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,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,*,h,*,蛋白质和核酸,Amino Acids,Peptides and Protein,2024/11/14,1,h,氨基酸的分类、命名、结构、性质和制备,；,肽的结构和肽键，多肽结构的测定,；,蛋白质的分类、结构和性质,；,酶的组成、分类及催化反应的特性。,核苷酸的结构，核酸的结构和生物功能。,氨基酸的结构、构型、性质和制备；,肽的结构和肽键，蛋白质的结构和性质。,2024/11/14,2,h,蛋白质,含氮的天然高聚物，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,。在生命现象中起重要的作,用。人类的主要营养物质之一。,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,蛋白质水解，都生成氨基酸（,P268,）,2024/11/14,3,h,第一节 氨基酸,COO,H,R,group,氨,基,羧,基,a,H=Glycine,CH,3,=Alanine,H,2,N,H,2024/11/14,4,h,一,.,氨基酸的结构、分类和命名,组成蛋白质的氨基酸除甘氨酸和脯氨酸外，其他均具有如下结构通式。,各种氨基酸的区别在于侧链,R,基的不同。20种基本氨基酸按,氨基和羧基的多少,可分为酸性氨基酸、中性氨基酸和碱性氨基酸。（,P268,）,-,氨基酸,可变部分,不变部分,2024/11/14,5,h,一、氨基酸的结构、分类和命名,2,，6-二氨基己酸,赖氨酸（,碱性,氨基酸）,-,氨基丁二酸,天冬氨酸（,酸性,氨基酸）,中性,:,-,氨基乙酸,甘氨酸（,中性,氨基酸）,根据,-NH,2,和,-COOH,的数目，分类：,酸性、中性和碱性氨基酸,2024/11/14,6,h,一、氨基酸的结构、分类和命名,根据,-NH,2,和,-COOH,的相对位置，分类,：,-,型氨基酸、,-,氨基酸、,-,氨基酸、,-,氨基酸,营养必需氨基酸,：,在人体中不能合成或合成数量不足，必需由食物蛋白质补充，满足人体正常需要，此类氨基酸称为,营养必需氨基酸（,8,种）,P268,。,如：赖氨酸、亮氨酸等,2024/11/14,7,h,20 standard amino acids,甘氨酸,Gly,cine,脂肪族氨基酸,2024/11/14,8,h,20 standard amino acids,脂肪族氨基酸,甘氨酸,Glycine,丙氨酸,Ala,nine,2024/11/14,9,h,20 standard amino acids,甘氨酸,Glycine,丙氨酸,Alanine,缬氨酸,Val,ine,脂肪族氨基酸,2024/11/14,10,h,20 standard amino acids,甘氨酸,Glycine,丙氨酸,Alanine,缬氨酸,Valine,亮氨酸,Leu,cine,脂肪族氨基酸,2024/11/14,11,h,20 standard amino acids,甘氨酸,Glycine,丙氨酸,Alanine,缬氨酸,Valine,亮氨酸,Leucine,异亮氨酸,Ile,ucine,脂肪族氨基酸,2024/11/14,12,h,20 standard amino acids,芳香族氨基酸,苯丙氨酸,Phe,nylalanine,2024/11/14,13,h,20 standard amino acids,碱性,氨基酸,精氨酸,Arginine,赖氨酸,Lys,ine,2024/11/14,14,h,20 standard amino acids,天冬氨酸,Aspartate,谷氨酸,Glu,tamate,酸性氨基酸,2024/11/14,15,h,二、氨基酸的构型,氨基酸的旋光性,除甘氨酸外，氨基酸均含有一个手性,-碳原子，因此,都具有旋光性,。