氨基酸蛋白質(zhì)和核酸簡(jiǎn)

氨基酸蛋白質(zhì)和核酸簡(jiǎn)第1頁(yè)/共51頁(yè)第15章氨基酸、蛋白質(zhì)和核酸蛋白質(zhì)、核酸都是天然大分子化合物，是生命物質(zhì)的基礎(chǔ)。蛋白質(zhì)是一切活細(xì)胞的組織物質(zhì)，是構(gòu)成人體和動(dòng)植物的基本物質(zhì)，具有各種生理功能。如肌肉、毛發(fā)、皮膚、指甲、血清、血紅蛋白、神經(jīng)、激素、酶等。α-氨基酸的是組成蛋白質(zhì)的基本單位。核酸在生物個(gè)體發(fā)育、生長(zhǎng)、繁殖和遺傳變異等生命活動(dòng)中起著重要作用。DNA是生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，RNA參與體內(nèi)蛋白質(zhì)合成。第2頁(yè)/共51頁(yè)2023/4/15第15章氨基酸、蛋白質(zhì)和核酸15.1氨基酸15.1.1α-氨基酸的結(jié)構(gòu)、分類和命名L型(除甘氨酸外)S構(gòu)型(除半胱氨酸)R基的結(jié)構(gòu)：脂肪族、芳香族和雜環(huán)分子中氨基與羧基的相對(duì)數(shù)目：氨基<羧基：酸性氨基酸氨基=羧基：中性氨基酸氨基>羧基：堿性氨基酸側(cè)鏈R基的極性：極性、非極性α*命名：通常根據(jù)來(lái)源用俗名，英文縮寫或中文代號(hào)。*分類：*結(jié)構(gòu)：第3頁(yè)/共51頁(yè)2023/4/1515.1.2α-氨基酸的性質(zhì)1.α-氨基酸的物理性質(zhì)2.α-氨基酸的化學(xué)性質(zhì)羧基典型反應(yīng)氨基典型反應(yīng)相互影響的特性無(wú)色晶體，熔點(diǎn)一般高于相應(yīng)羧酸或胺，易溶于水，難溶于有機(jī)溶劑。第4頁(yè)/共51頁(yè)2023/4/151）兩性和等電點(diǎn)負(fù)離子正離子兩性離子或偶極離子溶液中的兩性離子濃度最高、凈電荷為零時(shí)對(duì)應(yīng)的pH值---(等電點(diǎn)pI)等電點(diǎn)時(shí)，溶液中氨基酸在電場(chǎng)中既不向正極也不向負(fù)極移動(dòng)。pH>pIpH=pIpH<pI（等電點(diǎn)）2.α-氨基酸的化學(xué)性質(zhì)強(qiáng)酸中主要存在形式強(qiáng)堿中主要存在形式第5頁(yè)/共51頁(yè)2023/4/15說(shuō)明幾點(diǎn)：（i）不同氨基酸，PI不同中性：酸性：堿性：（ii）等電點(diǎn)的應(yīng)用A、作緩沖試劑（利用其兩性）

B、鑒定或分離氨基酸（pI時(shí)兩性離子濃度最大，溶解度最小，可結(jié)晶析出。）(4.0<pI<7.0）(pI<4.0）(pI>7.0）1）兩性和等電點(diǎn)2.α-氨基酸的化學(xué)性質(zhì)第6頁(yè)/共51頁(yè)2023/4/15現(xiàn)在有三個(gè)氨基酸：苯丙氨酸pI=5.5、脯氨酸pI=6.3、門冬氨酸pI=2.8請(qǐng)問(wèn)在以下pH條件，各氨基酸的主要存在形式是什么？在外電場(chǎng)作用下，移向陽(yáng)極還是陰極？苯丙氨酸脯氨酸門冬氨酸

