氨基酸蛋白質和核酸簡

氨基酸蛋白質和核酸簡第1頁/共51頁第15章氨基酸、蛋白質和核酸蛋白質、核酸都是天然大分子化合物，是生命物質的基礎。蛋白質是一切活細胞的組織物質，是構成人體和動植物的基本物質，具有各種生理功能。如肌肉、毛發(fā)、皮膚、指甲、血清、血紅蛋白、神經、激素、酶等。α-氨基酸的是組成蛋白質的基本單位。核酸在生物個體發(fā)育、生長、繁殖和遺傳變異等生命活動中起著重要作用。DNA是生物遺傳的物質基礎，RNA參與體內蛋白質合成。第2頁/共51頁2023/4/15第15章氨基酸、蛋白質和核酸15.1氨基酸15.1.1α-氨基酸的結構、分類和命名L型(除甘氨酸外)S構型(除半胱氨酸)R基的結構：脂肪族、芳香族和雜環(huán)分子中氨基與羧基的相對數(shù)目：氨基<羧基：酸性氨基酸氨基=羧基：中性氨基酸氨基>羧基：堿性氨基酸側鏈R基的極性：極性、非極性α*命名：通常根據來源用俗名，英文縮寫或中文代號。*分類：*結構：第3頁/共51頁2023/4/1515.1.2α-氨基酸的性質1.α-氨基酸的物理性質2.α-氨基酸的化學性質羧基典型反應氨基典型反應相互影響的特性無色晶體，熔點一般高于相應羧酸或胺，易溶于水，難溶于有機溶劑。第4頁/共51頁2023/4/151）兩性和等電點負離子正離子兩性離子或偶極離子溶液中的兩性離子濃度最高、凈電荷為零時對應的pH值---(等電點pI)等電點時，溶液中氨基酸在電場中既不向正極也不向負極移動。pH>pIpH=pIpH<pI（等電點）2.α-氨基酸的化學性質強酸中主要存在形式強堿中主要存在形式第5頁/共51頁2023/4/15說明幾點：（i）不同氨基酸，PI不同中性：酸性：堿性：（ii）等電點的應用A、作緩沖試劑（利用其兩性）

B、鑒定或分離氨基酸（pI時兩性離子濃度最大，溶解度最小，可結晶析出。）(4.0<pI<7.0）(pI<4.0）(pI>7.0）1）兩性和等電點2.α-氨基酸的化學性質第6頁/共51頁2023/4/15現(xiàn)在有三個氨基酸：苯丙氨酸pI=5.5、脯氨酸pI=6.3、門冬氨酸pI=2.8請問在以下pH條件，各氨基酸的主要存在形式是什么？在外電場作用下，移向陽極還是陰極？苯丙氨酸脯氨酸門冬氨酸

pH=6.0負陽極例題正陰極負陽極1）兩性和等電點2.α-氨基酸的化學性質第7頁/共51頁2023/4/15（1）與亞硝酸的反應測定反應中放出的氮氣的體積，可以計算出氨基的含量范斯萊克氨基氮測定法2.α-氨基酸的化學性質2）氨基和羧基的反應（2）與2,4-二硝基氟苯反應DNP-AA(黃色)(DNFB)第8頁/共51頁2023/4/15(3)氧化脫氨基反應2.α-氨基酸的化學性質2）氨基和羧基的反應(4)脫羧反應組胺尸胺第9頁/共51頁2.α-氨基酸的化學性質3）氨基和羧基的共同反應(1)與金屬離子形成配合物深紫色晶體(2)脫羧失氨作用工業(yè)上發(fā)酵制醇的雜醇即由此產生。可用于沉淀或鑒定某些氨基酸。第10頁/共51頁2023/4/15（3）與水合茚三酮反應含游離氨基的α-氨基酸均反應顯紫色（個別例外）水合茚三酮α-氨基酸

羅曼氏紫也可用于α-氨基酸、多肽、蛋白質的鑒別。2.α-氨基酸的化學性質3）氨基和羧基的共同反應紫色物質，用于α-氨基酸的比色測定和紙層析顯色第11頁/共51頁2023/4/15*(4)成肽反應二肽肽鍵

許多氨基酸分子通過肽鍵相互連接形成多肽2.α-氨基酸的化學性質3）氨基和羧基的共同反應第12頁/共51頁15.2肽肽：氨基酸分子間通過肽鍵相連的一類化合物2023/4/1515.2.1肽的組成和命名二肽（dipeptide）：2個氨基酸殘基寡肽（oligopeptide）：2~10個氨基酸殘基多肽（polypeptide）：>10個氨基酸殘基蛋白質（protein）：≥100個氨基酸殘基，分子量>6×1031.肽和肽鍵第13頁/共51頁2023/4/15殘基N-端C-端甘氨酰丙氨酸丙氨酰甘氨酸15.2.1肽的組成、結構和命名1.肽和肽鍵肽鏈肽鏈中殘基越多，可能形成的多肽異構體數(shù)目就越多。第14頁/共51頁2.肽鍵的平面結構肽鍵是構成肽和蛋白質分子的基本化學鍵。15.2.1肽的組成、結構和命名肽平面肽平面

