蛋白質(zhì)和核酸

蛋白質(zhì)和核酸第十九章§19-1氨基酸§19-2多肽§19-3蛋白質(zhì)§19-4酶§19.5核酸

第2頁,共50頁，2024年2月25日，星期天蛋白質(zhì)：含氮的天然高聚物，生物體內(nèi)一切組織的基本組成部分除水外，細(xì)胞內(nèi)80％都是蛋白質(zhì),人類的主要營養(yǎng)物質(zhì)之一。

酶（球蛋白）——機體內(nèi)起催化作用激素（蛋白質(zhì)及其衍生物）——調(diào)節(jié)代謝血紅蛋白——運輸O2和CO2

抗原抗體——免疫作用蛋白質(zhì)→氨基酸在生命現(xiàn)象中起重要的作用：第3頁,共50頁，2024年2月25日，星期天§19.1氨基酸一、簡介：

蛋白質(zhì)水解→α－氨基酸天然--有旋光性，L-構(gòu)型。（S)半光氨酸例外（R）型。第4頁,共50頁，2024年2月25日，星期天20種常見氨基酸：

結(jié)構(gòu)名稱縮寫等電點甘氨酸Gly5.97丙氨酸Ala6.00*頡氨酸Val5.96*異亮氨酸Ile5.98I、中性第5頁,共50頁，2024年2月25日，星期天

結(jié)構(gòu)名稱縮寫等電點*亮氨酸Leu6.02*苯丙氨酸Phe5.48半光氨酸Cys5.07*蘇氨酸Thr5.6第6頁,共50頁，2024年2月25日，星期天谷酰胺Gln5.56天冬酰胺Asn5.07

結(jié)構(gòu)名稱縮寫等電點*蛋氨酸Met5.74絲氨酸Ser5.68第7頁,共50頁，2024年2月25日，星期天

結(jié)構(gòu)名稱縮寫等電點脯氨酸pro6.30酪氨酸Tyr5.66*色氨酸Trp5.89

天冬氨酸Asp2.77II酸性第8頁,共50頁，2024年2月25日，星期天

結(jié)構(gòu)名稱縮寫等電點谷氨酸Glu3.22III堿性*賴氨酸Lys9.74精氨酸Arg10.76組氨酸His7.59(*為必要氨基酸，人體內(nèi)不能合成，只能從食物中得到）第9頁,共50頁，2024年2月25日，星期天二、氨基酸的性質(zhì)：1、兩性離子型化合物：熔點高（分解）難溶于有機溶劑通常以內(nèi)鹽形式存在：第10頁,共50頁，2024年2月25日，星期天

等電點

中性氨基酸

5～6.3酸性氨基酸

2.8～3.2堿性氨基酸

7.6～10.8

溶解度最小控制PH值，可得不同電荷形式的離子—電泳分離可以分別起氨基和酸基的反應(yīng)：2、與亞硝酸的反應(yīng)：定量分析伯氨基第11頁,共50頁，2024年2月25日，星期天紫色物質(zhì)，用于α－氨基酸的比色測定和紙層析顯色3、與水含茚三酮的反應(yīng)：第12頁,共50頁，2024年2月25日，星期天三、氨基酸的制備：蛋白質(zhì)水解——————20種常見氨基酸

有機合成：1、由醛（或酮）制備：第13頁,共50頁，2024年2月25日，星期天蓋布瑞爾法可得比較純產(chǎn)品：3、由丙二酸酯合成：例：第14頁,共50頁，2024年2月25日，星期天第15頁,共50頁，2024年2月25日，星期天

溴代丙二酸酯結(jié)合蓋布瑞爾法亦可例：

第16頁,共50頁，2024年2月25日，星期天四、氨基酸的拆分：

合成外消旋氨基酸，用酶拆分是重要的方法一。例：第17頁,共50頁，2024年2月25日，星期天§19.2多肽氨基酸A的羧基與B的氨基縮合成酰胺:

