蛋白質(zhì)與核酸課件

第二十章

蛋白質(zhì)與核酸第二十章

蛋白質(zhì)與核酸1第一節(jié)

氨基酸

第一節(jié)

氨基酸

2一.氨基酸的結(jié)構(gòu)、命名和分類

羧酸分子中烴基上的氫被氨基取代生成的化合物叫氨基酸。α–氨基酸組成蛋白質(zhì)的氨基酸只有20種，全部都是α-氨基酸。一.氨基酸的結(jié)構(gòu)、命名和分類羧酸分子中烴基上的3甘氨酸：GlyH-CH-COOHNH2CH3-CH-COOH

NH2丙氨酸：Ale苯丙氨酸：PheCH2-CH-COOH

NH2命名甘氨酸：H-CH-COOHCH3-CH-COOH4谷氨酸：GluHOOC-CH2-CH2-CH-COOH

NH2賴氨酸：LysH2N-CH2CH2CH2CH2CHCOOH

NH2脯氨酸：ProCH2—CHCOOH

CH2NH

CH2谷氨酸：HOOC-CH2-CH2-CH-COOH賴氨酸5分類中性氨基酸—氨基和羧基數(shù)目相等酸性氨基酸—羧基數(shù)目多于氨基的數(shù)目堿性氨基酸—氨基數(shù)目多于羧基的數(shù)目分類中性氨基酸—氨基和羧基數(shù)目相等6八種人體必需氨基酸賴氨酸苯丙氨酸亮氨酸異亮氨酸纈氨酸蘇氨酸色氨酸組氨酸

所謂必需氨基酸，就是人體內(nèi)不能合成的氨基酸八種人體必需氨基酸賴氨酸所謂必需氨基酸，就是7

氨基酸的結(jié)構(gòu)天然氨基酸除甘氨酸外，都有旋光性，α-碳的構(gòu)型都是L-型：二.氨基酸的構(gòu)型COOHHH2NRCOOHNH2HRL-氨基酸D-氨基酸氨基酸的結(jié)構(gòu)天然氨基酸除甘氨酸外，都有旋光性，α-8三.氨基酸的性質(zhì)

氨基酸既含有氨基，又含有羧基，他們的性質(zhì)集中地表現(xiàn)在這兩個官能團(tuán)上

。R—CH—COOH

NH2酯化酰化脫羧疊氮化與亞硝酸反應(yīng)與醛酮反應(yīng)烴基化反應(yīng)成鹽三.氨基酸的性質(zhì)氨基酸既含有氨基，又含有羧基9注意：脯氨酸的氨基與另一端的碳原子相連，屬于仲胺，所以與亞硝酸反應(yīng)不放除氮?dú)狻?/p>

由氨基參與的反應(yīng)（1）與亞硝酸反應(yīng)，定量地放出N2氣：R-CH-COOH+HNO2NH2R-CH-COOH+N2↑

＋H2OOH注意：脯氨酸的氨基與另一端的碳原子相連，屬于仲胺，所以與亞硝10（2）成鹽反應(yīng)R-CH-COOH+HCl→R-CH-COOHNH2NH2·HCl（2）成鹽反應(yīng)R-CH-COOH+HCl→R-CH-11（3）?；磻?yīng)C6H5CH2O-COCl+H2N-CH-COONa→RC6H5CH2-CH2-O-CO-HN-CH-COONaR經(jīng)常用芐氧甲?；鶃肀Ｗo(hù)氨基（3）酰基化反應(yīng)C6H5CH2O-COCl+H2N-CH12（4）烴基化反應(yīng)HN-CH-COOHRO2NNO2F+H2N-CH-COOHRO2NNO2（4）烴基化反應(yīng)HN-CH-COOHO2NNO2F+H13與羧基參與的反應(yīng)（1）成酯反應(yīng)：

R-CH-COOH+C2H5OH→R-CH-COOC2H5

NH2NH2與羧基參與的反應(yīng)（1）成酯反應(yīng)：14（2）成酰胺反應(yīng)R-CH-COOC2H5+H3N→R-CH-CONH2+C2H5OHNH2NH2

（3）脫羧反應(yīng)R-CH-COOH→R-CH2NH2+CO2NH2（2）成酰胺反應(yīng)R-CH-COOC2H5+H3N→R15（3）迭氮反應(yīng)H2N-CH-COOH→YHN-CH-COOH→YHN-CH-COOCH3RRRNH2-NH2HNO2(－CH3OH)YHN-CH-CO-NH-NH2RYHN-CH-CO-N3R

這個反應(yīng)也可以使羧基活化，在人工合成肽鏈中也是常用的。（3）迭氮反應(yīng)H2N-CH-COOH→YHN-CH-C16由氨基和羧基共同參與的反應(yīng)（1）兩性及等電點(diǎn)

氨基酸既含有氨基，又含有羧基，顯示出酸和堿的兩重性質(zhì)，它既可以跟酸反應(yīng)生成成鹽，又可以跟堿反應(yīng)生成鹽，當(dāng)沒有外界酸堿介質(zhì)存在時，它還可以發(fā)生分子內(nèi)電離，以兩性離子的形式存在。

H2N-CH-COOHH3N+-CH-COO-RR由氨基和羧基共同參與的反應(yīng)（1）兩性及等電點(diǎn)17H3N+-CH-COOHROH-H+H3N+-CH-COO-ROH-H+H3N-CH-COO-R

如果我們通過加酸或者加堿來控制這個電離平衡，使電離后正負(fù)電荷正好相等，即這個離子在電場中既不向正極移動，也不向負(fù)極移動，我們就說這個離子是等電的，這時候溶液pH值叫做等電點(diǎn)。

H3N+-CH-COOHOH-H+H3N+-CH-CO18（2）與茚三酮反應(yīng)

氨基酸與茚三酮反應(yīng)生成紫藍(lán)色的物質(zhì)，這個反應(yīng)非常靈敏，是鑒別氨基酸的一個常用方法。+RCHO+CO2+NH3+H2OOOOOOOHOHRCHCOOHNH2OOHOHOOHOHOOOHOH+NH3+－3H2OOOHHNOO（2）與茚三酮反應(yīng)氨基酸與茚三酮反應(yīng)生成紫藍(lán)色的物質(zhì)19四.氨基酸的制備1.從醛、酮合成四.氨基酸的制備1.從醛、酮合成202.α

–鹵代酸的氨解

3.蓋布瑞爾法制備比較純的氨基酸。2.α–鹵代酸的氨解3.蓋布瑞爾法制備比較純的氨基214.從丙二酸酯合成4.從丙二酸酯合成22蛋白質(zhì)與核酸課件23第二節(jié)

多肽

第二節(jié)

多肽

24

一.肽和肽鍵

一個氨基酸的α-羧基與另一個氨基酸的α-氨基脫水縮合而成的的化合物叫肽。如：OCH3CH—C—OHNH2

H—N—CHCOOHH

＋

－H2O

—N—CHCOOHH

OCH3CH—CNH2肽鍵一.肽和肽鍵25肽的命名規(guī)則

不論肽鏈多長，除非它首尾連接成環(huán)狀，一般兩端都有一個游離的氨基和一個游離的羧基，習(xí)慣上，氨基（N端）寫在左邊，羧基（C端）寫在右邊，命名時，以原來的氨基酸名稱作為基礎(chǔ)，把肽鏈連接的地方用“酰”代替。肽的命名規(guī)則不論肽鏈多長，除非它首尾連接成26

