氨基酸和蛋白质 (3)精选PPT.ppt

关于氨基酸和蛋白质关于氨基酸和蛋白质(3)第1页，讲稿共38张，创作于星期二学习目标学习目标 了解氨基酸的结构、分类和命名了解氨基酸的结构、分类和命名了解氨基酸的结构、分类和命名了解氨基酸的结构、分类和命名 熟悉氨基酸的性质熟悉氨基酸的性质熟悉氨基酸的性质熟悉氨基酸的性质 熟悉蛋白质的元素组成、结构和分类熟悉蛋白质的元素组成、结构和分类 熟悉蛋白质的性质熟悉蛋白质的性质熟悉蛋白质的性质熟悉蛋白质的性质 第2页，讲稿共38张，创作于星期二第一节第一节 氨基酸氨基酸 一、氨基酸的结构、分类和命名一、氨基酸的结构、分类和命名（一）（一）氨基酸的结构氨基酸的结构1、概念：氨基酸是羧酸分子中烃基上的氢原、概念：氨基酸是羧酸分子中烃基上的氢原子被氨基（子被氨基（NH2）取代而生成的化合物。）取代而生成的化合物。2、官能团：氨基酸分子中同时含有氨基和羧、官能团：氨基酸分子中同时含有氨基和羧基两种官能团基两种官能团NH2、COOH。例如：例如：甘氨酸甘氨酸 丙氨酸丙氨酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 第3页，讲稿共38张，创作于星期二氨基酸是构成蛋白质的基本单位。当蛋白氨基酸是构成蛋白质的基本单位。当蛋白质在酸、碱或酶的的作用下水解时，逐渐质在酸、碱或酶的的作用下水解时，逐渐分解为比较简单的分子，最终变成各种不分解为比较简单的分子，最终变成各种不同的同的-氨基酸，其水解过程可简单表示如下：氨基酸，其水解过程可简单表示如下：蛋白质蛋白质月示月示 胨胨多肽多肽二肽二肽-氨基氨基酸酸 由蛋白质水解所得到的氨基酸约有由蛋白质水解所得到的氨基酸约有20余种。余种。第4页，讲稿共38张，创作于星期二表表15-1 20种常见氨基酸种常见氨基酸 结构结构 名称名称 缩写缩写 等电点等电点 甘氨酸甘氨酸 Gly 5.97丙氨酸丙氨酸 Ala 6.00*颉氨酸颉氨酸 Val 5.96*异亮氨酸异亮氨酸 Ile 5.98I、中性、中性氨基酸氨基酸第5页，讲稿共38张，创作于星期二 结构结构 名称名称 缩写缩写 等电点等电点*亮氨酸亮氨酸 Leu 6.02*苯丙氨酸苯丙氨酸 Phe 5.48半光氨酸半光氨酸 Cys 5.07*苏氨酸苏氨酸 Thr 5.6第6页，讲稿共38张，创作于星期二谷酰胺谷酰胺 Gln 5.56 天冬酰胺天冬酰胺 Asn 5.07 结构结构 名称名称 缩写缩写 等电点等电点*蛋氨酸蛋氨酸 Met 5.74丝氨酸丝氨酸 Ser 5.68第7页，讲稿共38张，创作于星期二 结构结构 名称名称 缩写缩写 等电点等电点脯氨酸脯氨酸 pro 6.30酪氨酸酪氨酸 Tyr 5.66 *色氨酸色氨酸 Trp 5.89 天冬氨酸天冬氨酸 Asp 2.77II 酸性酸性氨基酸氨基酸第8页，讲稿共38张，创作于星期二 结构结构 名称名称 缩写缩写 等电点等电点谷氨酸谷氨酸 Glu 3.22III 碱性氨基酸碱性氨基酸*赖氨酸赖氨酸 Lys 9.74精氨酸精氨酸 Arg 10.76组氨酸组氨酸 His 7.59(*为必要氨基酸，人体内不能合成，只能从食物中得到）为必要氨基酸，人体内不能合成，只能从食物中得到）第9页，讲稿共38张，创作于星期二（二）（二）氨基酸的分类氨基酸的分类1、根据氨基和羧基的相对位置分为、根据氨基和羧基的相对位置分为-氨基酸、氨基酸、-氨基酸、氨基酸、-氨基酸等。