2個氨基酸形成肽——二肽

肽鍵

3個氨基酸形成肽——三肽

…………

分子量<10000---多肽→組成蛋白質(zhì)

許多多肽本身有重要的生理作用后葉催產(chǎn)素——八肽胰島素——五十一肽一、多肽的結(jié)構(gòu)測定：基本問題由哪些氨基酸組成的，每種有多少個？這些氨基酸按照什么次序結(jié)合成肽鍵？第18頁,共50頁，2024年2月25日，星期天做法：第19頁,共50頁，2024年2月25日，星期天測N端：

（1）桑格試劑法缺點：只能測N端的一個氨基酸第20頁,共50頁，2024年2月25日，星期天（2）、Edman水解：

異硫睛酸苯酯（）第21頁,共50頁，2024年2月25日，星期天測C端：

（1）、羧基多肽酶法：（2）、部分水解法：各種蛋白水解酶能水解特定的肽鍵：多肽小肽，然后分析.第22頁,共50頁，2024年2月25日，星期天如：第23頁,共50頁，2024年2月25日，星期天二、多肽的合成：要求：氨基酸按一定的次序連接起來達(dá)到一定分子量不外消旋化COOH的保護

比酰胺易水解第24頁,共50頁，2024年2月25日，星期天NH2的保護：第25頁,共50頁，2024年2月25日，星期天§19.3蛋白質(zhì)分類纖維蛋白:

絲、毛、皮、角、爪和甲等球蛋白:

酶和蛋白激素（溶于水、鹽水等結(jié)合蛋白:

與核酸、糖、脂肪及血紅素等結(jié)合

一、結(jié)構(gòu)：四級結(jié)構(gòu)

1、氨基酸組成和順序、

2、肽鏈按:①α－螺旋方式卷曲而成的空間結(jié)構(gòu)（通常）②平行或非平行排列的折疊狀

3、同一根多肽鏈形成螺旋狀，某些部分還折疊起來，鏈的形狀、距離與特定的生理作用有關(guān)。

4、若干分子堆疊形成n根纖維蛋白鏈扭成股，n股又扭成繩狀n根鏈累在一起形成球狀第26頁,共50頁，2024年2月25日，星期天1、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)分子鏈中各種氨基酸結(jié)合的順序。胰島素的一級結(jié)構(gòu)及不同動物胰島素在A鏈中的差異

第27頁,共50頁，2024年2月25日，星期天胰核糖核酸酶的一級結(jié)構(gòu)第28頁,共50頁，2024年2月25日，星期天2、蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)中有二種類型的二級結(jié)構(gòu)α-螺旋型β-折疊型（由肽鏈之間的氫鍵所造成）（由兩條肽鏈或一條肽鏈內(nèi)兩段肽鏈之間形成氫鍵）H-NC=OH-NC=O……δ-δ+氫鍵二級結(jié)構(gòu)是由于肽鍵之間的氫鍵造成。在一個肽鍵的C=O與另一個肽鍵的-NH2之間存在氫鍵。第29頁,共50頁，2024年2月25日，星期天四種不同的α－螺旋第30頁,共50頁，2024年2月25日，星期天反向β－折疊第31頁,共50頁，2024年2月25日，星期天3、蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)維持三級結(jié)構(gòu)的力來自氨基酸側(cè)鏈之間的相互作用。主要包括二硫鍵氫鍵正負(fù)離子間的靜電引力（離子鍵）疏水基團間的親和力（疏水鍵）三級結(jié)構(gòu)

實際上蛋白質(zhì)分子很少以簡單的α-螺旋或β-折疊型結(jié)構(gòu)存在，而是在二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進一步卷曲折疊，構(gòu)成具有特定構(gòu)象的緊湊結(jié)構(gòu)。第32頁,共50頁，2024年2月25日，星期天溶菌酶分子的三級結(jié)構(gòu)胰島素的三級結(jié)構(gòu)第33頁,共50頁，2024年2月25日，星期天4、蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)其中每條肽鏈稱為一個亞基。維護四級結(jié)構(gòu)的主要是靜電引力。蛋白質(zhì)分子中作為一個整體所含有的不止一肽鏈。由多條肽鏈（三級結(jié)構(gòu)）聚合而形成特定構(gòu)象的分子叫做蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)。四級結(jié)構(gòu)第34頁,共50頁，2024年2月25日，星期天血紅蛋白的四級結(jié)構(gòu)

