有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座

第十三章氨基酸多肽蛋白質(zhì)AminoacidesPolypeptideProtein有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第1頁(yè)§13-1氨基酸氨基酸結(jié)構(gòu)、分類、命名氨基酸化學(xué)性質(zhì)氨基酸制備有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第2頁(yè)蛋白質(zhì)是一類天然含氮高分子化合物，是生物體內(nèi)一切組織基本組成部分——生命物質(zhì)基礎(chǔ)。結(jié)構(gòu)最復(fù)雜化合物。蛋白質(zhì)功效及其分子，各不相同：負(fù)責(zé)輸送氧氣色蛋白(血紅蛋白)；在新陳代謝中起調(diào)整作用激素；催化作用酶；預(yù)防疾病抗體；與生物遺傳相關(guān)核蛋白等。恩格斯說過：生命是蛋白質(zhì)存在形式。并預(yù)言：只要把蛋白質(zhì)化學(xué)成份搞清楚，化學(xué)就能夠著手制造活蛋白質(zhì)。1956年我國(guó)首次成功地合成了含有生理活性蛋白質(zhì)——牛胰島素(16種共51個(gè)氨基酸組成多肽——51肽)有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第3頁(yè)植物能夠經(jīng)過吸收空氣和土壤中CO2、H2O、NH3(N2)和無機(jī)鹽類化合物合成氨基酸直至蛋白質(zhì)。動(dòng)物則需經(jīng)過攝取植物蛋白，然后在體內(nèi)分解成氨基酸，再進(jìn)行合成體內(nèi)特中蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)是生物體內(nèi)各種生物化學(xué)改變最主要組分。生命基本特征就是蛋白質(zhì)不停自我更新核酸是與蛋白質(zhì)有著親密關(guān)系另一類生物高分子化合物。生物體遺傳就是依靠核酸完成。在酸、堿、酶作用下，蛋白質(zhì)可水解成各種氨基酸混合物。蛋白質(zhì)分子是以氨基酸為單位結(jié)合而成。氨基酸是蛋白質(zhì)基石。有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第4頁(yè)§13.1.1氨基酸結(jié)構(gòu)、分類、命名在分子中既含有氨基，又含有羧基就叫做氨基酸。所以氨基酸既含有胺化學(xué)性質(zhì)，又含有羧酸化學(xué)性質(zhì)，屬取代酸范圍。氨基酸分為

-氨基酸、

-氨基酸、

-氨基酸等，其中

-氨基酸最為主要。而且天然氨基酸(除甘氨酸外)都含有旋光活性，構(gòu)型屬L型天然氨基酸當(dāng)前已知有100各種，但組成蛋白質(zhì)主要有20余種

-氨基酸，其中15種中性氨基酸，2種酸性氨基酸，3種堿性氨基酸。有8種是人體不能合成，必須經(jīng)過食物攝取得道稱為必需氨基酸。有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第5頁(yè)一、氨基酸分類和名名：

依據(jù)氨基酸分子中氨基和羧基數(shù)目分為中性氨基酸、酸性氨基酸和堿性氨基酸。系統(tǒng)命名與羥基酸相同，但更多地使用俗名，且常使用代號(hào)。

1.酸性氨基酸2-氨基丁二酸天門冬氨酸asp2-氨基戊二酸谷氨酸glu有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第6頁(yè)2.堿性氨基酸2,6-二氨基己酸賴氨酸lys精氨酸arg組氨酸his有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第7頁(yè)3.中性氨基酸氨基乙酸甘氨酸gly2-氨基丙酸丙氨酸ala3-甲基-2-氨基丁酸纈氨酸val4-甲硫基-2-氨基丁酸蛋氨酸met亮氨酸leu異亮氨酸ile有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第8頁(yè)脯氨酸pro2-氨基-3-羥基丁酸蘇氨酸t(yī)hr色氨酸t(yī)rp3-苯基-2-氨基丙酸苯丙氨酸phe2-氨基-3-羥基丙酸絲氨酸ser半胱氨酸cys有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第9頁(yè)酪氨酸t(yī)yr天門冬酰胺asn谷酰胺gln有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第10頁(yè)二、氨基酸構(gòu)型天然