—N—CHCOOHH

OCH3CH—CNH2丙氨酰甘氨酸N端C端

27

COOHCH3H2NCHCH2CH2CO-HNCHCO-HNCH2COOH谷氨酰丙氨酰甘氨酸或：谷、丙、甘

28CαCNCαOH肽鍵的結(jié)構(gòu)0.132nmCαCNCαOH肽鍵的結(jié)構(gòu)0.132nm29二.多肽結(jié)構(gòu)的測定和端基分析

多肽的結(jié)構(gòu)測定要解決兩個問題，一是肽有那些氨基酸組成。二是這些氨基酸的排列順序怎么樣？二.多肽結(jié)構(gòu)的測定和端基分析多肽的結(jié)構(gòu)測定要301、分子量的測定2、氨基酸分析3、測定N端和C端4、部分水解三.多肽結(jié)構(gòu)的測定和端基分析1、分子量的測定三.多肽結(jié)構(gòu)的測定和端基分析31+H2N-CH-CO—多肽RN=C=SPH>7NHCNHSCHRC多肽O多肽NCNHSCHRCOPH<7++H2N-CH-CO—多肽N=C=SPH>7NHCNHS32測定C端用羧肽酶A測定C端，它可以將肽鏈C端的氨基酸一個個逐漸水解下來。測定C端用羧肽酶A測定C端，它可以將肽鏈C端的氨基酸一個個33肽鏈的組合

催產(chǎn)素結(jié)構(gòu)分析，它是一個八肽，含有胱、谷、甘、異亮、脯、門冬、酪。部分水解得到：

二肽：a:DNP—半胱—酪

b:DNP—門冬—半胱

c:DNP—異亮—谷

d:DNP—亮—甘三肽：

e:DNP—半胱—[亮、脯]

f:DNP—酪—[谷、異亮]四肽：

g:DNP—半胱—[谷、酪、異亮]

h:DNP—門冬—[半胱、亮、脯]肽鏈的組合催產(chǎn)素結(jié)構(gòu)分析，它是一個八34先看四肽g:DNP—半胱—[谷、酪、異亮]

而：a:

半胱—酪

c:

異亮—谷因此g為：半胱—酪—異亮—谷從h:DNP—門冬—[半胱、亮、脯]而：b:

門冬—半胱

d:

亮—甘e:

半胱—[亮、脯]所以h為門冬—半胱—脯—亮—甘肽鏈的組合先看四肽g:DNP—半胱—[谷、酪、異亮]而：a:半胱35已知甘是肽鏈的C端，所以這個肽為：半胱—酪—異亮—谷—門冬—半胱—脯—亮—甘兩個半胱聯(lián)起來，就成了胱氨酸，所以，催產(chǎn)素的結(jié)構(gòu)為：酪—異亮—谷—門冬半胱—半胱—脯—亮—甘肽鏈的組合已知甘是肽鏈的C端，所以這個肽為：肽鏈的組合36肽的生理功能激素免疫促進(jìn)細(xì)胞分化繁衍生育生物鐘防老抗衰肽的生理功能肽的生理功能激素免疫促進(jìn)細(xì)胞分化繁衍生育生物鐘防老抗衰肽的生371、谷—胱—甘

肽SHCOOHCH2H2NCHCH2CH2CO-HNCHCO-HNCH2COOH

這個肽特殊的地方在于谷氨酸不是使用α-羧基去與半胱氨酸的氨基結(jié)合，而是用γ-羧基結(jié)合，這就形成了一個特殊的γ-肽鍵。

谷—胱—甘肽是某些酶的輔酶，在體內(nèi)氧化還原過程中起重要作用。1、谷—胱—甘肽38OPro—Leu—Gly—C—NH2CysSSCysTyrIleGlnAsnH3N+催產(chǎn)素（促進(jìn)子宮收縮）（影響記憶）CysSSCysTyrPheGlnAsnH3N+OPro—Arg—Gly—C—NH2加壓素（促進(jìn)平滑肌收縮）（增強(qiáng)記憶）

39四.肽的化學(xué)合成

液相合成—多肽的合成一般從氮端向碳端延伸，首先把一個氨基酸的羧基和另一個氨基酸的氨基用保護(hù)基封閉，然后將參與肽鍵形成的羧基激活（生成酰鹵），被激活的羧酸受到游離的氨基親核進(jìn)攻而形成一個封閉的二肽，最后通過水解有選擇性去掉保護(hù)基而得到一個完整的二肽。四.肽的化學(xué)合成液相合成—多肽的合成一40固相合成（1984年獲諾貝爾獎）—用氯甲基聚苯乙烯樹脂作為固相載體，首先將一個被封閉基團(tuán)保護(hù)的氨基酸共價鍵連接在固相載體上。在三氟乙酸的作用下，脫掉保護(hù)基，這時第一個氨基酸就連接到了固相載體上。然后，被封閉的第二個氨基酸通過N，N’-二環(huán)己基碳亞胺（DDC)活化，羧基被DDC活化的第二個氨基酸與已經(jīng)連接在固相載體的第一個氨基酸的氨基反應(yīng)形成肽鍵，這樣在固相載體上就生成了一個帶有保護(hù)基的二肽。

固相合成的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)物容易分離，可以實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。固相合成（1984年獲諾貝爾獎）—用氯甲41R2OX-NH-CH-C-OH

Cl—CH2固相載體R1OX-NH-CH-C-O

Cl-CH2固相載體掛接X去保護(hù)基R1OX-NH-CH-C-O-＋第一個已保護(hù)的氨基酸第二個已保護(hù)的氨基酸DDC縮合—CH2固相載體R1OH2N-CH-C-O

—CH2固相載體R1OHN-CH-C-O

R2OH2N-CH-C—

X去保護(hù)基—CH2固相載體R1OHN-CH-C-O

R2OX-NH-CH-C—

R2OCl—CH242第三節(jié)

蛋白質(zhì)

第三節(jié)

蛋白質(zhì)

43一.蛋白質(zhì)的分類1、根據(jù)形狀可分為：纖維蛋白和球蛋白2、根據(jù)化學(xué)組成可分為：單純蛋白和結(jié)合蛋白3、根據(jù)功能可分為：活性蛋白和非活性蛋白一.蛋白質(zhì)的分類1、根據(jù)形狀可分為：44二.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)（一）蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)就是氨基酸的排列順序。

習(xí)慣上，把氨基寫在左邊，叫N-端，用“H”表示，羧基末端寫在右邊，叫C-端，用“OH”表示。H2N-CH-CO-NH-CH-CO-NH-CH-CO-NH-……-CH-COOHR1R2R3Rn碳端氮端二.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)（一）蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)就是氨45蛋白質(zhì)的構(gòu)象在蛋白質(zhì)分子里，通常有兩種構(gòu)象：

