第十八章氨基酸蛋白质

第十八章氨基酸、多肽与蛋白质和核酸第十八章氨基酸、多肽与蛋白质和核酸目的与要求目的与要求：1、掌握氨基酸的结构、构型、性质，了解氨基酸的分、掌握氨基酸的结构、构型、性质，了解氨基酸的分类和命名。类和命名。2、掌握肽的结构和肽键，了解多肽结构的测定和端基、掌握肽的结构和肽键，了解多肽结构的测定和端基分析；分析；3、了解蛋白质的分类，掌握蛋白质的结构和性质；、了解蛋白质的分类，掌握蛋白质的结构和性质；4、了解酶的组成及分类，掌握酶催化反应的特异性；、了解酶的组成及分类，掌握酶催化反应的特异性；5.了解构成核酸的单体了解构成核酸的单体核苷酸的结构，掌握核酸核苷酸的结构，掌握核酸的结构和生物功能。的结构和生物功能。晓军制作第二节第二节 多肽多肽 教学内教学内容容：第一节第一节 氨基酸氨基酸第五节第五节 核酸核酸第三节第三节 蛋白质蛋白质第四节第四节 酶酶一、分类与命名一、分类与命名 1分类分类181氨基酸 肪族氨基酸、芳香族氨基酸、杂环氨基酸。肪族氨基酸、芳香族氨基酸、杂环氨基酸。据氨基和羧基的相对位置分为：据氨基和羧基的相对位置分为：氨基酸、氨基酸、氨氨基酸和基酸和氨基酸。氨基酸。据氨基和羧基的数目可分为：中性氨基酸、酸性氨据氨基和羧基的数目可分为：中性氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸。基酸和碱性氨基酸。除氨基和羧基外，还可据连的基团（或原子）不一除氨基和羧基外，还可据连的基团（或原子）不一样可分：氢氨基酸样可分：氢氨基酸、烃基氨基酸、烃基氨基酸、羟基氨基酸、羟基氨基酸、氨基、氨基氨基酸氨基酸 等。等。2命名：根据氨基酸的来源或性质命名。命名：根据氨基酸的来源或性质命名。二、氨基酸的构型二、氨基酸的构型 D/L标记法：距羧基最近的手性碳原子为标准。标记法：距羧基最近的手性碳原子为标准。181氨基酸HOCOOHHCH3H2NCOOHHCH3H2NCOOHHRL-乳酸L-丙氨酸L-型氨基酸L-苏氨酸H2NCOOHHCH3HOHD-苏阿糖HOCHOHCH3HOH三、化学性质三、化学性质 1两性（酸碱性）两性（酸碱性）181氨基酸R CH COOHNH2R CH COONH3+-H3 NCHRCOO+-+H2OH3O+H2NCHRCOO-Ka=H3O+H2NCHRCOO-H3 NCHRCOO+-H3 NCHRCOO+-+H2O+HO-H3 NCHRCOOH+HO-Kb=H3 NCHRCOO+-H3 NCHRCOOH+测得甘氨酸的测得甘氨酸的Ka=1.610-10，甘氨酸的，甘氨酸的Kb=2.510-12。而大多数羧酸而大多数羧酸Ka约为约为10-5，大多数脂肪胺的，大多数脂肪胺的Kb约为约为10-4。形成内盐形成内盐 181氨基酸三、化学性质 氨基酸存在形式氨基酸存在形式OH-R CH COOHNH3R CH COONH3+-RCH COONH2-（）（）+正离子两性离子负离子H+OH-H+在等电点时，在等电点时，氨基酸主要氨基酸主要以两性离子以两性离子存在。存在。在 强 碱 性在 强 碱 性溶 液 中 以溶 液 中 以负 离 子 存负 离 子 存在。在。氨基酸在强氨基酸在强酸性溶液中酸性溶液中以正离子存以正离子存在。在。