111生物化学理论课件@中科大02氨基酸的结构2008
111生物化学理论课件@中科大13photosynthesis09
铁氧还蛋白 质体蓝素
Oxygen-evolving complex 放氧复合体 Water splitting complex
2020/6/25
Four Photons Are Required to Generate One Oxygen Molecule.
蓝细菌的光合过程与真核生物相似 紫色硫细菌(purple-sulfur bacteria) 绿色硫细菌(green-sulfur bacteria)
CO２+2H２S→(CH２O)+2S+H２O 光下同化CO２而没有O２的释放 1931 C.B.Van Niel 光合作用的通式：
CO２+2H２A→(CH２O)+2A+H２O 光合作用，是指光养生物利用光能把CO２合成有机物的过程
2020/6/25
1. Introduction 2. 2. Photophosphorylation 3 . Carbon-assimilation - Assimination of CO2
C3 pathway Photorespiration C4 / CAM Pathways
2020/6/25
2020/6/25
光合作用三个阶段 1.光能的吸收、传递和转换成电能---原初反应 2.电能转变为活跃化学能---电子传递和光合磷酸化 3.活跃的化学能转变为稳定的化学能---碳同化
2020/6/25
The light reactions of photosynthesis generate energy rich NADPH and ATP at the expense of solar energy.
生物化学基础PPT课件
生物化学发展历史及现状
发展历史
从19世纪末到20世纪初，生物化学逐渐从生理学和有机化学中独立出来；20 世纪中期以后，生物化学与分子生物学相互渗透，共同发展。
现状
生物化学已成为生命科学领域的重要分支，涉及基因表达调控、蛋白质结构与 功能、细胞信号传导等多个研究方向；同时，生物化学在医学、农业、工业等 领域的应用也日益广泛。
基因表达调控的意义
基因表达调控对于生物体的生长发育、代谢、免疫应答等生命活 动具有重要意义。
基因表达异常与疾病发生关系
基因表达异常的定义
基因表达异常是指基因的表达量、表达时间或表达部位等出现异常，导致生物体出现疾病或 异常表型的现象。
基因表达异常与疾病发生的关系
基因表达异常可导致细胞增殖、分化、凋亡等过程紊乱，进而引发各种疾病，如癌症、神经 退行性疾病、自身免疫病等。
糖无氧氧化过程及意义
糖无氧氧化过程
葡萄糖在无氧条件下分解为乳酸或 乙醇和二氧化碳，同时释放少量能 量。
糖无氧氧化的意义
在无氧条件下，为机体快速提供能 量；在某些组织细胞中，如红细胞， 糖无氧氧化是唯一的供能途径。
糖有氧氧化过程及意义
糖有氧氧化过程
葡萄糖在有氧条件下经过一系列酶促反应，最终分解为水和二氧化碳，同时释放大 量能量。
02
包括Edman降解法、质谱法等。
蛋白质一级结构的特点
03
具有方向性、连续性、重复性等特点。
蛋白质高级结构
蛋白质二级结构
指蛋白质分子中局部主链 的空间结构，包括α-螺旋、 β-折叠等。
蛋白质三级结构
指整条肽链中全部氨基酸 残基的相对空间位置，即 整条肽链每一原子的相对 空间位置。
蛋白质四级结构
生物化学 第3章 氨基酸
pK´1+pK´2
pI= 2
一氨基二羧基AA 的等电点计算：
pK´1+pK´R
pI= 2
二氨基一羧基AA 的等电点计算：
pK´2+pK´R
pI= 2
可见，氨基酸的pI值等于该氨基酸的两性离子状态
两侧的基团pK′值之和的二分之一。
等电点的应用：
1.氨基酸在等电点时溶解度最小。 2.利用不同氨基酸等电点不同，可利用电泳的方式
氨基酸
阳离子
（在酸性溶液中） 交换剂
氨基酸盐
+ A+
R-CH-COO-
NH２
+ MB-
