氨基酸蛋白質(zhì)核酸演示文稿

氨基酸蛋白質(zhì)核酸演示文稿當前第1頁\共有94頁\編于星期五\19點15.1氨基酸的分類及結(jié)構(gòu)15.2氨基酸的來源及制法15.3氨基酸的性質(zhì)15.4肽的結(jié)構(gòu)及命名15.5多肽的結(jié)構(gòu)測定及合成15.6蛋白質(zhì)的分類、組成和性質(zhì)15.7蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)15.8核酸15.9核糖核酸和脫氧核糖核酸當前第2頁\共有94頁\編于星期五\19點15.1氨基酸的分類及結(jié)構(gòu)15.1.1氨基酸的分類15.1.2氨基酸的命名15.1.3氨基酸的結(jié)構(gòu)當前第3頁\共有94頁\編于星期五\19點15.1.1氨基酸的分類氨基酸a-氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基石，蛋白質(zhì)與生命起源和生命活動密切相關(guān)。當前第4頁\共有94頁\編于星期五\19點1.按氨基位置分為：a，b，g，……氨基酸a-氨基酸：(1)酸性氨基酸-COOH數(shù)>-NH2數(shù)(2)中性氨基酸-COOH數(shù)=-NH2數(shù)(3)堿性氨基酸-COOH數(shù)<-NH2數(shù)當前第5頁\共有94頁\編于星期五\19點2.根據(jù)氨基結(jié)構(gòu)不同可分為：脯氨酸色氨酸精氨酸組氨酸NCHCHCNHCH2CH(NH2)COOH當前第6頁\共有94頁\編于星期五\19點15.1.2命名

可以用系統(tǒng)命名、俗名、縮寫符號表示：氨基乙酸，甘氨酸(中性)，甘，Gly4-甲基-2-氨基戊酸，亮氨酸(中性)，亮,Leu2-氨基戊二酸，谷氨酸(酸性)，谷,Glu2,6-二氨基己酸，賴氨酸(堿性)，賴,Lys當前第7頁\共有94頁\編于星期五\19點表15-1常見的a-氨基酸當前第8頁\共有94頁\編于星期五\19點當前第9頁\共有94頁\編于星期五\19點*人體必需的氨基酸，而人體又不能合成它們當前第10頁\共有94頁\編于星期五\19點15.1.3氨基酸的結(jié)構(gòu)(1)R有不同的結(jié)構(gòu)，還可含有官能團，如—OH、—SH等(2)是雙官能團化合物，有—COOH、—NH2的結(jié)構(gòu)(3)有鹽的性質(zhì)，羧基與氨基的距離不同，又有不同的性質(zhì)除甘氨基酸外，α-氨基酸都至少有一個手性碳原子。1.結(jié)構(gòu)當前第11頁\共有94頁\編于星期五\19點2.D-L標記構(gòu)型：甘油醛（絲氨酸）為標準，L-構(gòu)型L-甘油醛L-(-)-絲氨酸L-(-)-天門冬氨酸L-(-)-脯氨酸L-(-)-丙氨酸當前第12頁\共有94頁\編于星期五\19點15.2氨基酸的來源及制法15.2.1蛋白質(zhì)的水解15.2.2a-鹵代酸氨解15.2.3斯特雷克合成法15.2.4Gabriel合成法15.2.5丙二酸酯合成法當前第13頁\共有94頁\編于星期五\19點15.2.1蛋白質(zhì)水解OH2H+蛋白質(zhì)多肽二肽……-氨基酸a氨基酸的來源：（1）天然產(chǎn)物酸性水解 （2）微生物發(fā)酵法 （3）化學(xué)合成法當前第14頁\共有94頁\編于星期五\19點15.2.2a-鹵代酸氨解當前第15頁\共有94頁\編于星期五\19點15.2.3斯特雷克合成法當前第16頁\共有94頁\編于星期五\19點15.2.4Gabriel合成法CNCOOKCNCOOCHCOORRXCHRCOORCCOOOHOHNH2CHRCOOHR

OHH3O+-KX''++'+當前第17頁\共有94頁\編于星期五\19點15.2.5丙二酸酯法合成當前第18頁\共有94頁\編于星期五\19點當前第19頁\共有94頁\編于星期五\19點15.3氨基酸的性質(zhì)15.3.1氨基酸的物理性質(zhì)15.3.2氨基酸的化學(xué)性質(zhì)當前第20頁\共有94頁\編于星期五\19點15.3.1氨基酸的物理性質(zhì)1一般物理性質(zhì)熔點>200℃；溶于水，不溶于非極性溶劑；有鹽的性質(zhì)。當前第21頁\共有94頁\編于星期五\19點表15-2