α—螺旋

β—折疊

對于一個簡單的有機(jī)分子來說，他的構(gòu)象是很多的。

對于一個復(fù)雜的蛋白質(zhì)分子來說，它形成構(gòu)象的數(shù)目怎么樣呢？少得驚人！許多蛋白質(zhì)只有一種構(gòu)象。蛋白質(zhì)的構(gòu)象在蛋白質(zhì)分子里，通常有兩種構(gòu)象：46（二）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)是由許多氨基酸通過肽鍵連結(jié)起來的，因此肽鍵結(jié)構(gòu)對蛋白質(zhì)至關(guān)重要。肽鍵實際上是一個酰氨鍵，經(jīng)過X射線分析和理論推斷發(fā)現(xiàn)：①肽鍵中CO-NH-四個原子和與它們相鄰的兩個α-碳原子都處在同一平面上。②C-N鍵的鍵長比正常的C-N鍵短，具有雙鍵性質(zhì)，因此不能自由旋轉(zhuǎn)，③與C-N鍵相連的H原子和O原子彼此處于反式。這樣，就可以把蛋白質(zhì)分子的主鏈看成是一系列堅硬的平面組成的，平面之間以α—碳原子相互隔開，并以α-碳原子為定點(diǎn)作旋轉(zhuǎn)活動。CαCNCαOH具有雙鍵性質(zhì)，旋轉(zhuǎn)受到影響（二）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)是由許多氨基酸通過肽47肽鏈的旋轉(zhuǎn)受阻CCCCONNHRHCOHφψCNNOCHCRHCOHCψφ肽鏈的旋轉(zhuǎn)受阻CCCCONNHRHCOHφψCNNOCHCR48（三）蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)

（1）α-螺旋結(jié)構(gòu)主要論點(diǎn)：

①以螺旋形狀不斷上升，每上升通過3.6個氨基酸殘基，向上平移0.54nm,螺旋上升時，每個氨基酸殘基沿軸旋轉(zhuǎn)100度。

②α-螺旋體中，氨基酸殘基側(cè)鏈都伸向外側(cè)，羰基氧與它后面第十個氨基酸的氨基氫原子形成氫鍵，氫鍵的取向幾乎與中心軸平行，因此，這種構(gòu)像非常穩(wěn)定。

當(dāng)肽鏈中有脯氨酸時，由于脯氨酸的氮原子沒有氫，不能形成氫鍵，所以α-螺旋就會被中斷。（三）蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)（1）α-螺旋結(jié)構(gòu)49HRNCCCCCCCCNNNNNNHHHHHHOOOOOOCCCCRRRRHHHHHHHRRCCOHRNCCCCCCCCNNNNNNHHHHHHOOOOOOC50HRNCCCCCCCCNNNNNNHHHHHHOOOOOOCCCCRRRRHHHHHHHRRCCOHRNCCCCCCCCNNNNNNHHHHHHOOOOOOC51蛋白質(zhì)與核酸課件52（3）β—轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)

一條肽鏈向一定的方向延伸后突然回轉(zhuǎn)，就出現(xiàn)β—轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)：一般來說，只有β—折疊結(jié)構(gòu)才有回轉(zhuǎn)。（3）β—轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)

一條肽鏈向一定的方向延伸后突然回轉(zhuǎn)，就53（4）自由回旋（也叫無規(guī)卷曲）

沒有一定規(guī)律的松散的肽鏈結(jié)構(gòu)，許多酶正是由于有了這種所謂“無規(guī)”的結(jié)構(gòu)，才形成了本身特有的構(gòu)象，才形成活化中心的。（4）自由回旋（也叫無規(guī)卷曲）

沒有一定規(guī)律的松散的54

三.蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)是指多肽鏈上的所有原子在三維空間的分布。多肽鏈?zhǔn)紫仍谀承﹨^(qū)域相鄰的氨基酸殘基形成有規(guī)則的二級結(jié)構(gòu)，然后這些二級結(jié)構(gòu)片段集裝成超二級結(jié)構(gòu)，進(jìn)而折疊繞曲成結(jié)構(gòu)域，再由兩個或兩個以上的結(jié)構(gòu)域組裝成三級結(jié)構(gòu)。說得更同俗一點(diǎn)，就是蛋白質(zhì)在二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步卷曲所形成的構(gòu)象叫三級結(jié)構(gòu)。三.蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)的三級結(jié)55蛋白質(zhì)與核酸課件56蛋白質(zhì)與核酸課件57蛋白質(zhì)與核酸課件58蛋白質(zhì)與核酸課件59四.蛋白質(zhì)幾級結(jié)構(gòu)的關(guān)系一級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)以共價鍵結(jié)合，他的微小變化都直接影響到其他結(jié)構(gòu)和其生理功能主要以肽鏈內(nèi)氫鍵結(jié)合，用以維持α-螺旋、β-折疊等構(gòu)象的作用力通過分子間氫鍵或其他次級鍵作用，使其能穩(wěn)定地某種構(gòu)象存在通過范德華力作用，使幾個亞基按特定方式排列在一起四.蛋白質(zhì)幾級結(jié)構(gòu)的關(guān)系一級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)以共60

蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能是蛋白質(zhì)分子天然構(gòu)象所具屬性所表現(xiàn)的性質(zhì)。因此，研究蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)與生物學(xué)功能的關(guān)系在分子生物學(xué)中具有突出的地位。五.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能是蛋白質(zhì)分子天然構(gòu)象所具屬性所61（一）蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系1、種屬差異

同源蛋白質(zhì)是指在不同肌體中實現(xiàn)同一功能的蛋白質(zhì)，如胰島素、細(xì)胞色素c等。雖然它們都能實現(xiàn)同一種功能，如胰島素有降低血糖的作用，它們的分子量幾乎完全一樣，氨基酸的排列順序基本一樣，但不同的種屬卻有所不同。親緣關(guān)系越近，結(jié)構(gòu)越相似，親緣關(guān)系越遠(yuǎn)，則結(jié)構(gòu)差異越大。

雖然由于親緣的關(guān)系，結(jié)構(gòu)差異比較大，但與功能密切相關(guān)的部分都有共同結(jié)構(gòu)特征。（一）蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系1、種屬差異62

所謂分子并是指某些蛋白質(zhì)分子一級結(jié)構(gòu)的氨基酸排列順序與正常人有所不同的遺傳病。

鐮刀型貧血病的分子結(jié)構(gòu)：在血紅蛋白的574個氨基酸中，第六位的氨基酸出現(xiàn)了差錯正常人：Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys……貧血病人：Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys……2、分子病所謂分子并是指某些蛋白質(zhì)分子一級結(jié)構(gòu)的氨基酸排列順63蛋白質(zhì)與核酸課件64

（二）蛋白質(zhì)的性質(zhì)

1、蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量（一般在1萬～100萬），因此在溶液中極不穩(wěn)定，測定分子量比較困難，一般用高速離心的辦法，通過測定沉降系數(shù)來確定。

2、兩性和等電點(diǎn)。

3、膠體性質(zhì)。（蛋白質(zhì)的顆粒直徑在1~100nm之間，正好處在膠體顆粒的范圍）

4、沉淀反應(yīng)（鹽析、有機(jī)溶劑、重金屬鹽、某些酸類都可以使蛋白質(zhì)沉淀）

5、變性

6、顏色反應(yīng)（二）蛋白質(zhì)的性質(zhì)

1、蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量（一般65第四節(jié)

酶第四節(jié)

酶66一、酶的組成一、酶的組成67二、酶催化反應(yīng)的特性①催化效率極高，比一般催化劑大108～1010②具有化學(xué)選擇性，一種酶只能催化一個反應(yīng)③具有高度的專一性，能識別對映體④反應(yīng)條件溫和，酸、堿、熱都會使酶失去活性二、酶催化反應(yīng)的特性①催化效率極高，比一般催化劑大108～168酶作用的專一性1、結(jié)構(gòu)專一性（酶對反應(yīng)物要求非常嚴(yán)格，而對鍵兩端的基團(tuán)性質(zhì)不敏感）結(jié)構(gòu)專一性絕對專一性（一種酶只作用于一種物質(zhì)）相對專一性（有些酶只作用于一類化合物或一類化學(xué)鍵）酶作用的專一性1、結(jié)構(gòu)專一性（酶對反應(yīng)物要求非常嚴(yán)格，而對鍵692、立體專一性——酶有選擇性地與手性化合物起催化作用叫立體專一性。3、幾何專一性——酶對底物的順反異構(gòu)的選擇性叫幾何專一性。2、立體專一性——酶有選擇性地與手性化合物起催化作用叫立體專70三、酶的分類與命名酶1、氧化還原酶4、裂解酶2、轉(zhuǎn)移酶3、水解酶5、異構(gòu)酶6、合成酶三、酶的分類與命名酶1、氧化還原酶4、裂解酶2、轉(zhuǎn)移酶3、水71四、酶的應(yīng)用

