有机化学17aminoacid第17章-氨基酸-多肽和蛋白质课件.ppt

1、设计与制作 邓健 张鲁雁1第第1717章章 氨基酸氨基酸 多肽和蛋白质多肽和蛋白质第一节第一节 氨基酸氨基酸l 结构结构 分类分类 命名命名 l 性性 质质 第二节第二节 肽肽l 结构结构 命名命名 l 肽键平面肽键平面 第三节第三节 蛋白质蛋白质l 元素组成元素组成 分类分类 l 性质性质 l 结构结构 设计与制作 邓健 张鲁雁2 蛋白质蛋白质是生物体内极为重要的一种生物是生物体内极为重要的一种生物大分子，几乎全部生命现象和所有细胞活动大分子，几乎全部生命现象和所有细胞活动最终都是通过蛋白质的介导来表达和实现的最终都是通过蛋白质的介导来表达和实现的,因此没有蛋白质就没有生命。因此没有蛋白质就

2、没有生命。蛋白质是由蛋白质是由氨基酸氨基酸通过酰胺键组成的通过酰胺键组成的多肽多肽链在空间盘绕折叠而成。链在空间盘绕折叠而成。多肽也是由氨基酸组成，除了作为蛋白质多肽也是由氨基酸组成，除了作为蛋白质代谢的中间产物外，某些活性肽还是沟通细代谢的中间产物外，某些活性肽还是沟通细胞与器官间信息的重要化学信使。胞与器官间信息的重要化学信使。第第1717章章 氨基酸氨基酸 多肽多肽 蛋白质蛋白质上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁3 不同来源的蛋白质在酸、碱和酶的作用下可不同来源的蛋白质在酸、碱和酶的作用下可完全水解完全水解,得到的最终产物是各种不同得到的最终产物是各种不同-氨基酸的氨基酸的

3、混合物混合物,因此因此-氨基酸是组成蛋白质的基本单位氨基酸是组成蛋白质的基本单位。第一节第一节 氨基酸氨基酸 氨基酸氨基酸(Amino Acid)是分子内同时含有氨基是分子内同时含有氨基和羧基的化合物和羧基的化合物。根据氨基和羧基的相对位置。根据氨基和羧基的相对位置,有有、-氨基酸等。氨基酸等。第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第一节 氨基酸 上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁4一、氨基酸的结构、分类和命名一、氨基酸的结构、分类和命名 第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第一节 氨基酸(一、结构分类命名)自然界中已发现的氨基酸有几百种，但蛋白质自然界中已发现的氨基酸有几百种，但蛋白质水

4、解后的常见氨基酸主要有水解后的常见氨基酸主要有20种。它们在化学结构种。它们在化学结构上都具有共同特征，即氨基和羧基都连接在上都具有共同特征，即氨基和羧基都连接在-碳原碳原子上，属子上，属-氨基酸氨基酸(脯氨酸为脯氨酸为-亚氨基酸亚氨基酸)。H2NCOOHRCHNHCOOHH-氨基酸氨基酸 脯氨酸脯氨酸(-亚氨基酸亚氨基酸)(一一)氨基酸的结构氨基酸的结构 上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁5 由于氨基酸分子内同时存在酸性基团由于氨基酸分子内同时存在酸性基团(-CO2H)和碱性基和碱性基团团(-NH2),它们可相互作用形成内盐。在生理它们可相互作用形成内盐。在生理 pH 时时,羧

5、基几羧基几乎全以乎全以-CO2-的形式存在的形式存在,大多数氨基也主要以大多数氨基也主要以 -NH3+形式形式存在。因此存在。因此,氨基酸是氨基酸是偶极离子偶极离子(zwitterion)。RCHCOO-NH3+第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第一节 氨基酸(一、结构分类命名)氨基酸的这种内盐结构氨基酸的这种内盐结构,使其物理性质与使其物理性质与一般有机化合物不同一般有机化合物不同,如熔点较高如熔点较高(200 C)，大多难溶于有机溶剂大多难溶于有机溶剂,而易溶于强酸、强碱等而易溶于强酸、强碱等极性溶剂中。极性溶剂中。内盐内盐 偶极离子偶极离子 上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁

6、6第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第一节 氨基酸(一、结构分类命名)表表 存在于蛋白质中的存在于蛋白质中的2020种常见氨基酸种常见氨基酸1 G lycine(甘甘 氨氨 酸酸)甘甘G lyG C H2 C O O5.97N H32 A lanine(丙丙 氨氨 酸酸)丙丙A laA C H3 C H C O O6.00N H33 V aline*(缬缬 氨氨 酸酸)缬缬V alVC H3C H C H-C O O5.96C H3N H34 L eucine*(亮亮 氨氨 酸酸)亮亮L euLC H3C H C H2C H-C O O6.02C H3N H35 Isoleucine*(异异 亮

