氨基酸蛋白質核酸專題知識講座

氨基酸蛋白質核酸專題知識講座氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第1頁

蛋白質、碳水化合物、脂肪(甘油醇脂肪酸酯)是人所需營養(yǎng)中三種要素。19.1氨基酸結構、名稱和物性

羧酸分子中烴基上一個或幾個氫原子被氨基取代生成化合物叫氨基酸。1定義氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第2頁按氨基與羧基相對位置分：α-氨基酸，β-氨基酸按氨基與羧基數(shù)目來分：中性氨基酸、酸性氨基酸，堿性氨基酸3氨基酸構型和存在形式構型（用D、L表示）

-氨基酸通式 L型

-氨基酸D型

-氨基酸 L-甘油醛除甘氨酸，天然

-氨基酸都是有旋光，而且都是L型。2分類氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第3頁存在形式：氨基酸都以偶極離子形式存在。

組氨酸谷氨酸 丙氨酸 氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第4頁4名稱和物理性質450頁表19-1

名稱氨基酸碳原子（除甘氨酸外）都是手性碳原子。其構型表示方法與糖一樣，用D或L表示。每個氨基酸都有俗名，并都用一個縮寫符號表示。450頁表19-1

物理性質大個別氨基酸在水中有一定溶解度；酸性氨基酸在水中溶解度較差；氨基酸在200度以下都是穩(wěn)定；氨基酸pKa為2左右；每一個光學純氨基酸都有旋光值。氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第5頁5八個必需氨基酸纈氨酸亮氨酸異亮氨酸苯丙氨酸蘇氨酸蛋氨酸賴氨酸色氨酸氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第6頁1等電點2與茚三酮反應3氨基酸金屬鹽絡合物形成19.1.2氨基酸性質氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第7頁谷氨酸 焦谷氨酸總述：含有胺和羧酸共性。比如形成酰胺2分子甘氨酸 2,5-二嗪哌酮-2H2O-H2O氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第8頁

一個氨基酸總能夠找到一個pH值，在該pH值下，正、負離子濃度完全相等，此時向陽極移動和向陰極移動離子彼此抵消（即沒有凈遷移），或者說，電場中不顯示離子遷移。將此時pH值稱為該氨基酸等電點。氨基酸特殊性質1等電點氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第9頁中性氨基酸等電點：pH=6.2~6.8

酸性氨基酸等電點：pH=2.8~3.2

堿性氨基酸等電點：pH=7.6~10.8

不一樣氨基酸有不一樣等電點，所以能夠經(jīng)過測定氨基酸等電點來判別氨基酸。

等電點時，以兩性離子形式存在氨基酸濃度最大（在水溶液中），氨基酸溶解度最小。氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第10頁2與茚三酮反應凡是有游離氨基氨基酸都能夠和茚三酮發(fā)生呈紫色反應。茚 茚三酮水合茚三酮+紫色-CO2，-RCHO-3H2O互變異構氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第11頁3氨基酸金屬鹽絡合物形成金屬上有空軌道，N上有未共用電子對！

氨基酸金屬鹽絡合物含有很好結晶形狀,該反應可用來沉淀和判別一些氨基酸。氨基酸受熱4種改變見書本453頁并與323頁羥基酸比較氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第12頁4.氨基酸氨基反應1.氨基?；被岱肿又邪被荃；甚０?/p>

2.氨基烴基化氨基酸與RX作用則烴基化成N-烴基氨基酸3.與亞硝酸反應氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第13頁1斯瑞克合成法--醛氨氰化法2赫爾--烏爾哈--澤林斯基α-溴化法3蓋布瑞爾法4丙二酸酯法19.3氨基酸合成氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第14頁改進方法：用NH4CNorNH4Cl+KCN代替HCN+NH3應用：合成比原料醛多一個碳氨基酸氨基酸起源：（1）天然產(chǎn)物酸性水解 （2）微生物發(fā)酵法 （3）化學合成法1斯瑞克合成法--醛氨氰化法RCHO+HCN+NH3H3+O

氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第15頁應用蓋布瑞爾法能夠制備很純氨基酸。2赫爾--烏爾哈--澤林斯基α-溴化法RCH2COOHNH3Br2P在封管或高壓釜內(nèi)進行3蓋布瑞爾法可參看372頁H3O+氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第16頁1.經(jīng)過?；狨シ?丙二酸酯法+NC-CH=CH2H3+OH2/Pt醋酸麥克爾加成堿H2/催加熱-CO2氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第17頁OH-絲氨酸合成+CH2=OH3+O-CO2

