第二章核酸与蛋白质化学

第二章：核酸与蛋白质化学第一部分：核酸化学第二部分：蛋白质化学第一节核酸的概念、种类、分布和化学组成第二节核酸的分子结构第三节核酸的理化性质与核酸的分离提纯2023/10/92第一部分：核酸化学NucleicAcidChemistry

2023/10/931.核酸元素组成特点、基本组成单位和核酸分子中核苷酸连接方式。2.DNA和RNA的化学组成、结构及功能，DNA双螺旋结构的定义和要点，三种RNA的结构和功能，tRNA空间结构的特点。3.真核与原核生物核蛋白体异同。（结构上差异较大）4.核酸重要的理化性质：对紫外光的吸收、变性与复性、杂交、增色效应和解链温度（Tm）等概念。核酸的化学一、知识重点原核生物与真核生物的区别比较项目原核生物真核生物实例细菌、蓝藻、放线菌、衣原体、支原体（支原体细胞最小，且无细胞壁）酵母菌等真菌、衣藻、高等植物、动物细胞大小较小（1～10微米）较大（10～100微米）细胞结构细胞壁不含纤维素，主要成分是肽聚糖；细胞器只有一种，即核糖体；细胞核没有核膜（这是最主要的特点）、没有核仁、没有染色质（体），但有核物质，叫拟核细胞壁的主要成分是纤维素和果胶；有核糖体、线粒体、内质网、高尔基体等多种细胞器；细胞核有核膜、核仁、有染色质（体）主要细胞增殖方式二分裂有丝分裂、无丝分裂、减数分裂代谢类型同化作用多为异养型、少数为自养型（包括光合作用和化能合成作用自养型），异化作用多为厌氧型、少数为需氧型。光合作用的部位不是叶绿体而是在光合片层上；有氧呼吸的主要部位不在线粒体而是在细胞膜同化作用有的是异养型、有的为自养型，异化作用有的为厌氧型、有的为需氧型。光合作用的部位是叶绿体；有氧呼吸的主要部位是线粒体生殖方式无性生殖（多为分裂生殖）有性生殖、无性生殖遗传方面遗传物质DNADNADNA分布拟核（控制主要性状）；质粒（控制抗药性、固氮、抗生素生成等性状）细胞核（控制细胞核遗传），线粒体和叶绿体（控制细胞质遗传）基因结构编码区是连续的，无内含子和外显子编码区是不连续的、间隔的，有内含子和外显子基因表达转录产生的信使RNA不需要加工；转录和翻译通常在同一时间同一地点进行（在转录未完成之前翻译便开始进行）转录产生的信使RNA需要加工（将内含子转录出的部分切掉，将外显子转录出的部分拼接起来）；转录和翻译不在同一时间同一地点进行（转录在翻译之前，转录在细胞核内、翻译在细胞质的核糖体）遵循遗传规律不遵循基因分离定律和自由组合定律细胞核遗传遵循基因分离定律和自由组合定律，细胞质遗传不遵循基因分离定律和自由组合定律可遗传变异的来源基因突变基因突变、基因重组、染色体变异进化水平低高生态系统的成分生产者、消费者、分解者生产者、消费者、分解者AG嘌呤碱（N-9）CTU嘧啶碱（N-1）C、H、N、O、P(9%-10%）碱基(β-D-核糖、β-D-2’-脱氧核糖）糖苷键8种（核糖核苷、脱氧核糖核苷）磷脂键核苷酸（8种）重要5’-多磷酸核苷（ATP）cAMPNADFAD磷酸戊糖3′,5′-磷酸二酯键多核苷酸链表示简化式特点两端、主链、侧链、联接键、5′→3′核酸的一级结构DNA一级结构：二条链反向平行，按碱基配对形成互补链（AGCT)RNA一级结构：单链（AGCU)核酸的空间结构DNA的空间结构RNA的空间结构二级结构（双螺旋结构）三级结构：超螺旋+组蛋白→核小体二级结构tRNA（三叶草形）三级结构tRNA（倒L形）例例二、知识网络排列顺序核苷2023/10/962023/10/97原核与真核生物核蛋白体的区别在于结构生的差异2023/10/982023/10/992023/10/910四、相关概念核酸与蛋白质一样，是一切生物机体不可缺少的组成部分。核酸是生命遗传信息的携带者和传递者。核酸是现代生物化学、分子生物学和医学的重要基础。2023/10/911何为核酸第一节核酸的分类和组成核酸一、核酸的分类2023/10/912碱基对含氮碱基糖-磷酸主干带脱氧核糖核酸（DNA）DeoxyribonucleicAcid核糖核酸（RNA）RibonucleicAcid。脱氧核糖核酸（DNA）DNA分子含有生物物种的所有遗传信息。DNA为双链分子，其中大多数是链状结构大分子，也有少部分呈环状结构（大肠杆菌）。存在于细胞核中。2023/10/913核糖核酸（RNA）存在于细胞质中。RNA主要是负责DNA遗传信息的翻译和表达，分子量要比DNA小得多。RNA为单链分子。2023/10/914RNA的类别根据RNA的功能，分为mRNA、tRNA和rRNA三种。2023/10/915RNAmRNA（MessengerRNA）信使核糖核酸，将DNA的遗传信息传递到蛋白质合成基地–

核糖体tRNA（transferRNA）转移核糖核酸，转运氨基酸。能够在转译时，携带特定的氨基酸到正在加上氨基酸的多肽链rRNA（RibosomalRNA）核糖体核糖核酸，蛋白质合成场所二、核酸的组成核酸（DNA和RNA）是一种线性多聚核苷酸，它的基本结构单元是核苷酸。核苷酸本身由核苷和磷酸组成,而核苷则由戊糖和碱基形成DNA与RNA结构相似，但在组成成份上略有不同。2023/10/916核酸的水解与消化2023/10/917磷酸核苷戊糖嘌呤碱和嘧啶碱核苷酸核酸核酸水解过程：消化终产物：水解终产物：碱基（五种）：嘌呤碱腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）嘧啶碱胞嘧啶（C）、尿嘧啶（U）、胸腺嘧啶（T）戊糖（二种）：磷酸CHONPD－核糖、D－2－脱氧核糖核酸的分子组成成分2023/10/918提问：DNA和RNA分子组成区别何在？核糖和嘧啶碱基不同1.核苷nucleotide核苷酸2023/10/919苷（又称配糖类、糖苷或配糖体）：是一类化合物，这类分子的其中一部分连着一个糖类部位。糖苷glycoside定义：单糖通过半缩醛羟基与另一个化合物或基团共价结合后形成的化合物。“核苷”即核糖与碱基的化合物核糖结构式A核苷-----腺苷糖苷键腺嘌呤A鸟嘌呤G

