2氨基酸和肽

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,2.,氨基酸和肽,所有的蛋白质（生物界：,10,10,10,12,种）主要由,20,种氨基酸构成，这,20,种氨基酸是生物界通用的或标准的氨基酸。,氨基酸是蛋白质的构件分子。,L-,氨基酸的基本结构,C,H,H,2,N,COOH,R,碳原子,不对称碳原子,侧链,二十种氨基酸除,Gly,外全是,L-,型。,Pro,呢？,残基：在肽链中每个氨基酸都脱去一个水分子，脱水后的残余部分叫残基（,residue),因此蛋白质肽链中的氨基酸统统是残基形式。,自然选择了,L-,型氨基酸，,D-,型没有营养价值，,仅存在于缬氨霉素、短杆菌肽等极少数寡肽之中，没有在蛋白质中发现。,D,：,dextro,右 ；,L,：,levo,左,表,2.1,二十种常见蛋白质氨基酸,名称与符号,英文名称 中文名称 三字母缩写 单字母符号,alanine,丙氨酸,AlaA,arginine,精氨酸,ArgR,asparagine,天冬酰,胺,Asn AsxN,aspartic acid,天冬氨酸,Asp AsxD,cystine,半胱氨酸,CysC,glutamine,谷氨酰胺,Gln GlxQ,glutamic acid,谷氨酸,Glu GlxE,glycine,甘氨酸,GlyG,histidine,组氨酸,HisH,isoleucine,异亮氨酸,IleI,leucine,亮氨酸,LeuL,lysine,赖氨酸,LysK,methionine,甲硫氨酸,MetM,phenylalanine,苯丙氨酸,PheF,proline,脯氨酸,ProP,serine,丝氨酸,SerS,threonine,苏氨酸,ThrT,tryptophan,色氨酸,TrpW,tyrosine,酪氨酸,TyrY,valine,缬氨酸,ValV,2.1.2,二十种氨基酸的分类,据营养学分类,必需,非必需,据,R,基团化学结构分类,脂肪族,A,（中性、含羟基或巯基、酸性、碱性）,芳香族,A(Phe,、,Tyr,、,Trp),杂环,(His,、,Pro),据,R,基团极性分类,极性,R,基团,AA,非极性,R,基团,AA,（,9,种）,不带电荷,（,6,种）,据氨基、羧基数分类,一氨基一羧基,一氨基二羧基,(Glu,、,Asp),二氨基一羧基,(Lys,、,His,、,Arg),人必需氨基酸,Trp Ile Phe Met Thr Val,His,Arg,Lys Leu,带电荷：正电荷,（,种）负电荷,（,种）,甘氨酸 （,Gly,G,）,丙氨酸 （,Ala,A,）,缬氨酸 （,Val,V,）,亮氨酸 （,Leu,L,）,异亮氨酸 （,Ile,I,）,中性脂肪族氨基酸,p11,含羟基（醇类）和含硫脂肪族氨基酸,p11,丝氨酸 （,Ser,S,）,苏氨酸 （,Thr,T,）,半胱氨酸 （,Cys,C,）,甲硫氨酸 （,Met,M,）,酸性氨基酸及酰胺,p11,天冬氨酸 （,Asp,D,）,谷氨酸 （,Glu,E,）,天冬酰胺 （,Asn,N,）,谷氨酰胺 （,Gln,Q,）,碱性氨基酸,p11,赖氨酸 （,Lys,K,）,精氨酸 （,Arg,R,）,组氨酸 （,His,H,）,杂 环氨基酸,杂环氨基酸,p127,组氨酸,(,咪唑基,),（,His,H,）,脯氨酸 （,Pro,P,）,芳香族氨基酸,p12,苯丙氨酸 （,Phe,F,）,酪氨酸 （,Tyr,Y,）,色氨酸,(,吲哚基,),（,Trp,W,）,Trp,Tyr,和,Phe,的紫外吸收,紫外吸收,色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在,280 nm,附近。,大多数蛋白质含有这两种氨基酸残基，所以测定蛋白质溶液,280nm,的光吸收值是分析溶液中蛋白质含量的快速简便的方法。,芳香族氨基酸的紫外吸收,几种特殊氨基酸,脯氨酸,（亚氨基酸）,半胱氨酸,+,胱氨酸,二硫键,-,H,H,同一个氨基酸分子上可以即有正电荷又有负电荷，故称为两性电解质。