第3章蛋白質(zhì)與核酸

蛋白質(zhì)和核酸是細(xì)胞中最重要的生物大分子蛋白質(zhì)是由20種氨基酸構(gòu)成核酸是由4種核苷酸或4種脫氧核苷酸構(gòu)成蛋白質(zhì)和核酸的復(fù)雜性在于其構(gòu)成單體的組成和序列的不同由蛋白質(zhì)和核酸組成的復(fù)合體稱(chēng)為核蛋白，具有重要的生物學(xué)功能共價(jià)的和非共價(jià)的相互作用對(duì)維持蛋白質(zhì)和核酸的結(jié)構(gòu)起重要的作用生物大分子中，只有核酸能夠復(fù)制，但需要多種蛋白質(zhì)（酶）的參與。當(dāng)前1頁(yè)，總共36頁(yè)。第一節(jié)氨基酸氨基酸是蛋白質(zhì)的構(gòu)成的結(jié)構(gòu)單元.蛋白質(zhì)由20種氨基酸構(gòu)成,由于氨基酸序列不同而使不同的蛋白質(zhì)有不同的結(jié)構(gòu)與功能.氨基酸由于不對(duì)稱(chēng)C原子的存在,可分為L(zhǎng)型和D型.天然蛋白質(zhì)中的氨基酸均為L(zhǎng)型氨基酸。

CH3

CH3

││

H2N─

C─COOHHOOC─C─NH2

││

HH

L－型D－型構(gòu)象構(gòu)型當(dāng)前2頁(yè)，總共36頁(yè)。1氨基酸的理化特性氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)單體。生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)中共發(fā)現(xiàn)有20種氨基酸,其構(gòu)型均為L(zhǎng)-型.氨基酸在水溶液中呈兩性電解質(zhì)的特性.不同的氨基本的pI值不同,可用于不同氨基酸的分離.

RR

││H2N─C─COOH

H3N─

C─COO━

│+

│

HH當(dāng)前3頁(yè)，總共36頁(yè)。2.氨基酸的分類(lèi)酸性氨基酸(帶負(fù)電荷)：天冬氨酸,谷氨酸

CH2─COO-CH2─CH2─COOˉ

││

H3N+─

C─COO-

H3N+─C─COO-

││

HH堿性氨基酸(帶正電荷)：組氨酸,賴(lài)氨酸,精氨酸

H

NH2

HNN+H(CH2)4─N+H3(CH2)3

N

─

C

─

NH2

│

│

H3N+─C─COO-

H3N+─C─COO-H3N+─C─COO-

│

│

│

H

HH當(dāng)前4頁(yè)，總共36頁(yè)。極性氨基酸(帶親水基團(tuán))絲氨酸蘇氨酸

天冬酰胺

CH2OHHO─CH─CH3CH2━C＝O

│││NH2H3N+─

C─COO-

H3N+─C─COO-H3N+─

C─COO-

│

││HHH(CH2)2

━C＝OCH2─SH

│NH2

│H3N+─

C─COO-

H3N+─

C─COO-

│

│

HH

谷氨酰胺半胱氨酸當(dāng)前5頁(yè)，總共36頁(yè)。非極性氨基酸(帶疏水基團(tuán))

甘氨酸丙氨酸纈氨酸甲硫氨酸

H

CH3CH─(CH3)2(CH2)2

─S─CH3

││││H3N+─C─COO-

H3N+─C─COO-

H3N+─C─COO-

H3N+─C─COO-

││││

H

H

H

H

H

CH3

│

│

CH2─C─(CH3)2

H─C─

CH2

─CH3

││H2+N──

COO-

H3N+─C─COO-

H3N+─C─COO-

H

│

│HH

脯氨酸亮氨酸異亮氨酸

當(dāng)前6頁(yè)，總共36頁(yè)。芳香族氨基酸(帶芳香基團(tuán))

苯丙氨酸酪氨酸色氨酸

OH

CH2

CH2CH2

│

││H3N+─

C─COO-

H3N+─

C─COO-

H3N+─

C─COO-

│

│

│

H

H

H

紫外吸收高峰[280nm]

NH當(dāng)前7頁(yè)，總共36頁(yè)。

第二節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)1.蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)是由氨基酸通過(guò)肽鍵連接而成的大分子.蛋白質(zhì)形狀：球蛋白與纖維蛋白.

軸比=

長(zhǎng)軸

/

短軸分子量大?。簬浊е翈装偃f(wàn)道爾頓.

蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)指構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸序列(組成和排列順序)

HHH

OHHHOH

│││‖│

│

│

‖│─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─backbone

│

│

‖│││

‖││

│

‖

HR1

OR2HR3OR4

HR5O

N－端C－端

R1、R2、R3、R4、R5

氨基酸殘基側(cè)鏈

─

肽鍵當(dāng)前8頁(yè)，總共36頁(yè)。2.蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)是由多肽鏈(主鏈)上羰基和氨基通過(guò)氫鍵連接而形成的結(jié)構(gòu)。二級(jí)結(jié)構(gòu)包括α-螺旋,β-折疊片和三股螺旋.

HHHOHHH

OHHHO

│││‖│││

‖│││‖

─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─││

‖│

││

‖│││‖

│

HR1

OR2

HR3OR4

HR5

O

R6

α-螺旋的形成當(dāng)前9頁(yè)，總共36頁(yè)。α-螺旋示意圖（右手螺旋）當(dāng)前10頁(yè)，總共36頁(yè)。β-折疊片（反向平行）

HHH

OHHHH

OH

H

HO

│││

‖││││

‖

‖││

‖

─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─

│

│‖││

│‖│││‖│

HR1OR2

H

R3

OR4

HR5

OR6

OR6H

R5OR4

HR3

OR2

H

R1

‖│││

‖│││

‖││

│

─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─

│

‖││

│

‖││

‖

│

│

H

OHH

HOHH

OH

H

當(dāng)前11頁(yè)，總共36頁(yè)。β-折疊片(反向平行)當(dāng)前12頁(yè)，總共36頁(yè)。β-折疊片（平行）

HHHOHHH

OH

│││‖│││

‖

│

─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─

│

│‖│

││‖│││‖

HR1OR2

HR3OR4HR5O

HHHOHHH

OH

│││‖│││

‖

│

─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─

│

│‖│

│

│

‖│││‖

HR1

OR2

HR3

OR4HR5O

當(dāng)前13頁(yè)，總共36頁(yè)。β-折疊片（平行）當(dāng)前14頁(yè)，總共36頁(yè)。

三股螺旋HHHOHHH

OH

│││‖│││‖

│

─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─│

│

‖│

││‖│││‖

HR1

OR2

HR3OR4HR5OHHHOHHH

OH

│││‖│││‖

│

─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─│

│

‖││

│

‖│││‖

HR1

OR2

HR3OR4

HR5OHHHOHHH

OH

│││‖│││‖

│

─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─

│

│‖│

│

│‖│

││‖

HR1OR2

HR3OR4HR5O當(dāng)前15頁(yè)，總共36頁(yè)。三股螺旋當(dāng)前16頁(yè)，總共36頁(yè)。3.蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)是由一條多肽鏈上側(cè)鏈基團(tuán)通過(guò)二硫鍵、疏水作用、鹽橋、氫鍵、和范德華力等相互作用而形成的空間分布，即三維結(jié)構(gòu)(構(gòu)象).

當(dāng)前17頁(yè)，總共36頁(yè)。4.四級(jí)結(jié)構(gòu)：在多條多肽鏈組成的蛋白質(zhì)中，每一條多肽鏈稱(chēng)為一個(gè)亞基；不同亞基之間的相互空間關(guān)系稱(chēng)為四級(jí)結(jié)構(gòu)。四級(jí)結(jié)構(gòu)包括亞基組成及亞基之間的空間分布。當(dāng)前18頁(yè)，總共36頁(yè)。第三節(jié)

核酸

核酸是脫氧核苷酸或核苷酸的多聚體.細(xì)胞內(nèi)的核酸包括兩類(lèi),即DNA和RNA

堿基+2-脫氧核糖

→2-脫氧核苷

┬→脫氧核苷酸

→

DNA磷酸

堿基+核糖→核苷┬→核苷酸→RNA（核糖核酸）磷酸當(dāng)前19頁(yè)，總共36頁(yè)。

當(dāng)前20頁(yè)，總共36頁(yè)。POHOOH核苷酸或脫氧核苷酸當(dāng)前21頁(yè)，總共36頁(yè)。核苷酸鏈或脫氧核苷酸鏈當(dāng)前22頁(yè)，總共36頁(yè)。DNA

