1、第十五章第十五章 氨基酸、多肽與蛋白質(zhì)氨基酸、多肽與蛋白質(zhì)15.1 氨基酸氨基酸(amino acid)15.1.1 氨基酸概述氨基酸概述定義定義: 分子結(jié)構中含氨基和羧基的化分子結(jié)構中含氨基和羧基的化合物合物;命名命名: 普通命名依據(jù)氨基與羧基的位普通命名依據(jù)氨基與羧基的位置分置分 -、 -、 -、 -、 -等等, 系統(tǒng)命名系統(tǒng)命名用數(shù)字指明氨基位置；用數(shù)字指明氨基位置； - -氨基戊酸氨基戊酸 - -氨基戊酸氨基戊酸ch3ch2ch2chcoohnh2ch2ch2ch2ch2coohh2n2- -氨氨基基戊戊酸酸5- -氨氨基基戊戊酸酸 - -氨基戊酸氨基戊酸氨基酸的分類：氨基酸的分類：

2、依據(jù)所連碳鏈分芳香族及脂肪族依據(jù)所連碳鏈分芳香族及脂肪族;coohnh2coohnh2間間- -氨氨基基苯苯甲甲酸酸4 4- -氨氨基基己己酸酸賴賴氨氨酸酸堿堿性性h2ncoohh2nch2ch2ch2ch2h谷谷氨氨酸酸酸酸性性h2ncoohhocch2ch2hoh2cnh2cooh甘甘氨氨酸酸中中性性根據(jù)氨基和羧基的相對數(shù)目分為根據(jù)氨基和羧基的相對數(shù)目分為: :中性氨基酸中性氨基酸: :氨基和羧基的數(shù)目相等氨基和羧基的數(shù)目相等;堿性氨基酸堿性氨基酸: : 氨基數(shù)多于羧基氨基數(shù)多于羧基; ;酸性氨基酸酸性氨基酸: : 氨基的數(shù)目少于羧基氨基的數(shù)目少于羧基; ;15.1.2 氨基酸的構型氨基酸

3、的構型用用l-、d-標記的構型來源于甘油醛；標記的構型來源于甘油醛；ohhch2ohchohohch2ohchol-甘甘油油醛醛d-甘甘油油醛醛coohh2nhrl 氨氨基基酸酸dldl標記法以氨基酸結(jié)構中距離羧基最標記法以氨基酸結(jié)構中距離羧基最近的手性碳為基準近的手性碳為基準; ;組成蛋白質(zhì)的天然氨基酸主要有組成蛋白質(zhì)的天然氨基酸主要有20 20 種種, , 除甘氨酸外除甘氨酸外, , 均有手性且都為均有手性且都為l l型型; ;氨基酸是形成蛋白質(zhì)的基本單元氨基酸是形成蛋白質(zhì)的基本單元; ;gglycinegly 甘氨酸p prolinepro脯氨酸aalanineala 丙氨酸v vali

4、neval纈氨酸lleucineleu 亮氨酸iisoleucineile異亮氨酸m methioninemet 蛋氨酸c cysteinecys 半胱氨酸fphenylalaninephe 苯丙氨酸 y tyrosinetyr酪氨酸w tryptophantrp色氨酸h histidinehis組氨酸klysinelys 賴氨酸r argininearg 精氨酸qglutaminegln 谷氨酰胺 n asparagineasn 天冬酰胺eglutamic acid glu 谷氨酸d aspartic acid asp 天冬氨酸sserineser絲氨酸t(yī) threoninethr 蘇氨酸氨

5、基酸密碼氨基酸密碼rchcoonh315.1.3 氨基酸的性質(zhì)氨基酸的性質(zhì)15.1.3.1 氨基酸的兩性氨基酸的兩性氨基酸在固態(tài)時主要以內(nèi)鹽形式存在氨基酸在固態(tài)時主要以內(nèi)鹽形式存在,具有高熔點具有高熔點, 難溶于非極性有機溶劑難溶于非極性有機溶劑;氨基酸在水溶液中為兩性離解；氨基酸在水溶液中為兩性離解；兩兩性性離離子子負負離離子子正正離離子子oh h3+o+rchcoohnh3rchcoonh3rchcoonh2h2o+在水溶液中氨基酸離解為正離子和負在水溶液中氨基酸離解為正離子和負離子的量是不相等的離子的量是不相等的, , 一般負離子的一般負離子的量要多量要多, ,為使正負離子的量相等為使正

