氨基酸蛋白质和核糖核酸

关于氨基酸蛋白质和核糖核酸血红素的输氧作用第2页,共63页，2024年2月25日，星期天血红蛋白的结构第3页,共63页，2024年2月25日，星期天血红蛋白两种构象第4页,共63页，2024年2月25日，星期天α-蛋白酶抑制剂第5页,共63页，2024年2月25日，星期天虾红素的活性位点第6页,共63页，2024年2月25日，星期天本章主要内容1、氨基酸的分类、命名与结构2、

氨基酸的性质：两性电离、酯化、脱羧、脱氨与显色3、

氨基酸的合成4、

蛋白质的结构与性质5、

核酸与核苷酸第7页,共63页，2024年2月25日，星期天19.1氨基酸一、氨基酸的分类：1、按氨基在分子中位置分为α-、β-氨基酸等。

α-氨基酸一般形式：RCH（NH2）COOH。2、根据分子中氨基和羧基的个数分为中性、酸性和碱性氨基酸。3、按Fischer投影式中氨基在左或者右分为L型与D型，天然氨基酸一般是L—型第8页,共63页，2024年2月25日，星期天D-，L-氨基酸除了甘氨酸外，其他氨基酸都具有手性。氨基酸Fischer投影式的书写。氨基酸命名用俗名，见教材P658。D-氨基酸L-氨基酸第9页,共63页，2024年2月25日，星期天二、氨基酸的化学性质结构特点：分子中具碱性氨基和酸性羧基代表性质：具有羧酸和胺的性质。1、两性电离它既可以酸式电离又可以碱式电离。存在形式与环境pH值相关。三种存在形式：阴离子、阳离子和偶极离子。第10页,共63页，2024年2月25日，星期天氨基酸的等电点当溶液处于某一pH值时，某种氨基酸全部以偶极离子形式存在，此时的pH值就称为某氨基酸的等电点。由于R基不同,不同的氨基酸有不同的等电点。pH＜pIpH=pIpH＞pI阳离子偶极离子阴离子第11页,共63页，2024年2月25日，星期天氨基酸在等电点的特性某种氨基酸在等电点时，以偶极离子的形式存在，在溶液中的溶解度最小。在电场中不定向移动可以通过溶解度或电泳分离提纯混合物中的氨基酸。第12页,共63页，2024年2月25日，星期天氨基酸在电场中的移动方向氨基酸，其“酸性”、“碱性”溶液具有不同含义。半光氨酸pI为5.06，处于pH值为4.0的溶液中，—酸性溶液—以正离子存在。处于pH值为5.5的溶液中—碱性溶液—以负离子存在。

溶液pH值pH=4.0pH=pI=5.06pH=5.5电场中移向负极不移动正极

第13页,共63页，2024年2月25日，星期天酸性氨基酸天门冬氨酸，分子中两羧基，一个碱基—酸性氨基酸，pI=2.77。处于pH值为3.0的溶液—碱性溶液中，处于pH值为2.0的溶液—酸性溶液中。

pH值pH=2.0pH=pI=2.77pH=3.0电场中移向负极不移动正极

第14页,共63页，2024年2月25日，星期天碱性氨基酸赖氨酸，两碱基，一羧基—碱性氨基酸pI=10.76。处于pH值为10.0的溶液—酸性溶液。在pH值为11.0的溶液中—碱性溶液。

pH值pH=10.0pH=pI=10.76pH=11.0电场中移向负极不移动正极

第15页,共63页，2024年2月25日，星期天各类氨基酸大致pI范围中性氨基酸等电点在5～7。碱性氨基酸等电点在9～10。酸性氨基酸等电点在2～3。第16页,共63页，2024年2月25日，星期天2、氨基酸的酯化与酰化反应用HCl或苯磺酸催化可以合成氨基酸酯。用酰氯或酸酐在氮原子上酰化第17页,共63页，2024年2月25日，星期天3、氨基酸的氧化脱胺氨基酸可以被氧化成亚胺，然后水解脱胺。第18页,共63页，2024年2月25日，星期天4、氨基酸与茚三酮显色茚三酮水溶液与α-氨基酸反应生成紫色化合物。用于鉴别α—氨基酸。第19页,共63页，2024年2月25日，星期天5、氨基酸的定量分析基础α-氨基酸与2，4-二硝基氟苯反应，生成黄色物质，用于比色分析定量。α-氨基酸与甲醛反应，释放出酸，用于酸碱滴定分析定量。第20页,共63页，2024年2月25日，星期天6、氨基酸脱羧反应

