生物化学合工大第二章蛋白质化学1课件.ppt
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- 生物化学 合工大 第二 蛋白质 化学 课件
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1、第二章 蛋白质化学 氨基酸是蛋白质水解的最终产物,是氨基酸是蛋白质水解的最终产物,是组成蛋白质的基本单位(构件分子)。从组成蛋白质的基本单位(构件分子)。从各种生物体内发现的氨基酸已有各种生物体内发现的氨基酸已有180多种,多种,但参与蛋白质组成的常见氨基酸只有但参与蛋白质组成的常见氨基酸只有20种,种,这这20种种氨基酸称为氨基酸称为常见氨基酸常见氨基酸或基本氨基或基本氨基酸。酸。amino acid,aa 或或 AA氨基酸的结构氨基酸的结构氨基酸的结构通式氨基酸的结构通式 H3NCHCOOR-+H2NCHCOOHR或或氨基酸是含有氨基的羧酸,不同氨基酸的氨基酸是含有氨基的羧酸,不同氨基酸的
2、R基不同,基不同,(除脯氨酸外)都为(除脯氨酸外)都为L-氨基酸。氨基酸。H甘氨酸甘氨酸CH3丙氨酸丙氨酸L-L-氨基酸的通式氨基酸的通式RC+NH3COO-H据据R基团基团化学结构化学结构分类分类 脂肪族脂肪族A(16种)种)芳香族芳香族A(Phe、Tyr、Trp)杂环杂环(His、Pro)据据R基团基团极性极性分类分类极性极性R基团基团AA非极性非极性R基团基团AA不带电荷不带电荷带电荷带电荷带正电荷(种)带正电荷(种)带负电荷(种)带负电荷(种)据据酸碱性质酸碱性质分类分类中性(一氨基一羧基)中性(一氨基一羧基)酸性酸性 (一氨基二羧基一氨基二羧基 )GluGlu、AspAsp碱性碱性(
3、)()(二氨基一羧基)(二氨基一羧基)LysLys、HisHis、ArgArg据据营养营养学分类学分类 必需必需非必需非必需人的必需氨基酸人的必需氨基酸Met Trp Lys Val Ile Leu Phe ThrMet Trp Lys Val Ile Leu Phe Thr假假 设设 来来 借借 一一 两两 本本 书书 ArgArg、His TrpHis Trp、CysCys甘氨酸甘氨酸 (Gly,G)丙氨酸丙氨酸 (Ala,A)缬氨酸缬氨酸 (Val,V)亮氨酸亮氨酸 (Lue,L)异亮氨酸异亮氨酸 (Ile,I)1.侧链只是烃链(侧链只是烃链(5种)种)脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸2.侧链含
4、有羟基侧链含有羟基(2种)种)丝氨酸丝氨酸 (Ser,S)苏氨酸苏氨酸 (Thr,T)3.侧链含硫原子(侧链含硫原子(2种)种)半胱氨酸半胱氨酸 (Cys,C)甲硫氨酸甲硫氨酸 (Met,M)4.侧链含有羧基或酰胺基(侧链含有羧基或酰胺基(4种)种)天冬氨酸天冬氨酸 (Asp,D)谷氨酸谷氨酸(Glu,E)天冬酰胺天冬酰胺(Asn,N)谷氨酰胺谷氨酰胺 (Gln,Q)5.侧链含有碱性基团(侧链含有碱性基团(3种)种)赖氨酸赖氨酸 (Lys,K)精氨酸精氨酸(Arg,R)组氨酸组氨酸 (His,H)苯丙氨酸苯丙氨酸(Phe,F)酪氨酸酪氨酸 (Tyr,Y)色氨酸色氨酸 (Trp,W)杂环氨基酸
