第19章氨基酸蛋白質(zhì)和核酸課件

蛋白質(zhì)是一類含氮的天然有機(jī)物，是生物體的主要組成部分。蛋白質(zhì)在生命現(xiàn)象和生命過程中起著決定性的作用，是人類的三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之一，是維持生命活動(dòng)必不可少的物質(zhì)。蛋白質(zhì)是由許多氨基酸通過酰胺鍵結(jié)合而形成的高分子化合物，蛋白質(zhì)在酸、堿、酶等作用下水解先得到肽段，最終得到-氨基酸的混合物。因此-氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元。第1頁/共57頁主要內(nèi)容第一節(jié)氨基酸第二節(jié)肽第三節(jié)蛋白質(zhì)第四節(jié)核酸第2頁/共57頁第一節(jié)氨基酸一、氨基酸的結(jié)構(gòu)、分類和命名二、氨基酸的性質(zhì)第3頁/共57頁氨基酸結(jié)構(gòu)、分類命名物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)

兩性和等電點(diǎn)與亞硝酸的反應(yīng)氧化脫氨基反應(yīng)與茚三酮的顯色反應(yīng)脫羧反應(yīng)成肽反應(yīng)受熱反應(yīng)側(cè)連R基的反應(yīng)第4頁/共57頁

氨基酸的結(jié)構(gòu)、分類和命名氨基酸屬于取代羧酸。分子中既有氨基又有羧基。-氨基酸是蛋白質(zhì)的基本組成單位，是人體必不可少的物質(zhì)。天然蛋白質(zhì)水解得到的α-氨基酸共有20種。除甘氨酸（R=H）外，所有α-氨基酸中的α碳原子均是手性碳原子，因此都具有旋光性。（一）結(jié)構(gòu)構(gòu)型*第5頁/共57頁構(gòu)型一般用D/L法來標(biāo)記，以-氨基的位置與L-甘油醛上的-OH位置相同者為L(zhǎng)-型，相反為D-型，構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸均為L(zhǎng)-型。如用R/S標(biāo)記，除半胱氨酸為R構(gòu)型外，其余均為S構(gòu)型L-丙氨酸S-丙氨酸L-半胱氨酸R-半胱氨酸自然界存在的氨基酸大多為L(zhǎng)-型。第6頁/共57頁1、按氨基酸分子中烴基的不同丙氨酸脂肪族氨基酸苯丙氨酸芳香族氨基酸色氨酸雜環(huán)氨基酸（二）分類2、按氨基和羧基相對(duì)位置不同分為-、-和-氨基酸。-氨基酸-氨基酸-氨基酸第7頁/共57頁3、根據(jù)氨基與羧基的相對(duì)數(shù)目不同可分為中性、堿性和酸性氨基酸。中性氨基酸酸性氨基酸堿性氨基酸中性氨基酸：分子中氨基數(shù)目＝羧基數(shù)目。由于羧基電離大于氨基，其水溶液顯微酸性。堿性氨基酸：分子中氨基數(shù)目>羧基數(shù)目，呈堿性。酸性氨基酸：分子中氨基數(shù)目<羧基數(shù)目，呈酸性。第8頁/共57頁系統(tǒng)命名方法與羥基酸一樣但天然氨基酸常根據(jù)其來源或性質(zhì)多用俗名。例如胱氨酸是因它最先來自尿結(jié)石；甘氨酸是由于它具有甜味而得名。20種-氨基酸的名稱和結(jié)構(gòu)式，見書p347表14-1必需氨基酸：纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸、賴氨酸、苯丙氨酸、色氨酸八種氨基酸人體不能自身合成，需要從食物中攝取。（三）命名第9頁/共57頁二、氨基酸的物理性質(zhì)1、無色晶體，熔點(diǎn)較高（200℃以上，為什么？），熔融時(shí)分解放出二氧化碳。2、各種氨基酸都能溶于水，但溶解度不同；3、除脯氨酸溶于乙醇外，都難溶于有機(jī)溶劑，而易溶于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿中。4、除甘氨酸外，均有旋光性。第10頁/共57頁既有堿性-NH2和酸性-COOH，與強(qiáng)酸或強(qiáng)堿都能作用生成鹽，因此氨基酸為兩性化合物。+H++OH-正離子負(fù)離子三氨基酸的化學(xué)性質(zhì)具有氨基和羧基的典型性質(zhì)由于氨基和羧基在分子內(nèi)的相互影響，又具有一些特殊的性質(zhì)。（一）兩性和等電點(diǎn)（重點(diǎn)）第11頁/共57頁在同一分子內(nèi)，氨基和羧基也可作用生成鹽，這種鹽叫內(nèi)鹽（故熔點(diǎn)高）。內(nèi)鹽分子中氨基帶正電荷，羧基帶負(fù)電荷，稱為偶極離子或兩性離子。第12頁/共57頁問：中性氨基酸在純水溶液中除以兩性離子存在外，還有以何種形式存在？A、正離子