R-CH-COOM NH2
+ B-
氨基酸
阴离子
（在碱性溶液中） 交换剂
氨基酸盐
分离氨基酸的柱层析法就是根据这个原理设计的。
（四） 侧链R基参加的反应(自学)
用于蛋白质的化学修饰
1. 苯环（Phe和Tyr） 2. 酚基（Tyr） 3. OH基（Ser, Thr） 4. SH基及-S-S-键（Cys, Cys-CYs） 5. 吲哚基（Trp） 6. 胍基（Arg） 7. 咪唑基（His）
氨基酸的带电状况与溶液的pH有关。改变pH可 以使氨基酸带上正电荷或负电荷，也可使处于兼 性离子状态。
知道了氨基酸的解离常数，pI怎么求？
当氨基酸完全质子化时（即处于酸性溶液时），再 用碱滴定
H-CH-COOH k1 H-CH-COO-
NH3+
k2 Ka1
NH3+
Gly+
Gly±
k3 H-CH-COO-
侧链上有解离基团的氨基酸的pI如何计算？
（1）首先氨基酸完全质子化； （2）写出其解离方程式：
大学生物化学课件 氨基酸
第三，转变为碳水化合物和脂肪；
第四，氧化成二氧化碳和水及尿素，产生能量。
因此，必需氨基酸在人体中的存在，不仅提供了合成蛋白质的重要原 料，而且对于促进生长，进行正常代谢、维持生命提供了物质基础。 如果人体缺乏或减少其中某一种，人体的正常生命代谢就会受到障碍， 甚至导致各种疾病的发生或生命活动终止。由此可见，必需氨基酸在 人体生命活动中显得多么需要。
氨基酸的作用：
1、蛋白质在机体内的消化和吸收是通过氨基酸来完成的：作为机体内第 一营养要素的蛋白质，它在食物营养中的作用是显而易见的，但它在人 体内并不能直接被利用，而是通过变成氨基酸小分子后被利用的。
2、起氮平衡作用：当每日膳食中蛋白质的质和量适宜时，摄入的氮量由 粪、尿和皮肤排出的氮量相等，称之为氮的总平衡。实际上是蛋白质和 氨基酸之间不断合成与分解之间的平衡。正常人每日食进的蛋白质应保 持在一定范围内，突然增减食入量时，机体尚能调节蛋白质的代谢量维 持氮平衡。食入过量蛋白质，超出机体调节能力，平衡机制就会被破坏。 完全不吃蛋白质，体内组织蛋白依然分解，持续出现负氮平衡，如不及 时采取措施纠正，终将导致抗体死亡。
3、转变为糖或脂肪：氨基酸分解代谢所产生的a－酮酸，随着不同特性， 循糖或脂的代谢途径进行代谢。a－酮酸可再合成新的氨基酸，或转变为 糖或脂肪，或进入三羧循环氧化分解成CO2和H2O，并放出能量。 4、参与构成酶、激素、部分维生素：酶的化学本质是蛋白质（氨基酸分 子构成），如淀粉酶、胃蛋白酶、胆碱脂酶、碳酸酐酶、转氨酶等。含 氮激素的成分是蛋白质或其衍生物，如生长激素、促甲状腺激素、肾上 腺素、胰岛素、促肠液激素等。有的维生素是由氨基酸转变或与蛋白质 结合存在。酶、激素、维生素在调节生理机能、催化代谢过程中起着十 分重要的作用。 5、人体必需氨基酸的需要量：成人必需氨基酸的需要量约为蛋白质需要 量的20%，——37%。
生物化学教学课件：2 Amino acids
Perspective formulas
透视式
projection formulas 费歇尔(Fischer)投影式
The horizontal bonds project out of the plane of the paper, the vertical behind.
4
小结
1. 除少数列外，大多数氨基酸只有 α-carbon 是手性碳原子。
H2A
KR K2
HA
HA H A2 H
KR [HA ][H ] [H 2A ] K2 [A 2 ][H ] [HA ]
定义 C＝[H3A ] [H2A ] [HA ] [A2－]
酸碱滴定曲线 特征反应
20
氨基酸的酸碱性
pKa = 4.8
pKa = 10.6
pKa = 2.3
pKa = 9.6
21
滴定曲线与等电点
A pH at which an AA has equal positive and negative charge---isoelectric point (PI).