-氨基酸除甘氨酸外，

-C原子都是手性碳原子。含有旋光活性，而且其構(gòu)型是L-型。氨基酸構(gòu)型確實(shí)定是以-C原子為標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過與乳酸構(gòu)型相關(guān)聯(lián)得到。假如以R/S構(gòu)型標(biāo)識(shí)法確定，則大多數(shù)天然氨基酸屬S-型。但也存在R-型，如：半胱氨酸。COOHCH3HOHCOOHCH3H2NHL-乳酸L-丙氨酸L-蘇氨酸CHOHHCH2OHOHHOCOOHHHCH3NH2H2ND-蘇阿糖蘇氨酸是與D-蘇阿糖相關(guān)聯(lián)，但蘇氨酸確定構(gòu)型手性碳是-C，所以，為L(zhǎng)-型。有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第11頁(yè)§13.1.2氨基酸化學(xué)性質(zhì)所以氨基酸既含有胺化學(xué)性質(zhì)，又含有羧酸化學(xué)性質(zhì)。兩性與等電點(diǎn)水合茚三酮反應(yīng)脫水脫氨反應(yīng)與金屬成鹽-氨基酸都是無色晶體，易溶于水，熔點(diǎn)較高，熔化時(shí)易分解。屬雙官能團(tuán)化合物。氨基和羧基相互影響，而產(chǎn)生一些特殊性質(zhì)。有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第12頁(yè)一、兩性與等電點(diǎn)（IP）兩性離子pH=pI陰離子pH>pI陽(yáng)離子pH<pI氨基酸分子中既含有堿性基-NH2，又含有酸性基-COOH。形成內(nèi)鹽以偶極離子形式存在。含有低揮發(fā)，高熔點(diǎn)，難溶于有機(jī)溶劑。在水中存在著兩個(gè)平衡。H+OH-有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第13頁(yè)氨基酸含有兩性，與強(qiáng)酸和強(qiáng)堿都能生成鹽。但其酸式電離和堿式電離都很弱，例：甘氨酸pKa=1.6×10-10；pKb=2.5×10-12。而大多數(shù)羧酸pKa≈10-5；脂肪胺pKb≈10-4。因?yàn)榘被嶂恤然桶被x子化程度(電離)并不相等，所以，中性氨基酸水溶液pH值并不等于7(略小于7)，在5.0~6.5之間；酸性氨基酸在2.7~3.2；堿性氨基酸：9.5~10.7。當(dāng)氨基酸處于等電狀態(tài)(全部分子都以偶極離子形式存在)，此時(shí)溶液pH值成為該氨基酸等電點(diǎn)。氨基酸溶解度最小，在電場(chǎng)中不移動(dòng)。是氨基酸物理常數(shù)p.283。有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第14頁(yè)二、羧基反應(yīng)：與有機(jī)羧酸性質(zhì)相同。NH2R-CHCOOH+OH-PCl5ROHNH3LiAlH4Δ成鹽RCHNH2COO-

酰鹵羧酸衍生物酯酰胺

,-醇胺脫羧

RCH2NH2

伯胺有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第15頁(yè)NH2R-CHCOOH+H+HNO2(CH3CO)2O氧化劑成鹽RCHNH3COOHRCH-COOH+N2↑RCH-COOHRC-COOHRCCOOH三、氨基反應(yīng)：NO2FNO2+NHCOCH3OHONHR-CHCOOHNHNO2NO2H2O↓黃色有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第16頁(yè)四、與甲醛反應(yīng)氨基酸分子中氨基與甲醛作用，使氨基堿性消失。可用于氨基酸中羧基含量測(cè)定。NH2R-CH-COOH+HCHON=CH2R-CH-COOH+H2ONH2R-CH-COOH+2HCHON(CH2OH)2R-CH-COOH五、絡(luò)合性質(zhì)

與金屬離子作用，用于判別分離OO2R-CH+CuCl2COOHNH2R-CHCuCH-RC-OH2NO-CNH2藍(lán)色晶體有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第17頁(yè)六、茚三酮反應(yīng)

-氨基酸在堿性介質(zhì)與茚三酮作用，生成藍(lán)色或紫紅色物質(zhì)?？捎糜?氨基酸判別。脯氨酸不含有游離氨基，不發(fā)生水合茚三酮反應(yīng)紫色氨基和茚三酮反應(yīng)，然后脫羧，生成西佛堿，水解后得到氨基茚二酮，再和一分子茚三酮反應(yīng)得到紫色化合物。OOO+H2OOOOHOH茚三酮水合茚三酮有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第18頁(yè)+RCHO有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第19頁(yè)紫色有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第20頁(yè)受熱脫水脫氨反應(yīng)與羥基酸加熱分解相同，產(chǎn)物隨基團(tuán)相對(duì)距離而定。

