第一章氨基酸与蛋白质 上册P123 1.1氨基酸 (一)蛋白质水解最后成为氨基酸混合物 酸水解得19种L-AA,色氨酸破坏。 碱水解得色氨酸,其余氨基酸消旋破坏 酶水解不消旋破坏,但水解不彻底 (二)a-氨基酸的一般结构 生物体内已发现氨基酸180种,常见氨基酸20种 1.2氨基酸的分类:常见蛋白质氨基酸,不常见蛋白质氨基酸,非蛋白氨基酸 (一)常见蛋白质氨基酸,或称基本氨基酸。每个氨基酸可用三个字母或单字母 简写表示。按侧链R基不同进行分类。 (1)按R基化学结构分类 1.脂肪族氨基酸15个 ①.中性氨基酸5个 甘氨酸 Glycine氨基乙酸GilG无旋光 丙氨酸 Alanine a氨基丙酸AlaA 缬氨酸 Valine a氨基-β-甲基丁酸alV 亮氨酸 Leusine a氨基-y-甲基戊酸LeuL 异亮氨酸 I soleucine a-氨基-β-甲基戊酸IeI ②.含羟基或硫氨基酸4个 丝氨酸 Serine a-氨基-β-羟基丙酸SerS 苏氨酸 Threonine a-氨基-β-羟基丁酸ThrT 半胱氨酸 Cysteine a-氨基β基丙酸CysC 甲硫氨酸 Methionine 氨基-γ-甲硫基丁酸MetM ③.酸性氨基酸及其酰胺4个 天冬氨酸 Aspartic acid a-氨基丁二酸AspD 谷氨酸 Glutamic acid a-氨基戊二酸GuE 天冬酰胺 Asparagine a-氨基丁二酸一酰胺AsnN 谷氨酸胺 Glutamine a-氨基戊二酸一酰胺GnQ ④.碱性氨基酸2个 赖氨酸 Lysine a,ε-二氨基已酸LysK 精氨酸 Arginine a-氨基-6-胍基戊酸ArgR 2.芳香族氨基酸3个 苯丙氨酸 Phenylalanine-氨基β苯基丙酸PheF 酪氨酸 Tyrosine a-氨基-B-对羟苯基丙酸TyrY 色氨酸 Tryptophan a-氨基-β-吲哚基丙酸TpW 3.杂环族氨基酸2个 组氨酸 Histid ineα-氨基-β-咪唑基丙酸HisH 脯氨酸 Proline a-吡咯烷羧酸ProP (2)按R基极性性质分类 1.非极性R基8个 Ala(a) Val(V Leu(l) Ile() Pro(P) Phe(f) Trp(w) Met(M)
1 第一章 氨基酸与蛋白质 上册 P123 1. 1 氨基酸 （一）蛋白质水解最后成为氨基酸混合物 酸水解 得 19 种 L-AA，色氨酸破坏。 碱水解 得色氨酸，其余氨基酸消旋破坏。 酶水解 不消旋破坏，但水解不彻底。 （二）α-氨基酸的一般结构 生物体内已发现氨基酸 180 种，常见氨基酸 20 种 1. 2 氨基酸的分类：常见蛋白质氨基酸，不常见蛋白质氨基酸，非蛋白氨基酸 （一）常见蛋白质氨基酸，或称基本氨基酸。每个氨基酸可用三个字母或单字母 简写表示。按侧链 R 基不同进行分类。 （1） 按 R 基化学结构分类 1. 脂肪族氨基酸 15 个 ①. 中性氨基酸 5 个 甘氨酸 Glycine 氨基乙酸 Gly G 无旋光 丙氨酸 Alanine α-氨基丙酸 Ala A 缬氨酸 Valine α-氨基-β-甲基丁酸 Val V 亮氨酸 Leusine α-氨基-γ-甲基戊酸 Leu L 异亮氨酸 Isoleucine α-氨基-β-甲基戊酸 Ile I ②. 含羟基或硫氨基酸 4 个 丝氨酸 Serine α-氨基-β-羟基丙酸 Ser S 苏氨酸 Threonine α-氨基-β-羟基丁酸 Thr T 半胱氨酸 Cysteine α-氨基-β-基丙酸 Cys C 甲硫氨酸 Methionine α-氨基-γ-甲硫基丁酸 Met M ③．酸性氨基酸及其酰胺 4 个 天冬氨酸 Aspartic acid α-氨基丁二酸 Asp D 谷氨酸 Glutamic acid α-氨基戊二酸 Glu E 天冬酰胺 Asparagine α-氨基丁二酸一酰胺 Asn N 谷氨酸胺 Glutamine α-氨基戊二酸一酰胺 Gln Q ④. 