第19章氨基酸蛋白質(zhì)核酸ppt課件

1、第十九章第十九章 氨基酸氨基酸 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 核酸核酸19-1 19-1 氨基酸氨基酸一、氨基酸的結(jié)構(gòu)、分類和命名一、氨基酸的結(jié)構(gòu)、分類和命名RCHCOOHNH2D/L：L型型R/S：除了半胱氨酸均是：除了半胱氨酸均是S型型分類分類 R R基的結(jié)構(gòu)：脂肪族、芳香族和雜環(huán)基的結(jié)構(gòu)：脂肪族、芳香族和雜環(huán) 分子中氨基與羧基的相對(duì)數(shù)目：分子中氨基與羧基的相對(duì)數(shù)目： 氨基氨基 羧基：堿性氨基酸羧基：堿性氨基酸 側(cè)鏈側(cè)鏈R R基的極性及所帶電荷基的極性及所帶電荷二、化學(xué)性質(zhì)二、化學(xué)性質(zhì)官能團(tuán)分析：官能團(tuán)分析：羧基典型反應(yīng)羧基典型反應(yīng)氨基典型反應(yīng)氨基典型反應(yīng)相互影響的特性相互影響的特性* * 1 1、與亞硝

2、酸的反應(yīng)、與亞硝酸的反應(yīng)測(cè)定反應(yīng)中放出的氮?dú)獾捏w積，可以計(jì)算出氨基的含量測(cè)定反應(yīng)中放出的氮?dú)獾捏w積，可以計(jì)算出氨基的含量范斯萊克氨范斯萊克氨基氮測(cè)定法基氮測(cè)定法RCHCOOHNH2RCHCOOHNH2HNO2RCHCOOHOH+N2+H2O* * *2 2、與、與2,4-2,4-二硝基氟苯反二硝基氟苯反應(yīng)應(yīng)* * *3 3、氧化脫氨基反應(yīng)、氧化脫氨基反應(yīng)RCHCOOHNH2FNO2NO2RCHCOOHNH NO2NO2(DNFB)(DNP-AA，黃色，黃色)RCHCOOHNH2RCCOOHNHOor氨基酸氧化酶 RCCOOHNH2OHH2ORCCOOHONH34 4、與水合茚三酮反應(yīng)、與水合茚

3、三酮反應(yīng)p453p453）含游離氨基的含游離氨基的-氨基酸均反應(yīng)顯紫色個(gè)別例外）氨基酸均反應(yīng)顯紫色個(gè)別例外）OOOHOHRCCOO-NH3+HOONO-O+Ninhydrin -amino acidPurple product (or yellow for Pro)水合茚三酮水合茚三酮 -氨基酸氨基酸 羅曼氏紫羅曼氏紫 可用來鑒別可用來鑒別-氨基酸氨基酸NH3COCH2HNHOHCCH2NHOOHH5 5、受熱后的反應(yīng)、受熱后的反應(yīng)p453p453）-氨基酸：氨基酸：交酰胺交酰胺HNNOOH-氨基酸：氨基酸：RCHCHCOOHNHHRCHCHCOOH+NH3, -不飽和酸不飽和酸+CH2 CO

4、OHCH2 CHRNHHCH2 COCH2 CHRNHH2O5 5、受熱后的反應(yīng)、受熱后的反應(yīng)p453p453）-或或-氨基酸：氨基酸：-內(nèi)酰胺內(nèi)酰胺其它氨基酸其它氨基酸(m4)：+nNH2(CH2)mCOOHNH2(CH2)mCONH(CH2)mCO NH(CH2)mCOOH(n - )H2O1n- 2聚酰胺聚酰胺* * *6 6、脫羧反應(yīng)、脫羧反應(yīng)Ba(OH)2NH2RCHCOOHRCH2NH2 + CO2* *7 7、成肽反應(yīng)、成肽反應(yīng)二肽二肽肽鍵肽鍵H2NCHCOOHR1+H2NCHCOOHR2H2OH2NCHCR1ONHCHCOOHR2 許多氨基酸分子通過許多氨基酸分子通過肽鍵相互連