-氨基酸脫水生成哌嗪

-羥基酸脫氨氣生成

,

-不飽和酸

,

-羥基酸脫水生成內(nèi)酰胺有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第21頁(yè)有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第22頁(yè)七、

-氨基酸顏色反應(yīng)：1.黃蛋白反應(yīng)：芳香族氨基酸與濃硝酸作用，生成黃色沉淀。可用于判別苯丙氨酸、色氨酸。2.米倫反應(yīng)：米倫試劑：Hg+HNO3(濃)→Hg22++Hg2++HNO3

與酪氨酸反應(yīng)，產(chǎn)生白色沉淀，加熱后變紅。CH2CHCOOHHONH2酪氨酸有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第23頁(yè)氨基酸制備蛋白質(zhì)水解鹵代酸氨解丙二酸酯合成法哌嗪合成法有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第24頁(yè)苯丙氨酸有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第25頁(yè)有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第26頁(yè)§13-2多肽-氨基酸能夠與普通羧酸一樣形成酰胺。一分子-氨基酸羧基與另一分子氨基脫水，形成酰胺化合物稱為肽，肽分子中酰胺鍵稱為肽鍵。定義：

-氨基酸分子間羧基與氨基失水，以酰胺鍵相連化合物為肽(即含有多個(gè)氨基酸單元聚合物)。依據(jù)肽分子中氨基酸數(shù)目稱為二肽、三肽、

……多肽等O-C-NH-有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第27頁(yè)天然多肽是由不一樣

-氨基酸單元組成，與多糖化合物有截然不一樣形式。淀粉、纖維素個(gè)是由單一D-(+)-葡萄糖聚合而成同多糖，是聚合程度不等混合物。而多肽則完全不一樣，每一個(gè)多肽分子都有自己明確分子量，且是由不一樣氨基酸縮合而成。多肽和蛋白質(zhì)沒有顯著區(qū)分，普通將分子量超出10000多肽稱為蛋白質(zhì)。多肽和蛋白質(zhì)不但組成氨基酸單元較多、較復(fù)雜，而且其高級(jí)結(jié)構(gòu)也相當(dāng)復(fù)雜。與其生理活性親密相關(guān)。有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第28頁(yè)一、肽鏈結(jié)構(gòu)：

-氨基酸經(jīng)過肽鍵相連形成肽鏈。在肽鏈中，一端含有氨基-NH2，N-端；另一端存在自由羧基-COOH，C-端?！?3.2.1多肽結(jié)構(gòu)、命名H2N-CH2-C-NH-CHCOOHCH3OH2N-CH-C-NH-CH2COOHCH3O甘-丙二肽丙-甘二肽C-端N-端其區(qū)分在N-端和C-結(jié)構(gòu)不一樣，既連接次序不一樣。所以，二者是不一樣物質(zhì)。有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第29頁(yè)二、多肽命名：以多肽分子中含游離羧基C-端氨基酸為母體，其余氨基酸將酸改為酰排列次序從N-端開始，從左至右進(jìn)行。HOOCCHCH2CH2-C-NH-CH-C-NH-CH2COOHOOCH2SHHOOCCHCH2CH2-C-NH-CH-C-NH-CH2COOHOOOHOOCCHCH2CH2-C-NH-CH-C-NH-CH2COOHOCH2SCH2S谷氨酰-半光胺酰-甘氨酸還原型谷胱甘三肽(GSH)氧化型谷胱甘三肽(GS-SG)-2H+2H有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第30頁(yè)谷胱甘三肽存在于大部分細(xì)胞內(nèi)，其氧化型和還原型很易轉(zhuǎn)化。所以，在生物體中其氧化還原作用(電子傳遞作用)。多肽在自然界中極為普遍它們?cè)谏矬w內(nèi)起著不一樣作用。后葉催產(chǎn)素、增壓素——都是八肽；胰島素是由胰臟分泌一個(gè)51肽激素，是碳水化合物進(jìn)行正常代謝必需物質(zhì)。在多肽分子中氨基酸之間以酰胺鍵相連成多肽長(zhǎng)鏈，其它基團(tuán)則為肽鏈上側(cè)鏈有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第31頁(yè)酪胺酰-苯并胺酰-賴氨酰-天門冬氨酰-絲氨酰-纈氨酰-丙氨酸