7、亮 氨氨 酸酸)异异 亮亮I leI C H3C H2C HC H-C O O5.98C H3N H36 Serine(丝丝 氨氨 酸酸)丝丝SerSC H2C H C O O5.68O H N H37 T hreonine*(苏苏 氨氨 酸酸)苏苏T hrTC H3-C HC H-C O O5.7O HN H3*E ssential am ino acidE ssential am ino acidN am e A bbreviations Structure中 文简 称pIT able T he 20 com m on T able T he 20 com m on -am ino aci

8、ds found in proteins am ino acids found in proteins 1 G lycine(甘甘 氨氨 酸酸)甘甘G lyG C H2 C O O5.97N H32 A lanine(丙丙 氨氨 酸酸)丙丙A laA C H3 C H C O O6.00N H33 V aline*(缬缬 氨氨 酸酸)缬缬V alVC H3C H C H-C O O5.96C H3N H34 L eucine*(亮亮 氨氨 酸酸)亮亮L euLC H3C H C H2C H-C O O6.02C H3N H35 Isoleucine*(异异 亮亮 氨氨 酸酸)异异 亮亮I le

9、I C H3C H2C HC H-C O O5.98C H3N H36 Serine(丝丝 氨氨 酸酸)丝丝SerSC H2C H C O O5.68O H N H37 T hreonine*(苏苏 氨氨 酸酸)苏苏T hrTC H3-C HC H-C O O5.7O HN H3*E ssential am ino acidE ssential am ino acidN am e A bbreviations Structure中 文简 称pI*E ssential am ino acidE ssential am ino acidN am e A bbreviations Structure

10、中 文简 称pIT able T he 20 com m on T able T he 20 com m on -am ino acids found in proteins am ino acids found in proteins 上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁7第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第一节 氨基酸(一、结构分类命名)除甘氨酸外除甘氨酸外,其它其它19种氨基酸种氨基酸-C都为都为*C,存在一对对映体存在一对对映体:H2NHCRCO2HNH2HCRCO2HH2NHCRCO2HNH2HCRCO2HCHH3NCOO-R+CNH3HCOO-R+生物体内具有旋光活性的生

11、物体内具有旋光活性的-氨基酸均为氨基酸均为L型。型。COOHH2NHRL-COOHHNH2RD-COOHH2NHRL-COOHHNH2RD-L-丙丙氨氨酸酸 L-脯脯氨氨酸酸上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁8第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第一节 氨基酸(一、结构分类命名)18种氨基酸的绝对构型为种氨基酸的绝对构型为 S-构型构型 只有只有1种种半胱氨酸半胱氨酸：为：为R-构型构型 NHNH2 2H HR RCOCO2 2H HC CNHNH2 2H HR RCOCO2 2H HC CHSCH2-COOH小小中中上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁9 异亮氨酸及苏氨

12、酸中的异亮氨酸及苏氨酸中的-碳原子亦为手性碳原子，在碳原子亦为手性碳原子，在蛋白质中异亮氨酸的绝对构型为蛋白质中异亮氨酸的绝对构型为S型型,苏氨酸则为苏氨酸则为R型。型。第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第一节 氨基酸(一、结构分类命名)2S,3S-异亮氨酸异亮氨酸 2S,3R-苏氨酸苏氨酸 上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁10课堂练习：课堂练习：写出苏氨酸写出苏氨酸(-氨基氨基-羟基丁酸羟基丁酸)所有立所有立体构型的体构型的Fischer投影式，标明投影式，标明D、L和和R、S构型，并构型，并指出何者为蛋白质中存在的主要构型。指出何者为蛋白质中存在的主要构型。第十七章 氨基酸、

13、多肽和蛋白质 第一节 氨基酸(一、结构分类命名)上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁11第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第一节 氨基酸(一、结构分类命名)(二二)氨基酸的分类氨基酸的分类 RCHCOO-H3N+上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁12(三三)氨基酸的命名氨基酸的命名 第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第一节 氨基酸(一、结构分类命名)天然产氨基酸更普遍使用天然产氨基酸更普遍使用习惯命名习惯命名或或俗名俗名，即，即按其来源或性质命名。如天门冬氨酸最初由天门冬按其来源或性质命名。如天门冬氨酸最初由天门冬的幼苗中发现的幼苗中发现;甘氨酸因其具有甜味而得名。生物体

