氨基酸的分类和性质

第3章蛋白质chapter3Protein本章主要内容/Contentsofthischapter＊蛋白质的重要作用和分类（自学）importantrolesandclassificationofproteins＊蛋白质的化学组成/chemicalconstitutionofproteins＊组成蛋白质的氨基酸/aminoacidcompositioninproteins＊蛋白质的结构（重点）/structuresofproteins(keypoints)＊蛋白质结构与功能的关系（重点）structure-functionrelationshipofproteins＊蛋白质的理化性质和分离与纯化physicochemicalpropertiesofproteinsandseparationandpurificationofproteins蛋白质的化学组成ChemicalConstitutionofProteins蛋白质的元素组成所有蛋白质含有：C:50-55%H:6-8%O:20-23%N:15-17%某些蛋白质含有：S:0.3-2.5%P个别蛋白质含有：Zn,Fe,Cu等金属元素蛋白质中N的平均含量约16%。100g样品中蛋白质含量=每克样品含氮克数×6.25×100——凯式定氮法氨基酸AminoAcids氨基Aminogroups羧基Carboxylicgroup除甘氨酸外，其余19种氨基酸的α-碳原子都是手性碳原子，这些氨基酸都有D型和L型两种构型。Withtheexceptionofglycine（甘氨酸）,theα-carbonoftheother19aminoacidsischiral（手性的）andtheyareallL-aminoacids.自然界已发现300种以上的氨基酸Morethan300aminoacidshavebeendiscoveredinnature.但只有22种在翻译时能直接参入到蛋白质分子之中，这22种氨基酸被称为蛋白质氨基酸，或者标准氨基酸，或者编码氨基酸。Butonly22ofthemcanbedirectlyincorporatedintoproteinsduringtranslationandthenareknownasproteinogenicaminoacids,orstandardaminoacids,orcodingaminoacids.第21种氨基酸硒代半胱氨酸第22种氨基酸吡咯赖氨酸氨基酸的主要功能MajorFunctionsofAminoAcids1、肽的组成单位，包括寡肽、多肽和蛋白质。Buildingblocksforpeptidesincludingoligopeptides（寡肽）,polypeptides（多肽）andproteins.2、其他生物分子合成的前体或原料Precursors（前体）forsynthesizingotherbiomolecules.3、脱氨基后留下的碳骨架可以做为合成葡萄糖和酮体的原料，也可以进一步分解为机体供能。Carbonskeletonsafterdeamination（脱氨基）canservesasprecursorsforsynthesizingglucose（葡萄糖）,ketonebodies（酮体）orprovideenergybyfurtherdegradation.4、某些氨基酸本身就具有特殊的生理活性。Someaminoacidspossessspecialbioactivitiesbythemselves.蛋白质氨基酸与非蛋白质氨基酸Proteinogenicandnon-proteinogenicAAs氨基酸的分类Classificationofaminoacids不同的氨基酸侧链基团不同,它们是氨基酸分类的基础。Differentaminoacidshavedifferentside-chains(Rgroup).Theyarethebasisoftheclassificationofaminoacids.中性氨基酸Neutralaminoacids中性非极性氨基酸中性极性氨基酸酸性氨基酸Acidicaminoacids碱性性氨基酸Basicaminoacids侧链为疏水性的烷烃链、甲硫基、吲哚基中性非极性氨基酸（9种）侧链含有巯基、羟基、酰胺基等中性极性氨基酸（6种）带负电荷极性氨基酸—酸性氨基酸（2种）带正电荷极性氨基酸—碱性氨基酸（3种）亲水氨基酸(侧链为极性，喜欢水)HydrophilicAA,withwater-lovingandpolarsidechain:Ser,Thr,Tyr,Cys,Sec,Asn,Glu,Asp,Gln,Pyl,Arg,Lys,His)疏水氨基酸(侧链为非极性，不喜欢水)HydrophobicAA,withwater-fearingandnon-polarsidechain:Gly,Ala,Val,Leu,Ile,Pro,Met,Phe,Trp芳香族氨基酸:Phe、Tyr、Trp脂肪族氨基酸:Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Pro根据氨基酸R侧链的结构分类：含-OH氨基酸:Ser、Thr、Tyr含-S氨基酸:Met、Cys氨基酸的英文缩写Abbreviationfor22aminoacids氨基酸的理化性质Physicalandchemicalpropertiesofaminoacids1、氨基酸的光吸收特性Ultravioletabsorptionpropertyofaminoacids色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸（色老笨）2、氨基酸的两性解离与等电点Amphotericdissociationandisoelectricpoint(pI)ofaminoacids氨基酸同时带有碱性的氨基和酸性的羧基，所以具有两性解离的性质。Aminoacidsareampholyte(两性电解质),sincetheycontainanaminogroupandacarboxylicgroup.两性（兼性）离子就是具有双极性的离子Azwitterionisadipolarion当溶液在某一特定的pH时，某种氨基酸以两性离子的形式存在，并且其所带的正电荷数与负电荷数相等，即净电荷为零。在直流电场中，它既不向正极，也不向负极移动。此时溶液的pH称为这种氨基酸的等电点（pI）。ThepHinsolution,atwhichtheaminoacidbearingnonetchargeisdipolarion,istheisoelectricpointofanaminoacid.pHpI，氨基酸带负电，电场中向正极移动pHpI，氨基酸带正电，电场中向负极移动pH=pI，氨基酸不带电，在电场中不移动3、氨基酸的颜色反应Coloredchemicalreactionofaminoacids茚三酮反应ReactionwithNinhydrinSanger反应ReactionwithDNFBSanger试剂即2,4-二硝基氟苯Dinitrofluorobenzene,DNFB在弱碱溶液中，氨基酸的α-氨基与2,4-二硝基氟苯(DNFB)反应，生成黄色的二硝基氟苯氨基酸（DNP-AA）。此反应最初被Sanger用于测定多肽链N-端氨基酸Edman降解Edmandegradation在弱碱性条件下，氨基酸的α-氨基可与苯异硫氰酸酯（phenylisothiocyanate,PITC）反应，生成相应的苯氨基硫甲酰氨基酸（PTC-氨基酸）。在酸性条件下，PTC-氨基酸会迅速环化，形成稳定的苯乙内酰硫脲氨基酸（PTH-氨基酸）。多肽链N-端氨基酸的α-氨基如果是游离的，那么也能发生此反应，生成PTC-肽。在酸性溶液中，PTC-肽会释放出末端的PTH-氨基酸，而产生比原来少1个氨基酸残基的肽链。新暴露出来的N-端氨基可再次进行同样的反应。经过多次重复，N-端的氨基酸依次释放出来，成为PTH-氨基酸。由于PTH-氨基酸在酸性条件下极稳定，并可溶于乙酸乙酯，因此在每一次反应结束以后用乙酸乙酯抽提，再经高压液相层析，就可以确定肽链N-端氨基酸的种类，并逐步确定出一个完整的多肽链上的氨基酸顺序。氨基酸自动顺序分析仪就是根据该反应原理而设计的。