氨基酸蛋白質(zhì)和核糖核酸

關(guān)于氨基酸蛋白質(zhì)和核糖核酸血紅素的輸氧作用第2頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天血紅蛋白的結(jié)構(gòu)第3頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天血紅蛋白兩種構(gòu)象第4頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天α-蛋白酶抑制劑第5頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天蝦紅素的活性位點(diǎn)第6頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天本章主要內(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7頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天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(gè)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(zhǎng)型與D型，天然氨基酸一般是L—型第8頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天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(shū)寫。氨基酸命名用俗名，見(jiàn)教材P658。D-氨基酸L-氨基酸第9頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、氨基酸的化學(xué)性質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：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(yáng)離子和偶極離子。第10頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天氨基酸的等電點(diǎn)當(dāng)溶液處于某一pH值時(shí)，某種氨基酸全部以偶極離子形式存在，此時(shí)的pH值就稱為某氨基酸的等電點(diǎn)。由于R基不同,不同的氨基酸有不同的等電點(diǎn)。pH＜pIpH=pIpH＞pI陽(yáng)離子偶極離子陰離子第11頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天氨基酸在等電點(diǎn)的特性某種氨基酸在等電點(diǎn)時(shí)，以偶極離子的形式存在，在溶液中的溶解度最小。在電場(chǎng)中不定向移動(dòng)可以通過(guò)溶解度或電泳分離提純混合物中的氨基酸。第12頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天氨基酸在電場(chǎng)中的移動(dòng)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(fù)離子存在。

溶液pH值pH=4.0pH=pI=5.06pH=5.5電場(chǎng)中移向負(fù)極不移動(dòng)正極

第13頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天酸性氨基酸天門冬氨酸，分子中兩羧基，一個(gè)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(chǎng)中移向負(fù)極不移動(dòng)正極

第14頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天堿性氨基酸賴氨酸，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(chǎng)中移向負(fù)極不移動(dòng)正極

第15頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天各類氨基酸大致pI范圍中性氨基酸等電點(diǎn)在5～7。堿性氨基酸等電點(diǎn)在9～10。酸性氨基酸等電點(diǎn)在2～3。第16頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、氨基酸的酯化與?；磻?yīng)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?；?7頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天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18頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天4、氨基酸與茚三酮顯色茚三酮水溶液與α-氨基酸反應(yīng)生成紫色化合物。用于鑒別α—氨基酸。第19頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天5、氨基酸的定量分析基礎(chǔ)α-氨基酸與2，4-二硝基氟苯反應(yīng)，生成黃色物質(zhì)，用于比色分析定量。α-氨基酸與甲醛反應(yīng)，釋放出酸，用于酸堿滴定分析定量。第20頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天6、氨基酸脫羧反應(yīng)