N-端七肽C-端CH2這些側(cè)鏈基團(tuán)含有不一樣性質(zhì)：酸性基團(tuán)、堿性基團(tuán)；親水基團(tuán)、疏水基團(tuán)。這些基團(tuán)存在對(duì)蛋白質(zhì)和多肽理化、生理性質(zhì)產(chǎn)生影響，并對(duì)蛋白質(zhì)多肽長(zhǎng)鏈形成一定空間結(jié)構(gòu)含有主要作用。CCHCH2CHNCHCCH2HNCHCCHCH2H2NOHCH3COOH(CH2)4NH2HNCHCH2CHNCOOHCHHNCHCHNCH3CHCH2OOOOHOOO有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第32頁(yè)§13.2.2多肽結(jié)構(gòu)測(cè)定和端基分析多肽化學(xué)性質(zhì)與氨基酸相同。因?yàn)?，太分子中含有游離氨基和羧基，可分別發(fā)生反應(yīng)。因?yàn)槎嚯暮袊?yán)格而精細(xì)分子結(jié)構(gòu)，所以，每一個(gè)多肽含有固定分子量可供準(zhǔn)確測(cè)定。進(jìn)而水解測(cè)定其組成氨基酸種類和數(shù)量(氨基酸定性、定量分析)。最困難和復(fù)雜是：多肽分子中氨基酸連接次序測(cè)定。當(dāng)代分析儀器發(fā)展，使這些工作大大加緊。普通方法原理以下：有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第33頁(yè)一、端基分析：對(duì)多肽鏈中N-端(游離氨基)和C-端(游離羧基)進(jìn)行確定。然后逐步向鏈中間進(jìn)行，直至全部測(cè)得連接次序。1.2.4-二硝基氟苯法(桑格法)：2.4-二硝基氟苯(DNFB)于多肽鏈中游離氨基作用，生成2.4-二硝基苯基(DNP)衍生物，在酸中水解測(cè)定。主要缺點(diǎn)：當(dāng)水解分離DNP-N-端氨基酸時(shí)，整個(gè)多肽鏈發(fā)生全部水解。FNO2NO2+H-NHCH-C-NH-肽鏈-COOHRO①-HF②HClNHCH-COOH+其它各種氨基酸RO2NNO2DNP-N-端氨基酸有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第34頁(yè)2.異硫氰酸苯酯法(愛德曼降解法)：異硫氰酸苯酯與N-端氨基酸反應(yīng)，生成苯基硫脲衍生物。在有機(jī)溶劑中，用無水HCl處理，N-端氨基酸以咪唑衍生物形式從肽鏈上斷裂。用萃取法分離。肽鏈區(qū)域部水解，得到一個(gè)新N-端，繼續(xù)測(cè)定。N=C=SN=C=S+H-NHCH-C-NH-肽鏈-COOHROpH>7+NH2CH-C-NH-肽鏈-~R’OHClNH-C-NH-CH-C-NH-~ROSNCCCH-RNHOO咪唑衍生物肽鏈?zhǔn)Ｏ虏糠謶?yīng)用此法，1950年成功測(cè)定了40個(gè)N-端氨基酸?，F(xiàn)已制成測(cè)定儀,曾對(duì)肌紅蛋白(153肽)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了N-端前60個(gè)氨基酸判定。有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第35頁(yè)3.C-端-A-羧酸多肽酶法：該酶是催化C-端氨基酸水解特效酶。只水解帶游離羧基C-端氨基酸，肽鏈其余部分不變。二、部分水解法：上述端基分析法，一步只能測(cè)定一個(gè)氨基酸，測(cè)定周期長(zhǎng)。所以，往往結(jié)合部分水解法，對(duì)一個(gè)多肽鏈進(jìn)行同時(shí)判定。選擇特定蛋白酶，對(duì)多肽鏈進(jìn)行部分水解催化。例：糜蛋白酶只能打斷苯丙氨酸、色氨酸及酪氨酸羧基上肽鍵；胰蛋白酶可打斷精氨酸及賴氨酸羧基上肽鍵；胃蛋白酶打斷苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸氨基上肽鍵。為多肽結(jié)構(gòu)測(cè)定提供更多信息和便利。有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第36頁(yè)例：有一寡肽甲經(jīng)測(cè)定組成為六種九個(gè)氨基酸。分別是：丙氨酸；2甘氨酸；賴氨酸；3苯丙氨酸；絲氨酸；纈氨酸。端基分析知：C-端為苯丙氨酸；N-端為甘氨酸。經(jīng)部分水解得甲1和甲2兩部分，甲1完全水解得2甘氨酸、苯丙氨酸、纈氨酸；甲2得丙氨酸、賴氨酸、2苯丙氨酸、絲氨酸。甲1部分水解得：(甘~纈)、(苯丙~纈)、(苯丙~甘)；甲2部分水解得：(賴~絲)、(丙~賴)、(苯丙~絲)。寫出甲可能結(jié)構(gòu)。解：N-端為甘氨酸；C-端為苯丙氨酸甲1：甘、甘、苯丙、纈；甲2：丙、賴、苯丙、苯丙、絲

