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氨基酸肽第1页，本讲稿共52页（一）蛋白质是生物体的重要组成部分（一）蛋白质是生物体的重要组成部分一、蛋白质的一般特性一、蛋白质的一般特性蛋白含量蛋白含量：在人体中占干重的50%左右；细菌、病毒、酵母50%；植物体内、茎、叶中的含量不高，植物有的种子含有丰富的蛋白质。分布分布：细胞各个部分都有蛋白质的存在。种类种类：种类多，每一种都具有不同生物学活性。第2页，本讲稿共52页（二）二）蛋白质的生物功能蛋白质的生物功能1、结构的成分、结构的成分这类蛋白质多数是不溶性的纤维状蛋白，称为这类蛋白质多数是不溶性的纤维状蛋白，称为结结构蛋白构蛋白。它给细胞和组织提供强度和保护。如角蛋白、。它给细胞和组织提供强度和保护。如角蛋白、胶原蛋白等。胶原蛋白等。第3页，本讲稿共52页2、运动功能、运动功能如肌肉收缩、细胞游走等都是某些蛋白质所赋予的。如肌肉收缩、细胞游走等都是某些蛋白质所赋予的。肌肉收缩肌肉收缩依靠肌动蛋白、肌球蛋白；依靠肌动蛋白、肌球蛋白；鞭毛、纤毛运动鞭毛、纤毛运动依靠微管蛋白；依靠微管蛋白；驱使细胞内小泡、颗粒和细胞器沿微管轨道运动的动力蛋白驱使细胞内小泡、颗粒和细胞器沿微管轨道运动的动力蛋白和驱动蛋白。和驱动蛋白。第4页，本讲稿共52页3、储存功能、储存功能如卵清蛋白，给胚胎发育提供氨基酸如卵清蛋白，给胚胎发育提供氨基酸植物种子中的贮藏蛋白，为种子萌发提供养料。植物种子中的贮藏蛋白，为种子萌发提供养料。第5页，本讲稿共52页4、防御和进攻功能、防御和进攻功能这类蛋白有：这类蛋白有：抵抗病原体感染的抗体、补体、淋巴因子；抵抗病原体感染的抗体、补体、淋巴因子；血液凝固蛋白：凝血酶和纤维蛋白原；血液凝固蛋白：凝血酶和纤维蛋白原；进攻蛋白：像蛇毒、蜂毒的神经毒蛋白，植物和细菌的毒素。进攻蛋白：像蛇毒、蜂毒的神经毒蛋白，植物和细菌的毒素。第6页，本讲稿共52页5、转运功能、转运功能如血红蛋白、载体蛋白。如血红蛋白、载体蛋白。第7页，本讲稿共52页6、信息传递功能、信息传递功能如含氮类激素（胰岛素、生长激素）就是通过细胞膜如含氮类激素（胰岛素、生长激素）就是通过细胞膜上相应的受体传递信号到细胞内部来调节细胞内代谢上相应的受体传递信号到细胞内部来调节细胞内代谢活动的。活动的。第8页，本讲稿共52页7、催化功能、催化功能酶是蛋白质中最大的一类。酶是蛋白质中最大的一类。蛋白质类的酶；核酶（具有催化活性的蛋白质类的酶；核酶（具有催化活性的RNA）第9页，本讲稿共52页8、供能作用、供能作用人体供能顺序：糖类人体供能顺序：糖类脂肪脂肪蛋白质蛋白质9、识别供能、识别供能如：抗体、受体如：抗体、受体总之，蛋白质种类繁多，功能非常复杂，总之，蛋白质种类繁多，功能非常复杂，但基因控制着蛋白质的合成。但基因控制着蛋白质的合成。