有機化學(xué)第二十章蛋白質(zhì)與核酸教學(xué)課件

是一類含氮的高分子化合物，是一類生物高分子。是生命的基礎(chǔ)，是構(gòu)成細胞的主要物質(zhì)。

蛋白質(zhì)是功能分子，既充當(dāng)生物體的構(gòu)架材料，又為生命執(zhí)行各種特殊使命。

有機體內(nèi)起催化作用的各種酶是蛋白質(zhì)，調(diào)節(jié)代謝的激素大多數(shù)是蛋白質(zhì)或其衍生物，免疫作用的抗體是蛋白質(zhì)。◆呼吸作用中運輸O2和CO2的是血紅蛋白。◆

肌肉的收縮，消化道的蠕動，起保護作用的皮膚、毛發(fā)等都是從蛋白質(zhì)的特有造型性質(zhì)中產(chǎn)生出來的。如：◆蛋白質(zhì)

OrganicChemistry蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元是氨基酸，不論哪一類蛋白質(zhì)水解都生成-氨基酸的混合物。蛋白質(zhì)-氨基酸（約20多種）H+、OH-或酶從化學(xué)上看，蛋白質(zhì)是氨基酸的高聚物；氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基石。因此要討論蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，首先要了解-氨基酸。氨基酸——分子中含有氨基和羧基的化合物。如：R-CH-CH2-COOHR-CH-COOHNH2NH2αβα§20—1氨基酸β-氨基酸-氨基酸

OrganicChemistry-氨基酸可分為

中性氨基酸堿性氨基酸酸性氮基酸甘氨酸氨基乙酸

Gly

丙氨酸-氨基丙酸

Ala

酪氨酸-氨基-3-對羥基苯基丙酸

Tyr俗名：系統(tǒng)命名：縮寫符號：中性氨基酸在分子中-NH2與-COOH數(shù)目相同。NH2NH2如：CH2-COOHCH3CHCOOHHO--CH2CHCOOHNH2一、氨基酸的結(jié)構(gòu)、命名和分類

OrganicChemistry堿性氨基酸——在分子中-NH2的數(shù)目多于-COOH的數(shù)目。酸性氨基酸——在分子中-COOH數(shù)目多于-NH2數(shù)目。在-氨基酸的命名中，習(xí)慣上多數(shù)以俗名來命名，而組成蛋白質(zhì)的-氨基酸僅二十多種，見表20—1。俗名：賴氨酸系統(tǒng)命名：2,6-二氨基己酸縮寫符號：LysH2N-CH2CH2CH2CH2CH-COOHNH2HOOC-CH2CH2CH-COOHNH2俗名：谷氨酸系統(tǒng)命名：2-氨基戊二酸縮寫符號：Glu

OrganicChemistry蛋白質(zhì)中的—氨基酸

OrganicChemistry續(xù)上表

OrganicChemistry除甘氨酸外，-氨基酸都是手性的，有旋光性，它們的構(gòu)型取決于-碳原子。氨基酸的構(gòu)型是與乳酸相比而確定的。例如：與L-乳酸相應(yīng)的L-丙氨酸的構(gòu)型是：L-丙氨酸L-氨基酸氨基酸的構(gòu)型習(xí)慣于用D、L

標記法一般天然產(chǎn)的氨基酸都為L型的，如果用R/S法標記，那么天然氨基酸大多屬于S-構(gòu)型。但也有R-構(gòu)型的，如L-半胱氨酸為R-構(gòu)型。L-乳酸COOHH2NHCH3COOHHHOCH3COOHH2NHR二、氨基酸的構(gòu)型

OrganicChemistry1.氨基酸的酸堿性-氨基酸含有一個酸性的羧基（-COOH），也含有一個堿性的氨基（-NH2），故它遇到酸或堿都能生成鹽。-氨基酸分子內(nèi)這兩個基團也可以生成鹽（稱內(nèi)鹽）。三、氨基酸的性質(zhì)R-CH-COOH+HClR-CH-COOHNH2NH3Cl+-R-CH-COOH+NaOHR-CH-COONa

