氨基酸多肽蛋白质和核酸

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Chapter4,第四章,氨基酸、多肽、蛋白质和核酸,1,教学内容,1.,概述,2.,氨基酸,2.1,氨基酸的构型、分类和命名,2.2,氨基酸的性质,2.2.1-,氨基酸的物理性质,2.2.1-,氨基酸的化学性质,2.3,氨基酸的制备,2.4,氨基酸的拆分,2,3.,多肽,3.1,多肽的组成和命名,3.1.1,肽和肽键,3.1.2,肽的命名,3.2,多肽结构的测定,3.3,多肽的合成,4.,蛋白质,4.1,蛋白质的分类,4.2,蛋白质的结构,4.3,蛋白质的性质,3,5.,核酸,5.1,核酸的组成,5.2,核酸的结构,5.3,核酸的性质,5.4,核酸的生物功能,4,蛋白质和核酸,是生命现象的物质基础，是参与生物体内各种生物变化最重要的组分。蛋白质存在于一切细胞中，它们是,构成人体和动植物的基本材料,如肌肉、毛发、皮肤、指甲、血清、血红蛋白、神经、激素、酶等。生物体内一切组织的基本组成部分除水外，细胞内80都是蛋白质,.,蛋白质在有机体中承担不同的,生理功能,，它们供给肌体营养、输送氧气、防御疾病、控制代谢过程、传递遗传信息、负责机械运动等 。,1,、概述,5,如：,酶（球蛋白）机体内起催化作用,激素（蛋白质及其衍生物）调解代谢,血红蛋白运输,O,2,和,CO,2,抗原抗体免疫作用,实验发现：,蛋白质被酸、碱或蛋白酶催化水解，最终均产生,-,氨基酸。,a,-,氨基酸是组成蛋白质的基石，蛋白质与生命起源和生命活动密切相关。,6,氨基酸是羧酸分子中烃基上的氢原子被氨基（,-NH,2,）取代后的衍生物,含有氨基和羧基两种官能团。,2,、氨基酸,目前已发现的天然氨基酸约有,300,种，构成蛋白质的氨基酸约有,30,余种，其中常见的有,20,余种，人们把这些氨基酸称为,蛋白氨基酸。,其它不参与蛋白质组成的氨基酸称为,非蛋白氨基酸。,7,这些,-,氨基酸中除甘氨酸外，都含有手性碳原子，有旋光性。其构型一般都是,L-,型（某些细菌代谢中产生极少量,D-,氨基酸）。,L-,氨基酸,构成蛋白质的,20,余种常见氨基酸中除脯氨酸外，都是,-,氨基酸，其结构可用通式表示：,2.1,氨基酸的构型、分类和命名,(1),构型,8,氨基酸的构型也可用,R,、,S,标记法表示。,(2),分类,a.,根据,-,氨基酸中,R-,基团的碳架结构不同，,-,氨基酸可分为脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸和杂环族氨基酸 。,绝大多数,-,氨基酸的绝对构型为,S,型,!,9,b.,根据氨基结构不同可分为,：,脯氨酸,色氨酸,精氨酸,组氨酸,N,C,H,C,H,C,N,H,C,H,2,C,H,(,N,H,2,),C,O,O,H,10,c.,氨基酸按分子中所含,NH,2,和,COOH,的相对位置，可将其分为：,在这些类氨基酸中，与人关系最为密切的是,-,氨基酸,是构成蛋白质的基本单元。,11,d.,根据,-,氨基酸分子中氨基（,-NH2,）和羧基（,-COOH,）的数目不同，,-,氨基酸还可分为中性氨基酸（羧基和氨基数目相等）、酸性氨基酸（羧基数目大于氨基数目）、碱性氨基酸（氨基的数目多于羧基数目）。,(3),命名,系统命名、俗名、缩写符号表示,12,常用英文名称缩写符号（通常为前三个字母）或用中文代号表示。,例如甘氨酸可用,Gly,或,G,或“甘”表示。