第10页，本讲稿共52页(三三)蛋白质的组成蛋白质的组成1、元素组成、元素组成元素元素百分含量百分含量平均平均(%)C H O N S P 50-556.9-7.721-2415.0-17.60.3-2.30.4-0.9527231620.6微量的P、Fe、Cu、Zn、Mo、I凯氏定氮法：粗蛋白质含量凯氏定氮法：粗蛋白质含量=蛋白氮蛋白氮6.25第11页，本讲稿共52页2、蛋白质的相对分子质量、蛋白质的相对分子质量蛋白质(Pr)分子量范围约为60006000000或更大。牛胰岛素为5700，人血红蛋白64500。第12页，本讲稿共52页二、二、蛋白质的结构单元蛋白质的结构单元氨基酸氨基酸(Aminoacids)第13页，本讲稿共52页1、-氨基酸的结构及旋光性氨基酸通式为：（一）氨基酸的结构和分类（一）氨基酸的结构和分类COO-RH N3+H第14页，本讲稿共52页-碳及其它碳原子第15页，本讲稿共52页氨基酸存在对映异构体镜 像化性相同、物性化性相同、物性 (旋光度旋光度)不同不同立立体结构体结构不同不同2020种氨基酸中，除种氨基酸中，除甘氨酸甘氨酸外，其外，其-碳原子都是手性碳原子碳原子都是手性碳原子第16页，本讲稿共52页和糖类一样，和糖类一样，aa的的D-、L-构型，并不代表其旋光方向。构型，并不代表其旋光方向。生物界各种蛋白质中的生物界各种蛋白质中的aa几乎都是几乎都是L-氨基酸，氨基酸，D-构型存在于个别抗生构型存在于个别抗生素和细菌某些短肽。素和细菌某些短肽。氨基酸的简称：英文的前三个字母的缩写，有时用单字母表示氨基酸的简称：英文的前三个字母的缩写，有时用单字母表示。第17页，本讲稿共52页(二二).氨基酸氨基酸类类型型天然氨基酸：180多种（30多种为蛋白质氨基酸；150多种为非蛋白质氨基酸）非蛋白质氨基酸：多为蛋白质氨基酸的衍生物，少数是-、-、-aa，或是D-型aa常见蛋白质氨基酸：20种（更确切说为19aa和1种亚氨基酸即脯氨酸）第18页，本讲稿共52页20种常见蛋白质氨基酸：可根据侧链（即R基）的极性不同，将这些氨基酸分成四类（有的是按照R基的结构来分）。非极性非极性R基氨基酸，侧链无极性不带电荷的极性不带电荷的极性R基的aa带正电荷的极性R基aa碱性aa带负电荷的极性R基aa 酸性aa第19页，本讲稿共52页非极性非极性R基氨基酸，侧链无极性基氨基酸，侧链无极性Gly 甘氨酸 GAla 丙氨酸 AVal 缬氨酸 VPro 脯氨酸 PLeu 亮氨酸 LILe 异亮氨酸 IMet 甲硫氨酸 M第20页，本讲稿共52页非极性非极性R基氨基酸，侧链无极性（芳香族氨基酸）基氨基酸，侧链无极性（芳香族氨基酸）Phe，F苯丙氨酸；Tyr，Y 酪氨酸；Trp，W色氨酸第21页，本讲稿共52页不带电荷的极性不带电荷的极性R基的基的aaSer 丝氨酸 SThr 苏氨酸 TCys 半胱氨酸 CAsn 天冬酰胺 NGln 谷氨酰胺 Q第22页，本讲稿共52页带正电荷的极性带正电荷的极性R基基aa碱性碱性aaLys 赖氨酸 KArg 精氨酸 RHis 组氨酸 H第23页，本讲稿共52页带负电荷的极性带负电荷的极性R基基aa酸性酸性aaAsp 天冬氨酸 DGlu 谷氨酸 E第24页，本讲稿共52页Juang RH(2003)Biochemistry氨基酸的亲水性和疏水性取决于氨基酸的亲水性和疏水性取决于R R基团的性质。基团的性质。