絲氨酸（65%）氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第18頁2.經(jīng)過溴代丙二酸酯法合成CH2(COOEt)2BrCH(COOEt)2ClCH2CH2SCH3HClBr2CCl4NaNaOH蛋氨酸（50%）

烷基化

氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第19頁谷氨酸合成+CH2=CHCOOEt麥克爾加成NaOEtH3+O

谷氨酸（70%）氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第20頁脯氨酸合成H3+ONaOEtBr(CH2)3BrEtOHNaOH脯氨酸70%分子內(nèi)親核取代

氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第21頁一個氨基酸羧基與另一分子氨基酸氨基經(jīng)過失水反應，形成一個酰氨鍵，新生成化合物稱為肽，肽分子中酰氨鍵叫肽鍵。二分子氨基酸失水形成肽叫二肽，多個分子氨基酸失水形成肽叫多肽。19.2多肽定義、命名和結構19.2.1定義氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第22頁19.2.2命名455頁甘氨酸 丙氨酸 亮氨酸產(chǎn)物三肽名稱為：甘氨酰-丙氨酰-亮氨酸（甘-丙-亮）（Gly-Ala-Leu）-2H2O肽鍵C-端N端氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第23頁1.肽鍵和肽幾何形狀19.3.3結構2.二硫鍵Na+液NH3空氣氧化Cys-Tyr-Ile-Glu-Arg-Cys-Pro-Leu-Gly?NH2SS牛催產(chǎn)素氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第24頁19.5.1氨基保護19.35.2羧基保護19.5.3側鏈保護19.5.4接肽方法

1混合酸酐法2活潑酯法、

3碳二亞胺法4環(huán)酸酐法、

5固相接肽19.5多肽合成氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第25頁保護基必須具備條件（1）易在預定部位引入（2）在某特定條件下，保護基很易除去（3）引入和除去保護基時，分子中其它部位不會受到影響，尤其是已接好肽鍵。多肽合成必須處理下面四個問題1.氨基保護2.羧基保護3.側鏈保護4.接肽方法氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第26頁C6H5CH2OH+COCl2（光氣)19.5.1氨基保護1.用氯代甲酸苯甲酯（或稱苯甲氧基甲酰氯）保護Benzoxycarbonyl（簡寫Z）氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第27頁H2Pd/C+NH3CH2CO2-OH-H+SOCl2+NH3CH2CO2-,OH-H+H+CF3COOH（1mol）上保護基接肽去保護基反應過程：氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第28頁2用氯代甲酸三級丁酯保護t-Butoxycarbonyl

簡寫B(tài)OC在多肽中應用：CF3COOHHOAc-OH,25oC上保護基接肽（過程略）去保護基氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第29頁*1.催化氫化和稀堿都不能除去BOC，通常見溫和酸性水解法除去。*2.若氨基酸中有多個氨基，在接肽前均需保護。*3.用Z保護還是用BOC保護，視實際情況而定。氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第30頁19.2羧基保護使用酸為：CF3COOHHBr/HOAcA代表：HClCH3OH接肽Na2CO3接肽Pd/H2(CH3)2C=CH2接肽H3+O去保護基去保護基上保護基上保護基上保護基去保護基AAA氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第31頁比如：19.3側鏈保護

當氨基酸側鏈帶有一些官能團時，在合成多肽時，有時也需要加以保護，保護方法，要視詳細情況而定。巰基經(jīng)常見苯甲基保護，保護基能夠在鈉、液氨作用下除去。上保護基去保護基空氣中氧化Na,NH3(l)氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第32頁19.5.4接肽方法1混合酸酐法（活化羧基）-OH,25oCN(C2H5)3-5-0oC-(C2H5)3N?HClH2/Pd-C接肽C6H5CH2OCOCl氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第33頁2活潑酯法N(C2H5)3H+氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第34頁3.碳二亞胺法接肽dicyclohexylcarbodimide(DCC)接肽H2/Pd-C去保護基氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第35頁失水機制二環(huán)己基脲氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第36頁1.保護氨基和活化羧基同時完成2.氨基甲酸不穩(wěn)定4.環(huán)酸酐法接肽-CO2二肽環(huán)狀酸酐21氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第37頁5.固相接肽麥爾德創(chuàng)造；處理了蛋白質和多肽一些合成問題。在不溶高分子樹脂表面上進行接肽反應稱為固相接肽。氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第38頁生物活性

