2012-第二章1-- 蛋白质-OK

第二章蛋白质氨基酸(aminoacid)结构、分类、性质肽(peptide)的概念蛋白质(protein)结构、性质及结构-功能关系蛋白质平均含N量为16％,这是凯氏定氮法测蛋白质含量的理论依据：蛋白质含量＝蛋白质含N量×6.25第一节蛋白质的重要功能及元素组成一、蛋白质主要元素组成主要元素:C、H、O、N、S碳-C：50％～55％，平均52%；氢-H：6.9％～7.7％，平均7%；氧-O：21％～24％，平均23%；氮-N：15％～17.6％，平均16%；硫-S：0.3％～2.3％，平均2%。微量元素:P、Fe、Cu、Zn、Mo、I、Se等。二、蛋白质的主要生理功能蛋白质（protein）——生物大分子参与几乎所有的生命活动和生命过程，是生物体生命活动的体现者与执行者。主要功能：（一）生物体的结构组成分（二）催化功能（酶）（三）运输功能（血红蛋白-O2）（四）储藏功能（肌红蛋白-O2，铁蛋白-Fe）（五）运动功能（肌肉收缩）（六）防御功能（免疫蛋白）（七）调节功能（激素：胰岛素，生长激素）（八）信息功能（接受与传递信息）（九）基因表达调控（操纵子-阻遏蛋白）第二节氨基酸(aminoacid,AA)一、结构特点及通式二、20种AA分类、结构及三字符号三、必需氨基酸、稀有的氨基酸和非蛋白质氨基酸四、性质五、生产和应用一、-氨基酸的通式及结构特点氨基酸的C上：-COOH-NH2-H-R二、依据R-基团的极性分类20种AA可分为4类：非极性极性不带电荷（中性氨基酸）带负电荷（酸性AA）带正电荷（碱性AA）R-基团非极性R基团氨基酸(8种)（亚氨酸）FW极性不带电荷R基团氨基酸(7种)NQY极性带电荷R基团氨基酸（3+2）DREK三、必需氨基酸、稀有氨基酸和非蛋白氨基酸（一）必需氨基酸：（essentialaminoacids,EAA）：人体和动物通过自身代谢可以合成大部分氨基酸，但有一部分氨基酸自身不能合成，必须由外界食物供给，这些氨基酸称为必需氨基酸。人体所需的必需氨基酸有8种：L-苯丙氨酸、L-色氨酸、L-亮氨酸、L-异亮氨酸、L-赖氨酸、L-甲硫氨酸、L-缬氨酸、L-苏氨酸。完全蛋白质（含有全部EAA的Protein）限量AA（Protein中含量低于标准水平的EAA）（二）蛋白质的稀有氨基酸（rareAA）特点：在遗传上，没有密码子，是蛋白质合成后由化学修饰形成的是正常氨基酸的衍生物：如弹性蛋白和胶原蛋白中的4-羟基脯氨酸；肌球蛋白和组蛋白中含有6-N-甲基赖氨酸；凝血酶原中存在γ-羧基谷氨酸等。（凝血酶原）（酪蛋白）（哺乳动物肌肉中）（三）非蛋白氨基酸（nonproteinAA）非蛋白质氨基酸：生物体内呈游离或结合态的氨基酸。这些氨基酸虽然不参与蛋白质组成，但在生物体中往往具有一定的生理功能。四、二十种氨基酸的分类、结构及三字符号据营养学分类必需ＡＡ非必需ＡＡ据R基团化学结构分类脂肪族ＡA（中性、含羟基或巯基、酸性、碱性）芳香族ＡA(Phe、Tyr、Trp)杂环ＡＡ(His、Pro)据R基团极性分类极性R基团AA非极性R基团AA（８种）不带电荷（７种）带电荷：正电荷（３种）负电荷（２种）据氨基、羧基数（酸碱性）分类一氨基一羧基：中性ＡＡ一氨基二羧基：酸性ＡＡ(Glu、Asp)二氨基一羧基：碱性ＡＡ(Lys、His、Arg)人的必需氨基酸LysTrpPheValMetLeuIleThrArg、His五、氨基酸的性质（一）光学性质（二）两性解离和等电点（三）重要化学反应1.茚三酮反应2.桑格尔（sanger）反应3.