蛋白質和核酸

蛋白質：含氮的天然高聚物，生物體內一切組織的基本組成部分除水外，細胞內80％都是蛋白質,人類的主要營養(yǎng)物質之一。酶（球蛋白）——機體內起催化作用激素（蛋白質及其衍生物）——調節(jié)代謝血紅蛋白——運輸O2和CO2抗原抗體——免疫作用蛋白質→氨基酸在生命現象中起重要的作用：第一頁，共四十八頁?！?9.1氨基酸一、簡介：

蛋白質水解→α－氨基酸天然--有旋光性，L-構型。（S)半光氨酸例外（R）型。第二頁，共四十八頁。20種常見氨基酸：結構名稱縮寫等電點甘氨酸Gly5.97丙氨酸Ala6.00*頡氨酸Val5.96*異亮氨酸Ile5.98I、中性第三頁，共四十八頁。

結構名稱縮寫等電點*亮氨酸Leu6.02*苯丙氨酸Phe5.48半光氨酸Cys5.07*蘇氨酸Thr5.6第四頁，共四十八頁。谷酰胺Gln5.56天冬酰胺Asn5.07結構名稱縮寫等電點*蛋氨酸Met5.74絲氨酸Ser5.68第五頁，共四十八頁。

結構名稱縮寫等電點脯氨酸pro6.30酪氨酸Tyr5.66*色氨酸Trp5.89天冬氨酸Asp2.77II酸性第六頁，共四十八頁。

結構名稱縮寫等電點谷氨酸Glu3.22III堿性*賴氨酸Lys9.74精氨酸Arg10.76組氨酸His7.59(*為必要氨基酸，人體內不能合成，只能從食物中得到）第七頁，共四十八頁。二、氨基酸的性質：1、兩性離子型化合物：熔點高（分解）難溶于有機溶劑通常以內鹽形式存在：第八頁，共四十八頁。

等電點

中性氨基酸5～6.3酸性氨基酸2.8～3.2堿性氨基酸7.6～10.8溶解度最小控制PH值，可得不同電荷形式的離子—電泳分離可以分別起氨基和酸基的反應：2、與亞硝酸的反應：定量分析伯氨基第九頁，共四十八頁。紫色物質，用于α－氨基酸的比色測定和紙層析顯色3、與水含茚三酮的反應：第十頁，共四十八頁。三、氨基酸的制備：蛋白質水解——————20種常見氨基酸

有機合成：1、由醛（或酮）制備：第十一頁，共四十八頁。蓋布瑞爾法可得比較純產品：3、由丙二酸酯合成：例：第十二頁，共四十八頁。第十三頁，共四十八頁。

溴代丙二酸酯結合蓋布瑞爾法亦可例：

第十四頁，共四十八頁。四、氨基酸的拆分：

合成外消旋氨基酸，用酶拆分是重要的方法一。例：第十五頁，共四十八頁。§19.2多肽氨基酸A的羧基與B的氨基縮合成酰胺:2個氨基酸形成肽——二肽

肽鍵3個氨基酸形成肽——三肽…………分子量<10000---多肽→組成蛋白質

許多多肽本身有重要的生理作用后葉催產素——八肽胰島素——五十一肽一、多肽的結構測定：基本問題由哪些氨基酸組成的，每種有多少個？這些氨基酸按照什么次序結合成肽鍵？第十六頁，共四十八頁。做法：第十七頁，共四十八頁。測N端：（1）桑格試劑法缺點：只能測N端的一個氨基酸第十八頁，共四十八頁。（2）、Edman水解：異硫睛酸苯酯（）第十九頁，共四十八頁。測C端：

（1）、羧基多肽酶法：（2）、部分水解法：各種蛋白水解酶能水解特定的肽鍵：多肽小肽，然后分析.第二十頁，共四十八頁。如：第二十一頁，共四十八頁。二、多肽的合成：要求：氨基酸按一定的次序連接起來達到一定分子量不外消旋化COOH的保護

比酰胺易水解第二十二頁，共四十八頁。NH2的保護：第二十三頁，共四十八頁?！?9.3蛋白質分類纖維蛋白:絲、毛、皮、角、爪和甲等球蛋白:酶和蛋白激素（溶于水、鹽水等結合蛋白:與核酸、糖、脂肪及血紅素等結合

