吉林大学《有机化学》课件-第15章 氨基酸 多肽和蛋白质.pptVIP

第15章 氨基酸、多肽和蛋白质 自然界已经发现的氨基酸达几百种 通过蛋白质水解了解到构成蛋白质的氨基酸至少有20种，称之为编码氨基酸或蛋白质氨基酸。 氨基酸大体分为：编码氨基酸、非编码氨基酸 按照氨基酸的结构特征分类，如：脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸、杂环氨基酸、含硫氨基酸等。 按照氨基酸的性质分类，如：中性氨基酸、酸性氨基酸、碱性氨基酸。 20种编码氨基酸分类 中性氨基酸 15个 脂肪族氨基酸 9个 芳香族氨基酸 3个 含硫氨基酸 2个 亚氨基酸 1个 碱性氨基酸（3种） 酸性氨基酸（2种） 中性氨基酸的结构和名称 甘氨酸 Glycine 中性氨基酸的结构和名称 丝氨酸 Serine 中性氨基酸的结构和名称 半胱氨酸 Cysteine 中性氨基酸的结构和名称 苯丙氨酸Phenylalanine 中性氨基酸的结构和名称 脯氨酸 Proline 酸性氨基酸的结构和名称 天冬氨酸 Aspartate 碱性氨基酸的结构和名称 赖氨酸 Lysine 编码氨基酸的发现 在发现DNA结构的30多年中，生物体内总共发现了20个天然氨基酸。直到1986年，科学家们才取得突破，发现了第21个天然氨基酸——硒代半胱氨酸。 无色晶体，熔点较高(230—300℃)，内盐。 易溶于强酸、强碱，不同的结构在水中溶解度差别大，不易溶于有机溶剂。 多有旋光活性。 是多肽和蛋白质生物合成的基本反应 组成肽的氨基酸种类和数量 肽链中氨基酸残基的排列顺序 （一）蛋白质的组成和分子大小 蛋白质存在于所有的生物细胞中，参与了几乎所有的生命活动过程，是生命活动的物质基础。 （二 ）蛋白质的分类 小分子蛋白质和多肽之间无严格的界限 （1）蛋白质一般相对分子质量在6000以上；多肽在6000以下。 （2）蛋白质有相对严密和比较稳定的空间结构；多肽的空间结构比较易变，具有可塑性。 外形接近球形或椭圆形。溶解性较好，能形成结晶，大多数蛋白质属于这一类。 依据蛋白质的组成分类： 简单蛋白、复合蛋白 蛋白质的一级结构 蛋白质分子的构象及其维系力 蛋白质构象：指蛋白质分子中所有原子在三维空间中的排布（也称空间结构、高级结构、立体结构或三维结构等）。 蛋白质构象主要包括：二级结构、三级结构和四级结构。 二硫键图解 非共价键 蛋白质的二级结构 蛋白质的二级结构是指肽链的主链在空间的排列,或规则的几何走向、旋转及折叠。它只涉及肽链主链的构象。 维系二级主链构象稳定的最主要因素是：链内或链间由肽键基团之间形成的氢键。 主要有?-螺旋、?-折叠、?-转角、无规卷曲等 多肽链中的各个肽平面围绕同一轴旋转，形成螺旋结构，螺旋一周，沿轴上升的距离即螺距为0.54nm,含3.6个氨基酸残基；两个氨基酸之间的距离为0.15nm; 肽链内形成氢键，氢键的取向几乎与轴平行，第一个氨基酸残基的酰胺基团的-CO基与第四个氨基酸残基酰胺基团的-NH基形成氢键。 蛋白质分子多为右手?-螺旋。 ?-折叠片层 ?-折叠片层是由两条或多条几乎完全伸展的肽链平行排列，通过链间的氢键交联而形成的。肽链的主链呈锯齿状折叠构象。 在?-折叠中，?-碳原子总是处于折叠的角上，氨基酸的 R 基团处于折叠的棱角上并与棱角垂直，两个氨基酸之间的轴心距为0.35nm。 ?-转角 在?-转角部分，由四个氨基酸残基组成； 弯曲处的第一个氨基酸残基和第四个残基之间形成氢键，形成一个不很稳定的环状结构。 蛋白质的三级结构 由于肽链的不同区段之间的相互作用，而在二级结构基础上进一步盘绕、折叠形成的包括主链和侧链构象在内的特征三维结构。 纤维蛋白只有一类二级结构构象单元；球状蛋白可以形成三级以上结构。 猪胰岛素的三级空间结构 蛋白质的四级结构 亚基或亚单位：指构成四级结构的每条具有三级结构的多肽链。 蛋白质的四级结构：指由多条亚基通过非共价键聚合而成的特定的蛋白质构象。 四级结构涉及的是各个亚基在这些蛋白质中的空间排列方式及亚基之间的相互作用关系。 维持亚基之间的化学键主要是疏水作用。 血红蛋白的一级～四级结构 （四）蛋白质的性质 分子直径1-100nm，在胶体的质点范围内。 蛋白质的沉淀 蛋白质溶液稳定的主要因素：水化膜和电荷。 破坏稳定因素，将使蛋白质分子发生聚集而沉淀。 蛋白质沉淀的方法 等电点沉淀法：破坏电荷。 盐析法：破坏水化膜和电荷。常用盐有（NH4)2SO4、Na2SO4、NaCl、MgSO4。 有机溶剂沉淀法：破坏水化膜，低温、稀浓度可保持活性。 重金属盐沉淀法：pH pI，带负电，与Mn+成盐沉淀，变性。 某些酸的沉淀： pH pI ，带正电，与酸根成盐沉淀，变性。 加热变性沉淀法：少量盐促进蛋白质加热凝固，变性。卤水点豆腐。 蛋白质的变性 蛋白质变性的实质 蛋白质的一般变性主要是空间构象的破坏，主要涉及的是