蛋白質和核酸PPT課件

1、第一節(jié) 氨基酸一、分類、命名和構型1分類： 按烴基類型可分為脂肪族氨基酸，芳香族氨基酸，含雜環(huán)氨 基酸。 按分子中氨基和羧基的數(shù)目分為中性氨基酸，酸性氨基酸， 堿性氨基酸。2命名： 多按其來源或性質而命名。3構型： 用D/ L體系表示在費歇爾投影式中氨基位于橫鍵右邊的 為D型，位于左邊的為L型。 例如：HCNH2COOHRCHCOOHRNH2第1頁/共36頁二、氨基酸的性質1氨基酸的酸-堿性兩性與等電點（1）兩性R CH COOHNH2R CH COONH2R CH COOHNH3OHH第2頁/共36頁（2）等電點 在氨基酸水溶液中加入酸或堿，至使羧基和氨基的離子化程度相等（即氨基酸分子所帶電

2、荷呈中性處于等電狀態(tài)）時溶液的pH值稱為氨基酸的等電點。常以pI表示。R CH COOHNH3R CH COONH3R CH COONH2R CH COOHNH2OHHOHH第3頁/共36頁2氨基酸氨基的反應（1）氨基的?；?氨基酸分子中的氨基能酰基化成酰胺。 （2）氨基的烴基化 氨基酸與RX作用則烴基化成N-烴基氨基酸：R COClNH2CHRCOOHR C NHOCHRCOOH+ HClNH2CHRCOOHNH CHRCOOH+NO2NO2FNO2NO2第4頁/共36頁（3）與亞硝酸反應CHRCOOH + HNO2CHRCOOHNH2OHN2H2O+ 反應是定量完成的，衡量的放出N2，測

3、定N2的體積便可計算出氨基酸只氨基的含量。（4）與茚三酮反應 -氨基酸在堿性溶液中與茚三酮作用，生成顯藍色或紫紅色的有色物質，是鑒別-氨基酸的靈敏的方法。CCCOOOCCCOOOHOHH2O茚三酮水合茚三酮CCCOOOHOHRCHCOOHNH2CCCOOCCCONHO+RCHOCOH2O3第5頁/共36頁3氨基酸羧基的反應 氨基酸分子中羧基的反應主要利用它能成酯、成酐、成酰胺的性質。這里值得特別提出的是將氨基酸轉化為疊氮化合物的方法（氨基酸酯與肼作用生成酰肼，酰肼與亞硝酸作用則生成疊氮化合物）。第6頁/共36頁三、氨基酸的制備 氨基酸的制取主要有三條途徑：即蛋白質水解、有機合成和發(fā)酵法。 氨基

4、酸的合成方法主要有三種：1由醛制備 醛在氨存在下加氫氰酸生成-氨基腈，后者水解生成-氨基酸。例如：C6H5CH2CHONH3, HCNC6H5CH2CHCNNaOH, H2OH3O(1)(2)NH2C6H5CH2CHCO2NH3苯丙氨酸74%第7頁/共36頁2- 鹵代酸的氨化 此法有副產物仲胺和叔胺生成，不易純化。因此，常用蓋伯瑞爾法代替上法。 蓋伯瑞爾法生成的產物較純，適用于實驗室合成氨基酸。R CH COOH + NH3XR CH COOH + HXNH2CNHOOX CHRCOORCNOOCHRCOOR+H3OCOOHCOOHCHRCOOHNH2+ROH+第8頁/共36頁3由丙二酸酯法合

5、成 此法應用的方式多種多樣，其基本合成路線是：C2H5ONaPhCH2Br(1)(2)CNCOOCCOOC2H5COOC2H5CH2PhH3OCO2(1)(2)CNCOOCHCH2PhCOOHC2H5ONaPhCH2Br(1)(2)CNCOOCCOOC2H5COOC2H5CH2PhH3OCO2(1)(2)CNCOOCHCH2PhCOOHNH2NH2CCOOCHCH2PhCOOHNH2NHNH+ D，L-苯丙氨酸 第9頁/共36頁第二節(jié) 多 肽 一、多肽的組成和命名1 肽和肽鍵 一分子氨基酸中的羧基與另一分子氨基酸分子的氨基脫水而形成的酰胺叫做肽，其形成的酰胺鍵稱為肽鍵。 由n個-氨基酸縮合而成

6、的肽稱為n肽，由多個-氨基酸縮合而成的肽稱為多肽。 一般把含100個以上氨基酸的多肽（有時是含50個以上）稱為蛋白質。NH2CHRCOOHNH2CHRCOOH+- H2ONH2CHRCONHCHRCOOH肽鍵第10頁/共36頁 無論肽臉有多長，在鏈的兩端一端有游離的氨基（-NH2），稱為N端；鏈的另一端有游離的羧基（-COOH），稱為C端。NH2CHRCONHCHRCONH CHRCOOHnCN端端第11頁/共36頁2肽的命名 根據(jù)組成肽的氨基酸的順序稱為某氨酰某氨酰某氨酸（簡寫為某、某、某）。例如：NH2CHCH3CONHCONHCHCH2C6H5COOHCHCH2OH丙 氨 酰 絲 氨 酰