甘-纈-苯丙-甘丙-賴-絲-苯丙-苯丙或甘-苯丙-纈-甘不可能組合：甲1甘-纈-甘-苯丙或甘-苯丙-甘-纈甲2丙-賴-苯丙-絲-苯丙所以，寡肽甲可能結(jié)果以下：

甘-纈-苯丙-甘-丙-賴-絲-苯丙-苯丙九肽或：甘-苯丙-纈-甘-丙-賴-絲-苯丙-苯丙九肽有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第37頁(yè)例：有一多肽經(jīng)酸性水解測(cè)定，含8種氨基酸：丙、亮、賴、苯丙、脯、絲、酪、纈。其含量1:1。分子量測(cè)定為八肽。端基分析：N-端為丙氨酸；C-端為亮氨酸。用糜蛋白酶水解酪氨酸、一個(gè)三肽(N-端為丙氨酸，C-端為苯丙氨酸)和一個(gè)四肽(N-端為苯丙氨酸，C-端為亮氨酸)。三肽在胃蛋白酶作用下，水解為苯丙氨酸和一個(gè)二肽(丙-脯)。四肽在胰蛋白酶作用下水解為賴氨酸和一個(gè)三肽；N-端為絲氨酸。解：依據(jù)以上信息得出：

丙-脯-苯丙-酪-賴-絲-纈-亮八肽有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第38頁(yè)§13-3蛋白質(zhì)多肽和蛋白質(zhì)之間沒有嚴(yán)格區(qū)分。普通將分子量超出10000多肽(相當(dāng)于100個(gè)氨基酸單位)稱為蛋白質(zhì)?！?3.3.1蛋白質(zhì)分類和功效一、分類：1.依據(jù)蛋白質(zhì)形狀(或水溶性)a.纖維蛋白質(zhì)：不溶于水，分子呈線狀。動(dòng)物組織主要結(jié)構(gòu)材料：絲蛋白、角蛋白、肌蛋白、骨膠蛋白。動(dòng)物毛發(fā)、角、絲羽毛、皮膚等。b.球狀蛋白質(zhì)：溶于水呈球狀。清蛋白、酪蛋白、血紅蛋白、蛋白激素等。有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第39頁(yè)2.依據(jù)化學(xué)組分：a.單純蛋白：有多肽鏈組成，水解最終產(chǎn)物為

-氨基酸。白蛋白、球蛋白、谷蛋白等。b.結(jié)合蛋白：由單純蛋白與非蛋白質(zhì)結(jié)合而成。非蛋白部分稱為輔基。蛋白質(zhì)+核酸=核蛋白蛋白質(zhì)+糖=糖蛋白(粘蛋白)

蛋白質(zhì)+脂類=脂蛋白蛋白質(zhì)+磷酸=磷蛋白

蛋白質(zhì)