B、負(fù)離子答：B+H+

因?yàn)樵谥行园被崛芤褐?，羧基的電離程度稍大于氨基的電離度問：如果使其主要以兩性離子存在，應(yīng)加入酸還是堿？第13頁/共57頁

調(diào)節(jié)pH值，氨基酸主要以電中性的兩性離子存在，此時(shí)的pH值就稱為等電點(diǎn)。H+H+OH-OH-負(fù)離子正離子兩性離子pH＞pIpH＜pIpH=pI問：中性氨基酸的pI值

7；

酸性氨基酸的pI值

7；

堿性氨基酸的pI值

7。略小于（5.0-6.5)小于(2.7-3.2)大于(7.5-10.7)第14頁/共57頁

在電場(chǎng)中，氨基酸主要以陰離子存在，它們就向陽極移動(dòng)；氨基酸主要以陽離子存在，則它們就向陰極移動(dòng)；氨基酸主要以兩性離子存在，其凈電荷為零，故在電場(chǎng)中不會(huì)向任何一極移動(dòng)。電泳是可以用來分離或鑒定氨基酸、蛋白質(zhì)等的混合物的一種技術(shù)，也可作為醫(yī)學(xué)診斷的手段。

2、氨基酸在等電點(diǎn)時(shí)溶解度最小，可用于氨基酸的分離。應(yīng)用：1、電泳：第15頁/共57頁+HNO2+N2↑生成羥基酸，定量放出氮?dú)狻？捎脕頊y(cè)定氨基酸的含量，稱為范斯萊克（VanSlyke）氨基測(cè)定法。（二）與亞硝酸的反應(yīng)第16頁/共57頁（三）氧化脫氨基反應(yīng)生物體內(nèi)氨基酸分解代謝重要的方式。-2H+H2O-NH3第17頁/共57頁+藍(lán)紫色或紫色（四）與茚三酮的顯色反應(yīng)（反應(yīng)式了解）反應(yīng)非常靈敏，常用于α-氨基酸的比色測(cè)定或紙層析、薄層層析時(shí)的顯色。α-氨基酸中，脯氨酸與茚三酮反應(yīng)顯黃色，而N-取代的α-氨基酸和-、-氨基酸不與茚三酮發(fā)生顯色反應(yīng)。羅曼氏紫第18頁/共57頁（五）脫羧反應(yīng)（了解）Ba(OH)2△尸胺某些氨基酸在一定條件下，可脫去羧基，生成相應(yīng)的胺。脫羧反應(yīng)是人體內(nèi)氨基酸代謝的形式之一，如在腸道細(xì)菌作用下脫羧。賴氨酸第19頁/共57頁（六）成肽反應(yīng)+-H2O酰胺鍵又叫做肽鍵其末端仍含有自由的氨基和羧基，因此還可以繼續(xù)與氨基酸縮合成為三肽、四肽直至多肽、蛋白質(zhì)。第20頁/共57頁（問）：有甘氨酸和丙氨酸兩種原料脫水可以形成幾種不同的二肽分子？答：4種。分別是：甘氨酰甘氨酸（簡(jiǎn)稱：甘甘肽）丙氨酰丙氨酸甘氨酰丙氨酸丙氨酰甘氨酸第21頁/共57頁谷氨酸 焦谷氨酸2分子甘氨酸 2,5-二嗪哌酮(交酰胺)-2H2O-H2O(七)氨基酸的受熱反應(yīng)