7、 苯 丙 氨 酸（ 丙 絲 苯 丙 ）第12頁/共36頁二、多肽結構的測定多肽結構的測定主要是作如下工作： 了解某一多肽是由哪些氨基酸組成的。 各種氨基酸的相對比例。 確定各氨基酸的排列順序。多肽結構測定工作步驟如下：1測定分子量2氨基酸的定量分析HClH2O多 肽氨 基 酸層 析 法 分 離各 種 氨 基 酸各 種 氨 基 酸 的 含 量第13頁/共36頁3端基分析（測定N端和C端）（1）測定N端（有兩種方法）a 2,4- = 硝基氟苯法桑格爾(Sanger-英國人)法 此法的缺點是所有的肽鍵都被水解掉了。O2NFH2N CHRCONH CHRCONH+O2NHN CHRCONH CHRCO

8、NHNO2NO2Na2CO3HClO2NHN CHRCOOHNO2CHRCOOH+ H2N+第14頁/共36頁b 異硫氰酸苯酯(Ph-N=C=S)法艾德曼(Edman)降解法。（2）測定C端a 多肽與肼反應b 羧肽酶水解法C6H5N=C=SNH2CHCONHR多肽+C6H5NHC多肽SNHCHRCONHpH7pH7CNCCHHNC6H5ORS+多肽第15頁/共36頁4肽鏈的選擇性斷裂及鑒定部分水解法常用的蛋白酶有： 胰蛋白酶只水解羰基屬于賴氨酸、精氨酸的肽鍵。 糜蛋白酶水解羰基屬于苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸的肽鍵。 溴化氰只能斷裂羰基屬于蛋氨酸的肽鍵。第16頁/共36頁三、多肽的合成 要使各種氨

9、基酸按一定的順序連接起來形成多肽是一向十分復雜的化學工程，需要解決許多難題，最主要的是要解決四大問題。1保護-NH2或-COOH2活化反應基團（活化-NH2或-COOH）3生物活性第17頁/共36頁第三節(jié) 蛋 白 質一、蛋白質的分類1.根據(jù)蛋白質的形狀分為：（1）纖維蛋白質 如絲蛋白、角蛋白等；（2）球狀蛋白質 如蛋清蛋白、酪蛋白、血紅蛋白、-球代表蛋白（感冒抗體）等。2根據(jù)組成分：單純蛋白質其水解最終產物是- 氨基酸。（2） 結合蛋白質- 氨基酸 + 非蛋白質（輔基）根據(jù)蛋白質的功能分；（1） 活性蛋白 按生理作用不同又可分為；酶、激素、抗體、收縮蛋白、運輸?shù)鞍椎?。?）非活性蛋白 擔任生物

10、的保護或支持作用的蛋白，但本身不具有生物活性的物質。第18頁/共36頁二 蛋白質的結構1蛋白質的一級結構 由各氨基酸按一定的排列順序結合而形成的多肽鏈（50個以上氨基酸）稱為蛋白質的一級結構。2蛋白質的二級結構 多肽鏈中互相靠近的氨基酸通過氫鍵的作用而形成的多肽在空間排列（構象）稱為蛋白質的二級結構。3蛋白質的三級結構 由蛋白質的二級結構在空間盤繞、折疊、卷曲而形成的更為復雜的空間構象稱為蛋白質的三級結構。4蛋白質的四級結構 由一條或幾條多肽鏈構成蛋白質的最小單位稱為蛋白質亞基，由幾個亞基借助各種副鍵的作用而構成的一定空間結構稱為蛋白質的四級結構。第19頁/共36頁三、蛋白質的性質 1兩性及等

11、電點 多肽鏈中有游離的氨基和羧基等酸堿基團，具有兩性。PCOONH2HOHPCOONH3PCOOHNH3HOHP = ProtinpH pHpIpHpI蛋白質第20頁/共36頁2膠體性質與沉淀作用（1）可逆沉淀（鹽析）（2）不可逆沉淀 蛋白質與重金屬鹽作用，或在蛋白質溶液中加入有機溶劑（如丙酮、乙醇等）則發(fā)生不可逆沉淀。蛋白質溶液堿金屬鹽或銨鹽沉淀溶解（蛋白質）H2O第21頁/共36頁3蛋白質的變性作用變性條件： 物理因素：干燥、加熱、高壓、振蕩或攪拌、紫外線、X射線、超聲等等?；瘜W因素：強酸、強堿、尿素、重金屬鹽、生物堿試劑（三氯乙酸、乙醇等等）。變性后的特點： 喪失生物活性 溶解度降低 易