一、結構：四級結構1、氨基酸組成和順序、2、肽鏈按:①α－螺旋方式卷曲而成的空間結構（通常）②平行或非平行排列的折疊狀3、同一根多肽鏈形成螺旋狀，某些部分還折疊起來，鏈的形狀、距離與特定的生理作用有關。

4、若干分子堆疊形成n根纖維蛋白鏈扭成股，n股又扭成繩狀n根鏈累在一起形成球狀第二十四頁，共四十八頁。1、蛋白質的一級結構一級結構是指蛋白質分子鏈中各種氨基酸結合的順序。胰島素的一級結構及不同動物胰島素在A鏈中的差異

第二十五頁，共四十八頁。胰核糖核酸酶的一級結構第二十六頁，共四十八頁。2、蛋白質的二級結構蛋白質中有二種類型的二級結構α-螺旋型β-折疊型（由肽鏈之間的氫鍵所造成）（由兩條肽鏈或一條肽鏈內兩段肽鏈之間形成氫鍵）H-NC=OH-NC=O……δ-δ+氫鍵二級結構是由于肽鍵之間的氫鍵造成。在一個肽鍵的C=O與另一個肽鍵的-NH2之間存在氫鍵。第二十七頁，共四十八頁。四種不同的α－螺旋第二十八頁，共四十八頁。反向β－折疊第二十九頁，共四十八頁。3、蛋白質的三級結構維持三級結構的力來自氨基酸側鏈之間的相互作用。主要包括二硫鍵氫鍵正負離子間的靜電引力（離子鍵）疏水基團間的親和力（疏水鍵）三級結構實際上蛋白質分子很少以簡單的α-螺旋或β-折疊型結構存在，而是在二級結構的基礎上進一步卷曲折疊，構成具有特定構象的緊湊結構。第三十頁，共四十八頁。溶菌酶分子的三級結構胰島素的三級結構第三十一頁，共四十八頁。4、蛋白質四級結構其中每條肽鏈稱為一個亞基。維護四級結構的主要是靜電引力。蛋白質分子中作為一個整體所含有的不止一肽鏈。由多條肽鏈（三級結構）聚合而形成特定構象的分子叫做蛋白質的四級結構。四級結構第三十二頁，共四十八頁。血紅蛋白的四級結構

