氨基酸 蛋白質(zhì) 核酸 - 揚(yáng)州大學(xué)

1、第十九章 氨基酸 蛋白質(zhì) 核酸學(xué)習(xí)要求：1 掌握氨基酸與蛋白質(zhì)的性質(zhì)。2 了解蛋白質(zhì)與核酸的組成及結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)這個(gè)名詞來自希臘文“Proteios”即“第一”或“最原始的”，“最重要的”意思。后來科學(xué)家將這個(gè)名詞運(yùn)用于所有動(dòng)植物細(xì)胞中所發(fā)現(xiàn)的復(fù)雜的有機(jī)含氮物質(zhì)蛋白質(zhì)。動(dòng)物軀體的大部分是由蛋白質(zhì)構(gòu)成，蛋白質(zhì)使軀體各部分成為統(tǒng)一的有機(jī)體，并使之運(yùn)轉(zhuǎn)。它存在于所有細(xì)胞中，是皮膚、肌肉、腱、神經(jīng)和血管等的主要組成部分，也是酶、抗體和許多激素的主要物質(zhì)。從化學(xué)觀點(diǎn)看，蛋白質(zhì)是一類重要的生物高分子，屬于聚酰胺類。分子量大約為五千至幾百萬(wàn)。氨基酸為其重復(fù)單位。一個(gè)蛋白質(zhì)分子含有數(shù)百乃至數(shù)千個(gè)氨基酸單元。這些

2、單元有二十多種不同類型，通過肽鍵連接在一起。一個(gè)蛋白質(zhì)可有一個(gè)或幾個(gè)肽鏈組成。每個(gè)鏈大約含二十到幾百個(gè)氨基酸殘基，這些氨基酸單元間的不同組合的數(shù)目也就可能存在不同蛋白質(zhì)分子的數(shù)目。不同蛋白質(zhì)具有各種不同的生理功能。構(gòu)成和運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)動(dòng)物軀體可能需要好幾百種不同的蛋白質(zhì)，而且一種動(dòng)物的一組蛋白質(zhì)和另一種動(dòng)物所需的一組蛋白質(zhì)也不同。組成蛋白質(zhì)的基石是-氨基酸，因此研究蛋白質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)首先對(duì)氨基酸進(jìn)行探討。 一、氨基酸 從天然蛋白質(zhì)水解得到的氨基酸，它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)具有共同的特點(diǎn)，即羧基鄰位-碳原子上都有一個(gè)氨基， 稱為-氨基酸。各種-氨基酸的差別只在于連在-碳上的R基的性質(zhì)不同。除少數(shù)-氨基酸（

3、如甘氨酸）外它們都是手性分子。天然存在的-氨基酸的手性碳是屬于L-系列，與L-甘油醛具有相同的構(gòu)型，即L-型。 L-氨基酸或S-氨基酸-氨基酸的命名一般采用俗名而不是系統(tǒng)命名，每個(gè)-氨基酸都有它的符號(hào)。即由-氨基酸英文名的前三個(gè)字母組成的，如Gly 、Ala等來表示甘氨酸、丙氨酸等等。這對(duì)表示蛋白質(zhì)或多肽中-氨基酸的排列順序頗為方便。-氨基酸的分類是根據(jù)R-基的結(jié)構(gòu)變換、性質(zhì)不同而分的。有些氨基酸R-基是烴基，有些在烴基上還帶有其他官能團(tuán)如-OH、-SH、-SCH3、-COOH或-NH2等，所以根據(jù)R-基的性質(zhì)而分為堿性氨基酸，酸性氨基酸及中性氨基酸。從表中可以看到有些氨基酸的名字上帶有星號(hào)*

4、，這些氨基酸是必須氨基酸。大多數(shù)氨基酸可以在生物體內(nèi)通過轉(zhuǎn)化得到，但不是所有的氨基酸在生物體內(nèi)能從另一氨基酸轉(zhuǎn)化，或由其它物質(zhì)合成，必須從外界飲食中攝取得到，這種氨基酸稱為必須氨基酸。（一） 氨基酸的性質(zhì)1兩性 氨基酸并不總是像一般有機(jī)化合物那樣，它具有高于200的熔點(diǎn)，而一般具有相似分子量的其它有機(jī)物在室溫時(shí)是液體物質(zhì)。氨基酸易溶于水及其它極性溶劑中，但不溶于非極性溶劑如乙醚、苯等；它具有較大的偶極矩，而且它們的酸性比一般羧酸酸性小，堿性也比一般胺類堿性小。 氨基酸出現(xiàn)這些不尋常的性質(zhì)是由于在同一分子內(nèi)既包含一個(gè)堿基，又包含一個(gè)羧基，經(jīng)過內(nèi)部酸堿反應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)偶極離子，也稱為兩性離子。由于產(chǎn)生