常見的α-氨基酸的物理性質(zhì)當前第22頁\共有94頁\編于星期五\19點當前第23頁\共有94頁\編于星期五\19點2IR譜：1600cm-1(1700cm-1沒有峰)2600~3100cm-1(強、寬)當前第24頁\共有94頁\編于星期五\19點15.3.2氨基酸的化學(xué)性質(zhì)1兩性和等電點氨基酸有羧基和氨基化合物的典型反應(yīng)，也有相互影響的綜合性質(zhì)。強酸強堿弱堿弱酸強堿強酸弱酸弱堿（1）兩性：有酸性又有堿性當前第25頁\共有94頁\編于星期五\19點內(nèi)鹽：氨基酸本身的氨基與羧基作用形成的鹽，稱為內(nèi)鹽。偶極離子：內(nèi)鹽分子同時具有兩種離子的性質(zhì)，稱為偶極離子，又稱兩性離子。丙氨酸 谷氨酸 組氨酸當前第26頁\共有94頁\編于星期五\19點一個氨基酸總可以找到一個pH值，在該pH值下，正、負離子的濃度完全相等，此時向陽極移動和向陰極移動的離子彼此抵消（即沒有凈的遷移），或者說，電場中不顯示離子的遷移。將此時的pH值稱為該氨基酸的等電點(IP)。負離子（I）正離子(III)（2）氨基酸的特殊性——等電點當前第27頁\共有94頁\編于星期五\19點（3）甘氨酸滴定曲線當前第28頁\共有94頁\編于星期五\19點中性氨基酸的等電點：IP=5.6~6.3酸性氨基酸的等電點：IP=2.8~3.2堿性氨基酸的等電點：IP=7.6~10.8不同的氨基酸有不同的等電點，所以可以通過測定氨基酸的等電點來鑒別氨基酸。等電點時，以兩性離子形式存在的氨基酸濃度最大（在水溶液中），氨基酸的溶解度最小。當前第29頁\共有94頁\編于星期五\19點組氨酸

IP=7.59脯氨酸IP=6.3色氨酸IP=5.8當前第30頁\共有94頁\編于星期五\19點2受熱后的消除反應(yīng)(1)α-氨基酸(2)b-氨基酸當前第31頁\共有94頁\編于星期五\19點(3)γ,δ-氨基酸(4)w-氨基酸-H2On-2H2N(CH2)mCNH(CH2)OCONH(CH2)

COOHnH2N(CH2)

COOH(m>5)mmm[]當前第32頁\共有94頁\編于星期五\19點3與水合茚三酮的顯色反應(yīng)茚 茚三酮水合茚三酮當前第33頁\共有94頁\編于星期五\19點（藍紫色）鑒別含有游離氨基的a-氨基酸當前第34頁\共有94頁\編于星期五\19點4與亞硝酸反應(yīng)定量分析—NH2的含量（Van-Slyke反應(yīng)）當前第35頁\共有94頁\編于星期五\19點15.4肽的結(jié)構(gòu)及命名15.4.1肽的結(jié)構(gòu)15.4.2肽的命名當前第36頁\共有94頁\編于星期五\19點15.4.1肽的結(jié)構(gòu)二肽肽（縮氨酸）：氨基酸分子間的氨基與羧基脫水，生成以酰胺鍵相連接的化合物叫做縮氨酸，簡稱肽（peptides）。肽鍵：酰胺鍵又叫肽鍵。a-氨基酸的數(shù)目決定肽鏈長短。如：二肽、三肽…當前第37頁\共有94頁\編于星期五\19點N端C端命名：丙氨酰—酪氨酰—甘氨酸簡稱：丙—酪—甘符號表示：

