蛋白质与核酸

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,*,第21章 蛋白质与核酸,（一）氨基酸,（1）,氨基酸的结构、命名和分类,（2）,氨基酸的制法,（3）,氨基酸的性质,（二）肽与蛋白质的结构,肽与蛋白质的结构,1,氨基酸,:,分子中同时含有氨基和羧基的一类化合物。,从自然界获得的氨基酸都是,-氨基酸,；,除甘氨酸外， -碳原子都具有,手性,。,2,氨基酸的构型标记采用,D/L,标记法：,L-,丝氨酸,(Serine),L-,蛋氨酸,(Methionine),L-,组氨酸,(Histidine),自然界获得氨基酸基本都是,L-型,。,3,4-甲基-2-氨基戊酸,亮氨酸(Leucine),2,6-二氨基己酸,赖氨酸(Lysine),2-氨基戊二酸,谷氨酸(Glutamic acid),氨基酸的系统命名以,羧酸,作为母体，,氨基,作为取代基，不过由自然界蛋白质水解得到氨基酸都是,-氨基酸,，都有,俗名。,（乙）命名,4,酸性氨基酸：,羧基数目比氨基多，等电点PI7(共有,4,个)。,L-精氨酸(,Arginine,),L-,羟基赖氨酸(,Hydroxylysine,),6,中性氨基酸：,碱性氨基与羧基数目相等，PI=5-7 (共,17,个)。,L-,丝氨酸,(Serine),L-,蛋氨酸,(Methionine),L-,谷酰胺(Glutamine),L-,色氨酸,(Tryptophan),7,（2）、氨基酸的制法,(甲),-卤代酸的氨解,此反应容易导致仲胺和叔胺衍生物生成, 不易纯化,副产物:,8,(乙),Gabriel法,此反应容易获得较纯的氨基酸,9,（3）、氨基酸的性质,多数氨基酸易溶于水，具有较高熔点。,氨基酸具有氨基和羧基的典型化学性质,A 羧基的反应,-,氨基酸具有羧酸化学性质，可以与碱、五氯化磷、氨、醇、氢化铝锂等反应。,活化羧基,保护羧基,10,（乙）、,氨基,的反应,-,氨基酸还具有典型的伯胺化学性质；如能与酸、亚硝酸、烃基化试剂、酰基化试剂、甲醛、过氧化氢等反应。,氨基酸测定,保护羧基,11,（丙）、氨基酸的两性和等电点,偶极离子（I）,负离子(,II,),在强碱溶液中主要存在形式，在电场中移向正极,正离子(,III,),在强酸溶液中主要存在形式，在电场中移向负极,当pH适中时，II和III的浓度相等，氨基酸净电荷为零，在电场中不移动，该pH值定义为该氨基酸的等电点。,12,（丁）、与水合茚三酮的显色反应,用于氨基酸的定性与定量鉴定,水合茚三酮,蓝紫色,13,第二节 多 肽,一、多肽的组成和命名,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。,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。,14,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。,15,2肽的命名,根据组成肽的氨基酸的顺序称为某氨酰某氨酰某氨酸（简写为某、,某、某）。,例如：,16,二、多肽结构的测定,多肽结构的测定主要是作如下工作：, 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。,多肽结构测定工作,步骤,如下：,1测定分子量,2氨基酸的定量分析,17,3端基分析（测定N端和C端）,（1）测定N端（有两种方法）,a,2,4- = 硝基氟苯法,桑格尔,(Sanger-英国人)法,此法的缺点是所有的肽键都被水解掉了。,18,b,异硫氰酸苯酯(Ph-N=C=S)法,艾德曼,(Edman)降解法。,（2）测定C端,a,多肽与肼反应,b,羧肽酶水解法,19,4肽链的选择性断裂及,鉴定,部分水解法常用的蛋白酶有：,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。,溴化氰,只能断裂羰基属于蛋氨酸的肽键。,20,三、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向十分复杂的,化学工程，需要解决许多难题，最主要的是要解决四大问题。,1保护-NH2或-COOH,2活化反应基团（活化-NH2或-COOH）,3生物活性,21,第三节 蛋 白 质,一、蛋白质的分类,1.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。