5、離子電荷的緣故，氨基酸有鹽的性質(zhì)。甘氨酸是典型的最簡(jiǎn)單的氨基酸。它既不是一個(gè)強(qiáng)酸，也不是一個(gè)強(qiáng)堿，甘氨酸在水溶液中以四種情況快速達(dá)到平衡。 在pH值低的介質(zhì)中，甘氨酸以陽(yáng)離子形式存在，在pH高的介質(zhì)中，甘氨酸以陰離子形式存在。利用光譜測(cè)定中性甘氨酸和偶極離子間的平衡，說明有利于偶極離子的存在。因?yàn)榕紭O離子的+NH3將穩(wěn)定CO2-端，同時(shí)CO2-基團(tuán)將穩(wěn)定+NH3端，在pH值介于38間，幾乎所有的甘氨酸是以偶極離子形式存在，在此區(qū)域中心（即pH=6時(shí)）+NH3CH2COOH的濃度與H2NCH2CO2-的濃度相等，在此溶液時(shí)無凈正電荷，也無凈負(fù)電荷，此時(shí)氨基酸離子上的凈電荷等于零，此時(shí)溶液的pH稱

6、為等電點(diǎn)，或稱pI。在等電點(diǎn)時(shí)氨基酸在電場(chǎng)中既不移向正極，也不移向負(fù)極。在等電點(diǎn)時(shí)，氨基酸的溶解度最小。甘氨酸的等電點(diǎn)近于6（5.97）。 2與亞硝酸反應(yīng) 氨基酸分子內(nèi)有自由的氨基，能與亞硝酸反應(yīng)放出N2。除亞氨基酸（脯氨酸、羥脯氨酸）外，-氨基酸都能發(fā)生此反應(yīng) 反應(yīng)是定量完成的，衡量放出N2的體積，可以計(jì)算出氨基酸中氨基的含量。 3與水合茚三酮反應(yīng) 茚三酮的醇溶液與氨基酸共熱產(chǎn)生深藍(lán)紫色。此反應(yīng)對(duì)定性檢定、定量估計(jì)氨基酸特別重要。方法簡(jiǎn)便，靈敏度高，可靠性強(qiáng)是其特點(diǎn)，故常作為氨基酸分析的方法。 大多數(shù)-氨基酸不論其結(jié)構(gòu)如何（脯氨酸、羥脯氨酸除外）都顯示相同的藍(lán)紫色。脯氨酸與茚三酮生成黃色物質(zhì)

7、。 茚三酮反應(yīng)廣泛用于紙層析、薄層色譜上以追蹤氨基酸。茚三酮溶液噴在色譜圖上，當(dāng)加熱時(shí)，有氨基酸處顯示出紅到紫色斑點(diǎn)。問題：1. 寫出下列氨基酸在給定pH值的離子結(jié)構(gòu)：（1）半胱甘氨酸（pH 4.08）；（2）精氨酸（pH 10.95）。2. 下列氨基酸在pH6時(shí)，置于電場(chǎng)中，推測(cè)其移動(dòng)方向。（1）纈氨酸；（2）谷氨酸；（3）賴氨酸。 二、 多肽 （一） 排列順序與命名由兩個(gè)或多個(gè)-氨基酸通過酰胺鍵形成的聚酰胺稱為肽。酰胺鍵是由一個(gè)-氨基酸的羧基和另一個(gè)-氨基酸的氨基之間形成的，在肽鏈中稱為肽鍵。由丙氨酸和甘氨酸形成的肽稱為丙甘肽。在肽分子中，每一個(gè)氨基稱為一個(gè)單位或一個(gè)殘基，在分子中根據(jù)氨基

8、的數(shù)目可以是二肽（兩個(gè)單位）、三肽（三個(gè)單位）等等。一個(gè)多肽是含有許多氨基酸殘基的肽。 多肽和蛋白質(zhì)的區(qū)別究竟是什么呢？ 確實(shí)這個(gè)界限不是完全清楚，習(xí)慣上把少于五十個(gè)氨基酸殘基的聚酰胺歸為多肽，而往往把分子量大于五千的稱為蛋白質(zhì)，而它們的主要區(qū)別可能在生理性質(zhì)與構(gòu)象方面。前面列舉的丙甘二肽分子中，丙氨酸殘基有一個(gè)自由的氨基，甘氨酸單位有一個(gè)自由的羧基，丙氨酸和甘氨酸也可以另一種形式連接成甘丙二肽，在這個(gè)二肽分子中，甘氨酸單位有一個(gè)自由的氨基，丙氨酸單位有一個(gè)自由的羧基，所以丙氨酸與甘氨酸結(jié)合時(shí)可以生成兩種二肽。 由三個(gè)不同的-氨基酸結(jié)合時(shí)可以有六種不同途徑連接，形成六個(gè)三肽；十個(gè)不同氨基酸可能