,氨基酸的系统命名法与其它取代羧酸的命名相同，即以羧酸为母体命名。,氨基酸的俗名是据来源进行命名例如氨基乙酸因具有甜味称为甘氨酸、丝氨酸最早来源于蚕丝而得名。,13,氨基乙酸， 甘氨酸,(,中性,),，甘,，,Gly,4-,甲基,-2-,氨基戊酸，亮氨酸,(,中性,),，亮, Leu,2-,氨基戊二酸， 谷氨酸,(,酸性,),， 谷, Glu,2,6-,二氨基己酸，赖氨酸,(,碱性,),，赖,Lys,14,列出19种,蛋白,氨基酸：,NH,2,CH,2,COOH,甘氨酸,Gly 5.97,丙氨酸,Ala 6.00,*颉氨酸,Val 5.96,*异亮氨酸,Ile 5.98,I、,中性,(*为必要氨基酸）,结构 名称 缩写 等电点,15,结构,名称 缩写 等电点,*亮氨酸,Leu 6.02,*苯丙氨酸,Phe 5.48,半光氨酸,Cys 5.07,*苏氨酸,Thr 5.6,谷氨酸,Gln 5.56,天冬氨酸,Asn 5.07,16,结构,名称 缩写 等电点,*蛋氨酸,Met 5.47,丝氨酸,Ser 5.68,脯氨酸,pro 6.30,酪氨酸,Tyr 5.66,*色氨酸,Trp 5.89,17,结构,名称 缩写 等电点,II,酸性,天冬氨酸,Asp 2.77,谷氨酸,Glu 3.22,III,碱性,*赖氨酸,Lys 9.74,精氨酸,Arg 10.76,组氨酸,His 7.59,18,组成蛋白质的氨基酸中，有,八种,动物自身不能合成，必须从食物中获取，缺乏时会引起疾病，被称为必,需氨基酸,。,19,2.2,氨基酸的性质,2.2.1 -,氨基酸的物理性质,（自学）,-,氨基酸一般为无色晶体，,熔点,比相应的羧酸或胺类要高，一般为,200300,（许多氨基酸在接近熔点时分解）。除甘氨酸外，其它的,-,氨基酸都有,旋光性,(optical activity),。大多数氨基酸,易溶于水，而不溶于有机溶剂,。,20,2.2.2,-,氨基酸的化学性质,氨基酸分子中既含有氨基又含有羧基，因此它具有羧酸和胺类化合物的性质；同时，由于氨基与羧基之间相互影响及分子中,R-,基团的某些特殊结构，又显示出一些特殊的性质,。,21,一、两性,分子中同时含有碱性的氨基和酸性的羧基既可以与酸发生反应，也可以和碱发生反应。,氨基酸既是酸又是碱,!,22,内盐,(inner salt),：,氨基酸本身的氨基与羧基作用,形成的盐，称为内盐。,丙氨酸,谷氨酸,偶极离子,(dipolar ion),：,内盐分子同时具有两种离,子的性质，称为偶极离子，又称两性离子。,23,内盐特点：,熔点高（分解）,难溶于有机溶剂,组氨酸,24,氨基酸在溶液中存在下列平衡：,如果在某一,pH,值下，氨基酸所带正电荷的数目与负电荷的数目正好相等，即,净电荷为零,，则称该,pH,值为该氨基酸的,等电点,(pI),。,25,(1) pI,与电离常数,pK,之间的关系,说明：,中性氨基酸,（,Neutral amino acids,）,pI = (pK,1,+ pK,2,)/2,酸性氨基酸（,Acidic amino acids,）,pI = (pK,1,+ pK,RCOOH,)/2,碱性氨基酸,（,Basic amino acids,）,pI = (pK,1,+ pK,RNH2,)/2,26,(2),等电点时，,氨基酸,几乎全部以两性离子,I(,偶极离子,),的形式存在,并伴以极少量、相等的,II,和,III,是电中性的。,(3),处于等电点的氨基酸，,偶极离子与,H2O,的亲合力小于正、负离子状态,因此，,其溶解度最小,易沉淀,。