生物化学 氨基酸和多肽.pptVIP

第3章 蛋白质(Protein) 最重要的一类生物大分子,存在于所有的生物细胞中,是构成生物体最基本的结构物质和功能物质。 氨基酸 多肽 蛋白质 蛋白质的结构 多肽的化学合成 蛋白质功能的多样性 蛋白质是最重要的一类生物大分子, 存在于所有的生物细胞中,是构成生物体最基本的结构物质和功能物质, 参与了几乎所有的生命过程：催化作用、生物调节、物质转运、免疫作用、运动、结构成分、贮存等。 （1）催化　作为生物体新陈代谢的催化剂—酶，酶是蛋白质中最大的一类，酶的催化效率远大于合成的催化剂。酶催化的反应速率为非催化速率的1016倍。 （2）调节　许多蛋白质能调节其他蛋白质执行其生理功能的能力，如：胰兰氏小岛及?细胞分泌的胰岛素，是调节动物体内血糖代谢的一种激素。 （3）物质转运　如:红细胞里的血红蛋白输送氧气，将氧气从肺转运到其他组织；血清清蛋白将脂肪酸从脂肪组织转运到各器官。 （4）防御和进攻　免疫球蛋白（抗体），抗体是在外来的蛋白质或其他高分子化合物即所谓抗原的影响下由淋巴细胞产生，并能与相应的抗原结合而排除外来物质对生物体的干扰。 （5）运动　某些蛋白质赋予细胞以运动的能力，肌肉收缩和细胞游动是细胞具有这种能力的代表。如：肌动蛋白和肌球蛋白。 3.1 氨基酸、多肽和蛋白质 1. 蛋白质的化学组成 蛋白质中各元素组成百分比约为： 　C 50%； H 7%； O 23%； N 16%； 　 S 0-3%；其它 微量 生物组织中的含氮量近似地看作蛋白质的含氮量 蛋白质含量（克）=每克生物样品中含氮的克数 ? 6.25 2. 氨基酸是蛋白质的基本结构单元 生物界蛋白质种类约在1010-1012数量级,分子量范围：6000-1000,000 道乐顿(dalton), 归根结底, 蛋白质由20种基本氨基酸—所组成。 多肽是由氨基酸以酰胺键形式连接而成的线形大分子。多肽被合成后，可能就能够执行其功能，也可能其结构还要发生更多的化学修饰。 蛋白质还要发生特定的折叠，成为固定的三维结构，蛋白质的生物功能决定于它的高级结构，高级结构是由一级结构即氨基酸序列决定的。 3.2 氨基酸 3.2.1 氨基酸的结构和分类 不常见的氨基酸： 由常见氨基酸衍生而来 3.2.2 氨基酸的旋光性 3.2.3 氨基酸的酸碱性质 1. 氨基酸的两性解离 例：中性氨基酸的分步解离： 3.2.4 氨基酸的化学性质 氨基被羟甲基化后，碱性下降，其pK2’值减少2?3个pH单位，移至7附近。这时可以用酚酞作为碱滴定氨基酸氨基的指示剂。 由于此法与碱滴定普通的一元酸相同，因而可以用来直接测定氨基酸的浓度。 （3）与酰化试剂反应 氨基酸的氨基与酰氯或酸酐在弱碱溶液中发生作用时，氨基即被酰基化，例如：与苄氧甲酰氯（carbobenzyloxychloride）反应 酰化试剂还有： （4）烃基化反应 －NH2上的H原子被烃基取代，例：与2,4-二硝基氟苯（2,4-dinitroflurobenzene DNFB, FDNB）反应 （5）形成西佛碱反应—与醛酮的加成消除反应 （6）脱氨基反应 在氨基酸氧化酶作用下，发生脱氨基反应生成?-酮酸： 在转氨酶催化下，?－氨基可以转移到?－酮酸上 2. ?－羧基参与的反应 （3）成酰卤的反应-使羧基活化 —NH2被保护后，与PCl3、PCl5 或亚硫酰氯反应： 使羧基活化，在多肽人工合成中常用 （4）叠氮化反应—羧基活化的一种方法 酰基氨基酸的甲酯或乙酯与无水肼反应，再与亚硝酸反应。氨基酸叠氮化合物常用于肽的人工合成。 （2）成肽反应 一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基可以缩合成肽，成肽反应是蛋白质生物合成基本反应。 4. 侧链基团的反应 侧链官能团：-OH、-SH（包括二硫键）、氨基、羧基、芳香基、咪唑基、胍基、甲硫基等。 （1）巯基的反应 半胱氨酸的巯基-SH，在高pH条件下，发生解离： -SH在弱碱条件下与卤代烃的反应，如苄氯、碘乙酰胺可用于巯基的保护。 (c) 与二硫硝基苯甲酸（dithionitrobenzoic acid,DTNB）发生硫醇-二硫化物交换反应。其产物硫硝基苯甲酸在pH 8.0时，在412 nm 处有强吸收，可用比色法定量测定半胱氨酸的含量。 (d) –SH的氧化 （2）羟基的反应 Ser与Thr中含有羟基 -OH与酸作用形成酯，例：Ser与磷酸结合，酪蛋白中含有大量丝氨酸磷酸酯 （3）咪唑基的性质 His的咪唑基，pKR’为6.0,在生理条件下具有缓冲作用，His在中性条件下，如下解离平衡： 与ATP发生磷酰化反应，形成磷酸组氨酸，从而使酶活化 （4）甲硫基的反应 -SCH3是强亲核基团，与烃化试剂易形成锍盐。 在