蛋白质总论开篇

蛋白质氨基酸知识点概括，总结了教学重点、 教学难点、氨基酸理化性质、额外知识点等。

蛋白质总论开篇

• 教学重点
  • 蛋白质的概念
    • 由许多不同的α-氨基酸按照一定序列通过酰胺键缩合而成的具有较稳定的构像并具有一定功能的生物大分子物质。
  • 蛋白质的主要元素组成
    • C、H、O、N、S
  • 蛋白质含量计算
    • 平均含氮 16％，测定氮含量可推算蛋白质含量
      • 蛋白质含量=蛋白质样品含氮量*6.25
  • 基本组成单位
    • 20种L 型 α－氨基酸
      • 蛋白质经酸、碱、蛋白酶的水解，可释放出 20 多种氨基酸(amino acid)
        • 20种氨基酸的3字母表示
          • Ala - 丙氨酸 Asp - 天冬氨酸 Leu - 亮氨酸 Arg - 精氨酸 Gly - 甘氨酸 Phe - 苯丙氨酸 Ser - 丝氨酸 Pro - 脯氨酸 His - 组氨酸 Lys - 赖氨酸 Met - 甲硫氨酸 Thr - 苏氨酸 Val - 缬氨酸 Ile - 异亮氨酸 Trp - 酪氨酸 Tyr - 苯氨酸 Cys - 半胱氨酸 Glu - 谷氨酸 Gln - 谷氨酰胺
  • 氨基酸的结构通式
    • 结构特点
      • 构型和旋光性
        • 构型： 由于基团或原子在空间排列的不对称性而引起的光学活性立体结构称立体型。
        • L- (-)-型;-D- (+)-型
          • 根据氨基所在位置判断 氨基在左为L-型 氨基在右为D-型
      • 均为α-氨基酸（Pro除外）。 均为L-α-氨基酸。均有旋光性（Gly除外）。 不同的α-氨基酸，其R侧链不同。
  • 特殊氨基酸、必需氨基酸
  • 等电点的概念及计算
    • 氨基酸因具有α-氨基、α-羧基和可解离的侧链基团，呈现两性解离的特性。在特定pH条件下，氨基酸解离产生的正电荷与负电荷相等，氨基酸所带净电荷为零，此时的溶液pH称为该氨基酸的等电点
      • 氨基酸所带净电荷为零的溶液pH 值 *pH<pI，正电荷 *pH=pI，无电荷 *pH>pI，负电荷
  • 茚三酮反应
• 教学难点
  • 等电点的计算及应用
    • 应用
      • 常用的分离混合氨基酸的方法： 利用在等电点时的溶解度最小，可以将某些氨基酸从混合液中沉 淀出来。 利用在同一pH下不同氨基酸所带电荷的不同而进行分离。
    • 计算
      • 中性氨基酸：pI=(pK-COOH+pK-NH3)/2
      • 酸性氨基酸：pI=(pK1-COOH+pK2-COOH)/2
      • 碱性氨基酸：pI=(pK2-NH3+pK3-NH3)/2
      • 等电点的规律
        • 先正确写出其解离方程:(注意解离程度强弱) 后取兼性离子两侧基团的pK值的平均值
        • 找到两性离子（兼性离子）即正确写出解离方程
        • 如何正确写出解离方程？记住电离强弱：羧基＞ 氨基；主链＞ 侧链
      • 两性离子前后解离的pK值
        • 氨基酸的氨基、羧基和部分侧链基团可以解离
• 氨基酸理化性质
  • 氨基酸分子组成
    • 蛋白质元素组成
      • 基本元素：C、H、O、N、S
      • 微量元素：P、I、Se…… Fe、Mn、Mg、Cu、Zn、Co……
    • 氨基酸结构通式
    • 氨基酸分类
      • 非极性
        • 也称疏水氨基酸(hydrophobic amino acid)
        • 脂防族氨基酸5种 （丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和甲硫氨酸） 芳香族氨基酸1种（苯丙氨酸） 杂环氨基酸2种（脯氨酸和色氨酸）
      • 极性
        • 不带电
          • 属于亲水氨基酸(hydrophilic amino acid)
          • 含羟基氨基酸3种（丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸） 酰胺类氨基酸2种（天冬酰胺和谷氨酰胺） 含巯基半胱氨酸及甘氨酸等
        • 带电
          • 正电
            • *碱性氨基酸：赖氨酸、精氨酸、组氨酸
          • 负电
            • *酸性氨基酸：天冬氨酸、谷氨酸
    • 含有氨基和羧基的一类有机化合物的通称