,生物体中具有光学活性的氨基酸均为,-L-,型,2024/11/14,16,h,三、,氨基酸的化学性质,正离子 两性离子 负离子,等电点,pI,OH,-,H,+,强酸性溶液中，氨基酸主要以正离子存在,强碱性溶液中，氨基酸主要以负离子存在,某,PH,值：正离子浓度负离子浓度，氨基酸主要以偶极离子形式存在，,该,PH,值称为等电点,pI,（,P268,）,1.,酸碱性,2024/11/14,17,h,在等电点时，氨基酸几乎全部以两性离子形式存在。,溶液的,pHpI,时，氨基酸以负离子形式存在。,处于等电点的氨基酸溶解度最小。,可以通过测定氨基酸的等电点来鉴别氨基酸。,中性氨基酸：,pI=6.2-6.8,；,分子结构不同的氨基酸，等电点各不相同。,酸性氨基酸：,pI=2.8-3.2,；,碱性氨基酸：,pI=7.6-10.8,。,三、氨基酸的化学性质,2024/11/14,18,h,氨基酸的等电点,通电时：等电点时，氨基酸不向正极也不向负极移动,pH,pI,，氨基酸带,负电,，电场中向正极移动。,pH,pI,，氨基酸带,正电,，电场中向负极移动。,pH,=,pI,，氨基酸呈,电中性,，电场中不移动。,等电点时，氨基酸的溶解度最小，易结晶，可用此性质分离提纯氨基酸,。,Isoelectric point,2024/11/14,19,h,2,、,-NH,2,的反应,苄氧甲酰氯,（,1,）氨基的酰基化,（,2,）氨基的烃基化,2024/11/14,20,h,(3),和亚硝酸反应,反应是定量完成的，根据放出氮气的量，算出样品中氨基的含量。,2,、,-NH,2,的反应,2024/11/14,21,h,3,、脱羧反应,2024/11/14,22,h,4,、与茚三酮的反应,凡是有游离氨基的,氨基酸都可以和茚三酮发生呈紫色的反应,。,茚茚三酮 水合茚三酮,+,紫色,-CO,2,，,-RCHO,-3H,2,O,互变异构,2024/11/14,23,h,5,、氨基酸金属盐络合物的形成,金属上有空轨道，,N,上有未共用电子对！,氨基酸金属盐络合物具有很好的结晶形状,该反应可用来沉淀和鉴别某些氨基酸。,2024/11/14,24,h,改进方法：用,NH,4,CN or NH,4,Cl+KCN,代,替,HCN+NH,3,应 用：,产物,比原料醛多一个碳的氨基酸,1,、由醛和酮制备,RCHO +HCN +NH,3,H,3,+,O,四、氨基酸的合成,2024/11/14,25,h,2.-,溴化法,应用盖布瑞尔法可以制备很纯的氨基酸,。,RCH,2,COOH,NH,3,Br,2,P,在封管或高压釜内进行,3,、盖布瑞尔,(Gabrial),法,H,3,O,+,2024/11/14,26,h,4.,丙二酸酯法合成,CH,2,(COOEt),2,BrCH(COOEt),2,ClCH,2,CH,2,SCH,3,HCl,Br,2,CCl,4,NaOC,2,H,5,NaOH,蛋氨酸（,50%,）,烷基化,2024/11/14,27,h,化学合成法合成的氨基酸是外消旋体,，拆分后才能得到,-L-,氨基酸,.,氨基酸的合成,5.,发酵法,：氨基酸的化学合成,1850,年就已实现，但氨基酸的发酵法生产在一百年后的,1957,年才得以实现用,糖类（淀粉）,发酵,生产谷氨酸。,发酵法的特点：室温常压,其产品具有生物活性,6.,蛋白质水解法,蛋白质,浓盐酸,100-120,-,氨基酸,2024/11/14,28,h,第二节 多肽和蛋白质,一个氨基酸的,氨基,与另一个氨基酸的,羧基,之间,失水,形成的酰胺键称为,肽键,，所形成的化合物称为,肽,。,由两个氨基酸组成的肽称为二肽，由多个氨基酸组成的肽则称为多肽。十肽以下称为,寡肽,。组成多肽的氨基酸单元称为,氨基酸残基,。