第十七章蛋白質(zhì)和核酸

1、第十七章第十七章 蛋白質(zhì)和核酸蛋白質(zhì)和核酸第一節(jié)第一節(jié) 氨基酸氨基酸一、分類、命名和構(gòu)型一、分類、命名和構(gòu)型1分類： 按烴基類型可分為脂肪族氨基酸，芳香族氨基酸，含雜環(huán)氨基酸。 按分子中氨基和羧基的數(shù)目分為中性氨基酸，酸性氨基酸，堿性氨基酸。2命名： 多按其來源或性質(zhì)而命名。3構(gòu)型： 用D/ L體系表示在費歇爾投影式中氨基位于橫鍵右邊的為D型，位于左邊的為L型。 例如：HCNH2COOHRCHCOOHRNH2二、氨基酸的性質(zhì)二、氨基酸的性質(zhì)1氨基酸的酸氨基酸的酸-堿性堿性兩性與等電點（1）兩性）兩性R CH COOHNH2RCH COONH2RCH COOHNH3OHH（2）等電點）等電點 在

2、氨基酸水溶液中加入酸或堿，至使羧基和氨基的離子化程度相等（即氨基酸分子所帶電荷呈中性處于等電狀態(tài)）時溶液的pH值稱為氨基酸的等電點。常以pI表示。R CH COOHNH3R CH COONH3R CH COONH2R CH COOHNH2OHHOHH2氨基酸氨基的反應氨基酸氨基的反應（1）氨基的?；；?氨基酸分子中的氨基能?；甚０贰?（2）氨基的烴基化烴基化 氨基酸與RX作用則烴基化成N-烴基氨基酸：R COClNH2CHRCOOHR C NHOCHRCOOH+ HClNH2CHRCOOHNH CHRCOOH+NO2NO2FNO2NO2（3）與亞硝酸亞硝酸反應CHRCOOH + HN

3、O2CHRCOOHNH2OHN2H2O+ 反應是定量完成的，衡量的放出N2，測定N2的體積便可計算出氨基酸中氨基的含量。-氨基酸在堿性溶液中與茚三酮作用，生成顯藍色或紫紅色的有色物質(zhì)，是鑒別-氨基酸的靈敏的方法。CCCOOOCCCOOOHOHH2O茚三酮水合茚三酮CCCOOOHOHRCHCOOHNH2CCCOOCCCONHO+RCHOCOH2O3（4）與茚三酮茚三酮反應3氨基酸羧基的反應氨基酸羧基的反應 氨基酸分子中羧基的反應主要利用它能成酯、成酐、成酰胺的性質(zhì)。這里值得特別提出的是將氨基酸轉(zhuǎn)化為疊氮化合物的方法（氨基酸酯與肼作用生成酰肼，酰肼與亞硝酸作用則生成疊氮化合物）。三、氨基酸的制備三

4、、氨基酸的制備 氨基酸的制取主要有三條途徑：即蛋白質(zhì)水解、有機合成和發(fā)酵法。 氨基酸的合成方法主要有三種：1由醛制備由醛制備 醛在氨存在下加氫氰酸生成-氨基腈，后者水解生成-氨基酸。例如：C6H5CH2CHONH3, HCNC6H5CH2CHCNNaOH, H2OH3O(1)(2)NH2C6H5CH2CHCO2NH3苯丙氨酸74%2- 鹵代酸的氨化鹵代酸的氨化 此法有副產(chǎn)物仲胺和叔胺生成，不易純化。因此，常用蓋伯瑞爾法代替上法。 蓋伯瑞爾法生成的產(chǎn)物較純，適用于實驗室合成氨基酸。R CH COOH + NH3XR CH COOH + HXNH2CNHOOX CHRCOORCNOOCHRCOOR

5、+H3OCOOHCOOHCHRCOOHNH2+ROH+ 此法應用的方式多種多樣，其基本合成路線是：C2H5ONaPhCH2Br(1)(2)CNCOOCCOOC2H5COOC2H5CH2PhH3OCO2(1)(2)CNCOOCHCH2PhCOOHC2H5ONaPhCH2Br(1)(2)CNCOOCCOOC2H5COOC2H5CH2PhH3OCO2(1)(2)CNCOOCHCH2PhCOOHNH2NH2CCOOCHCH2PhCOOHNH2NHNH+ D，L-苯丙氨酸 3由丙二酸酯法合成由丙二酸酯法合成 第二節(jié)第二節(jié) 多多 肽肽 一、多肽的組成和命名一、多肽的組成和命名1 肽和肽鍵肽和肽鍵 一分子氨

6、基酸中的羧基與另一分子氨基酸分子的氨基脫水而形成的酰胺叫做肽，其形成的酰胺鍵稱為肽鍵。 。NH2CHRCOOHNH2CHRCOOH+- H2ONH2CHRCONHCHRCOOH肽鍵 由n個-氨基酸縮合而成的肽稱為n肽，由多個-氨基酸縮合而成的肽稱為多肽。 一般把含100個以上氨基酸的多肽（有時是含50個以上）稱為蛋白質(zhì)。 無論肽鏈有多長，在鏈的兩端一端有游離的氨基（-NH2），稱為N端；鏈的另一端有游離的羧基（-COOH），稱為C端。NH2CHRCONHCHRCONH CHRCOOHnCN端端2肽的命名肽的命名 根據(jù)組成肽的氨基酸的順序稱為某氨酰某氨酰某氨酸（簡寫為某、某、某）。 例如：NH2

7、CHCH3CONHCONHCHCH2C6H5COOHCHCH2OH丙 氨 酰 絲 氨 酰 苯 丙 氨 酸（ 丙 絲 苯 丙 ）二、多肽結(jié)構(gòu)的測定二、多肽結(jié)構(gòu)的測定多肽結(jié)構(gòu)的測定主要是作如下工作： 了解某一多肽是由哪些氨基酸組成的。 各種氨基酸的相對比例。 確定各氨基酸的排列順序。多肽結(jié)構(gòu)測定工作步驟步驟如下：1測定分子量2氨基酸的定量分析HClH2O多肽氨基酸層析法分離各種氨基酸各種氨基酸的含量（1）測定）測定N端（有兩種方法）端（有兩種方法）a 2,4- = 硝基氟苯法桑格爾(Sanger-英國人)法 O2NFH2N CHRCONH CHRCONH+O2NHN CHRCONH CHRCONH

8、NO2NO2Na2CO3HClO2NHN CHRCOOHNO2CHRCOOH+ H2N+此法的缺點是所有的肽鍵都被水解掉了。3端基分析（測定端基分析（測定N端和端和C端）端）b 異硫氰酸苯酯(Ph-N=C=S)法艾德曼(Edman)降解法。C6H5N=C=SNH2CHCONHR多肽+C6H5NHC多肽SNH CHRCONHpH7pH7CNCCHHNC6H5ORS+多肽（2）測定C端a 多肽與肼反應b 羧肽酶水解法4肽鏈的選擇性斷裂及鑒定鑒定部分水解法常用的蛋白酶有： 胰蛋白酶胰蛋白酶只水解羰基屬于賴氨酸、精氨酸的肽鍵。 糜蛋白酶糜蛋白酶水解羰基屬于苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸的肽鍵。 溴化氰溴化氰

9、只能斷裂羰基屬于蛋氨酸的肽鍵。三、多肽的合成三、多肽的合成 要使各種氨基酸按一定的順序連接起來形成多肽是一向十分復雜的化學工程，需要解決許多難題，最主要的是要解決四大問題。1保護-NH2或-COOH2活化反應基團（活化-NH2或-COOH）3生物活性第三節(jié)第三節(jié) 蛋蛋 白白 質(zhì)質(zhì)一、蛋白質(zhì)的分類一、蛋白質(zhì)的分類1.根據(jù)蛋白質(zhì)的形狀分為：（1）纖維蛋白質(zhì) 如絲蛋白、角蛋白等；（2）球狀蛋白質(zhì) 如蛋清蛋白、酪蛋白、血紅蛋白、-球代表蛋白（感冒抗體）等。2根據(jù)組成分：（1）單純蛋白質(zhì)其水解最終產(chǎn)物是- 氨基酸。（2） 結(jié)合蛋白質(zhì)- 氨基酸 + 非蛋白質(zhì)（輔基）3. 根據(jù)蛋白質(zhì)的功能分：（1） 活性蛋

10、白 按生理作用不同又可分為；酶、激素、抗體、收縮蛋白、運輸?shù)鞍椎取＃?）非活性蛋白 擔任生物的保護或支持作用的蛋白，但本身不具有生物活性的物質(zhì)。二二 、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)1蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu) 由各氨基酸按一定的排列順序結(jié)合而形成的多肽鏈（50個以上氨基酸）稱為蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)。2蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu) 多肽鏈中互相靠近的氨基酸通過氫鍵的作用而形成的多肽在空間排列（構(gòu)象）稱為蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)。3蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu) 由蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)在空間盤繞、折疊、卷曲而形成的更為復雜的空間構(gòu)象稱為蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)。4蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu) 由一條或幾條多肽鏈構(gòu)成蛋白質(zhì)的最小單位稱為蛋白

11、質(zhì)亞基，由幾個亞基借助各種副鍵的作用而構(gòu)成的一定空間結(jié)構(gòu)稱為蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)。三、蛋白質(zhì)的性質(zhì)三、蛋白質(zhì)的性質(zhì) 1兩性及等電點兩性及等電點 多肽鏈中有游離的氨基和羧基等酸堿基團，具有兩性。PCOONH2HOHPCOONH3PCOOHNH3HOHP = ProtinpH pHpIpHpI蛋白質(zhì)（1）可逆沉淀（鹽析）（2）不可逆沉淀 蛋白質(zhì)與重金屬鹽作用，或在蛋白質(zhì)溶液中加入有機溶劑（如丙酮、乙醇等）則發(fā)生不可逆沉淀。蛋白質(zhì)溶液堿金屬鹽或銨鹽沉淀溶解（蛋白質(zhì)）H2O2膠體性質(zhì)與沉淀作用膠體性質(zhì)與沉淀作用3蛋白質(zhì)的變性作用蛋白質(zhì)的變性作用變性變性條件： 物理物理因素：干燥、加熱、高壓、振蕩或攪拌、紫

12、外線、X射線、超聲等等?；瘜W化學因素：強酸、強堿、尿素、重金屬鹽、生物堿試劑（三氯乙酸、乙醇等等）。變性后的特點特點： 喪失生物活性 溶解度降低 易被水解（對水解酶的抵抗力減弱）。變性作用的利用利用： 消毒、殺菌、點豆腐等； 排毒（重金屬鹽中毒的急救）； 腫瘤的治療（放療殺死癌細胞）；變性作用的防治防治： 種子的貯存； 人體衰老（緩慢變性）； 防止紫外光灼傷皮膚。 4蛋白質(zhì)的顏色反應蛋白質(zhì)的顏色反應 （1）縮二脲縮二脲反應 蛋白質(zhì)與新配置的堿性硫酸銅溶液反應，呈紫色，稱為縮二脲反應。 （2）蛋白黃蛋白黃反應 蛋白質(zhì)中含有苯環(huán)的氨基酸，遇濃硝酸發(fā)生硝化反應而生成黃色硝基化合物的反應稱為蛋白黃反應

13、。 （3）米勒米勒反應 蛋白質(zhì)中酪氨酸的酚基遇到硝酸的硝酸溶液。 （4）茚三酮茚三酮反應 蛋白質(zhì)與稀的茚三酮溶液共熱，即呈現(xiàn)藍色。第四節(jié)第四節(jié) 酶酶一、酶的組成一、酶的組成 輔酶的種類頗多，按其化學組成可分兩類：1無機的金屬元素，如銅、鋅、錳。2相對分子質(zhì)量低的有機物，如血紅素、葉綠素、肌醇、煙酰胺、維生素B1、B2、B6、B12等等。酶單純酶（催化活性僅由蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定）結(jié)合酶（蛋白質(zhì) 輔酶），催化活性由蛋白質(zhì)和輔酶共同配合完成。+二、酶催化反應的特異性二、酶催化反應的特異性1催化效率高催化效率高（比一般催化劑高1081010倍）。2選擇性強選擇性強（1）化學選擇性能從混合物中挑選特殊的作

14、用物。例如，麥芽糖酶只能使-葡萄糖苷鍵斷裂，而不能使-葡萄糖苷鍵斷裂。（2） 立化學選擇性辨別對映體，酵母中的酶只能使天然D型糖發(fā)酵，而不能使相應的L型糖發(fā)酵。3.反應條件溫和反應條件溫和一般是在常溫常壓和pH 7左右進行的。人體內(nèi)如果缺少某種酶，就會引起疾病或死亡。 三、酶的分類和命名三、酶的分類和命名1分類分類按催化反應的類型，可把酶分為六大類：(1)氧化還原酶(2)轉(zhuǎn)移酶(3)水解酶(4)裂解酶(5)異構(gòu)酶(6)連接酶（合成酶）2酶的命名酶的命名 第五節(jié)第五節(jié) 核核 酸酸 簡簡 介介一、核酸的組成一、核酸的組成核蛋白蛋白質(zhì)核酸胰酶核苷酸腸酶核苷堿基核糖（脫氧核糖）磷酸1.核糖和核糖和2-

15、脫氧核糖脫氧核糖2.堿基堿基 核苷酸中的堿基主要有五種，都是嘧啶或嘌呤的衍生物。它們是： 胞嘧啶，脲嘧啶，胸腺嘧啶，腺嘌呤，鳥嘌呤。： C U T A GHCHOOHHOHCH2OHHOHHCHOOHHOHCH2OHHOHOCH2OHHOHHHOHOCH2OHHOHHOHOHD2D脫氧呋喃核糖呋喃核糖3核苷（1）核苷（由RNA水解而得） （2） 2-脫氧核苷（由DAN水解而得）OCH2OHHOHHOHOHOCH2OHHOHHOHBB = UACG脲嘧啶核苷 脲苷（ ）腺嘌呤核苷 腺苷（ ）胞嘧啶核苷 胞苷（ ）鳥嘌呤核苷 鳥苷（ ）UACG核 糖核 苷堿 基核 苷 名 稱2脫氧核糖OCH2OH

16、HOHHHOHOCH2OHHOHHHBB = TACGdT核 苷堿 基核 苷 名 稱2脫氧胸腺苷dAdCdG（ ）（ ）（ ）（ ）2脫氧鳥苷2脫氧胞苷2脫氧腺苷4核苷酸核苷酸 核糖C5上的羥基與磷酸酯化便得到核苷酸。中的核苷酸單體OCH2HOHHHBOPOHOHOOCH2HOHHOHBOPOHOHO中的核苷酸單體RNADNA二、核酸的結(jié)構(gòu)二、核酸的結(jié)構(gòu)1核酸一級結(jié)構(gòu)CH2HHOHHHOCH2HHOHHHOCH2HHOHHHOCH2HHOHHHOOPOOOHOPOOOHOPOOOHOPOOOHNNNNNH2NNNH2ONHNNNONH2NHNOO53端端腺苷酸胞苷酸鳥苷酸脲苷酸ACGU RNA或DNA中的多核苷酸鏈，都按上圖方式表示，顯然太繁復了，所以現(xiàn)在都用簡化了的示意法來表示。如上圖可簡化如下： 其中R1、R2、R3、R4表示堿基，P表示磷酸基，一豎表示糖分子，2、3、5表示糖中C原子編號。還可以進一步簡化成PA-C-G-UP。PPOHPOHPOHPOHACGU53253PPHPHPHPH53253R1R2R3R4RNADNA鏈簡化圖鏈簡化圖RNA與DNA的區(qū)別： 核糖RNA中為核糖，DNA中為2-脫氧核糖。 堿基RNA中為A、U、C、G； D