有機(jī)化學(xué)課件(徐壽昌)19

1、第十九章第十九章 氨基酸氨基酸 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 核酸核酸教材教材: :徐壽昌徐壽昌 主編主編 高等教育出版社高等教育出版社有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué) Organic Chemistry第十九章第十九章 氨基酸氨基酸 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 核酸核酸1、氨基酸、氨基酸2、多肽、多肽3、蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)4、核酸、核酸蛋白質(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)成部分除水外，細(xì)胞內(nèi)80都是蛋白質(zhì)。在生命現(xiàn)象都是蛋白質(zhì)。在生命現(xiàn)象中起重要的作用。人類的主要營養(yǎng)物質(zhì)之一。中起重要的作用。人類的主要營養(yǎng)物質(zhì)之一。如：如： 酶（球蛋白）酶（球蛋白）機(jī)體內(nèi)起

2、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)解代謝調(diào)解代謝 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)水解后都生成氨基酸蛋白質(zhì)水解后都生成氨基酸一、結(jié)構(gòu)一、結(jié)構(gòu)二、分類、命名二、分類、命名19-1 氨基酸氨基酸19-1-1 氨基酸的結(jié)構(gòu)、分類和命名氨基酸的結(jié)構(gòu)、分類和命名 羧酸分子中羥基上的一個(gè)或幾個(gè)氫原子被氨基取羧酸分子中羥基上的一個(gè)或幾個(gè)氫原子被氨基取代的化合物叫做氨基酸。它們是構(gòu)成蛋白質(zhì)分子的基代的化合物叫做氨基酸。它們是構(gòu)成蛋白質(zhì)分子的基礎(chǔ)。礎(chǔ)?？煞譃榭煞譃?氨基酸、氨基酸、-氨基酸、氨基酸、-氨基酸。氨基酸。 氨基酸

3、可以按照系統(tǒng)命名法，以羧酸為母體，氨基氨基酸可以按照系統(tǒng)命名法，以羧酸為母體，氨基酸為取代基來命名。但酸為取代基來命名。但-氨基酸通常按其來源或性質(zhì)氨基酸通常按其來源或性質(zhì)所得的俗名來稱呼。例如：所得的俗名來稱呼。例如：NH2CH2COOH -氨基乙酸氨基乙酸 甘氨酸甘氨酸HOOCCH2CH2CHCOOH NH2 -氨基戊二酸氨基戊二酸 谷氨酸谷氨酸NH2CH2CH2COOH -氨基丙酸氨基丙酸 丙氨酸丙氨酸NH2CH2CH2CH2CH2CHCOOH NH2 ,二氨基已酸二氨基已酸 賴氨酸賴氨酸 蛋白質(zhì)水解可以得到各種蛋白質(zhì)水解可以得到各種-氨基酸的混合物。氨基酸的混合物。 蛋白質(zhì)水解后得到的

4、氨基酸都是蛋白質(zhì)水解后得到的氨基酸都是氨基酸。天然產(chǎn)氨基酸（除甘氨酸）都有旋光性，氨基酸。天然產(chǎn)氨基酸（除甘氨酸）都有旋光性，絕大多數(shù)為絕大多數(shù)為L構(gòu)型，構(gòu)型，（少數(shù)微生物代謝產(chǎn)物是（少數(shù)微生物代謝產(chǎn)物是D構(gòu)型）。構(gòu)型）。HNH2COOHRCOOHCH3HHOCOOHRHH2NL乳酸 L氨基酸用用 R、S 命名的則命名的則 L 構(gòu)型構(gòu)型的氨基酸多為的氨基酸多為 S 型，只有型，只有L半光氨酸為半光氨酸為 R 型。型。COOHCH2SHHH2N天然氨基酸：天然氨基酸：下列氨基酸可組成無數(shù)蛋白質(zhì)：下列氨基酸可組成無數(shù)蛋白質(zhì)： 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 名稱名稱 縮寫縮寫 等電點(diǎn)等電點(diǎn)NH2CH2COOH 甘氨酸甘

5、氨酸 Gly 5.97NH2H3CHCCOOH丙氨酸丙氨酸 Ala 6.00NH2CH(H3C)2HCCOOH*頡氨酸頡氨酸 Val 5.96NH2CHC2H5HCCOOHCH3*異亮氨酸異亮氨酸 Ile 5.98I、中性、中性 ( (* *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）結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 名稱名稱 縮寫縮寫 等電點(diǎn)等電點(diǎn)NH2CHCOOH(H3C)2HCH2C*亮氨酸亮氨酸 Leu 6.02NH2CHCOOHC6H5H2C*苯丙氨酸苯丙氨酸 Phe 5.48NH2CHCOOHHSH2C半光氨酸半光氨酸 Cys 5.07NH2CHCOOH