§2 氨基酸/Amino Acids
§2.1 结构特征 §2.2 种类 §2.3 主要化学性质
1
结构通式
或
R=“Remainder of the molecule” 为什么羧基不写成COOH，氨基不写成NH2？
2
与甘油醛比较定D/L构型
☼Dextrorotary， Levorotary
3
通常使用费歇尔(Fischer)投影式
2. 绝大多数蛋白质中的氨基酸是L-AAs，DAAs在细菌细胞壁的肽聚糖以及抗菌肽中出 现。
3. 氨基酸的D，L 构型与其具体的旋光性（左 旋还是右旋？）没有直接对应关系。
氨基酸代谢—氨基酸的生物合成(生物化学课件)
二、转氨基作用
（一）天冬氨酸的生物合成
葡萄糖经酵解途径生成丙酮酸，丙酮酸经CO2的固定和氧化脱 羧进入三羧酸循环，生成草酰乙酸，草酰乙酸接受由谷氨酸转来 的氨基形成L-天冬氨酸。
（二）天冬酰胺的生物合成
天冬氨酸的β-羧基上转移一个谷氨酰胺的酰胺 基而生成天冬酰胺。
三、氨基酸间的相互转化
除了通过氨基化作用和转氨基作用生成其他氨基酸外，生物体还可以在 由α-酮酸还原氨基酸生成的氨基酸的基础上，通过碳链上的变化直接合成另 外一些氨基酸。
由于氨基酸在代谢过程中的相互转化，使
生物体内时，可以通过转 化来重新达到平衡。
一、α-酮戊二酸衍生类型：谷氨酸族
TCA循环 -酮戊二酸
谷氨酸
谷氨酰胺 脯氨酸 精氨酸
α-酮戊二酸衍生型可合成谷氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸和精 氨酸等非必需氨基酸。
二、草酰乙酸衍生类型：天冬氨酸族
TCA循环
草酰乙酸 天冬氨酸
天冬酰胺 甲硫氨酸 苏氨酸 赖氨酸
异亮氨酸
天冬氨酸族 草酰乙酸衍生型可合成L-天冬氨酸、天冬酰胺、甲硫氨酸、 苏氨酸、赖氨酸、异亮氨酸。
三、丙酮酸衍生类型：丙酮酸族
糖酵解
丙酮酸
丙氨酸 缬氨酸
亮氨酸
丙酮酸族 以丙酮酸为起始物可合成L-丙氨酸、L-缬氨酸、L-亮氨酸。
四、甘油酸-3-磷酸衍生类型：丝氨酸族
糖酵解
甘油酸-3-磷酸
丝氨酸
甘氨酸
半胱氨酸
丝氨酸族 由甘油酸-3-磷酸为起始物，可合成丝氨酸、甘氨酸、半胱氨酸。
五、赤藓糖-4-磷酸和烯醇丙酮酸磷酸衍生类型：芳香族
氨基酸生物 合成的类型
氨基酸的结构与分类
① 具有非极性或疏水R基团的氨基酸 ② 具有极性不带电荷R基团的氨基酸 ③ R基团带负电荷的氨基酸(酸性氨基酸) ④ R基团带正电荷的氨基酸(碱性氨基酸)
丙氨酸
缬氨酸
亮氨酸
异亮氨酸
苯丙氨酸
色氨酸
吲哚环
脯氨酸
吡咯环
甲硫氨酸
① 具有非极性或疏水R基团的氨基酸 ② 具有极性不带电荷R基团的氨基酸 ③ R基团带负电荷的氨基酸(酸性氨基酸) ④ R基团带正电荷的氨基酸(碱性氨基酸)
1.下图分别是磷酸丝氨酸和磷酸苏氨酸的结构式， （1）哪个氨基酸的结构和磷酸丝氨酸最接近？ （2）哪个氨基酸的结构和磷酸苏氨酸最接近？
磷酸丝氨酸
磷酸苏氨酸
拓展思考题
2.下图是N-乙酰-L-赖氨酸的结构式，我们 学过的哪个（些）氨基酸结构与其相似？
氨基酸的分类
1.按 R 基团的极性分类 2.按R基团的化学结构分类 3.根据哺乳动物能否自身合成 4.根据氨基酸降解产物去向
在生理pH时带正电荷
组氨酸
咪唑基
质子化的组氨酸
去质子化的组氨酸
在生理条件下，组氨酸的咪唑基既可以作为质 子的供体，也可以作为质子的受体。
α β γ δ ε
赖氨酸
-氨基
胍基
精氨酸
常 见 氨 基 酸