12、被水解（對水解酶的抵抗力減弱）。變性作用的利用： 消毒、殺菌、點豆腐等； 排毒（重金屬鹽中毒的急救）； 腫瘤的治療（放療殺死癌細胞）；變性作用的防治： 種子的貯存； 人體衰老（緩慢變性）； 防止紫外光灼傷皮膚。 第22頁/共36頁4蛋白質的顏色反應 （1）縮二脲反應 蛋白質與新配置的堿性硫酸銅溶液反應，呈紫色，稱為縮二脲反應。 （2）蛋白黃反應 蛋白質中含有苯環(huán)的氨基酸，遇濃硝酸發(fā)生硝化反應而生成黃色硝基化合物的反應稱為蛋白黃反應。 （3）米勒反應 蛋白質中酪氨酸的酚基遇到硝酸汞的硝酸溶液。 （4）茚三酮反應 蛋白質與稀的茚三酮溶液共熱，即呈現(xiàn)藍色。第23頁/共36頁第四節(jié) 酶一、酶的組成 輔

13、酶的種類頗多，按其化學組成可分兩類：1無機的金屬元素，如銅、鋅、錳。2相對分子質量低的有機物，如血紅素、葉綠素、肌醇、煙酰胺、維生素B1、B2、B6、B12等等。酶單純酶（催化活性僅由蛋白質的結構決定）結合酶（蛋白質 輔酶），催化活性由蛋白質和輔酶共同配合完成。+第24頁/共36頁二、酶催化反應的特異性1催化效率高（比一般催化劑高1081010倍）。2選擇性強（1）化學選擇性能從混合物中挑選特殊的作用物。例如，麥芽糖酶只能使-葡萄糖苷鍵斷裂，而不能使-葡萄糖苷鍵斷裂。（2） 立化學選擇性辨別對映體，酵母中的酶只能使天然D型糖發(fā)酵，而不能使相應的L型糖發(fā)酵。3.反應條件溫和一般是在常溫常壓和pH

14、 7左右進行的。人體內如果缺少某種酶，就會引起疾病或死亡。 第25頁/共36頁三、酶的分類和命名1分類按催化反應的類型，可把酶分為六大類：(1)氧化還原酶(2)轉移酶(3)水解酶(4)裂解酶(5)異構酶(5)連接酶（合成酶）2酶的命名 第26頁/共36頁第五節(jié) 核 酸 簡 介一、核酸的組成核蛋白蛋白質核酸胰酶核苷酸腸酶核苷堿基核糖（脫氧核糖）磷酸第27頁/共36頁1.核糖和2-脫氧核糖2.堿基核苷酸中的堿基主要有五種，都是嘧啶或嘌呤的衍生物。它們是： 胞嘧啶，脲嘧啶，胸腺嘧啶，腺嘌呤，鳥嘌呤。： C U T A GHCHOOHHOHCH2OHHOHHCHOOHHOHCH2OHHOHOCH2OH

15、HOHHHOHOCH2OHHOHHOHOHD2D脫氧呋喃核糖呋喃核糖第28頁/共36頁3核苷（1）核苷（由RNA水解而得） （2） 2-脫氧核苷（由DAN水解而得）OCH2OHHOHHOHOHOCH2OHHOHHOHBB = UACG脲嘧啶核苷 脲苷（ ）腺嘌呤核苷 腺苷（ ）胞嘧啶核苷 胞苷（ ）鳥嘌呤核苷 鳥苷（ ）UACG核 糖核 苷堿 基核 苷 名 稱2脫氧核糖OCH2OHHOHHHOHOCH2OHHOHHHBB = TACGdT核 苷堿 基核 苷 名 稱2脫氧胸腺苷dAdCdG（ ）（ ）（ ）（ ）2脫氧鳥苷2脫氧胞苷2脫氧腺苷第29頁/共36頁4核苷酸 核糖C5上的羥基與磷酸酯化

16、便得到核苷酸。中的核苷酸單體OCH2HOHHHBOPOHOHOOCH2HOHHOHBOPOHOHO中的核苷酸單體RNADNA第30頁/共36頁二、核酸的結構1核酸一級結構CH2HHOHHHOCH2HHOHHHOCH2HHOHHHOCH2HHOHHHOOPOOOHOPOOOHOPOOOHOPOOOHNNNNNH2NNNH2ONHNNNONH2NHNOO53端端腺苷酸胞苷酸鳥苷酸脲苷酸ACGU第31頁/共36頁 RNA或DNA中的多核苷酸鏈，都按上圖方式表示，顯然太繁復了，所以現(xiàn)在都用簡化了的示意法來表示。如上圖可簡化如下： 其中R1、R2、R3、R4表示堿基，P表示磷酸基，一豎表示糖分子，2、3、5表示糖中C原子編號。還可以進一步簡化成PA-C-G-UP。RNA與DNA的區(qū)別： 核糖RNA中為核糖，DNA中為2-脫氧核糖。 堿基RNA中為A、U、C、G； DNA中為A、T、 PPOHPOHPOHPOHACGU53253PPHPHPHPH53253R1R2R3R4RNADNA鏈簡化圖鏈簡化圖第32頁/共36頁2核酸的二級結構 DNA