,2024/11/14,29,h,一、多肽的命名,在多肽链中，氨基酸残基按一定的顺序排列，这种排列顺序称为,氨基酸顺序,2024/11/14,30,h,多肽的结构,1,）,.,肽键和肽的几何形状,2,）,.,二硫键,Na+,液,NH,3,空气氧化,Cys-Tyr-Ile-Glu-Arg-Cys-Pro-Leu-Gly NH,2,S,S,牛催产素,sp,2,杂化,2024/11/14,31,h,Disulfide Bonds,2024/11/14,32,h,Hair:,Straight,or curly?,烫发的过程是一个旧二硫键还原打开而后又氧化形成新的二硫键过程,Disulfide Bonds,2024/11/14,33,h,三、蛋白质的结构层次,蛋白质是由一条或多条多肽,(,polypeptide,),链以特殊方式结合而成的生物大分子。,蛋白质与多肽并无严格的界线，通常是将相对分子量在,10000,以上的多肽称为蛋白质。在,10000,以下的称为多肽。,2024/11/14,34,h,（一）一级结构,(Primary structure),蛋白质的一级结构,:,多肽链的氨基酸顺序,及多肽链内或链间二,硫键的数目和位置。,其中最重要的是多肽链的氨基酸顺序，它是蛋白质生物功能的基础。,2024/11/14,35,h,（二）二级结构,蛋白质的二级,(Secondary),结构,是指肽链的主链在空间的排列,或规则的几何走向、旋转及折叠。它只涉及,肽链主链的构象及链内或链间形成的氢键,。,主要有,-,螺旋、,-,折叠、,-,转角。,-,螺旋由链内氢键维系，,-,折叠由链间氢键维系。,2024/11/14,36,h,（,1,）,-,螺旋,多肽链中的各个肽平面围绕同一轴旋转，形成螺旋结构，螺旋一周，沿轴上升的距离即螺距为,0.54nm,含,3.6,个氨基酸残基；两个氨基酸之间的距离为,0.15nm;,肽链内形成氢键，氢键的取向几乎与轴平行，第一个氨基酸残基的酰胺基团的,-CO,基与第四个氨基酸残基酰胺基团的-,NH,基形成氢键。,蛋白质分子为右手,-,螺旋。,2024/11/14,37,h,（,1,）,-,螺旋,2024/11/14,38,h,折叠：两条肽链或一条肽链的两段平行排列,。,-,折叠,2024/11/14,39,h,（,3,）,-,转角,在,-,转角（回折,),部分，由四个氨基酸残基组成,;,弯曲处的第一个氨基酸残基的,-C=O,和第四个残基的,N-H,之间形成氢键，形成一个不很稳定的环状结构。,这类结构主要存在于球状蛋白分子中。,2024/11/14,40,h,（三）三级结构,蛋白质的三级结构,(,Tertiary Structure,),是指在二级结构基础上，,肽链的不同区段的侧链基团相互作用在空间进一步盘绕、折叠形成的包括主链和侧链构象在内的特征三维结构。,维系这种特定结构的力,主要有氢键、疏水键、离子键、范德华力和二硫键等。尤其是疏水键,，在蛋白质三级结构中起着重要作用。,2024/11/14,41,h,2024/11/14,42,h,（四）四级结构,蛋白质的四级结构,(,Quaternary Structure,),是指由,多条,各自具有一、二、三级结构的肽链通过非共价键连接起来的结构形式；各个亚基在这些蛋白质中的空间排列方式及亚基之间的相互作用关系。,这种蛋白质分子中，最小的单位通常称为亚基或亚单位,Subunit,，它一般由一条肽链构成，无生理活性；,维持亚基之间的化学键主要是疏水力。,由多个亚基聚集而成的蛋白质常常称为寡聚蛋白；,2024/11/14,43,h,（四）四级结构,2024/11/14,44,h,蛋白质的四个结构层次,一,級,结,构,四,級,结,构,二,級,结,构,三,級,结,构,氨,基酸,2024/11/14,45,h,
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