唯一不具有手性碳原子的常见氨基酸是什么？ 甘氨酸
唯一不具有α-氨基的常见氨基酸是什么？
脯氨酸
甘氨酸
丝氨酸
苏氨酸
半胱氨酸
半胱氨酸 胱氨酸
酪氨酸
天冬酰胺
酰胺基团
谷氨酰胺
① 具有非极性或疏水R基团的氨基酸 ② 具有极性不带电荷R基团的氨基酸 ③ R基团带负电荷的氨基酸(酸性氨基酸)
生物化学讲义1-氨基酸、多肽和蛋白质考研生物化学辅导讲义
生物化学讲义1-氨基酸、多肽和蛋白质考研生物化学辅导讲义第一部分结构和催化作用§1.1 氨基酸（aa）1. 结构特征2.分类:标准AAs非标准AAs3.化学反应：滴定曲线特征反应By Wang Z iiff eng 第一部分结构和催化作用1 结构特征（1）By Wang Ziiffeng第一部分结构和催化作用1 结构特征（2）蛋白质中的氨基酸都是L型的，D型仅存在于细菌细胞壁上的小肽或抗菌肽中。
只有Ile和Thr有两个手性碳原子Gly是唯一不含手性碳原子的AA,因此不具旋光性Ser 、Thr、 Tyr，这些AA残基的－OH上磷酸化是一个十分普遍的调控机制，可进行可逆性磷酸化，可有效地控制细胞的生长和机体的各种反应Asn、Gln在生理pH范围内其酰氨基不被质子化，因此侧链不带电荷。
Cys，在pro经常以其氧化型的胱氨酸存在，-S-S-二硫桥。
胱氨酸两个不对称中心相同，分子内互相抵消而无旋光性，称内消旋胱氨酸。
By Wang Ziiffeng 第一部分结构和催化作用1 结构特征（3）His是唯一一个R基的pka值在7附近的AA，因此在PH7.0附近有明显的缓冲作用。
Phe：它的浓度的测定被用于苯丙酮尿症的诊断。
Met又称蛋氨酸，它是体内代谢中甲基的供体。
（SAM—S- 腺苷蛋氨酸）A280：Trp、Tyr和Phe残基的苯环含有共轭双键Trp显现磷光，是一种寿命较长的发射光，对研究蛋白质结构和动力学特别有用。
酶蛋白荧光主要来自Trp和Tyr。
近年发现谷胱甘肽过氧化物酶中存在硒代半胱氨酸，有证据表明此氨基酸由终止密码UGA编码，可能是第21种蛋白 By Wang Z iiff eng质氨基酸。
第一部分结构和催化作用第一节氨基酸、多肽和蛋白质§1.1 氨基酸（aa）§1.2 多肽和蛋白质By Wang Ziiffeng第一部分结构和催化作用第一节氨基酸、多肽和蛋白质By Dr.Wang2008.08By Wang Z iiff eng(hyd r ophilic) 第一部分结构和催化作用§1.1 氨基酸（aa ）1. 结构特征2. 分类:标准 AAs ? 非标准 AAs3. 化学反应：滴定曲线特征反应By Wang Z iiff eng第一部分结构和催化作用2 分类（1）非极性 AAs (疏水)amino acid 3 letter code 甘氨酸 Gly 丙氨酸 Ala 缬氨酸 Val 亮氨酸 Leu 异亮氨酸 Ile 甲硫氨酸 Met 苯丙氨酸 Phe 色氨酸 Trp 脯氨酸Pro1 letter codeG A V L I M F W P极性AAs 丝氨酸 Ser苏氨酸 Thr 半胱氨酸 Cys 酪氨酸 Tyr 天冬酰胺 Asn 谷氨酰胺GlnS T C Y N Q带正电荷AAs （亲水）赖氨酸精氨酸组氨酸Lys Arg HisK R H带负电荷AAs （亲水）天冬氨酸谷氨酸By Wang Z iiff engAsp GluD E黄色为含硫氨基酸绿色能被磷酸化第一部分结构和催化作用纸层析两个方向的溶剂系统不同固定相：吸附水流动相：丁醇、醋酸、水在流动相中分配系数越大，移动越快。