pH=6.0負(fù)陽(yáng)極例題正陰極負(fù)陽(yáng)極1）兩性和等電點(diǎn)2.α-氨基酸的化學(xué)性質(zhì)第7頁(yè)/共51頁(yè)2023/4/15（1）與亞硝酸的反應(yīng)測(cè)定反應(yīng)中放出的氮?dú)獾捏w積，可以計(jì)算出氨基的含量范斯萊克氨基氮測(cè)定法2.α-氨基酸的化學(xué)性質(zhì)2）氨基和羧基的反應(yīng)（2）與2,4-二硝基氟苯反應(yīng)DNP-AA(黃色)(DNFB)第8頁(yè)/共51頁(yè)2023/4/15(3)氧化脫氨基反應(yīng)2.α-氨基酸的化學(xué)性質(zhì)2）氨基和羧基的反應(yīng)(4)脫羧反應(yīng)組胺尸胺第9頁(yè)/共51頁(yè)2.α-氨基酸的化學(xué)性質(zhì)3）氨基和羧基的共同反應(yīng)(1)與金屬離子形成配合物深紫色晶體(2)脫羧失氨作用工業(yè)上發(fā)酵制醇的雜醇即由此產(chǎn)生?？捎糜诔恋砘蜩b定某些氨基酸。第10頁(yè)/共51頁(yè)2023/4/15（3）與水合茚三酮反應(yīng)含游離氨基的α-氨基酸均反應(yīng)顯紫色（個(gè)別例外）水合茚三酮α-氨基酸

羅曼氏紫也可用于α-氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)的鑒別。2.α-氨基酸的化學(xué)性質(zhì)3）氨基和羧基的共同反應(yīng)紫色物質(zhì)，用于α-氨基酸的比色測(cè)定和紙層析顯色第11頁(yè)/共51頁(yè)2023/4/15*(4)成肽反應(yīng)二肽肽鍵

許多氨基酸分子通過(guò)肽鍵相互連接形成多肽2.α-氨基酸的化學(xué)性質(zhì)3）氨基和羧基的共同反應(yīng)第12頁(yè)/共51頁(yè)15.2肽肽：氨基酸分子間通過(guò)肽鍵相連的一類化合物2023/4/1515.2.1肽的組成和命名二肽（dipeptide）：2個(gè)氨基酸殘基寡肽（oligopeptide）：2~10個(gè)氨基酸殘基多肽（polypeptide）：>10個(gè)氨基酸殘基蛋白質(zhì)（protein）：≥100個(gè)氨基酸殘基，分子量>6×1031.肽和肽鍵第13頁(yè)/共51頁(yè)2023/4/15殘基N-端C-端甘氨酰丙氨酸丙氨酰甘氨酸15.2.1肽的組成、結(jié)構(gòu)和命名1.肽和肽鍵肽鏈肽鏈中殘基越多，可能形成的多肽異構(gòu)體數(shù)目就越多。第14頁(yè)/共51頁(yè)2.肽鍵的平面結(jié)構(gòu)肽鍵是構(gòu)成肽和蛋白質(zhì)分子的基本化學(xué)鍵。15.2.1肽的組成、結(jié)構(gòu)和命名肽平面肽平面