+

有色化合物

=

色蛋白有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第40頁(yè)二、功效：蛋白質(zhì)功效及其復(fù)雜，普通可分為活性蛋白則非活性蛋白。1.活性蛋白：包含在生命運(yùn)動(dòng)過程中，一切含有生理活性蛋白質(zhì)。按生理作用不一樣分——起催化作用酶；起調(diào)整作用激素；其免疫作用抗體；主管生物體運(yùn)動(dòng)收縮蛋白；在生物體內(nèi)起輸送作用輸送蛋白等。2.非活性蛋白：包含擔(dān)任生物保護(hù)和支撐作用,不含有生物活性。起儲(chǔ)存作用儲(chǔ)存蛋白——清蛋白、酪蛋白；其結(jié)構(gòu)作用結(jié)構(gòu)蛋白——角蛋白、絲蛋白、彈性蛋白膠原。有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第41頁(yè)§13.3.1蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)是由氨基酸組成，在蛋白質(zhì)分子中氨基酸含量、排列次序組成了肽鏈長(zhǎng)短、數(shù)目。肽鏈結(jié)合方式與不一樣層次稱為蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。分為：一級(jí)結(jié)構(gòu)(初級(jí)結(jié)構(gòu))、二級(jí)……四級(jí)結(jié)構(gòu)(高級(jí)結(jié)構(gòu))。蛋白質(zhì)分子含有嚴(yán)密空間構(gòu)型。在蛋白質(zhì)分子中，每個(gè)原子相對(duì)位置都是極為準(zhǔn)確。除了肽鏈為蛋白質(zhì)分子主架外，其還依靠側(cè)鏈上各種基團(tuán)所形成副鍵和疏水交互作用，來維持和穩(wěn)定蛋白質(zhì)高級(jí)空間結(jié)構(gòu)。有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第42頁(yè)一、蛋白質(zhì)副鍵和疏水交互作用1.二硫鍵：由含巰基(-SH)半胱氨酸之間經(jīng)過氧化還原作用連接(-S-S-)2.酯鍵：多肽鏈中游離羧基(-COOH)與含羥基(-OH)氨基酸結(jié)合形成酯。(-CO-O-)3.鹽鍵：酸性氨基酸羧基與堿性氨基酸氨基形成離子鍵(-COO-NH3+)，經(jīng)過靜電作用結(jié)合。在多肽鏈中帶電基團(tuán)都可形成鹽鍵。4.氫鍵：是蛋白質(zhì)中最主要一個(gè)副鍵。多肽鏈中存在有較多O、N、S、H原子為形成氫鍵提供了條件。依據(jù)形成氫鍵情況分為兩種有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第43頁(yè)1)主鏈肽鍵之間形成氫鍵。2)側(cè)鏈與側(cè)鏈或側(cè)鏈與主鏈之間形成氫鍵。H-NR-CC=OH-NR-CC=OH-NR-CC=OH-O5.疏水交互作用：多肽鏈中側(cè)鏈較多是弱極性疏水基團(tuán)(-)。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)長(zhǎng)鏈卷曲成特定構(gòu)象時(shí)，疏水基側(cè)鏈?zhǔn)艿剿畼O性排擠，向內(nèi)部靠攏，發(fā)生作用(范德華力)。RA有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第44頁(yè)二、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)1.一級(jí)結(jié)構(gòu)：租船蛋白質(zhì)氨基酸種類、數(shù)目和連接方式及次序。即由肽鍵連接肽鏈。2.二級(jí)結(jié)構(gòu)：肽鏈經(jīng)過氫鍵，形成

-螺旋卷曲、-折疊片、-轉(zhuǎn)角和無規(guī)則卷曲。1969年IUPAC要求二級(jí)結(jié)構(gòu)是主鏈原子局部排列。不包含與其它鏈端相互關(guān)系以及側(cè)鏈構(gòu)象。1°

-螺旋——右螺旋

2°

-折疊和

-轉(zhuǎn)角3°無規(guī)則卷曲——沒有確定規(guī)律性。肽鏈構(gòu)象(二級(jí)結(jié)構(gòu))有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第45頁(yè)有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第46頁(yè)有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第47頁(yè)有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第48頁(yè)-螺旋卷曲和-折疊片區(qū)分在肽鍵之間形成氫鍵方向上。

-螺旋：每圈由3.6個(gè)氨基酸單位組成，每個(gè)氨基酸單位氨基與其相隔第五個(gè)氨基酸單位羧基形成氫鍵。天然為右手螺旋。氫鍵與螺旋長(zhǎng)軸平行。p.289-折疊：由氫鍵將一條或兩條肽鏈結(jié)合形成片狀。肽鏈在結(jié)合過程中能夠是平行或反平行。但從能量角度考慮，反平行愈加穩(wěn)定。