1、酶催化的優(yōu)點(diǎn)：①催化效率高、專一性強(qiáng)、不發(fā)生副反應(yīng)，產(chǎn)率高、質(zhì)量好、方便提純。②、反應(yīng)條件溫和，不需要高溫、高壓、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，設(shè)備簡單，節(jié)約能源。③一般無毒，可改善勞動環(huán)境。四、酶的應(yīng)用1、酶催化的優(yōu)點(diǎn)：722、酶的應(yīng)用①紡織工業(yè)②皮革工業(yè)③食品工業(yè)④制藥⑤臨床分析⑥治療疾病2、酶的應(yīng)用①紡織工業(yè)73第五節(jié)核酸第五節(jié)核酸74一、核酸的發(fā)現(xiàn)1869年，一位瑞士的醫(yī)生Miesher在外科醫(yī)院收集了一些廢棄的外科繃帶，將繃帶上的膿細(xì)胞洗下來，然后用鹽酸處理，獲得的細(xì)胞核用于研究核的化學(xué)成分。當(dāng)繼續(xù)用酸處理這些這些核時，發(fā)現(xiàn)有白色的沉淀生成，經(jīng)過分析，這些沉淀中含有碳、氫、氧、氮和高濃度的磷。由于這些物質(zhì)出現(xiàn)在核中，Miesher把它成為“核素”，后來發(fā)現(xiàn)它具有很強(qiáng)的酸性，所以該稱為核酸。這種物質(zhì)就是后來的DNA。一、核酸的發(fā)現(xiàn)1869年，一位瑞士的醫(yī)生M75核酸——核酸是由許多核苷酸單元按照一定順序連接所組成的多聚核苷酸，是由核糖、堿基和磷酸組成高分子化合物。核苷酸——核苷酸是DNA和RNA的構(gòu)件分子，核苷酸本身在細(xì)胞中就起著重要作用，其中包括催化、能量的轉(zhuǎn)移和激素信號的傳導(dǎo)等。核酸的概念核酸——核酸是由許多核苷酸單元按照一定順序連接所組成的多76二、核酸的組成和分類核酸核苷酸核苷磷酸嘌呤、嘧啶核糖、脫氧核糖核酸核糖核酸（RNA)脫氧核糖核酸（DNA)二、核酸的組成和分類核酸核苷酸核苷磷酸嘌呤、嘧啶核糖、脫氧核77（一）核糖和脫氧核糖OHOHOHHOH2COOHOHHHOH2COCHOOHOHOHHHHCH2OHβ-D-核糖β-D-核糖β-D-2-脫氧核糖（一）核糖和脫氧核糖OHOHOHHOH2COOHOHHHOH78（二）、嘌呤和嘧啶HNNNNHNNNNNH2嘌呤腺嘌呤鳥嘌呤NN嘧啶胞嘧啶尿嘧啶胸腺嘧啶NNNH2OHHNNOOHHNNOOCH3HHHNNNNOH2N（二）、嘌呤和嘧啶HNNNNHNNNNNH2嘌呤腺嘌呤鳥嘌呤79（三）核苷脫氧胞苷OHOHHOH2CO腺苷NNNNNH2OHHHOH2CONNNH2O（三）核苷脫氧胞苷OHOHHOH2CO腺苷NNNNNH2OH80（四）核苷酸腺苷酸(A)脫氧胞苷酸(dC)OHOHOOHO-P-O-H2COHNNNNNH2OHHOOHO-P-O-H2COHNNNH2O（四）核苷酸腺苷酸(A)脫氧胞苷酸(dC)OHOHO81NNNNNH2OHOHOO—P—O—CH2OHOO—P—OOHOHO—P—OHATPNNNNNH2OHOHOOO82（五）核苷酸的連接方式O

OO=P－O－H2COHO

OO=P－O－H2COHO

OO=P－O－H2COHO

OO=P－O－H2COHAUCT（五）核苷酸的連接方式OOOOO83三、DNA的結(jié)構(gòu)（一）DNA的一級結(jié)構(gòu)

即脫氧核苷酸的排列順序PPPPPPAGCTAGC三、DNA的結(jié)構(gòu)（一）DNA的一級結(jié)構(gòu)PPPPPPAGCT84（二）DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)1、DNA分子是由兩條方向相反的平行的多核苷酸鏈構(gòu)成的。這兩條鏈方向相反，都圍繞一條共同軸向右旋轉(zhuǎn)，互相纏繞在一起。2、兩條鏈通過堿基的氫鍵結(jié)合在一起。堿基按互補(bǔ)規(guī)則配對（即A—T、C—G）3、成對的堿基大致處于同一個平面，與螺旋軸基本垂直；糖平面與螺旋軸基本平行，磷酸基在外側(cè)。螺旋每轉(zhuǎn)一周經(jīng)過10個堿基對，上升3.4nm（二）DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)1、DNA分子是由兩條方向相反85蛋白質(zhì)與核酸課件864、每條單鏈至少由8個核苷酸組成DNA三螺旋形成的條件是比較特殊的，因而在生物體內(nèi)存在的可能性較小，但在實驗室中則容易實現(xiàn)4、每條單鏈至少由8個核苷酸組成DNA三螺旋形成87四、RNA的結(jié)構(gòu)與功能RNA的堿基組成不像DNA那樣有嚴(yán)格規(guī)律，大多數(shù)RNA分子是單鏈，鏈的許多區(qū)域自身發(fā)生回折，回折時遇到另一端堿基，又可以產(chǎn)生配對。產(chǎn)生像DNA那樣的雙螺旋，不配對的堿基則以環(huán)的形狀凸起。四、RNA的結(jié)構(gòu)與功能RNA的堿基組成不像88（一）tRNAtRNA叫轉(zhuǎn)移核糖核酸，約占RNA總量的15%。tRNA分子較小，平均沉降系數(shù)為4S。tRNA的二級結(jié)構(gòu)類似三葉草。（一）tRNAtRNA叫轉(zhuǎn)移核糖核酸，約占RNA總量的1589（二）rRNArRNA叫核糖體核糖核酸，由40%的蛋白質(zhì)和60%的rRNA組成，占RNA總數(shù)的80%。分為大小不同的兩個亞基。rRNA是合成蛋白質(zhì)的場所（二）rRNArRNA叫核糖體核糖核酸，由490（三）mRNAmRNA稱為信使核糖核酸，占RNA的3～5%，它負(fù)責(zé)將DNA的遺傳信息傳遞。mRNA分子量很小，是一條直鏈狀結(jié)構(gòu)。每個RNA分子可以攜帶1～3個基因。（三）mRNAmRNA稱為信使核糖核酸，占91五、DNA和基因組

基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA分子片段，是遺傳信息中的最小功能單位，（一個基因相當(dāng)于一條獨(dú)立肽鏈，如血紅蛋白有兩條肽鏈組成，說明它含有兩個基因，因此一個DNA分子可以含有許多基因。）