9、形成很多很多的十肽。為了研究方便，在書寫肽的結(jié)構(gòu)時(shí)，有一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)定，將帶有自由氨基的氨基酸一般放在結(jié)構(gòu)的左端，把這個(gè)氨基酸稱為N-端基氨基酸，帶自由羧基的氨基酸放在結(jié)構(gòu)的右端稱為C-端基氨基酸。肽的名字按著氨基酸的名字排列順序從左到右，即從N-端開始到C-端命名。 為了方便和清楚起見，氨基酸的名字常用縮寫符號(hào)表示。Ala-Tyr-Gly.。即丙酪甘三肽（二） 肽結(jié)構(gòu)的測(cè)定對(duì)某一肽結(jié)構(gòu)的測(cè)定，首先要知道這個(gè)肽分子由哪些氨基酸殘基組成，每種氨基酸有多少及它們?cè)陔逆溨械呐帕许樞?。將肽在酸性溶液中進(jìn)行水解時(shí)，可以得到各種氨基酸的混合物，通過色譜法測(cè)出有哪幾種氨基酸存在于肽中，或?qū)⒏鞣N氨基酸轉(zhuǎn)變成甲酯

10、，通過氣相色譜法進(jìn)行分析。從所得氨基酸的重量，通過計(jì)算摩爾數(shù)能測(cè)得氨基酸殘基在肽鏈中的相對(duì)數(shù)目。知道了氨基酸的種類及各類的數(shù)目后，便可以測(cè)定其排列順序，即肽的結(jié)構(gòu)。端基測(cè)定法： 即測(cè)定肽鏈末端氨基酸殘基的方法。因?yàn)閮啥说陌被釟埢c肽鏈中的氨基酸殘基有所不同，N-端有自由氨基，C-端有自由羧基，利用一些反應(yīng)以分離鑒定。桑格爾（Sanger）利用2，4-二硝基氟苯（DNFB）與肽中N-端氨基酸殘基的自由氨基進(jìn)行反應(yīng)，生成一個(gè)N-二硝基苯基衍生物，然后水解，這樣端基氨基酸帶有2，4-硝基苯基的標(biāo)記，可與其它氨基酸分離鑒定之。 艾德曼（Edman）用異硫氰酸苯酯與N-端基殘基的氨基反應(yīng)，然后水解，并

11、進(jìn)行鑒定。此法的優(yōu)點(diǎn)是只水解帶標(biāo)記的殘基，其余部分完整的保留下來，這樣可以逐一將肽鏈中的氨基酸殘基按順序的進(jìn)行分析鑒定。實(shí)際上在鑒定了大約四十個(gè)殘基后，這種積累的氨基酸對(duì)鑒定就有干擾了。C-端基殘基測(cè)定最成功的方法是酶催化法，用羧肽酶可選擇性的切除C-端基殘基，羧肽酶只斷裂多肽鏈中與游離-羧基相鄰的肽鍵，這樣可以反復(fù)用于縮短的肽和測(cè)定新的C-端殘基。在實(shí)際工作中常將肽水解成碎片二肽、三肽、四肽等，然后利用端基測(cè)定，最后得出肽中氨基酸的排列順序。問題：3. 一個(gè)三肽與2,4二硝基氟苯作用后再水解得到下列化合物：N(2,4二硝基苯基)甘氨酸，N(2,4二硝基苯基)甘氨酰丙氨酸，丙氨酰亮氨酸，丙氨酸

12、，亮氨酸推測(cè)此三肽的結(jié)構(gòu)式。（三） 肽的合成當(dāng)一種氨基酸的羧基和另一種氨基酸的氨基進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，必須防止同一種氨基酸中的羧基和氨基進(jìn)行反應(yīng)。關(guān)鍵問題是氨基的保護(hù)，例如制備甘氨酰丙氨酸二肽時(shí)，必須防止同時(shí)生成甘氨酰甘氨酸，因此需要將甘氨酸的氨基保護(hù)起來，使甘氨酸的酰氯盡量與丙氨酸的自由氨基進(jìn)行反應(yīng)生成甘丙二肽。一般保護(hù)氨基采用氯甲酸芐酯基氯或芐氧羰酰氯（）進(jìn)行?；?，氯甲酸芐酯可由芐醇和光氣反應(yīng)制備。 如果用苯甲酰氯作為保護(hù)試劑，所得的苯甲酰甘氨酰丙氨酸當(dāng)用水解法除去苯甲?；鶗r(shí)，肽鍵同時(shí)也被水解。所以合成多肽時(shí)，多采用芐氧羰酰氯作為保護(hù)試劑。激素、催產(chǎn)素、胰島素的合成都是采用這種合成方法。近年來采用