5、接形成多肽肽鍵相互連接形成多肽7、兩性和等電點(diǎn)、兩性和等電點(diǎn)負(fù)離子負(fù)離子正離子正離子兩性離子或偶極離子兩性離子或偶極離子溶液中的兩性離子濃度溶液中的兩性離子濃度最高，凈電荷為零，對(duì)最高，凈電荷為零，對(duì)應(yīng)的應(yīng)的pH值。值。等電點(diǎn)時(shí)，溶液中氨基等電點(diǎn)時(shí)，溶液中氨基酸在電場(chǎng)中既不向正極酸在電場(chǎng)中既不向正極也不向負(fù)極移動(dòng)。也不向負(fù)極移動(dòng)。pH pIpH =pIpH pIRCHCOOHNH2RCHCOONH3+H+RCHCOOHNH3+OHH+OHRCHCOONH2（等電點(diǎn)）（等電點(diǎn)）強(qiáng)堿中的主要存在形式強(qiáng)堿中的主要存在形式強(qiáng)堿中的主要存在形式強(qiáng)堿中的主要存在形式說明幾點(diǎn)：說明幾點(diǎn)：（i不同氨基酸，不同

6、氨基酸，PI不同不同中性：中性：酸性：酸性：堿性：堿性：（ i i ）等電點(diǎn)的應(yīng)用）等電點(diǎn)的應(yīng)用 A、作緩沖試劑利用其兩性）、作緩沖試劑利用其兩性） B、鑒定或分離氨基酸、鑒定或分離氨基酸（pI時(shí)偶極離子濃度最大，溶解度最小，可結(jié)晶析出。）時(shí)偶極離子濃度最大，溶解度最小，可結(jié)晶析出。）(4.0pI7.0）(pI7.0）現(xiàn)在有三個(gè)氨基酸：苯丙氨酸現(xiàn)在有三個(gè)氨基酸：苯丙氨酸pI=5.5、脯氨酸、脯氨酸pI=6.3、門冬氨酸門冬氨酸pI=2.8請(qǐng)問在以下請(qǐng)問在以下pH條件，各氨基酸的主要存條件，各氨基酸的主要存在形式是什么？在外電場(chǎng)作用下，移向陽極還是陰極？在形式是什么？在外電場(chǎng)作用下，移向陽極還是

7、陰極？ 苯丙氨酸苯丙氨酸 脯氨酸脯氨酸 門冬氨酸門冬氨酸 pH=6.0負(fù)負(fù) 陽極陽極正正 陰極陰極負(fù)負(fù) 陽極陽極NH2CHCH2OHCOOH* * *8 8、側(cè)鏈、側(cè)鏈R R基的反應(yīng)基的反應(yīng)H3PO4NH2CHCH2OCOOHPOHOHO絲氨酸絲氨酸絲氨酸磷酸酯絲氨酸磷酸酯NH2CHCOOHCH2SH半胱氨酸半胱氨酸NH2CHCOOHCH2-2H+2HSSNH2CHCOOHCH2胱氨酸胱氨酸(可檢驗(yàn)酪氨酸可檢驗(yàn)酪氨酸)含苯基的含苯基的氨基酸氨基酸濃硝酸濃硝酸黃色物質(zhì)黃色物質(zhì)堿堿 米倫米倫(Millon)反響反響含酚羥基含酚羥基的氨基酸的氨基酸米倫試劑米倫試劑紅色沉淀紅色沉淀 乙醛酸的反應(yīng)乙醛酸

8、的反應(yīng)硝酸汞硝酸汞+硝酸硝酸亞汞亞汞+硝酸硝酸含吲哚環(huán)含吲哚環(huán)的氨基酸的氨基酸乙醛酸乙醛酸濃硫酸濃硫酸紫紅環(huán)紫紅環(huán) 蛋白黃反應(yīng)蛋白黃反應(yīng) (可檢驗(yàn)苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸可檢驗(yàn)苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸)(可檢驗(yàn)色氨酸可檢驗(yàn)色氨酸)19-2 多肽多肽肽：氨基酸分子間通過肽鍵相連的一類化合物肽：氨基酸分子間通過肽鍵相連的一類化合物一、肽的組成和命名一、肽的組成和命名二肽二肽dipeptide）：）：2 個(gè)氨基酸殘基個(gè)氨基酸殘基寡肽寡肽oligopeptide ）：）：210個(gè)個(gè) 氨基酸殘基氨基酸殘基多肽多肽polypeptide ）：）： 10 個(gè)氨基酸殘基個(gè)氨基酸殘基蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)protein