,中性氨基酸的等电点：,pI=5.66.3,酸性氨基酸的等电点：,pI=2.83.2,碱性氨基酸的等电点：,pI=7.610.8,27,(,一,),与亚硝酸的反应,用于定量分析，根据放出的,N2,的体积，可以算出样品的,伯氨基的含量,。,二、氨基酸中氨基的反应,这个方法称为,范斯莱克（,Van Slyke,）氨基测定法，,可用于氨基酸定量和蛋白质水解程度的测定。,28,(,二,),与,2,4-,二硝基氟苯反应,氨基酸能与,2,4-,二硝基氟苯（,DNFB,）反应生成,N-,（,2,4-,二硝基苯基）氨基酸，简称,N-DNP-,氨基酸。这个化合物显黄色，可用于氨基酸的比色测定。,桑格尔,（,Sanger,）,反应,29,(,三,),氨基酰化,苄氧甲酰氯,作为酰化剂，与氨基酰化后，对以后应用的试剂（如,SOCl,2,）较稳定，这个试剂易引入，还能 用多种方法把它脱来，所以，在合成蛋白质的过程中，作为氨基的保护基团。,30,(,四,),氧化脱氨反应,氨基酸分子的氨基可以被双氧水或高锰酸钾等氧化剂氧化，生成,-,亚氨基酸，然后进一步水解，脱去氨基生成,-,酮酸。,OH O,O H,2,O | -NH,3,R-CH-COOH,R-C-COOH,R-C-COOH,R-C- COOH,|,|,NH,2,NH NH,2,-,亚氨基酸,-,羟基,-,氨基酸,生物体内在酶催化下，氨基酸也可发生氧化脱氨反应，这是生物体内蛋白质分解代谢的重要反应之一,。,31,(,五,),与甲醛的反应,32,三、氨基酸中羧基的反应,(,一,),与醇反应,氨基酸在无水乙醇中通入干燥氯化氢，加热回流时生成氨基酸酯。,O O,干,HCl ,R-CH-C-OH + C,2,H,5,-OH R-CH-C-O-C,2,H,5,+ H,2,O,| |,NH,2,NH,2,33,(,二,),脱羧反应,将氨基酸缓缓加热或在高沸点溶剂中回流，可以发生脱羧反应生成胺。,生物体内的脱羧酶也能催化氨基酸的脱羧反应，这是蛋白质腐败发臭的主要原因。例如赖氨酸脱羧生成,1,5-,戊二胺（尸胺）。,H,2,N-CH,2,(CH,2,),3,-CH-COOH H,2,N-(CH,2,),5,-NH,2,|,NH,2,戊二胺（尸胺）,34,四、氨基酸中氨基和羧基共同参与的反应,(,一,),与金属离子形成配合物,某些氨基酸与某些金属离子能形成结晶型化合物，有时可以用来沉淀和鉴别某些氨基酸。例如二分子氨基酸与铜离子能形成,深紫色配合物结晶,35,茚茚三酮 水合茚三酮,(,二,),与水含茚三酮的反应,36,（蓝紫色）,鉴别含有游离氨基的,a,-,氨基酸！,肽、蛋白质有此反应！,37,(,三,),脱羧失氨作用,氨基酸在酶的作用下，同时脱去羧基和氨基得到醇 。,酶,(CH,3,),2,CH-CH,2,-CH-COOH + H,2,O (CH,3,),2,CH- CH,2,- CH,2,OH + CO,2,+NH,3,NH,2,工业上发酵制取乙醇时，杂醇就是这样产生的,！,38,(,四,),成肽反应,39,-,氨基酸受热时发生分子间脱水生成交酰胺,五、氨基酸的受热分解反应,-,氨基酸 交酰胺,(,二酮吡嗪,),40,-,氨基酸,-,不饱和酸,-,氨基酸 内酰胺,-,或,-,氨基酸受热时发生分子内脱水生成内酰胺,-,氨基酸受热时不发生脱水反应，而是失氨生成不饱和酸。