按亲水性和疏水性分见：普通生物学按亲水性和疏水性分见：普通生物学P21 P21 表表2-32-3 蛋白质中亲水的氨基酸多露在分子表面与水接触。第25页，本讲稿共52页按氨基酸是否能在人体内合成分：按氨基酸是否能在人体内合成分：（1）必需氨基酸必需氨基酸：指人体内不能合成的氨基酸，必须从食物中摄取，：指人体内不能合成的氨基酸，必须从食物中摄取，有八种：有八种：Lys,赖氨酸、赖氨酸、Trp,色氨酸、色氨酸、Met甲硫氨酸、甲硫氨酸、Met苯丙氨酸、苯丙氨酸、Val缬氨酸、缬氨酸、Leu亮氨酸、亮氨酸、Ile异亮氨酸、异亮氨酸、Thr苏氨酸。苏氨酸。（2）非必需氨基酸非必需氨基酸：指人体内可以合成的氨基酸。有十种。：指人体内可以合成的氨基酸。有十种。（3）半必需氨基酸半必需氨基酸：指人体内可以合成但合成量不能满足人体需：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，有两种：组氨酸要（特别是婴幼儿时期）的氨基酸，有两种：组氨酸(His)、精氨酸、精氨酸(Arg)。第26页，本讲稿共52页二十种氨基酸的结构特点二十种氨基酸的结构特点支链氨基酸：支链氨基酸：缬氨酸、亮氨酸，异亮氨酸缬氨酸、亮氨酸，异亮氨酸含含羟羟基基的的氨氨基基酸酸：丝丝氨氨酸酸、苏苏氨氨酸酸、酪酪氨氨酸酸（易易形形成成氢氢键键稳稳定定蛋蛋白白质质构构象）象）含硫的氨基酸：含硫的氨基酸：半胱氨酸（含巯基，易形成半胱氨酸（含巯基，易形成-S-S-S-S-）、）、甲硫氨酸（含硫甲基）甲硫氨酸（含硫甲基）含苯环的氨基酸：含苯环的氨基酸：苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸含胍基的氨基酸：含胍基的氨基酸：精氨酸精氨酸含咪唑基的氨基酸：含咪唑基的氨基酸：组氨酸组氨酸亚氨基酸：亚氨基酸：脯氨酸脯氨酸含酰胺的氨基酸：含酰胺的氨基酸：天冬酰胺、谷氨酰胺天冬酰胺、谷氨酰胺含吲哚基的氨基酸：含吲哚基的氨基酸：色氨酸色氨酸含含-氨基的氨基酸：氨基的氨基酸：赖氨酸赖氨酸第27页，本讲稿共52页胱氨酸（Cystine)半胱是Cysteine，广泛地存在于蛋白质中。它由两个半胱氨酸的巯基氧化之后形成的，形成二硫键二硫键。第28页，本讲稿共52页（二）、氨基酸的酸碱性质和等电点（二）、氨基酸的酸碱性质和等电点第29页，本讲稿共52页1、氨基酸的酸碱性质（1）作为酸：（2）作为碱COONH2COO-R-C-HNH3+R-C-HCOOHNH3+R-C-H+H+COONH3+R-C-H+H+第30页，本讲稿共52页2、氨基酸的等电点（、氨基酸的等电点（pI）Valine COOHNH2 H+COO-R-C-HNH2 H+R-C-HCOO-NH2R-C-H酸性环境中性环境碱性环境+1-10pK1 2pK2 9等等电点电点5.5第31页，本讲稿共52页 溶 液p H对 氨 基 酸的净 电荷的 影 响+氨基酸所带净电荷溶液pHpI-3456789100-+pHpI时，氨基时，氨基酸带酸带负负电荷电荷pH=pI时，氨基时，氨基酸净电荷为酸净电荷为零零pHpI时，氨基酸时，氨基酸带带正正电荷电荷第32页，本讲稿共52页129630OH pK1pK2pHpIH-C-RCOO-NH3+等电点=pK1+pK22（1 1）、氨基酸的滴定曲线）、氨基酸的滴定曲线H-C-RCOOHNH3+H-C-RCOO-NH2第33页，本讲稿共52页（2）、侧链含有可解离基团的氨基酸）、侧链含有可解离基团的氨基酸pI值值对于侧链含有可解离基团的氨基酸，其pI值也决定于两性离子两边两性离子两边的pK值的算术平均值。