胞嘧啶

C

胸腺嘧啶T

尿嘧啶U

核酸中的五种碱基嘌呤碱嘧啶碱嘌呤purine嘧啶（pyrimidines）衍生衍生（2种）3种注意碱基结构式的区别腺嘌呤核苷鸟嘌呤核苷胸腺嘧啶核苷胞嘧啶核苷尿嘧啶核苷氨基氨基酮基酮基酮基核酸中的五种核苷嘌呤第9位N与戊糖第1’位碳；嘧啶第1位氮与戊糖第1’位碳。糖与碱基之间的C-N键，称为C-N糖苷键核酸中的各种核苷碱基核糖核苷脱氧核糖核苷腺嘌呤（A）腺嘌呤核苷（A，腺苷）腺嘌呤脱氧核苷（dA，脱氧核苷）鸟嘌呤（G）鸟嘌呤核苷（G，鸟苷）鸟嘌呤脱氧核苷（dG，脱氧鸟苷）胞嘧啶（C）胞嘧啶核苷（C，胞苷）胞嘧啶脱氧核苷（dC，脱氧胞苷）胸腺嘧啶（T）胸腺嘧啶脱氧核苷（dT，脱氧胸苷）尿嘧啶（U）尿嘧啶核苷（U，尿苷）2023/10/9222.核苷酸（nucleotide）核苷酸是核苷和磷酸生成的磷酸酯。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。核苷酸2023/10/9232023/10/924核苷核苷酸糖苷键cN酯键3．核苷酸的衍生物ATP是生物体内分布最广和最重要的一种核苷酸衍生物。它的结构如下：（1）ATP(腺嘌呤核糖核苷三磷酸)2023/10/925ATP的性质ATP分子的最显著特点是含有两个高能磷酸键。ATP水解时,可以释放出大量自由能。ATP是生物体内最重要的能量转换中间体。机体代谢释放出的能量以ATP形式储存。俗称“化学能”。2023/10/927

(2)GTP(鸟嘌呤核糖核苷三磷酸)GTP也是一种高能化合物。GTP主要是作为蛋白质合成中磷酰基供体。在许多情况下,ATP和GTP可以相互转换。2023/10/928（3）cAMP和cGMPcAMP(3’,5’-环腺嘌呤核苷一磷酸)和cGMP(3’,5’-环鸟嘌呤核苷一磷酸)的主要功能是作为细胞之间传递信息的信使。cAMP和cGMP的环状磷酯键是一个高能键。在pH7.4条件下,cAMP和cGMP的水解能约为43.9kj/mol，比ATP水解能高得多。(第二信使：cAMP)2023/10/929激素首先激活cAMP→→酶→→代谢第二节核酸的分子结构一、DNA一级结构多聚核苷酸是由四种不同的核苷酸单元按特定的顺序组合而成的线性结构聚合物。核酸的碱基顺序是核酸的一级结构。DNA的碱基顺序本身就是遗传信息存储的分子形式。生物界物种的多样性即寓于DNA分子中四种核苷酸千变万化的不同排列组合之中。而mRNA的碱基顺序，则直接为蛋白质的氨基酸编码，并决定蛋白质的氨基酸顺序。2023/10/931DNA来源AGCTA+G/C+T人肝30.319.519.930.30.99牛肝29.821.021.029.01.00酵母31.318.717.132.91.00葡萄球菌30.821.019.029.21.07大肠杆菌26.024.925.223.91.04几种不同来源的DNA分子中的碱基摩尔含量比例（一）Chargaff（查加夫）定则2023/10/932Chargaff,srules（查加夫法则）！！！2023/10/933一组表示DNA的WatsonCrick双螺旋类型中碱基组成的二个定量法则：

〈1〉［A］=［T］；〈2〉［G］=［C］式中的括弧代表碱基克分子百分比浓度。根据这些法则,可得出三个推论：（a）[A]/[T]=[G]/[C]=1；（b）嘌呤总量=嘧啶总量；（c）[A]+[C]=[G]+[T]，或者，根据前面嘌呤和嘧啶的计算方法，6-氨基碱基总量=6-酮基碱基总量。所有DNA分子中腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）的mol数相等，即A＝T，鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）相等，即G＝C。这就是重要的碱基互补原则。（重要！牢记）DNA的碱基组成有种的特异性。同种生物所有体细胞DNA碱基组成是相同的，亲缘关系相近的生物DNA碱基相似。

不对称比率（dissymmetryratio）：A+T/C+G2023/10/934（不一定等于1）(二)一级结构核苷酸的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。2023/10/9核苷酸的连接方式：

H2OH2O3‘→5’-磷酸二酯键多聚核苷酸的特点多聚核苷酸链一端的C5′带有一个自由磷酸基，称为5′-磷酸端（常用5’-P表示）；另一端C3’带有自由的羟基，称为3′-羟基端（常用3’-OH表示）。多聚核苷酸链具有方向性，必须注明它的方向是5′→3′或是3′→5′。在多聚核苷酸中，两个核苷酸之间形成的磷酸二酯键通常称为3′—5′磷酸二酯键。2023/10/938在多聚核苷酸（DNA或RNA）链中，由于构成核苷酸单元的戊糖和磷酸基是相同的，体现核苷酸差别的实际上只是它所带的碱基，所以多聚核苷酸链结构也可表示为：2023/10/9393’5’在讨论有关核酸问题时，一般只关心其中碱基的种类和顺序，所以上式可以进一步简化为：5′PAPCPGPCPTPGPTPA3′或5′pACGCTGTA3′2023/10/940（三）DNA的二级结构1953年，J.Watson和F.Crick在前人研究工作的基础上，根据DNA结晶的X-衍射图谱和分子模型，提出了著名的DNA双螺旋结构模型，并对模型的生物学意义作出了科学的解释和预测。2023/10/9411．DNA双螺旋结构的特点DNA分子由两条DNA单链组成。DNA的双螺旋结构是分子中两条DNA单链之间基团相互识别和作用的结果。双螺旋结构是DNA二级结构的最基本形式。2023/10/942DNA双螺旋结构的要点（1）DNA分子由两条多聚脱氧核糖核苷酸链(简称DNA单链)组成。两条链沿着同一根轴平行盘绕，形成右手双螺旋结构。螺旋中的两条链方向相反，即其中一条链的方向为5′→3′，而另一条链的方向为3′→5′。2023/10/943DNA双螺旋结构的要点（2）嘌呤碱和嘧啶碱基位于螺旋的内侧，磷酸和脱氧核糖基位于螺旋外侧。碱基环平面与螺旋轴垂直，糖基环平面与轴平行。2023/10/944DNA双螺旋结构的要点（3）螺旋横截面的直径约为2nm，每条链相邻两个碱基平面之间的距离为0.34nm，每10个核苷酸形成一个螺旋，其螺矩（即螺旋旋转一圈）高度为3.4nm。