-轉(zhuǎn)角：蛋白質(zhì)分子中肽鏈出現(xiàn)回轉(zhuǎn)，在回折角處存在-轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是第一個(gè)殘基羧基和第四個(gè)殘基亞氨基形成氫鍵。C=ON-H有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第49頁(yè)3.三級(jí)結(jié)構(gòu)：在二級(jí)結(jié)構(gòu)單元基礎(chǔ)上，蛋白質(zhì)分子深入卷曲形成含有特定構(gòu)象形式。1969年IUPAC要求：三級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)分子或亞基內(nèi)全部原子空間排布。但不包含亞基間或分子間空間排布。亞基：一些蛋白質(zhì)作為一個(gè)活性單位時(shí)，有兩條或多條肽鏈組成。這些肽鏈相互以非共價(jià)鍵聯(lián)結(jié)成一個(gè)相當(dāng)穩(wěn)定單位。以各種副鍵和疏水交互作用而使肽鏈卷曲，形成各側(cè)鏈構(gòu)象以及主鏈構(gòu)象單元相互間空間關(guān)系就是蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)。有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第50頁(yè)有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第51頁(yè)有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第52頁(yè)4.四級(jí)結(jié)構(gòu)：按IUPAC要求：四級(jí)結(jié)構(gòu)是亞基立體排布，亞基間相互作用以及接觸部位布局。但不包含亞基內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)分子或亞基締合，其部位在空間結(jié)構(gòu)上必須相互滿足，鑲嵌互補(bǔ)。在一些締合中亞基構(gòu)象會(huì)產(chǎn)生某種程度改變，結(jié)果造成其功效部位構(gòu)象愈加適合于發(fā)揮生物活性——變構(gòu)現(xiàn)象。血紅蛋白四級(jí)結(jié)構(gòu)是由四個(gè)相當(dāng)于肌紅蛋白三級(jí)結(jié)構(gòu)形式亞基締合而成。有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第53頁(yè)有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第54頁(yè)§13.3.1蛋白質(zhì)化學(xué)性質(zhì)一、兩性和等電點(diǎn)：蛋白質(zhì)在水溶液中一樣存在酸式電離和堿式電離，其電離程度和離子化性質(zhì)與溶液pH值以及蛋白質(zhì)分子中游離基團(tuán)性質(zhì)、數(shù)目相關(guān)。PrCOOHNH2PrCOO-NH3+OH-H+OH-H+PrCOOHNH3+PrCOO-NH2陽(yáng)離子偶極離子陰離子pH<pIpH=pIpH>pI有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第55頁(yè)2.等電點(diǎn)：多肽和蛋白質(zhì)等電點(diǎn)靠近于5。冬至物體pH普通為中性或弱酸性，所以，蛋白質(zhì)在體內(nèi)大多以陰離子形式存在。與蛋白質(zhì)兩性相關(guān)有兩個(gè)主要性質(zhì)。3.蛋白質(zhì)緩沖能力：在動(dòng)植物體內(nèi)蛋白質(zhì)大多以陰離子形式存在，但也有部分為偶極離子。組成一個(gè)緩沖對(duì)，在生物體內(nèi)起主要緩沖作用。對(duì)代謝所產(chǎn)生酸堿起到緩沖在作用，為此生物體一定pH值。PrCOO-NH3+OH-H+PrCOO-NH2Pr-(鹽)HPr(酸)有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第56頁(yè)4.電泳：在電場(chǎng)中，蛋白質(zhì)電泳方向取決于所帶電荷性質(zhì)。而電泳速度則取決于所帶電量多少和質(zhì)點(diǎn)體積。各種不一樣蛋白質(zhì)，pI不等，體積不一樣，所以在同一電場(chǎng)條件下，蛋白質(zhì)混合物中各組分移動(dòng)方向、速度含有較大差異，可用于蛋白質(zhì)分離判定。有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第57頁(yè)二、膠體性質(zhì)與沉淀作用蛋白質(zhì)是大分子化合物，分子顆粒直徑在膠粒幅度之內(nèi)（0.1~0.001μ）呈膠體性質(zhì)。蛋白質(zhì)顆粒表面都帶電荷，在酸性溶液中帶正電荷，在堿性溶液中帶負(fù)電荷，到達(dá)幫助帶有同性電荷就于周圍電性相反離子組成穩(wěn)定雙電層。