Ala-Tyr-Gly15.4.2肽的命名從N端向C端命名某氨酰—某氨?！嘲彼?。如當前第38頁\共有94頁\編于星期五\19點N端C端命名：甘氨?！野滨！彼岷喎Q：甘—酪—丙符號表示：Gly-Tyr-Ala當前第39頁\共有94頁\編于星期五\19點15.5多肽的結(jié)構(gòu)測定及合成15.5.1概述15.5.2多肽結(jié)構(gòu)的測定15.5.3多肽的合成當前第40頁\共有94頁\編于星期五\19點15.5.1概述1.定義多肽:一般是將相對分子質(zhì)量在10000以下，能透過半透膜以及不被三氯乙酸或硫酸所沉淀的稱為多肽。當前第41頁\共有94頁\編于星期五\19點N近似sp2雜化肽鍵的幾何形狀HNCCHROCOCRHNCCHRNHO123o114o114o125o121o110o123o0.147nm0.153nm0.124nm0.132nm2.肽鍵構(gòu)型當前第42頁\共有94頁\編于星期五\19點3.肽分子中可能有二硫鍵Na+液NH3空氣氧化Cys-Tyr-Ile-Glu-Arg-Cys-Pro-Leu-Gly?NH2SS牛催產(chǎn)素肽中的—SH氧化成—S—S—鍵當前第43頁\共有94頁\編于星期五\19點15.5.2肽鏈結(jié)構(gòu)的測定1.測定肽或蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)需要進行下面幾項工作：（1）徹底水解，測氨基酸的相對含量，求實驗式（2）測相對分子質(zhì)量，確定分子式（3）測定肽或蛋白質(zhì)中各氨基酸的排列順序當前第44頁\共有94頁\編于星期五\19點2.測相對分子質(zhì)量，確定分子式該工作由氨基酸自動分析儀完成3.測定肽或蛋白質(zhì)中各氨基酸的排列順序當前第45頁\共有94頁\編于星期五\19點

Edman降解法3R"CHCONHRCHCONHCHRNHCONHCSHO'+異硫氰酸苯酯只有N端的氨基酸水解，逐步確定順序CHRNHCOCSN+苯基乙內(nèi)酰硫脲RCHCONHRCHCONH2''"(1)N端氨基酸分析當前第46頁\共有94頁\編于星期五\19點(2)C端氨基酸分析逐步確定氨基酸的連接順序R"CHCONHOHRCHCONHCHRHNCOOH2RCHCONHCHRHNCOOHR"CHCONH2OH'~+~+羧肽酶(降解后的多肽)'當前第47頁\共有94頁\編于星期五\19點催產(chǎn)素和加壓素是九肽，結(jié)構(gòu)如下：SS2NH2NH2半胱——酪——異亮半胱—天門冬—谷—NH脯—亮—甘(催產(chǎn)素)SSNH2NH2半胱——酪——苯丙半胱—天門冬—谷—NH2脯—精—甘（加壓素）催產(chǎn)素已有工業(yè)生產(chǎn)。當前第48頁\共有94頁\編于星期五\19點15.5.3多肽的合成1反應(yīng)的特點四種產(chǎn)物(1)甘氨酰甘氨酸甘、甘甘氨酰丙氨酸甘、丙丙氨酰甘氨酸丙、甘丙氨酰丙氨酸丙、丙

當前第49頁\共有94頁\編于星期五\19點CNHO鍵，易反應(yīng)。(2)多肽中有(3)多–NH2、-COOH存在，形成不同的肽鍵。當前第50頁\共有94頁\編于星期五\19點2氨基的保護與羧基的活化（1）活化—COOH：（Y=Cl,OCOR,OC6H4NO2等）（2）保護—NH2：氯甲酸芐酯當前第51頁\共有94頁\編于星期五\19點NH2CHCOOHRRCOOHNH2保護ROZ-NHCHC-YNH2-CH-C-NH-CHCOOHORR'Z-NH-CH-C-NH-CHCOOHORR'NH2CHCOOHR'Z—NHCHCOOH活化去保護基+Z活化目的：增加羰基碳的電正性，有利-NH2親核進攻，降低反應(yīng)溫度。保護目的：防止與其它試劑反應(yīng)，受其它試劑的干擾。（3）合成過程當前第52頁\共有94頁\編于星期五\19點3合成實例(氯甲酸芐酯)(甘氨酸)(芐氧碳酰甘氨酸)(芐氧碳酰甘酰氯)(甘氨酰丙氨酸)去保護基當前第53頁\共有94頁\編于星期五\19點1953年合成催產(chǎn)素9個氨基酸組成，由-S-S-連成環(huán)狀。1965年中國合成結(jié)晶牛胰島素(51個氨基酸組成)。A鏈21個-SB鏈30個-S1979年日本合成牛胰核糖核酸酯(124個氨基酸組成)。反復(fù)保護—活化—反應(yīng)……直到完成合成。當前第54頁\共有94頁\編于星期五\19點4固定相技術(shù)原理：