2323pI=(2.19+4.25)/2=3.22例如：谷氨酸的pI第34页，本讲稿共52页例如：组氨酸的pI585.7217.90.6=+=pIpK1pK3pK2pK1pK2pK3第35页，本讲稿共52页各类氨基酸的等电点归纳酸性氨基酸：pI7碱性氨基酸：pI7其它氨基酸：pI7但接近7第36页，本讲稿共52页（三）氨基酸的分离和分析鉴定1、分离方法：（1）依据原理：在水中或在其它某种溶剂中不同溶解度，有两种方法。层析即色层分析，也称色谱。层析系统通常都由2个相组成，一个是固定相或称静相，一个是流动相或称动相，且这两相是互不相溶的。如：蛋白质水解液中的氨基酸混合物在层析系统的两相之间不同种类的氨基酸就有不同程度的溶解和分配第37页，本讲稿共52页纸层析法：同叶绿体中色素的提取和分离待氨基酸混合物分离及滤纸干后，用适当显色剂显色或在紫外灯下观察所得的层析图谱，加以鉴定。这里：滤纸的纤维素吸附的水是固定相，有机溶剂是流动相，滤纸只是起到水的支持剂作用。（三）氨基酸的分离和分析鉴定第38页，本讲稿共52页薄层层析法：把纤维素、硅胶、氧化铝或聚酰胺等之一作为支持剂涂布在玻璃或其他载体上制成均匀的薄层，然后将被分析的样品滴加到薄层的一端上，再用适当的溶剂展开就可使样品得以分离。特点：快速、分辨率高、所需样品量微、操作简便。其他方法：气液层析、高效液相层析等。（三）氨基酸的分离和分析鉴定第39页，本讲稿共52页（三）氨基酸的分离和分析鉴定1、分离方法：（2）依据原理：氨基酸的不同pI，有三种方法。离子交换柱层析法沉淀法电泳法第40页，本讲稿共52页离子交换柱层析法用一种带有固定电荷基团的用一种带有固定电荷基团的合成树脂即合成树脂即离子交换树脂离子交换树脂作作为支持物，通过溶质为支持物，通过溶质分子的酸分子的酸碱性质碱性质的不同，而将其分离的方的不同，而将其分离的方法。法。例如：pH=3时，氨基酸与阳离子交换树脂之间的静电引力大小依次是：碱性氨基酸中性氨基酸酸性氨基酸第41页，本讲稿共52页沉淀法调节溶液pH值等于某种氨基酸的pI时，该氨基酸会由于静电引力的作用，溶解度最小，容易发生沉淀。第42页，本讲稿共52页电泳法处于不同pH值溶液中的不同氨基酸，其带正、负电荷量和相对分子质量是不同的，因而在一定电场中向相反电极移动的速度不同而得到分离和提纯。