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1、第十七-十八章 氨基酸、蛋白质和核酸简介,第一节 氨基酸,羧酸分子中烃基上的氢原子被氨基取代生成的化合物叫氨基酸。根据氨基和羧基的位置可分为-氨基酸，-氨基酸、-氨基酸等；在这些类氨基酸中，与人关系最为密切的是-氨基酸，它是构成蛋白质的基本单元。,最简单的甘氨酸(R=H)，不同的氨基酸只是R-不同(例外：脯氨酸),通式为：,氨基酸在固态或在生理pH情况下，多以偶极离子(zwitterion,两性离子)形式存在，是一种内盐。,脯氨酸(-亚氨基酸),这20种氨基酸中，除甘氨酸外，所有的氨基酸分子的-碳原子都是手性碳原子，因而都具有旋光性。,具有旋光性的氨基酸的构型通常采用D/L标记，构成蛋白质的氨
2、基酸其构型均为L-型。若用R/S标记，除半胱氨酸为R-构型外，其余18种氨基酸的绝对构型均为S-构型,除上述在蛋白质中广泛存在的20种氨基酸外，另有几种氨基酸只在少数蛋白质中存在，如4-羟基脯氨酸、甲状腺素；还有一些氨基酸不是蛋白质的组成成分，称为非蛋白氨基酸,天然的氨基酸多按其来源和性质命名，例如：门冬氨酸（最初发现于天门冬幼苗）、甘氨酸（甜味）。构成蛋白质的二十种氨基酸象元素符号一样都有国际通用符号。这二十种氨基酸可按不同的方法进行分类,L-羟脯氨酸,鸟氨酸,氨基酸的性质,一、氨基的性质,1.与亚硝酸的反应,范斯莱克(Van Slyke)氨基氮测定法。,脯氨酸和羟脯氨酸与HNO2反应生成N
3、-亚硝基化合物。,2.氧化脱氨基反应 氨基酸经氧化剂或氨基酸氧化酶的作用，可脱去氨基生成酮酸,这是生物体内氨基酸分解代谢的重要方式。,3.与2,4-二硝基氟苯反应（烃基化反应）(不做要求)在室温和近中性条件下，氨基酸中的氨基(NH2)可与2,4-二硝基氟苯反应生成稳定的二硝基苯基氨基酸(DNP-氨基酸)。DNFB AA DNP-AA DNP-氨基酸呈黄色，使用纸层析与标准DNP-氨基酸比较，可用于氨基酸之检出。英国科学家桑格尔(Sanger)用此法首次阐明了组成胰岛素的氨基酸的种类、数目和排列顺序，为认识蛋白质的结构作出了重要的贡献。,亲核取代,在生物体内，脱羧反应也可因某种酶作用而发生。例如
4、，蛋白质腐败时，由鸟氨酸可生成腐胺，由赖氨酸可生成尸胺，由组氨酸可生成组胺,1.脱羧反应,二、羧基的反应,谷氨酸 焦谷氨酸,三、氨基酸的特性反应,2分子甘氨酸 2,5-二嗪哌酮,-2H2O,-H2O,1.氨基酸的等电点(pI,isoelectric point),负离子 两性离子 正离子 pHpI pHpI pHpI电场中 向正极移动 不移动 向负极移动,中性氨基酸的等电点：pH=6.26.8 酸性氨基酸的等电点：pH=2.83.2 碱性氨基酸的等电点：pH=7.610.8,不同的氨基酸有不同的等电点，所以可以通过测定氨基酸的等电点来鉴别氨基酸。,等电点时，以两性离子形式存在的氨基酸浓度最大（
5、在水溶液中），氨基酸的溶解度最小。,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；用于氨基酸的定性与定量鉴定,+,紫色,-CO2，-RCHO,-3H2O,互变异构,脯氨酸和羟脯氨酸等亚氨基酸(含亚氨基结构)与茚三酮反应生成黄色化合物。,2.氨基酸的显色反应（1）茚三酮的反应,（2）与丹酰氯的反应：丹酰氯(dansyl氯化物，DNS-Cl)5-二甲氨基萘磺酰氯(不做要求),产物丹酰基氨基酸，在紫外光下呈强烈的黄色荧光。反应极为灵敏，1nmol 产物即可被检出，常用于微量氨基酸的定量测定及多肽的N-末端氨基酸分析。,+HCl,（3）其它显色反应,蛋白黄反应 浓硝酸再加碱深黄色或橙红色 苯丙