6、負離子的量相等, , 需要需要加入適量的酸加入適量的酸, , 此時溶液的此時溶液的phph值稱為值稱為氨基酸的等電點氨基酸的等電點; ;等電點即等電點即ip(ip(isoelectric point): ): 表示表示氨基酸處于電中性時的氨基酸處于電中性時的phph值值; ;中性氨基酸中性氨基酸: ip7;酸性氨基酸酸性氨基酸: ip3;堿性氨基酸堿性氨基酸: ip7;在等電點時氨基酸以兩性離子存在在等電點時氨基酸以兩性離子存在, 處于電中性處于電中性, 在電場中不移動在電場中不移動;在等電點時氨基酸溶解度最小在等電點時氨基酸溶解度最小, 易結(jié)易結(jié)晶析出晶析出;15.1.3.2 氨基酸的氨基端

7、的反應氨基酸的氨基端的反應與亞硝酸反應與亞硝酸反應: : 能定量放出氮氣能定量放出氮氣, , 是是范氏范氏(van slyke)(van slyke)氨基測定法的原理氨基測定法的原理; ;rch coohnh2hno2rch coohoh+ h2on2+與甲醛的反應與甲醛的反應: : 使堿性消失使堿性消失, , 用于羧用于羧基含量的測定基含量的測定; ;rch coohnh2hchorchcoohn ch2rchcoohn ch2ohch2oh或+ h2o+rch coohnh2ac2ofno2o2nh2o2 或kmno4, 酶rchcoohnhcoch3rchcoohnhno2o2nrcco

8、ohnhrccoohoh2o nh3sanger試試劑劑15.1.3.3 氨基酸的羧基端的反應；氨基酸的羧基端的反應；氨基酸的羧基具有羧酸的反應；氨基酸的羧基具有羧酸的反應；rchcoohnh2ch3ohhcllialh4rchcooch3nh2rchch2ohnh215.1.3.4 氨基酸與水合茚三酮的反應氨基酸與水合茚三酮的反應ooohoh+nh2coohr+h2o+co2o-ooon+ rcho藍藍紫紫色色水水合合茚茚三三酮酮該反應用于該反應用于 -氨基酸的顯色及鑒定氨基酸的顯色及鑒定chcnh2ocuoh2nchorro藍藍色色結(jié)結(jié)晶晶15.1.3.5 氨基酸的絡合反應氨基酸的絡合反應

9、氨基酸能與金屬離子形成絡合物氨基酸能與金屬離子形成絡合物, 氨氨基酸與銅離子能形成藍色結(jié)晶基酸與銅離子能形成藍色結(jié)晶, 用于分用于分離及鑒定離及鑒定;15.1.3.6 氨基酸的受熱反應氨基酸的受熱反應氨基酸的熱反應隨氨基與羧基位置而氨基酸的熱反應隨氨基與羧基位置而不同不同; -氨基酸受熱分子間脫水為環(huán)氨基酸受熱分子間脫水為環(huán):cohochnh2rchoochh2nr+cochnhrcochhnr哌哌嗪嗪二二酮酮2-氨氨基基酸酸+ h2o - -氨基酸受熱分子內(nèi)脫氨為氨基酸受熱分子內(nèi)脫氨為 , , - -不不飽和酸飽和酸:cohoch2chnh2cohochch+nh33-氨氨基基酸酸不不飽飽和

10、和酸酸4-氨基酸和氨基酸和5-氨基酸受熱發(fā)生分子內(nèi)氨基酸受熱發(fā)生分子內(nèi)失水形成內(nèi)酰胺失水形成內(nèi)酰胺:cohoh2ch2cch2nh2coh2ch2cch2nhcohoh2ch2cch2ch2nh2h2ch2cch2ch2nhco戊戊內(nèi)內(nèi)酰酰胺胺己己內(nèi)內(nèi)酰酰胺胺- h2o- h2o更遠位置的氨基酸受熱得聚合物更遠位置的氨基酸受熱得聚合物:coho(ch2)nchrnh2c*o(ch2)nchrhn*m- h2o聚聚酰酰胺胺cohochnh2h2ch2ch2ch2ch2nch2h2nh2ch2ch2ch2ch2n+co2氨基酸受熱還能失羧得胺氨基酸受熱還能失羧得胺:cohochnh2(h3c)2h

11、ch2c+ co2(ch3)2chch2ch2oh酶+ nh3在酶作用下某些氨基酸能同時失去羧在酶作用下某些氨基酸能同時失去羧基及氨基；基及氨基；15.2 多肽多肽(polypeptide)15.2.1 肽的結(jié)構特征肽的結(jié)構特征肽的定義肽的定義: : 由氨基酸的氨基和羧基分由氨基酸的氨基和羧基分子間縮水形成的酰胺稱為肽子間縮水形成的酰胺稱為肽; ;h2nrhnocoohr其中酰胺鍵也稱其中酰胺鍵也稱肽鍵肽鍵; ;通常把肽鏈含氨基的一端稱為通常把肽鏈含氨基的一端稱為氨基端氨基端或或n-n-端端, , 而含羧基的另一端稱為而含羧基的另一端稱為羧基羧基端或端或c-c-端端; ;ccnccnccncc