13、固相多肽合成法，此法系將增長(zhǎng)中的肽連接在交聯(lián)聚苯乙烯顆粒上，每當(dāng)一個(gè)新單元加入后，只要洗去試劑和副產(chǎn)物，留下的是增長(zhǎng)中的肽。這個(gè)方法是由墨菲爾德（Merrifield）發(fā)展的。問題：4. 試寫出合成苯丙甘二肽和甘丙苯丙三肽的完整步驟。 （三）、蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)分為單純蛋白質(zhì)和結(jié)合蛋白質(zhì)兩大類。單純蛋白質(zhì)是指基本上是由氨基酸組成的那些蛋白質(zhì)，而結(jié)合蛋白質(zhì)則是由單純蛋白質(zhì)和非蛋白質(zhì)基團(tuán)結(jié)合而成的。單純蛋白質(zhì)又根據(jù)其溶解度的不同分為纖維蛋白和球蛋白兩大類。如絲、羊毛、皮膚、頭發(fā)、角、爪甲、羽毛等等都屬于纖維蛋白質(zhì)。如酶、卵白蛋白、血清蛋白等等都屬于球蛋白。結(jié)合蛋白質(zhì)如核蛋白、糖蛋白、脂蛋白、血紅蛋白等等

14、皆屬結(jié)合蛋白。如血紅蛋白是由輔基血紅素與蛋白質(zhì)相結(jié)合的結(jié)合蛋白，主要功能為參與呼吸在血液中運(yùn)送氧氣。血紅素是卟啉類化合物，高等動(dòng)物的血紅蛋白含鐵，低等動(dòng)物的血紅蛋白含銅（一） 蛋白質(zhì)的性質(zhì)蛋白質(zhì)是由氨基酸組成的高聚物，其物理、化學(xué)性質(zhì)一部分與氨基酸相似，如兩性游離、等電點(diǎn)、呈色反應(yīng)、成鹽反應(yīng)等，但又有與氨基酸不同的性質(zhì)，如高分子量、膠體性、沉淀、變性等。1、兩性游離和等電點(diǎn) 蛋白質(zhì)如同氨基酸那樣，是兩性電解質(zhì)。它的游離基團(tuán)除末端氨基和末端羧基外，還有側(cè)鏈的游離基團(tuán)，有的氨基酸殘基能游離成正離子基團(tuán)，有的殘基是蛋白質(zhì)的主要負(fù)離子基團(tuán)。帶電的顆粒在電場(chǎng)中可以移動(dòng)，移動(dòng)的方向決定于蛋白質(zhì)分子所帶的凈

15、電荷。蛋白質(zhì)分子的凈電荷決定于蛋白質(zhì)組成中酸堿性氨基酸的含量，同時(shí)也受所在溶液pH的影響，在酸性溶液中，蛋白質(zhì)的酸性游離度減小，蛋白質(zhì)偏于帶正電荷而向負(fù)極移動(dòng)。當(dāng)溶液堿性增大時(shí)，蛋白質(zhì)的堿性基團(tuán)游離度減小，蛋白質(zhì)偏于帶負(fù)電荷而向正極移動(dòng)。當(dāng)溶液處于某一pH時(shí)，蛋白質(zhì)游離成正負(fù)離子的趨勢(shì)相等，即成為兩性離子，該蛋白質(zhì)在電場(chǎng)中既不移向正極，也不移向負(fù)極。此時(shí)溶液的pH值稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)pI。各種蛋白質(zhì)所含堿性氨基酸和酸性氨基酸的數(shù)目不同，因而有各自的等電點(diǎn)。 在統(tǒng)一pH值溶液中，各種蛋白質(zhì)所帶電荷的性質(zhì)數(shù)量不同，分子大小也不同，因此在電場(chǎng)中的移動(dòng)速度也不同，利用這種性質(zhì)可將不同蛋白質(zhì)分離和分析，

16、稱為蛋白質(zhì)電泳分析法。2蛋白質(zhì)的高分子性質(zhì) 蛋白質(zhì)是天然高聚物，其分子量大者可達(dá)數(shù)千萬(wàn)，小者也在一萬(wàn)以上。因此蛋白質(zhì)顆粒已達(dá)膠粒范圍。球狀蛋白質(zhì)具有親水性質(zhì)，它的親水氨基酸殘基位于顆粒表面，在水溶液中能與水起水合作用，蛋白質(zhì)所形成的親水膠體顆粒具有兩個(gè)穩(wěn)定因素，即顆粒表面的水化層和電荷，如果沒有外加條件，蛋白質(zhì)不會(huì)互相凝集，一旦除掉這兩個(gè)穩(wěn)定因素，蛋白質(zhì)即刻凝集析出。利用這種性質(zhì)來分離純化蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)溶液具有許多高分子溶液的性質(zhì)，如擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)慢、粘度大，不能透過半透膜等等。擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)慢：溶質(zhì)放在可使其溶解的溶劑中，溶質(zhì)分子在溶劑中向各個(gè)方向移動(dòng)，最終達(dá)到均勻、分散，稱為分子擴(kuò)散。擴(kuò)散速度與分子顆