碱性氨基酸 2 个 赖氨酸 Lysine α，ε-二氨基已酸 Lys K 精氨酸 Arginine α-氨基-δ-胍基戊酸 Arg R 2. 芳香族氨基酸 3 个 苯丙氨酸 Phenylalanine α-氨基-β-苯基丙酸 Phe F 酪氨酸 Tyrosine α-氨基-β-对羟苯基丙酸 Tyr Y 色氨酸 Tryptophan α-氨基-β-吲哚基丙酸 Trp W 3. 杂环族氨基酸 2 个 组氨酸 Histidine α-氨基-β-咪唑基丙酸 His H 脯氨酸 Proline α-吡咯烷羧酸 Pro P （2） 按 R 基极性性质分类 1. 非极性 R 基 8 个 Ala(A) Val(V) Leu(L) Ile(I) Pro(P) Phe(F) Trp(W) Met(M)
2.极性不带电R基7个 G) Ser(s) Thr(T) Cys(c) Tyr(Y) Asn(N) GIn(Q) 3.带正电荷R基3个 Lys(K) Arg(R) HiS(H) 4.带负电荷R基2个 Asp(D) Glu(e) 另外Asx(B):AspD),Asn(N) Glx(Z): Glu(E), GIn(Q) 两个Cys常氧化形成胱氨酸 Cystie (二)不常见蛋白质氨基酸P128 为相应常见氨基酸修饰而来,如:5-羟赖氨酸,4-羟哺氨酸,γ-羧基谷 氨酸,焦谷氨酸,磷酸丝氨酸,甲状腺素等。 (三)非蛋白氨基酸P129 1.L型a-氨基酸衍生物P128 2.β、Y或δ-氨基酸 3.D-氨基酸,如D-Glu和D-Ala 常见有:肌氨酸(N-甲基甘氨酸),β-丙氨酸,γ-氨基丁酸,瓜氨酸, 鸟氨酸,高半胱氨酸。 1.3氨基酸的酸碱化学 (一)氨基酸两性解离 -H H A (质子供体)+H (质子受体) Kal= [A] [H]/ [A] pH=pKa+1gA]/ [A] K2=[A][H]/[A pH=pKa+1g[A]/[A° 综合pH=pH+1g[质子受体]/[质子供体] 由此1.由pH值、A/A或A/A测pKa 2.pKa为常数,由p计算A/A或A/A° 3.由[质子受体]/[质子供体]可计算p (1)氨解酸的pKa测定 甘氨酸解离曲线P131图3-9 I mol Gly溶于水,溶液plH=60 用1 mol naoh溶液滴定得曲线B,消耗0.5mol时,在pH9.6处有一拐点, 此时[A=[A]pH=pK2测出pK2=9.6 用1 mol hcl滴定得曲线A,当消耗0.5 mol hcl时得一拐点,pH=pKa测 出pKa=2.34 带有可解离R基的氨基酸相当于三元酸,有三个pK值,Glu和Lys滴定曲 线见P132图3-10 (二)等电点 氨基酸或其他带电颗粒处于净电荷为零的兼性离子状态时介质的pH值, 用pI表示,又称等电pH 对于Gly,pl=5.97,为曲线A和曲线B之间的拐点,Gly为兼性离子
2 2. 极性不带电 R 基 7 个 Gly(G) Ser(S) Thr(T) Cys(C) Tyr(Y) Asn(N) Gln(Q) 3. 带正电荷 R 基 3 个 Lys(K) Arg(R) His(H) 4．带负电荷 R 基 2 个 Asp(D) Glu(E) 另外 Asx(B)：Asp(D)，Asn(N) Glx(Z)： Glu(E)，Gln(Q) 两个 Cys 常氧化形成胱氨酸 Cystie （二）不常见蛋白质氨基酸 P128 为相应常见氨基酸修饰而来，如：5-羟赖氨酸，4-羟哺氨酸，γ-羧基谷 氨酸，焦谷氨酸，磷酸丝氨酸，甲状腺素等。 （三）非蛋白氨基酸 P129 1. L 型α-氨基酸衍生物 P128 2. β、γ或δ-氨基酸 3. D-氨基酸，如 D-Glu 和 D-Ala 常见有：肌氨酸（N-甲基甘氨酸），β-丙氨酸，γ-氨基丁酸，瓜氨酸， 鸟氨酸，高半胱氨酸。 