6、H3CHCOH*蘇氨酸蘇氨酸 Thr 5.6OH2NC(CH2)2CHCOOHNH2谷氨酸谷氨酸 Gln 5.56 OH2NCCH2CHCOOHNH2天冬氨酸天冬氨酸 Asn 5.07CH3S(CH2)2CHCOOHNH2*蛋氨酸蛋氨酸 Met 5.47HOCH2CHCOOHNH2絲氨酸絲氨酸 Ser 5.68NHCOOH脯氨酸脯氨酸 pro 6.30CH2CHHOCOOHNH2酪氨酸酪氨酸 Tyr 5.66 NHCH2CHCOOHNH2*色氨酸色氨酸 Trp 5.89結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 名稱名稱 縮寫縮寫 等電點(diǎn)等電點(diǎn)II 酸性酸性HOOCCH2CHCOOHNH2天冬氨酸天冬氨酸 Asp 2.77HO

7、OC(CH2)2CH COOHNH2谷氨酸谷氨酸 Glu 3.22III 堿性堿性H2N(CH2)4CH COOHNH2*賴氨酸賴氨酸 Lys 9.74CHN(CH2)2CH COOHNH2HNNH3精氨酸精氨酸 Arg 10.76NH2NCH2CHNH2COO組氨酸組氨酸 His 7.59結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 名稱名稱 縮寫縮寫 等電點(diǎn)等電點(diǎn)19-1-2 氨基酸的性質(zhì)氨基酸的性質(zhì) -氨基酸都是無色晶體，易溶于水而難溶于無水乙氨基酸都是無色晶體，易溶于水而難溶于無水乙醇乙醚，由蛋白質(zhì)水解所得醇乙醚，由蛋白質(zhì)水解所得-氨基酸，除甘氨酸外，都氨基酸，除甘氨酸外，都具有旋光性。他們的具有旋光性。他們的碳原子的結(jié)

8、構(gòu)類型都與碳原子的結(jié)構(gòu)類型都與L-甘油醛甘油醛相同，固都屬于相同，固都屬于L型。型。若用若用R-S標(biāo)記法，這些標(biāo)記法，這些-氨基酸的氨基酸的碳原子的構(gòu)型碳原子的構(gòu)型都是都是S型。型。R CHNH2COOHHNO2R CHOHCOOH+ N2 + H2OH3NHC COOROC ClC6H5?；疕NHC COOHRC6H5COROH酯化H2NHC COORR用于定量分析，根據(jù)放出的用于定量分析，根據(jù)放出的N2的體積，可以算出樣的體積，可以算出樣品的伯氨基的含量。品的伯氨基的含量。 氨基酸分子中含有氨基和羧酸。他們具有氨基氨基酸分子中含有氨基和羧酸。他們具有氨基和羧基的典型性質(zhì)。例如，羧基可以發(fā)

9、生脂化反應(yīng)，和羧基的典型性質(zhì)。例如，羧基可以發(fā)生脂化反應(yīng)，氨基可以發(fā)生?；磻?yīng)；氨基與亞硝酸作用可轉(zhuǎn)氨基可以發(fā)生酰基化反應(yīng)；氨基與亞硝酸作用可轉(zhuǎn)變?yōu)榱u基。變?yōu)榱u基。(1) 酸堿性酸堿性兩性和等電點(diǎn)兩性和等電點(diǎn)氨基酸還有一些特殊的性質(zhì)。氨基酸還有一些特殊的性質(zhì)。 R -氨基酸可以通過用通式氨基酸可以通過用通式NH2CHCOOH 表示表示實(shí)際上是以偶級(jí)離子的形式存在的：實(shí)際上是以偶級(jí)離子的形式存在的：內(nèi)鹽內(nèi)鹽氨基酸的等電點(diǎn)氨基酸的等電點(diǎn)在酸性溶液中，主要以正離子的形式存在。在酸性溶液中，主要以正離子的形式存在。在堿性溶液中，主要以負(fù)離子的形式存在。在堿性溶液中，主要以負(fù)離子的形式存在。在水溶液中

10、在水溶液中 在一定的在一定的pH值溶液中，正離子和負(fù)離子數(shù)量相等，值溶液中，正離子和負(fù)離子數(shù)量相等，且濃度都很低，而偶級(jí)離子濃度最高，此時(shí)電解，以且濃度都很低，而偶級(jí)離子濃度最高，此時(shí)電解，以偶級(jí)離子形式存在的氨基酸不移動(dòng)。這溶液的偶級(jí)離子形式存在的氨基酸不移動(dòng)。這溶液的pH值就值就叫做氨基酸的等電點(diǎn)。叫做氨基酸的等電點(diǎn)。(2) 水合茚三酮反應(yīng)水合茚三酮反應(yīng) 等電點(diǎn)不是中性點(diǎn)；等電點(diǎn)不是中性點(diǎn)； 氨基酸在等電點(diǎn)時(shí)的溶解度最小氨基酸在等電點(diǎn)時(shí)的溶解度最小. 這個(gè)顏色反應(yīng)通常用于這個(gè)顏色反應(yīng)通常用于-氨基酸的比色測定和色氨基酸的比色測定和色層分析的顯色。層分析的顯色。R CHNH2COOHOOOH