肽鍵中的C-N鍵具有部分雙鍵的性質0.132nm0.147nm

與肽鍵中C-N相連的6個原子處于同一平面上

肽鍵平面中與C-N鍵相連的O和H或兩個Cα呈反式分布第15頁/共51頁3.肽的命名15.2.1肽的組成、結構和命名甘氨酰丙氨酸丙氨酰甘氨酸(甘丙肽，甘-丙肽)(丙甘肽，丙-甘肽)英文縮寫：Gly-Ala(G-A)Ala-Gly(A-G)以C端氨基酸為母體，肽鏈中其他氨基酸以“某氨酰”從N端開始依次列在母體前面。簡稱：俗名：如催產素、加壓素、胰島素、促腎上腺皮質激素等第16頁/共51頁15.2.2肽結構的測定（生化，略）主要任務：確定氨基酸種類，數(shù)目，排列次序。1.相對分子質量的測定滲透壓法，光散射法，超離心法，X射線衍射法等2.氨基酸定量分析基本原理：現(xiàn)代方法：3.端基分析1）測定N-端（1）2,4-二硝基氟苯法黃色第17頁/共51頁15.2.2肽結構的測定（生化，略）3.端基分析1）測定N-端（2）異硫氰酸苯酯法確定R基團即可知端基氨基酸其余肽鏈可保存重復測定其余肽鏈，可確定這個肽鏈的結構。

------氨基酸順序測定儀可自動控制測定第18頁/共51頁15.2.2肽結構的測定（生化，略）3.端基分析2）測定C-端(1)肼解法(2)羧肽酶水解法4.肽鏈的選擇性斷裂及鑒定常用部分水解法：胰蛋白酶糜蛋白酶溴化氰等第19頁/共51頁15.3蛋白質蛋白質是一類存在于一切細胞中的含氮生物高分子化合物。2023/4/15蛋白質的元素組成：

C(50~55%),H(6.0~7.5%),O(19~24%),N(15~17%),S(0~4%),P(0~0.8%)

部分還含有微量的Fe,Cu,Mn,I,Zn等

蛋白質系數(shù)：6.25（每g氮相當于6.25g蛋白質）

W粗蛋白=W氮×6.25第20頁/共51頁15.3蛋白質15.3.1蛋白質的分類形狀：纖維蛋白（如絲蛋白、角蛋白等）

球蛋白（如蛋清蛋白、酪蛋白等）

化學組成：

簡單蛋白：僅有氨基酸組成的蛋白。結合蛋白：由簡單蛋白與非蛋白質成分（輔基）結合而成。

如糖蛋白、脂蛋白、色蛋白、核蛋白等。

第21頁/共51頁2023/4/151.蛋白質的一級結構核心：確定氨基酸殘基在肽鏈中的排列順序（構造）。

不涉及氨基酸空間排列情況，也稱初級結構。一級結構多肽鏈的數(shù)目每條鏈中氨基酸的種類、數(shù)目和排列順序鏈與鏈間二硫鍵的位置15.3.2蛋白質的結構層次15.3蛋白質第22頁/共51頁2023/4/15結晶牛胰島素（crystallizedbovineinsulin）牛胰島素的晶狀體。牛胰島素是牛胰臟中胰島β-細胞所分泌的一種調節(jié)糖代謝的蛋白質激素。其一級結構1955年由英國桑格（S.Sanger）測定。我國中科院生化研究所、北大化學系及中科院有機化學研究所通力合作，于1959年開始工作、1965年9月17日獲得了用人工方法合成的、有生物活性的結晶牛胰島素，實現(xiàn)了世界上首次人工合成蛋白質的壯舉。1.蛋白質的一級結構15.3.2蛋白質的結構層次第23頁/共51頁2023/4/15甘-異亮-纈-谷-谷-半胱-半胱-丙-絲-纈-半胱-絲-亮-酪-谷-

亮-谷-天-酪-半胱-天23456789101112131415161718192021NH2SSNH2NH2苯丙-纈-天-谷-組-亮-半胱-甘-絲-組-亮-纈-

谷-丙-亮-酪-亮-纈-半胱-甘-谷-精-甘-苯丙-苯丙-酪-蘇-脯-賴-丙

23456789101112131415161718192021222324252627282930NH2H2NNH2SSS-SB鏈A鏈牛胰島素的一級結構1.蛋白質的一級結構第24頁/共51頁2023/4/15結晶牛胰島素人工合成牛胰島素1.蛋白質的一級結構第25頁/共51頁結晶牛胰島素人胰島素1.蛋白質的一級結構第26頁/共51頁2023/4/15蛋白質分子多肽鏈本身的盤旋卷曲或折疊可形成不同的空間結構（構象）。二級結構α-螺旋結構β-折疊結構無規(guī)卷曲結構β-轉角基本構象2.蛋白質的二級結構第27頁/共51頁2023/4/15氫鍵氫鍵疏水鍵鹽鍵氫鍵二硫鍵氫鍵疏水鍵氫鍵α-螺旋β-折疊2.蛋白質的二級結構第28頁/共51頁2.蛋白質的二級結構α-螺旋結構α-螺旋結構較穩(wěn)定的原因：氫鍵第29頁/共51頁β-折疊結構（片層結構）2.蛋白質的二級結構維系折疊結構的作用：