氨基酸在堿性條件下受熱脫羧生成伯胺：動(dòng)物尸體在腐爛過(guò)程中，賴氨酸分解生成尸胺，放出惡臭。第21頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天7、氨基酸的成肽反應(yīng)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(gè)殘基組成）與多肽（多于10個(gè)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(lái)完成的第22頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天三、氨基酸的合成方法1、鹵代酸與氨在室溫反應(yīng)生成氨基酸。第23頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、Strecker合成法醛和按氨、氫氰酸一起反應(yīng)后水解?？赡軝C(jī)理：先成醛亞胺，再與氫氰酸加成。第24頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天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25頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天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(duì)映體鹽，合適溶劑結(jié)晶分離。第26頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天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27頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天19.2多肽多肽由多個(gè)氨基酸殘基通過(guò)肽鍵相連而成。多肽能透過(guò)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(shū)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(diǎn)；多肽在不同pH值溶液中可以帶正、負(fù)電。在等電點(diǎn)以偶極離子存在。第28頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天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(guò)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29頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天多肽和蛋白質(zhì)的合成兩種氨基酸混合脫水產(chǎn)生四種產(chǎn)物。進(jìn)行官能團(tuán)保護(hù)可以避免。例：把苯丙氨酸的氨基用芐氧基甲酰氯保護(hù)。甘氨酸的羧基用芐酯保護(hù)。第30頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天肽鍵合成與去保護(hù)然后將兩種保護(hù)了的氨基酸混合形成肽鍵，再將兩端去保護(hù)就合成了所需要的二肽。第31頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天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(cè)試生物樣品中氮元素的含量，進(jìn)行換算成蛋白質(zhì)含量。第32頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、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(jí)。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(jí)結(jié)構(gòu)肽鏈結(jié)構(gòu)—氨基酸殘基順序—蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)。一級(jí)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(jí)結(jié)構(gòu)決定蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)時(shí)的溶解度也很小。第33頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、蛋白質(zhì)的構(gòu)象二、三、四級(jí)結(jié)構(gòu)為蛋白質(zhì)次級(jí)結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的二、三級(jí)結(jié)構(gòu)：肽鏈的構(gòu)象的結(jié)構(gòu)。二級(jí)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(gè)原子在一個(gè)平面內(nèi)—肽平面。第34頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天肽平面的兩種構(gòu)象肽平面在空間取向稱為蛋白質(zhì)的二級(jí)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35頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天β-折疊結(jié)構(gòu)兩肽鏈肽平面在空間形成象屏風(fēng)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36頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天第37頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)—具二級(jí)結(jié)構(gòu)肽鏈在空間折疊構(gòu)象。第38頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天亞基與四級(jí)結(jié)構(gòu)具三級(jí)結(jié)構(gòu)的肽鏈—亞基。四級(jí)結(jié)構(gòu)—一個(gè)或多個(gè)亞基在空間組成狀況。第39頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天3、維系次級(jí)結(jié)構(gòu)的作用維系二、三、四級(jí)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40頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天范德華力指原子中帶正電荷的核與另一個(gè)帶負(fù)電荷的原子電子層之間的靜電引力。包括取向力,誘導(dǎo)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(shí)際意義難以正確估價(jià);第41頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天鹽鍵定義:正負(fù)基團(tuán)相互接近時(shí),的靜電作用特點(diǎn):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(tuán)形成;b.天冬氨酸和谷氨酸帶負(fù)電荷,與堿性基團(tuán);c.肽鏈的C端形成;d.核酸分子中的磷酸基團(tuán)帶負(fù)電荷第42頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天疏水作用與酯鍵實(shí)質(zhì):熱力學(xué)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(gè)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43頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天4、水溶性蛋白質(zhì)的性質(zhì)1）兩性與等電點(diǎn)2）膠體性質(zhì)丁鐸爾現(xiàn)象、布朗（Brown）運(yùn)動(dòng)、電泳現(xiàn)象和不能透過(guò)半透膜。3）變性作用蛋白質(zhì)二、三級(jí)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(jí)結(jié)構(gòu)破壞，無(wú)法恢復(fù)。紫外線、X射線、熱、氯化汞、酸性或堿性染料、苯酚或甲醛等第44頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天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(lái)；不可逆沉淀：變性

5）顯色反應(yīng)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(yīng)。常利用這些顏色反應(yīng)來(lái)鑒別蛋白質(zhì)。第45頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天蛋白質(zhì)重要的顯色反應(yīng)名稱試劑顏色基團(tuán)蛋白質(zhì)二縮脲反應(yīng)稀堿、稀硫酸銅粉紅～藍(lán)紫二個(gè)以上肽鍵各種蛋白質(zhì)茚三酮反應(yīng)水合茚三酮紫藍(lán)游離氨基游離氨基的蛋白質(zhì)蛋白黃反應(yīng)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(yīng)第46頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天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47頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天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(xì)胞核中分離出來(lái)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48頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天核酸完全水解產(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49頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天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(niǎo)嘌呤。DNA含胸腺嘧啶、胞嘧啶、腺嘌呤和鳥(niǎo)嘌呤。尿嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶第50頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天核酸分子中的嘌呤堿基RNA含尿嘧啶、胞嘧啶、腺嘌呤和鳥(niǎo)嘌呤。DNA含胸腺嘧啶、胞嘧啶、腺嘌呤和鳥(niǎo)嘌呤。腺嘌呤鳥(niǎo)嘌呤第51頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天堿基的酮式與烯醇式互變五個(gè)堿基，除了腺嘌呤外都有酮式與烯醇式互變。第52頁(yè),共63頁(yè)，2024年2月25日，星期天核苷雜環(huán)N上H原子與核糖半縮醛羥基脫水形成苷鍵—核苷鍵—核苷。核糖尿嘧啶尿苷（核苷）