有機(jī)化學(xué)-第十五章

1、第十五章第十五章氨基酸、蛋白質(zhì)及核酸氨基酸、蛋白質(zhì)及核酸 氨基酸的分類、命名與構(gòu)造氨基酸的分類、命名與構(gòu)造 羧酸中的氫原子被氨基取代所得的產(chǎn)物稱為氨基酸羧酸中的氫原子被氨基取代所得的產(chǎn)物稱為氨基酸。氨基氨基酸是多官能團(tuán)化合物。酸是多官能團(tuán)化合物。-氨基酸是羧酸的氨基酸是羧酸的-氫被氨基取氫被氨基取代的產(chǎn)物，它是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基石代的產(chǎn)物，它是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基石。蛋白質(zhì)與生命的起源、。蛋白質(zhì)與生命的起源、生命的活動(dòng)密切相關(guān)。掌握一點(diǎn)氨基酸的知識(shí)對(duì)學(xué)習(xí)生命生命的活動(dòng)密切相關(guān)。掌握一點(diǎn)氨基酸的知識(shí)對(duì)學(xué)習(xí)生命科學(xué)非常有意義?？茖W(xué)非常有意義。一、氨基酸的分類一、氨基酸的分類1 1按氨基位置分類按氨基位置分類

2、分為分為、氨基酸氨基酸。-氨基酸氨基酸-氨基取代了羧酸中氨基取代了羧酸中-氫，如氫，如 -氨基酸氨基酸-氨基取代了羧酸中氨基取代了羧酸中-氫，如氫，如 2. -2. -氨基酸，根據(jù)氨基與羧基的相對(duì)數(shù)目分類氨基酸，根據(jù)氨基與羧基的相對(duì)數(shù)目分類酸性氨基酸酸性氨基酸：-COOH -COOH 數(shù)目數(shù)目 -NH -NH2 2 數(shù)目數(shù)目 中性氨基酸中性氨基酸：-COOH -COOH 數(shù)目數(shù)目 = -NH= -NH2 2 數(shù)目數(shù)目堿性氨基酸堿性氨基酸：-COOH -COOH 數(shù)目數(shù)目 -NH -NH2 2 數(shù)目數(shù)目3 3按氨基的結(jié)構(gòu)不同分類按氨基的結(jié)構(gòu)不同分類 脯氨酸脯氨酸 （相當(dāng)仲氨基）（相當(dāng)仲氨基）色氨

3、酸色氨酸 （相當(dāng)雜環(huán)基）（相當(dāng)雜環(huán)基）精氨酸精氨酸 （相當(dāng)胍基）（相當(dāng)胍基）組氨酸組氨酸 （相當(dāng)雜環(huán)基）（相當(dāng)雜環(huán)基）二、氨基酸的命名二、氨基酸的命名1 1氨基酸現(xiàn)行命名有三套方法：氨基酸現(xiàn)行命名有三套方法： 系統(tǒng)命名：系統(tǒng)命名：按按 IUPAC IUPAC 方法進(jìn)行命名方法進(jìn)行命名俗名：俗名： -氨基酸多數(shù)來(lái)源蛋白質(zhì)水解，普遍使用俗名。氨基酸多數(shù)來(lái)源蛋白質(zhì)水解，普遍使用俗名?？s寫(xiě)符號(hào)表示：縮寫(xiě)符號(hào)表示：取中文俗名第一個(gè)字，或英文名前三個(gè)字取中文俗名第一個(gè)字，或英文名前三個(gè)字符表示。符表示。 構(gòu)造式構(gòu)造式IUPAC命名命名俗名俗名縮寫(xiě)與符號(hào)表示縮寫(xiě)與符號(hào)表示NH2CH2COOH氨基乙酸氨基乙酸

4、甘氨酸甘氨酸甘，甘，Cly(CH3)2CHCH2CH(NH2)COOH4-甲基甲基-2-氨基戊酸氨基戊酸亮氨酸亮氨酸亮，亮，LeuHOOCCH2CH2CH(NH2)COOH2-氨基戊二酸氨基戊二酸谷氨酸谷氨酸谷谷, GluNH2(CH2)4CH(NH2)COOH2，6-二氨基己酸二氨基己酸賴氨酸賴氨酸賴賴, Lys三、氨基酸的結(jié)構(gòu)與構(gòu)型三、氨基酸的結(jié)構(gòu)與構(gòu)型1 1結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)： 1 1）R R有不同結(jié)構(gòu)，還可含官能團(tuán)，如有不同結(jié)構(gòu)，還可含官能團(tuán)，如 -OH -OH 、-SH-SH等。等。2 2）至少是雙官能團(tuán)化合物，有）至少是雙官能團(tuán)化合物，有 -COOH-COOH、-NH-NH2 23 3）有鹽

