氨基酸(专业知识)PPT课件

第十四章氨基酸、蛋白质和核酸,第一节氨基酸（aminoacid）第二节蛋白质（protein）第三节核酸（nucleate）,第一节氨基酸（aminoacid）,组成肽和蛋白质的结构单元分子-a-AminoAcid,一、分类1.根据R-基的不同脂肪氨基酸、芳香氨基酸、杂环氨基酸；2.根据R-的极性可分为：(1)中性氨基酸(2)碱性氨基酸(3)酸性氨基酸,谷氨酸,甘氨酸,赖氨酸,中性氨基酸,酸性氨基酸,碱性氨基酸,二、-氨基酸的构型：,组成蛋白质的氨基酸的-C均为手性碳，因此都具有旋光性，且以L-型为主。,-C为决定构型的碳原子：,1.水溶性：大多氨基酸易溶于水；2.旋光性：除甘氨酸外，氨基酸都具有旋光性；3.熔点较高，一般在200以上。,三、氨基酸的物理性质（自学）：,四、氨基酸的化学性质：1.两性及等电点两性反应,当溶液浓度为某一pH值时，氨基酸分子中所含的-NH3+和-COO-数目正好相等，净电荷为0。这一pH值即为氨基酸的等电点，简称pI。在等电点时，氨基酸既不向正极也不向负极移动，即氨基酸处于两性离子状态。,等电点时，AA溶解度最小，最容易从溶液中析出。利用等电点，可分离各种不同的氨基酸。,氨基酸在不同环境中的存在形式及在电场中的行为,返回相关链接1,pHpI,样品点向阳极移动pH=pI,样品点不移动,纸电泳(Paperelectrophoresis),pHpI,样品带负电荷，样品点向阳极移动pH=pI,样品不带电荷，样品点不移动,纸电泳(Paperelectrophoresis),例题与习题,现在有四个氨基酸：苯丙氨酸pI=5.5、脯氨酸pI=6.3、门冬氨酸pI=2.8和赖氨酸pI=9.7，请问在以下pH条件下进行电泳，各氨基酸的主要存在形式是什么？在外电场作用下，移向阳极还是阴极？苯丙氨酸脯氨酸门冬氨酸赖氨酸（1）pH=7.0（2）pH=6.0（3）pH=5.0（4）pH=2.0,正阴极正阴极负阳极正阴极,负阳极负阳极负阳极正阴极,正阴极正阴极正阴极正阴极,负阳极正阴极负阳极正阴极,注意：(1)中性氨基酸的pI10aminoacidresidues蛋白质（protein）：molecularweight10Kd,组成多肽的氨基酸单元称为氨基酸残基。,肽(Peptides),自然界存在多种肽类物质，如：青霉素短杆菌肽S,脑啡肽Tyr-Gly-Gly-Phe-LeuleucineenkephalinTyr-Gly-Gly-Phe-Metmethionineenkephalin,肽的结构特征：Peptidebond一分子氨基酸的羧基与另一分子氨基酸的氨基失去一分子水而形成的酰胺键。,肽(Peptides),任何羧酸的羧基与任何胺的氨基形成的酰胺键是肽键吗？,PeptideBonds,肽键的平面特征,肽键,肽键的特点是氮原子上的孤对电子与羰基具有明显的共轭作用。组成肽键的原子处于同一平面。肽键中的C-N键具有部分双键性质，不能自由旋转。在大多数情况下，以反式结构存在。,在多肽链中，氨基酸残基按一定的顺序排列，这种排列顺序称为氨基酸顺序,通常在多肽链的一端含有一个游离的-氨基，称为氨基端或N-端；在另一端含有一个游离的-羧基，称为羧基端或C-端。氨基酸的顺序是从N-端的氨基酸残基开始，以C-端氨基酸残基为终点的排列顺序。如上述五肽可表示为：Ser-Val-Tyr-Asp-Gln,肽链的氨基酸顺序与命名,思考题：AreSer-Gly-Tyr-Ala-LeuandLeu-Ala-Tyr-Gly-Sersamepeptides?,命名以C-端氨基酸为母体,丝氨酰-甘氨酰-色氨酰-丙氨酰-亮氨酸,二硫键DisulfidebondTheS-Sbondindisulfide.,肽(Peptides),DisulfideBonds,Hair:Straightorcurly?,烫发的过程是一个旧二硫键还原打开而后又氧化形成新的二硫键过程,颜色反应,多肽可与多种化合物作用，产生不同的颜色反应。这些显色反应，可用于多肽的定性或定量鉴定。如黄色反应，是由硝酸与氨基酸的苯基（酪氨酸和苯丙氨酸）反应生成二硝基苯衍生物而显黄色。