第13章氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)和核酸

1、第13章氨基酸、蛋白質(zhì)和核酸氨基酸、蛋白質(zhì)和核酸Amino Acids, Peptidesand Nucleic acids有機(jī)化學(xué)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 含氮的天然高聚物，生物體內(nèi)一切組織的基本組成部分含氮的天然高聚物，生物體內(nèi)一切組織的基本組成部分除水外，細(xì)胞內(nèi)除水外，細(xì)胞內(nèi)80都是蛋白質(zhì)都是蛋白質(zhì),人類的主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之一。人類的主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之一。 酶（球蛋白）酶（球蛋白）機(jī)體內(nèi)起催化作用機(jī)體內(nèi)起催化作用 激素（蛋白質(zhì)及其衍生物）激素（蛋白質(zhì)及其衍生物）調(diào)節(jié)代謝調(diào)節(jié)代謝 血紅蛋白血紅蛋白運(yùn)輸運(yùn)輸O2和和CO2 抗原抗體抗原抗體免疫作用免疫作用蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 氨基酸氨基酸在生命現(xiàn)象中起重要的作用在生命現(xiàn)

2、象中起重要的作用第第1節(jié)節(jié) 氨基酸氨基酸一、氨基酸分類和命名一、氨基酸分類和命名（一）分類（一）分類氨基與羧基相對(duì)位置氨基與羧基相對(duì)位置-氨基酸氨基酸-氨基酸氨基酸-氨基酸氨基酸氨基與羧基相對(duì)數(shù)目氨基與羧基相對(duì)數(shù)目酸性氨基酸酸性氨基酸中性氨基酸中性氨基酸堿性氨基酸堿性氨基酸（二）命名（二）命名 以羧酸為母體，氨基作為取代基或按來(lái)源以羧酸為母體，氨基作為取代基或按來(lái)源命名。命名。 蛋白質(zhì)水解蛋白質(zhì)水解 氨基酸氨基酸 天然天然-有旋光性，有旋光性，L-構(gòu)型構(gòu)型。 （S)半光氨酸例外半光氨酸例外 （R ）型。）型。H2NCOOHRCHCOOHCH3HHOCOOHRHH2NL乳酸 L氨基酸COOHCH

3、2SHHH2N20種常見(jiàn)氨基酸種常見(jiàn)氨基酸 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 名稱名稱 縮寫縮寫 等電點(diǎn)等電點(diǎn) 甘氨酸甘氨酸 Gly 5.97丙氨酸丙氨酸 Ala 6.00*頡氨酸頡氨酸 Val 5.96*異亮氨酸異亮氨酸 Ile 6.02I、中性、中性NH2CHCOOHNH2CH(H3C)2HCCOOHNH2CHC2H5HCCOOHCH3NH2CH2COOHCH3 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 名稱名稱 縮寫縮寫 等電點(diǎn)等電點(diǎn)*亮氨酸亮氨酸 Leu 5.98*苯丙氨酸苯丙氨酸 Phe 5.48半光氨酸半光氨酸 Cys 5.07*蘇氨酸蘇氨酸 Thr 5.6NH2CH COOH(H3C)2HCH2CNH2CH COOHC6H5H2CNH

4、2CH COOHHSH2CNH2CH COOHH3CHCOH谷酰胺谷酰胺 Gln 5.56 天冬酰胺天冬酰胺 Asn 5.07 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 名稱名稱 縮寫縮寫 等電點(diǎn)等電點(diǎn)*蛋氨酸蛋氨酸 Met 5.74絲氨酸絲氨酸 Ser 5.68OH2NC(CH2)2CHCOOHNH2OH2NC CH2CHCOOHNH2CH3S(CH2)2CHCOOHNH2HOCH2CHCOOHNH2 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 名稱名稱 縮寫縮寫 等電點(diǎn)等電點(diǎn)脯氨酸脯氨酸 pro 6.30酪氨酸酪氨酸 Tyr 5.66 *色氨酸色氨酸 Trp 5.89 天冬氨酸天冬氨酸 Asp 2.77II 酸性酸性NHCOOHCH2CHHOCOOHNH

