第16章氨基酸、蛋白质和核酸

第十六章氨基酸、蛋白质和核酸

AminoAcids、ProteinsandNucleicAcids

除了脂类和糖类化合物以外，重要的生物大分子还有蛋白质和核酸，这两类化合物是构成生命的基本物质，其中核酸是遗传信息的携带者，为生命的外在形式提供了建设蓝图，而蛋白质则承担着各种各样复杂的生理功能，从整体上维持着生物机体新陈代谢活动的进行。因此，生命是蛋白质的存在形式，而生命的基本特征就是蛋白质的不断自我更新。

第一节氨基酸

氨基酸可以根据氨基和羧基的相对位置分为α-氨基酸、β-氨基酸、γ-氨基酸等。从天然蛋白质水解得到的氨基酸有30余种，比较常见的有20种左右，这些氨基酸(除脯氨酸外)均为α-氨基酸。

1.氨基酸的结构：一、氨基酸的结构、分类和命名2.分类中性氨基酸酸性氨基酸碱性氨基酸甘氨酸(Gly)谷氨酸(Glu)赖氨酸(Lys)

3.命名氨基酸可按系统命名法命名，但为了方便，一般都用俗名。此外每个氨基酸还都有一个英文缩写符号。例如：

4.氨基酸的旋光性

除甘氨酸外，都是手性分子，都有旋光性。5.氨基酸的构型蛋白质水解得到α-氨基酸均为L-型。L-甘油醛L-α-氨基酸丙氨酸L-丙氨酸半胱氨酸L-半胱氨酸L-谷氨酸L-苏氨酸

二、α-氨基酸的物理性质

α-氨基酸大都为无色晶体，熔点一般在200～300℃之间，比相应的羧酸或胺类高。多数氨基酸能溶于水，而难溶于有机溶剂。某些氨基酸具有鲜味，例如食用味精就是谷氨酸钠盐，但也有不少氨基酸无味或具有苦味。除甘氨酸外，α-氨基酸都有旋光性。

三、α-氨基酸的化学性质

1．两性与等电点

氨基酸分子中含有碱性的氨基和酸性的羧基，它既可以与酸反应生成铵盐，又可以与碱反应生成羧酸盐，因此氨基酸是两性化合物。同一分子内的氨基和羧基也能相互作用形成内盐。内盐同时带有正电荷和负电荷，故称为两性离子或偶极离子。

碱性溶液某一pH时酸性溶液

当溶液为某一pH时（不太酸性，也不太碱性），正离子和负离子浓度相等（［R+］=［R-］），净电荷等于零，氨基酸主要以偶极离子的形式存在，在电场中既不移向正极也不移向负极，这时溶液的pH称为该氨基酸的等电点（用pI表示）。不同氨基酸等电点范围各不相同：中性氨基酸pI=5.6~6.3，酸性氨基酸pI=2.8~3.2，碱性氨基酸pI=7.6~10.8。中性氨基酸5.97