氫鍵第30頁/共51頁2023/4/15主鍵：肽鍵副鍵共價鍵非共價鍵3.蛋白質的三級結構三級結構

——

蛋白質分子在二級結構的基礎上進一步卷曲、折疊而構成的一種不規(guī)則的、特定的、更復雜的空間結構。da

氫鍵b鹽鍵c疏水鍵d二硫鍵第31頁/共51頁3.蛋白質的三級結構肌紅蛋白的三級結構

第32頁/共51頁2023/4/15

四級結構

——由兩條和兩條以上具有三級結構的多肽鏈締合成特定的蛋白質分子構象。其中每條肽鏈稱為原體或亞基。副鍵：鹽鍵、疏水鍵、氫鍵等4.蛋白質的四級結構血紅素α-鏈β-鏈主鍵：肽鍵血紅蛋白第33頁/共51頁1.兩性和等電點2023/4/15NH2Pr–CH–COO－＋NH3Pr–CH–COO－NH2Pr–CH–COOHH＋OH－H＋OH－Pr–CH–COOH＋NH3蛋白質大分子兩性離子pH=pIpH<pI負離子正離子pH>pI用途：分離和提純蛋白質pH=pI：溶解度最小，容易聚集沉淀15.3.3蛋白質的性質第34頁/共51頁15.3.3蛋白質的性質2.膠體性質（略）2023/4/15蛋白質分子顆粒的直徑一般在1-100nm，具有膠體溶液的特征:在水中不易沉淀、布朗運動、電泳現(xiàn)象、不能透過半透膜、吸附性質等。原因極性基團在一定的pH溶液中可電離而帶有同性電荷極性基團吸引水分子在其表面定向排列而形成水化膜用途分離提純蛋白質第35頁/共51頁3.沉淀（略）改變條件，使蛋白質分子在溶液中發(fā)生凝聚，從而從溶液中析出。2023/4/15（1）可逆沉淀加入中性鹽類(如NaCl、Na2SO4、(NH4)2SO4等)鹽析（2）不可逆沉淀a.加入極性有機溶劑(如甲醇、乙醇或丙酮等)長時間接觸不可逆b.化學試劑沉淀法（如重金屬鹽）pH>pI:15.3.3蛋白質的性質c.生物堿試劑沉淀法（如苦味酸、鞣酸等）d.其他沉淀法（強酸、強堿、紫外線、X-射線等）第36頁/共51頁4.變性（略）變性：天然蛋白質因受物理或化學因素的影響，結構發(fā)生了改變，從而導致性質的改變2023/4/15(一級結構未發(fā)生變化)變性可逆變性不可逆變性變性后可重新恢復原來性質變性后不能恢復原來性質改變到三級結構改變到二級結構15.3.3蛋白質的性質第37頁/共51頁2023/4/155.蛋白質的水解蛋白質H+orOH-or酶H2O氨基酸15.3.3蛋白質的性質6.顯色反應反應名稱加入試劑顏色變化蛋白質茚三酮反應水合茚三酮藍紫色所有縮二脲反應氫氧化鈉、硫酸銅溶液淺紅至藍紫所有蛋白黃反應濃硝酸+氨水黃色至橙色含苯環(huán)米倫反應米倫試劑紅色含酪氨酸第38頁/共51頁15.4.1核酸的化學組成水解含氮有機堿戊糖15.4核酸核酸水解核苷酸核苷磷酸（核糖或脫氧核糖）（嘌呤堿或嘧啶堿）核酸的元素組成：C,H,O,N,P(9.5%)。

W粗核酸=WP×10.5每克磷相當于10.5g的核酸，如果核酸的含磷量為WP，則：脫氧核糖核酸(Deoxyribonucleicacid,DNA)核糖核酸(Ribonucleicacid,RNA)主要存在于細胞質中，控制體內蛋白合成。主要存在于細胞核中，決定生物體的繁殖、遺傳及變異。第39頁/共51頁脫氧鳥苷脫氧胞苷腺嘌呤核苷尿嘧啶核苷氮苷鍵1.核苷15.4.1核酸的化學組成核苷是由糖和含氮有機堿構成的糖苷。11111991第40頁/共51頁2.核苷酸——核苷的磷酸酯腺嘌呤核苷腺苷酸脫氧胸苷脫氧胸苷酸(兩性化合物)5′-腺嘌呤核苷酸或腺嘌呤核苷-5′-磷酸5′-胸腺嘧啶脫氧核苷酸或胸腺嘧啶核苷-5′-磷酸15.4.1核酸的化學組成核糖核苷酸脫氧核糖核苷酸第41頁/共51頁15.4.1核酸的化學組成3.核酸核酸是由有許多單核苷酸按一定的順序連接而成的多（聚）核苷酸大分子。生物體內的核酸通常與蛋白質結合成核蛋白。類別戊糖堿基酸嘧啶堿嘌啉堿RNAβ-D-核糖尿嘧啶(U),