把要合成肽鏈的末端氨基酸的羧基以共價鍵與不溶性（固相）高分子樹脂相連，形成高分子樹脂為酯基的氨基酸酯；其氨基在DCC促進下，與另一氨基保護基的氨基酸反應(yīng)，形成肽鍵；脫去氨基保護基，再重復(fù)上述操作，增長肽鍵；最后從固定相上斷裂下來，得純凈的多肽。

BruceMerrifield1984，NobelPrize——“固相合成技術(shù)”專題當前第55頁\共有94頁\編于星期五\19點5組合化學(xué)

以樹脂為載體，經(jīng)過幾次同步合成可獲得上百萬個多肽分子。例如：19種氨基受保護的天然蛋白氨基酸分別連到樹脂上，即得19種與樹脂相連的氨基酸，混合后脫保護，再分成19份分別與19種氨基受保護的天然氨基酸進行偶聯(lián)反應(yīng)，得到19×19種與樹脂相連的二肽?；旌虾竺摫Ｗo，再分成19份，與19種天然氨基酸偶聯(lián)，可得19×19×19種與樹脂相連的三肽，如是進行五次合成可得2,476,099種五肽（稱為250萬種五肽庫)。——“組合化學(xué)”專題當前第56頁\共有94頁\編于星期五\19點15.6蛋白質(zhì)的分類、組成和性質(zhì)15.6.1蛋白質(zhì)的功能15.6.2蛋白質(zhì)的分類15.6.3蛋白質(zhì)的組成15.6.4蛋白質(zhì)的性質(zhì)當前第57頁\共有94頁\編于星期五\19點15.6.1蛋白質(zhì)的功能輸送氧——色蛋白、血紅蛋白調(diào)節(jié)代謝——激素、酶防病——抗體遺傳——核蛋白……當前第58頁\共有94頁\編于星期五\19點15.6.2蛋白質(zhì)的分類1.按水解產(chǎn)物分類(1)簡單蛋白質(zhì)：水解后只能生成α-氨基酸的蛋白質(zhì)。(2)結(jié)合蛋白質(zhì)：水解后除生成α-氨基酸外，還生成非蛋白物質(zhì)的蛋白質(zhì)。輔基：結(jié)合蛋白質(zhì)的非蛋白物質(zhì)通常有糖類、脂類、核酸和各種輔助基團等，它們統(tǒng)稱輔基。當前第59頁\共有94頁\編于星期五\19點2.根據(jù)輔基不同，結(jié)合蛋白質(zhì)又分為：糖蛋白脂蛋白核蛋白色蛋白當前第60頁\共有94頁\編于星期五\19點3.按溶解度不同分類(1)纖維蛋白不溶于水，這類蛋白質(zhì)構(gòu)成動物的組織。如：絲、羊毛、皮膚、頭發(fā)、角、爪甲、蹄、羽毛等。(2)球蛋白可溶于水或酸、堿、鹽水溶液，這類蛋白質(zhì)是在動物體內(nèi)起著維護、調(diào)節(jié)生命活動的功能性蛋白質(zhì)。如：酶、激素等。當前第61頁\共有94頁\編于星期五\19點15.6.3蛋白質(zhì)的組成COHNSPFeZnMo%50~5520~236~715~170.2~3Wm=1~2000萬_微量當前第62頁\共有94頁\編于星期五\19點15.6.4蛋白質(zhì)的性質(zhì)1兩性和等電點表15-3一些蛋白質(zhì)的等電點在等電點時蛋白質(zhì)溶解度最小，易分離當前第63頁\共有94頁\編于星期五\19點2高分子性質(zhì)(1)在水中，有穩(wěn)定雙電層的膠體質(zhì)(1~10μm)(2)鹽析：(可逆性)不同蛋白質(zhì)，需要鹽的濃度不同，可達分離作用。3變性受物理、化學(xué)因素的作用，使蛋白質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)改變。如：Hg2+、Pb2+導(dǎo)致中毒，高溫、酒精也能使蛋白凝固。當前第64頁\共有94頁\編于星期五\19點15.7蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)15.7.1一級結(jié)構(gòu)15.7.2二級結(jié)構(gòu)15.7.3三級結(jié)構(gòu)15.7.4四級結(jié)構(gòu)當前第65頁\共有94頁\編于星期五\19點15.7.1一級結(jié)構(gòu)