双缩脲能够与碱性硫酸铜作用，产生兰色的铜-双缩脲络合物，称为双缩脲反应。含有两个以上肽键的多肽，具有与双缩脲相似的结构特点，也能发生双缩脲反应，生成紫红色或蓝紫色络合物。这是多肽定量测定的重要反应。,第二节蛋白质（protein）,蛋白质存在于所有的生物细胞中，是构成生物体最基本的结构物质和功能物质。蛋白质是生命活动的物质基础，它参与了几乎所有的生命活动过程。,蛋白质的结构组成,蛋白质是一类含氮有机化合物，除了含有碳、氢氧、氮以外，还含有少量的硫。氮占生物组织中所有含氮物质的绝大部分。因此，可以将生物组织的含氮量近似地看作蛋白质的含氮量。由于大多数蛋白质的含氮量接近于16%，所以，可以根据生物样品中的含氮量来计算蛋白质的大概含量：蛋白质含量（克%）=每克生物样品中含氮的克数6.25,一、蛋白质的结构：,蛋白质的一级结构：蛋白质的二级结构：蛋白质的三级结构：蛋白质的四级结构：,一蛋白质的结构,蛋白质是由一条或多条多肽(polypeptide)链以特殊方式结合而成的生物大分子。蛋白质与多肽并无严格的界线，通常是将分子量在6000以上的多肽称为蛋白质。蛋白质分子量变化范围很大,从大约6000到1000000甚至更大。,蛋白质的分类,（1）依据蛋白质的外形分类按照蛋白质的外形可分为球状蛋白质和纤维状蛋白质。球状蛋白质：globularprotein外形接近球形或椭圆形，溶解性较好，能形成结晶，大多数蛋白质属于这一类。纤维状蛋白质：fibrousprotein分子类似纤维或细棒。它又可分为可溶性纤维状蛋白质和不溶性纤维状蛋白质。,（2）依据蛋白质的组成分类,按照蛋白质的组成，可以分为简单蛋白(simpleprotein)和结合蛋白(conjugatedprotein)。,简单蛋白,又称为单纯蛋白质；这类蛋白质只含由-氨基酸组成的肽链，不含其它成分。1，清蛋白和球蛋白：albuminandglobulin广泛存在于动物组织中。清蛋白易溶于水，球蛋白微溶于水，易溶于稀酸中。2，谷蛋白(glutelin)和醇溶谷蛋白(prolamin)：植物蛋白，不溶于水，易溶于稀酸、稀碱中，后者可溶于7080乙醇中。3，精蛋白和组蛋白：碱性蛋白质，存在与细胞核中。4，硬蛋白：存在于各种软骨、腱、毛、发、丝等组织中，分为角蛋白、胶原蛋白、弹性蛋白和丝蛋白。,结合蛋白,由简单蛋白与其它非蛋白成分结合而成，色蛋白：由简单蛋白与色素物质结合而成。如血红蛋白、叶绿蛋白和细胞色素等。糖蛋白：由简单蛋白与糖类物质组成。如细胞膜中的糖蛋白等。脂蛋白：由简单蛋白与脂类结合而成。如血清-，-脂蛋白等。核蛋白：由简单蛋白与核酸结合而成。如细胞核中的核糖核蛋白等。,二，蛋白质的一级结构,蛋白质的一级结构(Primarystructure)包括组成蛋白质的多肽链数目.多肽链的氨基酸顺序，以及多肽链内或链间二硫键的数目和位置。其中最重要的是多肽链的氨基酸顺序，它是蛋白质生物功能的基础。,三、蛋白质的三维结构,1蛋白质的二级结构,a氢键,b盐键,c疏水键,d二硫键,蛋白质的二级(Secondary)结构是指肽链的主链在空间的排列,或规则的几何走向、旋转及折叠。它只涉及肽链主链的构象及链内或链间形成的氢键。主要有-螺旋、-折叠、-转角。,Secondarystructure,（1）-螺旋-helix,在-螺旋中肽平面的键长和键角一定；肽键的原子排列呈反式构型；相邻的肽平面构成两面角；,多肽链中的各个肽平面围绕同一轴旋转，形成螺旋结构，螺旋一周，沿轴上升的距离即螺距为0.54nm,含3.6个氨基酸残基；两个氨基酸之间的距离为0.15nm;肽链内形成氢键，氢键的取向几乎与轴平行，第一个氨基酸残基的酰胺基团的-CO基与第四个氨基酸残基酰胺基团的-NH基形成氢键。蛋白质分子为右手-螺旋。,（1）-螺旋,-螺旋的四种表示方法,（2）-折叠,-折叠是由两条或多条几乎完全伸展的肽链平行排列，通过链间的氢键交联而形成的。肽链的主链呈锯齿桩折叠构象在-折叠中，-碳原子总是处于折叠的角上，氨基酸的R基团处于折叠的棱角上并与棱角垂直，两个氨基酸之间的轴心距为0.35nm；,-pleatedsheet,-折叠结构的氢键主要是由两条肽链之间形成的；也可以在同一肽链的不同部分之间形成。