成盐成盐R CH COOHNH2R CH COONH3+-RCH COOHNH2+HClRCH COOHNH3+Cl-RCH COOHNH2+RCH COONH2+NaOH-Na+离子化离子化181氨基酸三、化学性质 RCH COOHNH2+RCH COONH2+-H2OH3O+RCHCOOHNH2+RCHCOOHNH3+H2O+OH-2等电点等电点OH-RCH COOHNH3RCH COONH3+-RCH COONH2-H2OH2O（）（）+正离子两性离子负离子+H3O+等电点：当溶液调节至一定的等电点：当溶液调节至一定的pH值时，氨基酸可以值时，氨基酸可以两性离子的形式存在，将此溶液置于电场中，氨基酸不两性离子的形式存在，将此溶液置于电场中，氨基酸不向电场的任何一极移动，即处于电中性状态，这时溶液向电场的任何一极移动，即处于电中性状态，这时溶液的的pH值称为氨基酸的等电点，通常以值称为氨基酸的等电点，通常以pl表示。表示。181氨基酸三、化学性质 氨基酸在等电点时，溶解度最小。可用调节氨基氨基酸在等电点时，溶解度最小。可用调节氨基酸等电点的方法分离氨基酸的混合物。酸等电点的方法分离氨基酸的混合物。碱性氨基酸需加入碱将溶液调到等电点，故碱性氨基酸需加入碱将溶液调到等电点，故其等电点大于其等电点大于7。等电点一般在。等电点一般在7.610.8之间。之间。酸性氨基酸需加入酸将溶液调到等电点，故酸性氨基酸需加入酸将溶液调到等电点，故其等电点小于其等电点小于7。等电点一般在。等电点一般在2.83.2之间。之间。pH值：值：中性氨基酸的等电点小于中性氨基酸的等电点小于7（负离子要多些）。（负离子要多些）。等电点一般在等电点一般在56.3之间。之间。pHpI氨基酸以负离子形式存在。氨基酸以负离子形式存在。3氨基酸的反应氨基酸的反应 181氨基酸三、化学性质 氨基酰化氨基酰化R COClRCH COOHH2N+RCRCH COOHHNO+HCl 氨基的烃基化氨基的烃基化R CH2ClRCH COOHH2N+RCH2RCH COOHHN+HCl 与亚硝酸反应与亚硝酸反应RCH COOHNH2+HNO2RCH COOHOH+N2+H2O与茚三酮反应与茚三酮反应-氨基酸的特有反应氨基酸的特有反应（鉴别（鉴别-氨基酸）氨基酸）181氨基酸三、化学性质 PH57茚三酮H2NCHCOOHR+OHOHOONOOOO2+RCHOCO23H2O+氨基酸羧基的反应氨基酸羧基的反应RCHCOOHH2NRCHCOORH2NNH2NH2RCH C-NH-NH2H2NOHONORCH C-N3H2NORCH COORH2NRCH C-N3ZHNO+RCH COORHNRCH CZHNO 受热反应受热反应 181氨基酸三、化学性质 NH2CCHH3COOHNH2CCH CH3OHO+HNCCHH3CONHCCH3O3,6-二甲基-2,5-哌嗪二酮H2NCHRCH2COOHHCCHRCOOH+NH3H2NCHRCH2CH2COOH+H2OHNCHRCH2CH2CO-氨基酸-内酰胺四、物理和光谱性质四、物理和光谱性质1氨基酸都是无色结晶。氨基酸都是无色结晶。181氨基酸 2氨基酸溶于水，在等电点时溶解度最小。由于氨基酸溶于水，在等电点时溶解度最小。由于它具两性离子的结构，一般难溶于非极性有机溶剂。它具两性离子的结构，一般难溶于非极性有机溶剂。3氨基酸氨基酸IR：1600cm-1处有一羧负离子的吸收带（处有一羧负离子的吸收带（1720 cm-1没有羧基没有羧基的典型谱带）。的典型谱带）。在在3100-2600 cm-1间有一强而宽的间有一强而宽的N-H键伸缩吸收带。键伸缩吸收带。返回一、肽和肽键一、肽和肽键氨基酸分子间的氨基与羧基失水，以酰胺键（肽键）相连氨基酸分子间的氨基与羧基失水，以酰胺键（肽键）相连而成的化合物叫做肽。而成的化合物叫做肽。182 多肽 1肽键肽键CNHO肽键H2N CHRCHNHCRCOOHO12二肽H2N CHRCHNHCRCO12三肽HNOCHRCOOH32肽的结构肽的结构H2N CH2CHNOHCCH3COOH（）甘氨酰-丙氨酸，简写为甘-丙（Gly-Ala）H2N CHCHNOCH2COOH丙氨酰-甘氨酸，简写为丙-甘（Ala-Gly）CH3（）C端：保留游离的羧基；端：保留游离的羧基；N端：保留游离的氨基。