蛋白质和核酸

蛋白质和核酸第一页，共五十页，编辑于2023年，星期一第十九章§19-1氨基酸§19-2多肽§19-3蛋白质§19-4酶§19.5核酸

第二页，共五十页，编辑于2023年，星期一蛋白质：含氮的天然高聚物，生物体内一切组织的基本组成部分除水外，细胞内80％都是蛋白质,人类的主要营养物质之一。

酶（球蛋白）——机体内起催化作用激素（蛋白质及其衍生物）——调节代谢血红蛋白——运输O2和CO2

抗原抗体——免疫作用蛋白质→氨基酸在生命现象中起重要的作用：第三页，共五十页，编辑于2023年，星期一§19.1氨基酸一、简介：

蛋白质水解→α－氨基酸天然--有旋光性，L-构型。（S)半光氨酸例外（R）型。第四页，共五十页，编辑于2023年，星期一20种常见氨基酸：

结构名称缩写等电点甘氨酸Gly5.97丙氨酸Ala6.00*颉氨酸Val5.96*异亮氨酸Ile5.98I、中性第五页，共五十页，编辑于2023年，星期一

结构名称缩写等电点*亮氨酸Leu6.02*苯丙氨酸Phe5.48半光氨酸Cys5.07*苏氨酸Thr5.6第六页，共五十页，编辑于2023年，星期一谷酰胺Gln5.56天冬酰胺Asn5.07

结构名称缩写等电点*蛋氨酸Met5.74丝氨酸Ser5.68第七页，共五十页，编辑于2023年，星期一

结构名称缩写等电点脯氨酸pro6.30酪氨酸Tyr5.66*色氨酸Trp5.89

天冬氨酸Asp2.77II酸性第八页，共五十页，编辑于2023年，星期一

结构名称缩写等电点谷氨酸Glu3.22III碱性*赖氨酸Lys9.74精氨酸Arg10.76组氨酸His7.59(*为必要氨基酸，人体内不能合成，只能从食物中得到）第九页，共五十页，编辑于2023年，星期一二、氨基酸的性质：1、两性离子型化合物：熔点高（分解）难溶于有机溶剂通常以内盐形式存在：第十页，共五十页，编辑于2023年，星期一

等电点

中性氨基酸

5～6.3酸性氨基酸2.8～3.2碱性氨基酸

7.6～10.8

溶解度最小控制PH值，可得不同电荷形式的离子—电泳分离可以分别起氨基和酸基的反应：2、与亚硝酸的反应：定量分析伯氨基第十一页，共五十页，编辑于2023年，星期一紫色物质，用于α－氨基酸的比色测定和纸层析显色3、与水含茚三酮的反应：第十二页，共五十页，编辑于2023年，星期一三、氨基酸的制备：蛋白质水解——————20种常见氨基酸

有机合成：1、由醛（或酮）制备：第十三页，共五十页，编辑于2023年，星期一盖布瑞尔法可得比较纯产品：3、由丙二酸酯合成：例：第十四页，共五十页，编辑于2023年，星期一第十五页，共五十页，编辑于2023年，星期一

溴代丙二酸酯结合盖布瑞尔法亦可例：

第十六页，共五十页，编辑于2023年，星期一四、氨基酸的拆分：

合成外消旋氨基酸，用酶拆分是重要的方法一。例：第十七页，共五十页，编辑于2023年，星期一§19.2多肽氨基酸A的羧基与B的氨基缩合成酰胺:

2个氨基酸形成肽——二肽

肽键

3个氨基酸形成肽——三肽

…………

分子量<10000---多肽→组成蛋白质

许多多肽本身有重要的生理作用后叶催产素——八肽胰岛素——五十一肽一、多肽的结构测定：基本问题由哪些氨基酸组成的，每种有多少个？这些氨基酸按照什么次序结合成肽键？第十八页，共五十页，编辑于2023年，星期一做法：第十九页，共五十页，编辑于2023年，星期一测N端：

（1）桑格试剂法缺点：只能测N端的一个氨基酸第二十页，共五十页，编辑于2023年，星期一（2）、Edman水解：

异硫睛酸苯酯（）第二十一页，共五十页，编辑于2023年，星期一测C端：

（1）、羧基多肽酶法：（2）、部分水解法：各种蛋白水解酶能水解特定的肽键：多肽小肽，然后分析.第二十二页，共五十页，编辑于2023年，星期一如：第二十三页，共五十页，编辑于2023年，星期一二、多肽的合成：要求：氨基酸按一定的次序连接起来达到一定分子量不外消旋化COOH的保护

比酰胺易水解第二十四页，共五十页，编辑于2023年，星期一NH2的保护：第二十五页，共五十页，编辑于2023年，星期一§19.3蛋白质分类纤维蛋白:

丝、毛、皮、角、爪和甲等球蛋白:

酶和蛋白激素（溶于水、盐水等结合蛋白:

与核酸、糖、脂肪及血红素等结合

一、结构：四级结构

1、氨基酸组成和顺序、

2、肽链按:①α－螺旋方式卷曲而成的空间结构（通常）②平行或非平行排列的折叠状

3、同一根多肽链形成螺旋状，某些部分还折叠起来，链的形状、距离与特定的生理作用有关。

4、若干分子堆叠形成n根纤维蛋白链扭成股，n股又扭成绳状n根链累在一起形成球状第二十六页，共五十页，编辑于2023年，星期一1、蛋白质的一级结构一级结构是指蛋白质分子链中各种氨基酸结合的顺序。胰岛素的一级结构及不同动物胰岛素在A链中的差异