+H2ONH2NH2+-NH2NH3R-CH-COOHR-CH-COO+-內(nèi)鹽（亦稱為偶極離子）

OrganicChemistry2.氨基酸的等電點氨基酸在純水溶液中可形成如下的平衡：等電點由于氨基酸的堿性基團-NH3和酸性基團-COO-的相對強度不完全相同。即-NH3給質(zhì)子能力大于-COO-接受質(zhì)子的能力。所以在平衡體系中，負離子數(shù)目（II）多于正離子（III），使氨基酸帶有一定數(shù)量的凈負電荷（II），其溶液略顯酸性（pH值略小于7）。正離子（III）

兩性離子（I）

負離子（II）NH2R-CH-COOHH2OH2O+NH3R-CH-COO-NH3OH+R-CH-COOH+-

NH2R-CH-COO

+H3O-+

OrganicChemistry如果在氨基酸水溶液的平衡體系中外加酸，則可抑制負離子（II）的生成，而使正離子（III）數(shù)量增加，平衡向左移動。當(dāng)加入適量的酸時，可以使（II）和（III）的數(shù)量相等，氨基酸的凈電荷等于零。將此溶液置于電場中，氨基酸向陽極移動的速度和向陰極移動的速度相等。該溶液的pH值則稱為氨基酸的等電點。（簡寫PI）氨基酸等電點包含兩層意思：①說明在等電點時，氨基酸本身處于電中性狀態(tài)（即溶液中正、負離子濃度相等）。②說明氨基酸是電中性時的pH值。

OrganicChemistry氨基酸等電點的兩點說明：①不同的氨基酸有不同的等電點。所以可以通過測定氨基酸的等電點來鑒別氨基酸。等電點是每一種氨基酸的特定常數(shù)。在等電點時，以兩性離子形式存在的氨基酸濃度最大（在水溶液中），氨基酸的溶解度最小。

中性氨基酸的等電點pH=5.0~6.3之間?！魤A性氨基酸的等電點pH=7.6~10.8之間?！?/p>

酸性氨基酸的等電點pH=2.8~3.2之間?！?/p>

OrganicChemistry這些都是由偶極離子結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的特性。氨基酸的紅外光譜上，沒有典型的COOH伸展吸收峰（1725~1700cm-1）,而只有COO-

負離子的伸展吸收峰（1650~1545cm-1）。氨基酸的某些物理性質(zhì)和光譜性質(zhì)表明，氨基酸主要是以內(nèi)鹽的形式存在的。分子中沒有游離的-NH2

或-COOH。氨基酸一般在200℃以下不溶化，具有較高的熔點（實際上是分解點）。氨基酸可溶于水，而不溶于苯、醚等非極性有機溶劑。3.物理和光譜性質(zhì)

OrganicChemistry4.氨基酸的反應(yīng)羧基具有酸的一般性質(zhì)，可以成酰鹵、酯等反應(yīng)。氨基也有氨的性質(zhì)，如可以進行?；?、烷基化等。此法常用來保護氨基。也可用芐氧甲酰氯作?；瘎ｕ；磻?yīng)：R—C—Cl+HNHCHCOOHOR’R—C—NHCHCOOH+HClOR’R-HClCH2-O-C-NHCHCOOHOCH2O-C-Cl+NH2-CH-COOHOR氨基酸能起氨基和羧基的化學(xué)反應(yīng)（1）氨基的反應(yīng)

OrganicChemistry烷基化反應(yīng)：如果要引入芳基，則可與2,4—二硝基氟苯進行烴基化與亞硝酸反應(yīng)：

R-X+HNH-CH-COOHR-NH-CH-COOH+HXR’R’N-烴基氨基酸NO2--FNO2NO2--NO2+H2N-CH-COOHR-HFNH-CH-COOHRRNH2+HNO2ROH+N2+H2OR-CH-COOH+HNO2R-CH-COOH+N2+H2ONH2OH

OrganicChemistry（2）羧基的反應(yīng)

氨基酸分子中羧基的反應(yīng)主要利用它能成酯、成酐、酰胺的性質(zhì)。這里值得特別提出的是將氨基酸轉(zhuǎn)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。

OrganicChemistry(3)與茚三酮反應(yīng)茚三酮在水溶液中：注：N-取代的α-氨基酸、β-氨基酸、γ-氨基酸等均不與茚三酮發(fā)生顯色反應(yīng)。=O+OOHOHOOOHOH茚三酮水合茚三酮O—N=CNH2+R-CH-COOHOOOHOH2OO水合茚三酮+CO2+RCHO藍紫色OH