氨基酸在碱性条件下受热脱羧生成伯胺：动物尸体在腐烂过程中，赖氨酸分解生成尸胺，放出恶臭。第21页,共63页，2024年2月25日，星期天7、氨基酸的成肽反应两分子的氨基酸在一定条件下可以形成肽键：二肽肽分为寡肽（2～10个残基组成）与多肽（多于10个残基）。肽的明明是从N-端到C-端。生物体肽的形成内是由酶来完成的第22页,共63页，2024年2月25日，星期天三、氨基酸的合成方法1、卤代酸与氨在室温反应生成氨基酸。第23页,共63页，2024年2月25日，星期天2、Strecker合成法醛和按氨、氢氰酸一起反应后水解。可能机理：先成醛亚胺，再与氢氰酸加成。第24页,共63页，2024年2月25日，星期天3、酶法合成氨基酸一些氨基酸如色氨酸，可以用酶法生产。第25页,共63页，2024年2月25日，星期天4、氨基酸外消旋体的拆分人工合成氨基酸拆分得有用途的L-氨基酸。1）结晶拆分：将D/L-氨基酸酰基化，与一种左或右旋碱生成非对映体盐，合适溶剂结晶分离。第26页,共63页，2024年2月25日，星期天2）酶法拆分消旋体一种水解酶只能水解一种酰化氨基酸。再用溶剂提取或离子交换法分离。第27页,共63页，2024年2月25日，星期天19.2多肽多肽由多个氨基酸残基通过肽键相连而成。多肽能透过一种天然渗析膜，分子量约为10000，约100氨基酸残基组成。多肽具有N端和C端。多肽书写，带氨基一端在左，称为N-端；带羧基一端在右，称谓C-端。多肽具有两性电离和等电点；多肽在不同pH值溶液中可以带正、负电。在等电点以偶极离子存在。第28页,共63页，2024年2月25日，星期天肽的重要生理作用谷半胱甘肽（谷氨酸用γ-氨基成肽键），在生物体内参与氧化还原过程。短杆菌胎S是由5种氨基酸组成的环状10肽，是一种抗菌素。第29页,共63页，2024年2月25日，星期天多肽和蛋白质的合成两种氨基酸混合脱水产生四种产物。进行官能团保护可以避免。例：把苯丙氨酸的氨基用苄氧基甲酰氯保护。甘氨酸的羧基用苄酯保护。第30页,共63页，2024年2月25日，星期天肽键合成与去保护然后将两种保护了的氨基酸混合形成肽键，再将两端去保护就合成了所需要的二肽。第31页,共63页，2024年2月25日，星期天19.3蛋白质一、组成蛋白质元素主要为H、C、O、N，少量S。蛋白质还含有P、Fe、I、Zn、Se等元素。虽各中蛋白质组成差异大，但氮元素含量接近，平均约16％。任何蛋白质质量约为其氮元素质量的6.25倍。测试生物样品中氮元素的含量，进行换算成蛋白质含量。第32页,共63页，2024年2月25日，星期天二、蛋白质的结构蛋白质的结构可以分为一、二、三、四级。同种蛋白质α-氨基酸的种类与含量相同。各α-氨基酸连接顺序一定：肽链结构一定。1、蛋白质的一级结构肽链结构—氨基酸残基顺序—蛋白质一级结构。一级结构决定蛋白质的N-端和C-端。蛋白质具有两性。一级结构决定蛋白质的等电点。蛋白质在等电点时的溶解度也很小。第33页,共63页，2024年2月25日，星期天2、蛋白质的构象二、三、四级结构为蛋白质次级结构。蛋白质的二、三级结构：肽链的构象的结构。二级结构—蛋白质的肽平面构象。相邻两氨基酸残基α-碳原子和酰胺键上O、C、N、H共6个原子在一个平面内—肽平面。第34页,共63页，2024年2月25日，星期天肽平面的两种构象肽平面在空间取向称为蛋白质的二级结构。肽平面主要有α-螺旋结构和β-折叠结构。α-螺旋结构—肽链肽平面在空间形成螺旋结构。第35页,共63页，2024年2月25日，星期天β-折叠结构两肽链肽平面在空间形成象屏风一样折叠结构。β-折叠结构又分为β-平行折叠和β-反平行折叠。