11、OH+2H2OOOOONHCHRN CHCOOHRCO2OON CH2ROONH2HRCHO +OOOHOHOONHOOOONOOHH2O與水含茚三酮的反應(yīng)歷程與水含茚三酮的反應(yīng)歷程紫色物質(zhì)，用于紫色物質(zhì)，用于氨基酸氨基酸的比色測定和紙層析顯色的比色測定和紙層析顯色(3) 受熱后的反應(yīng)受熱后的反應(yīng)-氨基酸受熱后，能在兩分子之間發(fā)生脫水反應(yīng)。氨基酸受熱后，能在兩分子之間發(fā)生脫水反應(yīng)。-氨基酸受熱后，容易脫去一分子氨，生成氨基酸受熱后，容易脫去一分子氨，生成,不飽和不飽和羧酸。羧酸。-或或-氨基酸受熱后，容易分子內(nèi)脫區(qū)一分子水。氨基酸受熱后，容易分子內(nèi)脫區(qū)一分子水。 分子中氨基和羧基相隔更遠(yuǎn)時(shí)，受

12、熱后可以多分子中氨基和羧基相隔更遠(yuǎn)時(shí)，受熱后可以多分子脫水，生成聚酰胺。分子脫水，生成聚酰胺。1、由蛋白質(zhì)水解、由蛋白質(zhì)水解在酸、堿或酶的作用下水解得到在酸、堿或酶的作用下水解得到多種多種 -氨基酸混合物，分離得到。氨基酸混合物，分離得到。2、由鹵代酸氨解、由鹵代酸氨解羧酸在三溴化磷作用下與溴作用，羧酸在三溴化磷作用下與溴作用，生成生成 -溴代酸，再與過量氨作用，生成：溴代酸，再與過量氨作用，生成：19-1-3 氨基酸的制備氨基酸的制備蛋白質(zhì)水解微生物發(fā)酵20種常見氨基酸都可以由發(fā)酵法制備有機(jī)合成3、由、由由醛（或酮）制備由醛（或酮）制備4、由丙二酸酯制備、由丙二酸酯制備RCHOKCN + N

13、H4ClOHRHCCNNH3NH2RHCCNH2ONH2RHCCOOH用蓋布瑞爾法（用蓋布瑞爾法（P372）代替上法）代替上法,可得比較純產(chǎn)品。可得比較純產(chǎn)品。N-鄰苯二甲酰亞胺基丙二酸脂可用下法制得。鄰苯二甲酰亞胺基丙二酸脂可用下法制得。用苯、不超過用苯、不超過3個(gè)碳原子的有機(jī)化合物、丙二酸脂以及個(gè)碳原子的有機(jī)化合物、丙二酸脂以及必要的試劑合成：必要的試劑合成：亮氨酸，亮氨酸，異亮氨酸，異亮氨酸，苯丙氨苯丙氨酸，酸，胳氨酸。胳氨酸。氨基酸的拆分氨基酸的拆分 合成方法得到的氨基酸通常是合成方法得到的氨基酸通常是外消旋體混合物外消旋體混合物，可，可用多種方法拆分。其中用酶拆分是重要的方法之一。用

14、多種方法拆分。其中用酶拆分是重要的方法之一。例：例：DL（CH3）2CHCH2CHCOOHNH2OH3CC O2DL（CH3）2CHCH2CHCOOHNHCCH3O水解酶D亮胺酸乙酰胺 L亮胺酸D-亮氨酸乙酰氨亮氨酸乙酰氨 L-亮氨酸亮氨酸19-2 多肽多肽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 多肽是含有多個(gè)氨基酸單元的聚合物。由兩個(gè)氨基多肽是含有多個(gè)氨基酸單元的聚合物。由兩個(gè)氨基酸單元構(gòu)成的是二肽，由三個(gè)氨基酸單元構(gòu)成的是三酸單元構(gòu)成的是二肽，由三個(gè)氨基酸單元構(gòu)成的是三肽，肽，余類推。它們統(tǒng)稱多胎，或簡稱肽。余類推。

15、它們統(tǒng)稱多胎，或簡稱肽。 通過氨基和羧基之間脫水縮合而形成連接氨基酸單通過氨基和羧基之間脫水縮合而形成連接氨基酸單元的酰胺鍵（元的酰胺鍵（CONH）又叫做肽鍵。）又叫做肽鍵。多肽鏈可用如下通式代表：多肽鏈可用如下通式代表： 在肽鏈中，有氨基的一端叫做在肽鏈中，有氨基的一端叫做N端端：有羧基的一斷：有羧基的一斷叫做叫做C端端。在寫多肽結(jié)構(gòu)時(shí)，通常把。在寫多肽結(jié)構(gòu)時(shí)，通常把N端寫在左邊，端寫在左邊，C端端寫在右邊，命名時(shí)由寫在右邊，命名時(shí)由N端叫起，稱為氨酰（基）某氨酸。端叫起，稱為氨酰（基）某氨酸。常用簡寫來表示。例如：常用簡寫來表示。例如：天然多肽都是由不同的氨基酸組成的。天然多肽都是由不同的

