《氨基酸蛋白质核酸》PPT课件.ppt

氨基酸 蛋白质 核酸,14,有机化学,Amino acids,Proteins,Peptides,返回,基本内容和重点要求,氨基酸的结构、分类、命名和性质 多肽 蛋白质的结构和性质 核酸,重点要求掌握氨基酸和蛋白质的化学性质及一些基本概念，如氨基酸的等电点、蛋白质的一级及二级结构等。,返回,14.1 氨基酸,14.1.1 氨基酸的分类和命名 14.1.2 氨基酸的制法 14.1.3 氨基酸的物理性质 14.1.4 氨基酸的化学性质,返回,14.1.1 氨基酸分类和命名,-氨基酸,-氨基酸,-氨基酸,返回,（1）分类,分子中含有氨基和羧基的化合物叫氨基酸。氨基酸可以看成是羧酸碳链上的氢原子被氨基取代后的产物。,氨基酸按碳架一般可分为脂肪族氨基酸和芳香族氨基酸；,的相对位置 根据氨基和羧基,丙氨酸,由蛋白质水解得到的天然氨基酸都是-氨基酸。,中性氨基酸,碱性氨基酸,酸性氨基酸,氨基羧基数目相等,氨基数目多于羧基,羧基数目多于氨基,返回,的相对数目 根据氨基和羧基,谷氨酸,赖氨酸,丙氨酸,中性氨基酸只是近似于中性，实际偏弱酸性。因为-COOH的酸性比-NH2的碱性强。,系统命名法：以羧酸为母体，氨基为取代基来命名。,返回,（2）命名,俗名：天然氨基酸（-氨基酸）常根据其来源或性质称呼。,2-氨基戊二酸,系统,返回,（2）命名,天然氨基酸除氨基乙酸（甘氨酸）外，-C 都是手性 C ，都具有旋光性，其构型一般采用D/L标记法。,注意氨基酸的构型是由-C（离羧基最近的C*）决定，而糖的构型是由离羰基最远的 C*决定。,天然氨基酸的三个特点：（1）都是-氨基酸； （2）除甘氨酸外，都具有手性； （3）都是L-型（- C*为S型） 。,14.1.2 氨基酸的制备,(1)蛋白质水解 (2)-卤代酸氨解 (3)加布里尔-丙二酸酯合成法,返回,(1)蛋白质水解,返回,(2)卤代酸氨解,-卤代酸与过量的氨作用，可以生成-氨基酸。,例如：,返回,(3)加布里尔-丙二酸酯合成法,14.1.3 氨基酸的物理性质,返回,氨基酸为无色结晶，一般以内盐形式存在，故 易溶于水而难溶于非极性有机溶剂（醚、CCl4、丙 酮等），熔点高（200 ），一般达不到熔点就 分解。故常记录的为分解点。,返回,14.1.4 氨基酸的化学性质,氨基酸同时具有氨基和羧基的性质，但由于两个基团之 间的相互影响，也具有一些特性。,(1)氨基的反应,（正离子）,返回,14.1.4 氨基酸的化学性质,(2)羧基的反应,（负离子）,返回,14.1.4 氨基酸的化学性质,(3)两性和等电点,1）两性：既有酸性又有碱性，与强酸强碱都能成盐。,2）分子内可形成内盐：,偶极离子,氨基酸之所以具有高熔点，且难溶于有机溶剂等，都是因为它是内盐、具有盐的性质的缘故。,返回,14.1.4 氨基酸的化学性质,当pH值调整为某一值时，正离子和负离子浓度相等且浓度都很低，而偶极离子浓度最高，此时在电场中氨基酸不向正极也不向负极移动，这时溶液的pH值称为氨基酸的等电点，用pI 表示。,三种离子通过质子的得失而相互转化达到动态平衡。,在pH值比较低的酸性溶液中，正离子数量多，在外加电场中（电解），氨基酸向负极移动；,在pH值较高的碱性溶液中，负离子浓度高，此时氨基酸向正极移动；,返回,等电点不是中性点,中性氨基酸的等电点为5.06.5,酸性氨基酸的等电点为2.83.2,碱性氨基酸的等电点为7.610.8,为什么中性、酸性氨基酸pI 7 ？,中性氨基酸并不呈中性，而呈微酸性（-COOH离解出 H+的能力大于-NH2 结合H+ 的能力），此时溶液中负离子的浓度大于正离子，为使负离子与正离子相等，就需加酸把pH适当降低，所以中性和酸性氨基酸的pI小于7，显然碱性氨基酸达到等电点就需要加碱， 故pI大于7。,氨基酸在等电点时溶解度最小。