氨基酸蛋白質(zhì)和核糖核酸

氨基酸蛋白質(zhì)和核糖核酸第一頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日血紅素的輸氧作用第二頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日血紅蛋白的結(jié)構(gòu)第三頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日血紅蛋白兩種構(gòu)象第四頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日α-蛋白酶抑制劑第五頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日蝦紅素的活性位點第六頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日本章主要內(nèi)容1、氨基酸的分類、命名與結(jié)構(gòu)2、

氨基酸的性質(zhì)：兩性電離、酯化、脫羧、脫氨與顯色3、

氨基酸的合成4、

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)5、

核酸與核苷酸第七頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日19.1氨基酸一、氨基酸的分類：1、按氨基在分子中位置分為α-、β-氨基酸等。

α-氨基酸一般形式：RCH（NH2）COOH。2、根據(jù)分子中氨基和羧基的個數(shù)分為中性、酸性和堿性氨基酸。3、按Fischer投影式中氨基在左或者右分為L型與D型，天然氨基酸一般是L—型第八頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日D-，L-氨基酸除了甘氨酸外，其他氨基酸都具有手性。氨基酸Fischer投影式的書寫。氨基酸命名用俗名，見教材P658。D-氨基酸L-氨基酸第九頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日二、氨基酸的化學性質(zhì)結(jié)構(gòu)特點：分子中具堿性氨基和酸性羧基代表性質(zhì)：具有羧酸和胺的性質(zhì)。1、兩性電離它既可以酸式電離又可以堿式電離。存在形式與環(huán)境pH值相關(guān)。三種存在形式：陰離子、陽離子和偶極離子。第十頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日氨基酸的等電點當溶液處于某一pH值時，某種氨基酸全部以偶極離子形式存在，此時的pH值就稱為某氨基酸的等電點。由于R基不同,不同的氨基酸有不同的等電點。pH＜pIpH=pIpH＞pI陽離子偶極離子陰離子第十一頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日氨基酸在等電點的特性某種氨基酸在等電點時，以偶極離子的形式存在，在溶液中的溶解度最小。在電場中不定向移動可以通過溶解度或電泳分離提純混合物中的氨基酸。第十二頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日氨基酸在電場中的移動方向氨基酸，其“酸性”、“堿性”溶液具有不同含義。半光氨酸pI為5.06，處于pH值為4.0的溶液中，—酸性溶液—以正離子存在。處于pH值為5.5的溶液中—堿性溶液—以負離子存在。

溶液pH值pH=4.0pH=pI=5.06pH=5.5電場中移向負極不移動正極

第十三頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日酸性氨基酸天門冬氨酸，分子中兩羧基，一個堿基—酸性氨基酸，pI=2.77。處于pH值為3.0的溶液—堿性溶液中，處于pH值為2.0的溶液—酸性溶液中。

pH值pH=2.0pH=pI=2.77pH=3.0電場中移向負極不移動正極

第十四頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日堿性氨基酸賴氨酸，兩堿基，一羧基—堿性氨基酸pI=10.76。處于pH值為10.0的溶液—酸性溶液。在pH值為11.0的溶液中—堿性溶液。

pH值pH=10.0pH=pI=10.76pH=11.0電場中移向負極不移動正極

第十五頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日各類氨基酸大致pI范圍中性氨基酸等電點在5~7。堿性氨基酸等電點在9~10。酸性氨基酸等電點在2~3。第十六頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日2、氨基酸的酯化與酰化反應用HCl或苯磺酸催化可以合成氨基酸酯。用酰氯或酸酐在氮原子上?；谑唔摚擦?，編輯于2023年，星期日3、氨基酸的氧化脫胺氨基酸可以被氧化成亞胺，然后水解脫胺。第十八頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日4、氨基酸與茚三酮顯色茚三酮水溶液與α-氨基酸反應生成紫色化合物。用于鑒別α—氨基酸。第十九頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日5、氨基酸的定量分析基礎α-氨基酸與2，4-二硝基氟苯反應，生成黃色物質(zhì)，用于比色分析定量。α-氨基酸與甲醛反應，釋放出酸，用于酸堿滴定分析定量。第二十頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日6、氨基酸脫羧反應