16、氨基酸組成的。垂體后葉催產(chǎn)素垂體后葉催產(chǎn)素蛋白質(zhì)也是由許多氨基酸單元通過肽鍵組成的。蛋白質(zhì)也是由許多氨基酸單元通過肽鍵組成的。蛋白質(zhì)部分水解可以得到多肽。蛋白質(zhì)部分水解可以得到多肽。一般將多肽在酸性溶液中水解，再用色層分離法一般將多肽在酸性溶液中水解，再用色層分離法把各種氨基酸分開，然后進(jìn)行分析。把各種氨基酸分開，然后進(jìn)行分析。氨基酸的排列順序，則是通過末端分析的方法，氨基酸的排列順序，則是通過末端分析的方法，配合部分水解，加以確定。配合部分水解，加以確定。19-2-1 多肽結(jié)構(gòu)的測定多肽結(jié)構(gòu)的測定多肽6N HCl110（11h)各種氨基酸層析分離種類含量小分子每種數(shù)目離子交換色譜電泳連接順序

17、：a 氮端分析H2NCH CORHNCH CORHNCH CORHNCH CORHNCH COOHORN端碳端末端分析末端分析用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)方法，可以使多肽末端的用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)方法，可以使多肽末端的氨基酸斷裂，經(jīng)過分析，就可以知道多肽鏈的兩端是氨基酸斷裂，經(jīng)過分析，就可以知道多肽鏈的兩端是哪兩個(gè)氨基酸，這就叫末端分析。降解了的肽鏈還可哪兩個(gè)氨基酸，這就叫末端分析。降解了的肽鏈還可以再反復(fù)進(jìn)行末端分析，就可以確定多肽鏈中蛋白質(zhì)以再反復(fù)進(jìn)行末端分析，就可以確定多肽鏈中蛋白質(zhì)的連接次序。（的連接次序。（一般結(jié)合部分水解的方法一般結(jié)合部分水解的方法）例如：例如： 設(shè)某三肽完全水解后，可得到谷氨酸、半胱氨酸

18、設(shè)某三肽完全水解后，可得到谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸。這三種氨基酸可以有六種排列順序：和甘氨酸。這三種氨基酸可以有六種排列順序： 要推知該三肽是哪一種組合方式，可以把她部分水要推知該三肽是哪一種組合方式，可以把她部分水解。知道它們是谷解。知道它們是谷半胱和半胱半胱和半胱谷。由此可見，半胱氨谷。由此可見，半胱氨酸是在三肽鏈的中間，谷氨酸在酸是在三肽鏈的中間，谷氨酸在N端，甘氨酸在端，甘氨酸在C端即端即該三肽的結(jié)構(gòu)是：谷該三肽的結(jié)構(gòu)是：谷半胱半胱甘甘FO2NNO2+ H2NCHRCONHCHCORO2NNO2HNCHRCONHCHCORH2OHO2NNO2HNCHRCOOHO+ NH2CHCOOHO

19、R+ 黃色，分開鑒定缺點(diǎn)：氨基酸都水解，形成混合物，只能測缺點(diǎn)：氨基酸都水解，形成混合物，只能測 N 端的一端的一個(gè)氨基酸。個(gè)氨基酸。N端氨基酸的分析可用端氨基酸的分析可用2，4-二硝基氟苯與多肽作用。二硝基氟苯與多肽作用。N C SC6H5+ H2NCHRCONHCHCORNHC6H5CSHNCHRCONHCHCORHClNC CHNHCOC6H5SR+NH2CHCOR層析分離，與標(biāo)準(zhǔn)樣品對(duì)照，確定CHRCOOH繼續(xù)降解自動(dòng)化分析（多肽不太長時(shí)可靠）只能測幾十個(gè)氨基酸的順序N端氨基酸的分析還可以用異硫氰酸苯脂與多肽作用。端氨基酸的分析還可以用異硫氰酸苯脂與多肽作用。HNCHRCONHCHCO

20、OHORH2O羧基多肽酶HNCHRCOOHO+NH2CHCOOHOR多次重復(fù)，連續(xù)檢驗(yàn)斷下來的氨基酸只能靠近游離羧基一端的肽鍵被水解 C端氨基酸的分析，一般羧肽酶可以有選擇地只把端氨基酸的分析，一般羧肽酶可以有選擇地只把C端氨基酸水解下來，對(duì)這個(gè)浙江省進(jìn)行鑒定，就可以知端氨基酸水解下來，對(duì)這個(gè)浙江省進(jìn)行鑒定，就可以知道原來道原來C端是什么氨基酸。端是什么氨基酸。C 端氨基酸的分析，一般是用在羧肽酶作用下水端氨基酸的分析，一般是用在羧肽酶作用下水解的方法。解的方法。19-2-2 多肽的合成多肽的合成要求：要求：氨基酸按一定的次序連接起來氨基酸按一定的次序連接起來達(dá)到一定分子量達(dá)到一定分子量不外消

