蛋白質(zhì)和核酸化學(xué)

1、1會(huì)計(jì)學(xué)蛋白質(zhì)和核酸化學(xué)蛋白質(zhì)和核酸化學(xué)第1頁(yè)/共73頁(yè)第2頁(yè)/共73頁(yè)第3頁(yè)/共73頁(yè)每克樣品中含氮每克樣品中含氮g g數(shù)數(shù)6.25=6.25=每每克樣品中所含蛋白質(zhì)克數(shù)克樣品中所含蛋白質(zhì)克數(shù)第4頁(yè)/共73頁(yè)第5頁(yè)/共73頁(yè)二、蛋白質(zhì)的基本單二、蛋白質(zhì)的基本單位位氨基酸氨基酸第6頁(yè)/共73頁(yè)不帶電形式 H2NCHCOOHR +H3NCHCOO-R兩性離子形式第7頁(yè)/共73頁(yè)第8頁(yè)/共73頁(yè)第9頁(yè)/共73頁(yè)第10頁(yè)/共73頁(yè)必需氨基酸必需氨基酸第11頁(yè)/共73頁(yè)三、蛋白質(zhì)的基本三、蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)* 肽鍵肽鍵(peptide bond)：是由是由一個(gè)氨基酸的一個(gè)氨基酸的 -羧基與另羧基與另

2、一個(gè)氨基酸的一個(gè)氨基酸的 -氨基脫水氨基脫水縮合而形成的化學(xué)鍵?？s合而形成的化學(xué)鍵。（一）肽鍵和肽（一）肽鍵和肽H2N C CHR1OHO+N CHHHR2COOHH2OH2N C CHR1ON CHR2COOHH肽 鍵第12頁(yè)/共73頁(yè)第13頁(yè)/共73頁(yè)2.第14頁(yè)/共73頁(yè)第15頁(yè)/共73頁(yè)第16頁(yè)/共73頁(yè)3.生物活性肽生物活性肽(1)(2)第17頁(yè)/共73頁(yè)（二（二）第18頁(yè)/共73頁(yè)一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。結(jié)構(gòu)與功能密切相一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。結(jié)構(gòu)與功能密切相關(guān)，蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)一旦確立，其空間結(jié)構(gòu)以關(guān)，蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)一旦確立，其空間結(jié)構(gòu)以及生理功能也基本確立。及生理功能也基

3、本確立。第19頁(yè)/共73頁(yè)第20頁(yè)/共73頁(yè)四、蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)四、蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)第21頁(yè)/共73頁(yè)（一）蛋白質(zhì)分子的二級(jí)結(jié)構(gòu)（一）蛋白質(zhì)分子的二級(jí)結(jié)構(gòu)1.-螺螺旋旋第22頁(yè)/共73頁(yè)2. -折折疊疊第23頁(yè)/共73頁(yè)（3）無(wú)規(guī)則卷曲是指多肽鏈中規(guī)則性不強(qiáng)的一些區(qū)段的構(gòu)象無(wú)規(guī)則卷曲是指多肽鏈中規(guī)則性不強(qiáng)的一些區(qū)段的構(gòu)象第24頁(yè)/共73頁(yè)第25頁(yè)/共73頁(yè)蛋白質(zhì)的三級(jí)蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 第26頁(yè)/共73頁(yè)第27頁(yè)/共73頁(yè)蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)第28頁(yè)/共73頁(yè)（1）種屬）種屬差異差異蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的種屬差異十分明顯，但相同部分氨基酸對(duì)蛋白質(zhì)的功能起決定作用。根據(jù)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)上的差異