5、2NHCH2CH COOHNH2HOOC CH2CH COOHNH2 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 名稱名稱 縮寫縮寫 等電點(diǎn)等電點(diǎn)谷氨酸谷氨酸 Glu 3.22III 堿性堿性*賴氨酸賴氨酸 Lys 9.74精氨酸精氨酸 Arg 10.76組氨酸組氨酸 His 7.59(*為必要氨基酸，人體內(nèi)不能合成，只能從食物中得到）為必要氨基酸，人體內(nèi)不能合成，只能從食物中得到）HOOC(CH2)2CH COOHNH2H2N(CH2)4CH COOHNH2C-NH(CH2)3CH COOHNH2H2NNHNHNCH2CHNH2COOH二、氨基酸的性質(zhì)二、氨基酸的性質(zhì)（一）羧基反應(yīng)（一）羧基反應(yīng)1、與堿成鹽、與堿成鹽2、與醇

6、成酯、與醇成酯3、加熱脫羧、加熱脫羧RCHCOOHNH2NaOH/H2ORCHCOONaNH2RCHCOOHNH2RCH2NH2CO2+RCHCOOHNH2RCHCOORNH2ROHH+（二（二 ）氨基反應(yīng)）氨基反應(yīng)1、成鹽、成鹽2、與亞硝酸反應(yīng)、與亞硝酸反應(yīng)定量分析伯氨基定量分析伯氨基1、兩性和等電點(diǎn)、兩性和等電點(diǎn)離子型化合物離子型化合物熔點(diǎn)高（分解）熔點(diǎn)高（分解）難溶于有機(jī)溶劑難溶于有機(jī)溶劑通常以內(nèi)鹽形式存在：通常以內(nèi)鹽形式存在：H2NHC COOHRHClH3NHC COOHRH2NHC COO-Na+RNaOHH3NHC COOR（三）特性（三）特性（2）等電點(diǎn)（）等電點(diǎn)（符號(hào)符號(hào)pI

7、）氨基酸完全以兩性離子存在時(shí)的溶液氨基酸完全以兩性離子存在時(shí)的溶液pH值值（1）兩性）兩性 等電點(diǎn)等電點(diǎn) 中性氨基酸中性氨基酸 56.3酸性氨基酸酸性氨基酸 2.83.2堿性氨基酸堿性氨基酸 7.610.8 溶解度最小溶解度最小控制控制PH值，可得不同電荷值，可得不同電荷形式的離子形式的離子電泳分離電泳分離2、成肽反應(yīng)、成肽反應(yīng)H2NCHCOOHR+H2NCHCOOHR-H2OH2NCH-C-N-CHCOOHROHR氨基酸氨基酸A的羧基與的羧基與B的氨基縮合成酰胺的氨基縮合成酰胺: 2個(gè)氨基酸形成肽個(gè)氨基酸形成肽二肽二肽 肽鍵肽鍵 3個(gè)氨基酸形成肽個(gè)氨基酸形成肽三肽三肽 分子量分子量 1000

8、0-多肽多肽組成蛋白質(zhì)組成蛋白質(zhì)許多多肽本身有重要的生理作用許多多肽本身有重要的生理作用后葉催產(chǎn)素后葉催產(chǎn)素八肽八肽胰島素胰島素五十一肽五十一肽OCNH紫色物質(zhì)，用于紫色物質(zhì)，用于-氨基酸氨基酸的比色測(cè)定和紙層析顯色的比色測(cè)定和紙層析顯色（四）顯色反應(yīng)（四）顯色反應(yīng)（水合茚三酮的反應(yīng)，用于水合茚三酮的反應(yīng)，用于-氨基酸鑒別氨基酸鑒別）R CHNH2COOHOOOHOH+2H2OOOOONHCHRN CHCOOHRCO2OON CH2ROONH2HRCHO +OOOHOHOONHOOOONOOHH2O-氨基酸被氨基酸被水合茚三酮氧化成醛、水合茚三酮氧化成醛、CO2、NH3，反應(yīng)歷程：反應(yīng)歷程：第

