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1、第十五章 氨基酸和蛋白质,15-1 氨基酸,15-2 肽,15-3 蛋白质,15-4 核酸,15.1 氨基酸,氨基酸的结构、分类和命名,氨基酸的物理性质,氨基酸的化学性质,第一节 氨基酸,氨基酸,-氨基酸-氨基酸,-氨基酸可分为,中性氨基酸,碱性氨基酸,酸性氨基酸,一、氨基酸的结构、命名和分类,1.根据分子中含有氨基和羧基的数目：,-氨基酸可分为,脂肪族氨基酸,芳香族氨基酸,杂环氨基酸,2.根据分子中R取代基的不同：,丙氨酸 Ala,酪氨酸 Tyr,碱性氨基酸分子中氨基的数目多于羧基的数目,赖氨酸 Lys,酸性氨基酸分子中氨基的数目少于羧基的数目,谷氨酸 Glu,八个必需氨基酸,缬氨酸,亮氨酸
2、,异亮氨酸,苯丙氨酸,苏氨酸,蛋氨酸,赖氨酸,色氨酸,15.1 氨基酸,氨基酸的结构、分类和命名,氨基酸的物理性质,氨基酸的化学性质,15.1 氨基酸,氨基酸的结构、分类和命名,氨基酸的物理性质,氨基酸的化学性质,一、两性电离与等电点,1.两性电离,氨基酸的化学性质,2.等电点,（PI）,氨基酸等电点：,不同的氨基酸有不同的等电点。可通过测 定氨基酸的等电点来鉴别氨基酸。,等电点是氨基酸的特定常数。在等电点时，以两性离子形式存在的氨基酸浓度最大，氨基酸的溶解度最小。,中性氨基酸的等电点 pH=5.56.3,酸性氨基酸的等电点 pH=2.83.2,碱性氨基酸的等电点 pH=7.610.6,有游离
3、氨基的-氨基酸可和茚三酮发生显色反应。,茚 茚三酮 水合茚三酮,二、显色反应与茚三酮,注：N-取代的-氨基酸、-氨基酸、-氨基酸等均不与茚三酮发生显色反应。脯氨酸和羟基脯氨酸与茚三酮生成黄色的产物,氨基茚三酮,蓝紫色,反应历程：,三、与亚硝酸反应,-可通过测定放出氮气的量计算氨基酸、蛋白质及肽分子中的自由伯氨基的含量,Van Slyke 氨基测定法,四、与甲醛反应,甲醛先与氨基作用，使氨基酸的碱性消失，这样可以用碱来滴定羧基的含量,五、脱羧反应,赖氨酸 戊二胺（尸胺）,六、失羧和失氨作用,-氨基酸在酶的作用下同时失羧和失氨，生成少一个碳原子的醇,亮氨酸 异戊醇,七、氨基酸的受热反应成肽反应,+
4、,交酰胺（二酮吡嗪）,二酮吡嗪在浓盐酸的作用下，水解成酰胺,氨基和羧基相距四个碳以上时，发生分子间脱水成聚酰胺。,肽键,组成肽分子的氨基酸-氨基酸残基。,第十五章 蛋白质与核酸,15-1 氨基酸,15-2 肽,15-3 蛋白质,15-4 核酸,15.2 肽,肽的命名,肽链结构的测定,活性肽,氨基酸的羧基与另一分子氨基酸的氨基通过失水反应，形成酰胺键-肽键二肽多肽,肽的命名,肽键,分子量大（约一万以上）的多肽称蛋白质。分子量小的叫多肽。从广义来说，多肽也是蛋白质。,胰岛素51肽,催产素8肽,多肽的命名和表达方式,书写时规定：,肽的命名，是从N-端开始，由左至右依次将每个氨基酸单位写成“某氨酰”，
5、处在C-端的最后一个氨基酸单位的羧基是完整的，写为“某氨酸”,谷氨酰半胱氨酰甘氨酸（简称：谷半胱甘）,谷氨酸,半胱氨酸,甘氨酸,15.2 肽,肽的命名,肽链结构的测定,活性肽,测定多肽分子中氨基酸顺序的一般步骤：,彻底水解成-氨基酸。,测定各种氨基酸在多肽组成中的相对数目。,测定C-端、N-端是什么氨基酸。,测定氨基酸的排列顺序。,多肽结构的测定,如：H2NABCDECOOH,XNHABCDECOOH,端基分析,1、端基分析法,（1）N端分析法,a)2，4-二硝基氟苯法（桑格法）,缺点:水解时，整个肽链被破坏，在肽链上只能进行一次N-端分析。,b)异硫氰酸苯酯法爱德曼降解法),（2）C端分析法