第35頁,共50頁，2024年2月25日，星期天二、蛋白質(zhì)的性質(zhì)1、兩性與等電點蛋白質(zhì)和氨基酸一樣，也是兩性物質(zhì)（在肽鏈中有C-端的COOH；N-端的NH2）有它們的等電點。

不同蛋白質(zhì)，其等電點不相同。在等電點時，蛋白質(zhì)的溶解度最小，因此可以通過調(diào)節(jié)溶液的pH值，使蛋白質(zhì)從溶液中析出，達(dá)到分離或提純的目的。陽離子NH3+PCOOH陰離子PCOO-NH2PNH2COOH兩性離子NH3+PCOO-等電點OH-OH-H+H+第36頁,共50頁，2024年2月25日，星期天2、蛋白質(zhì)的變性

當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)受到物理或化學(xué)因素影響時，可使蛋白質(zhì)二、三級結(jié)構(gòu)的結(jié)合力遭受破壞，肽鏈松散，導(dǎo)致蛋白質(zhì)在理化和生物性質(zhì)上的改變，這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)的變性。如：原來結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)變性后蛋白質(zhì)在變性初期，分子構(gòu)象未遭到深度破壞（只破壞了三級結(jié)構(gòu)，而二級結(jié)構(gòu)未變）那么還有可能恢復(fù)原來的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。可逆變性如果變性過度，就會成為不可逆性，這時二級結(jié)構(gòu)也遭受破壞，無法恢復(fù)。不可逆變性第37頁,共50頁，2024年2月25日，星期天引起蛋白質(zhì)變性的主要因素蛋白質(zhì)變性后表現(xiàn)為：☆溶解度降低、凝固☆喪失生理活性3、蛋白質(zhì)的沉淀

蛋白質(zhì)是高分子化合物，在水溶液中形成的顆粒直徑在1~100nm內(nèi)，具有膠體性質(zhì)，所以蛋白質(zhì)溶液不能通過半透膜。在水溶液中是以膠體形式存在的。（如酸、堿、丙酮、酒精、單寧酸、重金屬鹽等）加熱加壓紫外線激烈搖蕩或攪拌化學(xué)試劑第38頁,共50頁，2024年2月25日，星期天蛋白質(zhì)分子含有肽鍵，-NH2、-COOH、-OH等，可與水分子形成氫鍵而形成一種水化膜，故蛋白質(zhì)在水溶液中不沉淀。-OHH-OH…-H-OH……C-NHOH-OHC-N·HO…NH2H-OH…

如果破壞蛋白質(zhì)在水中溶液中的水化膜，蛋白質(zhì)就會在水溶液中沉淀。破壞水化膜的因素有：（1）鹽析

加入大量的電解質(zhì)如：NaCl、（NH4)2SO4、Na2SO4等，蛋白質(zhì)將會以沉淀析出，這種作用稱為鹽析。鹽析反應(yīng)一般是可逆的，即這種沉淀是不變性的。第39頁,共50頁，2024年2月25日，星期天（2）脫水劑