合成多肽必須確保氨基酸排列次序與天然多肽相同，并與天然多肽不論在物理、化學性質和生物活力各方面都一樣，才含有意義。我國1965年6月發(fā)表合成成功牛胰島素文章，生物活性1.2~70%美國1967年發(fā)表文章（胰島素合成方法改進）前蘇聯(lián)1972年發(fā)表文章（胰島素合成方法改進）胰島素是一個激素，可用于治療糖尿病，但只能用和人體結構相近胰島素，如豬胰島素，其它則不起療效。氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第39頁測定肽或蛋白質一級結構需要進行下面幾項工作：一測定分子中是否存在二硫鍵二檢測氨基酸組成及其相對百分比三測定肽或蛋白質中各氨基酸排列次序19.6多肽結構測定氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第40頁19.6.1測定分子中是否存在二硫鍵

多肽或蛋白質分子中有二硫鍵，需要切斷。其方法是用過酸氧化。19.6.2檢測氨基酸組成及其相對百分比該工作由氨基酸自動分析儀完成氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第41頁

在N-端引入含有特定基團標識化合物，這種標識基團有顏色、熒光、紫外吸收等性質，然后分離判定含有這種基團氨基酸衍生物。19.6.3測定肽或蛋白質中各氨基酸排列次序1.N-端氨基酸單元分析氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第42頁DNFB+Gly-Ala-PheDNFB-Gly-Ala-PheDNFB-GlyAlaPheH+

水解105oCpH=8-9室溫二硝基氟苯法（桑格爾法）氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第43頁肼解法：當?shù)鞍踪|（或多肽）與無水肼在100℃反應5-10h后，除C端氨基酸外，全部氨基酸都轉變成對應氨基酸酰肼，C端氨基酸則以游離氨基酸放出。

2.C-末端測定NH2-NH2100oC5-10hGly-Ala-PheGlyNHNH2AlaNHNH2Phe氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第44頁多肽結構測定由氨基酸組成多肽數(shù)目驚人，情況十分復雜。假定100個氨基酸聚合成線形分子，可能含有2100中多肽。比如：由甘氨酸、纈氨酸、亮氨酸三種氨基酸就可組成六種三肽。甘-纈-亮；甘-亮-纈；纈-亮-甘；纈-甘-亮；亮-甘-纈；亮-纈-甘。多肽結構測定主要是作以下工作：①了解某一多肽是由哪些氨基酸組成。②各種氨基酸相對百分比。③確定各氨基酸排列次序。氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第45頁多肽結構測定工作步驟以下：1．測定分子量2．氨基酸定量分析

當代方法是將水解后氨基酸混和液用氨基酸分析儀進行分離和測定。°氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第46頁3．端基分析（測定N端和C端）（1）測定N端（有兩種方法）a2,4-=硝基氟苯法——桑格爾(Sanger-英國人)法2,4-=硝基氟苯與氨基酸N端氨基反應后，再水解，分離除N-二硝基苯基氨基酸，用色譜法分析，即可知道N端為何氨基酸。此法缺點是全部肽鍵都被水解掉了氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第47頁b

異硫氰酸苯酯(Ph-N=C=S)法——艾德曼(Edman)降解法測定咪唑衍生物R，即可知是哪種氨基酸。異硫氰酸苯酯法特點是，除多肽N端氨基酸外，其余多肽鏈會保留下來。這么就能夠繼續(xù)不停測定其N端。氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第48頁（2）測定C端a

多肽與肼反應全部肽鍵（酰胺）都與肼反應而斷裂成酰肼，只有C端氨基酸有游離羧基，不會與肼反應成酰肼。這就是說與肼反應后仍含有游離羧基氨基酸就是多肽C端氨基酸。b

羧肽酶水解法在羧肽酶催化下，多肽鏈中只有C端氨基酸能逐一斷裂下來。4．肽鏈選擇性斷裂及判定上述測定多肽結構次序方法，對于分子量大多肽是不適用。對于大分子量多肽次序測定，是將其多肽用不一樣蛋白酶進行個別水解，使之生成二肽、三肽等碎片，再用端基分析法分析個碎片結構，最終將各碎片在排列次序上比較并合并，即可推出多肽中氨基酸次序。個別水解法常見蛋白酶有：胰蛋白酶——只水解羰基屬于賴氨酸、精氨酸肽鍵。糜蛋白酶——水解羰基屬于苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸肽鍵。溴化氰———只能斷裂羰基屬于蛋氨酸肽鍵。氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第49頁例1：某八肽