14、甘氨酸因其具有甜味而得名。生物体内作为合成蛋白质的原料的内作为合成蛋白质的原料的20种氨基酸种氨基酸,象元素符号象元素符号一样一样,都有国际通用的符号都有国际通用的符号,中文用简称表示。中文用简称表示。2.俗俗 名名 把氨基当作取代基把氨基当作取代基,以羧酸做母体以羧酸做母体,称为称为氨基某酸氨基某酸。氨基的位置习惯上用希腊字母。氨基的位置习惯上用希腊字母、等表示。等表示。1.系统命名法系统命名法 上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁13二、营养必需氨基酸二、营养必需氨基酸 亮、异亮、缬、苯丙、蛋、苏、色、赖亮、异亮、缬、苯丙、蛋、苏、色、赖等等8种氨种氨基酸在人体内不能合成或合成

15、量不足，必需由食物蛋基酸在人体内不能合成或合成量不足，必需由食物蛋白质补充才能维持机体正常生长发育，故这些氨基酸白质补充才能维持机体正常生长发育，故这些氨基酸称为称为营养必需氨基酸营养必需氨基酸。此外，组氨酸和精氨酸在婴幼。此外，组氨酸和精氨酸在婴幼儿和儿童期因体内合成不足儿和儿童期因体内合成不足,也需依赖食物补充。也需依赖食物补充。第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第一节 氨基酸(二、营养必需氨基酸)大多数动物蛋白质包括牛乳中的酪蛋白和蛋类大多数动物蛋白质包括牛乳中的酪蛋白和蛋类中的蛋白质，因所含必需氨基酸的种类和比例与人中的蛋白质，因所含必需氨基酸的种类和比例与人体需要相接近，故营养价值高。

16、谷类蛋白质中含赖体需要相接近，故营养价值高。谷类蛋白质中含赖氨酸较少而色氨酸较多，豆类蛋白质中含色氨酸较氨酸较少而色氨酸较多，豆类蛋白质中含色氨酸较少而赖氨酸较多，因此食用不同来源蛋白质的食物少而赖氨酸较多，因此食用不同来源蛋白质的食物较有利于必需氨基酸的充分补给。较有利于必需氨基酸的充分补给。上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁14 蛋白质分子中尚含有一些经修饰的氨基酸，这类氨基酸在蛋白质分子中尚含有一些经修饰的氨基酸，这类氨基酸在生物体内均无相应的遗传密码，往往在蛋白质生物合成前后，生物体内均无相应的遗传密码，往往在蛋白质生物合成前后，由其中相应氨基酸经加工修饰而成，称为由其中

17、相应氨基酸经加工修饰而成，称为修饰氨基酸修饰氨基酸(modified amino acid)或或衍生氨基酸衍生氨基酸(derived amino acid)。三、修饰氨基酸和非蛋白质氨基酸三、修饰氨基酸和非蛋白质氨基酸 第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第一节 氨基酸(三、修饰氨基酸)N+HOCOO-HHCOO-C+NH3CH2HSSCH2CCOO-H+NH3L-羟脯氨酸羟脯氨酸 L-胱氨酸胱氨酸 上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁15H3N+CH2CHCH2CH2CHCOO-OHNH2L-羟赖氨酸羟赖氨酸 CH2CH2CH2CH+H3NNH2COO-鸟氨酸鸟氨酸 H2N CONH

18、CH2CH2CH2CNH3+COO-瓜氨酸瓜氨酸 第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第一节 氨基酸(三、修饰氨基酸)上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁16四、氨基酸的性质四、氨基酸的性质 第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第一节 氨基酸(四、氨基酸的性质)氨基酸除具有氨基和羧基的一些典型反应之外氨基酸除具有氨基和羧基的一些典型反应之外,由于两者相互影响、相互作用而具有某些特性。由于两者相互影响、相互作用而具有某些特性。(一一)氨基酸的酸碱性和等电点氨基酸的酸碱性和等电点 氨基酸具有两性化合物特征，既能与较强的酸氨基酸具有两性化合物特征，既能与较强的酸起反应起反应,也能与较强的碱起反应

19、而生成稳定的盐。也能与较强的碱起反应而生成稳定的盐。H3NCHCO2-R+H3NCHCO2HR+H+H3NCHCO2-OH-R+H2NCHCO2-H2OR上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁17第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第一节 氨基酸(四、氨基酸的性质)由于氨基酸中给出质子的酸性基团和接受质子的碱性基团由于氨基酸中给出质子的酸性基团和接受质子的碱性基团的数目和能力各异的数目和能力各异,因此它们在水溶液中呈现不同的酸碱性。因此它们在水溶液中呈现不同的酸碱性。l 中性氨基酸在水溶液中解离时中性氨基酸在水溶液中解离时,由于由于-NH3+给出给出质子的能力略大于质子的能力略大于-CO