基因的功能有兩個：一是通過復(fù)制把遺傳信息傳遞給下一代，二是使遺傳信息得以表達(dá)。五、DNA和基因組基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA92六、核酸的性質(zhì)（一）一般理化性質(zhì)酸性DNA為白色纖維狀固體，RNA為白色粉末，微溶于水，不溶與一般有機(jī)溶劑。DNA為線性分子溶液粘度很高核酸可被酸、堿、酶水解。六、核酸的性質(zhì)（一）一般理化性質(zhì)93（二）核酸的紫外吸收性質(zhì)核酸強(qiáng)烈吸收260～290nm波段的紫外光，當(dāng)暴露在250～290nm的紫外光時，濾紙發(fā)熒光，有核酸的地方為暗點(diǎn)。（二）核酸的紫外吸收性質(zhì)核酸強(qiáng)烈吸收260～290nm94（三）核酸結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性核酸結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，主要原因有：1、堿基間的氫鍵2、堿基堆積3、環(huán)境中的正碳離子（三）核酸結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性核酸結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，主要原因有：95七、核酸的生物功能mRNA是合成蛋白質(zhì)的模板tRNA是運(yùn)輸各種蛋白質(zhì)的工具rRNA是合成蛋白質(zhì)的場所mRNA是在DNA的指導(dǎo)下進(jìn)行的七、核酸的生物功能mRNA是合成蛋白質(zhì)的模板96（一）遺傳密碼遺傳密碼是mRNA的核苷酸序列三個核苷酸序列代表一個氨基酸使用遺傳密碼表時，讀取方向從5`端到3`端遺傳密碼表中有起始密碼和終止密碼（一）遺傳密碼遺傳密碼是mRNA的核苷酸序列97密碼表密碼表981、轉(zhuǎn)錄作用和信使核糖核酸

DNA將遺傳信息轉(zhuǎn)錄到mRNA上每個mRNA可以攜帶1～3的基因（二）、蛋白質(zhì)生物合成的過程1、轉(zhuǎn)錄作用和信使核糖核酸（二）、蛋白質(zhì)生物合成的過程992、氨基酸的運(yùn)輸和轉(zhuǎn)移核糖核酸每個氨基酸必須由專門的轉(zhuǎn)移核糖核酸運(yùn)輸，每個tRNA只能運(yùn)送一個氨基酸每個tRNA分子上都有一個反密碼子，由三個核苷酸堿基組成，必須與mRNA的密碼相符才能運(yùn)送。氨基酸通過酶催化才能與tRNA結(jié)合2、氨基酸的運(yùn)輸和轉(zhuǎn)移核糖核酸每個氨基酸必須由專門的轉(zhuǎn)移核糖100攜帶氨基酸的tRNA的結(jié)構(gòu)AGCGGGAUACCUUAACCCCCAAAAAUUUUUUGGGGGGCCCCCCAAAAUUUUUGGGGGCGU丙氨酸攜帶氨基酸的tRNA的結(jié)構(gòu)AGCGGGAUACCUUAACC101C-C-A-U-U-C-G-C-G-A-U-C-G-U-A-U-C-G-脯GGUmRNA反密碼子密碼子tRNAtRNA和mRNA的匹配AAG絲UAG異亮CGC丙CAU纈AGC絲C-C-A-U-U-C-G-C-G-A-U-C-G-U-A-102合成蛋白質(zhì)的場所核糖體是合成蛋白質(zhì)的場所rRNA是核酸和蛋白質(zhì)的結(jié)合體rRNA由兩個亞基組成30s50s合成蛋白質(zhì)的場所核糖體是合成蛋白質(zhì)的場所30s50s1033、肽鏈合成的開始當(dāng)mRNA進(jìn)入細(xì)胞后，首先核糖體中小的亞基就結(jié)合到mRNA分子上，并沿著mRNA分子鏈滑動，尋找蛋白質(zhì)合成的起點(diǎn)密碼AUG的位點(diǎn)，這時，核糖體中大的亞基再與小亞基結(jié)合成一體，同時將起點(diǎn)蛋氨酸固定起來。蛋白質(zhì)的合成起點(diǎn)為N-甲酰蛋氨酸，N-甲酰基實際上起到保護(hù)氨基的作用，反應(yīng)完后，甲酰基就被分解下來。3、肽鏈合成的開始當(dāng)mRNA進(jìn)入細(xì)胞后，首先核糖體中小的亞基104AUGCUAUGCAUCGAUCGAUAUGCUAUGCAUCGAUCGAUAUGCUAUGCAUCGAUCGAUUAC蛋AUGCUAUGCAUCGAUCGAUUAC蛋

小亞基與mRNA結(jié)合

小亞基找到起始密碼N-甲酰蛋氨酸與mRNA對上密碼大亞基與小亞基結(jié)合，合成開始，蛋氨酸準(zhǔn)備與下一個氨基酸結(jié)合成肽鍵AUGCUAUGCAUCGAUCGAUAUGCUAUGCAU1054、肽鏈的延長蛋白質(zhì)在起點(diǎn)將蛋氨酸和后續(xù)的2～3個氨基酸依次結(jié)合到核糖體上，和mRNA形成復(fù)合體，接著氨基酰tRNA開始在核糖體表面組合成肽鏈，同時釋放出各種tRNA。催化氨基酰tRNA結(jié)合的反應(yīng)的酶是轉(zhuǎn)肽酶4、肽鏈的延長蛋白質(zhì)在起點(diǎn)將蛋氨酸和后續(xù)的2～3個氨基酸依次106AUGCUAUGCAUCGAUCGAUUAC蛋AUGCUAUGCAUCGAUCGAU蛋GAU亮AUGCUAUGCAUCGAUCGAU亮ACG色蛋第二個氨基酸進(jìn)入核糖體第二個氨基酸(亮氨酸）與蛋氨酸結(jié)合成肽鍵，第一個tRNA釋放出來第三個氨基酸(色氨酸）與亮氨酸結(jié)合成第二個肽鍵，第二個tRNA釋放出來AUGCUAUGCAUCGAUCGAUUAC蛋AUGCUAU1075、肽鏈的終止和終止密碼如果一個mRNA分子只有一個基因，核蛋白體移到尾部就自然終止。如果一個mRNA分子含有幾個基因，則由終止密碼終止肽鏈的合成密碼標(biāo)上有三組密碼（UAAUAGUGA)沒有對應(yīng)的氨基酸，當(dāng)核糖體滑到這組號碼時，就自動停止。所以，這幾組號碼叫終止密碼。核糖體通過終止密碼后，繼續(xù)往前移，遇到第二個起始密碼時，第二個肽鏈開始合成5、肽鏈的終止和終止密碼如果一個mRNA分子只108八、基因技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用2000年6月26日，一項震撼全球科研成果向世人展現(xiàn)，那就是來自美國、英國、法國、德國、日本和中國的政府和科研機(jī)構(gòu)同時公布，歷經(jīng)10年艱辛的“人類基因組草圖”繪制完畢。八、基因技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用2000年6月26日，109人類基因組計劃代表什么？