完全水解后，經(jīng)分析氨基酸組成為：丙、亮、賴、苯丙、脯、絲、酪、纈。

端基分析：N-端丙……亮C-端。

胰蛋白酶催化水解：分離得到酪氨酸，一個三肽和一個四肽。

用Edman降解分別測定三肽、四肽次序，結果為：丙-脯-苯丙；賴-絲-纈-亮。

由上述信息得知，八肽次序為：F.Sanger及其它工作者化了約10年時間與1953年（35歲）首先測定出牛胰島素氨基酸次序，由此Sanger取得了1958年（41歲）諾貝爾化學獎。今后，有幾百種多肽和蛋白質氨基酸次序被測定出來，其中包含含333個氨基酸單位甘油醛-3-磷酸酯脫氫酶。以后F.Sanger又測定了DNA核苷酸次序，因而他第二次（1980年62歲）取得了諾貝爾獎（同美國人伯格、吉爾伯特共享）。兩次取得諾貝爾獎化學家是極少見，所以說，F(xiàn).Sanger是一個偉大化學家。氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第50頁19.7蛋白質結構和特征相對分子質量超出1萬多肽稱為蛋白質。蛋白質有兩個主要性質：鹽析、變性氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第51頁19.7.1蛋白質分類458頁

依據(jù)蛋白質形狀分為：（1）纖維蛋白質如絲蛋白、角蛋白等；（2）球狀蛋白質如蛋清蛋白、酪蛋白、血紅蛋白、γ-球代表蛋白（感冒抗體）等。2．依據(jù)組成份：單純蛋白質——其水解最終產(chǎn)物是α-氨基酸。（2）結合蛋白質——α-氨基酸+非蛋白質（輔基）輔基為糖時稱為糖蛋白；輔基為核酸時稱為核蛋白；輔基為血紅素時稱為血紅素蛋白等。依據(jù)蛋白質功效分；（1）活性蛋白按生理作用不一樣又可分為；酶、激素、抗體、收縮蛋白、運輸?shù)鞍椎?。?）非活性蛋白擔任生物保護或支持作用蛋白，但本身不含有生物活性物質。比如：貯存蛋白（清蛋白、酪蛋白等），結構蛋白（角蛋白、彈性蛋白膠原等）等等。氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第52頁蛋白質性質1．兩性及等電點多肽鏈中有游離氨基和羧基等酸堿基團，含有兩性。2．膠體性質與沉淀作用蛋白質是大分子化合物，分子顆粒直徑在膠粒幅度之內(nèi)（0.1~0.001μ）呈膠體性質。蛋白質顆粒表面都帶電荷，在酸性溶液中帶正電荷，在堿性溶液中帶負電荷，到達幫助帶有同性電荷就于周圍電性相反離子組成穩(wěn)定雙電層。因為同性電荷相斥，顆粒相互隔絕而不粘合，形成穩(wěn)定膠體體系。蛋白質與水形成親水膠體，也和其它膠體一樣不是十分穩(wěn)定，在各種原因影響之下，蛋白質輕易析出沉淀。氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第53頁（1）可逆沉淀（鹽析

2）不可逆沉淀蛋白質與重金屬鹽作用，或在蛋白質溶液中加入有機溶劑（如丙酮、乙醇等）則發(fā)生不可逆沉淀。如70-75%酒精可破壞細菌水化膜，是細菌發(fā)生沉淀和變性，從而起到消毒作用。3．蛋白質變性作用蛋白質在一定條件下，共價鍵不變，但構象發(fā)生改變而喪失生物活性過程成為蛋白質變性作用。氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第54頁變性條件：