氨基酸等。其中其中-氨基酸在自然界分布广泛，最为重要。其结构通式为：氨基酸在自然界分布广泛，最为重要。其结构通式为：2、根据烃基不同分为脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸和杂环氨基酸。、根据烃基不同分为脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸和杂环氨基酸。第10页，讲稿共38张，创作于星期二3、根据氨基酸分子中所含氨基与羧基的数目不同分为、根据氨基酸分子中所含氨基与羧基的数目不同分为中性（一氨基一羧基）氨基酸、酸性（一氨基二羧中性（一氨基一羧基）氨基酸、酸性（一氨基二羧基）氨基酸、碱性（二氨基一羧基）氨基酸。一般基）氨基酸、碱性（二氨基一羧基）氨基酸。一般说来，酸性氨基酸水溶液显酸性，碱性氨基酸水溶说来，酸性氨基酸水溶液显酸性，碱性氨基酸水溶液显碱性，由于羧基电离常数较氨基大，中性氨基液显碱性，由于羧基电离常数较氨基大，中性氨基酸水溶液显弱酸性。酸水溶液显弱酸性。第11页，讲稿共38张，创作于星期二（三）氨基酸的命名（三）氨基酸的命名 氨基酸的命名是以羧酸为母体，其碳原子的位氨基酸的命名是以羧酸为母体，其碳原子的位次用阿拉伯数字标示，也可用希腊字母标示。次用阿拉伯数字标示，也可用希腊字母标示。氨基酸的命名除系统命名之外，也多用俗名，氨基酸的命名除系统命名之外，也多用俗名，见表见表15-1。甘氨酸甘氨酸 丙氨酸丙氨酸 苯丙氨酸苯丙氨酸(氨基乙酸氨基乙酸)(2-氨基丙酸氨基丙酸)(2-氨基氨基-3-苯基丙酸苯基丙酸)第12页，讲稿共38张，创作于星期二二、氨基酸的性质二、氨基酸的性质（一）氨基酸的物理性质（一）氨基酸的物理性质 氨基酸多为无色结晶形固体，熔点很高，氨基酸多为无色结晶形固体，熔点很高，一般在一般在230300之间，加热到熔点时，之间，加热到熔点时，容易脱羧分解并放出容易脱羧分解并放出CO2。氨基酸都能溶。氨基酸都能溶于强酸或强碱溶液中，除少数外，一般溶于强酸或强碱溶液中，除少数外，一般溶于水，难溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。有于水，难溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。有的氨基酸具有鲜味、甜味，但也有无味或的氨基酸具有鲜味、甜味，但也有无味或苦味的。例如谷氨酸的钠盐具有鲜味，是苦味的。例如谷氨酸的钠盐具有鲜味，是味精的主要成分。味精的主要成分。第13页，讲稿共38张，创作于星期二（二）化学性质（二）化学性质1两性电离和等电点两性电离和等电点 氨基酸分子中含有碱性的氨基和酸性的羧基，既具有碱的性质又氨基酸分子中含有碱性的氨基和酸性的羧基，既具有碱的性质又具有酸的性质，是两性化合物。具有酸的性质，是两性化合物。酸式电离：酸式电离：碱式电离：碱式电离：第14页，讲稿共38张，创作于星期二氨基酸与酸或碱作用可生成盐：氨基酸与酸或碱作用可生成盐：氨基酸分子中的碱性氨基和酸性氨基酸分子中的碱性氨基和酸性羧羧基也可相互作用而成两性离子（内基也可相互作用而成两性离子（内盐盐）：）：第15页，讲稿共38张，创作于星期二氨基酸的等电点：当适当调节溶液的氨基酸的等电点：当适当调节溶液的pH值，值，使氨基酸主要以两性离子的形式存在，此使氨基酸主要以两性离子的形式存在，此时其静电荷为零，而处于等电状态，在电时其静电荷为零，而处于等电状态，在电场中不向任何一极移动，这时溶液的场中不向任何一极移动，这时溶液的pH值值叫做氨基酸的等电点，用叫做氨基酸的等电点，用pI表示。