人類基因組計劃被稱為自然科學(xué)史上的“三計劃”之一人類“三計劃”“曼哈頓”原子彈計劃“阿波羅”登月計劃人類基因組計劃人類基因組計劃代表什么？人類基因組計劃被110人類基因組計劃與實施1986年諾貝爾獎獲得者杜伯克提出從整體上研究人類基因組計劃，應(yīng)該拿出征服宇宙的氣魄來進(jìn)行這個計劃。1990年10月1日正式啟動，規(guī)劃15年內(nèi)完成，共投資30億美元1999年9月1日，我國正式加入人類基因組國際測序俱樂部，投入資金4000萬元。人類基因組計劃與實施1986年諾貝爾獎獲得者杜伯克提出從整體111基因組圖的工作份額美國54%英國33%日本7%法國2.8%德國2.2%中國1%基因組圖的工作份額美國54%1121%來之不易1994年，我國人類基因組研究正式啟動，共投資300萬人民幣。1998年8月，中科院遺傳所“人類基因組中心”成立。1999年7月，國際測序俱樂部接受了中國的申請。1999年9月1日，國際第五次人類基因組測序會上，正式批準(zhǔn)中國1%的測序任務(wù)。中科院投資4000萬元。1%來之不易1994年，我國人類基因組研究正式啟動，共投資31131%的意義中國是六個國家中唯一一個發(fā)展中國家。在16個測序中心中，北京中心是最好6個中心之一。工作草圖誤差率要求1%，我們提供的測序片段誤差率為百萬分之六。（完成圖要求誤差率為百萬分之一）在六個國家中，中國起步最晚，但測序能力超過了法國和德國，名列第四，我們用半年時間走完了他們8年的路。中國是基因資源最豐富的國家之一，正在實施中國生物資源基因計劃，在參與基因技術(shù)競爭，反對基因壟斷有積極意義。1%的意義中國是六個國家中唯一一個發(fā)展中國家。114基因技術(shù)的應(yīng)用預(yù)測人的壽命預(yù)測人的疾病預(yù)測人的智商預(yù)測人的發(fā)展?jié)摿︻A(yù)測人的未來解釋人的病因從根本上改變?nèi)说纳钏交蚣夹g(shù)的應(yīng)用預(yù)測人的壽命從根本上改變?nèi)说纳钏?15基因技術(shù)的應(yīng)用醫(yī)治疾病合成新藥

改良物種改造環(huán)境

基因技術(shù)的應(yīng)用醫(yī)治疾病116基因技術(shù)的應(yīng)用基因治療

人類已發(fā)現(xiàn)的6500種遺傳病中，有3000種是由于單基因缺陷引起的。因此，把有病的基因取出來，加以改造，就可以使這些疾病得到根治基因診斷

基因芯片是將成千上萬個的生物信息密碼固定在一小片玻璃襯底上制成的，每個芯片包含無數(shù)個小區(qū)，每個小區(qū)固定著大量結(jié)構(gòu)完全一樣的分子探針，這些探針實際上就是DNA片段。將待測的DNA切碎，分子探針與待測的DNA匹配后，會發(fā)出特定的熒光，通過計算機(jī)分析，就得到待測DNA的序列信息。

基因芯片目前可做到在1平方厘米上集成40萬個分子探針。基因技術(shù)的應(yīng)用基因治療人類已發(fā)現(xiàn)的6500種遺傳病中，有117警惕基因“原子彈”人類基因的奧秘揭開后，人們首先面臨的是基因歧視。能大規(guī)模殺傷某些帶有特定基因種族的生物武器已經(jīng)不是什么天方夜譚。生物武器用于戰(zhàn)爭苗頭出現(xiàn)，第一代可識別敵我的群體選擇性生物滅絕武器已經(jīng)在地球的上空徘徊?；蛭淦鞯奶攸c(diǎn)：成本低，隱蔽性強(qiáng)，使用方法簡單、實放手段靈活，攻擊地方時只殺傷對方有生力量而對基礎(chǔ)設(shè)施不造成破壞。警惕基因“原子彈”人類基因的奧秘揭開后，人們首先面臨的是基118第二十章

蛋白質(zhì)與核酸第二十章

蛋白質(zhì)與核酸119第一節(jié)

氨基酸

第一節(jié)

氨基酸

120一.氨基酸的結(jié)構(gòu)、命名和分類

羧酸分子中烴基上的氫被氨基取代生成的化合物叫氨基酸。α–氨基酸組成蛋白質(zhì)的氨基酸只有20種，全部都是α-氨基酸。一.氨基酸的結(jié)構(gòu)、命名和分類羧酸分子中烴基上的121甘氨酸：GlyH-CH-COOHNH2CH3-CH-COOH

NH2丙氨酸：Ale苯丙氨酸：PheCH2-CH-COOH

NH2命名甘氨酸：H-CH-COOHCH3-CH-COOH122谷氨酸：GluHOOC-CH2-CH2-CH-COOH

NH2賴氨酸：LysH2N-CH2CH2CH2CH2CHCOOH

NH2脯氨酸：ProCH2—CHCOOH

CH2NH

CH2谷氨酸：HOOC-CH2-CH2-CH-COOH賴氨酸123分類中性氨基酸—氨基和羧基數(shù)目相等酸性氨基酸—羧基數(shù)目多于氨基的數(shù)目堿性氨基酸—氨基數(shù)目多于羧基的數(shù)目分類中性氨基酸—氨基和羧基數(shù)目相等124八種人體必需氨基酸賴氨酸苯丙氨酸亮氨酸異亮氨酸纈氨酸蘇氨酸色氨酸組氨酸

所謂必需氨基酸，就是人體內(nèi)不能合成的氨基酸八種人體必需氨基酸賴氨酸所謂必需氨基酸，就是125

氨基酸的結(jié)構(gòu)天然氨基酸除甘氨酸外，都有旋光性，α-碳的構(gòu)型都是L-型：二.氨基酸的構(gòu)型COOHHH2NRCOOHNH2HRL-氨基酸D-氨基酸氨基酸的結(jié)構(gòu)天然氨基酸除甘氨酸外，都有旋光性，α-126三.氨基酸的性質(zhì)

氨基酸既含有氨基，又含有羧基，他們的性質(zhì)集中地表現(xiàn)在這兩個官能團(tuán)上

。R—CH—COOH

NH2酯化?；擊券B氮化與亞硝酸反應(yīng)與醛酮反應(yīng)烴基化反應(yīng)成鹽三.氨基酸的性質(zhì)氨基酸既含有氨基，又含有羧基127注意：脯氨酸的氨基與另一端的碳原子相連，屬于仲胺，所以與亞硝酸反應(yīng)不放除氮?dú)狻?/p>

由氨基參與的反應(yīng)（1）與亞硝酸反應(yīng)，定量地放出N2氣：R-CH-COOH+HNO2NH2R-CH-COOH+N2↑

＋H2OOH注意：脯氨酸的氨基與另一端的碳原子相連，屬于仲胺，所以與亞硝128（2）成鹽反應(yīng)R-CH-COOH+HCl→R-CH-COOHNH2NH2·HCl（2）成鹽反應(yīng)R-CH-COOH+HCl→R-CH-129（3）酰基化反應(yīng)C6H5CH2O-COCl+H2N-CH-COONa→RC6H5CH2-CH2-O-CO-HN-CH-COONaR經(jīng)常用芐氧甲?；鶃肀Ｗo(hù)氨基（3）酰基化反應(yīng)C6H5CH2O-COCl+H2N-CH130（4）烴基化反應(yīng)HN-CH-COOHRO2NNO2F+H2N-CH-COOHRO2NNO2（4）烴基化反應(yīng)HN-CH-COOHO2NNO2F+H131與羧基參與的反應(yīng)（1）成酯反應(yīng)：

R-CH-COOH+C2H5OH→R-CH-COOC2H5

NH2NH2與羧基參與的反應(yīng)（1）成酯反應(yīng)：132（2）成酰胺反應(yīng)R-CH-COOC2H5+H3N→R-CH-CONH2+C2H5OHNH2NH2

