生物化学蛋白质化学 上.pptx
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1、蛋白质主要功能:催化功能(酶)调节功能运动功能运输和跨膜转运功能保护和防御功能信息传递与识别功能贮存功能结构功能二蛋白质分类1根据分子形态(1)球状蛋白(2)纤维状蛋白 第1页/共109页第2页/共109页第3页/共109页2 2 根据功能分类 六大类:催化蛋白类(酶)结构蛋白类 转运蛋白类 调节蛋白类 信号传递蛋白类 动力蛋白类第4页/共109页3 3 根据组成分类 简单蛋白质 分子中只有氨基酸结合蛋白质 简单蛋白+非蛋白成分,也称复合蛋白质(conjugated proteinconjugated protein)或全蛋白质(holoproteinholoprotein)结合蛋白根据结合的
2、非蛋白成分进一步分为:色蛋白(chromoproteinchromoprotein)色素+Pr+Pr 血红素蛋白;细胞色素类(蛋白);叶绿素蛋白;血蓝蛋白;黄素蛋白第5页/共109页金属蛋白(metalloprotein)金属离子+Pr磷蛋白(phosphoprotein)含磷酸基+Pr核蛋白(nucleoprotein)核酸+Pr脂蛋白(lipoprotein)脂类+Pr细胞脂蛋白和血浆脂蛋白糖蛋白(glycoprotein)糖类+Pr4根据溶解度分类有些书上认定为简单蛋白。第6页/共109页清蛋白、球蛋白、组蛋白、精蛋白、谷蛋白、醇溶蛋白和硬蛋白5根据营养价值分类完全蛋白;不完全蛋白蛋白质
3、互补作用三蛋白质元素组成C(52%);O(23%);N(16%);H(7%)蛋白质系数=6.25(凯氏定氮法)第7页/共109页三聚氰胺(Melamine)分子式为C3H6N6,是一种三嗪类含氮杂环有机化合物,重要的氮杂环有机化工原料。涂料:用丁醇、甲醇醚化后,作为高级热固性涂料、固体粉末涂料的胶联剂、可制作金属涂料和车辆、电器用高档氨基树脂装饰漆。第8页/共109页第二节蛋白质的组成单位-氨基酸发现:法国化学家HBraconnot纤维素酸热解-葡萄糖(单体)明胶酸热解-含氮化合物(甘氨酸)肌肉酸水解-含氮化合物(含氨基和羧基)-氨基酸蛋白质的基本组成单位是(*)氨基酸(aminoacid,A
4、A)第9页/共109页一氨基酸的一般结构特征第10页/共109页氨基酸的基本结构特征:氨基酸的基本结构特征:酸性:酸性:碱性:碱性:手性(旋光性):手性(旋光性):特异性特异性蛋白质是由蛋白质是由20种种L-型型的的-氨基酸构成。氨基酸构成。第11页/共109页第12页/共109页非极性氨基酸(非极性氨基酸(6个)个)第13页/共109页极性不带电荷(极性不带电荷(6个)个)第14页/共109页芳香族(芳香族(3个)个)第15页/共109页带电荷(带电荷(5个)个)第16页/共109页二氨基酸的分类和结构1按照氨基酸侧链的极性分类非极性氨基酸:Ala,Val,Leu,Ile,Met,Phe,T
5、rp,Pro 共八种极性不带电荷:Gly,Ser,Thr,Cys,Asn,Gln,Tyr 共七种带正电荷:Arg,Lys,His(碱性氨基酸)带负电荷:Asp,Glu(酸性氨基酸)第17页/共109页2按照氨基酸侧链的化学结构脂肪族氨基酸共15种。侧链只是烃链(Gly,Ala,Val,Leu,Ile)侧链含有羟基(Ser,Thr)侧链含硫原子(Cys,Met)侧链含有羧基Asp(D),Glu(E)侧链含酰胺基Asn(N),Gln(Q)侧链显碱性:Arg(R),Lys(K)芳香族氨基酸3种苯丙氨酸(Phe,F)色氨酸(Trp,W)酪氨酸(Tyr,Y)杂环氨基酸2种组氨酸(His)脯氨酸(Pro)