第三十三頁，共四十八頁。二、蛋白質的性質1、兩性與等電點蛋白質和氨基酸一樣，也是兩性物質（在肽鏈中有C-端的COOH；N-端的NH2）有它們的等電點。不同蛋白質，其等電點不相同。在等電點時，蛋白質的溶解度最小，因此可以通過調節(jié)溶液的pH值，使蛋白質從溶液中析出，達到分離或提純的目的。陽離子NH3+PCOOH陰離子PCOO-NH2PNH2COOH兩性離子NH3+PCOO-等電點OH-OH-H+H+第三十四頁，共四十八頁。2、蛋白質的變性當蛋白質受到物理或化學因素影響時，可使蛋白質二、三級結構的結合力遭受破壞，肽鏈松散，導致蛋白質在理化和生物性質上的改變，這種現象稱為蛋白質的變性。如：原來結構一級結構變性后蛋白質在變性初期，分子構象未遭到深度破壞（只破壞了三級結構，而二級結構未變）那么還有可能恢復原來的結構和性質?？赡孀冃匀绻冃赃^度，就會成為不可逆性，這時二級結構也遭受破壞，無法恢復。不可逆變性第三十五頁，共四十八頁。引起蛋白質變性的主要因素蛋白質變性后表現為：☆溶解度降低、凝固☆喪失生理活性3、蛋白質的沉淀蛋白質是高分子化合物，在水溶液中形成的顆粒直徑在1~100nm內，具有膠體性質，所以蛋白質溶液不能通過半透膜。在水溶液中是以膠體形式存在的。（如酸、堿、丙酮、酒精、單寧酸、重金屬鹽等）加熱加壓紫外線激烈搖蕩或攪拌化學試劑第三十六頁，共四十八頁。蛋白質分子含有肽鍵，-NH2、-COOH、-OH等，可與水分子形成氫鍵而形成一種水化膜，故蛋白質在水溶液中不沉淀。-OHH-OH…-H-OH……C-NHOH-OHC-N·HO…NH2H-OH…如果破壞蛋白質在水中溶液中的水化膜，蛋白質就會在水溶液中沉淀。破壞水化膜的因素有：（1）鹽析加入大量的電解質如：NaCl、（NH4)2SO4、Na2SO4等，蛋白質將會以沉淀析出，這種作用稱為鹽析。鹽析反應一般是可逆的，即這種沉淀是不變性的。第三十七頁，共四十八頁。（2）脫水劑酒精、丙酮等對水的親和力很大，可以奪取水化膜中的H2O，故蛋白質的水化膜被破壞，使蛋白質沉淀出來。（3）重金屬鹽蛋白質可以和Hg2+、Cu2+、Pb2+、Ag+等重金屬離子結合成不溶性蛋白質。重金屬有殺菌的作用，即是由于它能沉淀蛋白質。Ag++NH3COO-PPNH3COOAg+4、顯色反應（1）縮二脲反應蛋白質與硫酸銅堿性溶液反應，呈現紫色，稱為縮二脲反應。蛋白質紫色絡合物CuSO4NaOH第三十八頁，共四十八頁。（2）蛋白黃反應蛋白質黃色（芳環(huán)上的硝化反應）濃HNO3（3）米勒（Millon）反應蛋白質紅色或磚紅色HgNO3利用該反應就可以檢驗蛋白質中有無酪氨酸存在。（4）水合茚三酮反應蛋白質與稀的水合茚三酮一起加熱呈藍色。該反應主要用于紙上層析。如果蛋白質中的氨基酸含有芳香環(huán)(如苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸等)遇到濃HNO3后產生白色沉淀，加鹽時沉淀為黃色。蛋白黃反應如果蛋白質中的氨基酸含有酚基（如酪氨酸），遇到HgNO3形成有色化合物。米勒反應第三十九頁，共四十八頁?！?9.4酶新陳代謝過程包含著復雜而有規(guī)律的物質與能量的變化。如：綠色植物H2O+CO2

太陽光能合成糖類物質又如：動物以糖、蛋白質、脂肪作為修補組織和供給能量的原料，以它們?yōu)槭澄?。完成生長、生殖、肌肉運動等生命活動。以及生物新陳代謝中的各種化學反應。如果在體外大都需要激烈的物理、化學作用和較長的時間才能完成。但生物體內借助酶的催化下，卻能在常溫、常壓下順利地進行。酶是對特定的生物化學反應有催化作用的蛋白質。（也就是生物體內的催化劑）。酶：酶是一類在生物體內有催化活性的蛋白質。輔酶：與酶蛋白松弛地結合的輔助因子稱為輔酶。輔基：與酶蛋白緊密地結合的輔助因子稱為輔基。全酶：酶蛋白與輔助因子結合后形成的復合物稱為全酶。第四十頁，共四十八頁。一、酶的分類1、按結構分為2、按催化反應類型分由單純一組蛋白質組成。由蛋白質部分加非蛋白質部分組成。稱輔酶或輔基單純酶結合酶能促進底物的氧化還原反應的酶，如細胞色素氧化酶。①氧化還原酶催化底物分子中的某一基團轉移到另一底物上去，如轉氨酶。②轉化酶促進一種化合物分裂為兩種化合物或由兩種化合物合成為一種化合物的反應，如碳酸酐酶。⑥裂化酶③水解酶催化水解反應，如淀粉酶、脂酶、胃蛋白酶。④合成酶促進兩分子連接起來，如谷氨酰胺合成酶等。⑤異構酶促進異構化反應，如磷酸葡萄糖異構酶。第四十一頁，共四十八頁。二、酶作為生物催化劑有以下幾個特點：酶的催化專一性和酶的結構特點特別是活性中心的空間結構有密切關系。酶和底物分子之間有一種特殊的三度空間的配合，這種配合類似于鎖和鑰匙的關系。酶就象一把鑰匙，只能打開一把鎖(特定結構的反應底物)