,41,2.3,氨基酸的制备（自学）,(,一,),由醛（或酮）制备,一、,蛋白质水解,三、化学合成,（,斯特雷克,strecker,法,）,二、微生物发酵法,O,H,2,H,+,蛋白质,多肽,二肽,-,氨基酸,a,42,(2),盖布瑞尔法,(Gabriel,法,),(,二,)-,卤代酸的氨解,43,蛋氨酸,44,(,三,),由丙二酸酯合成,45,2.4,氨基酸的拆分（自学）,合成方法得到的氨基酸通常是外消旋体混合物，可用多种方法拆分。其中用酶拆分是重要的方法之一。,46,3.,多 肽,3.1,多肽的组成和命名,2,个氨基酸形成肽,二肽,3,个氨基酸形成肽,三肽,3.1.1,肽和肽键,一分子氨基酸中的羧基与另一分子氨基酸分子的氨基脱水而形成的酰胺叫做肽，其形成的酰胺键称为,肽键。,47,由,n,个,-,氨基酸缩合而成的肽称为,n,肽，由多个,-,氨基酸缩合而成的肽称为,多肽。,一般把含,100,个以上氨基酸的多肽（有时是含,50,个以上）称为蛋白质，分子量,10000,。,许多多肽本身有重要的生理作用！,后叶催产素,八肽,胰岛素,五十一肽,48,3.1.2,肽的命名,根据组成肽的氨基酸的顺序从,N,端向,C,端命名称为,某氨酰某氨酰,某氨酸或（某氨酰,某氨酰,某氨酸）（,或简写为某、某、某）。,49,无论肽链有多长，在链的两端一端有游离的氨基（,NH,2,），称为,N,端,；链的另一端有游离的羧基（,-COOH,），称为,C,端,。,50,N,端,C,端,命名： 甘氨酰,酪氨酰,丙氨酸,简称： 甘,酪,丙,符号表示,：,Gly-Tyr-Ala,51,3.2,多肽结构的测定,多肽结构的测定目的：, 了解某一多肽是由哪些氨基酸组成的；, 各种氨基酸的相对比例；, 确定各氨基酸的排列顺序。,多肽结构测定步骤：,A.,测定分子量；,B.,氨基酸的定量分析；,C.,端基分析（测定,N,端和,C,端）；,D.,肽链的选择性断裂及鉴定。,52,C,端基分析（测定,N,端和,C,端）,A.,测定分子量；,B.,氨基酸的定量分析；,53,（,1,）测定,N,端（有两种方法）,a . 2,4-,二 硝基氟苯法,桑格尔,(Sanger),法,N-,（,2,4-,二硝基苯基）氨基酸，简称,N-DNP-,氨基酸。,缺点,:,所有的肽键都被水解掉了！,54,（,2,）测定,C,端,异硫氰酸苯酯,(Ph-N=C=S),法,艾德曼,(,Edman,),降解法。,a.,多肽与肼反应,b.,羧肽酶水解法,55,D,肽链的选择性断裂及鉴定,不同蛋白水解酶能水解特定的肽键：,多肽, 小肽，然后分析。,胰蛋白酶,只水解羰基属于赖氨酸、精氨酸的肽键；,糜蛋白酶,水解羰基属于苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸的 肽键。,56,57,3.3,多肽的合成,要使各种氨基酸按一定的顺序连接起来形成多肽是一项十分复杂的化学工程，需要解决下列问题：,a.,氨基酸按一定的次序连接起来；,b.,达到一定分子量；,c.,不外消旋化（缓和的条件）。,要求：,A,保护,-NH2,或,-COOH,；,B,活化反应基团（活化,-NH2,或,-COOH,）；,C,生物活性。,58,COOH,的保护,59,NH,2,的保护：,60,多肽合成仪,(,计算机控制，自动化,)-,商品化,1969,年,Merrifield-,固相多肽合成法,Merrifield -,获,1984,年诺贝尔化学奖,1965,年,我国首先人工合成了具有生理活性的牛胰岛素,是研究蛋白质的结构及合成的重大成就。