9、2節(jié) 蛋白質(zhì)生理機(jī)能生理機(jī)能營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)保護(hù)機(jī)能保護(hù)機(jī)能機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制代謝過(guò)程控制代謝過(guò)程輸送氧氣輸送氧氣傳遞遺傳信息傳遞遺傳信息防菌抗病毒防菌抗病毒蛋白質(zhì)：蛋白質(zhì)：分子量在分子量在10000以上的多肽。以上的多肽。一、分類一、分類（1）形狀形狀纖維蛋白：纖維蛋白：細(xì)長(zhǎng)形，纖維狀，不溶于水細(xì)長(zhǎng)形，纖維狀，不溶于水實(shí)例：實(shí)例：絲、毛、皮、角、爪和甲等蛋白絲、毛、皮、角、爪和甲等蛋白球蛋白球蛋白: 折卷成球或橢球形，溶于水、鹽水折卷成球或橢球形，溶于水、鹽水 實(shí)例實(shí)例：酶和激素等蛋白：酶和激素等蛋白（2）化學(xué)化學(xué)組成組成單純蛋白單純蛋白：水解物都是：水解物都是-氨基酸氨基酸實(shí)例：實(shí)例：蛋

10、清蛋白、球蛋白蛋清蛋白、球蛋白結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白：由單純蛋白與輔基組成：由單純蛋白與輔基組成實(shí)例：實(shí)例：核蛋白、脂蛋白、糖蛋白、磷蛋白、血紅蛋白核蛋白、脂蛋白、糖蛋白、磷蛋白、血紅蛋白二、結(jié)構(gòu)二、結(jié)構(gòu)（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)（一）一級(jí)結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)分子中氨基酸的排列順序蛋白質(zhì)分子中氨基酸的排列順序-蛋白質(zhì)功能蛋白質(zhì)功能（二）二級(jí)結(jié)構(gòu)（二）二級(jí)結(jié)構(gòu)螺旋螺旋：同一肽鏈中通過(guò)：同一肽鏈中通過(guò)氨基酸殘基（第氨基酸殘基（第n個(gè)）的個(gè)）的羰基氧與肽鏈羰基氧與肽鏈C端方向的第端方向的第4個(gè)殘基（第個(gè)殘基（第n+4個(gè)）的酰個(gè)）的酰胺氮形成氫鍵胺氮形成氫鍵卷曲而成的空間結(jié)構(gòu)（卷曲而成的空間結(jié)構(gòu)（通常通常）螺旋結(jié)構(gòu)螺旋結(jié)構(gòu) 折

11、疊：通過(guò)折疊：通過(guò)一個(gè)肽鍵的羰基氧和位于同一個(gè)肽鏈或相鄰肽鏈的另一個(gè)酰胺氫形成的氫鍵將肽鏈拉成將肽鏈拉成平行或非平行排列的折疊狀平行或非平行排列的折疊狀（三）三級(jí)結(jié)構(gòu)（三）三級(jí)結(jié)構(gòu) 同一根多肽同一根多肽鏈形成螺旋狀，鏈形成螺旋狀，某些部分還折疊某些部分還折疊起來(lái)，鏈的形狀、起來(lái)，鏈的形狀、距離與特定的生距離與特定的生理作用有關(guān)。理作用有關(guān)。（四）四級(jí)結(jié)構(gòu)（四）四級(jí)結(jié)構(gòu) 具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的多條肽鏈通過(guò)具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的多條肽鏈通過(guò)副鍵副鍵或肽鏈之間或肽鏈之間的范德華力折疊盤曲形成各異的空間結(jié)構(gòu)。的范德華力折疊盤曲形成各異的空間結(jié)構(gòu)。三、蛋白質(zhì)的性質(zhì)三、蛋白質(zhì)的性質(zhì)（一）兩性電離及等電點(diǎn)（一）兩性電離及等

12、電點(diǎn)等電點(diǎn)：等電點(diǎn)：蛋白質(zhì)完全以兩性離子存在時(shí)的溶液蛋白質(zhì)完全以兩性離子存在時(shí)的溶液pH值。值。特性：特性：溶解度、黏度、滲透壓、膨脹性最小。溶解度、黏度、滲透壓、膨脹性最小。 （多數(shù)蛋白等電點(diǎn)小于（多數(shù)蛋白等電點(diǎn)小于7）。等電點(diǎn)等電點(diǎn) ： （ 分子中仍存在游離分子中仍存在游離NH2、COOH、OH、 SH及其他酸性或堿性的基團(tuán)）及其他酸性或堿性的基團(tuán)）（二）鹽析二）鹽析（膠體性質(zhì)）（膠體性質(zhì)）分子顆粒直徑在分子顆粒直徑在0.10.001um(膠粒幅度內(nèi)膠粒幅度內(nèi))，表面，表面帶電帶電,同電排斥，隔開不粘合。同電排斥，隔開不粘合。鹽析：鹽析：蛋白質(zhì)水溶液中加入大量電解質(zhì)，蛋白質(zhì)沉淀析出的現(xiàn)象。