因?yàn)橥噪姾上喑猓w粒相互隔絕而不粘合，形成穩(wěn)定膠體體系。蛋白質(zhì)與水形成親水膠體，也和其它膠體一樣不是十分穩(wěn)定，在各種原因影響之下，蛋白質(zhì)輕易析出沉淀。有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第58頁(yè)(1)可逆沉淀(鹽析)(2)不可逆沉淀蛋白質(zhì)與重金屬鹽作用，或在蛋白質(zhì)溶液中加入有機(jī)溶劑(如丙酮、乙醇等)則發(fā)生不可逆沉淀。如70-75%酒精可破壞細(xì)菌水化膜，是細(xì)菌發(fā)生沉淀和變性，從而起到消毒作用。三、蛋白質(zhì)變性作用蛋白質(zhì)在一定條件下，共價(jià)鍵不變，但構(gòu)象發(fā)生改變而喪失生物活性過程成為蛋白質(zhì)變性作用。有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第59頁(yè)變性條件：物理原因：干燥、加熱、高壓、振蕩或攪拌、紫外線、X射線、超聲等?；瘜W(xué)原因：強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、尿素、重金屬鹽、生物堿試劑(三氯乙酸、乙醇等)。變性后特點(diǎn)：①喪失生物活性②溶解度降低③易被水解(對(duì)水解酶抵抗力減弱)。有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第60頁(yè)變性作用利用：①消毒、殺菌、點(diǎn)豆腐等；②排毒（重金屬鹽中毒搶救）；③腫瘤治療（放療殺死癌細(xì)胞）；四、蛋白質(zhì)顏色反應(yīng)(1)縮二脲反應(yīng)：蛋白質(zhì)與新配置堿性硫酸銅溶液反應(yīng),呈紫色，稱為縮二脲反應(yīng)。(2)蛋白黃反應(yīng)：蛋白質(zhì)中含有苯環(huán)氨基酸，遇濃硝酸發(fā)生硝化反應(yīng)而生成黃色硝基化合物反應(yīng)稱為蛋白黃反應(yīng)。有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第61頁(yè)§13-4核酸核酸是除多糖、蛋白質(zhì)以外又一類含有生物功效和生理活性生物該分子化合物。分布于全部生物體內(nèi)，存在于細(xì)胞核內(nèi)。與生物生長(zhǎng)、繁殖、遺傳親密相關(guān)。核酸是控制生物遺傳和支配蛋白質(zhì)合成模型沒有核酸，就沒有蛋白質(zhì)。所以，核酸是最根本生命物質(zhì)基礎(chǔ)。對(duì)核酸研究是當(dāng)代科學(xué)研究領(lǐng)域最吸引人課題。有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第62頁(yè)§13.4.1核酸組成核酸分為核糖核酸(RNA)與脫氧核糖核酸(DNA)核酸分子中含有C、N、H、O、P五種元素，是含有陰離子性質(zhì)酸性物質(zhì)。核酸水解時(shí)，依據(jù)水解程度不一樣，可得到不一樣中間體。完全水解后，得到雜環(huán)堿(嘌呤類和嘧啶類)、五員糖(核糖或脫氧核糖)、磷酸。有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第63頁(yè)1.核糖和2-脫氧核糖2．堿基核苷酸中堿基主要有五種，都是嘧啶或嘌呤衍生物。它們是：胞嘧啶C，脲嘧啶U，胸腺嘧啶T，腺嘌呤A，鳥嘌呤G。DNA中存在C、T；RNA中包含C、U。而嘌呤堿沒有區(qū)分。

有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第64頁(yè)堿基存在互變異構(gòu)，在生物體條件下，主要以酮式存在。1*和3*N原子上H含有一定酸性。這在核酸結(jié)構(gòu)穩(wěn)定上極其主要。有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第65頁(yè)3．核苷核苷是核糖β-苷羥基與堿基氮原子上氫脫水而形成苷，依據(jù)核糖不一樣，核苷有兩類：(1)核苷——(由RNA水解而得)有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第66頁(yè)(2)2-脫氧核苷——(由DAN水解而得)4．核苷酸：核糖C5上羥基與磷酸酯化便得到單核苷酸。(也可在C3羥基連接)有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第67頁(yè)有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第68頁(yè)有機(jī)化學(xué)氨基酸蛋白質(zhì)A專家講座第69頁(yè)§13.4.2核酸結(jié)構(gòu)核酸是核苷酸單體中核糖3′位羥基和5′位上磷酸基酯化而成高分子化合物。核酸和蛋白質(zhì)一樣，也有單體排列次序和空間關(guān)系問題，所以，核酸也有一級(jí)結(jié)構(gòu)、二級(jí)結(jié)構(gòu)和三級(jí)結(jié)構(gòu)問題。