氨基酸在堿性條件下受熱脫羧生成伯胺：動物尸體在腐爛過程中，賴氨酸分解生成尸胺，放出惡臭。第二十一頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日7、氨基酸的成肽反應兩分子的氨基酸在一定條件下可以形成肽鍵：二肽肽分為寡肽（2～10個殘幾基組成）與多肽（多于10個殘基）。肽的明明是從N-端到C-端。生物體肽的形成內(nèi)是由酶來完成的第二十二頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日三、氨基酸的合成方法1、鹵代酸與氨在室溫反應生成氨基酸。第二十三頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日2、Strecker合成法醛和按氨、氫氰酸一起反應后水解。可能機理：先成醛亞胺，再與氫氰酸加成。第二十四頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日3、酶法合成氨基酸一些氨基酸如色氨酸，可以用酶法生產(chǎn)。第二十五頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日4、氨基酸外消旋體的拆分人工合成氨基酸拆分得有用途的L-氨基酸。1）結(jié)晶拆分：將D/L-氨基酸?；c一種左或右旋堿生成非對映體鹽，合適溶劑結(jié)晶分離。第二十六頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日2）酶法拆分消旋體一種水解酶只能水解一種酰化氨基酸。再用溶劑提取或離子交換法分離。第二十七頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日19.2多肽多肽由多個氨基酸殘基通過肽鍵相連而成。多肽能透過一種天然滲析膜，分子量約為10000，約100氨基酸殘基組成。多肽具有N端和C端。多肽書寫，帶氨基一端在左，稱為N-端；帶羧基一端在右，稱謂C-端。多肽具有兩性電離和等電點；多肽在不同pH值溶液中可以帶正、負電。在等電點以偶極離子存在。第二十八頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日肽的重要生理作用谷半胱甘肽（谷氨酸用γ-氨基成肽鍵），在生物體內(nèi)參與氧化還原過程。短桿菌胎S是由5種氨基酸組成的環(huán)狀10肽，是一種抗菌素。第二十九頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日多肽和蛋白質(zhì)的合成兩種氨基酸混合脫水產(chǎn)生四種產(chǎn)物。進行官能團保護可以避免。例：把苯丙氨酸的氨基用芐氧基甲酰氯保護。甘氨酸的羧基用芐酯保護。第三十頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日肽鍵合成與去保護然后將兩種保護了的氨基酸混合形成肽鍵，再將兩端去保護就合成了所需要的二肽。第三十一頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日19.3蛋白質(zhì)一、組成蛋白質(zhì)元素主要為H、C、O、N，少量S。蛋白質(zhì)還含有P、Fe、I、Zn、Se等元素。雖各中蛋白質(zhì)組成差異大，但氮元素含量接近，平均約16％。任何蛋白質(zhì)質(zhì)量約為其氮元素質(zhì)量的6.25倍。測試生物樣品中氮元素的含量，進行換算成蛋白質(zhì)含量。第三十二頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日二、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)可以分為一、二、三、四級。同種蛋白質(zhì)α-氨基酸的種類與含量相同。各α-氨基酸連接順序一定：肽鏈結(jié)構(gòu)一定。1、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)肽鏈結(jié)構(gòu)—氨基酸殘基順序—蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)。一級結(jié)構(gòu)決定蛋白質(zhì)的N-端和C-端。蛋白質(zhì)具有兩性。一級結(jié)構(gòu)決定蛋白質(zhì)的等電點。蛋白質(zhì)在等電點時的溶解度也很小。第三十三頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日2、蛋白質(zhì)的構(gòu)象二、三、四級結(jié)構(gòu)為蛋白質(zhì)次級結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的二、三級結(jié)構(gòu)：肽鏈的構(gòu)象的結(jié)構(gòu)。二級結(jié)構(gòu)—蛋白質(zhì)的肽平面構(gòu)象。相鄰兩氨基酸殘基α-碳原子和酰胺鍵上O、C、N、H共6個原子在一個平面內(nèi)—肽平面。第三十四頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日肽平面的兩種構(gòu)象肽平面在空間取向稱為蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)。肽平面主要有α-螺旋結(jié)構(gòu)和β-折疊結(jié)構(gòu)。α-螺旋結(jié)構(gòu)—肽鏈肽平面在空間形成螺旋結(jié)構(gòu)。第三十五頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日β-折疊結(jié)構(gòu)兩肽鏈肽平面在空間形成象屏風一樣折疊結(jié)構(gòu)。β-折疊結(jié)構(gòu)又分為β-平行折疊和β-反平行折疊。

