氨基酸与蛋白质的一级结构.ppt
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1、第二章第二章 氨基酸与蛋白质的氨基酸与蛋白质的一级结构(一级结构(5 5学时)学时)第一节:氨基酸,第一节:氨基酸,2学时学时第五节:一级结构测定,第五节:一级结构测定,1.5学时学时蛋白质种类与功能的多样性蛋白质种类与功能的多样性 1010-1012结构蛋白贮藏蛋白收缩蛋白转运蛋白第一节第一节 氨基酸氨基酸l180180多种天然多种天然AAAA,大多数是不参与蛋白质组,大多数是不参与蛋白质组成的。这些成的。这些AAAA被称为被称为非蛋白质非蛋白质AAAA。l参与蛋白质组成的参与蛋白质组成的AAAA为为蛋白质蛋白质AAAA,常见的常见的只有只有2020种种 基本氨基酸,标准氨基酸基本氨基酸,标
2、准氨基酸l 表达方式:表达方式:三字母三字母或或单字母的简写符号单字母的简写符号(一)(一)-氨基酸的结构通式l除脯氨酸外,其他均具有如下结构通式。除脯氨酸外,其他均具有如下结构通式。各种氨基酸的区别在于侧链各种氨基酸的区别在于侧链R R基基的不同。的不同。-氨基酸氨基酸可变部分可变部分不变部分不变部分一、基本氨基酸(二二)常见的标准常见的标准AAAA2020种种1 1,按按侧链侧链R R基的化学结构基的化学结构,分为三类,分为三类l脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸15种种C2:1 C3:3 C4:3 C5:4 C6:4l芳香族氨基酸芳香族氨基酸3种种l杂环族氨基酸杂环族氨基酸2种种脂肪族氨基酸脂肪族
3、氨基酸芳香族氨基酸芳香族氨基酸3 3种种杂杂 环环 族族 氨氨 基基 酸酸GlyAlaValLeuIlePheTyrTrpCysMetSS氨基酸氨基酸的的R R基大小基大小2,根据酸碱性分类,根据酸碱性分类:酸性氨基酸酸性氨基酸:2 个个COOH、1个个-NH2 Asp,Glu 碱性氨基酸碱性氨基酸:1 个个COOH、2个碱性基团个碱性基团 (氨基、胍基、咪唑基)(氨基、胍基、咪唑基)(氨基、胍基、咪唑基)(氨基、胍基、咪唑基)Arg,Lys,His 中性氨基酸中性氨基酸:1 个个COOH、1个个-NH2 3,按按R基的极性性质基的极性性质l分为分为4 4类:类:l非极性氨基酸:非极性氨基酸:
4、9 9l 极性不解离:极性不解离:6 6l极性氨基酸极性氨基酸 解离带负电荷:解离带负电荷:2 2酸性酸性l 极性解离极性解离l 解离带正电荷:解离带正电荷:3 3碱性碱性lPOLARNON-POLARTyrHisGly酸性酸性中性中性BasicAspGluGlnCysAsn SerThrLysArgAlaValIleLeuMetPheTrpPro氨基酸的极性分类氨基酸的极性分类极极性或非性或非极极性,是性,是影响影响蛋白蛋白质结构与性质的关键质结构与性质的关键。-+SS有大有小有正有负有极性非极性 形形色色的氨基酸側基 特殊氨基酸l含硫氨基酸含硫氨基酸l含羟基氨基酸含羟基氨基酸l-C-C带分
5、支氨基酸带分支氨基酸l二羧基一氨基氨基酸二羧基一氨基氨基酸l二氨基一羧基氨基酸二氨基一羧基氨基酸l亚氨基酸亚氨基酸二、非标准氨基酸二、非标准氨基酸l在在少少数数蛋蛋白白质质中中分分离离出出一一些些不不常常见见的的氨氨基基酸酸,通通常常称称为为非非标标准准氨氨基基酸酸。由由相相应应的基本氨基酸衍生而来的。的基本氨基酸衍生而来的。三、氨基酸的旋光性和构型*手性手性C C;手性分子;手性分子;有两种不同的排布方式,对应有两种不同的排布方式,对应D D,L L两种构型。两种构型。旋光方向不同。左或右旋。旋光仪测定。旋光方向不同。左或右旋。旋光仪测定。D-甘油甘油醛醛(glycerose)123l 20