端：保留游离的氨基。3多肽的命名多肽的命名一、肽和肽键一、肽和肽键NH2CHCH2CH2CHNOCHC谷氨酰-半胱氨酰-甘氨酸简写为谷-半胱-甘（Glu-Cys-Gly）HOOCCH2HNH2CCOOHSHO这是我国于这是我国于1965年成功年成功合成了世界上第一个具合成了世界上第一个具有生物活性的蛋白质有生物活性的蛋白质-牛胰岛素。牛胰岛素。182 多肽 1分子量大小的测定（相对分子质量）分子量大小的测定（相对分子质量）182 多肽 二、多肽结构的测定和端基分析二、多肽结构的测定和端基分析 2氨基酸的定量分析氨基酸的定量分析 3测定测定N端和端和C端端 2，4二硝基氟苯法二硝基氟苯法(DNFBDintrofluorobenzene法法)O2NO2NNHCH CHNOCHCRRHN CH COOHOR123水解O2NO2NNHCH COOHR1H2NCHCOOHR2H2N CH COOHR3+H2N CHCHNOCHCRRHN CH COOHOO2NO2NR123F+异硫氰酸酯法异硫氰酸酯法182 多肽 二、多肽结构的测定和端基分析二、多肽结构的测定和端基分析 H2N CHCHNOCHCORR12N+CSOH-N CSNHCH CHNOCHCORR12稀酸HH2NCHCOR2+NCSNHCCHRO苯乙内酰硫脲酶水解酶水解4肽链选择性地裂解并鉴定肽链选择性地裂解并鉴定返回测定测定C端端183 蛋白质一、蛋白质的分类一、蛋白质的分类1 1根据蛋白质的形状分为：根据蛋白质的形状分为：纤维蛋白质。纤维蛋白质。如丝蛋白、角蛋白等；如丝蛋白、角蛋白等；球蛋白。如蛋清蛋白、酪蛋白等。球蛋白。如蛋清蛋白、酪蛋白等。2 2根据蛋白质的化学组成分为：根据蛋白质的化学组成分为：单纯蛋白质单纯蛋白质 结合蛋白质结合蛋白质3 3根据蛋白质的功能分为：根据蛋白质的功能分为：活性蛋白质。活性蛋白质。非活性蛋白质：非活性蛋白质：二、蛋白质的分子结构二、蛋白质的分子结构1.氨基酸在蛋白质多肽链中的排列顺序氨基酸在蛋白质多肽链中的排列顺序2.肽键是蛋白质一级结构的基本结构键。肽键是蛋白质一级结构的基本结构键。183 蛋白质OHNH亮丝苏半半谷异甘2二、蛋白质的分子结构二、蛋白质的分子结构 氢键氢键 183 蛋白质 疏水作用疏水作用 盐键盐键 范德华引力范德华引力 -螺旋：一条肽链可以通过一个酰胺键中羰基的氧与另螺旋：一条肽链可以通过一个酰胺键中羰基的氧与另一酰胺键中氨基的氢形成氢键而绕成螺旋形结构。一酰胺键中氨基的氢形成氢键而绕成螺旋形结构。-折叠片：由链间的氢键将肽拉在一起形成折叠片：由链间的氢键将肽拉在一起形成“片片”状的结状的结构。构。二、蛋白质的分子结构二、蛋白质的分子结构183 蛋白质1.蛋白质在二级结构形式的基础上进一步盘曲蛋白质在二级结构形式的基础上进一步盘曲.折叠折叠而形成特定格式的三级结构而形成特定格式的三级结构2.三级结构主要依靠疏水键三级结构主要依靠疏水键3.具有三级结构的某些蛋白质多肽链即可表现生物具有三级结构的某些蛋白质多肽链即可表现生物学活性学活性二、蛋白质的分子结构二、蛋白质的分子结构183 蛋白质1.不少蛋白质是由两个以上具有三级结构的多肽链组成的。这些多肽链之间没有共价键连接，而是借次级键缔合在一起。蛋白质的这种结构形式称为蛋白质的四级结构。2.