肽鍵中的C-N鍵具有部分雙鍵的性質(zhì)0.132nm0.147nm

與肽鍵中C-N相連的6個(gè)原子處于同一平面上

肽鍵平面中與C-N鍵相連的O和H或兩個(gè)Cα呈反式分布第15頁(yè)/共51頁(yè)3.肽的命名15.2.1肽的組成、結(jié)構(gòu)和命名甘氨酰丙氨酸丙氨酰甘氨酸(甘丙肽，甘-丙肽)(丙甘肽，丙-甘肽)英文縮寫：Gly-Ala(G-A)Ala-Gly(A-G)以C端氨基酸為母體，肽鏈中其他氨基酸以“某氨?！睆腘端開(kāi)始依次列在母體前面。簡(jiǎn)稱：俗名：如催產(chǎn)素、加壓素、胰島素、促腎上腺皮質(zhì)激素等第16頁(yè)/共51頁(yè)15.2.2肽結(jié)構(gòu)的測(cè)定（生化，略）主要任務(wù)：確定氨基酸種類，數(shù)目，排列次序。1.相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定滲透壓法，光散射法，超離心法，X射線衍射法等2.氨基酸定量分析基本原理：現(xiàn)代方法：3.端基分析1）測(cè)定N-端（1）2,4-二硝基氟苯法黃色第17頁(yè)/共51頁(yè)15.2.2肽結(jié)構(gòu)的測(cè)定（生化，略）3.端基分析1）測(cè)定N-端（2）異硫氰酸苯酯法確定R基團(tuán)即可知端基氨基酸其余肽鏈可保存重復(fù)測(cè)定其余肽鏈，可確定這個(gè)肽鏈的結(jié)構(gòu)。

------氨基酸順序測(cè)定儀可自動(dòng)控制測(cè)定第18頁(yè)/共51頁(yè)15.2.2肽結(jié)構(gòu)的測(cè)定（生化，略）3.端基分析2）測(cè)定C-端(1)肼解法(2)羧肽酶水解法4.肽鏈的選擇性斷裂及鑒定常用部分水解法：胰蛋白酶糜蛋白酶溴化氰等第19頁(yè)/共51頁(yè)15.3蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)是一類存在于一切細(xì)胞中的含氮生物高分子化合物。2023/4/15蛋白質(zhì)的元素組成：

C(50~55%),H(6.0~7.5%),O(19~24%),N(15~17%),S(0~4%),P(0~0.8%)

部分還含有微量的Fe,Cu,Mn,I,Zn等

蛋白質(zhì)系數(shù)：6.25（每g氮相當(dāng)于6.25g蛋白質(zhì)）

W粗蛋白=W氮×6.25第20頁(yè)/共51頁(yè)15.3蛋白質(zhì)15.3.1蛋白質(zhì)的分類形狀：纖維蛋白（如絲蛋白、角蛋白等）

球蛋白（如蛋清蛋白、酪蛋白等）

化學(xué)組成：

簡(jiǎn)單蛋白：僅有氨基酸組成的蛋白。結(jié)合蛋白：由簡(jiǎn)單蛋白與非蛋白質(zhì)成分（輔基）結(jié)合而成。

如糖蛋白、脂蛋白、色蛋白、核蛋白等。

第21頁(yè)/共51頁(yè)2023/4/151.蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)核心：確定氨基酸殘基在肽鏈中的排列順序（構(gòu)造）。

不涉及氨基酸空間排列情況，也稱初級(jí)結(jié)構(gòu)。一級(jí)結(jié)構(gòu)多肽鏈的數(shù)目每條鏈中氨基酸的種類、數(shù)目和排列順序鏈與鏈間二硫鍵的位置15.3.2蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次15.3蛋白質(zhì)第22頁(yè)/共51頁(yè)2023/4/15結(jié)晶牛胰島素（crystallizedbovineinsulin）牛胰島素的晶狀體。牛胰島素是牛胰臟中胰島β-細(xì)胞所分泌的一種調(diào)節(jié)糖代謝的蛋白質(zhì)激素。其一級(jí)結(jié)構(gòu)1955年由英國(guó)桑格（S.Sanger）測(cè)定。我國(guó)中科院生化研究所、北大化學(xué)系及中科院有機(jī)化學(xué)研究所通力合作，于1959年開(kāi)始工作、1965年9月17日獲得了用人工方法合成的、有生物活性的結(jié)晶牛胰島素，實(shí)現(xiàn)了世界上首次人工合成蛋白質(zhì)的壯舉。1.蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)15.3.2蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次第23頁(yè)/共51頁(yè)2023/4/15甘-異亮-纈-谷-谷-半胱-半胱-丙-絲-纈-半胱-絲-亮-酪-谷-