物理原因：干燥、加熱、高壓、振蕩或攪拌、紫外線、X射線、超聲等等。化學原因：強酸、強堿、尿素、重金屬鹽、生物堿試劑（三氯乙酸、乙醇等等）。變性后特點：①喪失生物活性②溶解度降低③易被水解（對水解酶抵抗力減弱）。變性作用利用：①消毒、殺菌、點豆腐等；②排毒（重金屬鹽中毒搶救）；③腫瘤治療（放療殺死癌細胞）；變性作用防治：①種子貯存；②人體衰老（遲緩變性）；③預防紫外光灼傷皮膚。氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第55頁4．蛋白質顏色反應（1）縮二脲反應蛋白質與新配置堿性硫酸銅溶液反應，呈紫色，稱為縮二脲反應。（2）蛋白黃反應蛋白質中含有苯環(huán)氨基酸，遇濃硝酸發(fā)生硝化反應而生成黃色硝基化合物反應稱為蛋白黃反應。（3）米勒反應蛋白質中酪氨酸酚基碰到硝酸汞硝酸溶液（4）茚三酮反應蛋白質與稀茚三酮溶液共熱，即展現(xiàn)藍色。氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第56頁蛋白質有四級結構肽鏈中各種氨基酸相互聯(lián)接次序是蛋白質初級結構，也叫一級結構。多肽鏈主鏈骨架中若干肽段，經(jīng)過氫鍵，形成有規(guī)則構象，這稱為二級結構。

α-螺旋 β-折疊

460頁在二級結構基礎上，多肽鏈間經(jīng)過氨基酸殘基側鏈相互作用而進行盤旋和折疊，因而產(chǎn)生特定三維空間結構，這稱為三級結構，也稱為蛋白質亞基。各個亞基在低聚蛋白中空間排布及相互作用，稱為蛋白質四級結構。蛋白質生理活性是由二級、三級、四級結構來決定。氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第57頁19.8酶酶：酶是一類在生物體內(nèi)有催化活性蛋白質。輔酶：與酶蛋白松弛地結合輔助因子稱為輔酶。輔基：與酶蛋白緊密地結合輔助因子稱為輔基。全酶：酶蛋白與輔助因子結合后形成復合物稱為全酶。氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第58頁D-2-脫氧核糖核苷+磷酸19.9核酸D-核糖+堿基結構組成核糖核苷酸核糖核酸D-核糖核苷+磷酸核酸 脫氧核糖核酸脫氧核糖核甘酸D-2-脫氧核糖+堿基聚合聚合氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第59頁核酸基礎單位1.糖D-核糖D-2-脫氧核糖氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第60頁2.堿基C（胞嘧啶）U（脲嘧啶）T（胸腺嘧啶）A（腺嘌呤）G（鳥嘌呤）氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第61頁RNA組成鳥苷（G）腺苷（A）胞苷（C）脲苷（U）氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第62頁

將遺傳密碼翻譯變成特異蛋白質，以執(zhí)行各種生命功效，使后代表現(xiàn)出與親代相同遺傳性狀。RNA作用氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第63頁DNA

組

成2-脫氧胸腺苷dT2-脫氧胞苷dC2-脫氧腺苷dA2-脫氧鳥苷dG氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第64頁攜帶全部遺傳密碼。DNA所攜帶全部遺傳信息都記載在DNA所包含全部核苷酸排列次序中。

DNA即使只有四種類型核苷酸，但它相對分子質量極大，這四種核苷酸在DNA分子中排列方式近乎無窮，一個含1000個核苷酸DNA分子，有41000種排列方式，這是一個天文數(shù)字，這就是生物界多樣性原因。DNA作用氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第65頁關于DNA和RNA在生物生長、繁殖、遺傳、變異中功效和詳細作用，是生物學研究范圍。氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第66頁核酸簡介

核酸組成核酸和蛋白質一樣，是由許多核苷酸結合而成高分子化合物。核苷酸是由磷酸、核糖、及堿基組成。核糖和2-脫氧核糖氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第67頁2．堿基

核苷酸中堿基主要有五種，都是嘧啶或嘌呤衍生物。它們是：

胞嘧啶，脲嘧啶，胸腺嘧啶，腺嘌呤，鳥嘌呤。其結構式見P462：

CUTAG3．核苷核苷是核糖β-苷羥基與堿基氮原子上氫脫水而形成苷，依據(jù)核糖不一樣，核苷有兩類：（1）核苷——（由RNA水解而得）氨基酸蛋白質核酸專題知識講座第68頁4．核苷酸核糖C5上羥基與磷酸酯化便得到核苷酸氨基酸蛋