(4)螺旋表面有一条大沟和一条小沟。(凹凸面）34Å2023/10/945大沟凹小沟凸DNA双螺旋

结构的要点（5）两条DNA链相互结合以及形成双螺旋的力是链间的碱基对所形成的氢键。碱基的相互结合具有严格的配对规律，A与T结合，G与C结合。碱基之间配对的原则即为碱基互补。A和T之间形成二个氢键，G与C之间形成三个氢键。（结合力：A=T＜，22×2=44＜22×3=66）在DNA分子中，嘌呤碱基的总数与嘧啶碱基的总数相等。2023/10/946键键能/（kJ·mol-1）氢键范德华引力疏水作用盐键二硫键肽键13～30（）4～812～2012～302103772023/10/948A-腺嘌呤T-胸腺嘧啶G-鸟嘌呤C-胞嘧啶链延长根据碱基互补定则，DNA一条链为另一条链的互补链。当一条核苷酸链的碱基序列被确定，可推知另一互补链的序列。2023/10/950碱基互补是遗传信息传递的基础。DNARNA2．DNA双螺旋的稳定性DNA双螺旋结构在生理条件下是很稳定的。维持这种稳定性的因素包括：两条DNA链之间形成的氢键和碱基堆积力。由于双螺旋结构内部形成的疏水区，消除了介质中水分子对碱基之间氢键的影响；介质中的阳离子（如Na+、K+和Mg2+）与磷酸基团形成的离子键，降低了DNA链之间的静电排斥力等。2023/10/951二、RNA的分子结构2023/10/952RNA的高级结构特点RNA是单链分子，因此，在RNA分子中，并不遵守碱基种类的数量比例关系，即分子中的嘌呤碱基总数不一定等于嘧啶碱基的总数。RNA分子中，部分区域也能形成双螺旋结构，不能形成双螺旋的部分，则形成突环。这种结构可以形象地称为“发夹型”结构。2023/10/953第三节核酸的性质2023/10/954DNA纯品为白色类似石棉样的纤维状物，RNA和核苷酸的纯品则呈白色粉末或结晶。一、核酸的理化性质1.形态2023/10/9552.溶解度DNA和RNA微溶于水，不溶于乙醇、氯仿、乙醚等有机溶剂。DNA和RNA在中性或弱碱性溶液中较稳定。2023/10/9563.沉降特性核酸可以用超速离心和梯度离心技术加以分离纯化，沉降速度差异较大，RNA＞环形DNA＞蛋白质。2023/10/9574.核酸的颜色反应近年来应用较广的溴化乙锭（EB）荧光染料由于它能插入到核酸碱基对之间，因此与双链的DNA和具有双链区的RNA有特异的结合能力，可以测定双链核酸的浓度，灵敏度可以达0.01微克/毫升。2023/10/95828S18S5.8S2023/10/959与蛋白质相似，核酸分子中既含有酸性基团（磷酸基）也含有碱性基团（氨基），因而核酸也具有两性性质。由于核酸分子中的磷酸是一个中等强度的酸，而碱性（氨基）是一个弱碱，所以核酸的等电点比较低。如DNA的等电点为4～4.5，RNA的等电点为2～2.5。

5．核酸的两性性质及等电点2023/10/9606．核酸的水解核酸分子中的磷酸二酯键可在酸或碱性条件下水解切断。DNA和RNA对酸或碱的耐受程度有很大差别。例如，在0.1mol/LNaOH溶液中，RNA几乎可以完全水解，生成2′-或3′-磷酸核苷；DNA比RNA耐碱。2023/10/9617.核酸的紫外吸收在核酸分子中，由于嘌呤碱和嘧啶碱具有共轭双键体系，因而具有独特的紫外线吸收光谱，一般在260nm左右有最大吸收峰，可以作为核酸及其组份定性和定量测定的依据。2023/10/962二、核酸的变性、复性与杂交核酸的变性是指核酸双螺旋区的多聚核苷酸链间的氢键断裂，变成单链结构的过程。变性核酸将失去其部分或全部的生物活性。核酸的变性并不涉及磷酸二酯键的断裂，所以它的一级结构(碱基顺序)保持不变。能够引起核酸变性的因素很多。温度升高、酸碱度改变、甲醛和尿素等的存在均可引起核酸的变性。(1)核酸的变性2023/10/963DNA变性过程2023/10/964利用紫外吸收的变化，可以检测核酸变性的情况。变性后的核酸，由于嘌呤碱基和嘧啶碱基的充分暴露，在260nm处的光吸收能力明显增加，此现象称增色效应。例如，天然状态的DNA在完全变性后，紫外吸收(260nm)值增加25－40%.而RNA变性后，约增加1.1%。2023/10/965DNA变性的特征DNA的变性过程是爆发式的，它在很窄的温度区间内完成。通常把增色效应达到一半时的温度或DNA的双螺旋结构失去一半时的温度称为该DNA的熔点或溶解温度（meltingtemperature），用Tm表示。一般DNA的Tm值在70-85

C之间。2023/10/966DNA均一性；介质离子强度。DNA的Tm值与分子中的G和C的含量有关；

G和C的含量高，Tm值高。因而测定Tm值，可反映DNA分子中G,C含量。（？）2023/10/967(2)核酸的复性变性DNA在适当的条件下，两条彼此分开的单链可以重新缔合成为双螺旋结构，这一过程称为复性。此时碱基重新被包裹在螺旋内部，在260nm处的光吸收能力明显减小，此现象称减色效应。DNA复性的程度、速率与复性过程的条件有关：将热变性的DNA骤然冷却至低温时，DNA不可能复性。但是将变性的DNA缓慢冷却时，可以复性。2023/10/968DNA复性过程2023/10/969复性缓慢冷却变性碱基暴露2023/10/970(3)核酸的杂交热变性的DNA单链，在复性时并不一定与同源DNA互补链形成双螺旋结构，它也可以与在某些区域有互补序列的异源DNA单链形成双螺旋结构。这样形成的新分子称为杂交DNA分子。DNA单链与互补的RNA链之间也可以发生杂交。鉴别重组子与转基因植株、分离基因、图谱构建研究表达等工作都涉及到分子杂交。2023/10/9712023/10/972混合杂交双链双链生物学中心法则生物的遗传信息从DNA传递给mRNA的过程称为转录。根据mRNA链上的遗传信息合成蛋白质的过程，被称为翻译和表达。1958年Crick将生物遗传信息的这种传递方式称为中心法则。2023/10/973模板链阅读框起始密码子转录翻译标准人体DNA总长度估算人体有1×1014个细胞，每个体细胞的DNA量为6.4×109个碱基对,每个体细胞DNA分子总长为：6.4×109×0.34nm=2.176×109nm=2.176m

人体DNA分子总长为：

2.176×1014m=2.176×1011Km

这个长度是太阳—地球之间的距离（2.2×109Km）的（2.176×1011/2.2×109

）99倍

地球赤道周长40076千米南北极周长39900千米一个人体的DNA总长度相当于可绕地球5,500,000圈

复习思考题1、举例说明核酸在生命活动中的重要性。2、核酸分成哪几类？水解后分别产生哪些化合物？3、试比较DNA与RNA在分子组成、分子结构、细胞内分布和功能上的异同。4、用结构式表示出多核苷酸的连接方式，并注明3＇－末端及5＇－末端。5、写出ATP及CATP的结构式并说出ATP的在体内的生理功能。6、DNA在化学组成上和空间构象上有何特点？7、简述DNA和RNA的主要生理功能和两者之间的关系。8、如果DNA分子有核苷酸序列有个别变动（替换、缺失、增添）生物体会发生什么影响？9、名词解释：DNA；RNA；核苷；核苷酸；高能键；双螺旋结构；中心法则2023/10/976习题一段双链DNA包含1000个碱基，其组成中G+C占58%，那么，在DNA的该区域中，胸腺嘧啶残基有多少？5’G-A-T-C-A-T-A-A-T-T-G-T-A-C3’给出一个完整的反向互补序列。2023/10/977内容提要核酸的研究已有一百多年历史。核酸分两大类：DNA和RNA。所有生物细胞都含有这两类核酸。但病毒则不同，或只含DNA，或只含RNA。核酸在生命活动中具有及其重要的作用，是分子生物学研究的重要领域之一。核酸的基本单位是核苷酸。DNA主要由四种脱氧核糖核苷酸组成，RNA主要由四种核糖核苷酸组成。核苷酸又由含氮碱基、戊糖（核糖或脱氧核糖）及磷酸组成。DNA及RNA中所含的嘌呤碱都是腺嘌呤及鸟嘌呤。但嘧啶碱则不同了，DNA含胞嘧啶及胸腺嘧啶，RNA则胞嘧啶及尿嘧啶。除此之外，DNA和RNA所含戊糖不同，前者含脱氧核糖，后者含核糖。核酸中除了上述几类基本的核苷酸外，还含有数目众多，但含量很少的稀有碱基。核苷酸在细胞内可以游离状态存在。它们具有多种生理功能。核苷酸在紫外光区260nm处有一强烈吸收峰。核苷酸为两性电解质，研究核苷酸的解离对了解核苷酸的结构、性质以及对分离鉴定核苷酸都是极为重要的。2023/10/978DNA的碱基组成有一些重要规律：所有DNA中碱基的克分子百分含量一定，A＝T，G＝C。不同种的生物，碱基组成不同。DNA一级结构中核苷酸之间唯一的连接方式是3＇－5＇－磷酸二酯键。所以DNA的一级结构是直线型或环型的结构。DNA的二级结构是由Watson和Griom阐明的。DNA由两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴构成双螺旋结构。磷酸及与戊糖构成的链条在外侧，碱基平面与轴垂直，位于内侧。碱基间的堆积距离为3.4