第22頁/共57頁（八）側(cè)連R基的反應(yīng)半胱氨酸胱氨酸特殊的顏色反應(yīng)：蛋白黃反應(yīng)Millon反應(yīng)乙醛酸的反應(yīng)第23頁/共57頁第二節(jié)肽一、肽的分類和命名二、肽的結(jié)構(gòu)和功能第24頁/共57頁一、肽的分類和命名

分類:命名:以含有C-端(羧基)的氨基酸為母體，將其余的氨基酸殘基作為?；来闻帕性谀阁w名稱之前。多肽（polypeptide）(十一肽以上)

寡肽或低聚肽（oligopeptide）第25頁/共57頁谷胱甘肽γ-谷氨酰半胱氨酰甘氨酸谷氨酸部分半胱氨酸部分甘氨酸部分第26頁/共57頁二、肽的結(jié)構(gòu)和功能

有些肽鏈中的氨基酸殘基之間以二硫鍵結(jié)合。

如氧化型谷胱甘肽2GSHGS-SG還原型谷胱甘肽氧化型谷胱甘肽第27頁/共57頁人類催產(chǎn)素抗利尿素C-端酰胺基第28頁/共57頁第三節(jié)蛋白質(zhì)一、蛋白質(zhì)的元素組成二、蛋白質(zhì)的分類三、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)四、蛋白質(zhì)的性質(zhì)第29頁/共57頁一、蛋白質(zhì)的元素組成主要組成元素：C、H、O、N四種蛋白質(zhì)的含氮量：平均約為16%（每克氮相當(dāng)于6.25克的蛋白質(zhì)）第30頁/共57頁二、蛋白質(zhì)的分類按蛋白質(zhì)化學(xué)組成的復(fù)雜程度分類：

簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)（由多肽組成）

結(jié)合蛋白質(zhì)（由簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)與非蛋白

質(zhì)部分--輔基結(jié)合而成）根據(jù)蛋白質(zhì)的性狀分類：纖維狀蛋白質(zhì)（結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)）球狀蛋白質(zhì)（功能蛋白質(zhì)）清蛋白(溶于水)

球蛋白(不溶于水，溶于稀鹽溶液)第31頁/共57頁三、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)1、蛋白質(zhì)分子內(nèi)氨基酸殘基間的結(jié)合方式2、蛋白質(zhì)分子的四級(jí)結(jié)構(gòu)3、形成蛋白質(zhì)1-4級(jí)結(jié)構(gòu)的主要價(jià)鍵第32頁/共57頁肽鏈之內(nèi)：肽鍵(主鍵)肽鏈之間或一條肽鏈的不同部位之間：副鍵（疏水鍵、氫鍵、二硫鍵、鹽鍵及酯鍵等)1、蛋白質(zhì)分子內(nèi)氨基酸殘基間的結(jié)合方式第33頁/共57頁氫鍵第34頁/共57頁鹽鍵第35頁/共57頁酯鍵第36頁/共57頁疏水鍵第37頁/共57頁2、蛋白質(zhì)分子的四級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)多肽鏈中氨基酸的排列次序二級(jí)結(jié)構(gòu)主鏈原子的局部空間排列。即指主鏈上的α-螺旋、β-片層、β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲四種構(gòu)象單元。三級(jí)結(jié)構(gòu)側(cè)鏈與主鏈上的構(gòu)象單元按一定方式進(jìn)一步卷曲，折疊成的更復(fù)雜的三度空間結(jié)構(gòu)。四級(jí)結(jié)構(gòu)幾個(gè)亞基（具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的肽鏈）通過氫鍵、疏水鍵或靜電引力締合成一個(gè)蛋白質(zhì)分子時(shí)，而具有的空間結(jié)構(gòu)。第38頁/共57頁圖12-3多肽鏈中的“酰胺平面”二級(jí)結(jié)構(gòu)P332第39頁/共57頁3、形成各級(jí)結(jié)構(gòu)的主要價(jià)鍵一級(jí)結(jié)構(gòu)肽鍵二級(jí)結(jié)構(gòu)氫鍵、二硫鍵三級(jí)結(jié)構(gòu)鹽鍵、氫鍵、二硫鍵及疏水鍵等副鍵