（3）脫羧反應(yīng)R-CH-COOH→R-CH2NH2+CO2NH2（2）成酰胺反應(yīng)R-CH-COOC2H5+H3N→R133（3）迭氮反應(yīng)H2N-CH-COOH→YHN-CH-COOH→YHN-CH-COOCH3RRRNH2-NH2HNO2(－CH3OH)YHN-CH-CO-NH-NH2RYHN-CH-CO-N3R

這個反應(yīng)也可以使羧基活化，在人工合成肽鏈中也是常用的。（3）迭氮反應(yīng)H2N-CH-COOH→YHN-CH-C134由氨基和羧基共同參與的反應(yīng)（1）兩性及等電點(diǎn)

氨基酸既含有氨基，又含有羧基，顯示出酸和堿的兩重性質(zhì)，它既可以跟酸反應(yīng)生成成鹽，又可以跟堿反應(yīng)生成鹽，當(dāng)沒有外界酸堿介質(zhì)存在時，它還可以發(fā)生分子內(nèi)電離，以兩性離子的形式存在。

H2N-CH-COOHH3N+-CH-COO-RR由氨基和羧基共同參與的反應(yīng)（1）兩性及等電點(diǎn)135H3N+-CH-COOHROH-H+H3N+-CH-COO-ROH-H+H3N-CH-COO-R

如果我們通過加酸或者加堿來控制這個電離平衡，使電離后正負(fù)電荷正好相等，即這個離子在電場中既不向正極移動，也不向負(fù)極移動，我們就說這個離子是等電的，這時候溶液pH值叫做等電點(diǎn)。

H3N+-CH-COOHOH-H+H3N+-CH-CO136（2）與茚三酮反應(yīng)

氨基酸與茚三酮反應(yīng)生成紫藍(lán)色的物質(zhì)，這個反應(yīng)非常靈敏，是鑒別氨基酸的一個常用方法。+RCHO+CO2+NH3+H2OOOOOOOHOHRCHCOOHNH2OOHOHOOHOHOOOHOH+NH3+－3H2OOOHHNOO（2）與茚三酮反應(yīng)氨基酸與茚三酮反應(yīng)生成紫藍(lán)色的物質(zhì)137四.氨基酸的制備1.從醛、酮合成四.氨基酸的制備1.從醛、酮合成1382.α

–鹵代酸的氨解

3.蓋布瑞爾法制備比較純的氨基酸。2.α–鹵代酸的氨解3.蓋布瑞爾法制備比較純的氨基1394.從丙二酸酯合成4.從丙二酸酯合成140蛋白質(zhì)與核酸課件141第二節(jié)

多肽

第二節(jié)

多肽

142

一.肽和肽鍵

一個氨基酸的α-羧基與另一個氨基酸的α-氨基脫水縮合而成的的化合物叫肽。如：OCH3CH—C—OHNH2

H—N—CHCOOHH

＋

－H2O

—N—CHCOOHH

OCH3CH—CNH2肽鍵一.肽和肽鍵143肽的命名規(guī)則

不論肽鏈多長，除非它首尾連接成環(huán)狀，一般兩端都有一個游離的氨基和一個游離的羧基，習(xí)慣上，氨基（N端）寫在左邊，羧基（C端）寫在右邊，命名時，以原來的氨基酸名稱作為基礎(chǔ)，把肽鏈連接的地方用“?！贝妗ｋ牡拿?guī)則不論肽鏈多長，除非它首尾連接成144

—N—CHCOOHH

OCH3CH—CNH2丙氨酰甘氨酸N端C端

145

COOHCH3H2NCHCH2CH2CO-HNCHCO-HNCH2COOH谷氨酰丙氨酰甘氨酸或：谷、丙、甘

146CαCNCαOH肽鍵的結(jié)構(gòu)0.132nmCαCNCαOH肽鍵的結(jié)構(gòu)0.132nm147二.多肽結(jié)構(gòu)的測定和端基分析

多肽的結(jié)構(gòu)測定要解決兩個問題，一是肽有那些氨基酸組成。二是這些氨基酸的排列順序怎么樣？二.多肽結(jié)構(gòu)的測定和端基分析多肽的結(jié)構(gòu)測定要1481、分子量的測定2、氨基酸分析3、測定N端和C端4、部分水解三.多肽結(jié)構(gòu)的測定和端基分析1、分子量的測定三.多肽結(jié)構(gòu)的測定和端基分析149+H2N-CH-CO—多肽RN=C=SPH>7NHCNHSCHRC多肽O多肽NCNHSCHRCOPH<7++H2N-CH-CO—多肽N=C=SPH>7NHCNHS150測定C端用羧肽酶A測定C端，它可以將肽鏈C端的氨基酸一個個逐漸水解下來。測定C端用羧肽酶A測定C端，它可以將肽鏈C端的氨基酸一個個151肽鏈的組合

催產(chǎn)素結(jié)構(gòu)分析，它是一個八肽，含有胱、谷、甘、異亮、脯、門冬、酪。部分水解得到：

二肽：a:DNP—半胱—酪

b:DNP—門冬—半胱

c:DNP—異亮—谷

d:DNP—亮—甘三肽：

e:DNP—半胱—[亮、脯]

f:DNP—酪—[谷、異亮]四肽：

g:DNP—半胱—[谷、酪、異亮]

h:DNP—門冬—[半胱、亮、脯]肽鏈的組合催產(chǎn)素結(jié)構(gòu)分析，它是一個八152先看四肽g:DNP—半胱—[谷、酪、異亮]

而：a:

半胱—酪

c:

異亮—谷因此g為：半胱—酪—異亮—谷從h:DNP—門冬—[半胱、亮、脯]而：b:

門冬—半胱

d:

亮—甘e:

半胱—[亮、脯]所以h為門冬—半胱—脯—亮—甘肽鏈的組合先看四肽g:DNP—半胱—[谷、酪、異亮]而：a:半胱153已知甘是肽鏈的C端，所以這個肽為：半胱—酪—異亮—谷—門冬—半胱—脯—亮—甘兩個半胱聯(lián)起來，就成了胱氨酸，所以，催產(chǎn)素的結(jié)構(gòu)為：酪—異亮—谷—門冬半胱—半胱—脯—亮—甘肽鏈的組合已知甘是肽鏈的C端，所以這個肽為：肽鏈的組合154肽的生理功能激素免疫促進(jìn)細(xì)胞分化繁衍生育生物鐘防老抗衰肽的生理功能肽的生理功能激素免疫促進(jìn)細(xì)胞分化繁衍生育生物鐘防老抗衰肽的生1551、谷—胱—甘

肽SHCOOHCH2H2NCHCH2CH2CO-HNCHCO-HNCH2COOH

這個肽特殊的地方在于谷氨酸不是使用α-羧基去與半胱氨酸的氨基結(jié)合，而是用γ-羧基結(jié)合，這就形成了一個特殊的γ-肽鍵。

谷—胱—甘肽是某些酶的輔酶，在體內(nèi)氧化還原過程中起重要作用。1、谷—胱—甘肽156OPro—Leu—Gly—C—NH2CysSSCysTyrIleGlnAsnH3N+催產(chǎn)素（促進(jìn)子宮收縮）（影響記憶）CysSSCysTyrPheGlnAsnH3N+OPro—Arg—Gly—C—NH2加壓素（促進(jìn)平滑肌收縮）（增強(qiáng)記憶）