9、）：分子量）：分子量 610 3NH2CHCOR1NHCHCOR2NHCHCOR3NHCHCOR4NHCHCOOHRn多肽鏈多肽鏈殘基殘基N-端端C-端端NH2CHCOCH3NH CH2COOH甘氨酰丙氨酸甘氨酰丙氨酸丙氨酰甘氨酸丙氨酰甘氨酸(甘丙肽甘丙肽)(丙甘肽丙甘肽)縮寫：縮寫： Gly-Ala(G-A)Ala-Gly(A-G)NH2CH2CO NH CHCOOHCH3肽鍵肽鍵*二、肽鍵的結(jié)構(gòu)二、肽鍵的結(jié)構(gòu)肽鍵是構(gòu)成肽和蛋白質(zhì)分子的基本化學(xué)鍵肽鍵是構(gòu)成肽和蛋白質(zhì)分子的基本化學(xué)鍵 CHOCHOCCHOCNCNCNHRHH0.132nm0.147nm 肽鍵中的肽鍵中的C-N鍵具有部分雙鍵的性

10、質(zhì)鍵具有部分雙鍵的性質(zhì) 與肽鍵中與肽鍵中C-N相連的相連的6個(gè)原子處于同一平面上個(gè)原子處于同一平面上360。360。 肽鍵平面中與肽鍵平面中與C-N鍵相連的鍵相連的O和和H或兩個(gè)或兩個(gè)C呈反式分布呈反式分布19-3 19-3 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)是一類存在于一切細(xì)胞中的含氮生物高分子化合物蛋白質(zhì)是一類存在于一切細(xì)胞中的含氮生物高分子化合物 樣品中蛋白質(zhì)百分含量樣品中蛋白質(zhì)百分含量(g%)= 每克樣品含氮量克數(shù)每克樣品含氮量克數(shù)6.25100% 蛋白質(zhì)的元素組成：蛋白質(zhì)的元素組成： C(5055%), H(6.07.5%) , O(1924%), N(1517%), S(04%), P(00.8%

11、) 部分還含有微量的部分還含有微量的Fe, Cu, Mn, I, Zn等等 蛋白質(zhì)系數(shù)：蛋白質(zhì)系數(shù)：6.2520種氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量：種氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量： 較小的氨基酸占優(yōu)勢(shì)較小的氨基酸占優(yōu)勢(shì)20種氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量接近：種氨基酸的平均相對(duì)分子質(zhì)量接近：128每形成一個(gè)肽鍵失去一分子水每形成一個(gè)肽鍵失去一分子水氨基酸殘基的平均相對(duì)分子質(zhì)量：氨基酸殘基的平均相對(duì)分子質(zhì)量：110估算簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)的氨基酸殘基的數(shù)目估算簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)的氨基酸殘基的數(shù)目蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量/110蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量：蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量：6 103106一、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)一、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)( (

12、一一) )一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)( (初級(jí)結(jié)構(gòu)初級(jí)結(jié)構(gòu)) )中心：確定氨基酸殘基在肽鏈中的排列順序中心：確定氨基酸殘基在肽鏈中的排列順序一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)多肽鏈的數(shù)目多肽鏈的數(shù)目每條鏈中氨基酸的種類、數(shù)目和排列順序每條鏈中氨基酸的種類、數(shù)目和排列順序鏈與鏈間二硫鍵的位置鏈與鏈間二硫鍵的位置結(jié)晶牛胰島素crystallized bovine insulin牛胰島素的晶狀體。牛胰島素是牛胰臟中胰島-細(xì)胞所分泌的一種調(diào)節(jié)糖代謝的蛋白質(zhì)激素。其一級(jí)結(jié)構(gòu)1955年由英國桑格S.Sanger測(cè)定。我國中科院生化研究所、北大化學(xué)系及中科院有機(jī)化學(xué)研究所通力合作，于1959年開始工作、1965年9月17日獲得了用人工

13、方法合成的、有生物活性的結(jié)晶牛胰島素，實(shí)現(xiàn)了世界上首次人工合成蛋白質(zhì)的壯舉。牛胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)牛胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)甘甘-異亮異亮-纈纈-谷谷-谷谷-半胱半胱-半胱半胱-丙丙-絲絲-纈纈-半胱半胱-絲絲-亮亮-酪酪-谷谷- 亮亮-谷谷-天天-酪酪-半胱半胱-天天2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21NH2SSNH2NH2苯丙苯丙-纈纈-天天-谷谷-組組-亮亮-半胱半胱-甘甘-絲絲-組組-亮亮-纈纈- 谷谷-丙丙-亮亮-酪酪-亮亮-纈纈-半胱半胱-甘甘-谷谷-精精-甘甘-苯丙苯丙-苯丙苯丙-酪酪-蘇蘇-脯脯-賴賴-丙丙 2 3 4 5