,61,4,、蛋 白 质（自学）,B.,根据组成分：,（,1,）单纯蛋白质,其水解最终产物是,-,氨基酸,（,2,） 结合蛋白质,-,氨基酸,+,非蛋白质（基）,4.1,蛋白质的分类,A.,根据蛋白质的形状分为：,（,1,）纤维蛋白质 如丝蛋白、角蛋白等；,（,2,）球状蛋白质 如蛋清蛋白、酪蛋白、血红,蛋,白、,-,球代表蛋白（感冒抗体）等。,62,（,1,） 活性蛋白 按生理作用不同又可分为；酶、激素、抗体、收缩蛋白、运输蛋白等。,（,2,）非活性蛋白 担任生物的保护或支持作用的蛋白，但本身不具有生物活性的物质。,C.,根据蛋白质的功能分,63,4.2,蛋白质的结构,A,蛋白质的一级结构,氨基酸组成和顺序,分四级结构,一级结构决定生物活性,!,甘,-,异亮,-,缬,-,谷,-,谷,-,半胱,-,半胱,-,丙,-,丝,-,缬,-,半胱,-,丝,-,亮,-,酪,-,谷,-,亮,-,谷,-,天冬,-,酪,-,半胱,苯丙,-,缬,-,天冬,-,谷,-,组,-,亮,-,半胱,-,甘,-,丝,-,组,-,亮,-,缬,谷,丙,亮,酪,亮,缬,半胱,苏,赖,脯,苏,酪,苯丙,苯丙,甘,精,谷,甘,S,S,S,S,S,S,N,H,2,N,H,2,N,H,2,N,H,2,N,H,2,A,链：,B,链：,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19,30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20,天冬,21,牛胰岛素,氨基酸在蛋白质肽链中排列的顺序叫做蛋白质的一级结构。,64,（,1,）,螺旋,（,2,）,平行或非平行排列的折叠状,肽链,B.,蛋白质的二级结构,多肽链中互相靠近的氨基酸通过氢键的作用而形成的多肽在空间排列（构象）或,蛋白质肽链的排列形状,称为蛋白质的二级结构。,65,（,1,）,a,-,螺旋,二级结构,(,a,-,螺旋,),在一个方向，向下,66,多肽链,b,-,折叠形构象,（,2,）,b,-,折叠形,67,C,为,sp,2,，,N,近似,sp,2,必在一个平面内,不能旋转,可以旋转,68,69,由蛋白质的,肽链,（二级结构）在空间盘绕、折叠、卷曲而形成的更为复杂的空间构象称为蛋白质的,三级结构,。,C,蛋白质的三级结构,同一根多肽链形成螺旋状（弹簧），某些部分还折叠起来（与,S,S,键、正负电荷、疏水作用及氢键有关），链的形状、距离与特定的生理作用，高选择性的催化作用有关。,70,蛋白质的三级结构,71,D,蛋白质的四级结构,由一条或几条多肽链构成蛋白质的最小单位称为蛋白质亚基，由几个亚基借助各种副键的作用而构成的一定空间结构称为蛋白质的四级结构。若干分子堆叠形成（纤维蛋白的,n,根链扭成一股，,n,股有扭成绳索状；,n,根链累在一起形成球状）,72,蛋白质的四级结构,73,4.3,蛋白质的性质,A,两性及等电点,B,胶体性质与沉淀作用,C,蛋白质的变性,D,蛋白质的颜色反应（自学内容）,74,多肽链中有游离的氨基和羧基等酸碱基团，具有两性。,A,两性及等电点,75,B,胶体性质与沉淀作用,（,1,）可逆沉淀,（盐析）,胶体性质,:,分子颗粒直径在,0.1,0.001u.,表面带电同电排斥、不粘合；蛋白质的胶体稳定性靠双电层 结构和水化膜维持,。,76,盐析作用的特征：,1),蛋白质的构象基本不变；,2),保持原有生理活性；,3),盐析是可逆沉淀，当加入大量水稀,释时，沉淀会溶解。,77,蛋白质与重金属盐作用，或在蛋白质溶液中加入有机溶剂（如丙酮、乙醇等）则发生不可逆沉淀。