5、的結(jié)構(gòu)。）有鹽的結(jié)構(gòu)。2 2構(gòu)型：除甘氨酸外，構(gòu)型：除甘氨酸外，-氨基酸至少有一個(gè)手性碳原子氨基酸至少有一個(gè)手性碳原子。通常采用通常采用 D-L D-L 標(biāo)記法標(biāo)記構(gòu)型，即用甘油醛（或絲標(biāo)記法標(biāo)記構(gòu)型，即用甘油醛（或絲氨酸）為參考標(biāo)準(zhǔn)。氨酸）為參考標(biāo)準(zhǔn)。-氨基酸都是氨基酸都是L-L-構(gòu)型。構(gòu)型。L-甘油醛甘油醛L-(-)-絲氨酸絲氨酸L-天門冬氨酸天門冬氨酸L-丙氨酸丙氨酸氨基酸的來(lái)源與制法氨基酸的來(lái)源與制法 一、一、-氨基酸的來(lái)源氨基酸的來(lái)源蛋白質(zhì)是由各種蛋白質(zhì)是由各種 -氨基酸組成的高分子化合物，在氨基酸組成的高分子化合物，在酸或堿的催化下，蛋白質(zhì)可以逐步水解成短鏈化合物，直酸或堿的催化下

6、，蛋白質(zhì)可以逐步水解成短鏈化合物，直到到 -氨基酸為止，將各種混合氨基酸為止，將各種混合 -氨基酸進(jìn)行分離，可氨基酸進(jìn)行分離，可以得到單一的以得到單一的 -氨基酸。氨基酸。二、二、 -氨基酸的合成氨基酸的合成1 1酶催化法合成酶催化法合成酶催化合成的氨基酸的選擇性非常高，不同的氨基酸酶催化合成的氨基酸的選擇性非常高，不同的氨基酸需要不同的酶。例如：需要不同的酶。例如： 2 2-鹵代酸氨解鹵代酸氨解這種方法得到的往往是這種方法得到的往往是 D/L D/L 型氨基酸的外消旋體。型氨基酸的外消旋體。3 3蓋布爾合成法蓋布爾合成法用鄰苯二甲酰亞胺鉀與用鄰苯二甲酰亞胺鉀與 -鹵代酸酯為原料合成，如鹵代酸

7、酯為原料合成，如: :4.4.斯特蕾克合成法斯特蕾克合成法 氨基酸的化學(xué)性質(zhì)氨基酸的化學(xué)性質(zhì) 氨基酸有氨基（氨基酸有氨基（-NH-NH2 2）和羧基（）和羧基（-COOH-COOH）兩種官能團(tuán)，）兩種官能團(tuán)，應(yīng)具有胺和羧酸的通性和特征反應(yīng)，兩種官能團(tuán)于一分子應(yīng)具有胺和羧酸的通性和特征反應(yīng)，兩種官能團(tuán)于一分子內(nèi)，因此，還應(yīng)具有一些氨基與羧基的綜合反應(yīng)，構(gòu)成氨內(nèi)，因此，還應(yīng)具有一些氨基與羧基的綜合反應(yīng)，構(gòu)成氨基酸的特征反應(yīng)。基酸的特征反應(yīng)。一、氨基酸的兩性和等電點(diǎn)一、氨基酸的兩性和等電點(diǎn)1 1酸性酸性氨基酸與堿作用生成羧酸鹽，顯酸性氨基酸與堿作用生成羧酸鹽，顯酸性2 2氨基酸與酸作用生成銨鹽，顯堿

8、性。氨基酸與酸作用生成銨鹽，顯堿性。 氨基酸兩性：有酸性又有堿性，分別顯示了氨基酸兩性：有酸性又有堿性，分別顯示了 -COOH -COOH 和和 - -NHNH2 2 的特征反應(yīng)。的特征反應(yīng)。氨基酸本身能進(jìn)行酸堿反應(yīng)：氨基酸本身能進(jìn)行酸堿反應(yīng)： 內(nèi)鹽內(nèi)鹽：分子內(nèi)的氨基與羧基反應(yīng)生成的鹽，稱為內(nèi)鹽，在：分子內(nèi)的氨基與羧基反應(yīng)生成的鹽，稱為內(nèi)鹽，在晶體時(shí)，氨基酸是以內(nèi)鹽的形式存在，顯示鹽的性質(zhì)，如晶體時(shí)，氨基酸是以內(nèi)鹽的形式存在，顯示鹽的性質(zhì)，如熔點(diǎn)高。熔點(diǎn)高。偶極離子偶極離子：氨基酸以內(nèi)鹽的形式存在，分子中有正離子也：氨基酸以內(nèi)鹽的形式存在，分子中有正離子也有負(fù)離子稱做偶極離子有負(fù)離子稱做偶極離

