第2章蛋白质的构件氨基酸课件.ppt
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1、第2章蛋白质的构件氨基酸第1页,此课件共50页哦一、蛋白质的化学组成和分类1.1.元元素素组组成成 蛋蛋白白质质是是一一类类含含氮氮有有机机化化合合物物,除除含含有有碳碳、氢氢、氧氧外外,还还有有氮氮和和少少量量的的硫硫。某某些些蛋蛋白白质质还还含含有有其其他他一一些些元元素素,主主要要是是磷磷、铁铁、碘碘、锌锌和和铜铜等等。碳碳和和氮氮元元素素在蛋白质中的组成百分比约为:在蛋白质中的组成百分比约为:碳碳:50%;氮:氮:16%。2.蛋蛋白白质质的的估估算算平平均均含含氮氮量量约约为为16%,所所以以,可可以以根根据据样样品品中中的的含含氮氮量量来来计计算算蛋蛋白白质质的大概含量:的大概含量:
2、蛋白质含量蛋白质含量=蛋白氮蛋白氮6.253.3.氨基酸组成氨基酸组成 蛋白质是由蛋白质是由2020种种L-L-型型氨基酸氨基酸 组成的长链分子组成的长链分子第2页,此课件共50页哦4.蛋白质的分类蛋白质的分类1)按组成:按组成:简单蛋白质(表简单蛋白质(表21):):缀合蛋白质(表缀合蛋白质(表21):(注意辅基的组成):(注意辅基的组成)2)按生物学功能分)按生物学功能分:酶、运输蛋白、营养和贮存蛋白、激素、受体蛋白、运动蛋白、结构蛋白、防御蛋白等。酶、运输蛋白、营养和贮存蛋白、激素、受体蛋白、运动蛋白、结构蛋白、防御蛋白等。3)按形状和溶解度:)按形状和溶解度:纤维状蛋白质:不溶于水纤维
3、状蛋白质:不溶于水,结构作用;结构作用;球状蛋白质球状蛋白质:易溶于水,细胞中大多属可溶性蛋白;:易溶于水,细胞中大多属可溶性蛋白;膜蛋白质:不溶于水膜蛋白质:不溶于水,与细胞的各种膜系统结合。与细胞的各种膜系统结合。第3页,此课件共50页哦酸酸水水解解:H2SO4或或HCI能能使使蛋蛋白白质质完完全全水水解解;不不引引起起消消旋旋作作用用,但但色色氨氨酸酸完完全被破坏,天冬酰胺、谷胺酰胺脱酰胺基;全被破坏,天冬酰胺、谷胺酰胺脱酰胺基;碱碱水水解解:NaOH能能使使蛋蛋白白质质完完全全水水解解;色色氨氨酸酸稳稳定定,但但大大多多数数氨氨基基酸酸遭遭破破坏坏并引起消旋现象;并引起消旋现象;酶酶水
4、水解解:部部分分水水解解;不不产产生生消消旋旋,不不破破坏坏氨氨基基酸酸;主主要要用用于于蛋蛋白白质质一一级级结结构分析,如:胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、胃蛋白酶等。构分析,如:胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、胃蛋白酶等。二、蛋白质的水解第4页,此课件共50页哦三、氨基酸的一般结构结结构构通通式式:与与羧羧基基相相连连的的C上上都都有有一一个个氨氨基基,氢氢原原子子和和可可变变的的R基基。如如图图aa结结构构通式:通式:除除Gly外外,C是不对称是不对称C:1.具有两种立体异构体具有两种立体异构体D-型和型和L-型型2.具有旋光性具有旋光性左旋(左旋(-)或右旋()或右旋(+)第5页,此课件共50页哦四、
5、氨基酸的分类四、氨基酸的分类(一)基本氨基酸:组成蛋白质的常见氨基酸(有(一)基本氨基酸:组成蛋白质的常见氨基酸(有20种)。种)。(二二)不不常常见见的的蛋蛋白白质质氨氨基基酸酸:不不常常见见但但在在某某些些蛋蛋白白质质中中存存在在。是是多多肽合成后由基本肽合成后由基本aa经酶促修饰而来经酶促修饰而来(约约10种种)。(三三)非非蛋蛋白白质质氨氨基基酸酸:存存在在于于生生物物体体内内但但不不参参与与蛋蛋白白质质组组成成的的氨基酸氨基酸(约约200多种多种)。第6页,此课件共50页哦按按R基的化学结构:基的化学结构:中性氨基酸中性氨基酸1.脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸含羟基或硫的氨基酸含羟基或硫的