亮-谷-天-酪-半胱-天23456789101112131415161718192021NH2SSNH2NH2苯丙-纈-天-谷-組-亮-半胱-甘-絲-組-亮-纈-

谷-丙-亮-酪-亮-纈-半胱-甘-谷-精-甘-苯丙-苯丙-酪-蘇-脯-賴-丙

23456789101112131415161718192021222324252627282930NH2H2NNH2SSS-SB鏈A鏈牛胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)1.蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)第24頁(yè)/共51頁(yè)2023/4/15結(jié)晶牛胰島素人工合成牛胰島素1.蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)第25頁(yè)/共51頁(yè)結(jié)晶牛胰島素人胰島素1.蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)第26頁(yè)/共51頁(yè)2023/4/15蛋白質(zhì)分子多肽鏈本身的盤旋卷曲或折疊可形成不同的空間結(jié)構(gòu)（構(gòu)象）。二級(jí)結(jié)構(gòu)α-螺旋結(jié)構(gòu)β-折疊結(jié)構(gòu)無(wú)規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)β-轉(zhuǎn)角基本構(gòu)象2.蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)第27頁(yè)/共51頁(yè)2023/4/15氫鍵氫鍵疏水鍵鹽鍵氫鍵二硫鍵氫鍵疏水鍵氫鍵α-螺旋β-折疊2.蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)第28頁(yè)/共51頁(yè)2.蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)α-螺旋結(jié)構(gòu)α-螺旋結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定的原因：氫鍵第29頁(yè)/共51頁(yè)β-折疊結(jié)構(gòu)（片層結(jié)構(gòu)）2.蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)維系折疊結(jié)構(gòu)的作用：

氫鍵第30頁(yè)/共51頁(yè)2023/4/15主鍵：肽鍵副鍵共價(jià)鍵非共價(jià)鍵3.蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)

——

蛋白質(zhì)分子在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步卷曲、折疊而構(gòu)成的一種不規(guī)則的、特定的、更復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)。da

氫鍵b鹽鍵c疏水鍵d二硫鍵第31頁(yè)/共51頁(yè)3.蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)肌紅蛋白的三級(jí)結(jié)構(gòu)

第32頁(yè)/共51頁(yè)2023/4/15

四級(jí)結(jié)構(gòu)