β-平行折疊β-反平行折疊第三十六頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)—具二級結(jié)構(gòu)肽鏈在空間折疊構(gòu)象。第三十七頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日亞基與四級結(jié)構(gòu)具三級結(jié)構(gòu)的肽鏈—亞基。四級結(jié)構(gòu)—一個或多個亞基在空間組成狀況。第三十八頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日3、維系次級結(jié)構(gòu)的作用維系二、三、四級結(jié)構(gòu)作用—范德華力、氫鍵、鹽鍵、疏水作用、偶極作用、酯鍵、二硫鍵等。第三十九頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日范德華力指原子中帶正電荷的核與另一個帶負電荷的原子電子層之間的靜電引力。包括取向力,誘導力和色散力;該力一般比較小,在維持蛋白質(zhì)構(gòu)象中雖有一定的作用,其實際意義難以正確估價;第四十頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日鹽鍵定義:正負基團相互接近時,的靜電作用特點:在蛋白質(zhì)內(nèi)部不多,但在帶電的介質(zhì)中,鹽鍵的形成有利于維持蛋白內(nèi)部的疏水環(huán)境;鹽鍵類型:a.賴氨酸,精氨酸帶正電荷,與酸性基團形成;b.天冬氨酸和谷氨酸帶負電荷,與堿性基團;c.肽鏈的C端形成;d.核酸分子中的磷酸基團帶負電荷第四十一頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日疏水作用與酯鍵實質(zhì):熱力學作用力---熵作用:體系自由能的最低狀態(tài);酯鍵肽鏈中游離羧基（如天門冬氨酸、谷氨酸有兩個羧基）與羥基（如絲氨酸、蘇氨酸有羥基）在酶作用下形成酯鍵第四十二頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日4、水溶性蛋白質(zhì)的性質(zhì)1）兩性與等電點2）膠體性質(zhì)丁鐸爾現(xiàn)象、布朗（Brown）運動、電泳現(xiàn)象和不能透過半透膜。3）變性作用蛋白質(zhì)二、三級結(jié)構(gòu)遭受破壞，理化、生物性質(zhì)改變。溶解度降低，粘度變大，難以結(jié)晶，為酶所水解，喪失生物活性。不可逆變性，二級結(jié)構(gòu)破壞，無法恢復。紫外線、X射線、熱、氯化汞、酸性或堿性染料、苯酚或甲醛等第四十三頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日4）沉淀作用可逆沉淀：脫去膠粒的水膜（乙醇、電解質(zhì)的鹽析等），使沉淀出來；不可逆沉淀：變性

5）顯色反應蛋白質(zhì)分子中所含的肽鍵、苯環(huán)、酚、某些氨基酸與試劑起作用產(chǎn)生顏色反應。常利用這些顏色反應來鑒別蛋白質(zhì)。第四十四頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日蛋白質(zhì)重要的顯色反應名稱試劑顏色基團蛋白質(zhì)二縮脲反應稀堿、稀硫酸銅粉紅～藍紫二個以上肽鍵各種蛋白質(zhì)茚三酮反應水合茚三酮紫藍游離氨基游離氨基的蛋白質(zhì)蛋白黃反應濃硝酸熱、稀NaOH黃～橙黃苯基含苯基的蛋白質(zhì)注意：非水溶性蛋白質(zhì)也有部分顯色反應第四十五頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日6、（各種）蛋白質(zhì)的水解肽鍵本質(zhì)上是酰胺鍵。酸性或堿性條件下水解成多肽鏈。水解的最終產(chǎn)物是氨基酸。局部水解可以幫助分析蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。天然蛋白質(zhì)水解在生產(chǎn)和生理上都有重要意義。第四十六頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日核酸核酸是具重要生理作用的天然內(nèi)高分子化合物。最初從細胞核中分離出來的具有酸性的物質(zhì)。根據(jù)核酸分子中所含核糖不同分為核糖核酸（RNA）和脫氧核糖核酸（DNA）。RNA含核糖，DNA含脫氧核糖。分子中的雜環(huán)（堿基）種類也略有差別。核酸的元素組成為C、O、N、P、H。P元素組成比較恒定，一般在9.5％，故樣品中核算的含量P元素的10.5倍。第四十七頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日核酸完全水解產(chǎn)物核酸完全水解產(chǎn)物為核糖、雜環(huán)和磷酸。RNA水解產(chǎn)物含核糖，DNA水解產(chǎn)物含脫氧核糖。D-核糖D-脫氧核糖第四十八頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日核酸分子中的嘧啶堿基核酸分子中含有三種嘧啶和兩種嘌呤。RNA含尿嘧啶、胞嘧啶、腺嘌呤和鳥嘌呤。DNA含胸腺嘧啶、胞嘧啶、腺嘌呤和鳥嘌呤。尿嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶第四十九頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日核酸分子中的嘌呤堿基RNA含尿嘧啶、胞嘧啶、腺嘌呤和鳥嘌呤。DNA含胸腺嘧啶、胞嘧啶、腺嘌呤和鳥嘌呤。腺嘌呤鳥嘌呤第五十頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日堿基的酮式與烯醇式互變五個堿基，除了腺嘌呤外都有酮式與烯醇式互變。第五十一頁，共六十二頁，編輯于2023年，星期日核苷雜環(huán)N上H原子與核糖半縮醛羥基脫水形成苷鍵—核苷