6、氨基酸酸酸性性氨氨基基酸酸及及其其酰酰氨氨碱性氨基酸碱性氨基酸2.芳香族氨基酸芳香族氨基酸3.杂环族氨基酸杂环族氨基酸(一)(一)常见的蛋白质氨基酸(常见的蛋白质氨基酸(2020种)种)第7页,此课件共50页哦(1)中性氨基酸()中性氨基酸(5种,种,甘丙缬亮异甘丙缬亮异)R基均为中性烷基,基均为中性烷基,R基对分子酸碱性影响很小。基对分子酸碱性影响很小。Gly是唯一不含手性碳原子的氨基酸,因此不具旋光性是唯一不含手性碳原子的氨基酸,因此不具旋光性。1.脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸第8页,此课件共50页哦(2)R中含有羟基和硫的氨基酸(共中含有羟基和硫的氨基酸(共4种,种,丝苏半甲硫丝苏半甲硫)C
7、ys的的R中含中含巯基(巯基(-SH),具有重要性质:,具有重要性质:两个两个Cys的巯基氧化生成二硫键,生成胱氨酸。的巯基氧化生成二硫键,生成胱氨酸。Met在生物合成中是一种重要的甲基供体在生物合成中是一种重要的甲基供体()。第9页,此课件共50页哦(3)酸性氨基酸及其酰胺基团(各)酸性氨基酸及其酰胺基团(各2种,种,天谷酸酰胺天谷酸酰胺)Asp和和Glu是唯一在生理条件下带有负电荷的的两个氨基酸;是唯一在生理条件下带有负电荷的的两个氨基酸;第10页,此课件共50页哦(4)碱性氨基酸()碱性氨基酸(2种,种,赖精脂肪酸赖精脂肪酸)Arg是碱性最强的氨基酸,是动物体内尿素形成的中间物。是碱性最
8、强的氨基酸,是动物体内尿素形成的中间物。第11页,此课件共50页哦2.芳香族氨基酸(3种,苯丙色酪香)苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸色氨酸色氨酸第12页,此课件共50页哦3.杂环氨基酸(2种,杂环带组脯杂环带组脯)Pro的的-亚亚氨氨基基是是环环的的一一部部分分,因因此此具具有有特特殊殊的的刚刚性性结结构构,一一般般出出现现在在两段两段-螺旋之间的转角处,螺旋之间的转角处,Pro残基所在的位置必然发生骨架方向的变化;残基所在的位置必然发生骨架方向的变化;His带带有有咪咪唑唑基基,是是在在生生理理pH条条件件下下唯唯一一具具有有缓缓冲冲能能力力的的氨氨基基酸酸。His在在酶酶的的酸碱催化机制中起
9、重要作用。酸碱催化机制中起重要作用。第13页,此课件共50页哦按按R基的极性性质:基的极性性质:1.非非极极性性R基基氨氨基基酸酸8(丙丙、缬缬、亮亮、异异亮、脯、苯丙、色、甲硫)亮、脯、苯丙、色、甲硫)2.不不带带电电荷荷的的极极性性R基基氨氨基基酸酸7(甘甘、丝丝、苏、半胱、酪、谷氨酰胺、天冬酰胺)苏、半胱、酪、谷氨酰胺、天冬酰胺)3.带正电荷的带正电荷的R基氨基酸基氨基酸3(赖、精、组)(赖、精、组)4.带负电荷的带负电荷的R基氨基酸基氨基酸2(谷、天冬)(谷、天冬)极极性性第14页,此课件共50页哦1.非极性R基氨基酸(8种)在在水水中中的的溶溶解解度度小小,且且在在维维持持蛋蛋白白质
10、质的的三三维维结结构构(蛋蛋白白质质的的疏疏水水核核心心)中中起起着着重重要要作作用。用。第15页,此课件共50页哦2.不带电荷的极性R基氨基酸(7种)这这类类氨氨基基酸酸的的侧侧链链都都能能与与水水形形成氢键,因此很容易溶于水。成氢键,因此很容易溶于水。羟基羟基 巯基巯基 酰胺基酰胺基第16页,此课件共50页哦3.带负电荷的R基氨基酸(酸性氨基酸,2种)这这两两种种氨氨基基酸酸都都含含有有两两个个羧羧基基,并并且且第第二二个个羧羧基基在在pH7左左右右也也完全解离,因此分子带负电荷。完全解离,因此分子带负电荷。第17页,此课件共50页哦4.带正电荷的R基氨基酸(碱性氨基酸,3种)胶胶原原蛋蛋
