《氨基酸和蛋白质》word版

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1、第3章氨基酸和蛋白质一、教学大纲基本要求氨基酸的结构特点和构型、物理和化学性质以及氨基酸的分离和分析。肽和肽键的结构和性质以及生物学功能。蛋白质的结构层次，一级结构测定，一级结构与生物功能。蛋白质二级结构，肽链的构象，二级结构的基本类型，超二级结构与结构域和纤维状蛋白质。一级结构决定高级结构，维持三级结构的作用力，球状蛋白质的结构域和三级结构的功能，蛋白质四级结构与功能与功能，免疫球蛋白的结构与功能。蛋白质两性性质及应用，胶体性质与蛋白质沉淀，蛋白质的变性，分离纯化蛋白质的主要方法。二、本章知识要点（一）氨

2、基酸1．蛋白质的组成蛋白质是由20种基本氨基酸组成的。用酸、碱或蛋白酶可以分别将蛋白质水解，生成游离的氨基酸。2．氨基酸的结构与分类常见的蛋白质氨基酸（基本氨基酸）有20种，是构成蛋白质的结构单元。20种基本氨基酸中，有19种氨基酸是a－氨基酸，即与羧基相邻的a－碳原子上都有一个氨基。脯氨酸是亚氨基酸。各种氨基酸的区别在于侧链R基的不同，根据R基团结构的不同，可以将20种氨基酸分为脂肪族、芳香族和杂环族3类。按照R基团的极性性质，又可以将20种氨基酸分为4类：非极性R基氨基酸，不带电荷的极性R基氨基酸，带正

3、电荷的R基氨基酸，带负电荷的R基氨基酸。氨基酸侧链R基的性质决定了蛋白质的结构特点、性质和功能。不常见的蛋白质氨基酸有10多种，在蛋白质中由基本氨基酸经过修饰生成的。3．氨基酸的两性性质在结晶状态或在水溶液中，氨基酸主要以两性离子形式存在。a－羧基pK1在2.0左右，当pH>3.5，a－羧基主要以－COO-形式存在。a－氨基pK2在9.4左右，当pH<8.0时，a－氨基主要以a－NH+3形式存在。氨基酸在pH3.5－8.0时，带有相反电荷，是两性离子。在溶液中，氨基酸带有的电荷性质和电荷量随溶液pH值变化而

4、变化。甘氨酸溶点232℃，比相应的乙酸（16.5℃）和乙胺（－80.5℃）都高，可推测氨基酸在晶体状态是以两性离子形式存在的。溶液中的氨基酸所带的净电荷为零时，此时溶液的pH值称氨基酸的等电点，用pI表示。氨基酸等电点的计算：中性氨基酸pI＝（pKa－COOH+pKa－NH3）/2，酸性氨基酸pI＝（pKa－COOH+pKR）/2，碱性氨基酸pI＝（pKa－NH3+pKR）/2。4．氨基酸侧链R基的特性（1）侧链R为脂肪烃基的氨基酸（Gly、Ala、Val、Leu、Ile）R基是中性烷基（Gly是H），对整

5、个氨基酸分子的酸碱性影响很小。这5种氨基酸几乎有相同的等电点（6.0±0.03）。从甘氨酸到异亮氨酸，侧链R基团的疏水性逐渐增加。（2）侧链R中含有羟基的氨基酸（Ser、Thr）丝氨酸中的－OH基（pKa=15），在生理条件下不解离，是一个极性基团，能与其它基团（羟基和氨基等）形成氢键，具有重要的生理意义。在许多酶的活性中心都有丝氨酸残基存在。苏氨酸中的基羟基是一个仲醇，具有亲水性，但此羟基形成氢键的能力较弱。苏氨酸在蛋白质活性中心中很少出现。（3）侧链R中含硫的氨基酸（Cys、Met）半胱氨酸的R侧链中含

6、巯基，两个半胱氨酸的巯基氧化生成二硫键，利于稳定蛋白质的空间结构。甲硫氨酸中含有甲硫基（－SCH3），在生物体内是一种重要的甲基供体。（4）侧链R中含有酸性基团的氨基酸（Asp、Glu）半胱氨酸侧链羧基pKa（β－COOH）为3.86，谷氨酸侧链羧基pKa（γ－COOH）为4.25，它们在生理条件下带有负电荷。（5）侧链R中含有酰胺基团的氨基酸（Asn、Gln）天冬酰胺和谷氨酰胺易发生氨基转移反应，转氨基反应在生物合成和代谢过程中有重要意义。（6）侧链R中含碱性基团的氨基酸（Lys、Arg）赖氨酸的R侧链上

7、含有一个氨基，侧链氨基的pKa为10.53。生理条件下，赖氨酸侧链带有一个正电荷（－NH3+）。此外，赖氨酸的侧链有4个C的直链，柔性较大，使侧链氨基的反应活性增大。例如，肽聚糖短肽间的连接。精氨酸是碱性最强的氨基酸，侧链上的胍基是已知碱性最强的有机碱，pKa值为12.48，生理条件下完全质子化。（7）侧链R中含有芳香基团的氨基酸（Phe、Try）苯丙氨酸和酪氨酸都具有共轭π电子体系，容易与其它缺电子体系或π电子体系形成电荷转移复合物(charge－transfercomplex)或电子重叠复合物。在生物大

8、分子的相互识别过程中具有重要作用。这2种氨基酸在紫外区有特征吸收峰，蛋白质的紫外吸收部分来自这2种氨基酸。19（8）侧链R为杂环的氨基酸（Trp、His、Pro）色氨酸有复杂的π电子共轭休系，它比苯丙氨酸和酪氨酸更易形成电荷转移络合物。色氨酸的π共轭休系最大，在280nm处，色氨酸吸收最强，酪氨酸次之，苯丙氨酸最弱。组氨酸含咪唑环，咪唑环的pKa在游离氨基酸中和在多肽链中不同，前者pKa为6.00，后者为7.35