9、子, ,又稱兩性離子。偶極離子不僅在又稱兩性離子。偶極離子不僅在固體時(shí)存在，在溶液中也可以存在。固體時(shí)存在，在溶液中也可以存在。由于羧基由于羧基 -COOH -COOH 解離出質(zhì)子的能力與氨基解離出質(zhì)子的能力與氨基 -NH-NH2 2 接受質(zhì)子的能接受質(zhì)子的能力不同，即力不同，即 -COOH -COOH 的酸性大于的酸性大于 -NH-NH2 2 的堿性，因此，在不同的堿性，因此，在不同 pH pH 值溶液中，氨基酸存在的形態(tài)不同。在中性溶液中，氨基酸值溶液中，氨基酸存在的形態(tài)不同。在中性溶液中，氨基酸也不全是以偶極離子形態(tài)存在，可有下列平衡存在：也不全是以偶極離子形態(tài)存在，可有下列平衡存在：把

10、這種平衡關(guān)系做成圖，如下所示：把這種平衡關(guān)系做成圖，如下所示： 等電點(diǎn)（等電點(diǎn)（IPIP）：）：在溶液中，當(dāng)氨基酸正離子和負(fù)離子在溶液中，當(dāng)氨基酸正離子和負(fù)離子的濃度相等，主要以偶極離子形態(tài)存在時(shí)的溶液的的濃度相等，主要以偶極離子形態(tài)存在時(shí)的溶液的 pH pH 值值稱做該氨基酸的等電點(diǎn)，用稱做該氨基酸的等電點(diǎn)，用 IP IP 表示。表示。等電點(diǎn)時(shí)溶液的特征：等電點(diǎn)時(shí)溶液的特征：偶極離子濃度最大，溶解度最偶極離子濃度最大，溶解度最小，如果在溶液中加兩個(gè)電極，偶極離子不向正極方向移小，如果在溶液中加兩個(gè)電極，偶極離子不向正極方向移動(dòng)，也不向負(fù)極方向移動(dòng)。動(dòng)，也不向負(fù)極方向移動(dòng)。 利用等電點(diǎn)時(shí)溶液的

11、特性，可以分離混合氨基酸。調(diào)利用等電點(diǎn)時(shí)溶液的特性，可以分離混合氨基酸。調(diào)節(jié)溶液的節(jié)溶液的 pH pH 值，使某種氨基酸達(dá)到等電點(diǎn)，溶解度最小，值，使某種氨基酸達(dá)到等電點(diǎn)，溶解度最小，過(guò)濾出。過(guò)濾出。由于由于 -COOH -COOH 的酸性稍大于的酸性稍大于 -NH-NH2 2 的堿性，因此中性氨的堿性，因此中性氨基酸的等電點(diǎn)溶液應(yīng)偏酸性，基酸的等電點(diǎn)溶液應(yīng)偏酸性，pH7pH7。中性氨基酸：中性氨基酸：IP=5.6IP=5.66.36.3酸性氨基酸：酸性氨基酸：IP=2.8IP=2.83.23.2堿性氨基酸：堿性氨基酸：IP=7.6IP=7.610.810.8二、氨基酸受熱后消除反應(yīng)二、氨基酸

12、受熱后消除反應(yīng)不同結(jié)構(gòu)的氨基酸受熱后，由于有不同的消除方式，得到不同結(jié)構(gòu)的氨基酸受熱后，由于有不同的消除方式，得到不同的產(chǎn)物。不同的產(chǎn)物。1 1-氨基酸受熱后，兩分子間脫水，生成六元環(huán)的交酰胺：氨基酸受熱后，兩分子間脫水，生成六元環(huán)的交酰胺： 2.2.氨基酸受熱后，分子內(nèi)脫氨分子生成氨基酸受熱后，分子內(nèi)脫氨分子生成、不飽不飽和酸：和酸：3 3、氨基酸受熱后，分子內(nèi)脫水生成五元環(huán)或六元氨基酸受熱后，分子內(nèi)脫水生成五元環(huán)或六元環(huán)的內(nèi)酰胺：環(huán)的內(nèi)酰胺：-氨基酸氨基酸-內(nèi)酰胺（六元環(huán)）內(nèi)酰胺（六元環(huán)）4 4氨基酸受熱后，分子間脫水，縮聚成高分子化合物：氨基酸受熱后，分子間脫水，縮聚成高分子化合物：三、