氨基酸在蛋白質(zhì)肽鏈中排列的順序叫做蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)。牛胰島素甘-異亮-纈-谷-谷-半胱-半胱-丙-絲-纈-半胱-絲-亮-酪-谷-亮-谷-天冬-酪-半胱苯丙-纈-天冬-谷-組-亮-半胱-甘-絲-組-亮-纈—谷—丙—亮—酪—亮—纈—半胱蘇—賴—脯—蘇—酪—苯丙—苯丙—甘—精—谷—甘SSSSSSNH2NH2NH2NH2NH2A鏈：B鏈：1234567891011121314151617181920123456789101112131415161718193029282726252423222120天冬21一級結(jié)構(gòu)決定生物活性當前第66頁\共有94頁\編于星期五\19點15.7.2二級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)肽鏈的排列形狀叫做蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)。當前第67頁\共有94頁\編于星期五\19點1

a-螺旋二級結(jié)構(gòu)(a-螺旋)在一個方向，向下當前第68頁\共有94頁\編于星期五\19點C為sp2，N近似sp2必在一個平面內(nèi)不能旋轉(zhuǎn)可以旋轉(zhuǎn)2

b-折疊形當前第69頁\共有94頁\編于星期五\19點3

b-折疊形多肽鏈b-折疊形構(gòu)象當前第70頁\共有94頁\編于星期五\19點當前第71頁\共有94頁\編于星期五\19點15.7.3三級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)是肽鏈（二級結(jié)構(gòu)）進一步扭曲折疊形成的復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)。是由—s—s—鍵扭在一起。核糖核酸酶的三級結(jié)構(gòu)示意圖當前第72頁\共有94頁\編于星期五\19點當前第73頁\共有94頁\編于星期五\19點15.7.4四級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)：各個亞基聚合成大分子的方式稱為蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)。亞基（原體）：構(gòu)成蛋白質(zhì)的肽鏈。胰島素：由相對分子量為6000或12000的兩個以上亞基聚合而成。血紅蛋白：由兩條a-鏈和兩條b-鏈構(gòu)成的四聚體。當前第74頁\共有94頁\編于星期五\19點當前第75頁\共有94頁\編于星期五\19點蛋白質(zhì)有四級結(jié)構(gòu)肽鏈中各種氨基酸相互聯(lián)接的順序是蛋白質(zhì)的初級結(jié)構(gòu)，也叫一級結(jié)構(gòu)。多肽鏈主鏈骨架中的若干肽段，通過氫鍵，形成有規(guī)則的構(gòu)象，這稱為二級結(jié)構(gòu)。 α-螺旋 β-折疊在二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，多肽鏈間通過氨基酸殘基側(cè)鏈的相互作用而進行盤旋和折疊，因而產(chǎn)生的特定的三維空間結(jié)構(gòu)，這稱為三級結(jié)構(gòu)，也稱為蛋白質(zhì)的亞基。各個亞基在低聚蛋白中的空間排布及相互作用，稱為蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)。當前第76頁\共有94頁\編于星期五\19點15.8核酸15.8.1核酸的組成15.8.2核酸及脫氧核酸15.8.3堿基15.8.4核苷15.8.5核苷酸當前第77頁\共有94頁\編于星期五\19點核酸：核酸是從細胞內(nèi)分離出來的有酸性的生物高分子（多聚核苷酸），是生物合成蛋白質(zhì)不可缺少的物質(zhì)，是生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)。C、H、O、N、P、S15~16%9~10%15.8.1核酸的組成當前第78頁\共有94頁\編于星期五\19點蛋白質(zhì)核蛋白核酸核苷酸核苷戊糖堿基（雜環(huán)堿）磷酸當前第79頁\共有94頁\編于星期五\19點15.8.2核糖及脫氧核糖b-D-呋喃核糖a-D-呋喃核糖b-D-呋喃脫氧核糖a-D-呋喃脫氧核糖當前第80頁\共有94頁\編于星期五\19點15.8.3堿基核苷酸水解得到堿基——嘌呤堿和嘧啶堿。腺嘌呤(Adenine,簡稱A)鳥嘌呤

(Guanine,簡稱G)胞嘧啶

(Cytosine，簡稱C)尿嘧啶

(Uracil，簡稱U)胸腺嘧啶

(Thymine，簡稱T)當前第81頁\共有94頁\編于星期五\19點嘌呤：嘌呤是由一個咪唑環(huán)和一個嘧啶環(huán)稠合而成的雜環(huán)化合物。咪唑嘧啶嘌呤以上五種雜環(huán)堿都有互變異構(gòu)體存在。如：鳥嘌呤以酮式與烯醇式兩種互變異構(gòu)體存在。酮式烯醇式當前第82頁\共有94頁\編于星期五\19點15.8.4核苷核苷：有戊糖和堿基縮合而成的糖苷成為核苷。