20、2-接受质子的能力接受质子的能力,因此其水因此其水溶液呈弱酸性，此时氨基酸带负电荷。溶液呈弱酸性，此时氨基酸带负电荷。l 酸性氨基酸在水溶液中呈酸性。酸性氨基酸在水溶液中呈酸性。l 碱性氨基酸在水溶液中呈碱性。碱性氨基酸在水溶液中呈碱性。CH3CH CHOHCO2-NH3+HO COCH2CNH3+CO2-中性氨基酸中性氨基酸 碱性氨基酸碱性氨基酸 酸性氨基酸酸性氨基酸 上页上页下页下页首页首页CH2(CH2)3CHCO2-NH2NH3+设计与制作 邓健 张鲁雁18 在水溶液中氨基酸以阳离子、阴离子和偶极在水溶液中氨基酸以阳离子、阴离子和偶极离子三种形式存在，它们之间形成一动态平衡。离子三种形

21、式存在，它们之间形成一动态平衡。第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第一节 氨基酸(四、氨基酸的性质)CNH3+RCOOHHCNH3+RCOO-HCNH2RCOO-HOH-H+OH-H+改变溶液的改变溶液的pH值，平衡也随之移动。当一种氨基酸值，平衡也随之移动。当一种氨基酸溶液的溶液的pH调至某一特定值，使调至某一特定值，使 阳离子阳离子=阴离子阴离子,且浓且浓度很低，而度很低，而偶极离子偶极离子浓度最高。此时溶液的浓度最高。此时溶液的pH值称为这值称为这个氨基酸的个氨基酸的等电点等电点(Isoelectric Point),用用 pI 表示。表示。l pH=pI，主要以两性离子形式存在，主要以两

22、性离子形式存在 l pHpI，主要以阴离子形式存在，主要以阴离子形式存在 l pH pI，主要呈负离子状态而，主要呈负离子状态而向正极移动向正极移动；pH pI，主要呈正离子状态而，主要呈正离子状态而向负极移动向负极移动；pH=pI，主要以两性离子形式存在。主要以两性离子形式存在。既不向正极移动既不向正极移动，也不向负极移动也不向负极移动。第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第一节 氨基酸(四、氨基酸的性质)等电点是氨基酸的重要理化常数之一。每种氨基酸等电点是氨基酸的重要理化常数之一。每种氨基酸都有其特定的等电点。等电点时氨基酸的溶解度最小。都有其特定的等电点。等电点时氨基酸的溶解度最小。酸性氨基

23、酸：酸性氨基酸：pI 2.8 3.2(pH4)中性氨基酸：中性氨基酸：pI 5.0 6.5(pH7.5)上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁20问题：问题：在下面的实验中，各氨基酸将向何方移动？在下面的实验中，各氨基酸将向何方移动？能否用此法来分离氨基酸？能否用此法来分离氨基酸？第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第一节 氨基酸(四、氨基酸的性质)pH6.0缓冲液缓冲液pH6.0缓冲液缓冲液上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁21第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第一节 氨基酸(四、氨基酸的性质)问题解答：问题解答：缬缬谷谷在电泳仪中分离氨基酸在电泳仪中分离氨基酸 pH6.0

24、 赖赖上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁22第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第一节 氨基酸(四、氨基酸的性质)(二二)氨基酸的脱羧反应氨基酸的脱羧反应 -氨基酸与氢氧化钡一起加热或在高沸点溶剂氨基酸与氢氧化钡一起加热或在高沸点溶剂中回流中回流,可发生脱羧反应可发生脱羧反应,失去二氧化碳而得到胺。失去二氧化碳而得到胺。R CH COO-NH3+在细菌或酶的作用下脱羧反应也可在常温下进行。在细菌或酶的作用下脱羧反应也可在常温下进行。R CH2NH2CO2OH-上页上页下页下页首页首页NNHCH2HCCO2-NH3+脱羧酶CO2NNHCH2CH2NH2HO2CCH2CH2CHCO2-N

25、H3+L-谷氨酸脱羧酶-O2CCH2CH2CH2CO2NH3+设计与制作 邓健 张鲁雁23(三三)氨基酸与亚硝酸反应氨基酸与亚硝酸反应 第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第一节 氨基酸(四、氨基酸的性质)氨基酸氨基酸(伯胺伯胺)与亚硝酸作用与亚硝酸作用,可释放氮气可释放氮气,-NH3+被被 OH 取代，生成取代，生成 -羟基酸羟基酸。R CHCO2-NH3+HNO2R CHCO2HOHN2H2O 若定量测定反应中所释放若定量测定反应中所释放出出 N2 的体积的体积,即可计算出氨基即可计算出氨基酸的含量酸的含量,此种方法称为此种方法称为van Slyke 氨基氮测定法氨基氮测定法,常用于常用于氨基