6、,羧肽酶法：,羧肽酶是催化C-端氨基酸水解的特效酶。在其作用下，只有靠近游离羧基的那个肽键发生水解，而其它肽键不变。,2、部分水解法,将多肽用蛋白水解酶进行部分水解为许多 小肽，分离后逐个进行端基测定。,部分水解,15.2 肽,肽的命名,肽链结构的测定,活性肽,15.3 蛋白质,蛋白质的元素组成和分类,蛋白质的结构,蛋白质的性质,一、元素组成,蛋白质的元素组成和分类,天然蛋白质均含有碳(50-55)、氢（）、氧（19-24）、氮（13-19），硫（0-4）等元素。此外，蛋白质中还含有磷、碘、铁、锰、铜、锌等元素。,二、蛋白质的分类,2、按化学组成分类,单纯蛋白,结合蛋白,蛋白质的元素组成和分类
7、,根据辅基的不同结合蛋白质又可分为,唾液中的粘蛋白，所含的辅基为糖,核蛋白所含的辅基为核酸,3、按功能分类,15.3 蛋白质,蛋白质的元素组成和分类,蛋白质的结构,蛋白质的性质,蛋白质的结构相当复杂，通常分为：,（初级结构）,蛋白质的结构,1、蛋白质的一级结构,是指蛋白质分子链中各种氨基酸结合的顺序。,胰核糖核酸酶的一级结构,2、蛋白质的二级结构,主要的二级结构,（由肽链之间的 氢键所造成）,（由两条肽链或一条肽链内两段肽链之间形成氢键）,转角,无规则卷曲,-螺旋型,-折叠型,反平行,-折叠型,平行,-转角,3、蛋白质的三级结构,维持三级结构的力来自氨基酸侧链之间的相互作用。,肌红蛋白的三级结
8、构,4、蛋白质四级结构,其中每条肽链称为一个亚基。维护四级结构的主要是静电引力。,15.3 蛋白质,蛋白质的元素组成和分类,蛋白质的结构,蛋白质的性质,蛋白质的结构,化学性质与氨基酸相似,但由于蛋白质是生物大分子，具有高分子化合物的特点和复杂的空间结构，因此，它本身又具有一些特殊的性质。,1、两性与等电点,在等电点时，蛋白质的溶解度最小，可以通过调节溶液的pH值，使蛋白质从溶液中析出，达到分离或提纯的目的。,2、蛋白质的变性,当蛋白质受到物理或化学因素影响时，可使蛋白质二、三级结构的结合力遭受破坏，肽链松散，导致蛋白质在理化和生物性质上的改变-蛋白质的变性。,引起蛋白质变性的主要因素,蛋白质变
9、性后表现为：,溶解度降低、凝固 丧失生理活性,（如酸、碱、丙酮、酒精、单宁酸、重金属盐等）,3、蛋白质的沉淀,蛋白质在水溶液中形成的颗粒直径在1100nm内，具有胶体性质，所以蛋白质溶液不能通过半透膜。在水溶液中是以胶体形式存在的。,蛋白质分子含有肽键，-NH2、-COOH、-OH等，可与水分子形成氢键而形成一种水化膜，故蛋白质在水溶液中不沉淀。,如果破坏蛋白质在水中溶液中的水化膜，蛋白质就会在水溶液中沉淀。,破坏水化膜的因素有：,（1）盐析,加入大量的电解质如：NaCl、（NH4)2SO4、Na2SO4等，蛋白质将会以沉淀析出-盐析。,盐析反应一般是可逆的，即这种沉淀是不变性的。,（2）脱水