第二十七页，共五十页，编辑于2023年，星期一胰核糖核酸酶的一级结构第二十八页，共五十页，编辑于2023年，星期一2、蛋白质的二级结构蛋白质中有二种类型的二级结构α-螺旋型β-折叠型（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）H-NC=OH-NC=O……δ-δ+氢键二级结构是由于肽键之间的氢键造成。在一个肽键的C=O与另一个肽键的-NH2之间存在氢键。第二十九页，共五十页，编辑于2023年，星期一四种不同的α－螺旋第三十页，共五十页，编辑于2023年，星期一反向β－折叠第三十一页，共五十页，编辑于2023年，星期一3、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。主要包括二硫键氢键正负离子间的静电引力（离子键）疏水基团间的亲和力（疏水键）三级结构

实际上蛋白质分子很少以简单的α-螺旋或β-折叠型结构存在，而是在二级结构的基础上进一步卷曲折叠，构成具有特定构象的紧凑结构。第三十二页，共五十页，编辑于2023年，星期一溶菌酶分子的三级结构胰岛素的三级结构第三十三页，共五十页，编辑于2023年，星期一4、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。蛋白质分子中作为一个整体所含有的不止一肽链。由多条肽链（三级结构）聚合而形成特定构象的分子叫做蛋白质的四级结构。四级结构第三十四页，共五十页，编辑于2023年，星期一血红蛋白的四级结构

第三十五页，共五十页，编辑于2023年，星期一二、蛋白质的性质1、两性与等电点蛋白质和氨基酸一样，也是两性物质（在肽链中有C-端的COOH；N-端的NH2）有它们的等电点。

不同蛋白质，其等电点不相同。在等电点时，蛋白质的溶解度最小，因此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。阳离子NH3+PCOOH阴离子PCOO-NH2PNH2COOH两性离子NH3+PCOO-等电点OH-OH-H+H+第三十六页，共五十页，编辑于2023年，星期一2、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，这种现象称为蛋白质的变性。如：原来结构一级结构变性后蛋白质在变性初期，分子构象未遭到深度破坏（只破坏了三级结构，而二级结构未变）那么还有可能恢复原来的结构和性质。可逆变性如果变性过度，就会成为不可逆性，这时二级结构也遭受破坏，无法恢复。不可逆变性第三十七页，共五十页，编辑于2023年，星期一引起蛋白质变性的主要因素蛋白质变性后表现为：☆溶解度降低、凝固☆丧失生理活性3、蛋白质的沉淀

蛋白质是高分子化合物，在水溶液中形成的颗粒直径在1~100nm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。（如酸、碱、丙酮、酒精、单宁酸、重金属盐等）加热加压紫外线激烈摇荡或搅拌化学试剂第三十八页，共五十页，编辑于2023年，星期一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。-OHH-OH…-H-OH……C-NHOH-OHC-N·HO…NH2H-OH…

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，这种作用称为盐析。盐析反应一般是可逆的，即这种沉淀是不变性的。第三十九页，共五十页，编辑于2023年，星期一（2）脱水剂

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+等重金属离子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。Ag++NH3COO-PPNH3COOAg+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。蛋白质紫色络合物CuSO4NaOH第四十页，共五十页，编辑于2023年，星期一（2）蛋白黄反应蛋白质黄色（芳环上的硝化反应）浓HNO3（3）米勒（Millon）反应蛋白质红色或砖红色HgNO3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。如果蛋白质中的氨基酸含有芳香环(如苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸等)遇到浓HNO3后产生白色沉淀，加盐时沉淀为黄色。蛋白黄反应如果蛋白质中的氨基酸含有酚基（如酪氨酸），遇到HgNO3形成有色化合物。米勒反应第四十一页，共五十页，编辑于2023年，星期一§19.4酶

新陈代谢过程包含着复杂而有规律的物质与能量的变化。如：绿色植物H2O+CO2

太阳光能合成糖类物质又如：动物以糖、蛋白质、脂肪作为修补组织和供给能量的原料，以它们为食物。完成生长、生殖、肌肉运动等生命活动。

以及生物新陈代谢中的各种化学反应。如果在体外大都需要激烈的物理、化学作用和较长的时间才能完成。但生物体内借助酶的催化下，却能在常温、常压下顺利地进行。

酶是对特定的生物化学反应有催化作用的蛋白质。（也就是生物体内的催化剂）。酶：酶是一类在生物体内有催化活性的蛋白质。辅酶：与酶蛋白松弛地结合的辅助因子称为辅酶。辅基：与酶蛋白紧密地结合的辅助因子称为辅基。全酶：酶蛋白与辅助因子结合后形成的复合物称为全酶。第四十二页，共五十页，编辑于2023年，星期一一、酶的分类1、按结构分为2、按催化反应类型分由单纯一组蛋白质组成。由蛋白质部分加非蛋白质部分组成。称辅酶或辅基单纯酶结合酶能促进底物的氧化还原反应的酶，如细胞色素氧化酶。①氧化还原酶催化底物分子中的某一基团转移到另一底物上去，如转氨酶。②转化酶促进一种化合物分裂为两种化合物或由两种化合物合成为一种化合物的反应，如碳酸酐酶。⑥裂化酶③水解酶催化水解反应，如淀粉酶、脂酶、胃蛋白酶。④合成酶促进两分子连接起来，如谷氨酰胺合成酶等。⑤异构酶促进异构化反应，如磷酸葡萄糖异构酶。第四十三页，共五十页，编辑于2023年，星期一二、酶作为生物催化剂有以下几个特点：

酶的催化专一性和酶的结构特点特别是活性中心的空间结构有密切关系。

酶和底物分子之间有一种特殊的三度空间的配合，这种配合类似于锁和钥匙的关系。酶就象一把钥匙，只能打开一把锁(特定结构的反应底物)。锁被打开相当于生物化学反应的完成。3、立