,不可逆沉淀的特征：,1),蛋白质的空间构象遭到破坏；,2),失去原有理化性质和生理活性，使蛋白质变性。,（,2,）不可逆沉淀,-,变性作用,78,C,蛋白质的变性,变性条件：,物理因素：干燥、加热、高压、振荡或搅拌、,紫外线、,X,射线、超声等等。,化学因素：强酸、强碱、尿素、重金属盐、生,物碱试剂（三氯乙酸、乙醇等）,有,机试剂,(,苯酚、甲醛等,),。,蛋白质与重金属盐作用，或在蛋白质溶液中加入有机溶剂（如丙酮、乙醇等）则发生不可逆沉淀。,79,变性后的特点：, 丧失生物活性；, 溶解度降低；, 易被水解（对水解酶的抵抗力减弱）。,80, 种子的贮存；, 人体衰老（缓慢变性）；, 防止紫外光灼伤皮肤。,变性作用的应用：, 消毒、杀菌、点豆腐等；, 排毒（重金属盐中毒的急救）；, 肿瘤的治疗（放疗杀死癌细胞）。,变性作用的防治：,81,注意：, 变性是蛋白质结构本质的改变；, 沉淀不一定是变性；, 变性不一定都产生沉淀；, 不可逆沉淀一定使蛋白质变性,。,一、二级结构、氢键的破坏,不可逆变性,三级结构 ,S,S, 的破坏,可逆变性,82,D,蛋白质的颜色反应（自学内容）,（,1,）缩二脲反应,蛋白质与新配置的碱性硫酸铜溶液 反应，呈紫色，称为,缩二脲反应,。,（,2,）蛋白黄反应,蛋白质中含有苯环的氨基酸，遇浓 硝酸发生硝化反应而生成黄色硝基化合物的反应称为,蛋白黄反应。,（,3,）茚三酮反应,蛋白质与稀的茚三酮溶液共热，即呈现,蓝色,。,（,4,）米勒反应,蛋白质中酪氨酸的酚基遇到硝酸汞的硝酸溶液。,83,蛋白质的重要颜色反应,反应名称,试剂,现象,反应基团,使用范围,茚三酮反应,水合茚三酮试剂,蓝紫,游离氨基,氨基酸，蛋白质，多肽,二缩脲反应,稀碱，稀硫酸铜溶液,粉红,蓝紫,二个以上肽键,多肽，蛋白质,黄蛋白反应,浓硝酸、加热、稀,NaOH,黄,橙黄,苯基,含苯基结构的多肽及蛋白质,米隆反应,米隆试剂,*,、加热,白,肉红,酚基,含酚基的多肽及蛋白质,乙醛酸反应,乙醛酸试剂、浓硫酸,紫色环,吲哚基,含吲哚基的多肽及蛋白质,*,米隆试剂是硝酸汞、亚硝酸汞、硝酸、亚硝酸的混合溶液,84,核酸是储存、复制及表达生物遗传信息的生物高分子化合物。任何有机体包括病毒、细菌、植物和动物等，都含有核酸。,核酸可分为,核糖核酸,（,RNA,）和,脱氧核糖核酸,（,DNA,）两类；,RNA,主要存在于细胞质中，控制生物体内蛋白质的合成；,DNA,主要存在于细胞核中，决定生物体的繁殖、遗传及变异。因此，,在生物的个体发育、生长、繁殖和遗传变异等生命过程中起着极为重要的作用，核酸化学是分子生物学和分子遗传学的基础,。,5,、核 酸 （自学）,85,蛋白质,核蛋白,核酸,核苷酸,核苷,戊糖,碱基,（杂环碱,）,磷酸,我国于,1981,年全合成出了酵母丙氨酸,t-RNA,，标志着我国在核酸研究上已达到世界先进水平。,5.1,核酸的组成,86,(1).,元素组成：,C,H,O,N,P,无机酸,戊糖,含氮碱基,RNA,磷 酸,核糖,A C G,U,DNA,磷 酸,脱氧核糖,A C G,T,(2).,化学成分组成：,87,b,-D-,呋喃核糖,a,-D-,呋喃核糖,b,-D-,呋喃脱氧核糖,a,-D-,呋喃脱氧核糖,A.,核糖和,2-,脱氧核糖,88,B.,碱基,核苷酸中的碱基主要有五种，是嘧啶或嘌,呤的衍生物。,胞嘧啶，脲嘧啶，胸腺嘧啶，腺嘌呤，鸟嘌呤。,C U T A G,89,（,1,）核苷,由,RNA,水解而得,C,核苷,90,（,2,）,2-,脱氧核苷,由,DAN,水解而得,91,D,核苷酸,核糖,C5,上的羟基与磷酸酯化便得到核苷酸。