OrganicChemistry凡是有游離氨基的氨基酸都可以和茚三酮發(fā)生呈紫色的反應(yīng)。茚 茚三酮水合茚三酮

OrganicChemistry反應(yīng)歷程：-CO2重排OO-CH-N=CHR氨基茚三酮H2O-RCHOOOCH-NH2-2H2OOOOHOH+H2N-CH-COOHROO=N-CH-COOHROOOHOHOOCHO—N=CO—N=COOOOH藍紫色

OrganicChemistry氨基酸不僅是組成蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)單元，而且它們本身也是人體生長的重要營養(yǎng)物質(zhì)，具有特殊的生理作用。游離的氨基酸在自然界很少見，它們主要以聚合體形式（多肽或蛋白質(zhì)）存在于動、植物中。1.蛋白質(zhì)水解2.微生物發(fā)酵法——以糖質(zhì)原料（如淀粉、果糖、蔗糖）或以石油及其制品（如石蠟、煤油、乙醇、醋酸）為主要碳源，在氮、磷、鉀等物質(zhì)存在下，經(jīng)過微生物發(fā)酵而生成氨基酸。人毛發(fā)胱氨酸、半胱氨酸水解小麥蛋白（面筋）谷氨酸（其鈉鹽為味精）水解三、氨基酸的來源與合成

OrganicChemistry微生物發(fā)酵法的原料價廉，在大多數(shù)情況下，由于細菌的特異作用，能直接得到L—型氨基酸，無需再進行外消旋的拆分。3.酶法在酶的作用下，可將一定原料轉(zhuǎn)化成L-氨基酸。特點：酶的催化選擇很強，生產(chǎn)過程簡單，產(chǎn)率高，副產(chǎn)品少，周期短，成本低?！玫降陌被岫嗍峭庀w，要進行拆分才能得到光學(xué)活性物質(zhì)。反—丁烯二酸HHOOCC=CHCOOH天門冬氨酸酶NH4L—天門冬氨酸COOHH2NHCH2COOH+4.化學(xué)合成法

OrganicChemistry（1）由醛酮作原料：（2）由α-鹵代酸氨解：（3）蓋瑞爾法：NH3R-CH-CNNH2H2OR-CH-COOHNH2NH3R-CH-COOH+HBrNH2~60%H2OH+-C-OH-C-OHOO+H3N-CH-COOH

R+89%+C2H5OHCCOONK+Cl-CH-COOC2H5RR-CHO+HCNOHR-CH-CNBr2PR-CH2-COOHBrR-CH-COOHCCOON-CH-COOC2H5R97%

OrganicChemistry（4）由丙二酸酯合成：CH2(COOC2H5)2BrCH(COOC2H5)2Br2①

C2H5ONa②

RXCCOON-C(COOC2H5)2ROH-H20H+R-CH-COOHNH2CCOON-CH(COOC2H5)2

CONKCO中間物

OrganicChemistry

R-X除為一般的伯鹵外，還可以為ClCH2COOC2H5、ClCH2CH2SCH3等多種鹵代物。中間物也可以與α、β-不飽和酯（酮）進行麥克爾加成，合成各種結(jié)構(gòu)的氨基酸。+C2H5ONaCCOON-CH(COOC2H5)2CCOON-C

(COOC2H5)2_C6H5CH2CHCOOH（64%）NH2H3O+HOOCCH2CHCOOH（33%）NH2H3O+CH3SCH2CH2CHCOOH（50%）NH2H3O+HOOCCH2CH2CHCOOH（75%）NH2H3O+CH2=CHCOOC2H5ClCH2CH2SCH3ClCH2COOC2H5ClCH2C6H5

OrganicChemistry一個氨基酸的羧基與另一分子氨基酸的氨基通過失水反應(yīng)，形成一個酰氨鍵，新生成的化合物稱為肽，肽分子中的酰氨鍵叫肽鍵。二分子氨基酸失水形成的肽叫二肽，多個分子氨基酸失水形成的肽叫多肽。肽定義