，两个核苷酸间的夹角为36°，所以每匝螺旋由10对碱基组成。DNA的直径为20

。碱基之间的配合必定是A＝T，G≡C。这种碱基互补的原则在分子遗传学上有及其重要意义。DNA的分子量可达1010道而顿。RNA主要分成三类：rRNA，mRNA，tRNA。RNA的碱基组成并不象DNA那样有严格的规律A－U，G－C之间并没有等当量的关系。RNA的一级结构为直线型，核苷酸之间的连接键也是3′－5′－磷酸二酯键。RNA的二级结构只有局部的双螺旋区。RNA的分子量比起DNA来要小得多。tRNA的一级结构、二级结构、三级结构已基本上被阐明。2023/10/979研究核酸的物理化学性质是核酸研究中的重要领域。DNA由于具有双螺旋结构，所以具有一定的钢性，，但由于DNA的分子又细又长，其直径与长度之比达1∶107，这使得DNA在溶液中又具有一定的柔性和极大的粘度。RNA由于是局部双螺旋结构，分子量也比DNA要小得多，所以RNA在溶液中并没有如此大的粘度。利用不同核酸在离心力下的沉降行为不同，可以将不同的核酸分离开来，可以了解各种核苷酸的碱基组成及空间构象。核酸大分子团受热或酸碱作用而引起变性时，紫外吸收值增高，此称增色效应。所以，增色效应是衡量核酸变性的一个指标，核酸的变性可以引起生物活性的丧失。在一定条件下，核酸的变性是可逆的。在生物体内核酸往往与蛋白质形成复合体而存在。如病毒、染色体、核糖体等。病毒按其所含核酸类型不同而被分成两大类：DNA病毒及RNA病毒。植物病毒多为RNA病毒。动物病毒及噬菌体有的含DNA，有的含RNA。染色体是由染色质丝折叠包装而成的。染色质丝由组蛋白、染色体由非组蛋白及DNA组成。染色质的基本结构单位是核小体。对染色质结构功能的研究是当前及今后分子生物学研究的重要领域。2023/10/980核酸酶类即是核酸在机体内新陈代谢的催化剂，也是体外研究核酸结构、分子生物学技术、遗传工程的重要的工具。核酸的制备和定量测定是研究核酸的基础。制备具有生物活性的大分子核酸时，要谨防核酸降解酶类及过酸过碱引起的对核酸的降解作用。所以要加入核酸酶的抑制剂，并在低温下进行操作。将核酸从蛋白质中分离出来，常应用苯酚，无离子去垢剂以及氯仿－戊醇等蛋白变性剂。定磷法是比较正确的定量核酸的方法，二苯胺法测定DNA，地衣酚法测定RNA也常应用，但精确度较差。紫外光分光光度法测定核酸最为方便，但误差较大。核酸的生物学功能是多种多样的。但是最为重要的是在生物遗传中的作用。DNA是生物遗传信息储存库，它通过半保留复制将全部信息传给子细胞。DNA又通过转录和翻译将一部分遗传信息经mRNA而传递到蛋白质结构上。生物机体所具有的种类繁多、功能各异的蛋白质的结构，归根结底都是由DNA上所蕴藏的遗传信息所控制的。rRNA及tRNA在蛋白质生物合成中具有重要作用。此外，核酸还与免疫、记忆等重要的生物学特性有关。2023/10/981第二部分：蛋白质化学第一节蛋白质的生物学意义第二节蛋白质的化学组成第三节蛋白质的基本单位－氨基酸第四节肽与肽键第五节蛋白质的分子结构第六节蛋白质结构与功能的关系第七节蛋白质的重要性状和分离提纯第八节蛋白质的分类第九节蛋白质的分离纯化技术碳、氢、氧、氮（16%）、硫（仅存于蛋白质中）20种L-α-氨基酸分类：命名：三字母英文缩写符性质：两性解离和pI10个以内寡肽10个以上多肽（链）包括生物活性肽肽aaaa一级结构例胰岛素（51aa残基，A链21B链30）二级结构形式三级结构（亚基）四级结构二、知识网络蛋白质一般概念蛋白质是一切生命的物质基础，是肌体细胞的重要组成部分，是人体组织更新和修补的主要原料，没有蛋白质就没有生命。蛋白质是由20多种氨基酸组成，以氨基酸组成的数量和排列顺序不同，使人体中蛋白质多达10万种以上。它们的结构、功能千差万别，形成了生命的多样性和复杂性。“生命是蛋白体的存在方式”，蛋白质在生物体内占有特殊重要地位。蛋白质-核酸是生命活动过程中最重要的物质基础动物体（人体）干重的45%是蛋白质整个生物界存在着100亿(1×1011)种结构不同的蛋白质单细胞生物（如大肠杆菌）体内含有3000种不同结构的蛋白质分子人体含有30万种蛋白质不同蛋白质结构不同，性质有别，功能各异。蛋白质的形状和大小蛋白质的形状：1、纤维状蛋白质（fibrousprotein):呈细棒或纤维状，在生物体内主要起结构作用。如胶原蛋白、弹性蛋白、胶蛋白和丝蛋白等。2、球状蛋白质(globularprotein)：形状近球形或椭球状，其多肽链折叠紧密，疏水氨基酸侧链位于分子内部，亲水侧链在外部，故易溶于水，有可溶性蛋白之说。3、膜蛋白（membranceprotein):镶嵌在脂质双层内，形状多变。膜蛋白疏水氨基酸侧链伸向外部。故膜蛋白不溶于水而溶于去污剂（十二烷基硫酸钠）溶液。蛋白质的大小蛋白质是相对分子量很大的生物分子。一般将分子量小于5000的称为多肽，大于5000的称为蛋白质。生物界蛋白质相对分子量范围在6000—1×106（数十万）单体蛋白质仅由一条多肽链构成，多聚蛋白质由二条以上多肽链构成。亚基或亚单位之间通过共价键相互缔合。如果把这些寡聚蛋白质看作一个分子，其分子量可达数百万。血红蛋白的分子式是C3032H4816O812N780S8Fe4。（每个红细胞约产生3亿个血红蛋白分子，由4个多肽亚基组成至少有7组基因为之编码）