21、旋化（緩和的條件）不外消旋化（緩和的條件） 推測出來的結(jié)構(gòu)是否完全正確，需要通過多肽的合推測出來的結(jié)構(gòu)是否完全正確，需要通過多肽的合成加以證實(shí)。成加以證實(shí)。另一方面，由于多肽與蛋白質(zhì)有著密切的關(guān)系，在需另一方面，由于多肽與蛋白質(zhì)有著密切的關(guān)系，在需要使一種氨基酸的羧基和另一種羧基酸的羧基相結(jié)合要使一種氨基酸的羧基和另一種羧基酸的羧基相結(jié)合時(shí)，要防止同一種氨基酸分子之間相互結(jié)合。因此，時(shí)，要防止同一種氨基酸分子之間相互結(jié)合。因此，在合成時(shí)，必須把某些氨基或羧基保護(hù)起來，以便反在合成時(shí)，必須把某些氨基或羧基保護(hù)起來，以便反應(yīng)能按所要求的方式進(jìn)行。而所選用的保護(hù)基團(tuán)，必應(yīng)能按所要求的方式進(jìn)行。而所選

22、用的保護(hù)基團(tuán)，必須符合以下條件：在以后脫除該保護(hù)的條件下，肽鍵須符合以下條件：在以后脫除該保護(hù)的條件下，肽鍵不會(huì)發(fā)生斷裂。不會(huì)發(fā)生斷裂。 羧基常通過生成酯加以保護(hù)，因?yàn)轷ケ弱０啡蒴然Ｍㄟ^生成酯加以保護(hù)，因?yàn)轷ケ弱０啡菀姿?，用堿性水解的方法，就可以把保護(hù)的基團(tuán)易水解，用堿性水解的方法，就可以把保護(hù)的基團(tuán)除去。除去。NH2OCC6H5CH2OClOC(H3C)3CON3OCC6H5CH2ONHOC(H3C)3CONHH2 / Pd(a)(b)(a)(b)C6H5CH3+RCHCOOHHOOCNHRCHCOOH + CO2H2NHClC(CH3)3 +RCHCOOHHOOCNHRCHCOOH +

23、 CO2H2N 氨基可以通過與氯甲酸芐酯（氨基可以通過與氯甲酸芐酯（C6H5CH2OCOCL）作用加以保護(hù)，因?yàn)榘被系钠S氧基很容易用催化氫解作用加以保護(hù)，因?yàn)榘被系钠S氧基很容易用催化氫解的方法除去。的方法除去。例如：設(shè)要合成甘氨酰丙氨酸（甘例如：設(shè)要合成甘氨酰丙氨酸（甘.丙）丙） 若直接用谷氨酸和丙氨酸脫水縮合，將得到四種若直接用谷氨酸和丙氨酸脫水縮合，將得到四種二肽的混合物：二肽的混合物：如果采用下列反應(yīng)，則可以得到所要求的二肽：如果采用下列反應(yīng)，則可以得到所要求的二肽： 反復(fù)使用這樣的方法，每次構(gòu)成一個(gè)肽鍵，就可反復(fù)使用這樣的方法，每次構(gòu)成一個(gè)肽鍵，就可以把以把 各種氨基酸按一定的次序

24、一個(gè)個(gè)地連接起來。多各種氨基酸按一定的次序一個(gè)個(gè)地連接起來。多肽的合成是一項(xiàng)十分復(fù)雜的工作。例如，牛胰腺核糖肽的合成是一項(xiàng)十分復(fù)雜的工作。例如，牛胰腺核糖核酸酶的多肽鏈已可合成出來，它是由核酸酶的多肽鏈已可合成出來，它是由124個(gè)氨基酸單個(gè)氨基酸單元所構(gòu)成的。元所構(gòu)成的。 19-3 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)是一類很重要的天然有機(jī)物，是生物體內(nèi)蛋白質(zhì)是一類很重要的天然有機(jī)物，是生物體內(nèi)一切組織的基礎(chǔ)物質(zhì)，并在生命現(xiàn)象和生命過程中起一切組織的基礎(chǔ)物質(zhì)，并在生命現(xiàn)象和生命過程中起著決定的作用。著決定的作用。 蛋白質(zhì)主要由蛋白質(zhì)主要由C、H、O、N、S等元素組成等元素組成，有些，有些還含有還含有P、Fe、