因此通过调节溶液的pH值，可将pI不同的氨基酸从混合中分离出来,返回,14.1.4 氨基酸的化学性质,（4）生成金属盐,深蓝色结晶,此法可用于氨基酸的精制,此反应常用于-氨基酸的比色测定和色层分析的显色,(5)水合茚三酮反应,返回,其它结构的氨基酸（-、- 、N-取代氨基酸）一般不 发生此反应，因此可用于 -氨基酸的鉴别。,-氨基酸与水合茚三酮反应生成盐紫色物质：,返回,NH2和COOH相距更远时，分子间脱水生成链状的聚酰胺。,（6）受热后的反应,-氨基酸,14.2 多肽,返回,命名：在肽分子中，含游离氨基的氨基酸部分称为N-端，含游离羧基的部分称为C-端，命名时以C-端氨基酸作为母体，从N-端叫起，称为某氨酰某氨酰某氨基酸。,14.2.1多肽的分类和命名,氨基酸分子间脱水，形成以酰胺键相连的化合物称为肽。,肽的分类：根据分子中所含氨基酸的数目可分为二肽、三肽、多肽等。,多肽链的通式,返回,返回,甘氨酰丙氨酰丝氨酸（甘丙 丝肽）,14.2.1多肽的分类和命名,例如：,返回,天然多肽都是由不同的氨基酸组成，相对分子质量一般 在10,000 以下；蛋白质也是由许多氨基酸组成，但蛋白质 分子量更大，所含氨基酸单元一般在100以上。蛋白质部分 水解可以得到多肽，所以多肽结构的测定是了解蛋白质结构 的一个重要步骤。结构测定包括由哪几种氨基酸组成、各种 氨基酸的数目以及这些氨基酸在分子中的排列顺序。多肽的 合成十分复杂，包括肽键的构成，基团的保护（ NH2保护、 COOH保护）等。,14.2.2多肽结构的测定和合成,肽是蛋白质部分水解的产物，因此多肽结构的测定和合成对蛋白质的结构研究具有重要意义。,(1)多肽结构的测定,氨基酸的种类及数目,氨基酸的排列次序,将多肽在酸性溶液中进行水解，再用色层分离法把各种氨基酸分开，然后进行分析。,用适当的化学方法，把多肽末端的氨基酸断裂下来。经分析，就可以知道多肽链的两端是那两个氨基酸。也叫末端分析。,返回,末端分析,返回,(2)多肽的合成,要合成一种与天然多肽相同的化合物，必须把各种有旋光性的氨基酸按一定的顺序连接成一定长度的肽键。在需要使一种氨基酸的羧基和另一种氨基酸的氨基相结合时，要防止同一种氨基酸分子之间相互结合。因此，在合成时，必须把某些氨基或羧基保护起来，以便反应能按所要求的方式进行。而所选用的保护基团，必须符合以下条件：在以后脱除该保护基的条件下，肽键不会发生断裂。,返回,羧基的保护,羧基常通过生成酯加以保护，碱性水解可除去保护。,返回,氨基的保护,氨基可以通过与氯甲酸苄酯作用加以保护，因为氨基上的苄氧羰基很容易用催化氢解的方法除去。,返回,14.3 蛋白质,14.3.1 蛋白质的组成和分类 14.3.2 蛋白质的性质 14.3.3 蛋白质的结构,返回,水解后只生成多种-氨基酸的，叫做单纯蛋白质。水解后，除生成-氨基酸外，还有非蛋白质物质(如糖、脂肪、色素、含磷化合物、含铁化合物等)生成的，叫做结合蛋白质。结合蛋白质中的非蛋白质部分，叫做辅基。,14.3.1 蛋白质的组成和分类,返回,蛋白质是一类很重要的天然有机物。蛋白质由C、H、 O、N、S等元素组成，有些还含有P、Fe、I等元素。,蛋白质有多种分类法，或按组成、溶解度或按功能分类。,按组成可分为单纯蛋白质和结合蛋白质：,蛋白质按溶解度分类,纤维蛋白质,球状蛋白质,分子形状是一条条线状的，分子中的多肽链扭在一起或平行并列，且以氢键互相联结着。这类蛋白质在水中不能溶解,分子形状是一团团球状的，它们的多肽链自身扭曲折叠成特有的球形。在折叠时，分子内某些基团之间通过氢键、二硫键或范德华引力相互作用。,返回,14.3.2 蛋白质的结构,蛋白质的四级结构：许多蛋白质是由多条肽链组成，每条肽链称为亚基，多个具有特定一、二、三级结构的亚基（肽链）聚集在一起就是蛋白质的四级结构。