[理学]第2章 蛋白质的构件—氨基酸.ppt

第2章 蛋白质的构件—氨基酸 在生物体内,蛋白质(protein)是一类最重要的生物分子,是生物功能的主要载体。蛋白质和核酸构成细胞原生质(protoplasm)的主要成分,而原生质是生命现象的物质基础。 自然界中存在的、种类以千万计的蛋白质在结构和功能上的多样性归根结底是由20种构件氨基酸的内在性质造成的。 构成蛋白质20种氨基酸的内在性质: 1.聚合能力 2.独特的酸碱性 3.氨基酸侧链的结构和化学官能度的多样性 4.手性 一、蛋白质的化学组成和分类 １、蛋白质的化学组成 二、蛋白质的水解 蛋白质可以被酸、碱或蛋白（水解）酶催化水解。在水解过程中,被逐渐降解成相对分子量越来越小的肽（片）段或称肽碎片,直到最后成为氨基酸的混合物。 根据蛋白质的水解程度,可分为完全水解和部分水解两种情况。完全水解或称彻底水解,得到的水解产物是各种氨基酸的混合物;部分水解即不完全水解,得到的产物是各种大小不等的肽段和氨基酸。 酸、碱和酶三种水解方法及其优缺点:（P16） (1) 酸水解 (2) 碱水解 (3) 酶水解 三、α-氨基酸的一般结构 地球上天然形成的AA300种以上。构成蛋白质的AA只有20余种，（除脯氨酸外）且都是α-氨基酸。 ----C-C-C-C-COOH γβα ----C-C-C-C(NH2)-COOH α-氨基酸 ----C-C-C(NH2)-C-COOH β-氨基酸 ----C-C(NH2)-C-C-COOH γ-氨基酸 氨基酸含有氨基和羧基，具有两性电离性 大多数AA在中性pH时呈兼性离子状态: 除甘氨酸外，19种AA都具有旋光性。 除胱氨酸和酪氨酸外，其余AA都能溶于水。 四、氨基酸的分类 （一）常见的蛋白质氨基酸 （二）不常见的蛋白质氨基酸 （三）非蛋白质氨基酸 (二)不常见的蛋白质氨基酸 除上述20种基本氨基酸外,在某些蛋白质种还存在一些不常见的氨基酸(如图2-7) ,它们都是由多肽中相应的常见氨基酸修饰而来的。 (三) 非蛋白氨基酸 除了参与蛋白质组成的20多种氨基酸外,还在各种组织和细胞中找到200多种其它氨基酸。这些氨基酸大多是蛋白质中存在的L型α-氨基酸衍生物(图2-8)。但是有一些是β- ，γ-，或δ-氨基酸,并且有些是D-型氨基酸。这些氨基酸中有些是重要的代谢中间物。 五、氨基酸的酸碱性 (一) 氨基酸的解离 氨基酸在晶体和水中以兼性离子(zwitterion)也称偶极离子(dipolar ion)的形式存在,极少数为中性分子(只存在于溶液中) [A+]= [A-]= 当到达等电点时, [A+]=[A-] 方程两边取负对数, －㏒Ka1－Ka2=－㏒ [H+]2 －㏒ [H+]=pH , －㏒Ka1=pk1(解离常数), －Ka2=pk2 2 pH=pk1+pk2 令pI为等电点时的pH,则侧链不含离解基团的中性氨基酸 pI=(pk1+pk2)/2 (二)氨基酸的等电点 等电点（pI）：当氨基酸溶液为某一pH值时，AA主要以兼性离子的形式存在，分子中所含的正负电荷数目相等，净电荷为零。这一pH值即为AA的等电点 （pI）。在pI时，AA在电场中既不向正极也不向负极移动，即处于两性离子状态。在等电点以上的任一pH值，氨基酸带有净负电荷，在电场中向正极移动。在低于等电点的任一pH值，氨基酸带有净正电荷，在电场中将向负极移动。 在一定的pH值范围内，氨基酸溶液的pH值离等电点愈远，氨基酸所携带的净电荷量愈多。 对于R基不解离的中性氨基酸来说,其等电点是它的pKa1和pKa2的算术平均数。 pI = (pKa1 + pKa2 )/2 对有多个可解离基团的氨基酸来说,只要写出它的解离公式,然后取等电点兼性离子两边的pKa值的平均值,则得其pI值。 六、氨基酸的化学反应 氨基酸的化学反应是指它的a-羧基、a-氨基和R基团侧链上的官能团参加的反应。所有氨基酸的a-羧基和a-氨基呈现相似的化学反应性。侧链的化学反应性则各不相同,这取决于官能团的本质。 (一) a-羧基反应: