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(lèi)、命名和構(gòu)型一、分類(lèi)、命名和構(gòu)型1分類(lèi)： 按烴基類(lèi)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(lái)源或性質(zhì)而命名。3構(gòu)型： 用D/ L體系表示在費(fèi)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(zhǎng)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(diǎn)（1）兩性）兩性R CH COOHNH2RCH COONH2RCH COOHNH3OHH（2）等電點(diǎn)）等電點(diǎn) 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(shí)溶液的pH值稱(chēng)為氨基酸的等電點(diǎn)。常以pI表示。R CH COOHNH3R CH COONH3R CH COONH2R CH COOHNH2OHHOHH2氨基酸氨基的反應(yīng)氨基酸氨基的反應(yīng)（1）氨基的?；；?氨基酸分子中的氨基能?；甚０?。 （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(yīng)CHRCOOH + HN

3、O2CHRCOOHNH2OHN2H2O+ 反應(yīng)是定量完成的，衡量的放出N2，測(cè)定N2的體積便可計(jì)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(lán)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(yīng)3氨基酸羧基的反應(yīng)氨基酸羧基的反應(yīng) 氨基酸分子中羧基的反應(yīng)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(jī)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(shí)驗(yàn)室合成氨基酸。R CH COOH + NH3XR CH COOH + HXNH2CNHOOX CHRCOORCNOOCHRCOOR

5、+H3OCOOHCOOHCHRCOOHNH2+ROH+ 此法應(yīng)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(chēng)為肽鍵。 。NH2CHRCOOHNH2CHRCOOH+- H2ONH2CHRCONHCHRCOOH肽鍵 由n個(gè)-氨基酸縮合而成的肽稱(chēng)為n肽，由多個(gè)-氨基酸縮合而成的肽稱(chēng)為多肽。 一般把含100個(gè)以上氨基酸的多肽（有時(shí)是含50個(gè)以上）稱(chēng)為蛋白質(zhì)。 無(wú)論肽鏈有多長(zhǎng)，在鏈的兩端一端有游離的氨基（-NH2），稱(chēng)為N端；鏈的另一端有游離的羧基（-COOH），稱(chēng)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(chēng)為某氨酰某氨酰某氨酸（簡(jiǎn)寫(xiě)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(cè)定二、多肽結(jié)構(gòu)的測(cè)定多肽結(jié)構(gòu)的測(cè)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(duì)比例。 確定各氨基酸的排列順序。多肽結(jié)構(gòu)測(cè)定工作步驟步驟如下：1測(cè)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(cè)定）測(cè)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(guó)人)法 O2NFH2N CHRCONH CHRCONH+O2NHN CHRCONH CHRCONH

8、NO2NO2Na2CO3HClO2NHN CHRCOOHNO2CHRCOOH+ H2N+此法的缺點(diǎn)是所有的肽鍵都被水解掉了。3端基分析（測(cè)定端基分析（測(cè)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(cè)定C端a 多肽與肼反應(yīng)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(lài)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(lái)形成多肽是一向十分復(fù)雜的化學(xué)工程，需要解決許多難題，最主要的是要解決四大問(wèn)題。1保護(hù)-NH2或-COOH2活化反應(yīng)基團(tuán)（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(lèi)一、蛋白質(zhì)的分類(lèi)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(yùn)輸?shù)鞍椎取＃?）非活性蛋白 擔(dān)任生物的保護(hù)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(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)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(gè)以上氨基酸）稱(chēng)為蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)。2蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu) 多肽鏈中互相靠近的氨基酸通過(guò)氫鍵的作用而形成的多肽在空間排列（構(gòu)象）稱(chēng)為蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)。3蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu) 由蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)在空間盤(pán)繞、折疊、卷曲而形成的更為復(fù)雜的空間構(gòu)象稱(chēng)為蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)。4蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)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(chēng)為蛋白

11、質(zhì)亞基，由幾個(gè)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(chēng)為蛋白質(zhì)的四級(jí)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(diǎn)兩性及等電點(diǎn) 多肽鏈中有游離的氨基和羧基等酸堿基團(tuán)，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(jī)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(xué)化學(xué)因素：強(qiáng)酸、強(qiáng)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(diǎn)特點(diǎn)： 喪失生物活性 溶解度降低 易被水解（對(duì)水解酶的抵抗力減弱）。變性作用的利用利用： 消毒、殺菌、點(diǎn)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(xì)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(yīng)蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng) （1）縮二脲縮二脲反應(yīng) 蛋白質(zhì)與新配置的堿性硫酸銅溶液反應(yīng)，呈紫色，稱(chēng)為縮二脲反應(yīng)。 （2）蛋白黃蛋白黃反應(yīng) 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(yīng)而生成黃色硝基化合物的反應(yīng)稱(chēng)為蛋白黃反應(yīng)

13、。 （3）米勒米勒反應(yīng) 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(yīng) 蛋白質(zhì)與稀的茚三酮溶液共熱，即呈現(xiàn)藍(lán)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(lèi)頗多，按其化學(xué)組成可分兩類(lèi)：1無(wú)機(jī)的金屬元素，如銅、鋅、錳。2相對(duì)分子質(zhì)量低的有機(jī)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(yīng)的特異性二、酶催化反應(yīng)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(qiáng)選擇性強(qiáng)（1）化學(xué)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(xué)選擇性辨別對(duì)映體，酵母中的酶只能使天然D型糖發(fā)酵，而不能使相應(yīng)的L型糖發(fā)酵。3.反應(yīng)條件溫和反應(yīng)條件溫和一般是在常溫常壓和pH 7左右進(jìn)行的。人體內(nèi)如果缺少某種酶，就會(huì)引起疾病或死亡。 三、酶的分類(lèi)和命名三、酶的分類(lèi)和命名1分類(lèi)分類(lèi)按催化反應(yīng)的類(lèi)型，可把酶分為六大類(lèi)：(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(jiǎn)簡(jiǎn) 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(niǎo)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(niǎo)嘌呤核苷 鳥(niǎo)苷（ ）UACG核 糖核 苷堿 基核 苷 名 稱(chēng)2脫氧核糖OCH2OH

16、HOHHHOHOCH2OHHOHHHBB = TACGdT核 苷堿 基核 苷 名 稱(chēng)2脫氧胸腺苷dAdCdG（ ）（ ）（ ）（ ）2脫氧鳥(niǎo)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(jí)結(jié)構(gòu)CH2HHOHHHOCH2HHOHHHOCH2HHOHHHOCH2HHOHHHOOPOOOHOPOOOHOPOOOHOPOOOHNNNNNH2NNNH2ONHNNNONH2NHNOO53端端腺苷酸胞苷酸鳥(niǎo)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(fù)了，所以現(xiàn)在都用簡(jiǎn)化了的示意法來(lái)表示。如上圖可簡(jiǎn)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(hào)。還可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化成PA-C-G-UP。PPOHPOHPOHPOHACGU53253PPHPHPHPH53253R1R2R3R4RNADNA鏈簡(jiǎn)化圖鏈簡(jiǎn)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