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1、Protein chemistryProtein chemistry第一单元第一单元 蛋白质化学蛋白质化学( (1414学时）学时）第三章第三章 氨基酸氨基酸第四章第四章 蛋白质的共价结构蛋白质的共价结构第五章第五章 蛋白质的三维结构蛋白质的三维结构第六章第六章 蛋白质结构与功能的关系蛋白质结构与功能的关系第七章第七章 蛋白质的分离、纯化和表征蛋白质的分离、纯化和表征第第3 3章章 氨基酸氨基酸(Amino acids ) 一、一、氨基酸氨基酸-蛋白质的构件分子蛋白质的构件分子 二、二、氨基酸的分类氨基酸的分类 三、三、氨基酸的酸碱化学氨基酸的酸碱化学 四、四、氨基酸的化学反应氨基酸的化学反应
2、 五、五、氨基酸的光学活性和光谱性质氨基酸的光学活性和光谱性质 六、六、氨基酸混合物的分析分离氨基酸混合物的分析分离一一、氨基酸氨基酸-蛋白质的构件分子蛋白质的构件分子 ( (一一) )蛋白质的水解蛋白质的水解 ( (二二) )- -氨基酸的一般结构氨基酸的一般结构蛋白质水解的主要方法：蛋白质水解的主要方法： （1 1）酸水解）酸水解 （2 2）碱水解）碱水解 （3 3）酶水解）酶水解( (一一) )蛋白质的水解蛋白质的水解蛋白质水解生成蛋白质水解生成2020种游离的氨基酸种游离的氨基酸（1 1）酸水解 常用常用H H2 2SOSO4 4或或HClHCl进行水解。进行水解。l方法：方法：一般用
3、一般用6mol/L HCl6mol/L HCl， 4mol/L H4mol/L H2 2SOSO4 4 ，回流煮沸回流煮沸20h20h左右可使蛋左右可使蛋白质完全水解。白质完全水解。l优点：优点：不引起消旋作用，得到的是不引起消旋作用，得到的是L-L-氨基酸。氨基酸。l缺点：缺点：色氨酸完全被沸酸所破坏。羟基氨基酸有一小部分被分解，天色氨酸完全被沸酸所破坏。羟基氨基酸有一小部分被分解，天冬酰胺，谷氨酰胺的酰胺基被水解下来。冬酰胺，谷氨酰胺的酰胺基被水解下来。（2 2）碱水解l方法：方法：一般与一般与5mol/L NaOH5mol/L NaOH共煮共煮10-20h10-20h，即可使蛋白质完全，
4、即可使蛋白质完全水解。水解。l优点：优点：色氨酸在碱性条件下稳定。色氨酸在碱性条件下稳定。l缺点：缺点：水解过程中多数氨基酸遭到不同程度的破坏，并且产水解过程中多数氨基酸遭到不同程度的破坏，并且产生消旋现象，所得的产物是生消旋现象，所得的产物是D-D-和和L-L-氨基酸的混合物，称消氨基酸的混合物，称消旋物。此外，精氨酸脱氨，生成鸟氨酸和尿素。旋物。此外，精氨酸脱氨，生成鸟氨酸和尿素。（3 3）酶水解l优点：优点：不产生消旋现象，也不破坏氨基酸。不产生消旋现象，也不破坏氨基酸。l缺点：缺点：水解不彻底，需几种酶协调作用才能彻底水解蛋白质。水解不彻底，需几种酶协调作用才能彻底水解蛋白质。l常用蛋
5、白酶：常用蛋白酶：胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶或糜蛋白酶及胃蛋白酶等。胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶或糜蛋白酶及胃蛋白酶等。RCCOHOHNH2(二)-氨基酸的一般结构 -carbonl Proteins are biological polymers made up of many -amino-amino acid molecules that contain both an amine group and a carboxylic acid group中文根据你所学的化学知根据你所学的化学知识，从下面的氨基酸识，从下面的氨基酸结构通式可看出氨基结构通式可看出氨基酸具有哪些性质？酸具有哪些性质？(二)-