1．3 氨基酸的酸碱化学 （一）氨基酸两性解离 -H + -H + A+ A 0 A - （质子供体） +H+ +H+ （质子受体） Ka1 = [A0 ] [H+ ]/ [A+ ] pH=pKa1+lg[A0 ]/ [A+ ] Ka2=[A- ][H+ ]/[A0 ] pH=pKa2+lg[A- ]/[A0 ] 综合 pH=pHa+lg[质子受体]/ [质子供体] 由此 1.由 pH 值 、A O /A+或 A - /A0测 pKa 2.pKa 为常数， 由 pH 计算 A 0 /A+或 A - /A0 3.由[质子受体]/ [质子供体]可计算 pH (1) 氨解酸的 pKa 测定 甘氨酸解离曲线 P131 图 3-9 1 mol Gly 溶于水，溶液 pH=6.0 用 1 mol NaoH 溶液滴定得曲线 B，消耗 0.5mol 时，在 pH9.6 处有一拐点， 此时[A0 ]= [A- ] pH=pKa2 测出 pKa2=9.6 用 1 mol Hcl 滴定得曲线 A，当消耗 0.5 mol HCl 时得一拐点，pH=pKa1 测 出 pKa1=2.34 带有可解离 R 基的氨基酸相当于三元酸，有三个 pKa值，Glu 和 Lys 滴定曲 线见 P132 图 3-10 （二）等电点 氨基酸或其他带电颗粒处于净电荷为零的兼性离子状态时介质的 pH 值， 用 pI 表示，又称等电 pH。 对于 Gly ，pI=5.97，为曲线 A 和曲线 B 之间的拐点，Gly 为兼性离子
净电荷为零。 等电点pH值计算 pI=1/2(pKa )+pKa Gly pI=1/2(2.34+9.60)=5.97 对于带可解离R基的氨基酸如Asp的pK.pK1=2.09pK2=3.86 等电点plp=1/2(pK+pKa2)=1/2(2.09+3.86)=2.98 同理推出 Lys pI=9.74 P133表3-3列出20种氨基酸的pK值和pI可做常数用,其中七个氨基 酸R基有pK值。 1.4氨基酸的光学性质 (一)旋光性一个无旋光G1y17个含一个不对称碳原子,两个含两个不 对称碳原子Thr和Ile,有四种光学异构体, 胱氨酸分子内部对称有内消旋体,有三种异构体。 比旋光为氨基酸物理常数之一,但随pH值变化常见氨基酸比旋光度可 用来鉴别氨基酸,P144表3-4 (三)氨基酸的紫外吸收 A max(nm) e(摩尔消光系数) 257 2.0×102 T 14×103 T 280 5.6×103 蛋白质在280nm波长下测光吸收,光吸收值越大,相对纯度越高,常用在 蛋白质提纯过程。 1.5蛋白质的共价结构 (一)蛋白质氨基酸首尾相连形成蛋白质 平均含氮量为16% 蛋白质含量=蛋白氮×625 从细菌到人类所有物种的蛋白质都由这一组20种氨基酸构成 单纯蛋白质:仅由氨基酸组成,如核糖核酸酶,肌动蛋白等。见P158 表4-1 2.缀合蛋白质:除氨基酸外,还有非蛋白部分,称为辅基或配基,如血红 蛋白、核蛋白、糖蛋白、脂蛋白等,见P158表4-2。 (二)蛋白质功能 生物界蛋白质种类估计有1010~-1012种,20种氨基酸全排列为An=2020。 1.催化(酶):生物体内化学反应几乎都是在酶催化下进行的 2.调节:基因表达调控中的蛋白因子,阻遏蛋白和激素中许多为蛋白质, 如胰岛素等 3.转运:血红蛋白输氧气,细胞色素C传递电子。 4.贮存:如种子中谷蛋白,蛋中卵清蛋白 5.运动:肌动蛋白,驱动蛋白。 6.结构:胶原蛋白,a-角蛋白。 7.信息传递:受体蛋白。 8.防御和进攻:免疫球蛋白,毒蛋白如蛇毒 9.异常蛋白:胶质蛋白