6、。(B是指Asx,即Asp或Asn;Z是指Glx,即Glu或Gln。)第18页/共109页3按照酸碱性分类:酸性氨基酸:Asp,Glu碱性氨基酸:Arg,Lys,His中性氨基酸:15种4按照氨基羧基分类一氨基一羧基;二氨基一羧基;一氨基二羧基第19页/共109页小结结构特点2酸3碱3芳香2S3OH2酰胺总结:二十种氨基酸的结构特点总结: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,异亮氨酸含羟基的氨基酸:含羟基的氨基酸:丝氨酸、苏氨酸丝氨酸、苏氨酸含硫的氨基酸:含硫的氨基酸:半胱氨酸(含巯基)、半胱氨酸(含巯基)、甲硫氨酸(含硫甲基)甲硫氨酸(含硫甲基
7、)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20页/共109页三其他氨基酸1两种新发现的氨基酸:硒代半胱氨酸(Sci2002.5.24)吡咯赖氨酸2修饰性氨基酸3非蛋白质氨基酸第21页/共109页第22页/共109页第23页/共109页中文名称中文名称英文名称英文名称三字符
8、号三字符号单字符号单字符号甘氨酸甘氨酸GlycineGlyG丙氨酸丙氨酸AlanineAlaA缬氨酸缬氨酸ValineValV亮氨酸亮氨酸LeucineLeuL异亮氨酸异亮氨酸IsoleucineIleI丝氨酸丝氨酸SerineSerS苏氨酸苏氨酸ThreonieThrT半胱氨酸半胱氨酸CysteineCysC甲硫氨酸甲硫氨酸MethionieMetM脯氨酸脯氨酸ProlineProP天冬氨酸天冬氨酸AsparticacidAspD天冬酰胺天冬酰胺AsparagineAsnN谷氨酸谷氨酸GlutamicacidGluE谷氨酰胺谷氨酰胺GlutamineGlnQ赖氨酸赖氨酸LysineLysK精
9、氨酸精氨酸ArginineArgR组氨酸组氨酸HistidineHisH苯丙氨酸苯丙氨酸PhenylalaninePheF酪氨酸酪氨酸TyrosineTyrY色氨酸色氨酸TryptophaneTrpW第24页/共109页五氨基酸一般性质两性离子光吸收:最大吸收波长=280nm苯丙氨酸257-259nm/257nm酪氨酸275-278nm/275nm色氨酸279-280/280nm苯环氨基酸含大键吸收紫外光溶解性(乙醇)旋光性和独自旋光度第25页/共109页六氨基酸化学性质1两性解离和等电点第26页/共109页氨基酸的等电点(isoelectricpointpI)氨基酸所带正负电荷相等,即静电荷
10、为零时的溶液pH。第27页/共109页等电点计算及意义公式推导中性氨基酸(一氨基一羧基)pI=(pK1+pK2)/2第28页/共109页酸性氨基酸(一氨基二羧基)pI=(pKpK1 1+pKpK2 2)/2第29页/共109页碱性氨基酸(二氨基一羧基)pI=(pKpK2 2+pKpK3 3)/2第30页/共109页电荷电荷+0-pHpHpIpHH+H+阳离子阳离子兼性离子兼性离子阴离子阴离子电荷电荷0pHpI第31页/共109页2氨基酸化学反应(1)茚三酮反应pH5-7;80-100;茚三酮乙醇;蓝紫色化合物;570nm定量测定。脯氨酸;黄色化合物;440nm定量测定。(谷氨酰胺、天冬酰胺;棕
11、色化合物)第32页/共109页OH2O第33页/共109页第34页/共109页(2)-氨基参与的反应成盐反应酸水解液中以盐酸盐形式存在(碱中金属盐)与亚硝酸反应Vanslyke氏氨基氮测定原理。N2一半来自氨基酸,另一半HNO2。该反应也用来判断蛋白质的水解程度。RCHCOOH+HClNH2RCHCOOHNH2HCl第35页/共109页甲醛滴定由于氨基酸在溶液中以偶极离子形式存在,所以不能用酸碱滴定测定含量。主要是因为没有合适的指示剂。封闭氨基后,使氨基酸的滴定范围变小,易于判断滴定终点。意义:定量测定;判断反应进程。第36页/共109页与2,4二硝基氟苯的反应(Sanger反应)弱碱;干燥;