10、剂,酒精、丙酮等对水的亲和力很大，可以夺取水化膜中的H2O，故蛋白质的水化膜被破坏，使蛋白质沉淀出来。,（3）重金属盐,蛋白质可以和Hg2+、Cu2+、Pb2+、Ag+等结合成不溶性蛋白质。,重金属有杀菌的作用，即是由于它能沉淀蛋白质。,4、显色反应,（1）缩二脲反应,蛋白质与硫酸铜碱性溶液反应，呈现紫色，称为缩二脲反应。,（2）蛋白黄反应,（3）米勒（Millon）反应,利用该反应就可以检验蛋白质中有无酪氨酸存在。,（4）水合茚三酮反应,蛋白质与稀的水合茚三酮一起加热呈蓝色。该反应主要用于纸上层析。,15.4 核酸,核酸的组成和分类,核苷和核苷酸的结构及命名,核酸的结构,生物所特有的生长和繁
11、殖机能以及遗传与变异的特征，都是核蛋白起着重要作用。,核酸和多糖及蛋白质一样，也是生物高分子（分子量从几十万几百万）。,蛋白质是生物体用以表达各项功能的具体工具。,核酸是生物用来制造蛋白质的模型。,没有核酸就没有蛋白质-核酸是最根本的生命的物质基础。,核酸可以是游离状态，也可以与蛋白质结合，组成结合蛋白质（称核蛋白）。,核酸的组成和分类,D-2-脱氧核糖的核苷+磷酸,D-核糖+碱基,结构组成,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,脱氧核糖核苷酸,D-2-脱氧核糖+碱基,聚合,聚合,一、核酸的组成,核蛋白,二、核酸的分类,-D-去氧核糖-D-核糖,含有2-去氧核糖的核酸
12、叫去氧核糖核酸（DNA）。,含有核糖的核酸称为核糖核酸（RNA）。,2、碱基部分：,核酸中所含的杂环碱称为碱基，它们是嘌呤和嘧啶的衍生物。,1、糖组分,两种糖组分：,其结构式如下：,3、核苷,两种核糖与五种碱基形成的糖苷分别称为核苷和去氧核苷。,如为去氧核糖，则在词首加上“去氧”（如2，-去氧腺苷）。,核苷命名时，如果糖组分是核糖，词尾用“苷”字前面加上碱基名称（如尿苷）。,4、核苷酸,核苷的磷酸酯叫做核苷酸，是组成核酸的结构单元。,核苷酸是核苷3/位或5/位的羟基和磷酸所生成的酯。,二、核酸的结构,核酸由几千个-几万个核苷酸组成，最小的核酸也含有7090个核苷酸。核酸有一级结构、二级结构和三
13、级结构。,蛋白质有四级结构 肽链中各种氨基酸相互联接的顺序是蛋白质的初级结构，也叫一级结构。多肽链主链骨架中的若干肽段，通过氢键，形成有规则的构象，这称为二级结构。-螺旋-折叠 在二级结构的基础上，多肽链间通过氨基酸残基侧链的相互作用而进行盘旋和折叠，因而产生的特定的三维空间结构，这称为三级结构，也称为蛋白质的亚基。各个亚基在低聚蛋白中的空间排布及相互作用，称为蛋白质的四级结构。,DNA一级结构：,DNA分子是两个多核苷酸链围绕同一个轴盘形成右旋的双股螺旋模型。,每条链的突出部分是通过磷酸二酯桥连接的去氧核糖。碱基在螺旋内部，其平面与中心轴垂直，很像梯子的阶梯。,两条链之间的空间恰好能容纳下一个嘌呤碱和一个嘧啶碱，因此两条链上的碱基是以一种特殊的方式进行配对：,腺嘌呤与胸腺嘧啶配对（A-T）。鸟嘌呤与胞嘧啶配对（G-C）。,因为A和T或G和C 在形成氢键的时候，两两配合得比较默契，它们之间能够最有效地形成氢键，稳定DNA结构。,碱基配对为什么非得A配T，G配C呢？,腺嘌呤与脲嘧啶配对（A-U）。鸟嘌呤与胞嘧啶配对（G-C）。,RNA的二级结构不如DNA那样有规律。大多数RNA分子由一条弯曲的多核苷酸链构成，在链的某些区域可发生自身回褶而形成双螺旋。其间的碱基互补关系是：,3、三级结构,DNA在双螺旋结构（二级结构）的基础上还进一步缩成环状、开链状或麻花状等形式的三级结构。,