,92,5.2,核酸的结构,A,核酸的一级结构,可分为三级,93,其中,R,1,、,R,2,、,R,3,、,R,4,表示碱基，,P,表示磷酸基，一竖表示糖分子，,2,、,3,、,5,表示糖中,C,原子编号。,RNA,或,DNA,中的多核苷酸链，可用简化的示意法来表示。,94,B.,DNA,的二级结构,二级结构：多核苷酸链内或链与链之间通过氢键折叠卷曲的构象。,DNA,的二级结构为右手双股螺旋结构,95,T-A,碱基配对,G-C,碱基配对,DNA,两条链之间碱基,配对的规则：,96,97,（,1,）,DNA,分子由两条走向相反的多核苷酸链组成，绕同一中心轴相互平行盘旋成双螺旋体结构。两条链均为右手螺旋，即,DNA,主链走向为,右手双螺旋体。,DNA,的双螺旋结构,1953,年瓦特生（,Waston,）和克利格（,Crick,）通过对,DNA,分子的,X-,衍射的研究和碱基性质的分析，提出了,DNA,的二级结构为双螺旋结构，,被认为是二十世纪自然科学的重大突破之一。,DNA,双螺旋结构的要点,:,（,2,）碱基的环为平面结构，处于螺旋内侧，并与中心轴垂直。磷酸与,2-,脱氧核糖处于螺旋外侧，彼此通过,3,或,5-,磷酸二酯键相连，糖环平面与中心轴平行。,98,（,3,）两个相邻碱基对之间的距离（碱基堆积距离）为,0.34nm,。螺旋每旋一圈包含,10,个单核苷酸，即每旋转一周的高度（螺距）为,3.4nm,。螺旋直径为,2nm,。,（,4,）两条核苷酸链之间的碱基以特定的方式配对并形成氢键连接在一起。配对的碱基处于同一平面上，与上下的碱基平面堆积在一起，成对碱基之间的纵向作用力叫做碱基堆积力，它也是使两条核苷酸链结合并维持双螺旋空间结构的重要作用力。,99,另一方面,，,若以,A-T,、,G-C,配对可形成五个氢键，而以,A-C,、,G-T,配对只能形成四个氢键。氢键的数目越多，越有利于双螺旋结构的稳定性，因此在,DNA,双螺旋结构中，只有,A,与,T,之间或,G,与,C,之间才能配对。,DNA,两条链之间碱基配对的规则,：,一条链上的嘌呤碱基与另一条链上的嘧啶碱基配对,。,一方面，,螺旋圈的直径恰好能容纳一个嘌呤碱和一个嘧啶碱配对。如两个嘌呤碱互相配对，则体积太大无法容纳；如两个嘧啶碱互相配对，则由于两链之间距离太远，不能形成氢键,.,100,DNA,的,双螺旋结构分子模型示意图,101,由于碱基配对的互补性，所以一条螺旋的单核苷酸的次序（即碱基次序）决定了另一条链的单核苷酸的碱基次序。这决定了,DNA,复制的特殊规律及在遗传学中具有重要意义。,在,DNA,双螺旋结构中， 这种,A-T,或,C-G,配对，并以氢键相连接的规律，称为,碱基配对规则或碱基互补规则。,102,DNA,的双螺旋结构示意图,103,核酸的三级结构是在二级结构的基础上进一步紧缩、扭曲成闭链状环或开链状环以及麻花状的一定空间关系的结构。,RNA,的空间结构与,DNA,不同，,RNA,一般由一条回折的多核苷酸链构成，具有间隔着的双股螺旋与单股螺旋体结构部分，它是靠嘌呤碱与嘧啶碱之间的氢键保持相对稳定的结构，碱基互补规则是,A-U,、,C-G,。,C,核酸的三级结构,104,5.3,核酸的性质,(1),物理性质,DNA,为白色纤维状物质，,RNA,为白色粉状物质。它们都微溶于水，水溶液显酸性，具有一定的粘度及,胶体溶液,的性质。它们,可溶于稀碱和中性盐溶液,，易溶于,2-,甲氧基乙醇，难溶于乙醇、乙醚等溶剂。