第43页，本讲稿共52页三、肽三、肽第44页，本讲稿共52页（一）肽的结构与肽键（一）肽的结构与肽键蛋白质中氨基酸之间的连接键是主要的是肽键 第45页，本讲稿共52页氨基酸借肽键连接的分子叫氨基酸借肽键连接的分子叫肽肽，肽是一大类物质，即：，肽是一大类物质，即：1 1）两个氨基酸组成的肽叫）两个氨基酸组成的肽叫二肽二肽；2 2）三个氨基酸组成的肽叫）三个氨基酸组成的肽叫三肽三肽；3 3）多个氨基酸组成的肽叫）多个氨基酸组成的肽叫多肽多肽；4 4）氨基酸借肽键连成长链，称为）氨基酸借肽键连成长链，称为肽链肽链，肽链两端有，肽链两端有 自由自由-NH-NH2 2和和-COOH-COOH，自由，自由-NH-NH2 2端称为端称为N-N-末端末端（氨基末端），（氨基末端），自由自由-COOH-COOH端称为端称为C-C-末端末端（羧基末端）；（羧基末端）；5 5）构成肽链的氨基酸已）构成肽链的氨基酸已残缺不全残缺不全，称为，称为氨基酸残基氨基酸残基；6 6）肽链中的氨基酸的排列顺序，一般）肽链中的氨基酸的排列顺序，一般-NH-NH2 2端开始，由端开始，由N N指指 向向C C，即，即多肽链有方向性多肽链有方向性，N N端为头，端为头，C C端为尾。端为尾。（二）、肽的定义与结构（二）、肽的定义与结构 第46页，本讲稿共52页NCCHNC 肽肽键键 虽虽是是单键却单键却有有双键双键性性质，不能自由旋转质，不能自由旋转O 肽肽键键 周周围围六六个个原子在原子在同一平面同一平面（酰氨平面）（酰氨平面）上上 相邻两个氨基酸的-C 在对对角角，反式反式C肽键的特点spsp2 2spsp2 2 肽键亚氨基在pH0-14内不解离。肽键是一个酰胺键肽键是一个酰胺键第47页，本讲稿共52页多肽链可以看成由多肽链可以看成由Ca a串联串联起来的数个起来的数个肽平面肽平面组成组成氨基酸残基氨基酸残基氨基酸残基氨基酸残基以肽键平面连接成多肽长链第48页，本讲稿共52页1、旋光性旋光性一般短肽的旋光度等于其各个氨基酸的旋光度的总和。2、肽的酸碱性质肽的酸碱性质短肽在晶体和水溶液中是以偶极离子形式存在。肽的酸碱性质主要取决于N端-NH和C端-COOH以及侧链R上可解离的基团。在长肽或蛋白质中，可解离的基团主要是侧链基团。（三）、肽的物理化学性质（三）、肽的物理化学性质第49页，本讲稿共52页pH优势离子的净电荷：优势离子的净电荷：10.2 -2等电点：等电点：3、肽的等电点：、肽的等电点：第50页，本讲稿共52页1、谷胱甘肽（谷胱甘肽（GSH）三肽（Glu-Cys-Gly），广泛存在于生物细胞中，含有自由的巯基，具有很强的还原性，可作为体内重要的还原剂，保护某些蛋白质或酶分子中的巯基免遭氧化酶分子中的巯基免遭氧化，使其处于活性状态活性状态。（四）、天然存在的活性肽GluCysGlyg g-肽键肽键第51页，本讲稿共52页2.2.促甲状腺素释放激素：促甲状腺素释放激素：三肽（三肽（焦焦谷氨酰组氨酰脯氨酸）谷氨酰组氨酰脯氨酸），可促进甲状腺素的释放。，可促进甲状腺素的释放。3.3.短杆菌素短杆菌素S S：环十肽环十肽，含有，含有D-D-苯丙氨酸、鸟氨酸，对革苯丙氨酸、鸟氨酸，对革兰氏阴性细菌有破坏作用，主要作用于细胞膜。兰氏阴性细菌有破坏作用，主要作用于细胞膜。4.4.青霉素：青霉素：含有含有D D半胱氨酸和半胱氨酸和D D缬氨酸的二肽衍生物缬氨酸的二肽衍生物 。主要破坏细菌的细胞壁粘肽的合成引起溶菌。主要破坏细菌的细胞壁粘肽的合成引起溶菌。第52页，本讲稿共52页