6、 种天然氨基酸除甘氨酸外,都带一个不对称碳原子碳原子,都有光学异构体(镜映体)。已知 19 种天然氨基酸均为 L型氨基酸。比旋光度比旋光度D D2525(单位浓度、单位长度下的旋光单位浓度、单位长度下的旋光度,度,/c*l)/c*l)是氨基酸的重要物理常数之一,是氨基酸的重要物理常数之一,是鉴别各种氨基酸的重要依据是鉴别各种氨基酸的重要依据 。四四 氨基酸的酸碱性质氨基酸的酸碱性质l一)氨基酸的兼性离子形式:一)氨基酸的兼性离子形式:氨基酸的两个重要性质:氨基酸晶体的氨基酸的两个重要性质:氨基酸晶体的熔点高(熔点高(200200 C C);氨基酸使水的介电);氨基酸使水的介电常数增高。常数增高
7、。AA是两性电解质COOHNH2 H+COO-R-C-HNH2 H+R-C-HCOO-NH2R-C-H酸性环境酸性环境中性中性环境环境碱性环境碱性环境+1-10pK1 2pK2 9.4等电点等电点6.0等等电点电点pIpI:所带净电荷为零。电场中不移动。:所带净电荷为零。电场中不移动。此此氨基酸氨基酸在在 pH pH 2 2 或或 9 9 附近,有附近,有缓冲缓冲作用作用。赖氨酸的解离及等电点计算赖氨酸的解离及等电点计算HA2+A+A0A-l等等电电点点(isoelectric(isoelectric point,pI)point,pI):分分子子呈呈电电中中性性时时溶溶液液的的pHpH值值。
8、为为兼兼性性离离子子两两侧侧解解离基团的算术平均值。离基团的算术平均值。l中中性性氨氨基基酸酸:酸酸性性和和碱碱性性基基团团的的算算术术平平均均值值:p pI I=(p=(pK K-COO-COO-+p-+pK K-NH2-NH2)/2)/2,pIpI6 6l l酸酸性性氨氨基基酸酸:两两个个酸酸性性解解离离基基团团的的算算术术平平均均值值p pI I=(p=(pK K-COO-COO-+p-+pK KR-COOR-COO-)/2)/2,pIpI2 2l碱碱性性氨氨基基酸酸:两两个个酸酸性性解解离离基基团团的的算算术术平平均均值值p pI I=(p=(pK K-NH2-NH2+p+pK KR-
9、NH2 R-NH2)/2)/2,pI7pI7 不同不同pH值时所带电荷值时所带电荷l l pH=pI pH=pI 氨基酸呈电中性,电泳不移动氨基酸呈电中性,电泳不移动l l pHpI pHpI pHpI 氨基酸带负电荷氨基酸带负电荷,向阳极移动向阳极移动 在在一一定定pHpH范范围围中中,溶溶液液的的pHpH离离AAAA等等电电点点愈愈远,远,AAAA带净电荷愈多,泳动速度越快。带净电荷愈多,泳动速度越快。补充:化学性质补充:化学性质亚硝酸反应亚硝酸反应烃基化反应烃基化反应酰化反应酰化反应脱氨基反应脱氨基反应西佛碱反应西佛碱反应成盐成酯反应成盐成酯反应成酰氯反应成酰氯反应脱羧基反应脱羧基反应叠
10、氮反应叠氮反应侧链反应侧链反应茚三酮反应茚三酮反应成成 肽肽 反反 应应除除ProPro生成黄色化合物外生成黄色化合物外,其它其它AAAA生成生成蓝蓝紫色化合物(紫色化合物(570nm570nm);与茚三酮反应(28)用途用途:常用于氨基酸的定性或定量分析。常用于氨基酸的定性或定量分析。茚三酮茚三酮水合茚三酮水合茚三酮补充:特征光吸收补充:特征光吸收l在近紫外区在近紫外区(200-(200-400nm)400nm)只有酪氨酸、只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力。吸收光的能力。l酪氨酸的酪氨酸的 maxmax275nm275nm,l苯丙氨酸的苯丙氨酸的 maxmax25