17、粒的大小和形狀有關(guān)，分子量大的、顆粒大的擴(kuò)散就慢。分子形狀不對(duì)稱的擴(kuò)散也慢。蛋白質(zhì)溶液基本上是均勻分布的，但若置于強(qiáng)大的離心力場(chǎng)中，蛋白質(zhì)顆粒就會(huì)沉淀下來。與真溶液不同，不同的蛋白質(zhì)沉淀所需離心力場(chǎng)強(qiáng)度不同，利用超離心法來分離蛋白質(zhì)。粘度大：高分子的蛋白質(zhì)溶液有較大的粘度，粘度隨蛋白質(zhì)水合顆粒容積增大或分子的不對(duì)稱性增加而加大，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)變性時(shí)，肽鏈展開，分子不對(duì)稱性增加，溶液的粘度比同濃度的天然蛋白質(zhì)增大數(shù)倍。不透性：蛋白質(zhì)分子一般不能透過半透膜，因此利用半透膜分離純化蛋白質(zhì)，這種方法稱為透析。人體的細(xì)胞膜都具有半透膜的性質(zhì)，可使蛋白質(zhì)分別分布在細(xì)胞內(nèi)外不同的部位。對(duì)維持細(xì)胞內(nèi)外水分和電解質(zhì)分

18、布平衡，對(duì)物質(zhì)代謝作用的調(diào)節(jié)都有重大意義。3 變性 蛋白質(zhì)的變性是由于某些物理或化學(xué)因素的作用，使蛋白質(zhì)嚴(yán)格的空間構(gòu)象遭到破壞，（肽鏈不斷裂）而引起蛋白質(zhì)物化和生物學(xué)的若干性質(zhì)改變。影響蛋白質(zhì)變性的因素很多，如紫外光的照射、加熱煮沸、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬和有機(jī)溶劑的處理等。球蛋白變性后，溶解度降低。蛋白質(zhì)變性后，失去原來的生理功能，例如失去酶、激素、抗體等生物活性，不對(duì)稱性增加，分子構(gòu)象趨向于纖維狀，原來內(nèi)向的分子基團(tuán)轉(zhuǎn)向分子表面，疏水性增強(qiáng)，變性的蛋白質(zhì)易被蛋白酶催化水解。蛋白質(zhì)的變性，實(shí)際上是原來的次級(jí)結(jié)構(gòu)被破壞，即肽鏈間的氫鍵，硫硫鍵等的斷裂，但氨基酸的排列順序不被破壞，即不涉及一級(jí)結(jié)構(gòu)。

19、在變性的初期分子構(gòu)象未被深度破壞，變性作用是可逆的，但變性過度就不能恢復(fù)其原有結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的變性作用有許多實(shí)際應(yīng)用，如用酒精、蒸煮消毒滅菌、食物煮熟后蛋白質(zhì)易于消化等。但有些情況應(yīng)避免變性作用，如有些蛋白質(zhì)制劑如疫苗、免疫血清等應(yīng)制止失去活性。4 沉淀 使蛋白質(zhì)從溶液中析出的現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)沉淀。沉淀出來的蛋白質(zhì)有時(shí)是變性的。如果控制實(shí)驗(yàn)條件，也可得到不變性的蛋白質(zhì)沉淀。沉淀蛋白質(zhì)的方法很多，其主要的方法如鹽析法、重金屬鹽法、生物堿試劑法、有機(jī)溶劑法以及加熱凝固法等等。 鹽析法是在蛋白質(zhì)溶液中加入大量中性鹽如(NH4)2SO4，Na2SO4，NaCl等，以破壞蛋白質(zhì)的膠體而使蛋白質(zhì)從溶液中沉淀析

20、出。如果鹽析時(shí)溶液pH在蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)時(shí)，其效果更好，鹽析法沉淀的蛋白質(zhì)一般不引起變性。重金屬鹽法如Hg2+、Pb2+、Cu2+、Ag+等能與蛋白質(zhì)結(jié)合成鹽而沉淀，用這種方法沉淀的蛋白質(zhì)往往是變性的，利用這種性質(zhì)臨床上常用以搶救誤服重金屬鹽中毒的病人。給病人服大量蛋白質(zhì)如牛奶、生雞蛋，然后用催吐劑將結(jié)合后的重金屬鹽嘔出以解毒。生物堿試劑如苦味酸、磷鎢酸、磷鉬酸、鞣酸、碘化鉀、三氯乙酸等都是能使生物堿沉淀的試劑也能使蛋白質(zhì)沉淀。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液pH小于等電點(diǎn)時(shí)，沉淀容易析出。有機(jī)溶劑如甲醇、乙醇、丙酮等能破壞蛋白質(zhì)膠體性質(zhì)而使蛋白質(zhì)沉淀，這種方法沉淀的蛋白質(zhì)往往也是變性的，酒精消毒滅菌就是利用這種原