4、，可以斷定它們?cè)谟H緣關(guān)系上的遠(yuǎn)近。（2）分子病）分子病蛋白質(zhì)分子一級(jí)結(jié)構(gòu)的氨基酸排列順序與正常有所不同的遺傳病。1.一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系第29頁(yè)/共73頁(yè)鐮狀細(xì)胞貧血（鐮狀細(xì)胞貧血（sick-cell anemia）從患者紅細(xì)胞中鑒定出特異的鐮刀型或月牙型細(xì)胞。-鏈 1 2 3 4 5 6 7Hb-A Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-LysHb-S Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Lys第30頁(yè)/共73頁(yè)第31頁(yè)/共73頁(yè)瘋牛病瘋牛病瘋牛病是由朊病毒蛋白瘋牛病是由朊病毒蛋白(prion protein, PrP)引起的一組人和動(dòng)物神引起的一組人和動(dòng)物神經(jīng)退行性病

5、變。經(jīng)退行性病變。正常的正常的PrP富含富含-螺旋，稱(chēng)為螺旋，稱(chēng)為PrPc。PrPc在某種未知蛋白質(zhì)的作用下可在某種未知蛋白質(zhì)的作用下可轉(zhuǎn)變成全為轉(zhuǎn)變成全為-折疊的折疊的PrPsc，從而致病，從而致病。PrPc-螺螺旋旋PrPsc-折疊折疊正常正常瘋牛病瘋牛病第32頁(yè)/共73頁(yè)牛腦海綿狀病，簡(jiǎn)稱(chēng)BSE。1985年4月，醫(yī)學(xué)家們?cè)谟?guó)發(fā)現(xiàn)了一種新病，專(zhuān)家們對(duì)這一世界始發(fā)病例進(jìn)行組織病理學(xué)檢查，并于1986年11月將該病定名為BSE，首次在英國(guó)報(bào)刊上報(bào)道。 食用被瘋牛病污染了的牛肉、牛脊髓的人，有可能染上致命的克羅伊茨費(fèi)爾德雅各布氏癥（簡(jiǎn)稱(chēng)克雅氏癥），其典型臨床癥狀為出現(xiàn)癡呆或神經(jīng)錯(cuò)亂，視覺(jué)模糊，

6、平衡障礙，肌肉收縮等。病人最終因精神錯(cuò)亂而死亡。 醫(yī)學(xué)界對(duì)克雅氏癥的發(fā)病機(jī)理還沒(méi)有定論，也未找到有效的治療方法。第33頁(yè)/共73頁(yè)第34頁(yè)/共73頁(yè)+第35頁(yè)/共73頁(yè)（三）蛋白質(zhì)的沉淀（三）蛋白質(zhì)的沉淀 蛋白質(zhì)從溶液中析出的現(xiàn)象蛋白質(zhì)從溶液中析出的現(xiàn)象第36頁(yè)/共73頁(yè)1. 鹽析鹽析：加鹽使蛋白質(zhì)沉淀析出。分段鹽析：調(diào)節(jié)鹽濃度，可使混合蛋白質(zhì)溶液中的幾種蛋白質(zhì)分段析出。血清球蛋白（50%(NH4)2SO4飽和度），清蛋白（飽和(NH4)2SO4)。2. 加有機(jī)溶劑加有機(jī)溶劑：控制低溫可得到不變性的蛋白質(zhì)沉淀。3. 加重金屬鹽加重金屬鹽 ：利用該性質(zhì)搶救重金屬中毒者4. 加某些有機(jī)酸加某些有機(jī)

7、酸：?jiǎn)螌幩?、苦味酸、鉬酸、鎢酸。臨床檢驗(yàn)中可用這些酸類(lèi)檢查尿蛋白。第37頁(yè)/共73頁(yè)（四）蛋白質(zhì)的變性（四）蛋白質(zhì)的變性第38頁(yè)/共73頁(yè)第39頁(yè)/共73頁(yè)六、蛋白質(zhì)的分類(lèi)六、蛋白質(zhì)的分類(lèi)第40頁(yè)/共73頁(yè)第41頁(yè)/共73頁(yè)核酸核苷酸核酸的結(jié)構(gòu)層次：核酸核苷酸 核苷酸磷酸+戊糖+含氮堿核苷磷酸戊糖堿基核糖RNA脫氧核糖DNA嘌呤堿A、G嘧啶堿C、U、T第42頁(yè)/共73頁(yè)（一）核酸的基本成（一）核酸的基本成分分第43頁(yè)/共73頁(yè)3. 含氮堿含氮堿：嘌呤嘌呤(purine) NNNHN123456789NNN HNN H2腺嘌呤腺嘌呤(adenine, A)NNHNHNNH2O鳥(niǎo)嘌呤鳥(niǎo)嘌呤(gua