  • 物理性质
    • 颜色
      • 1.颜色状态： 氨基酸通常是无色晶体，） 它们的颜色并不明 显，而是以纯净的无色或者白色结晶形态存在。不同氨基酸可能会因其特殊结构而形成不同的结晶形状，这些形状可用于鉴别不同的氨基酸类型。
    • 状态
      • 2. 溶解性： 大多数氨基酸都能溶于水，尤其是在温热的水中溶解度更高，除了胱氨酸和酪氨酸之外，其余氨基酸在冷水中也能较好地溶解。对于有机溶剂，氨基酸一般不溶或微溶于乙醇、乙醚等、但是脯氨酸和羟胺酸（不是标准20种氨基酸之一） 例外、它们能溶于乙醇和乙醚。
    • 味道
      • 3.味道： 氨基酸具有多种不同的味道、包括酸味、甜味、苦味和鲜味。例如，谷氨酸（味精的主要成分谷氨酸钠）具有明显的鲜味，甘氨酸为甜味，一些氨基酸可能带有苦味或无味。
    • 颜色状态：无色晶体，具体结晶形状各异。 溶解性：易溶于水和稀酸稀碱溶液，部分氨基酸能溶于特定有机溶剂。 味道：具有酸、甜、苦、鲜等多种味觉特征，具体味道取决于氨基酸的种类。
  • 化学性质
    • 两性离子
      • 概念、特点
        • 氨基酸具有两性离子特性，体现在其分子上同时拥有碱性（氨基-NH₂）和酸性（羧基-COOH）官能团。在特定pH（等电点）下，氨基和羧基离子化程度相等，氨基酸呈现中性，成为两性离子（Zwitterion）。其电荷状态随环境pH变化，这对氨基酸在溶液中的溶解度、电荷性质、生物化学反应及生命活动（如蛋白质结构与功能）等方面有重要影响。
    • 等电点(isoelectric point，pI)
      • 概念
        • 氨基酸因具有α-氨基、α-羧基和可解离的侧链基团，呈现两性解离的特性。在特定pH条件下，氨基酸解离产生的正电荷与负电荷相等，氨基酸所带净电荷为零，在电场中既不向阳极也不向阴极移动，此时的溶液pH称为该氨基酸的等电点
          • 在等电点时，氨基酸的溶解度最小，容易沉淀，利用此性质可分离制备氨基酸。
          • 氨基酸所带净电荷为零的溶液pH 值 *pH<pI，正电荷 *pH=pI，无电荷 *pH>pI，负电荷
      • 计算
        • 中性氨基酸：pI=(pK-COOH+pK-NH3)/2
        • 酸性氨基酸：pI=(pK1-COOH+pK2-COOH)/2
        • 碱性氨基酸：pI=(pK2-NH3+pK3-NH3)/2
        • 等电点的规律
          • 先正确写出其解离方程:(注意解离程度强弱) 后取兼性离子两侧基团的pK值的平均值
          • 找到两性离子（兼性离子）即正确写出解离方程
          • 如何正确写出解离方程？记住电离强弱：羧基＞ 氨基；主链＞ 侧链
        • 两性离子前后解离的pK值
          • 氨基酸的氨基、羧基和部分侧链基团可以解离
    • 化学反应
      • 茚三酮反应
        • DNFB反应
    • 紫外吸收特性
      • 含共轭双键的氨基酸（酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸）具有紫外吸收性质
        • 280nm 处有特征性紫外吸收峰 来源于芳香族氨基酸侧链基团 Trp >Tyr > Phe 可用于氨基酸、蛋白质的含量测定
      • 只有芳香族的氨基酸，才具有紫外吸收能力（因其含有苯环共轭双键的R侧链）。 酪氨酸 λmax：275nm 苯丙氨酸 λmax ：259nm 色氨酸 λmax ：279nm
        • 所以，测定样品280nm处的光吸收值，可知溶液中蛋白质的浓度。此法快速简便。
• 额外知识点
  • 构成蛋白质的氨基酸只有 20 种吗？
    • 羟脯氨酸(hydroxyproline)
      • *存在于胶原蛋白 *Pro 羟化需要维生素C
    • γ-羧基谷氨酸(γ- carboxyglutamate)
      • 子主题
      • *存在于凝血因子 *Glu的修饰需要维生素K
    • 胱氨酸(cystine)
      • Cys通过二硫键结合而成
  • 有不参与蛋白质构成的氨基酸吗？
    • 在代谢过程中可以产物多种非蛋白质氨基酸 *瓜氨酸(citrulline)和鸟氨酸(ornithine)：L-α-氨基酸，尿素合成中间物 *γ-氨基丁酸(GABA)和β-丙氨酸 GABA：重要的神经递质 β-丙氨酸：嘧啶分解产物；构成泛酸 *D-氨基酸：广泛存在于植物和各种微生物