12、ncch2chch2ch2ch2coo-ohco2hch2conh2ohch3h3n+oooohhhhhhhhhservaltyraspglnch3n-端c-端肽鍵一般把分子量小于一般把分子量小于1000010000的肽鏈稱為的肽鏈稱為肽類肽類; ;把分子量大于把分子量大于1000010000的肽鏈稱為的肽鏈稱為蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)；在多肽鏈中，氨基酸殘基按一定的順在多肽鏈中，氨基酸殘基按一定的順序排列，這種排列順序稱為氨基酸順序排列，這種排列順序稱為氨基酸順序序; ;肽鍵的特點肽鍵的特點: 氮上的孤對電子與羰基氮上的孤對電子與羰基共軛共軛, 組成肽鍵的原子處于同一平面組成肽鍵的原子處于同一平面:肽鍵

13、中的肽鍵中的c-n鍵具有部分雙鍵性質(zhì)，鍵具有部分雙鍵性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)不能自由旋轉(zhuǎn):肽鍵大多以反式結(jié)構存在肽鍵大多以反式結(jié)構存在;h2nroohclcphch2ooet3nnhroohcphch2ooh2nroo ch3dcc, hobtnhrhnooch3orcbzh2pdh2nrhnooch3or去去氨氨基基端端保保護護保保護護氨氨基基端端+phch3+co2h2nroohclcphch2ooet3nnhroohcphch2ooh2nroo ch3dcc, hobtnhrhnooch3orcbzh2pdh2nrhnooch3or去去氨氨基基端端保保護護保保護護氨氨基基端端+phch3+co

14、2h2nroohclcphch2ooet3nnhroohcphch2ooh2nroo ch3dcc, hobtnhrhnooch3orcbzh2pdh2nrhnooch3or去去氨氨基基端端保保護護保保護護氨氨基基端端+phch3+co2h2nroohclcphch2ooet3nnhroohcphch2ooh2nroo ch3dcc, hobtnhrhnooch3orcbzh2pdh2nrhnooch3or去去氨氨基基端端保保護護保保護護氨氨基基端端+phch3+co2h2nroohclcphch2ooet3nnhroohcphch2ooh2nroo ch3dcc, hobtnhrhnooch

15、3orcbzh2pdh2nrhnooch3or去去氨氨基基端端保保護護保保護護氨氨基基端端+phch3+co215ii-2 h2nroohet3nnhroohh2nroo ch3dcc, hobtnhrhnooch3orbochclh3nrhnoohor去去氨氨基基端端保保護護保保護護氨氨基基端端ooc(ch3)3(h3c)3cooo(h3c)3coo+h2cch3ch3+co2(boc2o)(boc)15ii-3 天然存在的重要多肽天然存在的重要多肽在生物體中在生物體中, 多肽最重要的存在形式多肽最重要的存在形式是作為蛋白質(zhì)的亞單位是作為蛋白質(zhì)的亞單位.但是也有許多分子量比較小的多肽以但是也

16、有許多分子量比較小的多肽以游離狀態(tài)存在游離狀態(tài)存在, 這類多肽通常都具有特這類多肽通常都具有特殊的生理功能殊的生理功能, 常稱為常稱為活性肽活性肽.15iii 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)存在于所有的生物細胞中，是蛋白質(zhì)存在于所有的生物細胞中，是構成生物體最基本的結(jié)構和功能物質(zhì)構成生物體最基本的結(jié)構和功能物質(zhì).蛋白質(zhì)是生命活動的物質(zhì)基礎蛋白質(zhì)是生命活動的物質(zhì)基礎, 它參與它參與了幾乎所有的生命活動過程了幾乎所有的生命活動過程:氨基酸是構成蛋白質(zhì)的基石氨基酸是構成蛋白質(zhì)的基石;任一種蛋白質(zhì)的所有分子在氨基酸的任一種蛋白質(zhì)的所有分子在氨基酸的組成和順序以及肽鏈的長度方面都應該組成和順序以及肽鏈的長度方面都應