157四.肽的化學(xué)合成

液相合成—多肽的合成一般從氮端向碳端延伸，首先把一個氨基酸的羧基和另一個氨基酸的氨基用保護(hù)基封閉，然后將參與肽鍵形成的羧基激活（生成酰鹵），被激活的羧酸受到游離的氨基親核進(jìn)攻而形成一個封閉的二肽，最后通過水解有選擇性去掉保護(hù)基而得到一個完整的二肽。四.肽的化學(xué)合成液相合成—多肽的合成一158固相合成（1984年獲諾貝爾獎）—用氯甲基聚苯乙烯樹脂作為固相載體，首先將一個被封閉基團(tuán)保護(hù)的氨基酸共價鍵連接在固相載體上。在三氟乙酸的作用下，脫掉保護(hù)基，這時第一個氨基酸就連接到了固相載體上。然后，被封閉的第二個氨基酸通過N，N’-二環(huán)己基碳亞胺（DDC)活化，羧基被DDC活化的第二個氨基酸與已經(jīng)連接在固相載體的第一個氨基酸的氨基反應(yīng)形成肽鍵，這樣在固相載體上就生成了一個帶有保護(hù)基的二肽。

固相合成的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)物容易分離，可以實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。固相合成（1984年獲諾貝爾獎）—用氯甲159R2OX-NH-CH-C-OH

Cl—CH2固相載體R1OX-NH-CH-C-O

Cl-CH2固相載體掛接X去保護(hù)基R1OX-NH-CH-C-O-＋第一個已保護(hù)的氨基酸第二個已保護(hù)的氨基酸DDC縮合—CH2固相載體R1OH2N-CH-C-O

—CH2固相載體R1OHN-CH-C-O

R2OH2N-CH-C—

X去保護(hù)基—CH2固相載體R1OHN-CH-C-O

R2OX-NH-CH-C—

R2OCl—CH2160第三節(jié)

蛋白質(zhì)

第三節(jié)

蛋白質(zhì)

161一.蛋白質(zhì)的分類1、根據(jù)形狀可分為：纖維蛋白和球蛋白2、根據(jù)化學(xué)組成可分為：單純蛋白和結(jié)合蛋白3、根據(jù)功能可分為：活性蛋白和非活性蛋白一.蛋白質(zhì)的分類1、根據(jù)形狀可分為：162二.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)（一）蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)就是氨基酸的排列順序。

習(xí)慣上，把氨基寫在左邊，叫N-端，用“H”表示，羧基末端寫在右邊，叫C-端，用“OH”表示。H2N-CH-CO-NH-CH-CO-NH-CH-CO-NH-……-CH-COOHR1R2R3Rn碳端氮端二.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)（一）蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)就是氨163蛋白質(zhì)的構(gòu)象在蛋白質(zhì)分子里，通常有兩種構(gòu)象：

α—螺旋

β—折疊

對于一個簡單的有機(jī)分子來說，他的構(gòu)象是很多的。

對于一個復(fù)雜的蛋白質(zhì)分子來說，它形成構(gòu)象的數(shù)目怎么樣呢？少得驚人！許多蛋白質(zhì)只有一種構(gòu)象。蛋白質(zhì)的構(gòu)象在蛋白質(zhì)分子里，通常有兩種構(gòu)象：164（二）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)是由許多氨基酸通過肽鍵連結(jié)起來的，因此肽鍵結(jié)構(gòu)對蛋白質(zhì)至關(guān)重要。肽鍵實際上是一個酰氨鍵，經(jīng)過X射線分析和理論推斷發(fā)現(xiàn)：①肽鍵中CO-NH-四個原子和與它們相鄰的兩個α-碳原子都處在同一平面上。②C-N鍵的鍵長比正常的C-N鍵短，具有雙鍵性質(zhì)，因此不能自由旋轉(zhuǎn)，③與C-N鍵相連的H原子和O原子彼此處于反式。這樣，就可以把蛋白質(zhì)分子的主鏈看成是一系列堅硬的平面組成的，平面之間以α—碳原子相互隔開，并以α-碳原子為定點(diǎn)作旋轉(zhuǎn)活動。CαCNCαOH具有雙鍵性質(zhì)，旋轉(zhuǎn)受到影響（二）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)是由許多氨基酸通過肽165肽鏈的旋轉(zhuǎn)受阻CCCCONNHRHCOHφψCNNOCHCRHCOHCψφ肽鏈的旋轉(zhuǎn)受阻CCCCONNHRHCOHφψCNNOCHCR166（三）蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)

（1）α-螺旋結(jié)構(gòu)主要論點(diǎn)：

①以螺旋形狀不斷上升，每上升通過3.6個氨基酸殘基，向上平移0.54nm,螺旋上升時，每個氨基酸殘基沿軸旋轉(zhuǎn)100度。

②α-螺旋體中，氨基酸殘基側(cè)鏈都伸向外側(cè)，羰基氧與它后面第十個氨基酸的氨基氫原子形成氫鍵，氫鍵的取向幾乎與中心軸平行，因此，這種構(gòu)像非常穩(wěn)定。

當(dāng)肽鏈中有脯氨酸時，由于脯氨酸的氮原子沒有氫，不能形成氫鍵，所以α-螺旋就會被中斷。（三）蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)（1）α-螺旋結(jié)構(gòu)167HRNCCCCCCCCNNNNNNHHHHHHOOOOOOCCCCRRRRHHHHHHHRRCCOHRNCCCCCCCCNNNNNNHHHHHHOOOOOOC168HRNCCCCCCCCNNNNNNHHHHHHOOOOOOCCCCRRRRHHHHHHHRRCCOHRNCCCCCCCCNNNNNNHHHHHHOOOOOOC169蛋白質(zhì)與核酸課件170（3）β—轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)

一條肽鏈向一定的方向延伸后突然回轉(zhuǎn)，就出現(xiàn)β—轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)：一般來說，只有β—折疊結(jié)構(gòu)才有回轉(zhuǎn)。（3）β—轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)

一條肽鏈向一定的方向延伸后突然回轉(zhuǎn)，就171（4）自由回旋（也叫無規(guī)卷曲）

沒有一定規(guī)律的松散的肽鏈結(jié)構(gòu)，許多酶正是由于有了這種所謂“無規(guī)”的結(jié)構(gòu)，才形成了本身特有的構(gòu)象，才形成活化中心的。（4）自由回旋（也叫無規(guī)卷曲）

沒有一定規(guī)律的松散的172

三.蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)是指多肽鏈上的所有原子在三維空間的分布。多肽鏈?zhǔn)紫仍谀承﹨^(qū)域相鄰的氨基酸殘基形成有規(guī)則的二級結(jié)構(gòu)，然后這些二級結(jié)構(gòu)片段集裝成超二級結(jié)構(gòu)，進(jìn)而折疊繞曲成結(jié)構(gòu)域，再由兩個或兩個以上的結(jié)構(gòu)域組裝成三級結(jié)構(gòu)。說得更同俗一點(diǎn)，就是蛋白質(zhì)在二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步卷曲所形成的構(gòu)象叫三級結(jié)構(gòu)。三.蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)的三級結(jié)173蛋白質(zhì)與核酸課件174蛋白質(zhì)與核酸課件175蛋白質(zhì)與核酸課件176蛋白質(zhì)與核酸課件177四.蛋白質(zhì)幾級結(jié)構(gòu)的關(guān)系一級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)以共價鍵結(jié)合，他的微小變化都直接影響到其他結(jié)構(gòu)和其生理功能主要以肽鏈內(nèi)氫鍵結(jié)合，