13、蛋白質(zhì)水溶液中加入大量電解質(zhì)，蛋白質(zhì)沉淀析出的現(xiàn)象。特征：特征：可逆，具生理活性。可逆，具生理活性。鹽析濃度：鹽析濃度：蛋白質(zhì)鹽析所需的最小鹽濃度。蛋白質(zhì)鹽析所需的最小鹽濃度。（三）蛋白質(zhì)的變性（三）蛋白質(zhì)的變性1、定義：、定義：物理或化學(xué)因素導(dǎo)致蛋白質(zhì)理化和生物性質(zhì)改變物理或化學(xué)因素導(dǎo)致蛋白質(zhì)理化和生物性質(zhì)改變的現(xiàn)象的現(xiàn)象2、表征：、表征：溶解度降低、黏度變大、難結(jié)晶、生物活性喪失溶解度降低、黏度變大、難結(jié)晶、生物活性喪失一、二級(jí)結(jié)構(gòu)、氫鍵的破壞一、二級(jí)結(jié)構(gòu)、氫鍵的破壞不可逆變性不可逆變性三級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu) SS 的破壞的破壞可逆變性可逆變性（四）蛋白質(zhì)顏色反應(yīng)（四）蛋白質(zhì)顏色反應(yīng)1.水合茚三

14、酮反應(yīng)水合茚三酮反應(yīng)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)+稀水合茚三酮稀水合茚三酮 藍(lán)藍(lán)紫色紫色2.縮二脲反應(yīng)縮二脲反應(yīng)蛋白質(zhì)與硫酸銅的強(qiáng)堿溶液呈蛋白質(zhì)與硫酸銅的強(qiáng)堿溶液呈紫色（類似縮二脲反應(yīng)）紫色（類似縮二脲反應(yīng)）3.蛋白黃反應(yīng)（含苯環(huán)的氨基酸）蛋白黃反應(yīng)（含苯環(huán)的氨基酸）蛋白質(zhì)溶液中加入濃硝酸，析出沉淀，加熱后變黃的現(xiàn)象蛋白質(zhì)溶液中加入濃硝酸，析出沉淀，加熱后變黃的現(xiàn)象4.米隆反應(yīng)米隆反應(yīng)酪氨酸（酚基）特有現(xiàn)象酪氨酸（酚基）特有現(xiàn)象蛋白質(zhì)液中加入蛋白質(zhì)液中加入米隆試劑米隆試劑（汞和亞汞的硝酸及亞硝酸鹽混（汞和亞汞的硝酸及亞硝酸鹽混合物），析出沉淀，加熱沉淀變成磚紅色。合物），析出沉淀，加熱沉淀變成磚紅色。第第3 節(jié)節(jié) 核酸核酸核苷酸：核苷酸：由一分子戊糖和一分子含氮雜環(huán)（由一分子戊糖和一分子含氮雜環(huán)（堿基堿基）組成核苷的磷酸酯組成核苷的磷酸酯雜環(huán)堿基嘌呤嘧啶腺嘌呤鳥嘌呤胞嘧啶鳥嘧啶胸腺嘧啶NNHNNHONNNNHNH2NH2NHNONH2NHHNOONHHNOOH3CRNA一、堿基（含氮雜環(huán)嘌呤或嘧啶的衍生物）一、堿基（含氮雜環(huán)嘌呤或嘧啶的衍生物）二、糖組分二、糖組分脫氧核糖核酸脫氧核糖核酸DNA-脫氧核糖脫氧核糖核糖核酸核糖核酸RNA-核糖核糖-D-脫氧核糖脫氧核糖-D-核糖核糖CHO