17、該是相同的是相同的, 即所謂均一的蛋白質(zhì)即所謂均一的蛋白質(zhì);蛋白質(zhì)的一級結(jié)構蛋白質(zhì)的一級結(jié)構蛋白質(zhì)的一級結(jié)構蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(primary structure) )包括組成包括組成蛋白質(zhì)的多肽鏈數(shù)目蛋白質(zhì)的多肽鏈數(shù)目. .多肽鏈的氨基酸順序，多肽鏈的氨基酸順序，以及多肽鏈內(nèi)或鏈間二硫鍵的數(shù)目和位置。以及多肽鏈內(nèi)或鏈間二硫鍵的數(shù)目和位置。其中最重要的是多肽鏈的氨基酸順序，它是蛋白其中最重要的是多肽鏈的氨基酸順序，它是蛋白質(zhì)生物功能的基礎。質(zhì)生物功能的基礎。蛋白質(zhì)的二級蛋白質(zhì)的二級(secondary)結(jié)構是指肽鏈的主鏈在空間的結(jié)構是指肽鏈的主鏈在空間的排列排列,或規(guī)則的幾何走向、旋轉(zhuǎn)及折疊。它

18、只涉及肽鏈主鏈或規(guī)則的幾何走向、旋轉(zhuǎn)及折疊。它只涉及肽鏈主鏈的構象及鏈內(nèi)或鏈間形成的氫鍵。的構象及鏈內(nèi)或鏈間形成的氫鍵。主要有主要有 -螺旋、螺旋、 -折疊、折疊、 -轉(zhuǎn)角。轉(zhuǎn)角。在在 -螺旋（螺旋（helix）中肽平面的鍵長和鍵角一定，肽鍵的）中肽平面的鍵長和鍵角一定，肽鍵的原子排列呈反式構型，相鄰的肽平面構成兩面角；原子排列呈反式構型，相鄰的肽平面構成兩面角；多肽鏈的各個肽平面繞同一軸旋轉(zhuǎn)，形成螺旋結(jié)構，沿多肽鏈的各個肽平面繞同一軸旋轉(zhuǎn)，形成螺旋結(jié)構，沿軸上升的距離即螺距為軸上升的距離即螺距為0.54nm，含，含20.6個氨基酸殘基，兩個氨基酸殘基，兩個氨基酸之間的距離為個氨基酸之間的距離

19、為0.15nm；肽鏈內(nèi)形成氫鍵，氫鍵的取向幾乎與軸平行，第一個氨肽鏈內(nèi)形成氫鍵，氫鍵的取向幾乎與軸平行，第一個氨基酸殘基的酰胺基團的基酸殘基的酰胺基團的-co基與第四個氨基酸殘基酰胺基基與第四個氨基酸殘基酰胺基團的團的-nh基形成氫鍵。基形成氫鍵。蛋白質(zhì)分子為右手蛋白質(zhì)分子為右手 -螺旋。螺旋。蛋白質(zhì)的二級結(jié)構蛋白質(zhì)的二級結(jié)構 - -折疊是由兩條或多條幾乎完全伸展的肽折疊是由兩條或多條幾乎完全伸展的肽鏈平行排列，通過鏈間的氫鍵交聯(lián)而形成的。鏈平行排列，通過鏈間的氫鍵交聯(lián)而形成的。肽鏈的主鏈呈鋸齒樁折疊構象肽鏈的主鏈呈鋸齒樁折疊構象在在 - -折疊中，折疊中， - -碳原子總是處于折疊的角碳原子

20、總是處于折疊的角上，氨基酸的上，氨基酸的r r基團處于折疊的棱角上并與基團處于折疊的棱角上并與棱角垂直，兩個氨基酸之間的軸心距為棱角垂直，兩個氨基酸之間的軸心距為0.35nm0.35nm； -折疊折疊 - -折疊結(jié)構的氫鍵主要是由兩條肽鏈之間形成的；折疊結(jié)構的氫鍵主要是由兩條肽鏈之間形成的；也可以在同一肽鏈的不同部分之間形成。幾乎所有也可以在同一肽鏈的不同部分之間形成。幾乎所有肽鍵都參與鏈內(nèi)氫鍵的交聯(lián)，氫鍵與鏈的長軸接近肽鍵都參與鏈內(nèi)氫鍵的交聯(lián)，氫鍵與鏈的長軸接近垂直。垂直。 - -折疊有兩種類型。一種為平行式，即所有肽鏈的折疊有兩種類型。一種為平行式，即所有肽鏈的n-n-端都在同一邊。另一種為反平行式，即相鄰兩條端都在同一邊。另一種為反平行式，即相鄰兩條肽鏈的方向相反。肽鏈的方向相反。0000 -轉(zhuǎn)角（轉(zhuǎn)角（ -turn）在-轉(zhuǎn)角部分，由四個氨基酸殘基組成;彎曲處的第一個氨基酸殘基的 -c=o 和第四個殘基的 n-h 之間形成氫鍵，形成一個不很穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)構。這類結(jié)構主要存在于球狀蛋白分子中。蛋白質(zhì)的三級結(jié)