8、nine, G)第44頁(yè)/共73頁(yè)嘧啶嘧啶(pyrimidine)NN H132456尿嘧啶尿嘧啶(uracil, U)NHNHOO胞嘧啶胞嘧啶(cytosine, C)NNHNH2O胸腺嘧啶胸腺嘧啶(thymine, T)NHNHOOCH3第45頁(yè)/共73頁(yè)腺嘌呤腺嘌呤核苷核苷OOHOHNNNNNH2HOH2COOHHNNNNNH2HOH2C脫氧腺嘌呤脫氧腺嘌呤核苷核苷核苷核苷 =戊糖戊糖+堿基堿基（二）、核苷酸的結(jié)構(gòu)（二）、核苷酸的結(jié)構(gòu)+ 磷酸磷酸 =核苷酸核苷酸第46頁(yè)/共73頁(yè)CMP尿嘧啶核苷酸尿嘧啶核苷酸UMPdCMP胸腺嘧啶脫氧核苷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸dTMP腺嘌呤核苷酸（腺嘌呤核

9、苷酸（AMP）OOHOHNNNNNH2OH2CP胸腺嘧啶脫氧核苷酸胸腺嘧啶脫氧核苷酸（d-TMP）OHOHOH2CNNOOCH3P第47頁(yè)/共73頁(yè)3，5-磷酸二酯鍵：一個(gè)核苷酸磷酸二酯鍵：一個(gè)核苷酸C-3上上的羥基與另一個(gè)核苷酸的羥基與另一個(gè)核苷酸C-5上的磷酸脫上的磷酸脫水縮合而成的酯鍵。水縮合而成的酯鍵。3-末端與末端與5-末端：多核苷酸鏈的一端是末端：多核苷酸鏈的一端是磷酸與戊糖磷酸與戊糖C-5相連，稱(chēng)為相連，稱(chēng)為5-末端；另末端；另一端在戊糖一端在戊糖C-3上有一個(gè)自由羥基，稱(chēng)上有一個(gè)自由羥基，稱(chēng)為為3-末端。末端。核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)：在多核苷酸鏈中核苷核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)：在多核苷酸鏈中核苷

10、酸的排列順序稱(chēng)為核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)。酸的排列順序稱(chēng)為核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)。A-T-G-C-C-A-G-G-TT-A-C-G-G-T-C-C-A5335第48頁(yè)/共73頁(yè)ONHHOHHOHHCH2OP OHOOH（ H）ONHHOHHOHHCH2OP OHOOH（ H）ONHHOHHOHHCH2OP OHOOH（ H）ONHHOHHOHHCH2OP OHOOH（ H）（ H）ONHHOHHOHHCH2OPOOHOONHHOHHHCH2OP OHOOH（ H）5 磷磷酸酸3 羥羥基基3 ,5 -磷磷酸二酯鍵酸二酯鍵第49頁(yè)/共73頁(yè)(二二 ）核酸的表示方式）核酸的表示方式字母字母式式5PAPCPGPCPTP

11、GPTPAOH 3 5 PACGCTGTAOH 3線(xiàn)條式線(xiàn)條式PP5335PP53P53ACGTOH第50頁(yè)/共73頁(yè)多核苷酸鏈多核苷酸鏈3端端5端端第51頁(yè)/共73頁(yè)1. DNA的堿基組成及規(guī)律的堿基組成及規(guī)律 堿基組成：堿基組成：A、G、T、C Chargaff規(guī)則：規(guī)則： （1）所有）所有DNA中都中都均存在以下均存在以下關(guān)系關(guān)系A(chǔ)=T、G=C，即嘌呤，即嘌呤=嘧啶嘧啶 A+G=T+C （2）DNA的堿基組成具有種屬的堿基組成具有種屬特異性，而無(wú)組織和器官特異性，也特異性，而無(wú)組織和器官特異性，也不隨條件的變化而變化不隨條件的變化而變化意義：是雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的意義：是雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的重要