25、I等元素。等元素。 蛋白質(zhì)基本上是由數(shù)百個(gè)、甚至數(shù)千個(gè)氨基酸所蛋白質(zhì)基本上是由數(shù)百個(gè)、甚至數(shù)千個(gè)氨基酸所構(gòu)成。構(gòu)成。 水解后只生成多種水解后只生成多種 -氨基酸的，叫氨基酸的，叫單純蛋白質(zhì)單純蛋白質(zhì)（如（如卵白蛋白、血清球蛋白、米精蛋白等）。卵白蛋白、血清球蛋白、米精蛋白等）。 水解后除生成水解后除生成 -氨基酸外，還有非蛋白質(zhì)物質(zhì)氨基酸外，還有非蛋白質(zhì)物質(zhì)（如糖、脂肪、含磷化合物、含鐵化合物等）生成（如糖、脂肪、含磷化合物、含鐵化合物等）生成的，叫的，叫結(jié)合蛋白質(zhì)。結(jié)合蛋白質(zhì)。（如：核蛋白、粘蛋白、肌肉（如：核蛋白、粘蛋白、肌肉中的脂蛋白、血紅蛋白等）。結(jié)合蛋白中的非蛋白中的脂蛋白、血紅蛋白

26、等）。結(jié)合蛋白中的非蛋白質(zhì)部分，叫做質(zhì)部分，叫做輔基輔基。分類分類纖維蛋白（絲、毛、皮、角、爪和甲等）纖維蛋白（絲、毛、皮、角、爪和甲等）球蛋白、酶和蛋白激素（溶于水、鹽水、酸堿溶液球蛋白、酶和蛋白激素（溶于水、鹽水、酸堿溶液 和乙醇等）和乙醇等）結(jié)合蛋白（與核酸、糖、脂肪及血紅素等結(jié)合）結(jié)合蛋白（與核酸、糖、脂肪及血紅素等結(jié)合）19-3-1 蛋白質(zhì)的分類和功能蛋白質(zhì)的分類和功能按溶解度分類按溶解度分類：一類不溶于水的：一類不溶于水的纖維狀蛋白質(zhì)纖維狀蛋白質(zhì)；一類；一類是能溶于水、酸、堿或鹽溶液的是能溶于水、酸、堿或鹽溶液的球狀蛋白質(zhì)球狀蛋白質(zhì)。纖維狀蛋白質(zhì)纖維狀蛋白質(zhì)的分子形狀是一條條線裝的

27、，分子中的多的分子形狀是一條條線裝的，分子中的多肽肽鏈扭在一起或平行并列，且以氫鍵互相連接著。這類蛋鏈扭在一起或平行并列，且以氫鍵互相連接著。這類蛋白質(zhì)在水中不能溶解。纖維狀蛋白質(zhì)是動(dòng)物組織的主要白質(zhì)在水中不能溶解。纖維狀蛋白質(zhì)是動(dòng)物組織的主要結(jié)構(gòu)材料，角蛋白、骨膠蛋白和肌蛋白都是纖維狀蛋白結(jié)構(gòu)材料，角蛋白、骨膠蛋白和肌蛋白都是纖維狀蛋白質(zhì)。質(zhì)。球狀蛋白質(zhì)球狀蛋白質(zhì)的分子形狀是一團(tuán)團(tuán)球狀的，它們的多肽鏈自身扭曲的分子形狀是一團(tuán)團(tuán)球狀的，它們的多肽鏈自身扭曲折疊成特有的球形。在折疊時(shí)，分子內(nèi)某些基團(tuán)之間通過氫鍵、折疊成特有的球形。在折疊時(shí)，分子內(nèi)某些基團(tuán)之間通過氫鍵、二硫鍵或范德華引力相互作用著

28、。分子中的疏水基團(tuán)（如烴基等）二硫鍵或范德華引力相互作用著。分子中的疏水基團(tuán)（如烴基等）分布在球形內(nèi)部，而親水基團(tuán)（如分布在球形內(nèi)部，而親水基團(tuán)（如OH、NH2、SH、COOH等）分布在球形表面。因此，球狀蛋白質(zhì)的水溶性比較等）分布在球形表面。因此，球狀蛋白質(zhì)的水溶性比較大。例如酶、血紅蛋白等都是球狀蛋白。大。例如酶、血紅蛋白等都是球狀蛋白。蛋白質(zhì)的功能蛋白質(zhì)的功能 一方面是起組織結(jié)構(gòu)的作用。例如，角蛋白組成一方面是起組織結(jié)構(gòu)的作用。例如，角蛋白組成皮膚、肌肉等。另一面，蛋白質(zhì)起調(diào)節(jié)作用。例如：皮膚、肌肉等。另一面，蛋白質(zhì)起調(diào)節(jié)作用。例如：毛發(fā)、指甲、頭角：骨膠蛋白組成腱、骨；肌球蛋白毛發(fā)、指