OrganicChemistry§20—2多肽由二個氨基酸組成——稱二肽由三個氨基酸組成——稱三肽由多個氨基酸組成——稱多肽蛋白質(zhì)多肽-氨基酸水解水解肽分子中的酰胺鍵稱為肽鍵。肽——指一分子-氨基酸的-NH2和另一分子-氨基酸的-COOH之間縮水所生成的酰胺化合物。肽鍵-H2OH2N-CH-C-NH-CH-C-OHRR‘OO二肽H2N-CH-C-OH+HNH-CH-C-OHRR’OO氨基酸I氨基酸II-C-NH-肽鍵O

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多肽與蛋白質(zhì)無嚴格的界限，一般把分子量大（約一萬以上）的多肽稱蛋白質(zhì)。分子量小的叫多肽。

從廣義來說，多肽也是蛋白質(zhì)。實際上，有些蛋白質(zhì)本身就是多肽。一、多肽的命名和表達方式H2NCH2COOH+H2N-CHCOOHCH3甘氨酰丙氨酸H2NCH2-C-NH-CHCOOHCH3O

丙氨酰甘氨酸H2NCH-C-NH-CH2COOHCH3Oab…………………………a…………………………………………………………………………b

OrganicChemistry書寫時規(guī)定：

肽的命名，是從N-端開始，由左至右依次將每個氨基酸單位寫成“某氨?！?，最后一個氨基酸單位的羧基是完整的，寫為“某氨酸”例如：

可以看出：（二肽）2個氨基酸——組成肽——有2種異構(gòu)體（二種連接方式）（三肽）3個氨基酸——組成肽——有6種異構(gòu)體（四肽）4個氨基酸——組成肽——有27種異構(gòu)體（六肽）6個氨基酸——組成肽——有720種異構(gòu)體谷氨酰半胱氨酰甘氨酸（簡稱：谷—半胱—甘）谷氨酸半胱氨酸甘氨酸含有游離H2N-一端叫N端——寫在左邊；含有游離-COOH一端叫C端——寫在右邊。OOH2N—CH—C—NH———CH——C—NH—CH2—COOHCH2-CH2-COOHCH2SH…………………………………………………………………………………………

OrganicChemistry二、多肽結(jié)構(gòu)的測定測定多肽分子中氨基酸順序的一般步驟：①徹底水解成α-氨基酸。②測定各種氨基酸在多肽組成中的相對數(shù)目。③測定C-端、N-端是什么氨基酸。④測定氨基酸的排列順序。1、端基分析法如：H2N—A—B—C—D—E—COOHX—NH—A—B—C—D—E—COOH

X——通過一定的化學(xué)方法確定肽鏈的N-端或C-端氨基酸的種類。端基分析X—NH—A—COOH+NH2—B—C—D—E—COOH水解

OrganicChemistry（1）N—端分析法

a)2，4-二硝基氟苯法（也叫桑格法）

桑格法的缺點是在水解時，整個肽鏈都被破壞，所以在肽鏈上只能進行一次N-端分析。NO2--FNO2HFOO+H2N-CH-C-NH-CH-C-NH-肽鏈-COOHR

R，NO2-NO2-NH-CH-C-NH-CH-C-NH-肽鏈-COOHOORR，HClRNO2-NO2-NH-CH-COOH+H2NCHCOOH+其它各種氨基酸R

OrganicChemistryb)異硫氰酸苯酯法(也叫愛德曼降解法)苯基硫脲衍生物C6H5NH-C-NH-CH-C-NH-CH-C-NH—肽鏈—COOHROR/O

SRR/C6H5-N=C=S+HNH-CH-C-NH-CH-C-NH—肽鏈—COOHOO異硫氰酸苯酯CCNCHRNHOSC6H5-咪唑衍生物+H2N-CH-C-NH—肽鏈—COOHOR/肽鏈其余部分PH=8~9

HCl（無水）

有機溶劑

愛德曼降解法優(yōu)點是：肽鏈的其它部分不受影響，因此它可以反復(fù)地進行測定第二，第三,個氨基酸。

OrganicChemistry（2）C—端分析法羧肽酶法：羧肽酶是催化C-端氨基酸水解的特效酶。在羧肽酶作用下，只有靠近游離羧基的那個肽鍵發(fā)生水解，而其它肽鍵不變。2、部分水解法部分水解——將多肽用蛋白水解酶進行部分水解為許多小肽，分離后逐個進行端基測定。C-NH-CH-C-NH-CH-COOHROR，O……H2O羧肽酶余肽CNH-CH-C-OH+NH2-CH-COOH……ROR，C-端氨基酸~~~~新的C-端O