21、理。加熱凝固的方法是日常生活中常遇到的熱凝，首先是加熱使蛋白質(zhì)變性，雞蛋煮熟后易于消化即是蛋白質(zhì)經(jīng)加熱后變性，變性后的蛋白質(zhì)易于水解。平常加熱滅菌也是使細(xì)菌蛋白質(zhì)受熱變性凝固，失去其生物活性，也是根據(jù)此原理。蛋白質(zhì)的變性、沉淀和凝固密切相關(guān)，但是蛋白質(zhì)變性不一定沉淀，只在等電點(diǎn)附近才沉淀，沉淀的變性蛋白質(zhì)也不一定凝固。5蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng) 蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)很多，現(xiàn)將常用于定性分析的幾種主要反應(yīng)介紹如下： （1）茚三酮反應(yīng) 蛋白質(zhì)溶液在pH=57之間與茚三酮丙酮溶液加熱煮沸時(shí)即出現(xiàn)藍(lán)紫色，此反應(yīng)可用于蛋白質(zhì)的定性和定量檢測(cè)上。具有自由氨基的伯胺、肽、氨基酸與茚三酮都呈陽(yáng)性反應(yīng)（在氨基酸的性質(zhì)中已討

22、論過此反應(yīng)的過程）。（2）雙縮脲反應(yīng) 雙縮脲與CuSO4的堿性溶液反應(yīng)呈紫色或紫紅色。蛋白質(zhì)與CuSO4的堿性溶液反應(yīng)也出現(xiàn)同樣的顏色反應(yīng)。因此稱蛋白質(zhì)的這個(gè)反應(yīng)為雙縮脲反應(yīng)。蛋白質(zhì)的雙縮脲反應(yīng)可能是由于分子中的肽鍵結(jié)構(gòu)引起的。肽鍵結(jié)構(gòu)越多顏色越深，紫色反應(yīng)產(chǎn)物可能是銅離子Cu2+與四個(gè)肽鍵上的氮原子形成配位復(fù)合物。（3）與酚試劑的反應(yīng) 蛋白質(zhì)分子中酪氨酸、色氨酸能與磷鎢酸、磷鉬酸的酚試劑反應(yīng)，在堿性條件下后者被還原成藍(lán)色物質(zhì)，藍(lán)色的深淺與蛋白質(zhì)（酪氨酸、色氨酸）的含量成正比，可作為蛋白質(zhì)的比色測(cè)定方法。（二） 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)是由-氨基酸通過肽鍵線型結(jié)合組成的，稱為蛋白質(zhì)的多肽鏈。不

23、同蛋白質(zhì)多肽鏈的數(shù)量、長(zhǎng)度差別很大，而且肽鏈中各種氨基酸排列順序也不一樣。這些肽鏈各種蛋白質(zhì)特有的結(jié)構(gòu)模式形成一定空間結(jié)構(gòu)，有的是纖維狀，有的是球狀或橢球狀。一般蛋白質(zhì)往往不只一條肽鏈而是多條肽鏈組成的亞單位聚合起來的聚合體。還有些蛋白質(zhì)除了肽鏈組分外，還有非氨基酸組分，如多糖、脂質(zhì)、核酸等稱為結(jié)合蛋白，蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)是非常復(fù)雜的。以各種氨基酸按一定的排列順序構(gòu)成的蛋白質(zhì)肽鏈骨架是蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)，一般稱為蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)，肽鍵是其基本結(jié)構(gòu)鍵，由肽鏈盤曲成的空間結(jié)構(gòu)則稱為次級(jí)結(jié)構(gòu)，肽鏈的盤曲和折疊主要由于一般較弱的非共價(jià)鍵如氫鍵、鹽鍵等形成的。1蛋白質(zhì)分子的一級(jí)結(jié)構(gòu) 純化后的蛋白質(zhì)經(jīng)徹底水解后

24、，測(cè)定各種氨基酸的百分率，根據(jù)蛋白質(zhì)的分子量，初步測(cè)出蛋白質(zhì)中氨基酸的組成。測(cè)定肽鏈的N-端和C-端。如果由多肽鏈組成的蛋白質(zhì)則測(cè)得多個(gè)N-端和多個(gè)C-端。然后利用部分水解方法水解成不同的肽段，逐個(gè)測(cè)定各肽段中氨基酸殘基的順序。綜合各肽段的氨基酸殘基的順序，可以求得整個(gè)蛋白質(zhì)分子的一級(jí)結(jié)構(gòu)。我國(guó)在1965年人工合成了牛胰島素。胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)是由五十一個(gè)氨基酸殘基組成的兩條肽鏈，一條A鏈有二十一個(gè)氨基酸殘基，另一條B鏈有三十個(gè)殘基。A鏈和B鏈通過A7和B7，A20和B19之間兩個(gè)二硫鍵相連，另外在A6和A11之間的二硫鍵使A鏈部分環(huán)合，人的胰島素和牛的胰島素只有三個(gè)氨基酸不同，其結(jié)構(gòu)如下：各種