12、依據(jù)重要依據(jù) 第52頁(yè)/共73頁(yè)2. DNA2. DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)：的二級(jí)結(jié)構(gòu)：（1）WatsonCrick雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)模型：模型：堿基A或GT或C2 nm特點(diǎn)：特點(diǎn)：a.雙鏈反向平行右手螺旋雙鏈反向平行右手螺旋b.糖糖-Pi 在螺旋外側(cè)構(gòu)成主鏈骨架，在螺旋外側(cè)構(gòu)成主鏈骨架，c.堿基在內(nèi)側(cè)且與軸平面垂直堿基在內(nèi)側(cè)且與軸平面垂直 d.配對(duì)堿基形成氫鍵，配對(duì)堿基形成氫鍵，總是總是A與與T、G與與C為為堿基對(duì)，堿基對(duì)間氫堿基對(duì)，堿基對(duì)間氫鍵數(shù)：鍵數(shù)：A=T、GCe.螺旋直徑為螺旋直徑為2nm， 10對(duì)對(duì)核苷酸上升一圈，螺距核苷酸上升一圈，螺距為為3.4nm第53頁(yè)/共73頁(yè)圖5-11 B-D

13、NA的 雙 螺 旋 結(jié) 構(gòu) 模 型3.4nm0.34nm1nm小 溝大 溝第54頁(yè)/共73頁(yè)該模型揭示了該模型揭示了DNA作為遺傳物質(zhì)的穩(wěn)作為遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性特征，最有價(jià)值的是確認(rèn)了堿基配定性特征，最有價(jià)值的是確認(rèn)了堿基配對(duì)原則，這是對(duì)原則，這是DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和反轉(zhuǎn)復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和反轉(zhuǎn)錄的分子基礎(chǔ)，亦是遺傳信息傳遞和表錄的分子基礎(chǔ)，亦是遺傳信息傳遞和表達(dá)的分子基礎(chǔ)。該模型的提出是上個(gè)世達(dá)的分子基礎(chǔ)。該模型的提出是上個(gè)世紀(jì)生命科學(xué)的重大突破之一，它奠定了紀(jì)生命科學(xué)的重大突破之一，它奠定了生物化學(xué)和分子生物學(xué)乃至整個(gè)生命科生物化學(xué)和分子生物學(xué)乃至整個(gè)生命科學(xué)飛速發(fā)展的基石。學(xué)飛速發(fā)展的基石。第55頁(yè)

14、/共73頁(yè)（1） tRNA主要特征：主要特征：1.四臂四環(huán)；四臂四環(huán)；2.氨基酸臂氨基酸臂3端有端有CCAOH的共有結(jié)構(gòu)；的共有結(jié)構(gòu)；3.D環(huán)上環(huán)上有二氫尿嘧啶（有二氫尿嘧啶（D）；）；4.反密碼環(huán)上反密碼環(huán)上的反密碼子與的反密碼子與mRNA相互作用；相互作用；5.可可變環(huán)上的核苷酸數(shù)目可以變動(dòng)；變環(huán)上的核苷酸數(shù)目可以變動(dòng)；6.TC環(huán)含有環(huán)含有T和和；7.含有修飾堿含有修飾堿基和不變核苷酸?；筒蛔兒塑账?。第56頁(yè)/共73頁(yè)OCCHRNH2O3氨基酸臂氨基酸臂功能：結(jié)合氨功能：結(jié)合氨基酸基酸T C環(huán)環(huán)額外環(huán)額外環(huán)（可變（可變環(huán)）環(huán)）反密碼子反密碼子功能：識(shí)別密功能：識(shí)別密碼子碼子反密碼反密碼環(huán)