14、6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1920 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30NH2H2NNH2SSS-SB鏈鏈A鏈鏈結(jié)晶牛胰島素結(jié)晶牛胰島素人工合成牛胰島素人工合成牛胰島素( (二二) )二級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子多肽鏈本身的盤旋卷曲或蛋白質(zhì)分子多肽鏈本身的盤旋卷曲或折疊所形成的空間結(jié)構(gòu)折疊所形成的空間結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu) -螺旋結(jié)構(gòu)螺旋結(jié)構(gòu) -折疊結(jié)構(gòu)折疊結(jié)構(gòu)無規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)無規(guī)卷曲結(jié)構(gòu) -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角基本構(gòu)象基本構(gòu)象氫鍵氫鍵氫鍵氫鍵疏水鍵疏水鍵鹽鍵鹽鍵氫鍵氫鍵二硫鍵二硫鍵氫鍵氫鍵疏水鍵疏水鍵氫鍵氫鍵 -螺旋螺旋 -折疊折疊( (三三)

15、) 三級(jí)與四級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)與四級(jí)結(jié)構(gòu) 三級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)分子在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步卷曲、蛋白質(zhì)分子在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步卷曲、折疊而構(gòu)成的一種不規(guī)則的、特定的、更復(fù)雜的空間折疊而構(gòu)成的一種不規(guī)則的、特定的、更復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 四級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu) 由兩條和兩條以上具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈締合由兩條和兩條以上具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈締合而成特定的蛋白質(zhì)分子構(gòu)象而成特定的蛋白質(zhì)分子構(gòu)象主鍵：肽鍵主鍵：肽鍵副鍵副鍵鹽鍵、疏水鍵、氫鍵等鹽鍵、疏水鍵、氫鍵等共價(jià)鍵共價(jià)鍵二硫鍵、酯鍵等二硫鍵、酯鍵等非共價(jià)鍵非共價(jià)鍵四級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu) 二、蛋白質(zhì)的性質(zhì)二、蛋白質(zhì)的性質(zhì)( (一一) )膠體性質(zhì)膠體性質(zhì)蛋白質(zhì)分子顆粒

16、的直徑一般在蛋白質(zhì)分子顆粒的直徑一般在1-100nm1-100nm，具有膠體，具有膠體溶液的特征溶液的特征: : 在水中不易沉淀、布朗運(yùn)動(dòng)、電泳在水中不易沉淀、布朗運(yùn)動(dòng)、電泳現(xiàn)象、不能透過半透膜、吸附性質(zhì)等?，F(xiàn)象、不能透過半透膜、吸附性質(zhì)等。緣由緣由極性基團(tuán)在一定的極性基團(tuán)在一定的pHpH溶液中可電離而帶有同性電荷溶液中可電離而帶有同性電荷極性基團(tuán)吸引水分子在其表面定向排列而形成水化膜極性基團(tuán)吸引水分子在其表面定向排列而形成水化膜用途用途分離提純蛋白質(zhì)分離提純蛋白質(zhì)NH2PrCHCOO( (二二) )兩性和等電點(diǎn)兩性和等電點(diǎn)NH3PrCHCOONH2PrCHCOOHHOHHOHPrCHCOOH

17、NH3蛋白質(zhì)大分子蛋白質(zhì)大分子兩性離子兩性離子 pH = pI pH pI用途：分離和提純蛋白質(zhì)用途：分離和提純蛋白質(zhì)pH = pI：溶解度最小，容易聚集沉淀：溶解度最小，容易聚集沉淀( (三三) )變性變性變性：天然蛋白質(zhì)因受物理或化學(xué)因素的影響，變性：天然蛋白質(zhì)因受物理或化學(xué)因素的影響， 結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，從而導(dǎo)致性質(zhì)的改變結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，從而導(dǎo)致性質(zhì)的改變(一級(jí)結(jié)構(gòu)未發(fā)生變化一級(jí)結(jié)構(gòu)未發(fā)生變化)變性變性可逆變性可逆變性不可逆變性不可逆變性變性后可重新恢復(fù)原來性質(zhì)變性后可重新恢復(fù)原來性質(zhì)變性后不能恢復(fù)原來性質(zhì)變性后不能恢復(fù)原來性質(zhì)改變到三級(jí)結(jié)構(gòu)改變到三級(jí)結(jié)構(gòu)改變到二級(jí)結(jié)構(gòu)改變到二級(jí)結(jié)構(gòu)NH2