酸性氨基酸3.22碱性氨基酸9.74甘氨酸(Gly)谷氨酸(Glu)赖氨酸(Lys)pI

氨基酸在水溶液中实际上是三种离子的平衡混合物，究竟以哪一种离子为主？取决于氨基酸的结构和水溶液的pH值：负离子强碱溶液中的主要存在形式偶极离子

正离子强酸溶液中的主要存在形式pH>

pI

pH=pIpH<

pI

思考题：

如果把甘氨酸、谷氨酸和赖氨酸三种氨基酸混合起来，溶液pH调至5.97，①这些氨基酸各带什么电荷？②在电场中移动方向？

pH=5.97

在电场中甘氨酸偶极离子不移动谷氨酸负离子向正极移动

赖氨酸正离子向负极移动

用这种方法可分离不同的氨基酸，这种方法叫电泳。在等电点时氨基酸的溶解度最小，易生成沉淀。也可用分级沉淀的方法分离氨基酸混合物。

2．与亚硝酸的反应

反应迅速而且定量进行，可用于测定氨基酸和蛋白质中氨基含量，此法称为范斯莱克(Vanslyke)氨基氮测定法。3．与水合茚三酮的反应茚茚三酮水合茚三酮

注意：N-取代的α-氨基酸、脯氨酸和羟脯氨酸等不发生此显色反应。应用：α-氨基酸的定性定量分析。水合茚三酮蓝紫色

氨基酸与水合茚三酮在弱酸性溶液中共热，经氧化、脱氨、脱羧及缩合等反应，最后生成蓝紫色的物质。

4．脱羧反应

将氨基酸慢慢加热或与氢氧化钡混合加热时，可脱去CO2而生成伯胺。赖氨酸尸胺生物体内脱羧反应

鸟氨酸腐肉胺

在肽链中，一端有游离的氨基，叫N-端，一端有游离的羧基，叫C-端。写肽链时，通常N-端在左，C-端在右。

肽键（酰胺键）N-端C-端5．成肽反应

命名原则：C-端氨基酸为母体，其它从左到右以某氨酰表示。例如：甘氨酰丙氨酸（Gly-Ala）丙氨酰甘氨酸（Ala-Gly）甘氨酰丙氨酰苯丙氨酸

两种不同中性氨基酸分子间脱水可生成两种二肽，n种不同中性氨基酸有n!种结合方式。

谷氨酰半胱氨酰甘氨酸（谷胱甘肽）

第二节核酸一、核酸的组成核

酸

类

别

组

分

(RNA)

(DNA)

戊

糖

β-D-核糖

β-D-2-脱氧核糖

胞嘧啶(C)

胞嘧啶(C)

碱

嘧啶碱

尿嘧啶(U)

胸腺嘧啶(T)

腺嘌呤(A)腺嘌呤(A)基

嘌呤碱

鸟嘌呤(G)鸟嘌呤(G)磷

酸

磷

酸

磷

酸

核糖核酸脱氧核糖核酸二、核苷和核苷酸

1．戊糖

RNA水解得核糖（β-构型）

DNA水解得脱氧核糖（β-构型）

-D-核糖-D-2-脱氧核糖2．含氮碱

RNA水解得C、U、A、G

DNA水解得C、T、A、G

尿嘧啶(U)

胸腺嘧啶（T)

胞嘧啶(C)腺嘌呤（A）鸟嘌呤(G)

3．核苷

核苷是由戊糖的苷羟基，与嘌呤碱9位或嘧啶碱1位氮上的氢原子脱水缩合，形成的含氮糖苷。核酸中的糖苷键均为β-糖苷键。胞苷（C）尿苷（U）RNA中四个核苷结构如下：HOH2CHHHOHOHNH2OHNNOHOH2CHHHOHOHOHNNOOH腺苷（A）鸟苷（G）HOH2CHHHOHOOHHNNNNNH2HOH2CHHHOHOOHHNNNNNH2OHDNA中四个核苷结构如下：脱氧胞苷（dC）脱氧胸苷（dT）HOH2CHHHOHOHNH2HNNOHOH2CHHHOHOHHNNOOHH3C脱氧腺苷（dA)

脱氧鸟苷（dG）HOH2CHHHOHOHHNHNNNNH2OHOH2CHHHOHOHNNNNNH2H4．核苷酸

核苷酸（MP)是核酸的基本结构单位，它是核苷3’位或5’位的羟基与磷酸酯化的产物。HOH2CHHHOOOHHNNNNNH2HO

P

OOH腺苷-３’-磷酸例如：腺苷-5’-磷酸

三、核酸的结构HHHOHOOHHNNNNNH2HO

P

OH2COHODNA一级结构片段ACGTHHHOHHNNNNNH2OOH

P

OH2COHHHOHNH2HNNOO

P

OH2COHOO

P

OH2COHOHHHOHNNNNNH