26、酸和多肽的定量分析。氨基酸和多肽的定量分析。上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁24(四四)氨基酸与茚三酮的显色反应氨基酸与茚三酮的显色反应 第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第一节 氨基酸(四、氨基酸的性质)氨基酸与水合茚三酮在溶液中共热氨基酸与水合茚三酮在溶液中共热,经过一系列反应经过一系列反应,最最终生成蓝紫色的化合物终生成蓝紫色的化合物,称为称为罗曼紫罗曼紫(Ruhemanns purple)。OOOHOHH2N CHCO2-RO-ONOORCHOCO2OH-3H2O 根据生成根据生成紫色紫色化合物颜色的深浅程度，或根据化合物颜色的深浅程度，或根据放出放出CO2气体的体积，可

27、对气体的体积，可对-氨基酸氨基酸 进行定量分进行定量分析。也常用于层析实验中氨基酸的显色。析。也常用于层析实验中氨基酸的显色。罗曼紫罗曼紫(max570nm)上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁25 CCH2NRHOCCOHNRHOH+H2O第二节第二节 肽肽(peptide)(peptide)第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第二节 肽 肽肽是氨基酸残基之间彼此通过是氨基酸残基之间彼此通过酰胺键酰胺键(肽肽键键)连接而成的一类化合物。其通式为：连接而成的一类化合物。其通式为：C C OHH2NAm ino acidRHO C C OHNRHOHH+Am ino acid氨基酸氨基酸

28、 氨基酸氨基酸 二二 肽肽 多肽分子中的酰胺键称为多肽分子中的酰胺键称为肽键肽键(peptide bond),一般为一般为-COOH 与与-NH2 脱水缩合而成。脱水缩合而成。肽也以肽也以两性离子两性离子的形式存在。的形式存在。上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁26 二肽分子的两端仍存在着游离的二肽分子的两端仍存在着游离的-NH3+和和-COO-,因此它可以再与另一分子氨基酸脱水缩因此它可以再与另一分子氨基酸脱水缩合形成合形成三肽三肽;同样依次可形成同样依次可形成四肽四肽、五肽五肽。H3N+CH COR1NH CH COR2NH CHR3CO NH CHR4CO2H四肽四肽 l十

29、肽以下的称为十肽以下的称为寡肽寡肽（oligopeptide）l大于十肽的称为大于十肽的称为多肽多肽（polypeptide）l肽中的氨基酸单位称为肽中的氨基酸单位称为氨基酸残基氨基酸残基(amino acid residue)第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第二节 肽 上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁27虽有环肽存在虽有环肽存在,但绝大多数的肽呈链状但绝大多数的肽呈链状,称为称为多肽链多肽链 H3N+CH COR1NH CH COR2NH CHR3CONH CHRnCO2Hl N-末端末端(N-terminal end)：保留游离：保留游离-NH2 的一端的一端,也叫也叫氨基

30、末端氨基末端，一般写在肽链的左边。，一般写在肽链的左边。l C-末端末端(N-terminal end):保留有保留有-CO2H 的一端，的一端，也叫也叫羧基末端羧基末端,通常写在肽链的右边。通常写在肽链的右边。l 肽链骨架肽链骨架:所有链状多肽都有一个共同的骨架所有链状多肽都有一个共同的骨架第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第二节 肽（一、结构和命名）一、肽的结构和命名一、肽的结构和命名 上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁28 肽的结构不仅取决于组成肽链的氨基酸肽的结构不仅取决于组成肽链的氨基酸种类和种类和数目数目,也与肽链中各氨基酸残基的也与肽链中各氨基酸残基的排列顺序排列顺序

31、有关。有关。由由2种不同的氨基酸可形成种不同的氨基酸可形成2种二肽：种二肽：N+H3N CH COCH3CH2CO2-HH3N+NH CH CO2-CH3CH2CO甘氨酰丙氨酸甘氨酰丙氨酸丙氨酰甘氨酸丙氨酰甘氨酸3种不同的氨基酸种不同的氨基酸 三肽三肽 6 种异构体种异构体4种不同的氨基酸种不同的氨基酸 四肽四肽 24种异构体种异构体 许多种氨基酸按照不同的排列顺序许多种氨基酸按照不同的排列顺序,构成构成了自然界中种类繁多的多肽和蛋白质。了自然界中种类繁多的多肽和蛋白质。第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第二节 肽（一、结构和命名）上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁29 命名多肽时

32、命名多肽时以以C-末端的氨基酸残基为母体末端的氨基酸残基为母体,由由 N-端叫起端叫起,依次称为依次称为某氨酰（基）某氨酸某氨酰（基）某氨酸。第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第二节 肽（一、结构和命名）Alanyl glycyl phenylalanine 丙丙-甘甘-苯丙苯丙(Ala-Gly-Phe)丙氨酸残基丙氨酸残基 甘氨酸残基甘氨酸残基 苯丙氨酸残基苯丙氨酸残基 N-端端C-端端CHCCH3NHOCH2CNHOCHCCH2OOHH2N丙氨酰丙氨酰 甘氨酰甘氨酰 苯丙氨酸苯丙氨酸 上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁30第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第二节 肽（一、结构和命