13、與水合茚三酮的顯色反應(yīng)三、與水合茚三酮的顯色反應(yīng)-氨基酸能與水合茚三酮反應(yīng)生成蘭紫色物質(zhì)：氨基酸能與水合茚三酮反應(yīng)生成蘭紫色物質(zhì)： 此反應(yīng)是此反應(yīng)是 -氨基酸特有的反應(yīng)，用這個(gè)反應(yīng)可以鑒氨基酸特有的反應(yīng)，用這個(gè)反應(yīng)可以鑒別別 -氨基酸的存在，也常用作氨基酸的存在，也常用作 -氨基酸的比色測(cè)定和氨基酸的比色測(cè)定和色層分析的顯色。色層分析的顯色。四、與亞硝酸反應(yīng)四、與亞硝酸反應(yīng)氨基酸與亞硝酸反應(yīng)，生成羥基酸，放出氮，反應(yīng)迅氨基酸與亞硝酸反應(yīng)，生成羥基酸，放出氮，反應(yīng)迅速，定量完成。測(cè)量放出氮的體積，可算出試樣中氨基數(shù)速，定量完成。測(cè)量放出氮的體積，可算出試樣中氨基數(shù)量。做為定量分析用，稱為量。做為

14、定量分析用，稱為范斯萊克法范斯萊克法。肽、肽鍵與命名肽、肽鍵與命名 一、肽一、肽氨基酸分子間通過(guò)氨基與羧基間脫水，生成以酰胺鍵氨基酸分子間通過(guò)氨基與羧基間脫水，生成以酰胺鍵相連接的化合物：相連接的化合物： 酰胺鍵酰胺鍵： 又稱又稱肽鍵肽鍵。肽肽：以酰胺鍵相連接的氨基酸縮合物稱為：以酰胺鍵相連接的氨基酸縮合物稱為縮氨酸縮氨酸，簡(jiǎn)，簡(jiǎn)稱肽。稱肽。二肽二肽：有一個(gè)酰胺鍵相連的肽稱為二肽。：有一個(gè)酰胺鍵相連的肽稱為二肽。三肽三肽：有兩個(gè)酰胺鍵相連的肽稱為三肽。：有兩個(gè)酰胺鍵相連的肽稱為三肽。以次類推，三肽以上的肽又統(tǒng)稱多肽。以次類推，三肽以上的肽又統(tǒng)稱多肽。二、肽的結(jié)構(gòu)二、肽的結(jié)構(gòu)-氨基酸的數(shù)目決定肽

15、鏈的長(zhǎng)短：二肽，三肽氨基酸的數(shù)目決定肽鏈的長(zhǎng)短：二肽，三肽-氨基酸的種類決定肽鏈的結(jié)構(gòu)、肽鏈的數(shù)目（相氨基酸的種類決定肽鏈的結(jié)構(gòu)、肽鏈的數(shù)目（相當(dāng)異構(gòu)體數(shù)目）。當(dāng)異構(gòu)體數(shù)目）。如，同種氨基酸組成的二肽只有一種二肽：如，同種氨基酸組成的二肽只有一種二肽： 兩種氨基酸組成的二肽有二種二肽：兩種氨基酸組成的二肽有二種二肽： 兩種氨基酸組成的二肽有二種，是由于氨基酸形成肽兩種氨基酸組成的二肽有二種，是由于氨基酸形成肽鍵時(shí)連接的順序不同產(chǎn)生的。鍵時(shí)連接的順序不同產(chǎn)生的。顯然，氨基酸的種類越多，理論上的連接順序也隨之顯然，氨基酸的種類越多，理論上的連接順序也隨之增多，如三種氨基酸組成的三肽可有增多，如三種

16、氨基酸組成的三肽可有6 6種，四種氨基酸組種，四種氨基酸組成的四肽可有成的四肽可有2424種，六種氨基酸組成的六肽則有種，六種氨基酸組成的六肽則有720720種。種。甘氨酰甘氨酰丙氨酸（不同氨基酸組成二肽）丙氨酸（不同氨基酸組成二肽）丙氨酰丙氨酰甘氨酸（不同氨基酸組成二肽）甘氨酸（不同氨基酸組成二肽）三、肽的寫(xiě)法三、肽的寫(xiě)法在肽鏈中，帶氨基的一端稱為在肽鏈中，帶氨基的一端稱為 N N 端端，有羧基的一端，有羧基的一端稱為稱為 C C 端端，在書(shū)寫(xiě)肽的構(gòu)造式時(shí)，在書(shū)寫(xiě)肽的構(gòu)造式時(shí)，通常將通常將 N N 端寫(xiě)在左邊，端寫(xiě)在左邊，C C 端寫(xiě)在右邊端寫(xiě)在右邊，如：，如：四、肽的命名四、肽的命名含有完