29、甲、頭角：骨膠蛋白組成腱、骨；肌球蛋白組成各種酶對(duì)生物化學(xué)反應(yīng)起催化作用；血紅蛋白在組成各種酶對(duì)生物化學(xué)反應(yīng)起催化作用；血紅蛋白在血液中，輸送氧氣；胰島素調(diào)節(jié)葡萄糖的代謝；等等血液中，輸送氧氣；胰島素調(diào)節(jié)葡萄糖的代謝；等等在生物體內(nèi)起重要調(diào)節(jié)作用的各種酶，都是蛋白質(zhì)。在生物體內(nèi)起重要調(diào)節(jié)作用的各種酶，都是蛋白質(zhì)。常把酶叫做生物催化劑常把酶叫做生物催化劑 酶的催化效率很高，并且有高度選擇性酶的催化效率很高，并且有高度選擇性 有的酶還具有立體專一性有的酶還具有立體專一性19-3-2 蛋白質(zhì)的性質(zhì)蛋白質(zhì)的性質(zhì) 蛋白質(zhì)和氨基酸一樣，也是兩性物質(zhì)，與酸或堿都蛋白質(zhì)和氨基酸一樣，也是兩性物質(zhì)，與酸或堿都能

30、生成鹽。不同的蛋白質(zhì)有不同等電點(diǎn)。例如，卵清蛋能生成鹽。不同的蛋白質(zhì)有不同等電點(diǎn)。例如，卵清蛋白為白為4.9，酪蛋白為，酪蛋白為4.6。胰島素為。胰島素為5.3，血紅蛋白，血紅蛋白.為為6.8。蛋白質(zhì)是高分子化合物蛋白質(zhì)是高分子化合物 水溶液具有水溶液具有膠體膠體溶液的性質(zhì)，不能透過半透膜，能溶液的性質(zhì)，不能透過半透膜，能夠電泳；夠電泳； 蛋白質(zhì)都具有蛋白質(zhì)都具有旋光性旋光性； 蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)的變性變性通常都是不可逆的；通常都是不可逆的； 蛋白質(zhì)雖然分子很大，但性質(zhì)活潑，能發(fā)生多種蛋白質(zhì)雖然分子很大，但性質(zhì)活潑，能發(fā)生多種顏顏色反應(yīng)色反應(yīng)?？s二脲反應(yīng)縮二脲反應(yīng) 蛋白質(zhì)分子中都有蛋白質(zhì)分子中都有

31、CONHCHRCONH基團(tuán)在蛋白質(zhì)水溶液中加堿和硫酸銅溶液，即產(chǎn)生紅基團(tuán)在蛋白質(zhì)水溶液中加堿和硫酸銅溶液，即產(chǎn)生紅紫色。紫色。黃色反應(yīng)黃色反應(yīng) 分子中含有苯環(huán)的蛋白質(zhì)，遇濃硝酸即顯黃色，分子中含有苯環(huán)的蛋白質(zhì)，遇濃硝酸即顯黃色，這是苯環(huán)發(fā)生硝化的緣故。黃色溶液再用堿處理，就這是苯環(huán)發(fā)生硝化的緣故。黃色溶液再用堿處理，就會(huì)轉(zhuǎn)為橙色。會(huì)轉(zhuǎn)為橙色。水合茚三酮反應(yīng)水合茚三酮反應(yīng) 蛋白質(zhì)溶液與水合茚三酮溶液作用，也有顏色反蛋白質(zhì)溶液與水合茚三酮溶液作用，也有顏色反應(yīng)。但顏色與氨基酸的不太一樣。應(yīng)。但顏色與氨基酸的不太一樣。 此外，蛋白質(zhì)容易水解，酸、堿、酶能促進(jìn)蛋白此外，蛋白質(zhì)容易水解，酸、堿、酶能促進(jìn)

32、蛋白質(zhì)的水解?？傻玫蕉喾N質(zhì)的水解?？傻玫蕉喾N-氨基酸的混合物。如果部分氨基酸的混合物。如果部分水解則得到分子較小的多肽。水解則得到分子較小的多肽。19-3-3 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級(jí)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)蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)多肽鏈中氨基酸的組成和排列次序多肽鏈中氨基酸的組成和排列次序.多肽鏈在空間不是任意排布的，由于某些基團(tuán)之間多肽鏈在空間不是任意排布的，由于某些基團(tuán)之間的的氫鍵作用，肽鏈具有一定的構(gòu)象氫鍵作用，肽鏈具有一定的構(gòu)象.整個(gè)分子因鏈段的相互作用而扭曲整個(gè)分子因鏈段的相互作用而扭曲,折疊成一定的形

33、態(tài)折疊成一定的形態(tài).最后，幾個(gè)各具有特定的最后，幾個(gè)各具有特定的1,2,3,級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈在一起，級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈在一起，或者有時(shí)還和輔基在一起，再以一定的關(guān)系相結(jié)合或者有時(shí)還和輔基在一起，再以一定的關(guān)系相結(jié)合. 蛋白質(zhì)多肽鏈的二級(jí)結(jié)構(gòu)主要有兩種形式：一種是蛋白質(zhì)多肽鏈的二級(jí)結(jié)構(gòu)主要有兩種形式：一種是右螺旋型，又叫做右螺旋型，又叫做-螺旋型；另一種是褶紙型，又叫做螺旋型；另一種是褶紙型，又叫做-褶紙型。褶紙型。-螺旋型螺旋型多肽鏈結(jié)構(gòu)多肽鏈結(jié)構(gòu)可示意如圖可示意如圖褶紙形多肽鏈結(jié)構(gòu)示意圖褶紙形多肽鏈結(jié)構(gòu)示意圖 肽鏈伸展在紙型的片面上，相鄰的肽鏈又通過氫鍵肽鏈伸展在紙型的片面上，相鄰的肽鏈又通過氫鍵