11、白白中中的的Lys侧侧链链氧氧化化时时能能形成很强的分子间形成很强的分子间(内内)交联。交联。Arg碱性很强,与碱性很强,与NaOH相当。相当。His是是天天然然的的缓缓冲冲剂剂,它它往往往往存存在在于许多酶的活性中心。于许多酶的活性中心。第18页,此课件共50页哦(二)不常见的蛋白质氨基酸也也称称修修饰饰氨氨基基酸酸,是是在在蛋蛋白白质质合合成成后后,由由基基本氨基酸修饰而来。本氨基酸修饰而来。4-羟羟脯脯氨氨酸酸和和5-羟羟赖赖氨氨酸酸,这这两两种种氨氨基基酸酸主主要存在于结缔组织的纤维状蛋白中。要存在于结缔组织的纤维状蛋白中。第19页,此课件共50页哦第20页,此课件共50页哦(三)非蛋
12、白质氨基酸不组成蛋白质,但有生理功能。不组成蛋白质,但有生理功能。(2)D-型氨基酸型氨基酸D-Glu、D-Ala(肽聚糖中)、(肽聚糖中)、D-Phe(短杆菌肽(短杆菌肽S)(3)-、-、-氨基酸氨基酸-Ala(泛素的前体)、(泛素的前体)、-氨基丁酸(神经递质)。氨基丁酸(神经递质)。第21页,此课件共50页哦(一)氨基酸的解离氨基酸在晶体和水溶液中主要以兼性离子形式存在。氨基酸在晶体和水溶液中主要以兼性离子形式存在。氨氨基基酸酸在在两两性性离离子子时时,氨氨基基是是以以质质子子化化(NH3+)形形式式存存在在,羧羧基基是是以以离离解解状状态态(COO-)存在。两性离子既有酸的作用,又有碱
13、的作用。存在。两性离子既有酸的作用,又有碱的作用。五、氨基酸的酸碱性质第22页,此课件共50页哦氨基酸的分部解离氨基酸的分部解离 阳离子阳离子 两性离子两性离子 阴离子阴离子 正电荷负电荷PHPIPHPI等电点(等电点(PI)正电荷正电荷负电荷负电荷第23页,此课件共50页哦(二)氨基酸的等电点等等电电点点:当当溶溶液液浓浓度度为为某某一一pHpH值值时时,氨氨基基酸酸分分子子中中所所含含的的-NH-NH3 3+和和-COO-COO-数数目目正正好好相相等,净电荷为等,净电荷为0 0。这一。这一pHpH值即为氨基酸的等电点,简称值即为氨基酸的等电点,简称p pI I。在在等等电电点点时时,氨氨
14、基基酸酸既既不不向向正正极极也也不不向向负负极极移移动动,即即氨氨基基酸酸处处于于两两性性离离子子状状态态,少数离解成数目相等的阴、阳离子。少数离解成数目相等的阴、阳离子。pH=pI时,氨基酸净电荷为零;时,氨基酸净电荷为零;pHpI时,氨基酸带负电荷,时,氨基酸带负电荷,COOH解离成解离成COO-,向正极移动;,向正极移动;pHpI时,氨基酸带正电荷,时,氨基酸带正电荷,NH2解离成解离成NH3+,向负极移动。,向负极移动。第24页,此课件共50页哦氨氨基基酸酸的的等等电电点点可可依依其其分分子子中中氨氨基基、羧羧基基和和R基基的的解解离离常常数数pKa值值求求出出。解解离离常常数数(pK
15、a)是是水水溶溶液液中中具具有有一一定定离离解解度度的的溶溶质质的的极性参数。的的极性参数。第25页,此课件共50页哦氨基酸等电点的计算公式可分为下列情况:氨基酸等电点的计算公式可分为下列情况:1.非非极极性性R基基氨氨基基酸酸和和不不带带电电荷荷的的极极性性R基基氨氨基基酸酸(半半胱胱氨氨酸酸除除外):外):pI=(pKa1+pKa2)/22.R基基含含有有可可解解离离基基团团的的氨氨基基酸酸,其其pI值值也也决决定定于于兼兼性性离离子子两边的两边的pKa的算术平均值:的算术平均值:(1)酸性氨基酸:)酸性氨基酸:pI=(pKa1+pKR-COO-)/2半半胱胱氨氨酸酸(Cys)不不属属酸酸
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