胰岛素：5733;血红蛋白：64500;谷酰胺合成酶（12个亚基）：600,000；烟草花叶病毒由2130个亚基和一条RNA链构成稳定的超分子复合物，分子量高达400万。蛋白质中氨基酸残基平均相对分子量为110，蛋白质相对分子量除以110可约略估计出组成该蛋白质氨基酸残基数。如胰岛素5733÷110=52（51）。第一节：蛋白质生物学功能1.激----激素胰岛素、生长素、促肾上腺皮质激素等等是蛋白质或多肽。激素特异性受体亦是蛋白质。部分激素是蛋白质。2.肌----肌肉动物肌肉的主要组成是肌动蛋白和肌球蛋白，二者在ATP及钙离子的作用下使肌肉收缩与舒张，动物得以运动。肌肉组成是蛋白质。3.储----储存蛋白质作为氨基酸库，用作机体或胚胎生长发育的营养原料，如奶中的酪蛋白、蛋中的清蛋白、种子中的谷蛋白及醇溶蛋白等等。蛋白质有储存氨基酸的功能。4.运----运输、传递、载体，红细胞中的血红蛋白与氧结合，并将其携带到机体各个细胞，脂蛋白运送脂质等5.酶----特指生物催化剂----酶是蛋白质，蛋白质重要的生物学功能之一，是生物化学研究的重要内容。酶催化机体内新陈代谢所有反应途径和步骤。业已知晓的酶有2000多种。酶是蛋白质。6.结构----结构成分，“支撑”的物质基础，细胞膜系统中含有大量蛋白，得以保持特定态。蛋白质作为膜系统的组成成分。7.免疫-----免疫蛋白，动物机体内抗体是蛋白质如IGg、IGm等是特定的免疫球蛋白，在机体的免疫系统中起关键性作用。特定蛋白有免疫功能。8.调核-----调节核酸代谢--调控基因表达，组蛋白和阻遏蛋白特异性调节控制基因表达时的“启动”与“终止”。蛋白质有调节基因表达的功能。9.毒-----毒素，生物毒素如蛇毒、细菌毒素其本质是蛋白质。蛇毒可以水解动物机体的磷脂，使细胞膜遭受破坏，发生细胞自溶。部分毒素是蛋白质。（记忆方法：“激-肌-储-运-酶-结构-免疫-调-核-毒”）蛋白质和健康蛋白质缺乏:成年人：肌肉消瘦、肌体免疫力下降、贫血，严重者将产生水肿。未成年人：生长发育停滞、贫血、智力发育差，视觉差。组别年龄(岁)蛋白质(克)婴儿0--113--35儿童1--1035--70青少年11--1870--90成人70--90孕妇65--95乳母95--100蛋白质的日推荐量蛋白质过量：蛋白质在体内不能贮存，多了肌体无法吸收，过量摄入蛋白质，将会因代谢障碍产生蛋白质中毒甚至于死亡。食物中的来源:鱼、蛋类、豆制品、坚果(如花生、向日葵籽、杏仁)、肉类(如牛肉、猪肉、鸡肉、羊肉)、小麦、乳制品等.第二节蛋白质的化学组成C（碳）50%H（氢）7%O（氧）23%N（氮）16%（100克蛋白质中平均含16克N，则氮量×6.25=蛋白质）S（硫）0-3%其他（P、Fe、Cu、I、Zn、Mo)微量R－C－COOHH

NH2

一、蛋白质元素组成消化：条件：浓H2SO4、K2SO4、CuSO4420℃4h

蛋白质CO2＋SO2＋H2O＋（NH4）2SO4

（有机）（无机）水解：条件：6NHCl、105℃、12h或酶蛋白质20种氨基酸（构件分子)

（有机）（有机）蛋白质消化与水解概念二、蛋白质分子组成蛋白质是生物高分子化合物认识蛋白质分子组成是研究蛋白质的结构、性质和功能的基础组成蛋白质的基本单位是氨基酸

氨基酸的结构通式：

R－C－COOHH

NH2

共同之处：α-氨基，α-羧基区别：R基团不同氨基酸是构成蛋白质的基本单位。水解蛋白可获得35种氨基酸，其中20种是常见的。构成蛋白质的二十种氨基酸的名称、符号、化学结构和疏水性指数。指数愈正表示疏水性愈强。

其中5种氨基酸的R基团为饱和的脂肪烃，2种具有芳香环，1种氮原子为仲胺环状结构的脯氨酸，凡这些基团极性弱，不带电荷，均易保持稳定状态，不易溶水。基亚氨该组氨基酸游离的R基团都具有极性，能够形成氢键，易溶于水，但都是饱和状态，不带电荷。五、氨基酸的生理功能氨基酸通过肽键连接起来成为肽与蛋白质氨基酸、肽与蛋白质均是有机生命体组织细胞的基本组成成分，对生命活动发挥着举足轻重的作用。某些氨基酸除可形成蛋白质外，还参与一些特殊的代谢反应，表现出某些重要特性。世界卫生组织（WHO）把蛋白质列为人体必需的主要营养素之一。蛋白质的营养作用，实际上就是氨基酸的营养作用。氨基酸对人体健康的主要作用主要体现在以下几个方面：1.供给机体营养。2.调节机体机能,有些氨基酸可以有效地调节人体内分泌系统的平衡。3.增强免疫能力。4.维护心血管功能。

氨基酸在人体内的重要作用

5.改善肝肾功能。6.减低放化疗损害。7.促进激素分泌。

8.促进蛋白质合成。必需、半必需、非必需氨基酸的概念<1>必需氨基酸：人和哺乳动物不可缺少但又不能合成的氨基酸，只能从食物中补充，共有8种：Leu（亮）、Lys（赖）、Met（蛋）、Phe（苯丙）、Ile（异亮）、Trp（色、Thr（苏）、Val（缬）<2>半必需氨基酸：人和哺乳动物虽然能够合成，但数量远远达不到机体的需求，尤其是在胚胎发育以及婴幼儿期间，基本上也是由食物中补充，只有2种：Arg、His。有时也不分必需和半必需，统称必需氨基酸，这样就共有10种。记法：TipMTVHall<3>非必需氨基酸：人和哺乳动物能够合成，能满足机体需求的氨基酸，其余10种从营养价值上看，必需>半必需>非必需氨基酸在人体内通过代谢可以发挥作用：①合成组织蛋白质；②变成有机酸、激素、抗体、肌酸等含氨物质；③转变为碳水化合物和脂肪；④氧化成二氧化碳和水及尿素，产生能量。因此，氨基酸在人体中的存在，不仅提供了合成蛋白质的重要原料，而且对于促进生长，进行正常代谢、维持生命提供了物质基础。如果人体缺乏或减少其中某一种，人体的正常生命代谢就会受到障碍，甚至导致各种疾病的发生或生命活动终止。组织（酶、蛋白、激素等）氨基酸来龙去脉氨基酸库过剩的氨基酸非蛋白含氮物质（嘌呤、嘧啶、胆碱、肌酸、烟酰胺、卟啉肾上腺素胆汁盐色素）转氨作用脱氨作用↓α-酮酸↓←糖、脂肪→↓三羧酸循环↓CO2+H2O+ATP食物蛋白分解合成消化吸收排泄转化氮平衡概念氮平衡：氮的摄入与排出相等，正常的成年人和成年动物。氮正平衡：氮的摄入大于排出，正在生长发育或病后恢复期的人或动物。氮负平衡：氮的排出大于摄入，消化不良或营养不足。六、氨基酸分析1.全自动氨基酸分析仪（全世界约有四家，以日立为首选）2.薄层层析，纸层析Hitachi（日立）全自动氨基酸分析仪

仪器介绍日立氨基酸分析仪，全球唯一真正全自动氨基酸分析仪

日立全自动氨基酸分析仪具有40多年的历史，产品广泛应用于食品、饲料、医药质量监控、生化研究、临床检测等领域。日立全自动氨基酸分析仪以其显著特点、多项专利技术和可靠的性能长期以来受到用户的一致认可，在中国市场的占有率超过80%，是全球唯一的能在保留时间重现性、峰面积重现性及检出限有绝对保证的全自动氨基酸分析仪薄层板玻璃板上涂吸附剂层SiO2Al2O3上行法薄层板层析缸展开剂层析缸展开剂滤纸条下行法薄层板薄层色谱法(Thin