15、環(huán)DHU環(huán)環(huán)功能：與功能：與核糖體核糖體rRNA結(jié)合結(jié)合二氫尿二氫尿嘧啶嘧啶假尿嘧假尿嘧啶啶第57頁(yè)/共73頁(yè)三級(jí)結(jié)構(gòu)：倒三級(jí)結(jié)構(gòu)：倒L形形tRNAtRNA三級(jí)三級(jí)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)* tRNA的功能的功能活 化 、 搬活 化 、 搬運(yùn)氨基酸到核運(yùn)氨基酸到核糖體，參與蛋糖體，參與蛋白質(zhì)的翻譯。白質(zhì)的翻譯。第58頁(yè)/共73頁(yè)n是生物體生理活動(dòng)所需能量的是生物體生理活動(dòng)所需能量的直接供體，如直接供體，如ATP。n是合成糖原、磷脂、蛋白質(zhì)、是合成糖原、磷脂、蛋白質(zhì)、DNA和和RNA所必需的物質(zhì)和原所必需的物質(zhì)和原料，如各種核苷三磷酸。料，如各種核苷三磷酸。n是某些重要輔酶（基）的組成是某些重要輔酶（基）的組成

16、成分。成分。n有的核苷酸是體內(nèi)代謝調(diào)節(jié)的有的核苷酸是體內(nèi)代謝調(diào)節(jié)的重要物質(zhì)，如重要物質(zhì)，如cAMP和和cGMP。第59頁(yè)/共73頁(yè)三磷酸核苷與環(huán)化三磷酸核苷與環(huán)化核苷酸核苷酸OOHOOH2CNNNNN H2P OOHcAMP（信息傳遞）OO H O HO H2CPOPOPOHOO HO HO HOONNNNN H2 ATP(能量供應(yīng)）第60頁(yè)/共73頁(yè)P(yáng)O-OOAMPOPOHOADPATPP OHHOO第61頁(yè)/共73頁(yè)第62頁(yè)/共73頁(yè)第63頁(yè)/共73頁(yè)變性變性（加（加熱）熱）探針探針雜交雜交（緩慢冷（緩慢冷卻）卻）復(fù)性復(fù)性（緩慢冷（緩慢冷卻）卻） 第64頁(yè)/共73頁(yè)2. -折折疊疊第65頁(yè)

17、/共73頁(yè)第66頁(yè)/共73頁(yè)鐮狀細(xì)胞貧血（鐮狀細(xì)胞貧血（sick-cell anemia）從患者紅細(xì)胞中鑒定出特異的鐮刀型或月牙型細(xì)胞。-鏈 1 2 3 4 5 6 7Hb-A Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-LysHb-S Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Lys第67頁(yè)/共73頁(yè)鐮狀細(xì)胞貧血（鐮狀細(xì)胞貧血（sick-cell anemia）從患者紅細(xì)胞中鑒定出特異的鐮刀型或月牙型細(xì)胞。-鏈 1 2 3 4 5 6 7Hb-A Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-LysHb-S Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Lys第68頁(yè)/共73頁(yè)第69頁(yè)/共73頁(yè)2. DNA2. DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)：的二級(jí)結(jié)構(gòu)：（1）WatsonCrick雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)模型：模型：堿基A或GT或C2 nm特點(diǎn)：特點(diǎn)：a.雙鏈反向平行右手螺旋雙鏈反向平行右手螺旋b.糖糖-Pi 在螺旋外側(cè)構(gòu)成主鏈骨架，在螺旋外側(cè)構(gòu)成主鏈骨架，c.堿基在內(nèi)側(cè)且與軸平面垂直堿基在內(nèi)側(cè)且與軸平面垂直 d.配對(duì)堿基形成氫鍵，配對(duì)堿基形成氫鍵，總是總是A與與T、G與與C為為堿基對(duì)，堿基對(duì)間氫堿基對(duì)，堿基對(duì)間氫鍵數(shù)：鍵數(shù)：A=T、GCe.螺旋直徑為螺旋直徑為2nm， 10對(duì)對(duì)核苷酸上升一圈，螺距核苷酸上升一圈，螺距為為