,在水溶液中，氨基和羧基在不同的,pH,条件下表现出不同的解离状态，在特,定,的,pH,条件下会呈电荷中性，这时的,pH,称为等电点（,isoelectric point),以符号,pI,来表示。,PI,是氨基酸的重要常数之一，它的意义在于，物质在,PI,处的溶解度最小，是分离纯化物质的重要手段。,2.2,氨基酸的酸碱,特性,氨基酸,为,两性电解质,氨基酸的酸碱滴定,当溶液的,PH,值,PI,时，,aa,带电为,+/-,？,当溶液的,PH,值,PI,时，,aa,带电为,+/-,？,对于所有的,R,基团不解离的氨基酸而言（即解离只发生在,-,羧基和,-,氨基上），计算起来非常简单：,PI,（,PK1+PK2,）,/2,若是碰到,R,基团也解离的，氨基酸就有了多级解离，这个公式就不好用了，比如,Lys,、,Glu,、,Cys,等。,氨基酸等电点的计算,在这种情况下可以按下面的步骤来计算：,由,PK,值判断解离顺序，总是,PK1 PK2,PK3,，即谁的,PK,值小，谁就先解离。,按照解离顺序正确写出解离方程式：简式，注意解离基团的正确写法。,找出呈电中性的物质，其左右,PK,值的平均值就是氨基酸的等电点：,PI,（,PK,左,+PK,右,）,/2,氨基的化学反应,:,与,茚三酮,(ninhydrin),的反应,定量定性测定,与,2,4-,二硝基氟苯,(DNBF),的反应,（,sanger,反应）用于蛋白质,N-,端测定,与,二甲基氨基萘磺酰氯,(DNS-Cl),的反应,测序,与,Edman,试剂,(,苯异硫氰酸酯,PITC),和,测序,有色,Edman,试剂,的反应,（,Edman,反应）用于蛋白,N-,端测定，,蛋白质顺序测定仪设计原理的依据,2.3,氨基酸的特征化学反应,紫色物质，用于,氨基酸,的比色测定和纸层析显色,与水含茚三酮的反应：,氨基酸与,2,4,一二硝基氟苯,(DNFB),的反应,（,sanger,反应）,DNFB,（,dinitrofluorobenzene,）,DNP-AA(,黄色,),+,+,HF,弱硷中,氨基酸,氨基酸与苯异硫氰酯（,PITC,）的反应,（,Edman,反应）,PITC,（,phenylisothiocyanate,）,+,苯乙内酰硫脲衍生物,(PTH-AA),（,phenylisothiohydantion-AA,）,弱碱中,(40,0,C),(,硝基甲烷,40,0,C),H,+,Edman,水解：,异硫睛酸苯酯,（）,2.4,肽,*,肽键,(peptide bond),是由一个氨基酸的,-,羧基与另一个氨基酸的,-,氨基脱水缩合而形成的化学键。,（一）肽,(peptide),+,-,H,OH,甘氨酰甘氨酸,肽键,*,肽,是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化合物。,*,两分子氨基酸缩合形成,二肽,，三分子氨基酸缩合则形成,三肽,*,肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团不全，被称为,氨基酸残基,(residue),。,*,由十个以内氨基酸相连而成的肽称为,寡肽,(oligopeptide),，,由更多的氨基酸相连形成的肽称,多肽,(polypeptide),。,肽,(,peptide),是氨基酸的线性聚合物，因此也常称肽链,(,peptide chain,),。,寡肽：,3-10,，无构象，谷胱甘肽是,3,肽,多肽：,10-50,，介于之间，胰高血糖素是,29,肽,蛋白质：,50,以上，有特定的构象，胰岛素是,51,肽。,是由一条或多条多肽链构成的大分子。,肽的种类,肽的表示法,N,端、,C,端的概念,：,肽链的两个端点,N,端的氨基酸残基的,-,氨基未参与肽键的形成，,C,端的氨基酸残基的,-,羧基未参与肽键的形成。,写法和读法：,规定书写方法为,N,端,C,端，例如：,Ala-Gly-Phe,，读作：丙氨酰甘氨酰苯丙氨酸。