Chromatography)薄层色谱法点样及展开过程展开后的薄层板第三节蛋白质分子结构

一、肽与肽键蛋白质中氨基酸连接的基本方式是肽键，是蛋白质中基本的化学键。肽键是由一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基缩合脱水而形成的酰胺键，亦称共价键。由氨基酸以肽键连接形成的化合物称为肽。二个氨基酸所形成的肽称为二肽，依此类推，故有三肽、四肽……之称。习惯将10个氨基酸以下的肽称为寡肽，10个以上称为多肽或多肽链。肽内氨基酸为不完整分子，故称氨基酸残基。各种肽链的主链结构都是一样的，所不同的是氨基酸残基的排列顺序不同。二肽还有α—羧基与α—氨基，还可以继续与其他氨基酸缩水形成三肽、四肽等等多个氨基酸形成的肽叫多肽，呈链状故又称多肽链。肽是氨基酸的线性聚合物，故称肽链。蛋白质中氨基酸连接方式是肽键（peptidebond)天然存在的活性肽蛋白质水解可以产生长短不一的肽段。在生物体内存在有天然游离的具有不同生物活性的活性肽（activepeptide)。肽类激素：催产素、加压素、舒缓激肽、胰岛素等肽或肽的衍生物类抗生素：短杆菌肽S、多粘菌素E和放线菌素D等肽类剧毒素：α-鹅膏蕈（xun)碱（毒蘑菇中存在），为环状八肽，能与真核细胞RNA聚合酶Ⅱ结合而抑制脑啡肽：是在中枢神经系统中形成的类似鸦片剂的物质还原型谷胱甘肽：其生物活性表现在强的还原性上。维持血红蛋白和胞内其它蛋白质的半胱氨酸残基处于还原态.牛胰岛素结构谷胱甘肽谷胱甘肽（GSH）是由谷氨酸半胱氨酸和甘氨酸通过肽键缩合而成的三肽化合物，是一种用途广泛的活性短肽。GSH的分子量为307.33，熔点为189-193℃，晶体呈无色透明细长拉状，等电点为5.93。GSH广泛存在于动、植物中，在面包酵母、小麦胚芽和动物肝脏中的含量极高，达100-1000mg/100g,在人体血液中含26-34mg/100g，鸡血中含58-73mg/100g，猪血中含10-15mg/100g,在西红柿、菠萝、黄瓜中含量也较高（12-33mg/100g），而在甘薯、绿豆芽、洋葱、香菇中含量较低（0.06-0.7mg/100g）。GSH的结构中含有一个活泼的巯基—SH，易被氧化脱氢，当细胞内生成少量H2O2时，GSH在谷胱甘肽过氧化物酶的作用下，把H2O2还原成H2O，其自身被氧化为GSSG，GSSG由存在于肝脏和红细胞中的谷胱甘肽还原酶催作用下，接受H还原成GSH，使体内自由基的清除反应能够持续进行。谷胱甘肽参与细胞内的氧化还原作用，可以保护自由基、超氧离子对膜系统的轰击破坏，是良好的抗衰老剂，它还是某些酶的辅酶。目前主要从酵母中提取。临床用于解毒药，也可用于抗辐射和治疗肝癌等谷氨酸半胱氨酸甘氨酸还原型谷胱甘肽（GSH）还原型谷胱甘肽（GSH）HH氧化型谷胱甘肽GSSG）HH

二、蛋白质的结构层次

蛋白质的结构可分成一级、二级、三级和四级结构。1.蛋白质一级结构

概念：蛋白质的一级结构指的是氨基酸在肽链中的排列顺序。不同的蛋白质20种氨基酸的种类、数量及排列顺序各异，一级结构是蛋白质生物学功能多样性的基础。同一蛋白质氨基酸的种类、数量和排列顺序是特定的。微小差异则为异体蛋白。一级结构是蛋白质功能多样性的基础如果一级结构发生变化，往往导致生物功能的变化。如镰刀型血红蛋白（sicklecellanemia）正常型

---Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Lys---β链

谷氨酸镰刀型---Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Lys---β链

缬氨酸

谷A（极性）

缬A（非极性）由于缬氨酸上的非极性基团与相邻非极性基团间在疏水力作用下相互靠拢，并引发所在链扭曲为束状，整个蛋白质由球状变为镰刀形，与氧结合功能丧失，导致病人窒息甚至死亡，但病人可抗非洲疟疾。2.蛋白质的二级结构概念：指蛋白质主链在氢键的作用下盘绕成稳定的α－螺旋体或β－折叠片。二级结构基本类型：

1、α－螺旋体；

2、β－折叠；

A、α－螺旋体（α-helix）在α－螺旋体中，3.6个氨基酸残基旋转一周，每个氨基酸残基上升间距0.15nm，螺距0.54nm（0.15×3.6=0.54）。链中R基团分布在螺旋外侧。α－螺旋分为右手和左手两种螺旋天然蛋白质中α－螺旋几乎都是右手螺旋。如α-角蛋白。毛、发是3条α-螺旋构成的纤维状蛋白。14其稳定性靠链内氢键联系。在α－螺旋体中每隔三个氨基酸残基可形成一个氢键，氢键是每个氨基酸残基上的N－H氢和它前面第四个残基上C＝O氧之间形成的。氢键的作用力相对肽键要小得多，可以用热水、稀酸、稀碱将氢键打开，使头发或蚕丝伸展拉长，避开又可恢复。B、β－折叠（β－platedsheet）β－折叠结构中两个氨基酸残基之间的轴心距为0.35nm(反平行式，antiparallel)及0.325nm（平行式，parallel）。如蚕丝蛋白链中R基团分布在片层的上下。靠相邻肽链主链上的N-H和C=O之间形成的氢键维持。相邻肽链的走向：平行或反平行。反平行更稳定三级结构的概念：指的是多肽链在二级结构、超二级结构及结构域的基础上进一步盘绕卷曲成球状。如肌红蛋白（myoglobin）维持三级结构的作用力：主要是次级键或非共价键（氢键、离子键（盐键）、疏水键和范德华引力），共价键（肽键和二硫键）。3.蛋白质三级结构对于某一蛋白质来讲三级结构亦是特定的，不得有微小变化，否则活性丧失。维持蛋白质空间结构作用力离子键（盐键）氢键-侧链间形成范德华力（分子间作用力，受彼此距离影响）疏水键:非极性基团被极性水分子排挤相互聚拢作用力。离子键疏水键二硫键键键能/（kJ·mol-1）氢键范德华引力疏水作用盐键二硫键肽键13～304～812～2012～30210377蛋白质中几种键的键能这四种键能远小于共价键，称次级键提问：次级键微弱但却是维持蛋白质三级结构中主要的作用力,原因何在?数量巨大4、蛋白质的四级结构四级结构的概念：二个以上三级结构的蛋白质亚基聚合而成为二聚体、三聚体或四聚体，从而形成具有相应生物活性。第四节蛋白质的重要性质