33、名）课堂练习课堂练习：命名下列三肽。命名下列三肽。abbreviated Ala-Val-Lys or A-V-KH2NCHCH3CNHOCHCHCNHOCHCH2CO-O+H3CCH3CH2CH2CH2NH3丙氨酸残基丙氨酸残基 缬氨酸残基缬氨酸残基 赖氨酸残基赖氨酸残基 丙氨酰缬氨酰赖氨酸（丙丙氨酰缬氨酰赖氨酸（丙-缬缬-赖）赖）问题问题：写出四肽写出四肽 苯苯-缬缬-组组-天天 的结构式。的结构式。上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁31二、肽键平面二、肽键平面第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第二节 肽（二、肽键平面）HNCOCHR RHNCOCHR RR RCCN COCC

34、N COR RHHH.132pm 147pmH.153pml 组成肽单元的组成肽单元的6个原子共平面个原子共平面,此平面称为此平面称为肽键平面肽键平面l 肽键具有部分双键的性质。肽键一般呈肽键具有部分双键的性质。肽键一般呈反式构型反式构型。l 相邻的肽键平面可围绕相邻的肽键平面可围绕C旋转，肽链骨架也可视旋转，肽链骨架也可视为一系列通过为一系列通过C原子衔接的肽键平面所组成。原子衔接的肽键平面所组成。一个四肽分子模型一个四肽分子模型 上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁32第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第二节 肽（二、肽键平面）肽的化学性质在某些方面与氨基酸类似肽的化学性质在某些

35、方面与氨基酸类似,也以偶极离子形式存在也以偶极离子形式存在,具有各自的等电点。具有各自的等电点。肽也能发生类似于氨基酸所起的反应，如脱肽也能发生类似于氨基酸所起的反应，如脱羧反应、与亚硝酸反应、酰化反应及显色反应等羧反应、与亚硝酸反应、酰化反应及显色反应等。但多肽是由不同氨基酸残基连接而成，它的性。但多肽是由不同氨基酸残基连接而成，它的性质和功能与氨基酸又有明显差异。如质和功能与氨基酸又有明显差异。如三肽以上的三肽以上的多肽能发生缩二脲反应多肽能发生缩二脲反应，缩二脲反应被广泛用于，缩二脲反应被广泛用于肽和蛋白质的定性和定量分析。肽和蛋白质的定性和定量分析。上页上页下页下页首页首页设计与制作

36、邓健 张鲁雁33第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第二节 肽（三、多肽的结构测定）三、多肽的结构测定三、多肽的结构测定 多肽的结构测定是一项相当复杂的工作，不但多肽的结构测定是一项相当复杂的工作，不但要确定组成多肽的要确定组成多肽的氨基酸种类和数目氨基酸种类和数目，还需测出这，还需测出这些氨基酸残基在肽链中的些氨基酸残基在肽链中的排列顺序排列顺序。一般步骤为。一般步骤为:l多肽分子中的氨基酸组成和含量分析多肽分子中的氨基酸组成和含量分析 l肽末端氨基酸残基的分析肽末端氨基酸残基的分析 l肽链的部分水解及其氨基酸顺序的确定肽链的部分水解及其氨基酸顺序的确定 随着快速随着快速DNA序列分析的开展，多

37、肽分子中序列分析的开展，多肽分子中氨基酸顺序也可通过氨基酸顺序也可通过 DNA序列推演而获得。序列推演而获得。上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁34第三节第三节 蛋白质蛋白质蛋白质和多肽都是由蛋白质和多肽都是由20种种 L-氨基酸缩氨基酸缩合而成的聚酰胺合而成的聚酰胺。因此，在小分子多肽和大分。因此，在小分子多肽和大分子蛋白质之间不存在严格的分界线，通常将分子蛋白质之间不存在严格的分界线，通常将分子量较大、结构较复杂的多肽称为蛋白质。子量较大、结构较复杂的多肽称为蛋白质。蛋蛋白质有稳定的构象白质有稳定的构象。第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第三节 蛋白质 人体内约有人体内约有10

38、万种以上的蛋白质，万种以上的蛋白质，其质量约占人体干重的其质量约占人体干重的45。上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁35一、元素组成和分类一、元素组成和分类第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第三节 蛋白质（一、元素组成和分类）元素分析发现，蛋白质含有元素分析发现，蛋白质含有碳碳、氢氢、氧氧、氮氮；大多数蛋白质还含有大多数蛋白质还含有硫硫；有些蛋白质含有；有些蛋白质含有磷磷；少量；少量蛋白质还含有蛋白质还含有微量金属元素微量金属元素如铁、铜、锌、锰等；如铁、铜、锌、锰等；个别蛋白质含有个别蛋白质含有碘碘。来源不同的各种蛋白质的含氮量都相当接近，来源不同的各种蛋白质的含氮量都相当接近，