,返回,蛋白质的结构分为一、二、三、四级结构，一级结构 为基本结构（构造），二、三、四级结构为高级结构（立 体结构）。,蛋白质的一级结构：多肽中氨基酸的组成和排列次序（构造）,蛋白质的二级结构：肽链不是直线型的，而是排列成螺旋形 和折叠状（构象），它是由一个肽键中的氧（C=O）和另一个 肽键中的氢（NH）形成氢键而引起的。,蛋白质的三级结构：除氢键外肽链中的各基团相互作用（静 电引力、形成二硫键 、范德华力等），使得蛋白质分子在二 级结构的基础上进一步扭曲折叠成更紧密的空间结构。,返回,总之，蛋白质的结构从大的方面来说分为分子构造和立 体结构，三级是在二级的基础上进一步扭曲的结果，而四 级是一、二、三级结构的综合。,各种蛋白质的特定结构，决定了各种蛋白质特定的生理 功能，与生物的生命现象有密切关系。因此，对蛋白质结 构的研究有助于了解和阐明生命现象。,螺旋形,返回,动画,褶纸形,返回,动画,14.3.3 蛋白质的性质,返回,（1）两性和等电点：和氨基酸一样，蛋白质也是两性物质， 在强酸性溶液中蛋白质以正离子形式存在，在碱性溶液中则 以负离子形式存在，因此蛋白质也有等电点。,（2）多数蛋白质可溶于水或其它极性溶剂，不溶于有机溶剂。蛋白质的水溶液具有胶体溶液的性质，不能透过半透膜，能够电泳。,（3）蛋白质都具有旋光性。,（4）盐析,（5）蛋白质的变性：蛋白质水溶液受热或受紫外光照射，或在溶液中加入酸、碱、盐，或加入能溶水的有机溶剂等等，蛋白质即凝聚而沉淀出来。 因结构和性质改变而沉淀出来的蛋白质叫做变性蛋白质。蛋白质的变性通常是不可逆的。,（6）蛋白质的颜色反应,缩二脲反应：含两个以上-CO-NH-基的化合物，都能和硫酸铜的碱溶液生成紫色。,黄色反应：分子中含有苯环的蛋白质，遇浓硝酸即显黄色，这是苯环发生了硝化的缘故。黄色溶液再用碱处理，就会转为橙色。,水合茚三酮反应：蛋白质溶液与水合茚三酮溶液作用，也有颜色反应。,14.2.3 蛋白质的性质,返回,14.2.3 蛋白质的性质,（7）蛋白质的水解：酸、碱、酶都 能促进蛋白质的水解。如果完全水解，可得到多种-氨基酸的混合物。如果部分水解则得到分子较小的多肽。,蛋白质,多肽,-氨基酸,返回,核酸存在于一切生物体中。因最早由细胞核中提取得到，故名核酸。核酸象蛋白质一样，也是生命的最基本物质。 核酸也是链状高分子化合物，它们的相对分子质量可达几百万甚至数亿，组成核酸链的单元是核苷酸。 在生物体内，核酸主要以核蛋白的形式存在。核蛋白是结合蛋白，核酸作为辅基与蛋白质结合在一起。,14.4 核酸,返回,14.4.1 核酸的结构,核酸,在适当酶催化，或在弱碱的作用下,温度较高则进一步水解,在无机酸的作用下完全水解,磷酸,杂环碱,核苷,戊糖,核苷酸,返回,(1)戊糖,水解后得到的戊糖为核糖,水解后得到的戊糖为2脱氧核糖,（简称DNA）,（简称RNA）,核糖核酸,脱氧核糖核酸,返回,(2)杂环碱,由核酸水解所得到的杂环碱都是嘌呤碱或嘧啶碱。 RNA和 DNA所含的嘌呤碱是相同的，都含有腺嘌呤和鸟嘌呤。,返回,RNA和 DNA所含的的嘧啶碱不完全一样， RNA 含有胞嘧啶和尿嘧啶，而DNA含有胞嘧啶和胸腺嘧啶。,(2)杂环碱,返回,RNA 的 四 种 核 苷,(3)核苷,返回,DNA 的 四 种 核 苷,(3)核苷,返回,(4)核苷酸和核酸,核苷酸单元是通过磷酸酯键，在戊糖的3 位上联结起来的。,RNA的结构,核酸是由许多核苷酸单元所构成的高分子化合物。,返回,DNA的双螺旋结构,两条脱氧核糖核酸链碱基之间，通过氢键相互联结。嘌呤碱和嘧啶碱两两成对： 嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）配对； 鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）配对,返回,14.4.2 核酸的功能,