34、（圖中虛線）相互連接。（圖中虛線）相互連接。 蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)是多肽鏈的進(jìn)一步扭曲折疊。在蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)是多肽鏈的進(jìn)一步扭曲折疊。在在扭折時(shí)，傾向于把親水的極性基團(tuán)露于表面，而疏水在扭折時(shí)，傾向于把親水的極性基團(tuán)露于表面，而疏水的非極性基團(tuán)包在中間。的非極性基團(tuán)包在中間。肌紅蛋白的空間結(jié)構(gòu)如圖肌紅蛋白的空間結(jié)構(gòu)如圖 許多蛋白質(zhì)由兩個(gè)或兩個(gè)以上的多肽鏈集合而形成許多蛋白質(zhì)由兩個(gè)或兩個(gè)以上的多肽鏈集合而形成蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)。例如磷酸化酶就是由兩條相同的多蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)。例如磷酸化酶就是由兩條相同的多肽鏈組成的，只有兩條肽鏈一起存在才有催化作用。肽鏈組成的，只有兩條肽鏈一起存在才有催化作用。胰島

35、素含有兩條多肽鏈，共有胰島素含有兩條多肽鏈，共有51個(gè)氨基酸單元個(gè)氨基酸單元:19-4 核酸核酸 核酸存在于一切生物體中，像蛋白質(zhì)一樣，也是核酸存在于一切生物體中，像蛋白質(zhì)一樣，也是生命的最基本物質(zhì)。與一切生命活動(dòng)及生命的最基本物質(zhì)。與一切生命活動(dòng)及各種代謝各種代謝有著有著密切的關(guān)系。在生物體內(nèi)，核酸對(duì)密切的關(guān)系。在生物體內(nèi)，核酸對(duì)遺傳信息遺傳信息的儲(chǔ)存、的儲(chǔ)存、蛋白質(zhì)的生物合成都起著決定性的作用。蛋白質(zhì)的生物合成都起著決定性的作用。 核酸也是鏈狀高分子化合物，組成核酸的單元是核酸也是鏈狀高分子化合物，組成核酸的單元是核核苷酸苷酸。 在生物體內(nèi)，核酸主要以核蛋白的形式存在。核蛋在生物體內(nèi)，核酸

36、主要以核蛋白的形式存在。核蛋白是結(jié)合蛋白，核酸作為輔基與蛋白質(zhì)結(jié)合在一起。白是結(jié)合蛋白，核酸作為輔基與蛋白質(zhì)結(jié)合在一起。 核酸在適當(dāng)酶的催化下，或在弱堿作用下可以水核酸在適當(dāng)酶的催化下，或在弱堿作用下可以水解成核苷酸；如果溫度升高，則進(jìn)一步水解成核苷和解成核苷酸；如果溫度升高，則進(jìn)一步水解成核苷和磷酸；在無機(jī)酸作用下則完全水解：磷酸；在無機(jī)酸作用下則完全水解：19-4-1 核苷酸和核苷核苷酸和核苷 核酸水解核酸水解由合算水解所得到的戊糖有兩種，即核糖和由合算水解所得到的戊糖有兩種，即核糖和2-脫氧核糖脫氧核糖 按水解后得到的戊糖的不同，核酸可分為兩類。按水解后得到的戊糖的不同，核酸可分為兩類。

37、水解后得到核糖的，叫做核糖核酸（簡稱水解后得到核糖的，叫做核糖核酸（簡稱RNA）。）。水解后得到水解后得到2-脫氧核糖的，叫做脫氧核糖核算（簡稱脫氧核糖的，叫做脫氧核糖核算（簡稱DNA）。）。 由核酸水解所得到的雜環(huán)堿都是嘌呤堿或嘧啶堿由核酸水解所得到的雜環(huán)堿都是嘌呤堿或嘧啶堿RNA和和DNA所含的嘌呤堿是相同的，即都含有腺嘌呤所含的嘌呤堿是相同的，即都含有腺嘌呤和鳥嘌呤。但和鳥嘌呤。但RNA和和DNA所含的嘧啶堿不完全一樣，所含的嘧啶堿不完全一樣，RNA含有胞嘧啶和尿嘧啶，而含有胞嘧啶和尿嘧啶，而DNA含有胞嘧啶和胸腺含有胞嘧啶和胸腺嘧啶。嘧啶。RNA的四種核苷是：的四種核苷是：戊糖與雜環(huán)堿形成的苷叫