39、平均为平均为16。在任何生物样品中，。在任何生物样品中，1 g 氮元素相当于氮元素相当于 6.25 g 蛋白质蛋白质,故只需测定蛋白质样品中的氮的质量故只需测定蛋白质样品中的氮的质量分数分数(N)，即可计算出蛋白质的质量分数。，即可计算出蛋白质的质量分数。(蛋白质蛋白质)=(N)6.25 上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁36第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第三节 蛋白质（一、元素组成和分类）*一般根据化学组成、形状和功能等对蛋白质进行分类。一般根据化学组成、形状和功能等对蛋白质进行分类。1.按化学组成按化学组成2.根据形状根据形状3.按生理功能按生理功能上页上页下页下页首页首页

40、设计与制作 邓健 张鲁雁37二、蛋白质的分子结构二、蛋白质的分子结构 第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第三节 蛋白质（二、分子结构）任何一种蛋白质分子在天然状态下均具有独特任何一种蛋白质分子在天然状态下均具有独特而稳定的构象，这是蛋白质分子在结构上最显著的而稳定的构象，这是蛋白质分子在结构上最显著的特点。为了表示蛋白质分子不同层次的结构，常将特点。为了表示蛋白质分子不同层次的结构，常将蛋白质分子结构分为一级、二级、三级和四级蛋白质分子结构分为一级、二级、三级和四级。一。一级结构又称为级结构又称为初级结构初级结构或基本结构，二级结构以上或基本结构，二级结构以上属于构象范畴，称为属于构象范畴，称为

41、高级结构。高级结构。并非所有的蛋白质均具有并非所有的蛋白质均具有四级结构。由一条多肽链形成四级结构。由一条多肽链形成的蛋白质只有二、三级结构。的蛋白质只有二、三级结构。由两条以上肽链形成的蛋白质由两条以上肽链形成的蛋白质才可能有四级结构。才可能有四级结构。上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁38（一）一级结构（一）一级结构（primary structure）指多肽链中氨基酸残基的排列顺序指多肽链中氨基酸残基的排列顺序。肽键肽键是一级结构中连接氨基酸残基的主要化是一级结构中连接氨基酸残基的主要化学键。学键。任何特定的蛋白质都有其特定的氨基酸排任何特定的蛋白质都有其特定的氨基酸排列顺

42、序，有些蛋白质分子只由一条多肽链组成，列顺序，有些蛋白质分子只由一条多肽链组成，有的蛋白质分子则由两条或多条肽链构成。有的蛋白质分子则由两条或多条肽链构成。第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第三节 蛋白质（二、分子结构）上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁39人胰岛素分子的一级结构人胰岛素分子的一级结构由由 51个氨基酸残基组个氨基酸残基组成成 A、B 二条多肽链。二条多肽链。A 链内有一链内二硫键链内有一链内二硫键，A 链与链与 B 链之间借链之间借 2 条二硫键相连。条二硫键相连。第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第三节 蛋白质（二、分子结构）上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓

43、健 张鲁雁40(二二)蛋白质的空间结构蛋白质的空间结构 第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第三节 蛋白质（二、分子结构）蛋白质空间结构是指多肽链在空间进一步盘蛋白质空间结构是指多肽链在空间进一步盘曲折叠形成的构象，它包括二级结构、三级结构曲折叠形成的构象，它包括二级结构、三级结构和四级结构。和四级结构。1.蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构(secondary structure)指多肽链的主链骨架在空间盘曲折叠形成的方式，指多肽链的主链骨架在空间盘曲折叠形成的方式，并不涉及侧链并不涉及侧链R的构象。的构象。主链骨架在空间形成的不同构象包括主链骨架在空间形成的不同构象包括:-螺旋螺旋、-折叠折叠层

44、层、-转角转角和和无规卷曲无规卷曲等几种类型。等几种类型。上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁41l -螺旋构象螺旋构象(-helix):多肽链中各肽键平面通过多肽链中各肽键平面通过-C的旋的旋转转,围绕中心轴形成一种紧密螺旋盘曲现象。盘曲可形成左手围绕中心轴形成一种紧密螺旋盘曲现象。盘曲可形成左手螺旋和右手螺旋。绝大多数蛋白质分子是右手螺旋。螺旋和右手螺旋。绝大多数蛋白质分子是右手螺旋。第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第三节 蛋白质（二、分子结构）结构模型：蛋白质的结构模型：蛋白质的-螺旋构象螺旋构象上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁42第十七章 氨基酸、多肽和蛋白