艾德曼（Edman）反应（一）AA光学性质1.旋光性:除甘氨酸外，天然α-AA因不对称C*原子具旋光性;2.L-构型:L-构型,D-构型;3.紫外吸收性:最大光吸收（max）α-AA的-R基团中色氨酸(Trp)279nm含苯环共轭双键酪氨酸（Tyr）275nm苯丙氨酸(Phe)259nm多数Pr.含有Trp、Tyr、Phe残基（特加是酪氨酸Tyr），因此蛋白质含量测定——可用紫外分光光度法。TrpTyrPhe的紫外吸收光谱摩尔吸收系数波长（279nm）（275nm）（259nm）（二）AA酸碱两性解离及等电点pH=pI净电荷=0pHpI净电荷为正pHpI净电荷为负CHRCOOHNH3+CHRCOONH2CHRCOONH3++H++OH-+H++OH-(pK´1)(pK´2)当氨基酸溶液在某一定pH值时，使某特定氨基酸分子上所带正负电荷相等，成为两性离子(dipolarion)，在电场中既不向阳极也不向阴极移动，此时溶液的pH值即为该氨基酸的等电点(isoelectricpoint，pI)。思考问题：沉淀氨基酸原理？电泳、离子交换分离制备氨基酸的理论依据？氨基酸等电点的计算可见，氨基酸的pI值等于该氨基酸的两性离子状态两侧的基团pK′值之和的二分之一。而pK是某种解离基团有一半解离时的pH。pI=2pK´1+pK´2一氨基一羧基AA的等电点计算：pI=2pK´2+pK´R二氨基一羧基AA的等电点计算：pI=2pK´1+pK´R一氨基二羧基AA的等电点计算：（三）AA化学反应1.茚三酮反应：+3H20水合茚三酮(无色)NH3CO2RCHO+还原性茚三酮紫色化合物（570nm）.proline-yellow(弱酸)加热水合茚三酮+2NH3+还原性茚三酮反应试剂、条件、产物、应用（定量、定性——薄层层析分离、鉴定）2.sanger反应（测-NH2末端的AA种类）AA与2,4-二硝基氟苯(DNFB)反应DNFB（dinitrofluorobenzene）DNP-AA(黄色)++HF弱硷中氨基酸反应试剂、条件、产物、应用3.Edman反应（蛋白质的AA序列测定）AA与苯异硫氰酯（PITC）反应PITC（phenylisothiocyanate）+苯乙内酰硫脲衍生物(PTH-AA)（phenylisothiohydantoin-AA）弱硷中(400C)(硝基甲烷400C)H+苯氨基硫甲酰氨基酸（PTC-AA)（phenylthiocarbanmoyl-AA）反应试剂、条件、产物、应用氨基酸分离层析法:(利用AA性质差异)(1)溶解度:分配柱层析,纸层析,薄层层析(2)带电荷:电泳,离子交换层析柱层析系统纸层析薄层层析第三节肽一、肽和肽键的形成及命名肽单位肽键肽平面肽单位及命名二、肽单位-肽平面-肽键性质(１)肽键具有部分双键性质：N-C：0.149nmN=C:0.127nm肽键：0.132nm(２)肽平面为刚性平面（肽键的四个原子与相邻的α-C原子共处一个平面）N-H(３)在N-C上的成反式排列C=O酰胺平面与α-碳原子的二面角（φ和ψ）二面角两相邻酰胺平面之间，能以共同的Cα为定点而旋转，绕Cα-N键旋转的角度称φ角，绕C-Cα键旋转的角度称ψ角。φ和ψ称作二面角，亦称构象角。多肽主链折叠的空间限制和维持蛋白质构象的作用力三、肽功能1.-天冬氨酰-苯丙氨酸甲酯(Aspartame,阿斯巴甜)CH2NH2CHCNHCHCOOCH2COOHOCH3谷胱甘肽谷胱甘肽在体内参与氧化还原过程，作为某些氧化还原酶的辅因子，或保护巯基酶，或防止过氧化物积累。2.谷胱甘肽3.短杆菌肽S——抗菌素（抑制G+）