表示。阴离子阴离子 两性离子两性离子 阳离子阳离子溶液溶液pHpI 溶液溶液pH=pI 溶液溶液pHpI第16页，讲稿共38张，创作于星期二组成蛋白质各种氨基酸的等电点见表组成蛋白质各种氨基酸的等电点见表15-1。中性氨基酸的中性氨基酸的pI小于小于7，一般在，一般在5-6.5之间；之间；酸性氨基酸的酸性氨基酸的pI较小，一般在较小，一般在2.5-3.5之间；之间；碱性氨基酸的碱性氨基酸的pI较大，在较大，在9-11之间。之间。氨基酸的等电点的应用：氨基酸的等电点的应用：在等电点时，氨基酸的粘度、溶解度最小，在等电点时，氨基酸的粘度、溶解度最小，最容易从溶液中析出。不同氨基酸的等电最容易从溶液中析出。不同氨基酸的等电点不同，在电场中泳动速度不同，通过电点不同，在电场中泳动速度不同，通过电泳可以从氨基酸的混合物中分离提纯氨基泳可以从氨基酸的混合物中分离提纯氨基酸。酸。第17页，讲稿共38张，创作于星期二2成肽反应成肽反应 两个氨基酸分子在适当的条件下加热时，两个氨基酸分子在适当的条件下加热时，一个氨基酸的羧基和另一个氨基酸的氨基一个氨基酸的羧基和另一个氨基酸的氨基之间，可以脱去一分子水缩合生成二肽。之间，可以脱去一分子水缩合生成二肽。第18页，讲稿共38张，创作于星期二3与亚硝酸反应与亚硝酸反应 氨基酸中的氨基属于伯胺类，因此，它能与氨基酸中的氨基属于伯胺类，因此，它能与亚硝酸反应，生成羟基酸和水，并放出氮气。亚硝酸反应，生成羟基酸和水，并放出氮气。4脱羧反应脱羧反应 氨基酸与氨基酸与Ba(OH)2共热，则发生脱羧反应，共热，则发生脱羧反应，生成胺类化合物。也可以在细菌的存在下，生成胺类化合物。也可以在细菌的存在下，由于酶的作用而发生。由于酶的作用而发生。第19页，讲稿共38张，创作于星期二5与茚三酮反应与茚三酮反应 蓝紫色蓝紫色 -氨基酸与茚三酮水合物的溶液共热，生氨基酸与茚三酮水合物的溶液共热，生成蓝紫色的化合物。根据反应中蓝紫色的成蓝紫色的化合物。根据反应中蓝紫色的深浅程度，以及放出深浅程度，以及放出CO2的多少，可用于的多少，可用于-氨基酸的定量分析。氨基酸的定量分析。第20页，讲稿共38张，创作于星期二第二节第二节 蛋白质蛋白质一、蛋白质的组成和结构一、蛋白质的组成和结构（一）蛋白质的组成（一）蛋白质的组成 蛋白质主要由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成，蛋白质主要由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成，天然蛋白质元素含量大约为：天然蛋白质元素含量大约为：C：50%55%；H：6.0%7.3%；O：19%24%；N：13%19%；S：04%。化学分析时，只要测出生物样品中的含氮量，化学分析时，只要测出生物样品中的含氮量，就可推知其中蛋白质的大致含量。就可推知其中蛋白质的大致含量。