45、质 第三节 蛋白质（二、分子结构）l -折叠层折叠层(-pleated sheet):有顺向平行和逆向平行两种类型。有顺向平行和逆向平行两种类型。结构模型：蛋白质的结构模型：蛋白质的 -折叠层构象折叠层构象上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁43*3.三级结构三级结构(tertiary structure)指蛋白质分指蛋白质分子子在二级结构基础上进一步盘曲折叠形成的三维在二级结构基础上进一步盘曲折叠形成的三维结构，是多肽链在空间的整体分布。结构，是多肽链在空间的整体分布。第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第三节 蛋白质（二、分子结构）*4.四级结构四级结构(quaternary st

46、ructure)蛋白质由蛋白质由2 条具有三级结构的多肽链通过疏条具有三级结构的多肽链通过疏水作用力、盐键等次级键相互缔合而成。每一个水作用力、盐键等次级键相互缔合而成。每一个具有三级结构的多肽链称为具有三级结构的多肽链称为亚基亚基(subunit)。在蛋。在蛋白质分子中，亚基的立体排布、亚基间相互作用白质分子中，亚基的立体排布、亚基间相互作用与接触部位的布局称为四级结构。四级结构不包与接触部位的布局称为四级结构。四级结构不包括亚基内部的空间结构。括亚基内部的空间结构。上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁44三、蛋白质的性质三、蛋白质的性质第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第三节 蛋

47、白质（三、蛋白质的性质）（一）两性解离和等电点（一）两性解离和等电点 蛋白质分子末端仍有蛋白质分子末端仍有-NH3+和和-CO2-，同时组成肽链的，同时组成肽链的氨基酸残基侧链氨基酸残基侧链R上还有不同数量可解离的基团：如赖的上还有不同数量可解离的基团：如赖的-NH3+、精的胍基、组的咪唑基、谷的、精的胍基、组的咪唑基、谷的-CO2-等。因此蛋白等。因此蛋白质和氨基酸一样质和氨基酸一样,也具有两性解离和等电点的性质。也具有两性解离和等电点的性质。PCOOHNH3+PCOO-NH2PCOO-NH3+OH-H+H+OH-pHpI带正电带正电pHpI 整体不带电整体不带电易积聚而沉淀析出易积聚而沉淀

48、析出pHpI带负电带负电上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁45（二）蛋白质的胶体性质（二）蛋白质的胶体性质第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第三节 蛋白质（三、蛋白质的性质）蛋白质分子直径一般在蛋白质分子直径一般在1100nm，属胶体，属胶体分散系，分散系，蛋白质溶液是一种比较稳定的亲水胶体蛋白质溶液是一种比较稳定的亲水胶体溶液溶液,具有胶体溶液的特性具有胶体溶液的特性,如布朗运动、丁达尔如布朗运动、丁达尔效应、不能透过半透膜以及具有吸附性质等。效应、不能透过半透膜以及具有吸附性质等。利用蛋白质分子胶体颗粒大不能透过半透膜利用蛋白质分子胶体颗粒大不能透过半透膜的性质可将蛋白质分离提

49、纯，这种方法称为的性质可将蛋白质分离提纯，这种方法称为透析透析法法(dialysis)。上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁46（三）蛋白质的沉淀和变性（三）蛋白质的沉淀和变性 第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第三节 蛋白质（三、蛋白质的性质）调节蛋白质溶液的调节蛋白质溶液的pH值至等电点值至等电点,再加入适当的再加入适当的脱水剂除去蛋白质分子表面的水化膜脱水剂除去蛋白质分子表面的水化膜,可使蛋白质分可使蛋白质分子聚集而从溶液中沉淀析出。子聚集而从溶液中沉淀析出。沉淀蛋白质的方法有盐沉淀蛋白质的方法有盐析析,加有机溶剂、重金属盐、生物碱加有机溶剂、重金属盐、生物碱和和某些酸某些酸等

50、。等。l盐析盐析常用常用(NH4)2SO4、Na2SO4、NaCl、MgSO4等等 l有机溶剂有机溶剂常用甲醇、乙醇、丙酮等亲水性溶剂常用甲醇、乙醇、丙酮等亲水性溶剂l重金属盐重金属盐常用常用 Ag+、Cu2+、Pb2+等等l常用的酸常用的酸：苦味酸、钨酸、三氯乙酸、磺基水杨酸等苦味酸、钨酸、三氯乙酸、磺基水杨酸等上页上页下页下页首页首页设计与制作 邓健 张鲁雁47 受受物理因素物理因素(如加热、高压、紫外线等如加热、高压、紫外线等)或化学因素或化学因素(如如强酸、强碱、尿素、重金属盐、三氯乙酸等强酸、强碱、尿素、重金属盐、三氯乙酸等)的影响的影响，蛋，蛋白质分子中的次级键被破坏白质分子中的次