3 净电荷为零。 等电点 pH 值计算： pI=1/2(pKa+)+pKa) Gly pI=1/2(2.34+9.60)=5.97 对于带可 解离 R 基 的氨基 酸 如 Asp 的 pKa ， pKa1=2.09 pKa2=3.86 pKa3=9.82 等电点 pIP=1/2( pKa+pKa2)=1/2(2.09+3.86)=2.98 同理推出 Lys pI=9.74 P133 表 3-3 列出 20 种氨基酸的 pKa值和 pI 可做常数用，其中七个氨基 酸 R 基有 pKa值。 1. 4 氨基酸的光学性质 （一）旋光性 一个无旋光 Gly 17 个含一个不对称碳原子，两个含两个不 对称碳原子 Thr 和 Ile，有四种光学异构体。 胱氨酸分子内部对称有内消旋体，有三种异构体。 比旋光为氨基酸物理常数之一，但随 pH 值变化常见氨基酸比旋光度可 用来鉴别氨基酸，P144 表 3-4 （三）氨基酸的紫外吸收 λmax(nm) ε（摩尔消光系数） Phe 257 2.0×102 Tyr 275 1.4×103 Tvp 280 5.6×103 蛋白质在 280nm 波长下测光吸收，光吸收值越大，相对纯度越高，常用在 蛋白质提纯过程。 1．5 蛋白质的共价结构 （一）蛋白质 氨基酸首尾相连形成蛋白质。 平均含氮量为 16% 蛋白质含量 = 蛋白氮×6.25 从细菌到人类所有物种的蛋白质都由这一组 20 种氨基酸构成。 1. 单纯蛋白质：仅由氨基酸组成，如核糖核酸酶，肌动蛋白等。见 P158 表 4-1。 2. 缀合蛋白质：除氨基酸外，还有非蛋白部分，称为辅基或配基，如血红 蛋白、核蛋白、糖蛋白、脂蛋白等，见 P158 表 4-2。 （二）蛋白质功能 生物界蛋白质种类估计有 1010~1012 种，20 种氨基酸全排列为 An m=2020。 1. 催化（酶）：生物体内化学反应几乎都是在酶催化下进行的。 2. 调节：基因表达调控中的蛋白因子，阻遏蛋白和激素中许多为蛋白质， 如胰岛素等。 3. 转运：血红蛋白输氧气，细胞色素 C 传递电子。 4. 贮存：如种子中谷蛋白，蛋中卵清蛋白。 5. 运动：肌动蛋白，驱动蛋白。 6. 结构：胶原蛋白，α-角蛋白。 7. 信息传递：受体蛋白。 8. 防御和进攻：免疫球蛋白，毒蛋白如蛇毒。 9. 异常蛋白：胶质蛋白
(三)蛋白质的构象 为蛋白质具有的特有空间结构或称三维结构。在生理条件下,蛋白质只有 种或很少几种构象在能量上是有利的。 功能来自构象: 为表达蛋白质结构上不同组织层次,一般采用下列专门术语: 级结构:又称化学结构,指蛋白质多肽链氨基酸连接在一起的顺序,包 括二硫键位置,为共价键连接的全部情况。 2.二级结构:多肽链借助氢键排列成自己特有的α-螺旋和β-折叠片段(P161 图4-1),这些片段构成规则结构,并沿一维方向伸展 3.三级结构:由二级结构元件(α-螺旋,β-折叠等)构造成的总三维结构 包括一级结构中相距远的肽段之间的几何相互关系和侧链在三维空间中彼 此间相互关系 4.四级结构:寡聚蛋白质中各亚基之间在空间上的相互关系和结合方式。 寡聚蛋白是由两条或多条多肽链构成,其中每条多肽链称为亚基或亚 单位
4 （三）蛋白质的构象 为蛋白质具有的特有空间结构或称三维结构。在生理条件下，蛋白质只有 一种或很少几种构象在能量上是有利的。 功能来自构象： 为表达蛋白质结构上不同组织层次，一般采用下列专门术语： 1. 一级结构：又称化学结构，指蛋白质多肽链氨基酸连接在一起的顺序，包 括二硫键位置，为共价键连接的全部情况。 2. 二级结构：多肽链借助氢键排列成自己特有的α-螺旋和β-折叠片段（P161 图 4-1），这些片段构成规则结构，并沿一维方向伸展。 3. 三级结构：由二级结构元件（α-螺旋，β-折叠等）构造成的总三维结构， 包括一级结构中相距远的肽段之间的几何相互关系和侧链在三维空间中彼 此间相互关系。 4. 四级结构：寡聚蛋白质中各亚基之间在空间上的相互关系和结合方式。 寡聚蛋白是由两条或多条多肽链构成，其中每条多肽链称为亚基或亚 单位