四級(jí)結(jié)構(gòu)氫鍵、疏水鍵或靜電引力

第40頁/共57頁四、蛋白質(zhì)的性質(zhì)1、蛋白質(zhì)的兩性離解及等電點(diǎn)2、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)及鹽析3、蛋白質(zhì)的顯色反應(yīng)第41頁/共57頁1、兩性電離及等電點(diǎn)第42頁/共57頁pH<pI純水溶液[陽]>[陰]pIMax為主pH>pI=陽離子=陰離子[陰]>[陽]蛋白質(zhì)陽離子蛋白質(zhì)偶極離子蛋白質(zhì)陰離子多數(shù)蛋白質(zhì)的pI接近于5。第43頁/共57頁2、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)及鹽析透析實(shí)驗(yàn)室中常選用不同孔徑的半透膜(透析袋)來分離提純蛋白質(zhì)的方法。超過濾在膜上增加壓力，進(jìn)行加壓透析的方法。維持蛋白質(zhì)高分子溶液穩(wěn)定的重要因素：水化膜和同種電荷沉淀蛋白質(zhì)的方法：鹽析（用量大、P不變性、分段鹽析

）有機(jī)溶劑（P可變性）重金屬鹽（P可變性）某些酸類（P可變性）第44頁/共57頁3、蛋白質(zhì)的顯色反應(yīng)縮二脲反應(yīng)（肽、蛋白質(zhì)—紫或紫紅）茚三酮反應(yīng)（氨基酸、肽、蛋白質(zhì)—藍(lán)紫）2，4-二硝基氟苯反應(yīng)（桑格試劑-DNFB）（氨基酸、肽、蛋白質(zhì)的N-端氨基—黃）蛋白黃反應(yīng)（濃硝酸）（苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸—黃）第45頁/共57頁第四節(jié)核酸

(nucleicacid)一、分類二、分子組成第46頁/共57頁一、分類核酸脫氧核糖核酸(deoxyribonucleicacid，簡(jiǎn)稱DNA)核糖核酸(ribonucleicacid，簡(jiǎn)稱RNA)第47頁/共57頁二、分子組成核酸（多核苷酸）單核苷酸核苷磷酸有機(jī)堿嘌呤類堿嘧啶類堿戊糖（核糖或2-脫氧核糖第48頁/共57頁核酸水解產(chǎn)物

RNA

DNA酸磷酸磷酸戊糖核糖脫氧核糖

有機(jī)堿嘌呤堿腺嘌呤、鳥嘌呤腺嘌呤、鳥嘌呤嘧啶堿胞嘧啶、尿嘧啶胞嘧啶、胸腺嘧啶表13-7核酸水解的最終產(chǎn)物第49頁/共57頁尿苷腺苷鳥苷第50頁/共57頁尿苷3`-磷酸（3`-UMP）腺苷-3`-磷酸（3`-AMP）鳥苷-3`-磷酸（3`-GMP）

第51頁/共57頁高能磷酸鍵

第52頁/共57頁ATGC-核酸一級(jí)結(jié)構(gòu)（DNA）第53頁/共57頁圖12-13DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)(二級(jí)結(jié)構(gòu)）P：磷酸基S：脫氧核A：腺嘌呤