6、氨基酸的一般结构RCCOHOHNH2 -碳碳l 蛋白质是由许多氨基酸分子组成的生物多聚体或蛋白质是由许多氨基酸分子组成的生物多聚体或者是生物大分子。这些氨基酸都有一个共同特点，含一者是生物大分子。这些氨基酸都有一个共同特点，含一个氨基和一个羧基，而且是个氨基和一个羧基，而且是 - -氨基，所以称氨基，所以称 - -氨基酸。氨基酸。英文二、氨基酸的分类二、氨基酸的分类l ( (一一) )常见的蛋白质氨基酸常见的蛋白质氨基酸l ( (二二) )不常见的蛋白质氨基酸不常见的蛋白质氨基酸l ( (三三) )非蛋白质氨基酸非蛋白质氨基酸氨基酸有两种分类的方法氨基酸有两种分类的方法： （1 1）按侧链）按
7、侧链R R基的结构基的结构 （2 2）按侧链）按侧链R R基的极性基的极性( (一一) )常见的蛋白质氨基酸常见的蛋白质氨基酸（1）按侧链按侧链R基的结构分类基的结构分类Aa脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸芳香族氨基酸芳香族氨基酸:杂环氨基酸杂环氨基酸一氨基一羧基氨基酸（中性氨基酸）一氨基一羧基氨基酸（中性氨基酸）一氨基二羧基氨基酸（酸性氨基酸）一氨基二羧基氨基酸（酸性氨基酸）及其酰胺及其酰胺 : :二氨基一羧基氨基酸（碱性氨基酸）二氨基一羧基氨基酸（碱性氨基酸）Gly、Val、Leu、 Ile、 SerThr、 Cys、 MetAsp、Glu、Asn、GlnArg、 LysPhe、 Tyr His、
8、 Trp、 Pro(9)(4)(2)(2)(3)Ala、甘氨酸（甘）甘氨酸（甘）Glycine Gly GH CH COO-NH3+R丙氨酸丙氨酸（丙）（丙）Alanine Ala ANH3+CH 3 CH COO-NH3+缬氨酸缬氨酸( (缬缬) )Valine Val VNH3+CH 3 CH CH COO-NH3+CH 3亮氨酸亮氨酸( (亮亮) )Leucine Leu LCH 3 CH CH 2 CH COO-NH3+CH 3异亮氨酸异亮氨酸( (异亮异亮) )Isoleucine Ile INH3+CH 3 CH2 CH CH COO-NH3+CH 3丝氨酸丝氨酸( (丝丝) )S
9、erine Ser SNH3+HO CH 2 CH COO-NH3+苏氨酸苏氨酸(苏苏)Threonine Thr TNH3+CH3 CH CH COO-NH3+OH半胱氨酸（半胱）半胱氨酸（半胱） Cysteine Cys CNH3+HS CH 2 CH COO-NH3+胱氨酸的一半胱氨酸的一半甲硫氨酸（蛋氨酸）甲硫氨酸（蛋氨酸）Methionine Met MNH3+CH3 S CH2 CH2 CH COO-NH3+天冬氨酸天冬氨酸Aspartate Asp DNH3+-OOC CH2 CH COO-NH3+谷氨酸谷氨酸Glutamate Glu ENH3+-OOC CH2 CH2 CH
10、COO-NH3+天冬酰胺天冬酰胺Asparagine Asn NNH3+NH2 C CH2 CH COO-NH3+O谷氨酰胺谷氨酰胺Glutamine Gln QNH3+NH2 C CH2 CH2 CH COO-NH3+O精氨酸精氨酸( (精精) )Arginine Arg RNH3+NH2 C - NH - CH2 - CH2 - CH2-CH-COO-NH3+ +NH2胍基 赖氨酸赖氨酸Lysine Lys KNH3+NH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH - COO-NH3+苯丙氨酸苯丙氨酸Phenylalanine Phe FNH3+ CH 2 CH COO-
11、NH3+酪氨酸酪氨酸Tyrosine Tyr YNH3+ CH 2 CH COO-NH3+ HO 组氨酸组氨酸Histidine His HNH3+ CH 2 CH COO-NH3+HCC NHCHHN+咪唑基色氨酸色氨酸Tryptophan Try W （ Trp）NH3+ CH 2 CH COO-NH3+NH吲哚基苯并吡咯环苯并吡咯环脯氨酸脯氨酸Proline Pro PCH2-CH2-CH2-CH-COO - H H NH2+ 脯氨酸脯氨酸Proline Pro PCH2-CH2-CH2-CH-COO - H H NH2+ CHCOO-NH2CH2H2CH2C+（2 2）按侧链）按侧链R