6、、酪、色,乙醛酸反应 乙醛酸浓硫酸 两液层界面处呈紫红色环 色氨酸,硝普鈉反应 亚硝酰铁氰化钠 红 色半胱氨酸,3.成肽反应 在适当条件下，氨基酸分子间氨基与羧基相互脱水缩合生成的一类化合物，叫做肽。由二分子氨基酸缩合而成的肽叫二肽。肽分子中的酰胺键(CONH)叫做肽键。许多氨基酸分子通过多个肽键互相连接起来，便形成多肽。,O OH2NCH(CNHCH)nCOH R R,N-末端(N-terminal end)：保留游离NH2的一端，也叫氨基末端，一般写在肽链的左边。,C-末端:保留游离COOH的一端，也叫羧基末端，通常写在肽链的右边。,第二节 多肽(peptide)和蛋白质(protein)
7、,蛋白质与多肽无本质区别，分子量大的为蛋白质，分子量小的是多肽。,肽的结构不仅取决于组成肽链的氨基酸种类和数目，也与肽链中各氨基酸残基的排列顺序有关,命名时以C-末端的氨基酸残基为母体，由N端叫起，依次称为某氨酰某氨酸。,肽键的结构,组成肽单元的6个原子共平面，此平面称为肽键平面肽键具有部分双键的性质。肽键一般呈反式构型。相邻的肽键平面可围绕-C旋转，肽键骨架也可视为一系列通过-C原子衔接的肽键平面所组成。,蛋白质的颜色反应：缩二脲反应：蛋白质与强碱和稀硫酸铜溶液反应，成紫色。蛋白黄色反应：含苯环氨基酸遇浓硝酸显黄色（皮肤遇硝酸显黄色），遇碱转为橙黄色。茚三酮反应：与氨基酸同米勒反应：遇硝酸汞
8、的硝酸溶液变红色。,一 测定分子中是否存在二硫键,多肽或蛋白质分子中有二硫键，需要切断。其方法是用过酸氧化。,二 检测氨基酸的组成及其相对比例,该工作由氨基酸自动分析仪完成,多肽结构的测定(不做要求)：,测定肽或蛋白质的一级结构需要进行下面几项工作,2,4-二硝基氟苯法和异硫氰酸苯酯法,三 测定肽或蛋白质中各氨基酸的排列顺序,1.N-端氨基酸残基的分析,2.C-末端氨基酸残基的测定,肼解法：蛋白质（或多肽）与无水肼在100反应5-10h后，除C端氨基酸外，所有氨基酸都转变成相应氨基酸的酰肼，C端氨基酸则以游离氨基酸放出。,羧肽酶水解法,3.部分水解法确定氨基酸残基连接次序,D-2-脱氧核糖的核
9、苷+磷酸,第三节 核酸,D-核糖+碱基,结构和组成,核糖核苷酸,核糖核酸,D-核糖的核苷+磷酸,核酸,脱氧核糖核酸,脱氧核糖核甘酸,D-2-脱氧核糖+碱基,聚合,聚合,核酸的基本单位,一、糖,为区别碱基中碳原子的编号，戊糖中的碳以1、2等编号,二、碱基,C（胞嘧啶）,U（脲嘧啶）,T（胸腺嘧啶）,A（腺嘌呤）,G（鸟嘌呤）,酮式-烯醇式的互变异构体中，以酮式为主氨基-亚氨基的互变异构体中，以氨基为主,鸟苷（G）,腺苷（A）,胞苷（C）,脲苷（U）,核糖C1位上的-半缩醛羟基与嘌呤类碱基的N9或嘧啶类碱基的N1上的H原子脱水形成的氮苷,三、核苷,RNA的组成,2-脱氧胸腺苷dT,2-脱氧胞苷dC,2-脱氧腺苷dA,2-脱氧鸟苷 dG,DNA的组成,四、核苷酸,核苷酸是核苷分子中核糖或脱氧核糖的3或5位上的羟基与磷酸成酯后的产物。生物体中的核苷酸主要是5-磷酸酯,五、核酸,核酸是核苷酸单体中核糖的3位羟基和5 位上的磷酸基酯化而成的高分子化合物。,