,注意有时会看到一些奇怪的写法，比如：,NH2-Ala-Gly-Phe-COOH,，或,H-Ala-Gly-Phe-OH,，均属于画蛇添足，但,Ala-Gly-Phe-NH2,则表示,C,端被酰胺化了。,若有必要从,C,端,N,端写，则必须标明，,如（,C,）,Phe-Gly Ala,（,N,）,N,末端,C,末端,牛核糖核酸酶,2.5,天然存在的活性肽,类别：激素、抗菌素、辅助因子,实例：,1.,谷胱甘肽（结构见后）,2.,催产素和加压素：,9,肽或环,8,肽，都是脑垂体后叶激素，都有升血压、抗利尿、刺激子宫收缩、排乳的作用，催产素促进遗忘，加压素增强记忆。,3.,短杆菌肽（见后）和放线菌素,4.,促甲状腺素释放因子：,TRF,，是个三肽,5.,胰高血糖素：,29,肽，升高血糖，作用同肾上腺素。,1.,谷胱甘肽,(glutathione,GSH),GSH,过氧化物酶,H,2,O,2,2GSH,2H,2,O,GSSG,GSH,还原酶,NADPH,+,H,+,NADP,+,习题参考答案,1.3,側链,p23,a.,含有一个羟基：,Ser Thr Tyr,b.,含有一个氨基：,Lys,c.,含有一个具有芳香性质的基团：,Phe Tyr Trp,d.,含有分支的芳脂肪族烃链：,Leu Ile Val,e.,含有硫：,Cys Met,1.4 b,在,pH1,，,4,，,8,，,12,时组氨酸的净电荷分别是多少？,pK1=1.82 pK2=6.0 pK3=9.17,His,+,His,+-,His,+-,His,-,Henderson-Hasselbalch,公式：,1=1.82+lg(His+-/His+)lg(His+-/His+)=-0.82,lg(1/10,0.82,)=lg(1/6.6),His,+-,=13%,His,+,=87%,所以在,pH=1,时，组氨酸的净电荷数为,+1.87,8=9.17+lg(His-/His+-)lg(His-/His+-)=-1.17,lg(1/10,1.17,)=lg(1/14.8)His,-,=6%His,+-,=94%,所以在,pH=8,时，组氨酸的净电荷数为,-0.06 pI=7.59,P49,第,2,题,头发生长速度,15cm20cm/,年,0.15mX10,9,/365X24X60X60,=0.15mX10,9,/3.154X10,7,=4.756nm/s,or,=0.20mX10,9,/3.154X10,7,=6.341nm/s,每个,aa,的伸展长度：,0.54nm/3.6=0.15nm,4.756/0.15=31.7/s,or,6.341/0.15=42.3/s,P49,第,4,题,A=,CL Trp,=3400/mol.cm,A=0.1,代入得,C=2.94x10,-5,mol,已知此蛋白的,MW,为,1x10,5,且含有,3,个,Trp.,所以该溶液的蛋白质浓度为：,2.941x10,-5,x 1x10,5,/3=0.98mg/ml,P65,第,7,题,1,由酸水解得,Ala,Arg,Leu,Met,Phe,Thr,2Val,这说明了肽链的,aa,组成。,2 Sanger,试剂处理得：,DNP-Ala,这说明了肽链的,N,端是,Ala,3,胰蛋白酶处理得一个三肽：,Ala,Arg,Thr,和一个,五肽,Leu,Met,Phe,2Val,由于胰蛋白酶只能催化,Lys,、,Arg,的羧基侧的肽键,的水解，故三肽的排列为：,Ala,-Thr-,Arg,当以,Sanger,试剂处理得,DNP-Ala,和,DNP-Val,Ala,是三肽的,N,端，,Val,是五肽的,N,端,Ala,-Thr-Arg-,Val,(Leu,Val,Met,Phe),4,溴化氢处理得一个六肽：,Ala,Arg,高丝氨酸内酯,Thr,Val,和一个二肽：,Leu,和,Phe,，当用,Sanger,试剂处理得,DNP-Ala,和,DNP-Leu,Sanger,试剂处理说明，二肽的排列是：,Leu,-Phe,溴化氢处理说明，六肽的,C,端是