5’-ATGCCGATTGACCTGAT-3’3’-TACGGCTAACTGGACTA-5’RNA5’-AUGCCGAUUGACCUGAU-3’OD260=20(DNA1mg/ml);OD260=25(RNA1mg/ml)；

純DNA的OD260/OD280為1.8左右;純RNA的OD260/OD280為2.0左右.當(dāng)前23頁(yè)，總共36頁(yè)。3.1DNA的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)DNA的基本結(jié)構(gòu)(雙螺旋)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)互補(bǔ)配對(duì)：A-T,G-C每圈10對(duì)脫氧核苷酸右手螺旋，直徑2.0

nm相鄰兩堿基間距0.34

nm每條DNA單鏈存在極性：

5’－游離磷酸基團(tuán)3’－游離羥基基團(tuán)當(dāng)前24頁(yè)，總共36頁(yè)。3.2DNA結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性

維持DNA結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的主要因素氫鍵：A-T配對(duì)2個(gè)氫鍵，G-C配對(duì)3個(gè)氫鍵。疏水作用：由堿基的疏水性所導(dǎo)致，使雙螺旋的堿基對(duì)位于內(nèi)部，糖-磷酸骨架(主鏈)外露。堿基堆積：雙螺旋中的堿基對(duì)平行排列，呈緊密堆積狀態(tài)，對(duì)雙螺旋的穩(wěn)定起協(xié)同作用。DNA的熱穩(wěn)定性熱變性：由雙鏈DNA變?yōu)閱捂淒NA的過(guò)程稱(chēng)為變性。加熱可使DNA堿基對(duì)逐漸解開(kāi)，最終變性。增色效應(yīng)、減色效應(yīng)、Tm值當(dāng)前25頁(yè)，總共36頁(yè)。當(dāng)前26頁(yè)，總共36頁(yè)。3.3DNA的理化特性1光譜學(xué)特性吸收峰在260nm處A260=1.00(雙鏈DNA)A260=1.37(單鏈DNA)A260=1.60(游離核苷酸)2酸堿反應(yīng)中度酸性糖苷鍵受破壞(脫嘌呤或脫嘧啶)

堿性條件下會(huì)引起堿基的異構(gòu)化而導(dǎo)致配對(duì)不正常強(qiáng)酸堿完全水解為其組分脫氧核苷酸某些化學(xué)試劑可破壞堿基間的疏水作用而導(dǎo)致DNA變性3粘滯性

核酸是細(xì)長(zhǎng)鏈分子，在溶液中粘滯性高，容易因機(jī)械力作用而斷裂。當(dāng)前27頁(yè)，總共36頁(yè)。3.4RNARNA是由核苷酸分子構(gòu)成的單鏈核酸分子RNA由于鏈內(nèi)區(qū)段存在互補(bǔ)序列而可能形成部分雙鏈區(qū)，構(gòu)成RNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)。生物體內(nèi)的RNA是以DNA為模板合成的，這一過(guò)程稱(chēng)為轉(zhuǎn)錄，其序列與模板鏈互補(bǔ)。生物體內(nèi)主要存在著三類(lèi)RNA，即mRNA、tRNA和rRNA，其中rRNA含量最多，mRNA含量最少，且不同組織細(xì)胞mRNA的組分各有所不同。在不含DNA的RNA病毒中，RNA是遺傳物質(zhì)。從最初的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物至成熟RNA，經(jīng)過(guò)一系列的加工。當(dāng)前28頁(yè)，總共36頁(yè)。tRNA的鏈內(nèi)互補(bǔ)配對(duì)及部分雙鏈區(qū)當(dāng)前29頁(yè)，總共36頁(yè)。RNA加工所有的RNA都是在細(xì)胞核中合成。絕大多數(shù)RNA分子都是在細(xì)胞質(zhì)中發(fā)揮作用。剛從DNA模板上轉(zhuǎn)錄出的RNA產(chǎn)物稱(chēng)為RNA前體。RNA前體經(jīng)過(guò)一系列的剪切、裝配和修飾，成為成熟的mRNA、tRNA和rRNA，進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中各自行使生物學(xué)功能。除了mRNA、tRNA和rRNA之外，還有一些小分子RNA分子，它們?cè)诨虮磉_(dá)的調(diào)控中可能發(fā)揮重要的作用。這些小分子的活性RNA幾乎不經(jīng)過(guò)任何加工和修飾。當(dāng)前30頁(yè)，總共36頁(yè)。病毒RNA多數(shù)植物病毒、一些細(xì)菌病毒和動(dòng)物腫瘤及感冒病毒，以RNA作為遺傳物質(zhì)。病毒基因組包括單鏈RNA和雙鏈RNA。單鏈RNA病毒又包括“+”鏈RNA和“－”鏈RNA病毒病毒RNA的復(fù)制有兩種方式：從RNA到RNA途徑