样品中蛋白质的百分含量样品中蛋白质的百分含量=每克样品含氮的克每克样品含氮的克数数6.25100%1克氮相当于克氮相当于6.25(即即100/16)g的蛋的蛋白质白质第21页，讲稿共38张，创作于星期二（二）蛋白质的结构（二）蛋白质的结构1蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构 蛋白质分子的多肽链中，蛋白质分子的多肽链中，-氨基酸之间的氨基酸之间的排列顺序称为排列顺序称为蛋白质的一级结构。其中肽键为主键。蛋白质的一级结构。其中肽键为主键。牛胰岛素中氨基酸的排列顺序如下图：牛胰岛素中氨基酸的排列顺序如下图：第22页，讲稿共38张，创作于星期二2蛋白质的空间结构蛋白质的空间结构 蛋白质的空间结构，即蛋白质的二级结构、三蛋白质的空间结构，即蛋白质的二级结构、三级结构和四级结构和四级结构。级结构。蛋白质的二级结构：大多数天然蛋白质分子的蛋白质的二级结构：大多数天然蛋白质分子的多肽链并不是多肽链并不是以松散的线状结构存在，而是靠肽链上的氢键形以松散的线状结构存在，而是靠肽链上的氢键形成卷曲盘旋的成卷曲盘旋的的构象，称为蛋白质的二级结构。的构象，称为蛋白质的二级结构。蛋白质的三级结构：呈线状的、螺旋状的分子蛋白质的三级结构：呈线状的、螺旋状的分子可以进一步折可以进一步折叠盘曲，形成更为复杂的空间构象，称为蛋白质叠盘曲，形成更为复杂的空间构象，称为蛋白质的三级结构。的三级结构。蛋白质的四级结构：组成蛋白质的肽链很长，蛋白质的四级结构：组成蛋白质的肽链很长，但由于反复卷但由于反复卷曲折叠的结果，使大多数蛋白质分子成球形或椭曲折叠的结果，使大多数蛋白质分子成球形或椭圆形的的空间结圆形的的空间结构，凡是有两个或两个以上具有三级结构的多肽构，凡是有两个或两个以上具有三级结构的多肽链以一定的形式链以一定的形式而聚合成的聚合体，这就是蛋白质的四级结构。而聚合成的聚合体，这就是蛋白质的四级结构。第23页，讲稿共38张，创作于星期二图图15-2 蛋白质的一、二、三、四级结构示意图蛋白质的一、二、三、四级结构示意图第24页，讲稿共38张，创作于星期二蛋白质分子中重要的副健有氢键、离子键、蛋白质分子中重要的副健有氢键、离子键、疏水键和二硫疏水键和二硫键等。维持蛋白质空间构型的各种键如下图。键等。维持蛋白质空间构型的各种键如下图。a.离子键离子键 b.氢键氢键 c.疏水键疏水键 d.范德华引力范德华引力 e.二硫键二硫键第25页，讲稿共38张，创作于星期二二、蛋白质的性质二、蛋白质的性质（一）两性电离和等电点（一）两性电离和等电点 蛋白质的等电点：调节溶液的蛋白质的等电点：调节溶液的pH值，使蛋值，使蛋白质分子以两白质分子以两性离子形式存在，在电场中既不移向正极，性离子形式存在，在电场中既不移向正极，也不移向负极，也不移向负极，这时溶液的这时溶液的pH值称为该蛋白质的等电点，以值称为该蛋白质的等电点，以pI表示。表示。阴离子阴离子 两性离子两性离子 阳离子阳离子 溶液溶液pHpI 溶液溶液pH=pI 溶液溶液pHpI第26页，讲稿共38张，创作于星期二一些常见蛋白质的等电点见下表：一些常见蛋白质的等电点见下表：蛋白质名蛋白质名称称来源来源等电点等电点蛋白质名蛋白质名称称来源来源等电点等电点白明胶白明胶动物皮动物皮 4.84.85血清蛋白血清蛋白马血马血4.88乳球蛋白乳球蛋白牛乳牛乳4.55.5血清球蛋血清球蛋白白马血马血5.45.5酪蛋白酪蛋白牛乳牛乳4.6胃蛋白酶胃蛋白酶猪胃猪胃2.53.0卵清蛋白卵清蛋白鸡蛋鸡蛋4.864.90胰蛋白酶胰蛋白酶胰液胰液5.0第27页，讲稿共38张，创作于星期二蛋白质等电点的应用：在等电点时，蛋白质的蛋白质等电点的应用：在等电点时，蛋白质的溶解度最小，溶解度最小，最容易从溶液中析出。