25、天然蛋白質(zhì)各有其生物學(xué)活性，決定每種蛋白質(zhì)生物學(xué)活性的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，首先在于其肽鏈的氨基酸順序，即其一級(jí)結(jié)構(gòu)。二十多種氨基酸的側(cè)鏈不同，其物化性質(zhì)和空間構(gòu)象各不相同。因此不同氨基酸順序組成的肽段的立體形狀，物化性質(zhì)也是不同的，因此形成多種多樣構(gòu)象不同，生物學(xué)活性各異的蛋白質(zhì)分子。2蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)分子的多肽鏈并不是以線型伸展的形式而是折疊和盤曲的，構(gòu)成了特有的空間構(gòu)象，折疊和盤曲的過程是在幾個(gè)級(jí)別上進(jìn)行的，即現(xiàn)在稱為二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)和四級(jí)結(jié)構(gòu)。用X射線衍射技術(shù)觀察蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)分子具有-型結(jié)構(gòu)和-型結(jié)構(gòu)。-型結(jié)構(gòu)是肽鏈螺旋狀的結(jié)構(gòu)，稱為-螺旋結(jié)構(gòu)，-型結(jié)構(gòu)是片層狀結(jié)構(gòu)稱為-片

26、層結(jié)構(gòu)，兩者都屬于蛋白質(zhì)分子的二級(jí)結(jié)構(gòu)范疇。（1）-螺旋結(jié)構(gòu) 由于肽鏈不是直線型的，價(jià)鍵之間有一定的角度，而且分子中又含有許多酰胺鍵，因此一條肽鏈可以通過一個(gè)酰胺鍵的羰基氧和氨基上的氫形成氫鍵而環(huán)繞成螺旋形，肽鏈骨架中有些段落以每3.6個(gè)氨基酸殘基為一圈盤成一個(gè)右手螺旋，稱為螺旋結(jié)構(gòu)。（2）-片層結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)的另一種二級(jí)結(jié)構(gòu)是由鏈間的氫鍵將肽鏈拉在一起形成“片”狀，叫做-折疊，可在兩條或多條并列的多肽鏈間（順向的和逆向的，也可以由一條多肽鏈回折的兩肽段間憑借氫鍵形成片層結(jié)構(gòu)）。問題：5. 不同等電點(diǎn)的蛋白質(zhì)混合時(shí)常常發(fā)生沉淀，例如胰島素和魚精蛋白質(zhì)的pI分別為5.3和10左右，兩者混合于純水中

27、即有沉淀生成，為什么？6. 說明蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)和三級(jí)結(jié)構(gòu)的涵義及維持它們的主要作用力。四核酸簡(jiǎn)介 核酸是生物體內(nèi)的一種大分子化合物，由于最初從細(xì)胞核中分離出來，又具有酸性，故得名為核酸。核酸不僅存在與細(xì)胞核內(nèi)，也存在于細(xì)胞質(zhì)中。凡是有生命的地方就有核酸的存在。核酸是生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，又是蛋白質(zhì)生物合成不可缺少的物質(zhì)。核酸分子中除含C、H、O四種元素外，還含有大量的P，個(gè)別核酸還含有S。核酸含有約15-16%的N，9-10%的P，由于P在核酸中的含量比較恒定，而且易測(cè)，故在測(cè)定組織中核酸含量時(shí)，常以測(cè)定核酸中P含量來表示。天然的核酸分為兩類，即核糖核酸（RNA）類和脫氧核糖核酸（DNA）類 （

28、一） 核酸的水解產(chǎn)物 核酸用酸完全水解得到三類物質(zhì)：嘌呤和嘧啶類堿性物質(zhì)、戊糖（D-核糖和D-2-脫氧核糖）及磷酸。若將核酸經(jīng)部分水解可得多種中間產(chǎn)物：核苷酸和核苷。核苷是核苷酸再經(jīng)水解得到的。核苷酸水解后生成磷酸和核苷，核苷再經(jīng)水解得到戊糖、嘌呤堿和嘧啶堿。核酸水解后的主要最終產(chǎn)物 核酸水解產(chǎn)物核糖核酸（RNA）脫氧核糖核酸（DNA）嘌呤堿嘧啶堿戊糖磷酸腺嘌呤，鳥嘌呤胞嘧啶，尿嘧啶D核糖磷酸腺嘧啶，鳥嘧啶胞嘧啶，胸嘧啶，5甲基胞嘧啶D2脫氧核糖磷酸 1. 核酸中的堿基嘧啶堿：核酸中存在的主要嘧啶堿是尿嘧啶、胸腺嘧啶和胞嘧啶。在某些類型的核酸中還有5-甲基胞嘧啶和5-羥甲基胞嘧啶。 尿嘧啶 胸