核酸在,260nm,左右,都有最大吸收，可利用,紫外分光光度法,进行定量测定。,105,核酸是核苷通过磷酸二酯键连接而成的高分子化合物，在酸、碱或酶的作用下都能水解。,在酸性条件下，,由于糖苷键对酸不稳定， 核酸水解生成碱基、戊糖、磷酸及单核苷酸的混合物,。在碱性条件下,，可得单核苷酸或核苷,(DNA,较,RNA,稳定,),。,酶催化,的水解比较温和，可有选择性的断裂某些键。,(2),核酸的水解,106,变性过程中核苷酸之间的共价键（一级结构）不变，但碱基之间的氢键断裂。,(3),核酸的变性,在外来因素的影响下，核酸分子的空间结构被破坏，导致部分或全部生物活性丧失的现象，称为核酸的,变性,。,107,例如，,DNA,的稀盐酸溶液加热到,80100,时，它的双螺旋结构解体，两条链分开，形成无规则的线团。,核酸变性后理化性质随之改变：粘度降低，比旋光度下降，,260nm,区域紫外吸收值上升等。,108,引起核酸变性的因素,:,(4),颜色反应,核酸在强酸中加热水解有磷酸生成，能与钼酸铵（在有还原剂如抗坏血酸等存在时）作用，生成蓝色的钼蓝，在,660nm,处有最大吸收。这是分光光度法通过测定磷的含量，粗略推算核酸含量的依据。,加热、加入酸或碱、加入乙醇或丙酮等有机溶剂以及加入尿素、酰胺等化学试剂都能引起核酸变性。,109,DNA,在酸性溶液中水解得到脱氧核糖并转变为,-,羟基,-,酮戊酸，与二苯胺共热，生成蓝色化合物，在,595nm,处有最大吸收。,核酸的颜色反应主要是由核酸中的磷酸及戊糖所致。,RNA,与盐酸共热，水解生成的戊糖转变成糠醛，在三氯化铁催化下，与苔黑酚（即,5-,甲基,-1,，,3-,苯二酚）反应生成绿色物质，产物在,670nm,处有最大吸收。,因此，,可用分光光度法定量测定,RNA,和,DNA,。,110,（,2,）,RNA,存在于细胞质中，参与蛋白质的生物合成；,5.4,核酸的生物功能,（,3,）,DNA,是遗传信息的携带者，,DNA,中的遗传信息，传给,RNA,，再传给蛋白质。,DNA,决定生物合成蛋白质的特定结构。,RNA,与,DNA,区别：,（,1,）,核糖,RNA,中为核糖，,DNA,中为,2-,脱氧核糖；,碱基,RNA,中为,A,、,U,、,C,、,G,；,DNA,中,为,A,T,。,111,5.4.1,DNA,分子的自我复制,112,DNA,复制的示意图,113,根据,RNA,在蛋白质合成中所起的作用，分为三类：,5.4.2,DNA,分子通过,RNA,控制生物体蛋白质合成,A,信使核酸（,mRNA,）,传递,DNA,的遗传信息,合成模板；,B,核糖体核酸（,rRNA,）,合成蛋白质的场所；,C,转移核糖核酸（,tRNA,）,搬运工具。,114,教学要求：,1.,了解氨基酸的分类和命名,;,2.,掌握氨基酸的结构、构型、性质，制备方法,;,3.,掌握肽的结构和肽键，了解多肽结构的测定,和末端分析法,;,4.,了解蛋白质的分类方法，结构，性质；,5.,了解核酸的组成以及核酸、核苷酸、核苷、,戊糖、碱基等概念的涵义,;,115,6.,了解,RNA,和,DNA,的结构特点，它们在化学,组成上的不同点及它们的生物功能。,重点：,氨基酸结构与反应,多肽的结构,难点：,1.,蛋白质的结构与功能的关系,2.,核酸的结构与功能的关系,116,作业：,p572,2.,（,1,）， （,2,）， （,3,）；,3.,（,3,）， （,4,）， （,6,）， （,8,）， （,9,）,117,