——由兩條和兩條以上具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈締合成特定的蛋白質(zhì)分子構(gòu)象。其中每條肽鏈稱為原體或亞基。副鍵：鹽鍵、疏水鍵、氫鍵等4.蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)血紅素α-鏈β-鏈主鍵：肽鍵血紅蛋白第33頁(yè)/共51頁(yè)1.兩性和等電點(diǎn)2023/4/15NH2Pr–CH–COO－＋NH3Pr–CH–COO－NH2Pr–CH–COOHH＋OH－H＋OH－Pr–CH–COOH＋NH3蛋白質(zhì)大分子兩性離子pH=pIpH<pI負(fù)離子正離子pH>pI用途：分離和提純蛋白質(zhì)pH=pI：溶解度最小，容易聚集沉淀15.3.3蛋白質(zhì)的性質(zhì)第34頁(yè)/共51頁(yè)15.3.3蛋白質(zhì)的性質(zhì)2.膠體性質(zhì)（略）2023/4/15蛋白質(zhì)分子顆粒的直徑一般在1-100nm，具有膠體溶液的特征:在水中不易沉淀、布朗運(yùn)動(dòng)、電泳現(xiàn)象、不能透過(guò)半透膜、吸附性質(zhì)等。原因極性基團(tuán)在一定的pH溶液中可電離而帶有同性電荷極性基團(tuán)吸引水分子在其表面定向排列而形成水化膜用途分離提純蛋白質(zhì)第35頁(yè)/共51頁(yè)3.沉淀（略）改變條件，使蛋白質(zhì)分子在溶液中發(fā)生凝聚，從而從溶液中析出。2023/4/15（1）可逆沉淀加入中性鹽類(如NaCl、Na2SO4、(NH4)2SO4等)鹽析（2）不可逆沉淀a.加入極性有機(jī)溶劑(如甲醇、乙醇或丙酮等)長(zhǎng)時(shí)間接觸不可逆b.化學(xué)試劑沉淀法（如重金屬鹽）pH>pI:15.3.3蛋白質(zhì)的性質(zhì)c.生物堿試劑沉淀法（如苦味酸、鞣酸等）d.其他沉淀法（強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、紫外線、X-射線等）第36頁(yè)/共51頁(yè)4.變性（略）變性：天然蛋白質(zhì)因受物理或化學(xué)因素的影響，結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，從而導(dǎo)致性質(zhì)的改變2023/4/15(一級(jí)結(jié)構(gòu)未發(fā)生變化)變性可逆變性不可逆變性變性后可重新恢復(fù)原來(lái)性質(zhì)變性后不能恢復(fù)原來(lái)性質(zhì)改變到三級(jí)結(jié)構(gòu)改變到二級(jí)結(jié)構(gòu)15.3.3蛋白質(zhì)的性質(zhì)第37頁(yè)/共51頁(yè)2023/4/155.蛋白質(zhì)的水解蛋白質(zhì)H+orOH-or酶H2O氨基酸15.3.3蛋白質(zhì)的性質(zhì)6.顯色反應(yīng)反應(yīng)名稱加入試劑顏色變化蛋白質(zhì)茚三酮反應(yīng)水合茚三酮藍(lán)紫色所有縮二脲反應(yīng)氫氧化鈉、硫酸銅溶液淺紅至藍(lán)紫所有蛋白黃反應(yīng)濃硝酸+氨水黃色至橙色含苯環(huán)米倫反應(yīng)米倫試劑紅色含酪氨酸第38頁(yè)/共51頁(yè)15.4.1核酸的化學(xué)組成水解含氮有機(jī)堿戊糖15.4核酸核酸水解核苷酸核苷磷酸（核糖或脫氧核糖）（嘌呤堿或嘧啶堿）核酸的元素組成：C,H,O,N,P(9.5%)。

W粗核酸=WP×10.5每克磷相當(dāng)于10.5g的核酸，如果核酸的含磷量為WP，則：脫氧核糖核酸(Deoxyribonucleicacid,DNA)核糖核酸(Ribonucleicacid,RNA)主要存在于細(xì)胞質(zhì)中，控制體內(nèi)蛋白合成。主要存在于細(xì)胞核中，決定生物體的繁殖、遺傳及變異。第39頁(yè)/共51頁(yè)脫氧鳥(niǎo)苷脫氧胞苷腺嘌呤核苷尿嘧啶核苷氮苷鍵1.核苷15.4.1核酸的化學(xué)組成核苷是由糖和含氮有機(jī)堿構(gòu)成的糖苷。11111991第40頁(yè)/共51頁(yè)2.核苷酸——核苷的磷酸酯腺嘌呤核苷腺苷酸脫氧胸苷脫氧胸苷酸(兩性化合物)5′-腺嘌呤核苷酸或腺嘌呤核苷-5′-磷酸5′-胸腺嘧啶脫氧核苷酸或胸腺嘧啶核苷-5′-磷酸15.4.1核酸的化學(xué)組成核糖核苷酸脫氧核糖核苷酸第41頁(yè)/共51頁(yè)15.4.1核酸的化學(xué)組成3.核酸核酸是由有許多單核苷酸按一定的順序連接而成的多（聚）核苷酸大分子。生物體內(nèi)的核酸通常與蛋白質(zhì)結(jié)合成核蛋白。類別戊糖堿基酸嘧啶堿嘌啉堿RNAβ-D-核糖尿嘧啶(U),