酒精、丙酮等對水的親和力很大，可以奪取水化膜中的H2O，故蛋白質(zhì)的水化膜被破壞，使蛋白質(zhì)沉淀出來。（3）重金屬鹽

蛋白質(zhì)可以和Hg2+、Cu2+、Pb2+、Ag+等重金屬離子結(jié)合成不溶性蛋白質(zhì)。重金屬有殺菌的作用，即是由于它能沉淀蛋白質(zhì)。Ag++NH3COO-PPNH3COOAg+4、顯色反應(yīng)（1）縮二脲反應(yīng)蛋白質(zhì)與硫酸銅堿性溶液反應(yīng)，呈現(xiàn)紫色，稱為縮二脲反應(yīng)。蛋白質(zhì)紫色絡(luò)合物CuSO4NaOH第40頁,共50頁，2024年2月25日，星期天（2）蛋白黃反應(yīng)蛋白質(zhì)黃色（芳環(huán)上的硝化反應(yīng)）濃HNO3（3）米勒（Millon）反應(yīng)蛋白質(zhì)紅色或磚紅色HgNO3利用該反應(yīng)就可以檢驗蛋白質(zhì)中有無酪氨酸存在。（4）水合茚三酮反應(yīng)

蛋白質(zhì)與稀的水合茚三酮一起加熱呈藍(lán)色。該反應(yīng)主要用于紙上層析。如果蛋白質(zhì)中的氨基酸含有芳香環(huán)(如苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸等)遇到濃HNO3后產(chǎn)生白色沉淀，加鹽時沉淀為黃色。蛋白黃反應(yīng)如果蛋白質(zhì)中的氨基酸含有酚基（如酪氨酸），遇到HgNO3形成有色化合物。米勒反應(yīng)第41頁,共50頁，2024年2月25日，星期天§19.4酶

新陳代謝過程包含著復(fù)雜而有規(guī)律的物質(zhì)與能量的變化。如：綠色植物

H2O+CO2

太陽光能合成糖類物質(zhì)又如：動物以糖、蛋白質(zhì)、脂肪作為修補組織和供給能量的原料，以它們?yōu)槭澄?。完成生長、生殖、肌肉運動等生命活動。

以及生物新陳代謝中的各種化學(xué)反應(yīng)。如果在體外大都需要激烈的物理、化學(xué)作用和較長的時間才能完成。但生物體內(nèi)借助酶的催化下，卻能在常溫、常壓下順利地進行。

酶是對特定的生物化學(xué)反應(yīng)有催化作用的蛋白質(zhì)。（也就是生物體內(nèi)的催化劑）。酶：酶是一類在生物體內(nèi)有催化活性的蛋白質(zhì)。輔酶：與酶蛋白松弛地結(jié)合的輔助因子稱為輔酶。輔基：與酶蛋白緊密地結(jié)合的輔助因子稱為輔基。全酶：酶蛋白與輔助因子結(jié)合后形成的復(fù)合物稱為全酶。第42頁,共50頁，2024年2月25日，星期天一、酶的分類1、按結(jié)構(gòu)分為2、按催化反應(yīng)類型分由單純一組蛋白質(zhì)組成。由蛋白質(zhì)部分加非蛋白質(zhì)部分組成。稱輔酶或輔基單純酶結(jié)合酶能促進底物的氧化還原反應(yīng)的酶，如細(xì)胞色素氧化酶。①氧化還原酶催化底物分子中的某一基團轉(zhuǎn)移到另一底物上去，如轉(zhuǎn)氨酶。②轉(zhuǎn)化酶促進一種化合物分裂為兩種化合物或由兩種化合物合成為一種化合物的反應(yīng)，如碳酸酐酶。⑥裂化酶③水解酶催化水解反應(yīng)，如淀粉酶、脂酶、胃蛋白酶。④合成酶促進兩分子連接起來，如谷氨酰胺合成酶等。⑤異構(gòu)酶促進異構(gòu)化反應(yīng)，如磷酸葡萄糖異構(gòu)酶。第43頁,共50頁，2024年2月25日，星期天二、酶作為生物催化劑有以下幾個特點：

酶的催化專一性和酶的結(jié)構(gòu)特點特別是活性中心的空間結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系。

酶和底物分子之間有一種特殊的三度空間的配合，這種配合類似于鎖和鑰匙的關(guān)系。酶就象一把鑰匙，只能打開一把鎖(特定結(jié)構(gòu)的反應(yīng)底物)。鎖被打開相當(dāng)于生物化學(xué)反應(yīng)的完成。3、立體化學(xué)專一性高可辨別對映體。如：