17、整羧基的氨基酸作為母體，由含有完整羧基的氨基酸作為母體，由 N N 端開(kāi)始，依端開(kāi)始，依次稱為某氨酰次稱為某氨酰-某氨酸。如，丙氨酰某氨酸。如，丙氨酰-酪氨酰酪氨酰-甘氨酸：甘氨酸： 為了方便，常簡(jiǎn)稱為丙為了方便，常簡(jiǎn)稱為丙- -酪酪- -甘或甘或 Ala-Tyr-GlyAla-Tyr-Gly。多肽結(jié)構(gòu)的測(cè)定多肽結(jié)構(gòu)的測(cè)定 一、概述一、概述 多肽與蛋白質(zhì)都是由多肽與蛋白質(zhì)都是由 -氨基酸為結(jié)構(gòu)單元，它們之氨基酸為結(jié)構(gòu)單元，它們之間無(wú)嚴(yán)格界線。間無(wú)嚴(yán)格界線。一般認(rèn)為相對(duì)分子質(zhì)量一般認(rèn)為相對(duì)分子質(zhì)量 1C=O C=O 和和N-H N-H 之間可以形成氫鍵，之間可以形成氫鍵，正是這種氫鍵維持著蛋白質(zhì)

18、的二級(jí)結(jié)構(gòu)；正是這種氫鍵維持著蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)； 蛋白質(zhì)分子有兩種二級(jí)結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)分子有兩種二級(jí)結(jié)構(gòu)。 1 1-螺旋型螺旋型纖維狀蛋白質(zhì)的肽鏈?zhǔn)抢w維狀蛋白質(zhì)的肽鏈?zhǔn)?-螺旋型結(jié)構(gòu)，是由一條肽螺旋型結(jié)構(gòu)，是由一條肽鏈中的鏈中的 C=O C=O 和和 -NH- -NH- 形成的分子內(nèi)氫鍵維持螺旋狀結(jié)構(gòu)，形成的分子內(nèi)氫鍵維持螺旋狀結(jié)構(gòu)，天然蛋白質(zhì)的天然蛋白質(zhì)的 -螺旋絕大多數(shù)是右螺旋，每圈有螺旋絕大多數(shù)是右螺旋，每圈有3.63.6個(gè)個(gè)氨基酸單元，每隔四個(gè)肽鍵形成一個(gè)氫鍵，氫鍵取向幾乎氨基酸單元，每隔四個(gè)肽鍵形成一個(gè)氫鍵，氫鍵取向幾乎與軸平行，氨基酸側(cè)鏈與軸平行，氨基酸側(cè)鏈R R伸向外側(cè)，二個(gè)螺旋間距

19、約伸向外側(cè)，二個(gè)螺旋間距約0.54nm0.54nm。螺旋直徑為。螺旋直徑為1-1.1nm1-1.1nm，溶劑分子無(wú)法進(jìn)入其空間。，溶劑分子無(wú)法進(jìn)入其空間。形成形成 -螺旋的難易取決于一級(jí)結(jié)構(gòu)。螺旋的難易取決于一級(jí)結(jié)構(gòu)。 n - -螺旋螺旋（二）（二） - -折疊使多肽鏈形成片層結(jié)構(gòu)折疊使多肽鏈形成片層結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)-折疊的兩種類型：折疊的兩種類型：平行式：肽鏈的排列極性是一順的，即所有肽鏈的平行式：肽鏈的排列極性是一順的，即所有肽鏈的 N 末端末端都在同一方向都在同一方向 HHNCNCNCNCOHOOOHHHHOOOHOCNCNCNCNN 端端N 端端 蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)

20、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)-折疊的兩種類型折疊的兩種類型反平行式：肽鏈的極性一順一倒，反平行式：肽鏈的極性一順一倒， N 末端間隔同向末端間隔同向N 端端C 端端HHHOOOHOCNCNCNCNOOONCNCNCNHHHCHO折疊靠折疊靠不同肽鏈之間的肽鍵上不同肽鏈之間的肽鍵上 CO 與與 NH 形成氫鍵形成氫鍵而得以穩(wěn)定而得以穩(wěn)定反平行式比平行式穩(wěn)定反平行式比平行式穩(wěn)定三、三級(jí)結(jié)構(gòu)三、三級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子很少以簡(jiǎn)單的蛋白質(zhì)分子很少以簡(jiǎn)單的 -螺旋或螺旋或 -折疊型結(jié)構(gòu)存折疊型結(jié)構(gòu)存在，而是在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步卷曲折疊，構(gòu)成特在，而是在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步卷曲折疊，構(gòu)成特定構(gòu)象的緊湊結(jié)構(gòu)，稱為三

