Cr3+、Hg2+、As3+等）作用时，蛋白质的结构、性质发生变化，失去生理活性。如煮鸡蛋、生皮鞣制等。 蛋白质的变性一般为不可逆的。,第二十章 氨基酸、蛋白质,(5) 显色反应,A. 水合茚三酮反应,B. 缩二脲反应,蛋白质的性质,C. 黄色反应,可利用颜色反应来鉴别蛋白质。如临床分析中尿蛋白的检验。,第二十章 氨基酸、蛋白质,20.3.3 蛋白质的结构,蛋白质是最复杂的天然高分子，其结构可用四级结构来描述。 一级结构指AA的排列顺序。,(动画，肽平面),二级结构指蛋白质的空间构象。 由于氢键的作用使肽链（蛋白质）呈-螺旋或
12、-折叠片结构。,蛋白质的结构,螺旋：,第二十章 氨基酸、蛋白质,肽链呈右手螺旋状。,(动画1、动画2),每圈3.6个AA单位，螺距0.54nm。,折叠片： 肽链伸展在褶纸形的平面上，相邻的肽链又通过氢键缔合。 (动画),蛋白质的结构,很多蛋白质常常是在分子链中既有-螺旋，又有-折叠，并且多次重复这两种空间结构：,第二十章 氨基酸、蛋白质,螺旋：肽链呈左手螺旋状。,每圈3个AA单位，螺距2.86nm。,螺旋存在于胶朊纤维中。由于脯氨酸和羟脯氨酸的环状结构，与其他氨基酸缩合成肽链后，不再存在NH，不利于形成-螺旋。,蛋白质的结构,三级结构在二级结构的基础上再进一步卷曲、褶叠、盘绕。（多条肽链扭成“
13、麻花”。）,蛋白质的三级结构是其他次级键，如SS（二硫键）、离子键、氢键、疏水键、支链等，共同作用的结果。,第二十章 氨基酸、蛋白质,四级结构在三级结构的基础上，各亚基再进一步形成特定的空间结构。 四级结构与蛋白质的生理活性有关。,例如，马血红蛋白由四个独立的亚基组成。两个各含141个氨基酸残基的a-蛋白和两个各含146个氨基酸残基的b-蛋白。,蛋白质的结构,使蛋白质亚基聚集的主要因素是疏水基团之间的作用力。当把各个亚基分开时，其三维形状使极性侧链露在外围适应水溶液环境，而把非极性侧链保护在内部避免接触水，但是在分子表面仍有一小片疏水区与水接触。当两个或更多个亚基聚集在一起时，这些疏水区互相接触而避免与水接触，从而维持各亚基之间的聚合。,第二十章 氨基酸、蛋白质,肽平面,第二十章 氨基酸、蛋白质, - 螺旋1,第二十章 氨基酸、蛋白质,- 螺旋2,第二十章 氨基酸、蛋白质, - 折叠,第二十章 氨基酸、蛋白质,