利用这一性质可以分离、最容易从溶液中析出。利用这一性质可以分离、提纯蛋白质。提纯蛋白质。(二二)盐析盐析 在蛋白质溶液中加入大量的电解质盐类，蛋白在蛋白质溶液中加入大量的电解质盐类，蛋白质便会沉淀析质便会沉淀析出，这种作用叫盐析。出，这种作用叫盐析。盐析所得的蛋白质，性质并未发生改变，加水盐析所得的蛋白质，性质并未发生改变，加水仍可重新溶解，仍可重新溶解，形成稳定的蛋白质溶液。形成稳定的蛋白质溶液。第28页，讲稿共38张，创作于星期二（二）蛋白质的变性（二）蛋白质的变性 蛋白质在某些物理因素（例如加热、高压、蛋白质在某些物理因素（例如加热、高压、震荡、干燥、紫外线、震荡、干燥、紫外线、X射线、超声波等）射线、超声波等）或化学因素（强酸、强碱、重金属盐、丙或化学因素（强酸、强碱、重金属盐、丙酮或酒精等）的影响下，分子的空间结构酮或酒精等）的影响下，分子的空间结构发生了改变，其理化性质和生物活性也随发生了改变，其理化性质和生物活性也随之发生了改变，这种作用叫做蛋白质的变之发生了改变，这种作用叫做蛋白质的变性。性。1加入脱水剂加入脱水剂 甲醇、乙醇、丙酮等极性较大的有机溶剂，甲醇、乙醇、丙酮等极性较大的有机溶剂，能够破坏蛋白质的水化膜而使蛋白质变性，能够破坏蛋白质的水化膜而使蛋白质变性，使蛋白质发生不可逆沉淀。使蛋白质发生不可逆沉淀。第29页，讲稿共38张，创作于星期二2加入重金属盐加入重金属盐 蛋白质在蛋白质在pHpI时的溶液中带负电荷，因此可与时的溶液中带负电荷，因此可与Hg、Cu、Pb、Ag等重金属离子结合成不溶性的蛋白质盐，使蛋白质发生不等重金属离子结合成不溶性的蛋白质盐，使蛋白质发生不可逆沉淀，例如：可逆沉淀，例如：第30页，讲稿共38张，创作于星期二3加入生物碱沉淀剂加入生物碱沉淀剂 蛋白质在蛋白质在pHpI时的溶液中带正电荷，因此可与生物碱沉淀剂时的溶液中带正电荷，因此可与生物碱沉淀剂（如苦味酸、鞣酸、三氯醋酸。磷钨酸等）结合，生成不溶性（如苦味酸、鞣酸、三氯醋酸。磷钨酸等）结合，生成不溶性的蛋白质盐，使蛋白质发生不可逆沉淀。的蛋白质盐，使蛋白质发生不可逆沉淀。在临床检验和生化检验中，常用这些试剂除去血液中干扰在临床检验和生化检验中，常用这些试剂除去血液中干扰测定的蛋白质。测定的蛋白质。第31页，讲稿共38张，创作于星期二（三）蛋白质的颜色反应（三）蛋白质的颜色反应 蛋白质分子中的肽链和氨基酸残基能与某些试蛋白质分子中的肽链和氨基酸残基能与某些试剂发生作用，生成有颜色的化合物，利用蛋白剂发生作用，生成有颜色的化合物，利用蛋白质的这一性质，可对蛋白质进行定性鉴定和定质的这一性质，可对蛋白质进行定性鉴定和定量测定。量测定。1茚三酮反应茚三酮反应 与氨基酸相似，蛋白质与茚三酮水溶液一起加与氨基酸相似，蛋白质与茚三酮水溶液一起加热反应，生成蓝紫色的化合物，可做为蛋白质热反应，生成蓝紫色的化合物，可做为蛋白质的定性定量测定。的定性定量测定。2缩二脲反应缩二脲反应 蛋白质分子中含有许多肽键，因此在强碱性溶蛋白质分子中含有许多肽键，因此在强碱性溶液中，与硫酸铜溶液作用，会显示从红色到蓝液中，与硫酸铜溶液作用，会显示从红色到蓝紫色的变化。紫色的变化。