21、級(jí)結(jié)構(gòu)。維持三級(jí)結(jié)構(gòu)的力主定構(gòu)象的緊湊結(jié)構(gòu)，稱為三級(jí)結(jié)構(gòu)。維持三級(jí)結(jié)構(gòu)的力主要是氨基酸側(cè)鏈間的相互作用，如二硫鍵、氫鍵、正負(fù)離要是氨基酸側(cè)鏈間的相互作用，如二硫鍵、氫鍵、正負(fù)離子間的靜電引力等，有人將這些力總稱副鍵。子間的靜電引力等，有人將這些力總稱副鍵。 三級(jí)結(jié)構(gòu)是由肯篤三級(jí)結(jié)構(gòu)是由肯篤(Kendrew J)(Kendrew J)和珀汝茨（和珀汝茨（Perutz MPerutz M）先后測(cè)肌紅蛋白和血紅蛋白得到的。因此。二人獲先后測(cè)肌紅蛋白和血紅蛋白得到的。因此。二人獲19621962年年 Noble Noble 化學(xué)獎(jiǎng)?；瘜W(xué)獎(jiǎng)。 肌紅蛋白由肌紅蛋白由153153個(gè)氨基酸殘基和血紅素輔基，有

22、個(gè)氨基酸殘基和血紅素輔基，有77%77%呈螺旋呈螺旋型結(jié)構(gòu)，在拐角處螺體受到破壞而出現(xiàn)松散肽鏈，三級(jí)結(jié)型結(jié)構(gòu)，在拐角處螺體受到破壞而出現(xiàn)松散肽鏈，三級(jí)結(jié)構(gòu)也是緊密結(jié)實(shí)排列。構(gòu)也是緊密結(jié)實(shí)排列。 核糖核酸酶的三級(jí)結(jié)構(gòu)核糖核酸酶的三級(jí)結(jié)構(gòu)四、四級(jí)結(jié)構(gòu)四、四級(jí)結(jié)構(gòu)球狀蛋白質(zhì)是由一條或多條肽鏈構(gòu)成的，每條肽鏈都球狀蛋白質(zhì)是由一條或多條肽鏈構(gòu)成的，每條肽鏈都有各自的一、二、三級(jí)結(jié)構(gòu)。這些肽鏈稱為蛋白質(zhì)的亞基有各自的一、二、三級(jí)結(jié)構(gòu)。這些肽鏈稱為蛋白質(zhì)的亞基或原體。各個(gè)亞基聚合成大分子的方式稱為蛋白質(zhì)的四級(jí)或原體。各個(gè)亞基聚合成大分子的方式稱為蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)。維持四級(jí)結(jié)構(gòu)的力主要是靜電引力。結(jié)構(gòu)。維持四

23、級(jí)結(jié)構(gòu)的力主要是靜電引力。胰島素的四級(jí)結(jié)構(gòu)可由相對(duì)分子質(zhì)量胰島素的四級(jí)結(jié)構(gòu)可由相對(duì)分子質(zhì)量60006000或或1200012000兩兩個(gè)以上亞基個(gè)以上亞基 聚合而成。血紅蛋白是由二條聚合而成。血紅蛋白是由二條 -鏈和二條鏈和二條 -鏈構(gòu)成的四聚體。鏈構(gòu)成的四聚體。 血紅素的四級(jí)結(jié)構(gòu)圖血紅素的四級(jí)結(jié)構(gòu)圖蛋白蛋的新來(lái)源和應(yīng)用前景蛋白蛋的新來(lái)源和應(yīng)用前景 一、一、 蛋白質(zhì)的新來(lái)源蛋白質(zhì)的新來(lái)源1 1 蛋白質(zhì)來(lái)源蛋白質(zhì)來(lái)源人類各種生理活動(dòng)大多數(shù)都由蛋白質(zhì)承擔(dān)，人類蛋白人類各種生理活動(dòng)大多數(shù)都由蛋白質(zhì)承擔(dān)，人類蛋白質(zhì)主要來(lái)源是動(dòng)物性食物，如肉、魚(yú)、蛋、奶等。質(zhì)主要來(lái)源是動(dòng)物性食物，如肉、魚(yú)、蛋、奶等。2