一、蛋白质的胶体性质天然蛋白质的分子量在1万到100万道而顿之间，可以分散悬浮在水溶液中，颗粒直径在1－100nm范围内，与胶体颗粒相符。

胶体的性质1、丁达尔效应：当一束光线透过胶体，从入射光的垂直方向可以观察到胶体里出现的一条光亮的“通路”，这种现象叫丁达尔现象，也叫丁达尔效应。英国物理学家丁达尔(1820～1893年)，首先发现和研究了胶体中分散质微粒散射光的现象2、布朗运动：胶体中胶粒在作不停的、无秩序的运动，属于微粒热运动的现象。1827年英国植物学家布朗首先在显微镜下观察到，水中的小花粉在不停地作不规则的运动。仔细观察，可以发现任何悬浮在液体或气体中的非常小的微粒，都永远处于无休止的没有规则的运动状态之中。这个悬浮的微粒愈小，它的运动就愈激烈；温度愈高，这种运动也愈激烈。后来人们把这种运动叫布朗运动，把像小花粉那样小的微粒叫布朗微粒。布朗运动是永不休止的，它不受外界因素的影响，完全是物质内部运动的反映。3、电泳现象：胶粒在外加直流电场的作用下，胶体粒子在分散剂里向阴极或阳极作定向移动，此现象表明胶粒带电荷（胶体呈电中性）。4、胶体的聚沉：胶粒在一定条件下相互结合成大颗粒而沉淀的过程。5、不能通过半透膜附：浊液、胶体、溶液的区别：分散系

溶液胶体浊液分散质粒子的直径分散质粒子特点外观稳定性能否透过滤纸能否透过半透膜＜1nm1nm~100nm＞100nm离子或分子许多分子集合体或高分子巨大数目分子集合体

均一、透明

均一、透明

不均一、不透明

稳定

较稳定

不稳定

能

能

不能

能

不能

不能

蛋白质水溶液具有：①布朗运动，②光散射现象，③电泳现象，④不能透过半透膜，⑤具有吸附能力。为什么蛋白质的水溶液是一种比较稳定的亲水胶体？⑴、这是由于蛋白质颗粒表面带有很多极性基团，如－NH2＋、-COO－、－CONH2、－OH、－SH等，和水有高度亲和性，当蛋白质与水相遇时，很容易被吸附，在蛋白质颗粒表面形成一层高密度水膜或称水化层。水膜的存在使蛋白质颗粒相互隔开，颗粒之间不会因碰撞而聚集成大颗粒。⑵、在非等电点状态时，蛋白质颗粒表面带有同性电荷，使颗粒之间相互排斥，保持一定距离，不致相互聚集。二、蛋白质沉淀由于蛋白质颗粒表面带有电荷和水化层，因此在水溶液中呈稳定的亲水胶体。一旦两种因素遭到破坏，即会发生聚集沉淀现象。可以破坏水化膜,干扰电荷使蛋白质发生沉淀的试剂（即通常讲的蛋白沉淀剂）有：①中性盐如硫酸铵、氯化钠、硫酸钠等。

在实验室中往往首选硫酸铵，是因为沉淀出来的蛋白质不被破坏，仍可保持原有的生物活性。注意，在沉淀蛋白时，不同的蛋白质所用硫酸铵饱和度不同。蛋白质盐溶与盐析现象蛋白质溶液中加入中性盐后，因盐的浓度不同可产生不同的结果，低浓度盐时，蛋白质溶解度增加，称为盐溶现象。高浓度盐可使蛋白质分子脱水并中和其电荷，蛋白质因此而沉淀析出，称盐析现象。调整硫酸铵溶液饱和度计算表（25℃）硫酸铵终浓度，％饱和度

10202530333540455055606570758090##硫

酸

铵

初

浓

度

，

％

饱

和

度每1升溶液加固体硫酸铵的克数05611414417619620924327731335139043047251656166276710

578611813715018321625128832636540644949459269420

2959789112315518922526230034038242452061925

3040619312515819323026730734839048558330

1930629412716219823527331435644954633

12437410714217721425229233342652235

31639412916420023827831941150640

31639713216820524528537546945

32659913417121025033943150

336610113717621430239255

336710314117926435360

346910514322731465

347010719027570

357215323775

3611519880

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79②有机溶剂常用的有甲醇、乙醇、丙酮等，某些情况下称为脱水剂。这些溶剂与水的亲和力大能够夺取蛋白质表面的水分子而破坏水化膜。③重金属盐常用的有硫酸铜、乙酸锌、醋酸铅、氯化汞等。蛋白质的酸碱度大于等电点时，在溶液中呈负离子，可与重金属盐结合而干扰表面电荷。④有机酸常用的有单宁或鞣酸、苦味酸、磷钼酸、三氯乙酸、磺基水杨酸等。三、蛋白质变性作用