5、组氨酸组氨酸(His,H)脯氨酸脯氨酸 (Pro,P)非非极极性性氨氨基基酸酸极极性性中中性性氨氨基基酸酸带正电荷的氨基酸带正电荷的氨基酸带负电荷的氨基酸带负电荷的氨基酸 在少数蛋白质中分离出一些不常见的氨基酸,通在少数蛋白质中分离出一些不常见的氨基酸,通常称为常称为不常见蛋白质氨基酸不常见蛋白质氨基酸。这些氨基酸都是在蛋白。这些氨基酸都是在蛋白质合成后由相应的基本氨基酸衍生而来的。质合成后由相应的基本氨基酸衍生而来的。NHHOCOOH4-羟基脯氨酸H2NCH2CHCH2CH2CHCOOHOHNH25-羟基赖氨酸NH2CH3NHCH2CHCH2CH2CHCOOH6-N-甲基赖氨酸HOIICH2
6、CHCOOHNH23,5-二碘酪氨酸 非蛋白质氨基酸非蛋白质氨基酸:存在于生物体内,但不组成蛋白质存在于生物体内,但不组成蛋白质 的呈游离或结合态的氨基酸,约的呈游离或结合态的氨基酸,约150种,具有多种生种,具有多种生理功能。理功能。(1)L-氨基酸的衍生物氨基酸的衍生物 L-瓜氨酸和瓜氨酸和L-鸟氨酸是合成精氨酸的中间产物。鸟氨酸是合成精氨酸的中间产物。(2)D-氨基酸氨基酸 D-Ala存在于肽聚糖中,存在于肽聚糖中,D-Phe是短杆菌肽是短杆菌肽S的组分。的组分。(3)、-氨基酸氨基酸 -Ala是泛酸的前体,是泛酸的前体,-氨基丁酸是传递神经冲动的化氨基丁酸是传递神经冲动的化 学介质。学
7、介质。、氨基酸的构型、旋光性和光吸收氨基酸的构型、旋光性和光吸收 构型构型:组成蛋白质的氨基酸除:组成蛋白质的氨基酸除GlyGly以外都有手性碳原子,以外都有手性碳原子,在三维空间上就有两种不同的排列方式,它们互为镜影,在三维空间上就有两种不同的排列方式,它们互为镜影,这两种不同的构型分别称为这两种不同的构型分别称为D-D-型和型和L-L-型。型。以丙氨酸为例以丙氨酸为例:如含两个手性碳原子,则有种立体异构体,分别称为如含两个手性碳原子,则有种立体异构体,分别称为-,-,-,别,别-和别和别-氨基酸。氨基酸。H2NCHCOOHCCH3OHHHCNH2COOHCCH3OHHHCNH2COOHCC
8、H3HHOH2NCHCOOHCCH3HHO L-苏氨酸苏氨酸(L-threonine)D-苏氨酸苏氨酸(D-threonine)L-别别-苏氨酸苏氨酸(L-allo-threonine)D-别别-苏氨酸苏氨酸(D-allo-threonine)自然界中组成蛋白质的氨基酸都是自然界中组成蛋白质的氨基酸都是L-L-型。型。(Gly(Gly除外除外)旋光性:旋光性:组成蛋白质的氨基酸除组成蛋白质的氨基酸除GlyGly以外,都有手性碳原子,以外,都有手性碳原子,所以都有旋光性,能使偏振光的偏振面的向左或向右旋所以都有旋光性,能使偏振光的偏振面的向左或向右旋转,向左旋转的称左旋,用转,向左旋转的称左旋,
9、用“一一”号表示,向右旋转的号表示,向右旋转的称右旋,用称右旋,用“”号表示。是号表示。是AAAA的物理常数,与结构、的物理常数,与结构、PHPH值有关。值有关。消旋消旋外消旋外消旋内消旋内消旋光吸收:光吸收:组成蛋白质的氨基酸中,组成蛋白质的氨基酸中,TrpTrp、TyrTyr和和 PhePhe对对紫外光紫外光有一定的吸收,这是因为有一定的吸收,这是因为它们分子中含有苯环,是它们分子中含有苯环,是苯环的共轭双键造成的,苯环的共轭双键造成的,这三个氨基酸的光吸收都这三个氨基酸的光吸收都在在280nm280nm附近。附近。pH=pI+OH-pHpI+H+OH-+H+pH中性中性AA酸性酸性AA逐