24、 2 解決蛋白質(zhì)新來(lái)源三種可能途徑：解決蛋白質(zhì)新來(lái)源三種可能途徑：1 1） 人工合成食品人工合成食品2 2） 人工模擬生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)化過(guò)程生產(chǎn)食品人工模擬生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)化過(guò)程生產(chǎn)食品3 3） 人工培養(yǎng)微生物生產(chǎn)蛋白質(zhì)人工培養(yǎng)微生物生產(chǎn)蛋白質(zhì)二、二、 蛋白質(zhì)應(yīng)用前途蛋白質(zhì)應(yīng)用前途1 1 了解生命的本質(zhì)了解生命的本質(zhì)2 2 蛋白質(zhì)構(gòu)成集成電路，其大小僅為現(xiàn)在硅集成電路的蛋白質(zhì)構(gòu)成集成電路，其大小僅為現(xiàn)在硅集成電路的十萬(wàn)分之一，開(kāi)關(guān)速度可達(dá)一千億分之一秒。十萬(wàn)分之一，開(kāi)關(guān)速度可達(dá)一千億分之一秒。3 3 制造生物芯片制造生物芯片核酸的組成核酸的組成 核酸是與生命現(xiàn)象緊密相連的第三種生物大分子，是核酸是與生

25、命現(xiàn)象緊密相連的第三種生物大分子，是生物體的遺傳的基礎(chǔ)。核酸是以與蛋白質(zhì)結(jié)合成核蛋白的生物體的遺傳的基礎(chǔ)。核酸是以與蛋白質(zhì)結(jié)合成核蛋白的形式存在于細(xì)胞中的酸性物質(zhì)。形式存在于細(xì)胞中的酸性物質(zhì)。核酸是支配人體整個(gè)生命活動(dòng)的本源物質(zhì)，是核酸是支配人體整個(gè)生命活動(dòng)的本源物質(zhì)，是 生命生命之源之源 、 生命之本生命之本,是生物化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、醫(yī)學(xué)中研究是生物化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、醫(yī)學(xué)中研究最活躍的課題。最活躍的課題。一、 核酸的組成核酸的組成核酸分子除含核酸分子除含 C C、H H、O O、N N 四種常見(jiàn)元素外，還含有四種常見(jiàn)元素外，還含有大量的大量的 P P、個(gè)別的還含、個(gè)別的還含 S S 元素，其中元

26、素，其中 N 15N 1516%16%，P 9P 910%10%。核酸是結(jié)合蛋白質(zhì)的非蛋白部分，可由核蛋白水解。核酸是結(jié)合蛋白質(zhì)的非蛋白部分，可由核蛋白水解得到。核蛋白徹底水解可得到下列產(chǎn)物：得到。核蛋白徹底水解可得到下列產(chǎn)物： 核酸是多聚核苷酸。核苷酸由堿基、戊糖及磷酸組成。核酸是多聚核苷酸。核苷酸由堿基、戊糖及磷酸組成。二、二、 核糖及脫氧核糖核糖及脫氧核糖核酸中的戊糖是核糖及脫氧核糖，因此核酸也分為核核酸中的戊糖是核糖及脫氧核糖，因此核酸也分為核糖核酸（糖核酸（RNARNA）和脫氧核糖核酸（）和脫氧核糖核酸（DNADNA）兩大類。）兩大類。RNARNA水解生成的戊糖是水解生成的戊糖是 -

27、D-D-核糖：核糖：DNA DNA 水解生成的戊糖是水解生成的戊糖是 -D-2-D-2-脫氧核糖：脫氧核糖：三、三、 堿基堿基核苷酸水解得到的堿基是嘌呤堿和嘧啶堿（嘌呤和嘧啶核苷酸水解得到的堿基是嘌呤堿和嘧啶堿（嘌呤和嘧啶的衍生物），主要有五種：的衍生物），主要有五種： 腺嘌呤腺嘌呤(A)鳥(niǎo)嘌呤鳥(niǎo)嘌呤( G ) 胞嘧啶胞嘧啶( C )尿嘧啶尿嘧啶( U ) 胸腺嘧啶胸腺嘧啶( T )四、四、 核苷酸核苷酸 核苷酸：核苷中戊糖核苷酸：核苷中戊糖3 3和和5 5的羥基與磷酸酯化的產(chǎn)物的羥基與磷酸酯化的產(chǎn)物核苷酸。核苷酸。 核苷酸分為核苷酸和脫氧核苷酸兩種：核苷酸分為核苷酸和脫氧核苷酸兩種：5-腺嘌