指具有生物活性的天然蛋白质受到物理化学等因素的影响，次级键遭到破坏，使得空间结构改变，蛋白质因此而失去活性，此称之为蛋白质的变性作用。引起蛋白质变性的因素：物理因素：高温、高压、超声波、剧烈振荡、搅拌、X－射线、紫外线照射等。化学因素：强酸、强碱、脲素、胍、去污剂、重金属盐、三氯乙酸、浓乙醇等第五节蛋白质的呈色反应与定性定量分析蛋白质分子中都含有肽键，苯环、酚以及分子中的某些氨基酸能与某些试剂起作用发生颜色反应，这种颜色可以定性亦可定量，即是否存在及含量多少。1、双缩脲反应双缩脲反应是以测定肽键特性的反应，蛋白质在碱性溶液中能与硫酸铜生成兰紫色或红色。颜色深浅与蛋白质浓度在一定（1－10mg）范围内符合比尔定律，可用比色法定量测定。双缩脲（NH2－CO－NH－CO－NH2）也有此反应，因此而得名。2、Folin-酚试剂反应Folin-酚试剂反应包括二步反应，第一步蛋白质在碱性条件下与铜作用生成蛋白质－铜络合物；第二步是此络合物将磷钼酸－磷钨酸试剂（Folin试剂）还原，生成深兰色，与蛋白质浓度在5－100ug范围内成正比。此法为双缩脲反应的改良法，灵敏度比双缩脲法高100倍。3、考马斯亮蓝试剂反应考马斯亮蓝在游离状态下呈红色，与蛋白质结合后呈兰色，灵敏度比Folin－酚法高4倍，浓度范围为1－1000ug，且操作简单，是测定蛋白质的常用方法。4、凯氏定氮法是测定饲料、食品中蛋白质含量的国标法，消化－蒸馏－滴定（6.25）。5、紫外吸收法测定较纯蛋白质常用方法，UV280nm。第六节蛋白质的分离提纯一般原则蛋白质在细胞中以复杂的混合物形式存在，要想得到一个纯蛋白质绝非易事。蛋白质提纯的总目标是增加产品浓度，提高产品的生物活性及产量。分离提纯某一特定蛋白质基本程序分为前处理、粗分、纯化三大步，所有操作在0－4℃范围内进行。（一）、根据分子量大小不同的分离方法1、透析和超过滤透析袋、半透膜、减压或离心。2、密度梯度离心蔗糖浓度梯度、离心、颗粒沉降到与自身密度相等的介质浓度时停止沉降、呈区带。3、凝胶过滤（分子筛作用）葡聚糖凝胶，大分子先下来，小分子滞后。色谱概念分配色谱（二）、利用溶解度差别的分离方法1、等电点沉淀和pH值控制2、蛋白质的盐溶和盐析法3、有机溶剂分级法（三）、根据电荷不同的分离方法1、电泳法电泳：带电颗粒在电场中的泳动。不同蛋白质荷电量不同，泳动速度不同，彼此得以分开。有垂直板电泳、平板电泳、圆盘电泳，有纸电泳、聚丙烯酰胺电泳、琼脂电泳，有梯度电泳、免疫电泳、等电聚焦电泳等等。2、离子交换层析调节蛋白质为同性离子状态，将其结合在结合在阴离子或阳离子树脂上，选择特定的离子强度缓冲液作为流动相洗脱，通过离子交换的形式将特定蛋白质洗脱下来。（四）、根据生物学特异性的分离方法亲和层析：某些蛋白质能够与其相应的专一性配基进行特异性的共价的可逆性结合，先将未结合的蛋白质洗脱下来，变换流动相，再将被结合的蛋白质洗脱下来。（五）、蛋白质分子量的测定方法1、沉降法与沉降系数又称超速离心法。基本原理：蛋白质分子在溶液中受到强大离心力的作用时，其密度大于溶剂而沉降。在沉降过程中，分子量相同的蛋白质颗粒以相同的速度沉降，在介质中会形成一条清晰的条带，用特制的光学仪器扫描记录，可以显示出所有蛋白质条带位置及沉降速度。物质颗粒在单位离心力场中的沉降速度为恒定值，称沉降系数，用S表示，一个S单位为1×10－13s。蛋白质的沉降系数S（20℃水中）大约为1×10－13～200×10－13s即1S～200S。用沉降法求出S值并计算出分子量。注意。文献中经常出现以S为单位描述蛋白质。2、凝胶过滤法。3、SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳法蛋白质在普通电泳的速度取决于蛋白质分子大小、形状和所带电荷。十二烷基硫酸钠（SDS）是一种去污剂，可使蛋白质变性解离成亚基，SDS与蛋白质分子结合后使蛋白质分子带有大量的强负电荷，而蛋白质自身所带电荷忽略不计，此时电泳速度只取决于蛋白质分子量大小。1、单纯蛋白质（simpleprotein)仅由氨基酸组成2、缀合蛋白质(conjugatedprotein)氨基酸+非蛋白部分（辅基或配体）3、按生物学功能分类第七节：蛋白质分类蛋白质按化学成分分类蛋白质类别举例非蛋白部分（辅基）单纯蛋白血清清蛋白，乳清蛋白无核蛋白病毒核蛋白，染色体蛋白核酸脂蛋白低密度脂蛋白，高密度脂蛋白各种脂类糖蛋白免疫球蛋白，粘蛋白，蛋白多糖糖类磷蛋白酪蛋白，卵黄磷蛋白磷酸色蛋白血红蛋白，黄素蛋白色素金属蛋白铁蛋白，铜兰蛋白金属离子蛋白质按溶解度分类蛋白质类别举例溶解性清蛋白血清清蛋白，乳清蛋白溶于水和中性盐，不溶于饱和硫酸铵，球蛋白免疫球蛋白，纤维蛋白元，卵粘蛋白不溶于水，溶于稀中性盐溶液，不溶于半饱和硫酸铵溶液谷蛋白米谷蛋白，麦谷蛋白不溶于水、中性盐及乙醇，溶于稀酸稀碱醇溶谷蛋白醇溶谷蛋白，醇溶玉米蛋白不溶于水、中性盐溶液，溶于70－80％乙醇硬蛋白角蛋白，胶原蛋白，弹性蛋白不溶于水、稀中性盐、稀酸、稀碱和一般有机溶液，组蛋白胸腺组蛋白溶于水、稀酸、稀碱，不溶于稀氨水精蛋白鱼精蛋白溶于水、稀酸、稀碱，稀氨水单纯蛋白质归类1.清蛋白(albumin):溶于水及稀盐、稀酸或稀碱溶液，为饱和硫酸铵所沉淀。普遍存在于生物体内,如血清清蛋白、乳清蛋白。2.球蛋白（globulin):为饱和硫酸铵所沉淀，不溶于水而溶于稀盐溶液的称优球蛋白（euglobulin)；溶于水称假球蛋白（pseudoglobulin).普遍存在于生物体内，如血清球蛋白、肌球蛋白和植物种子球蛋白等。3.谷蛋白(glmlin):不溶于水、醇及中性盐溶液,但易溶于稀酸或稀碱。如米谷蛋白(oryzenin)和麦谷蛋白（glutenin)蛋白通论4.谷醇溶蛋白(prolamine):不溶于水及无水乙醇,但溶于70~80%乙醇中。组成上的特点是脯氨酸和酰胺较多非极性侧链远较极性侧链多。这类蛋白质主要存在于植物种子中。如玉米醇溶蛋白(zein)、麦醇溶蛋白（gliadin).5.组蛋白(histone):溶于水及稀酸,但为稀氨水所沉淀。分子中组氨酸、赖氨酸较多,分子呈碱性。如小牛胸腺组蛋白等。6.鱼精蛋白(protamine)溶于水及稀酸，不溶于氨水。分子中碱性氨基酸较多，如鲑精蛋白（salmin）7.硬蛋白(scleroprotein):不溶于水、盐、稀酸或稀碱。这类蛋白是动物体内作为结缔及保护功能的蛋白质。例如角蛋白、胶原蛋白、网硬蛋白(reticulin)和弹性蛋白。蛋白通论缀合蛋白质的归类1.糖蛋白:含糖类。许多胞外基质蛋白质属糖蛋白,如纤连蛋白、胶原蛋白和蛋白聚糖;Y-球蛋白。2.脂蛋白:含三酰甘油、胆固醇、磷脂。如血浆脂蛋白,包括HDL(α一脂蛋白)、LDL(β一脂蛋白)等。3.核蛋白(nucleoprotein):辅基为核酸。如核糖体(含RNA);AIDS病毒(含RNA)和腺病毒(adenovirus,含DNA)。4.磷蛋白(phosphoprotein):含与Ser丝、Thr苏或Tyr酪残基的羟基酯化的磷酸基。如酪蛋白(casein)、糖原磷酸化酶a。蛋白通论5.金属蛋白(metalloprotein):如铁蛋白(ferritin)含Fe,乙醇脱氢酶含Zn,细胞色素氧化酶含Cu和Fe,固氮酶含Mo和Fe,丙酮酸羧化酶含Mn。6.血红素蛋白(hemopmtein):它实际上是金属蛋白的一个亚类;辅基为血红素,是卟啉化合物,卟啉中心含Fe的如血红蛋白、细胞色素c、过氧化氢酶和硝酸盐还原酶。7.黄素蛋白(flavoprotein):含黄素,辅基为FMN和FAD。如琥珀酸脱氢酶(含FAD)、NADH脱氢酶(含FMN)、二氢乳酸脱氢酶(含FAD和FMN)和亚硫酸盐还原酶(含FAD和FMN)。蛋白通论缀合蛋白质的归类蛋白质的区别20种氨基酸氨基酸种类、数量、排列顺序的不同造就了千千万万种功能各异的蛋白质分子。结构——功能的主旋律自然界中每种蛋白质结构不同，功能各异。什么是蛋白质的生理价值？如何提高？蛋白质的生理价值是蛋白质被机体利用率蛋白质生理价值的高低，视所含必需氨基酸的种类、含量及其比例是否与动物体需要的相近似。愈近似的生理价值愈高，相差很远的生理价值就很低。动物蛋白质所含的人体必需氨基酸从组成和比例方面都较合乎人体的需要，植物蛋白质则差一些。所以，动物蛋白质的营养价值一般比植物蛋白质为高。植物性蛋白质的生理价值是可以提高的。如果我们把两种或两种以上的生理价值较低的食物混合食用，它们的蛋白质之间往往可以取长补短（氨基酸互补）。蛋白质的生理价值不同食物来源的蛋白质其营养价值不同，取决于该蛋白质中必需氨基酸的含量与比值。当必需氨基酸的含量与比值接近人体组织蛋白质氨基酸的组成和比值时，其利用率高，营养价值就大。但是有些蛋白