12、 R基的极性分基的极性分AaAa极性氨基酸极性氨基酸非极性氨基酸非极性氨基酸 Phe、 Ala、Val、Leu、Ile、 Met、 Trp 、Pro不带电荷的极性氨基酸不带电荷的极性氨基酸Gly、Ser、Thr、Cys、Tyr 、 Asn、Gln带正电荷的极性氨基酸带正电荷的极性氨基酸Arg、Lys、His带负电荷的极性氨基酸带负电荷的极性氨基酸Asp、Glu、(7)（3）(2)(8)三三、氨基酸的酸碱化学氨基酸的酸碱化学 ( () )氨基酸的兼性离子形式氨基酸的兼性离子形式 ( (二二) )氨基酸的解离氨基酸的解离 ( (三三) )氨基酸的等电点氨基酸的等电点 ( (四四) )氨基酸的甲醛滴
13、定氨基酸的甲醛滴定 （五）氨基酸的物理性质小结（五）氨基酸的物理性质小结(一)氨基酸的兼性离子形式 氨基酸的氨基酸的-C-C上连接了一个羧基和一个氨基，在上连接了一个羧基和一个氨基，在中性水溶液中，羧基就会放出质子，而氨基接受质子，这样中性水溶液中，羧基就会放出质子，而氨基接受质子，这样就使一个中性形式的氨基酸分子变成了带正、负电荷相等的就使一个中性形式的氨基酸分子变成了带正、负电荷相等的两性离子两性离子. .见下图见下图CRCOOHHH2NCRCOO-HH3N+中性分子两性离子(二)氨基酸的解离氨基酸在水中的两性离子既能像酸一样放出质子。氨基酸在水中的两性离子既能像酸一样放出质子。CRHH2
14、NCRCOO-H + H+H3N+COO-作为酸作为酸也能像碱一样接受质子也能像碱一样接受质子氨基酸具有酸碱性质，是一类两性电解质。氨基酸具有酸碱性质，是一类两性电解质。CRCOOHCRCOO-HH3N+作为碱作为碱H3N+H + H+(三) 氨基酸的等电点 向氨基酸两性离子溶液中加酸，两性离子的向氨基酸两性离子溶液中加酸，两性离子的COOCOO- -就接受就接受H H+ +，氨基酸变为正离子，在电场中向负极移动。氨基酸变为正离子，在电场中向负极移动。 向氨基酸两性离子溶液中加碱，两性离子的向氨基酸两性离子溶液中加碱，两性离子的-NH-NH3 3+ +就放出就放出H H+ +，氨基酸变为负离子
15、，在电场中向正极移动。氨基酸变为负离子，在电场中向正极移动。 这里我们总可以找到某一个这里我们总可以找到某一个pHpH值使值使氨基酸所带的净电荷氨基酸所带的净电荷为为“零零”，在电场中不移动，这时溶液的，在电场中不移动，这时溶液的pHpH值就是该氨基酸值就是该氨基酸的等电点，的等电点，isoelectric point isoelectric point 以以pIpI 表示表示。 如图所示如图所示0.10.050.050.1002468101214pK1=2.34pK2=9.60pI=5.97pH加入的加入的H+ mol数数加入的加入的OH- mol数数CH2COOH H3N+(Gly+)CO
16、O-CH2H3N+COO- CH2H2N(Gly)(Gly-)Gly+ = GlyGly = Gly-甘氨酸的滴定曲线甘氨酸的滴定曲线CRCOOHHH3N+正离子正离子两性离子两性离子+OH-+H+CRHH3N+COO-CRHH2NCOO-+OH-+H+负离子负离子AaAa+Aa_实验证明，在实验证明，在pIpI时氨基酸主要以两性离子形式时氨基酸主要以两性离子形式存在，但也有少量数量相等的正负离子，还有极少存在，但也有少量数量相等的正负离子，还有极少量中性分子，每一种氨基酸都有各自的等电点。量中性分子，每一种氨基酸都有各自的等电点。氨基酸的氨基酸的pIpI可由实验测定，也可根据氨基酸羧可由实验测定，也可根据氨基酸羧基和氨基的基和氨基的pKpK值（即值（即解离常数的负对数解离常数的负对数）来确定，）来确定，pKpK的编号通常是从酸性最强基团的解离开始，分别的编号通常是从酸性最强基团的解离开始，分别用用pKpK1 1，pKpK2 2表示表示. . 一氨基一羧基氨基酸，如一氨基一羧基氨基酸，如丙氨酸丙氨酸：pK1（-COOH）=2.34， pK2（-NH3+）=9.69pI = (pK1+p