18、PrCHCOOAg ( (四四) )沉淀沉淀蛋白質(zhì)的沉淀：改變條件，使蛋白質(zhì)分子在溶液中蛋白質(zhì)的沉淀：改變條件，使蛋白質(zhì)分子在溶液中 發(fā)生凝聚，從而從溶液中析出發(fā)生凝聚，從而從溶液中析出1 1、鹽析、鹽析加入中性鹽類加入中性鹽類(如如NaCl、Na2SO4、(NH4)2SO4等等)可逆沉淀可逆沉淀2 2、有機(jī)溶劑沉淀、有機(jī)溶劑沉淀加入極性有機(jī)溶劑加入極性有機(jī)溶劑( (如甲醇、乙醇或丙酮等如甲醇、乙醇或丙酮等) )長(zhǎng)時(shí)間接觸長(zhǎng)時(shí)間接觸為不可逆沉為不可逆沉淀淀3 3、重金屬鹽沉淀、重金屬鹽沉淀pH pI:NH2PrCHCOO + Ag+ 4、某些酸類的沉淀、某些酸類的沉淀pH pINH3+PrCH

19、COOH+ CCl3COO- NH3+ -OOCCl3PrCHCOOH (五五)蛋白質(zhì)的水解蛋白質(zhì)的水解蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)H+ or OH- or 酶酶H2O氨基酸氨基酸( (六六) )顯色反應(yīng)顯色反應(yīng)反應(yīng)名稱反應(yīng)名稱加入試劑加入試劑顏色變化顏色變化蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)茚三酮反應(yīng)茚三酮反應(yīng)水合茚三酮水合茚三酮藍(lán)紫色藍(lán)紫色所有所有縮二脲反應(yīng)縮二脲反應(yīng)氫氧化鈉、硫氫氧化鈉、硫酸銅溶液酸銅溶液淺紅淺紅至至藍(lán)紫藍(lán)紫所有所有蛋白黃反應(yīng)蛋白黃反應(yīng)濃硝酸濃硝酸+氨水氨水黃色至橙色黃色至橙色含苯環(huán)含苯環(huán)米倫反應(yīng)米倫反應(yīng)米倫試劑米倫試劑紅色紅色含酪氨酸含酪氨酸三、蛋白質(zhì)的分類三、蛋白質(zhì)的分類p 458p 458：自學(xué)）：自學(xué)

20、）核糖核酸核糖核酸脫氧核糖核酸脫氧核糖核酸Ribonucleic acid RNA Deoxyribonucleic acid DNA核核酸酸19-4 核核 酸酸核酸的水解核酸的水解一、核酸的化學(xué)組成一、核酸的化學(xué)組成核酸核酸水解水解核苷酸核苷酸水解水解核苷核苷磷酸磷酸含氮有機(jī)堿含氮有機(jī)堿戊糖戊糖嘌呤嘌呤嘧啶嘧啶核糖核糖脫氧核糖脫氧核糖1、核酸水解的最終產(chǎn)物、核酸水解的最終產(chǎn)物水解產(chǎn)物類型水解產(chǎn)物類型RNARNADNADNA酸酸 戊糖戊糖嘌呤堿嘌呤堿嘧啶堿嘧啶堿磷磷 酸酸磷磷 酸酸核核 糖糖脫氧核糖脫氧核糖腺嘌呤腺嘌呤(A)、鳥嘌呤鳥嘌呤(G)腺嘌呤腺嘌呤(A)、鳥嘌呤鳥嘌呤(G)胞嘧啶胞嘧啶(C)、尿嘧啶尿嘧啶(U)胞嘧啶胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶胸腺嘧啶(T)二、核酸的化學(xué)組成二、核酸的化學(xué)組成( (一一) )核苷核苷OOHHHHHHHOH2CNHNNNONH2脫氧鳥苷脫氧鳥苷OOHHHHHHHOH2CONH2NN脫氧胞苷脫氧胞苷OOHHHHHHOH2CNNNNNH2OH腺嘌呤核苷腺嘌呤核苷OOOHHHHHHOH2COHNNHO尿嘧啶核苷尿嘧啶核苷氮苷鍵氮苷鍵核糖或脫氧核糖以核糖或脫氧核糖以C1上的羥基與嘌呤堿的上的羥基與嘌呤堿的9位或位或嘧啶堿的嘧啶堿的1位氮上的氫原子脫水縮合而生成的糖苷位氮上的氫原子脫水縮合而生成的糖苷2 2、核苷、核苷3 3