几乎所有肽键都参与链内氢键的交联，氢键与链的长轴接近垂直。-折叠有两种类型。一种为平行式，即所有肽链的N-端都在同一边。另一种为反平行式，即相邻两条肽链的方向相反。,-折叠,稳定因素：链间氢键。-折叠有两种类型。一种为平行式，即所有肽链的N-端都在同一边。另一种为反平行式，即相邻两条肽链的方向相反。,（3）-转角-turn,在-转角部分，由四个氨基酸残基组成;弯曲处的第一个氨基酸残基的-C=O和第四个残基的N-H之间形成氢键，形成一个不很稳定的环状结构。这类结构主要存在于球状蛋白分子中。,四蛋白质的三级结构,蛋白质的三级结构(TertiaryStructure)是指在二级结构基础上，肽链的不同区段的侧链基团相互作用在空间进一步盘绕、折叠形成的包括主链和侧链构象在内的特征三维结构。维系这种特定结构的力主要有氢键、疏水键、离子键和范德华力等。尤其是疏水键，在蛋白质三级结构中起着重要作用。,三级结构在二级结构的基础上再进一步卷曲、褶叠、盘绕。（多条肽链扭成“麻花”。）,蛋白质的三级结构是其他次级键，如SS（二硫键）、离子键、氢键、疏水键、支链等，共同作用的结果。,抹香鲸肌红蛋白的三级结构,五,蛋白质的四级结构,蛋白质的四级结构(QuaternaryStructure)是指由多条各自具有一、二、三级结构的肽链通过非共价键连接起来的结构形式；各个亚基在这些蛋白质中的空间排列方式及亚基之间的相互作用关系。这种蛋白质分子中，最小的单位通常称为亚基或亚单位Subunit，它一般由一条肽链构成，无生理活性；维持亚基之间的化学键主要是疏水力。由多个亚基聚集而成的蛋白质常常称为寡聚蛋白；,血红蛋白的四级结构,二、蛋白质的性质：,1.两性及等电点作用：选择适当PH缓冲溶液，加上电泳装置，将不同的蛋白质分离。净化某种蛋白质。,蛋白质在不同环境中的存在形式及在电场中的行为：相关链接1：氨基酸,2.胶体性质：,蛋白质的胶体稳定性靠双电层结构和水化膜维持。,3.盐析作用可逆沉淀：,盐析作用的特征：1)蛋白质的构象基本不变2)保持原有生理活性3)盐析是可逆沉淀，当加入大量水稀释时，沉淀会溶解。试剂：(NH4)2SO4、Na2SO4、NaCl等,4.蛋白质的不可逆沉淀变性作用：,1)有机试剂：苯酚、甲醛等；2)与重金属盐反应：当溶液pHpI时，蛋白质以负离子形式存在，更有利于反应；,3)与生物碱试剂作用：当溶液的PHPI时，蛋白质以正离子形式存在；4)与酸性或碱性染料作用：细胞染色。,不可逆沉淀的特征：1)蛋白质的空间构象遭到破坏；2)失去原有理化性质和生理活性，使蛋白质变性。3)蛋白质变性还可用强酸、强碱、尿素、干燥、加热、高频振荡、紫外线、超声波等物理或化学手段。,注意：变性是蛋白质结构本质的改变；沉淀不一定是变性；变性不一定都产生沉淀；不可逆沉淀一定使蛋白质变性。,5.显色反应（自学）：,第三节核酸（nucleate）,一、分类：1.核糖核酸(RNA)：2.脱氧核糖核酸(DNA),二、核酸的组成：1.元素组成：C,H,O,N,P粗核酸%=10.5P%2、化学组成：无机酸戊糖含氮碱基RNA磷酸核糖ACGUDNA磷酸脱氧核糖ACGT,组成核酸的碱基,腺嘌呤Adenine,组成核酸的碱基,鸟嘌呤guanine,组成核酸的碱基,尿嘧啶uracil,组成核酸的碱基,胞嘧啶cytosine,组成核酸的碱基,胸腺嘧啶thymine,戊糖,组成核酸的戊糖有两种。DNA所含的糖为-D-2-脱氧核糖；RNA所含的糖则为-D-核糖。,（3）核苷nucleoside,糖与碱基之间的C-N键，称为C-N糖苷键。,核苷酸nucleotide,核苷酸是核苷的磷酸酯。作为DNA或RNA结构单元的核苷酸分别是5-磷酸-脱氧核糖核苷和5-磷酸-核糖核苷。,3多聚核苷酸,多聚核苷酸是通过核苷酸的5-磷酸基与另一分子核苷酸的C3-OH形成磷酸二酯键相连而成的链状聚合物。由脱氧核糖核苷酸聚合而成的称为DNA链；由核糖核苷酸聚合而成的则称为RNA链。,在多聚核苷酸（DNA或RNA）链中，由于构成核苷酸单元