,2根据组成分：,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（辅基）,根据蛋白质的功能分；,（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。,22,二 蛋白质的结构,1蛋白质的,一级结构,由各氨基酸按一定的排列顺序结合而形成的多肽链（50个以上氨基,酸）称为蛋白质的一级结构。,2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）称为蛋白质的二级结构。,3蛋白质的,三级结构,由蛋白质的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。,4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。,23,三、蛋白质的性质,1,两性及等电点,多肽链中有游离的氨基和羧基等酸碱基团，具有两性。,24,2,胶体性质与沉淀作用,（1）可逆沉淀（盐析）,（2）不可逆沉淀,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。,25,3蛋白质的变性作用,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,等等）。,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）。,变性作用的,利用,： 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,： 种子的贮存；, 人体衰老（缓慢变性）；, 防止紫外光灼伤皮肤。,26,4蛋白质的颜色反应,（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）,米勒,反应 蛋白质中酪氨酸的酚基遇到硝酸汞的硝酸溶液。,（4）,茚三酮,反应 蛋白质与稀的茚三酮溶液共热，即呈现蓝色。,27,第四节 酶,一、酶的组成,辅酶的种类颇多，按其化学组成可分两类：,1无机的金属元素，如铜、锌、锰。,2相对分子质量低的有机物，如血红素、叶绿素、肌醇、烟酰胺、,维生素B,1,、B,2,、B,6,、B,12,等等。,28,二、酶催化反应的特异性,1,催化效率高,（比一般催化剂高10,8,10,10,倍）。,2,选择性强,（1）化学选择性能从混合物中挑选特殊的作用物。例如，麦芽糖,酶只能使-葡萄糖苷键断裂，而不能使-葡萄糖苷键断裂。,（2） 立化学选择性辨别对映体，酵母中的酶只能使天然D型糖发,酵，而不能使相应的L型糖发酵。,3.,反应条件温和,一般是在常温常压和pH 7左右进行的。,人体内如果缺少某种酶，就会引起疾病或死亡。,29,三、酶的分类和命名,1分类,按催化反应的类型，可把酶分为六大类：,(1)氧化还原酶,(2)转移酶,(3)水解酶,(4)裂解酶,(5)异构酶,(5)连接酶（合成酶）,2酶的命名,30,第五节 核 酸 简 介,一、核酸的组成,31,1.核糖和2-脱氧核糖,2.碱基,核苷酸中的碱基主要有五种，都是嘧啶或嘌呤的衍生物。它们是：,胞嘧啶，脲嘧啶，胸腺嘧啶，腺嘌呤，鸟嘌呤。：,C U T A G,32,3核苷,（1）核苷（由RNA水解而得）,（2） 2-脱氧核苷（由DAN水解而得）,33,4,核苷酸,核糖C5上的羟基与磷酸酯化便得到核苷酸。,34,二、核酸的结构,1核酸一级结构,35,RNA或DNA中的多核苷酸链，都按上图方式表示，显然太繁复了，所,以现在都用简化了的示意法来表示。如上图可简化如下：,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。,还可以进一步简化成PA-C-G-UP。,RNA与DNA的区别：,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、,36,2,核酸的二级结构,DNA的二级结构为右手双股螺旋结构。,3,核酸的三级结构,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。,37,三、核酸的生物功能,根据在蛋白质合成中所起的作用，RNA分为,三类,：,1信使核酸（mRNA）传递DNA的遗传信息，合成模板。,2核糖体核酸（rRNA）合成蛋白质的场所。,3转移核糖核酸（tRNA）搬运工具,38,-,折叠,39,40,41,42,