12、暗处;室温;形成黄色DNP-氨基酸,用乙酸乙酯抽提,并与标准的DNP-氨基酸作比较。第37页/共109页第38页/共109页与苯异硫氰酸(PITC)(Edman反应)弱碱条件反应;衍生物是无色的,酸性条件下极稳定,可溶于乙酸乙酯,经高压液相即可分析出其N端的氨基酸组成。生成的肽链比原来少一个氨基酸,可以进行下一轮反应,而不需要彻底水解掉,此法是自动氨基酸分析仪的基本原理。第39页/共109页第40页/共109页与丹磺酰氯(DNS-Cl)的反应5-二甲氨基萘-1-磺酰氯酸水解生成的DNS氨基酸(具有荧光),用乙酸乙酯抽提DNS氨基酸,用色谱法分析或直接用纸电泳或薄层层析法鉴定。第41页/共109
13、页第42页/共109页形成Schiff碱(3)-羧基参与的反应与醇成酯;与碱成盐(保护羧基)。(4)侧链参与的反应(氨基酸颜色反应)米伦反应;福林反应;坂口反应;Pauly反应;乙醛酸反应;半胱氨酸反应第43页/共109页试剂颜色反应有关基团有此反应的氨基酸米伦反应HgNO3Hg(NO3)2及HNO3混合物红色Tyr黄色反应浓HNO3及NH3黄色、橘色Tyr、Phe乙醛酸反应(Hopking-Cole反应)乙醛酸试剂及浓H2SO4紫色Trp坂口反应(Sakaguchi反应)-萘酚、NaClO红色胍基Arg酚试剂反应(Folin-Cioculteu反应)碱性CuSO4及磷钨酸-钼酸蓝色酚基、吲哚
14、基TyrEllman反应二硫硝基苯甲酸DTNB紫色巯基Cys侧链的反应侧链的反应OHN反应名称第44页/共109页3氨基酸色谱分离法离子交换色谱法原理:不同pH下,氨基酸电荷不同。方法:阳离子交换树脂/阴离子交换树脂薄层层析滤纸;羟基磷灰石;二氧化硅等。第45页/共109页第46页/共109页第47页/共109页蛋白质水解酸水解方法:6MHCl或4MH2SO4,105回流20小时即可完全水解。优点:酸水解不引起氨基酸的消旋,完全彻底。缺点:但色氨酸完全被破坏,丝氨酸和苏氨酸部分破坏,Asn和Gln的酰胺基被水解。(3)如样品含有杂质,在酸水解过程中常产生腐黑质,使水解液变黑。第48页/共109
15、页碱水解用5MNaOH,水解1020小时可水解完全。特点:碱水解使氨基酸消旋(碱水解的主要机理是在碱性条件下,氨基酸的键更易断裂。形成外消旋体即DL两种构型的氨基酸等摩尔数存在。氨基酸的消旋作用被中和掉。),许多氨基酸被破坏,但色氨酸不被破坏。ARG可脱氨生成鸟氨酸及尿素。常用于测定色氨酸含量。可加入淀粉以防止氧化。第49页/共109页酶水解既不破坏氨基酸,也不引起消旋。但酶水解时间长,反应不完全。一般用于部分水解,若要完全水解,需要用多种酶协同作用。第50页/共109页第三节蛋白质的结构构象(conformation):是指分子内各原子和基团间的相互立体关系,它可以通过单键的相互旋转实现变化
16、,不需要共价键的断裂。构型(comfiguration)是指在立体异构体中,由于某种因素的限制取代基或原子在空间上形成的不同取向。需要通过共价键的断裂才能实现不同构型分子间的转变。蛋白质多种多样,分为初级结构和高级结构第51页/共109页一蛋白质的一级结构描述的是多肽连中氨基酸的组成和排列顺序及连接方式。1肽键和肽链肽键(peptidebond):肽链(peptidechain):相关概念:肽、多肽、二肽等第52页/共109页肽键一个氨基酸的-羧基与另一个氨基酸的-氨基缩水形成的酰胺键(共价)键,称为肽键。特点:具有部分双键的性质,不可以旋转肽键比一般的碳-氮键短;与肽键相连的氢原子和氮原子呈
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- 生物化学 蛋白质化学 蛋白质 化学
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