10、步提高洗逐步提高洗脱液脱液pH和离和离子强度子强度 二、电泳二、电泳 氨基酸在氨基酸在pH高于或低于其高于或低于其pI的溶液中为带电的溶液中为带电的颗粒,在电场中能向正极或负极移动。这种通过的颗粒,在电场中能向正极或负极移动。这种通过氨基酸在电场中泳动而达到分离各种氨基酸的技术氨基酸在电场中泳动而达到分离各种氨基酸的技术,称为称为电泳电泳(elctrophoresis)。分离氨基酸混合物常用分离氨基酸混合物常用纸电泳纸电泳。一、蛋白质的定义一、蛋白质的定义 蛋白质蛋白质(Protein,pr):是一切生:是一切生物体中普遍存在的,由天然氨基酸物体中普遍存在的,由天然氨基酸按照一定的顺序,通过肽
11、键连接而按照一定的顺序,通过肽键连接而成的一条或多条肽链构成的生物大成的一条或多条肽链构成的生物大分子;其种类繁多,各具有一定的分子;其种类繁多,各具有一定的相对分子质量,复杂的分子结构和相对分子质量,复杂的分子结构和特定的生物功能;是表达生物遗传特定的生物功能;是表达生物遗传性状的一类主要物质。性状的一类主要物质。各种蛋白质的含氮量很接近,平均为各种蛋白质的含氮量很接近,平均为16,这是凯氏定氮法这是凯氏定氮法测蛋白质含量的理论依据:测蛋白质含量的理论依据:蛋白质含量蛋白质含蛋白质含量蛋白质含N量量6.25蛋白质的外形分类蛋白质的外形分类球状蛋白质球状蛋白质 外形接近球形或椭圆形,溶解性较好
12、,能形成结晶,大多外形接近球形或椭圆形,溶解性较好,能形成结晶,大多数蛋白质属于这一类。但肌动蛋白属于球状蛋白却不溶于水。数蛋白质属于这一类。但肌动蛋白属于球状蛋白却不溶于水。纤维状蛋白质纤维状蛋白质 分子类似纤维或细棒。它又可分为可溶性纤维状蛋白质和分子类似纤维或细棒。它又可分为可溶性纤维状蛋白质和 不溶性纤维状蛋白质。不溶性纤维状蛋白质。不溶性纤维状蛋白质:大多数纤维状蛋白质属此类,如不溶性纤维状蛋白质:大多数纤维状蛋白质属此类,如 胶原蛋白、弹性蛋白、角蛋白、丝蛋白等。胶原蛋白、弹性蛋白、角蛋白、丝蛋白等。可溶性纤维状蛋白质:肌球蛋白和血纤蛋白原可溶于水。可溶性纤维状蛋白质:肌球蛋白和血
13、纤蛋白原可溶于水。多肽链条数分类多肽链条数分类单体蛋白质单体蛋白质 仅含一条多肽链。仅含一条多肽链。多聚蛋白质多聚蛋白质 含两条或多条多肽链。含两条或多条多肽链。例如:例如:牛核糖核酸酶牛核糖核酸酶:一条多肽链:一条多肽链 胰岛素胰岛素:两条(两种)多肽链:两条(两种)多肽链 血红蛋白:四条(两种)多肽链血红蛋白:四条(两种)多肽链 胰岛素胰岛素牛核糖核酸酶牛核糖核酸酶血红蛋白血红蛋白一级结构一级结构(primary structure)二级结构二级结构(secondary structure)三级结构三级结构(tertiary structure)四级结构四级结构(quaternary st
14、ructure)高级高级结构结构蛋白质的一级结构决定高级结构!蛋白质的一级结构决定高级结构!肽是由肽是由一个氨基酸的一个氨基酸的-羧基羧基与与另一个氨基酸的另一个氨基酸的-氨基氨基脱水缩合而形成的无分支线形聚合物。其中的氨脱水缩合而形成的无分支线形聚合物。其中的氨基酸单位称基酸单位称氨基酸残基氨基酸残基。氨基酸间缩水形成的共价键称氨基酸间缩水形成的共价键称肽键肽键(peptide bond)。NH2-CH-CHOOH甘甘氨氨酸酸NH2-CH-CHOOH甘甘氨氨酸酸+-HOH甘氨酰甘氨酸甘氨酰甘氨酸肽键NH2-CH-C-N-CH-COOHHHHONH2-CH-C-N-CH-COOHHHHONH-
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