11、7nm257nml色氨酸的色氨酸的 maxmax280nm280nm补充:含氮量稳定补充:含氮量稳定l氨基酸的结构通式为氨基酸的结构通式为氨基酸。蛋白质氨基酸。蛋白质除含除含C,H,OC,H,O外,还含有外,还含有N N。AAAA平均分子量平均分子量为为110110。l不同蛋白的含氮量皆在不同蛋白的含氮量皆在16%16%左右。只需测左右。只需测定定N N含量,含量,N N含量含量/16%/16%即为蛋白含量。即为蛋白含量。l l -凯氏定氮法的理论基础凯氏定氮法的理论基础第二节、氨基酸的分离分析第二节、氨基酸的分离分析l根据根据R R基的极性。原理:分配层析。基的极性。原理:分配层析。l 滤纸
12、层析滤纸层析:l 薄层层析薄层层析:l根据氨基酸的净电荷及根据氨基酸的净电荷及R R基的极性:基的极性:l 离子交换层析离子交换层析:l阴离子交换树脂-N(CH3)3OH,阳离子交换树脂-SO3Hl根据氨基酸的净电荷及质点大小:根据氨基酸的净电荷及质点大小:l 电泳电泳:分配层析的一般原理分配层析的一般原理l层析法层析法色层分析法(色谱)色层分析法(色谱)系统的组成固定相(静相)系统的组成固定相(静相)流动相(动相)流动相(动相)l分配定律分配定律当溶质在两种给定的当溶质在两种给定的互不相互不相溶溶的溶剂中分配时,在一定的温度下达到的溶剂中分配时,在一定的温度下达到平衡后,溶质在两相中的浓度比
13、值为一常平衡后,溶质在两相中的浓度比值为一常数数.此比值即分配系数(此比值即分配系数(kdkd)。)。一)纸层析l 固定相:固定相:纤维素上吸附的水纤维素上吸附的水流动相:展层溶剂,有机相流动相:展层溶剂,有机相层析时,混合层析时,混合AAAA在两相中不断分配,在两相中不断分配,疏水性强的疏水性强的AAAA在固定相水中溶解度在固定相水中溶解度较较小,与水的作用力也较小,与水的作用力也较小,小,随展层剂的展层(移动)也移动较远距离随展层剂的展层(移动)也移动较远距离(迁移率(迁移率RfRf大)。大)。l极性强的极性强的RfRf值小,疏水性强的值小,疏水性强的RfRf大。大。l分离、鉴定分离、鉴定
14、AAAA混合物的方法。混合物的方法。l将下列每组混合物分别用正丁醇将下列每组混合物分别用正丁醇-醋酸醋酸-水进行纸层析,指出每组的相对迁移率。水进行纸层析,指出每组的相对迁移率。l(1)Val(1)Val和和Lys;Lys;l(2)Phe(2)Phe和和Ser;Ser;l(3)Leu(3)Leu、AlaAla、SerSer 第三节第三节 肽(肽(peptidepeptide)l一个氨基酸的羧基一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的与另一个氨基酸的氨基之间失水形成氨基之间失水形成的酰胺键称为的酰胺键称为肽键肽键,所形成的化合物称所形成的化合物称为肽。为肽。一、肽、肽键与肽链一、肽、肽键与肽链由由两两个