28、呤核苷酸腺嘌呤核苷酸 3-胞嘧啶脫氧核苷酸胞嘧啶脫氧核苷酸核糖核酸和脫氧核糖核酸核糖核酸和脫氧核糖核酸 一、一、 核酸的組成核酸的組成核酸的相對(duì)分子質(zhì)量因來(lái)源的不同而異。核糖核酸核酸的相對(duì)分子質(zhì)量因來(lái)源的不同而異。核糖核酸（RNARNA）主要存在于細(xì)胞質(zhì)中，相對(duì)分子質(zhì)量一般在）主要存在于細(xì)胞質(zhì)中，相對(duì)分子質(zhì)量一般在2 2萬(wàn)萬(wàn)- -5050萬(wàn)；脫氧核糖核酸（萬(wàn)；脫氧核糖核酸（DNADNA）主要存在于細(xì)胞核中，相對(duì)）主要存在于細(xì)胞核中，相對(duì)分子質(zhì)量一般在分子質(zhì)量一般在6006003000030000萬(wàn)。萬(wàn)。RNA RNA 是由四種主要堿基腺嘌呤是由四種主要堿基腺嘌呤A A、鳥(niǎo)嘌呤、鳥(niǎo)嘌呤G G、胞

29、嘧啶、胞嘧啶C C和尿嘧啶和尿嘧啶U U組成。組成。RNA RNA 與與 DNA DNA 的差別是除了戊糖不同外，還有的差別是除了戊糖不同外，還有 RNA RNA 中中沒(méi)有胸腺嘧啶沒(méi)有胸腺嘧啶T T，而，而 DNA DNA 中沒(méi)有尿嘧啶中沒(méi)有尿嘧啶U U。二、二、 核酸的結(jié)構(gòu)核酸的結(jié)構(gòu)核酸的結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)一樣，非常復(fù)雜，分為一核酸的結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)一樣，非常復(fù)雜，分為一級(jí)結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)。級(jí)結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)。一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)指組成核酸的諸核苷酸之間連鍵的性質(zhì)及核指組成核酸的諸核苷酸之間連鍵的性質(zhì)及核苷酸的排列順序。苷酸的排列順序。 空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)指多核苷酸鏈內(nèi)或鏈與鏈之間通過(guò)氫鍵折疊指多核

30、苷酸鏈內(nèi)或鏈與鏈之間通過(guò)氫鍵折疊卷曲而形成的構(gòu)象。卷曲而形成的構(gòu)象。三、三、 RNA和和DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)的一級(jí)結(jié)構(gòu)核苷酸是核酸的單體。核苷酸核苷酸是核酸的單體。核苷酸5 5位上的磷酸還有兩個(gè)位上的磷酸還有兩個(gè)羥基，可以與另一個(gè)核苷酸中戊糖其它位（如羥基，可以與另一個(gè)核苷酸中戊糖其它位（如3 3位）上的位）上的羥基形成磷酸二酯鍵。兩個(gè)核苷酸分子通過(guò)磷酸二酯鍵結(jié)羥基形成磷酸二酯鍵。兩個(gè)核苷酸分子通過(guò)磷酸二酯鍵結(jié)合成二核苷酸，繼續(xù)結(jié)合成三核苷酸、四核苷酸合成二核苷酸，繼續(xù)結(jié)合成三核苷酸、四核苷酸多核多核苷酸。苷酸。RNA RNA 的一級(jí)結(jié)構(gòu)就是由四種核苷酸以不同的比例、不的一級(jí)結(jié)構(gòu)就是由四種核苷酸以

31、不同的比例、不同的順序、通過(guò)磷酸二酯鍵連結(jié)的多核苷酸長(zhǎng)鏈。同的順序、通過(guò)磷酸二酯鍵連結(jié)的多核苷酸長(zhǎng)鏈。DNA DNA 的一級(jí)結(jié)構(gòu)就是由四種脫氧核苷酸以不同的比例、的一級(jí)結(jié)構(gòu)就是由四種脫氧核苷酸以不同的比例、不同的順序、通過(guò)磷酸二酯鍵連結(jié)的多脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈。不同的順序、通過(guò)磷酸二酯鍵連結(jié)的多脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈。四、四、 DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu)1 1 DNADNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)模型的二級(jí)結(jié)構(gòu)模型美國(guó)生物學(xué)家沃森（美國(guó)生物學(xué)家沃森（watson E.S.watson E.S.）和克里克（）和克里克（Crick Crick F H CF H C）（兩人獲）（兩人獲19621962年年NobleNoble化學(xué)獎(jiǎng)）提出了化學(xué)獎(jiǎng)）提出了 DNA DNA 的雙的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，即兩條多聚脫氧核糖核苷酸鏈以相反走向螺旋結(jié)構(gòu)模型，即兩條多聚脫氧核糖核苷酸鏈以相反走向圍繞著同一軸盤繞，形成右螺旋結(jié)構(gòu)。圍繞著同一軸盤繞，形成右螺旋結(jié)構(gòu)。兩兩DNADNA鏈的構(gòu)象支持力是兩條鏈上堿基側(cè)鏈間形成的鏈的構(gòu)象支持力是