29、腺嘧啶 胞嘧啶2，4-二氧嘧啶 5-甲基-2，4-二氧嘧啶 2-氧-4-氨基嘧啶 5-甲基胞嘧啶 5-羥甲基胞嘧啶嘧啶堿一般不易溶于水而易溶于酸，嘧啶堿呈現(xiàn)酮式烯醇式異構(gòu)現(xiàn)象，但在生理pH條件下以酮式為主： 烯醇式尿嘧啶 酮式尿嘧啶嘌呤堿 嘌呤堿是母體化合物嘌呤的衍生物，嘌呤是由嘧啶六元環(huán)和咪唑五元環(huán)稠合而成，腺嘌呤和鳥嘌呤是核酸的主要嘌呤堿： 嘌呤 腺嘌呤 鳥嘌呤 （6-氨基嘌呤） （2-氨基-6-氧嘌呤）嘌呤和嘧啶一樣，也存在異構(gòu)現(xiàn)象： 尿酸（烯醇式） 尿酸（酮式）嘌呤堿一般不易溶于水，對(duì)波長(zhǎng)250280nm的紫外線有較強(qiáng)的吸收。 2核酸中的糖 有一類核酸水解得到的戊糖是D-核糖，因而稱該

30、核酸為核糖核酸。通常用縮寫字RNA表示，在核酸中核糖以呋喃型形式存在 -D-核糖 另一類型的核酸中的戊糖是2-D-脫氧核糖，故稱脫氧核糖核酸，縮寫字為DNA，2-D-脫氧核糖也是以呋喃型形式存在。 -D-2-脫氧核糖核苷 核酸部分水解后產(chǎn)生核苷類物質(zhì)，即由兩種戊糖各自與嘌呤堿或嘧啶堿分別縮合后生成的物質(zhì)，統(tǒng)稱核苷。由D-核糖生成的稱為核糖核苷，由D-2-脫氧核糖生成的稱為脫氧核糖核苷。含嘧啶堿的核苷稱為嘧啶類核苷，含嘌呤堿的核苷統(tǒng)稱嘌呤類核苷。例如腺苷即腺嘌呤核糖核苷的簡(jiǎn)稱。它是由D-核糖與腺嘌呤以共價(jià)鍵縮合而成的。由脫氧核糖形成的類似物叫脫氧核糖核苷。如脫氧腺苷、脫氧胞苷等。但胸腺嘧啶的脫氧

31、核苷稱為胸腺核苷，因?yàn)樾叵汆奏げ粌H發(fā)現(xiàn)在DNA中，也存在于轉(zhuǎn)移RNA類型的RNA中。由RNA得到的嘌呤核苷，如腺苷含有一個(gè)由糖環(huán)的C-1連在嘌呤環(huán)9-位上N原子的-糖苷鍵： 嘧啶核苷，如胞苷則是N-1-糖苷 上述的核苷都屬于N-糖苷，嘧啶類核苷是由嘧啶堿N-1與戊糖C-1相連而成。嘌呤類核苷是由嘌呤堿N-9與戊糖C-1相連而成，糖苷鍵都是-構(gòu)型，核苷都沒有還原性，對(duì)堿穩(wěn)定，但嘌呤類核苷易被酸水解。嘧啶類較難水解，需要在濃酸中較長(zhǎng)時(shí)間才能水解。含有脫氧核糖的核苷也有同樣的糖苷鍵，只是核糖部分為D-2脫氧核糖所代替.如脫氧腺苷：核苷酸 核苷酸是核苷的磷酸酯,是一種強(qiáng)酸,由核糖核苷生成的磷酸酯叫做核

32、糖核苷酸,由脫氧核糖核苷生成的磷酸酯稱為脫氧核糖核苷酸.它們分別叫做腺苷酸、鳥苷酸、胸腺苷酸、胞苷酸和尿苷酸等。其磷酸總是被酯化在糖的部分，由于核糖的糖環(huán)含有三個(gè)自由羥基2、3、5故可生成三種形式的核糖核苷酸。含脫氧核糖的核苷酸由于它的糖環(huán)中C-1和C-4被呋喃環(huán)所占用，C-2上無羥基，因此只有C-3和C-5上的羥基可被磷酸酯化，在適當(dāng)條件下水解可得到兩種不同的磷酸取代物。 核苷酸分子中只含一個(gè)磷酸基的稱為一磷酸核苷。5-核苷酸的磷酸基可以進(jìn)一步磷酸化而生成相應(yīng)的二磷酸核苷或三磷酸核苷。如5-腺苷酸（AMP）可進(jìn)一步磷酸化后可生成二磷酸腺苷(ADP)和三磷酸腺苷(ATP):5-尿苷酸、5-胞苷酸等也都可以分別生成二磷酸核苷和三磷酸核苷。同樣，5-脫氧核苷酸的磷酸基也可以進(jìn)一步磷酸化生成相應(yīng)的二磷酸脫氧核苷和三磷酸核苷，如dAMP、dADP、dATP等。問題：7.