此类蛋白质只有完整四级结构才有生物学活性二、蛋白质的分子结构二、蛋白质的分子结构183 蛋白质三、蛋白质的理化性质三、蛋白质的理化性质阳离子PHPI两性离子 PH=PI183 蛋白质两性和等电点两性和等电点 蛋白质在等电点时水溶性最小，在蛋白质在等电点时水溶性最小，在电场中既不向阳极移动，也不向阴极电场中既不向阳极移动，也不向阴极 三、蛋白质的性质三、蛋白质的性质 183 蛋白质 蛋白质形成胶体溶液，它具有一定稳定性，主要蛋白质形成胶体溶液，它具有一定稳定性，主要原因是：原因是：蛋白质分子中含有许多亲水基如：蛋白质分子中含有许多亲水基如：-COOH、-NH2、-OH等，它们外在颗粒表面，在水溶液中能与等，它们外在颗粒表面，在水溶液中能与水起水合作用形成水化膜，水化膜的存在增强了蛋白水起水合作用形成水化膜，水化膜的存在增强了蛋白质的稳定性。质的稳定性。蛋白质是两性化合物，颗粒表面都带有电荷，由蛋白质是两性化合物，颗粒表面都带有电荷，由于同性电荷相互排斥，使蛋白质分子间不会互相凝聚。于同性电荷相互排斥，使蛋白质分子间不会互相凝聚。胶体性质胶体性质 183 蛋白质沉淀沉淀 三、蛋白质的性质三、蛋白质的性质 盐析法盐析法 重金属法重金属法可逆沉淀可逆沉淀不可逆沉淀不可逆沉淀水解水解 蛋白质蛋白质 胨胨多肽多肽氨基酸氨基酸 1.蛋白质在某些理化因素的作用下，其空间结构受到破蛋白质在某些理化因素的作用下，其空间结构受到破坏坏，从而改变其理化性质，并失去其生物活性，称为蛋白，从而改变其理化性质，并失去其生物活性，称为蛋白质的变性。质的变性。2.变性的实质是破坏了蛋白质变性的实质是破坏了蛋白质的空间结构，并不引起一级的空间结构，并不引起一级 结构的改变。结构的改变。三、蛋白质的性质三、蛋白质的性质 变性变性 183 蛋白质183 蛋白质三、蛋白质的性质三、蛋白质的性质 显色反应显色反应 与水合茚三酮反应：呈现蓝紫色（和氨基酸一样）。与水合茚三酮反应：呈现蓝紫色（和氨基酸一样）。缩二脲反应：蛋白质和缩二脲在缩二脲反应：蛋白质和缩二脲在NaOH溶液中加入溶液中加入CuSO4稀溶液时会呈现红紫色。稀溶液时会呈现红紫色。黄蛋白反应黄蛋白反应 返回米勒反应米勒反应一、酶的组成一、酶的组成184 酶单纯蛋白酶单纯蛋白酶结合蛋白酶结合蛋白酶二、酶蛋白催化反应的特异性二、酶蛋白催化反应的特异性 1 1具有一般催化剂的共性具有一般催化剂的共性 2 2具有化学选择性具有化学选择性 3 3具有立体化学选择性具有立体化学选择性 4 4一般在温和的条件下进行催化作用一般在温和的条件下进行催化作用 三、酶的分类和命名三、酶的分类和命名 184 酶1 1按其催化类型可分为按其催化类型可分为:氧化还原酶氧化还原酶 转移酶转移酶 水解酶水解酶 裂解酶裂解酶 异构酶异构酶 连接酶连接酶2 2酶的命名有习惯命名和系统命名两种酶的命名有习惯命名和系统命名两种 原则原则1 1：根据所作用物命名。：根据所作用物命名。原则原则2 2：根据催化反应的性质及类型命名。：根据催化反应的性质及类型命名。系统命名法：系统命名法：习惯命名法：习惯命名法：返回一、核苷酸一、核苷酸构成核酸的单体构成核酸的单体1核苷酸中存在碱基。核苷酸中存在碱基。嘧啶衍生物：脲嘧啶、胞嘧啶、胸嘧啶。嘧啶衍生物：脲嘧啶、胞嘧啶、胸嘧啶。嘌呤衍生物：腺嘌呤和鸟嘌呤。嘌呤衍生物：腺嘌呤和鸟嘌呤。2两种核苷：核糖核酸（两种核苷：核糖核酸（RNA）脱氧核糖核酸（脱氧核糖核酸（DNA）3核苷酸：核苷的磷酸酯。核苷酸：核苷的磷酸酯。185 核酸 二、核酸的结构二、核酸的结构1核酸的一级结构：核酸的一级结构：是指核酸中各核苷酸单位的排列次序。是指核酸中各核苷酸单位的排列次序。185 核酸 2核酸的二级结构核酸的二级结构 DNA的双螺旋结构：的双螺旋结构：三、核酸的生物功能三、核酸的生物功能 185 核酸 返回