15、个氨氨基基酸酸组组成成的的肽肽称称为为二二肽肽,由由几几个个到到几几十十个个氨氨基基酸酸组组成成的的肽肽称称为为寡寡肽肽,由由更更多多个个氨氨基基酸酸组组成成的的肽肽则则称称为为多多肽肽。组组成成肽肽链链的的氨氨基基酸酸单单元元称称为为氨基酸残基氨基酸残基。l在多肽链中,氨基酸残基按一定的顺序排列,这种排列氨基酸残基按一定的顺序排列,这种排列顺序称为氨基酸顺序。顺序称为氨基酸顺序。l方向性:方向性:一条多肽链有两个末端,自由-氨基,称为氨基,称为氨基端或氨基端或N-N-端;端;游离-羧基,称为羧基端或羧基,称为羧基端或C-C-端。端。l氨基酸的顺序:氨基酸的顺序:N-N-端端C-C-端端l如上
16、述五肽可表示为:Ser-Val-Tyr-Asp-Glun 丝氨丝氨酰酰缬氨缬氨酰酰酪氨酪氨酰酰天冬氨天冬氨酰酰谷氨谷氨酸酸肽单位肽单位主链:侧链二、肽的理化性质二、肽的理化性质1.1.熔点高。熔点高。这说明它和氨基酸一样,是以这说明它和氨基酸一样,是以偶极离子形式形成离子晶格而存在的。偶极离子形式形成离子晶格而存在的。2.2.具有酸碱两性性质和等电点。具有酸碱两性性质和等电点。肽的酸碱肽的酸碱性质主要来自游离末端性质主要来自游离末端-NHNH2 2和游离末和游离末端端-COOHCOOH以及侧链以及侧链R R上可解离的基团。上可解离的基团。每一种肽都有其相应的等电点。每一种肽都有其相应的等电点。
17、末端末端-NHNH2 2,-COOHCOOH比游离氨基酸的酸碱度比游离氨基酸的酸碱度降低。降低。3.3.具有旋光性。具有旋光性。这是由于肽中有不对称这是由于肽中有不对称C原子存原子存在。在。4.4.具双缩脲颜色反应(三肽以上)具双缩脲颜色反应(三肽以上)。n 双缩脲(双缩脲(H H2 2N-CO-NH-CO-NHN-CO-NH-CO-NH2 2)是两分子的尿素经)是两分子的尿素经加热失去一分子加热失去一分子NHNH3 3而得到的产物。而得到的产物。肽和蛋白特有,氨基酸无。肽和蛋白特有,氨基酸无。一般含有两个或两个一般含有两个或两个以上肽键的化合物与以上肽键的化合物与CuSO4碱性溶液都能发生双
18、碱性溶液都能发生双缩脲反应,生成紫红色或蓝紫色的复合物。缩脲反应,生成紫红色或蓝紫色的复合物。用途:测定肽或蛋白质含量。用途:测定肽或蛋白质含量。三、天然存在的重要多肽三、天然存在的重要多肽l在生物体中,多肽最重要的存在形式是在生物体中,多肽最重要的存在形式是作为蛋白质的亚单位。作为蛋白质的亚单位。l但是,也有许多分子量比较小的多肽以但是,也有许多分子量比较小的多肽以游离状态存在。这类多肽通常都具有特游离状态存在。这类多肽通常都具有特殊的生理功能,常称为活性肽。殊的生理功能,常称为活性肽。l如:脑啡肽;激素类多肽;抗生素类多如:脑啡肽;激素类多肽;抗生素类多肽;肽;谷胱甘肽谷胱甘肽;蛇毒多肽等
19、。;蛇毒多肽等。l部分肽中含有部分肽中含有D-D-氨基酸。氨基酸。l CO-NH-CH-CO-NH-CH2-COOHCHCH2 2CHCH2 2CHNHCHNH2 2COOHCOOHCHCH2 2SHSH 1.参与体内氧化还原反应参与体内氧化还原反应 2.作为辅酶参与氧化还原反应作为辅酶参与氧化还原反应 保护巯基酶或含保护巯基酶或含Cys的蛋白质中的蛋白质中 SH的还原性的还原性 防止氧化物积累防止氧化物积累GSH+GSH-GSSG 第四节、蛋白的分离根据:根据:所要提取的蛋白(目的蛋白)与其它所要提取的蛋白(目的蛋白)与其它蛋白(杂蛋白)的不同进行分离。蛋白(杂蛋白)的不同进行分离。溶解度不
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- 氨基酸 蛋白质 一级 结构
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