β-平行折叠β-反平行折叠第36页,共63页，2024年2月25日，星期天第37页,共63页，2024年2月25日，星期天蛋白质的三级结构三级结构—具二级结构肽链在空间折叠构象。第38页,共63页，2024年2月25日，星期天亚基与四级结构具三级结构的肽链—亚基。四级结构—一个或多个亚基在空间组成状况。第39页,共63页，2024年2月25日，星期天3、维系次级结构的作用维系二、三、四级结构作用—范德华力、氢键、盐键、疏水作用、偶极作用、酯键、二硫键等。第40页,共63页，2024年2月25日，星期天范德华力指原子中带正电荷的核与另一个带负电荷的原子电子层之间的静电引力。包括取向力,诱导力和色散力;该力一般比较小,在维持蛋白质构象中虽有一定的作用,其实际意义难以正确估价;第41页,共63页，2024年2月25日，星期天盐键定义:正负基团相互接近时,的静电作用特点:在蛋白质内部不多,但在带电的介质中,盐键的形成有利于维持蛋白内部的疏水环境;盐键类型:a.赖氨酸,精氨酸带正电荷,与酸性基团形成;b.天冬氨酸和谷氨酸带负电荷,与碱性基团;c.肽链的C端形成;d.核酸分子中的磷酸基团带负电荷第42页,共63页，2024年2月25日，星期天疏水作用与酯键实质:热力学作用力---熵作用:体系自由能的最低状态;酯键肽链中游离羧基（如天门冬氨酸、谷氨酸有两个羧基）与羟基（如丝氨酸、苏氨酸有羟基）在酶作用下形成酯键第43页,共63页，2024年2月25日，星期天4、水溶性蛋白质的性质1）两性与等电点2）胶体性质丁铎尔现象、布朗（Brown）运动、电泳现象和不能透过半透膜。3）变性作用蛋白质二、三级结构遭受破坏，理化、生物性质改变。溶解度降低，粘度变大，难以结晶，为酶所水解，丧失生物活性。不可逆变性，二级结构破坏，无法恢复。紫外线、X射线、热、氯化汞、酸性或碱性染料、苯酚或甲醛等第44页,共63页，2024年2月25日，星期天4）沉淀作用可逆沉淀：脱去胶粒的水膜（乙醇、电解质的盐析等），使沉淀出来；不可逆沉淀：变性

5）显色反应蛋白质分子中所含的肽键、苯环、酚、某些氨基酸与试剂起作用产生颜色反应。常利用这些颜色反应来鉴别蛋白质。第45页,共63页，2024年2月25日，星期天蛋白质重要的显色反应名称试剂颜色基团蛋白质二缩脲反应稀碱、稀硫酸铜粉红～蓝紫二个以上肽键各种蛋白质茚三酮反应水合茚三酮紫蓝游离氨基游离氨基的蛋白质蛋白黄反应浓硝酸热、稀NaOH黄～橙黄苯基含苯基的蛋白质注意：非水溶性蛋白质也有部分显色反应第46页,共63页，2024年2月25日，星期天6、（各种）蛋白质的水解肽键本质上是酰胺键。酸性或碱性条件下水解成多肽链。水解的最终产物是氨基酸。局部水解可以帮助分析蛋白质的结构。天然蛋白质水解在生产和生理上都有重要意义。第47页,共63页，2024年2月25日，星期天核酸核酸是具重要生理作用的天然内高分子化合物。最初从细胞核中分离出来的具有酸性的物质。根据核酸分子中所含核糖不同分为核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）。RNA含核糖，DNA含脱氧核糖。分子中的杂环（碱基）种类也略有差别。核酸的元素组成为C、O、N、P、H。P元素组成比较恒定，一般在9.5％，故样品中核算的含量P元素的10.5倍。第48页,共63页，2024年2月25日，星期天核酸完全水解产物核酸完全水解产物为核糖、杂环和磷酸。RNA水解产物含核糖，DNA水解产物含脱氧核糖。D-核糖D-脱氧核糖第49页,共63页，2024年2月25日，星期天核酸分子中的嘧啶碱基核酸分子中含有三种嘧啶和两种嘌呤。RNA含尿嘧啶、胞嘧啶、腺嘌呤和鸟嘌呤。DNA含胸腺嘧啶、胞嘧啶、腺嘌呤和鸟嘌呤。尿嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶第50页,共63页，2024年2月25日，星期天核酸分子中的嘌呤碱基RNA含尿嘧啶、胞嘧啶、腺嘌呤和鸟嘌呤。DNA含胸腺嘧啶、胞嘧啶、腺嘌呤和鸟嘌呤。腺嘌呤鸟嘌呤第51页,共63页，2024年2月25日，星期天碱基的酮式与烯醇式互变五个碱基，除了腺嘌呤外都有酮式与烯醇式互变。第52页,共63页，2024年2月25日，星期天核苷杂环N上H原子与核糖半缩醛羟基脱水形成苷键—核苷键—核苷。核糖尿嘧啶尿苷（核苷）