第32页，讲稿共38张，创作于星期二 3黄蛋白反应黄蛋白反应 分子中含有苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的分子中含有苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的蛋白质，与浓硝酸作用成黄色，再加碱后蛋白质，与浓硝酸作用成黄色，再加碱后又变为橙色，这个反应称为黄蛋白反应。又变为橙色，这个反应称为黄蛋白反应。4米伦反应米伦反应 含有酪氨酸残基的蛋白质遇米伦试剂（硝含有酪氨酸残基的蛋白质遇米伦试剂（硝酸汞和硝酸亚汞的硝酸溶液）即产生白色酸汞和硝酸亚汞的硝酸溶液）即产生白色沉淀，加热后转变为砖红色。沉淀，加热后转变为砖红色。第33页，讲稿共38张，创作于星期二三、蛋白质的分类三、蛋白质的分类（一）按组成分类（一）按组成分类 蛋白质分子的组成成分不同，可分为单纯蛋白质蛋白质分子的组成成分不同，可分为单纯蛋白质和结合蛋白质和结合蛋白质两大类。两大类。1单纯蛋白质单纯蛋白质 基本上是由基本上是由-氨基酸组成的蛋白质，称为单纯氨基酸组成的蛋白质，称为单纯蛋白质。根据其来源及理化性质，又可分为清蛋白质。根据其来源及理化性质，又可分为清蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶谷蛋白、硬蛋白、蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶谷蛋白、硬蛋白、精蛋白、组蛋白植物谷蛋白等七类。精蛋白、组蛋白植物谷蛋白等七类。2结合蛋白质结合蛋白质 结合蛋白质是由单纯蛋白质和非蛋白质物质组结合蛋白质是由单纯蛋白质和非蛋白质物质组成，非蛋白部分称为辅基，根据辅基不同，可成，非蛋白部分称为辅基，根据辅基不同，可分为核蛋白（辅基为核酸）、脂蛋白（辅基为分为核蛋白（辅基为核酸）、脂蛋白（辅基为脂类）、糖蛋白（辅基为糖类）、血红蛋白脂类）、糖蛋白（辅基为糖类）、血红蛋白（辅基为亚铁血红素）等。（辅基为亚铁血红素）等。第34页，讲稿共38张，创作于星期二（二）按蛋白质分子形状分类（二）按蛋白质分子形状分类 根据按蛋白质分子形状的不同，可将蛋白质分根据按蛋白质分子形状的不同，可将蛋白质分为球状蛋白质和纤维状蛋白质两大类。为球状蛋白质和纤维状蛋白质两大类。1球状蛋白质球状蛋白质 此类蛋白质的形状近似于球形或椭圆形，多属此类蛋白质的形状近似于球形或椭圆形，多属于功能蛋白质，有特异的生物活性，如血红蛋于功能蛋白质，有特异的生物活性，如血红蛋白、肌红蛋白，酶、免疫球蛋白等。白、肌红蛋白，酶、免疫球蛋白等。2纤维状蛋白质纤维状蛋白质 此类蛋白质的分子多呈纤维状，多属结构蛋白此类蛋白质的分子多呈纤维状，多属结构蛋白质，主要起支持作用，如皮肤、结缔组织、骨质，主要起支持作用，如皮肤、结缔组织、骨中的角原蛋白、毛发、指甲中的角蛋白和弹性中的角原蛋白、毛发、指甲中的角蛋白和弹性蛋白等。蛋白等。第35页，讲稿共38张，创作于星期二（三）按蛋白质的生理功能（三）按蛋白质的生理功能 按生理功能可将蛋白质分为保护蛋白、酶蛋按生理功能可将蛋白质分为保护蛋白、酶蛋白、激素蛋白、受体蛋白、膜蛋白、防御蛋白白、激素蛋白、受体蛋白、膜蛋白、防御蛋白和调节蛋白等。和调节蛋白等。第36页，讲稿共38张，创作于星期二学习结束！第37页，讲稿共38张，创作于星期二感感谢谢大大家家观观看看第38页，讲稿共38张，创作于星期二