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蛋白水解酶對肽鍵的水解有催化作用，但每一種蛋白水解酶只能水解一定類型的肽鍵，對肽鍵水解有高度的專一性。賴氨酸精氨酸（水解羧基上的肽鍵）苯丙氨酸酪氨酸（水解羧基上的肽鍵）苯丙氨酸色氨酸酪氨酸（水解羧基上的肽鍵）苯丙氨酸酪氨酸色氨酸（水解羧基上的肽鍵）

糜蛋白酶

胰蛋白酶

胰凝乳蛋白酶

胃蛋白酶蛋白水解酶

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經(jīng)測定由8種α-氨基酸組成（丙、亮、賴、苯丙、脯、絲、酪、纈氨酸）6mol/LHCl

110℃水解48h例：某多肽糜蛋白酶部分水解八肽三肽酪氨酸四肽二肽二肽二肽二肽二肽纈-亮丙-脯脯-苯丙賴-絲絲-纈進一步水解，37℃,6天，12mol/LHCl進一步水解，37℃,6天，12mol/LHCl測定方法：N-端：丙氨酸

C-端：亮氨酸①完全水解②端基分析：測得③分子比：1：1④用糜蛋白酶進行部分水解

OrganicChemistry三肽排列有二種：丙—脯—苯丙苯丙—脯—丙因端基分析N-端為丙氨酸，故三肽順序應(yīng)為：丙—脯—苯丙四肽排列也有二種：賴—絲—纈—亮亮—纈—絲—賴因端基分析，C-端為亮氨酸，故四肽順序應(yīng)為：賴—絲—纈—亮故八肽的排列順序為：丙—脯—苯丙—酪—賴—絲—纈—亮第一種：丙—脯脯—苯丙第二種：苯丙—脯脯—丙第一種：賴—絲絲—纈纈—亮第二種：亮—纈

纈—絲絲—賴

OrganicChemistry三、多肽的合成

要使各種氨基酸按一定的順序連接起來形成多肽是一向十分復(fù)雜的化學(xué)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(yīng)基團（活化-NH2或-COOH）3．生物活性

OrganicChemistry§20—3蛋白質(zhì)一、蛋白質(zhì)的分類

蛋白質(zhì)的種類繁多，可以從不同的角度，根據(jù)它們不同的特征進行分類。1、按形狀分類纖維蛋白質(zhì)球蛋白分子呈細長形，排列成纖維狀，一般不溶于水。分子折疊，卷曲成球形，一般能溶于水，該蛋白質(zhì)主要起著維護和調(diào)節(jié)的生命過程中的有關(guān)功能作用，2、按化學(xué)組成分類單純蛋白結(jié)合蛋白僅由氨基酸單位組成。由單純蛋白質(zhì)與非蛋白質(zhì)部分(稱輔基)結(jié)合而成。

OrganicChemistry根據(jù)輔基的不同結(jié)合蛋白質(zhì)又可分為脂蛋白單純蛋白質(zhì)與脂結(jié)合糖蛋白單純蛋白質(zhì)與糖類結(jié)合磷蛋白單純蛋白質(zhì)與磷酸結(jié)合金屬蛋白單純蛋白質(zhì)與金屬離子結(jié)合

血紅蛋白單純蛋白質(zhì)與血紅素結(jié)合

核蛋白單純蛋白質(zhì)與核酸結(jié)合

色蛋白單純蛋白質(zhì)與有色化合物結(jié)合如血紅蛋白是由球蛋白（單純）血紅素（輔基）唾液中的粘蛋白，所含的輔基為糖核蛋白所含的輔基為核酸

OrganicChemistry3、按功能分類二、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)和生物功能都依賴于它們的結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，通常分為一級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)（高級結(jié)構(gòu)）統(tǒng)稱空間結(jié)構(gòu)激素起調(diào)節(jié)作用抗體起免疫作用（防御細菌入侵）酶起催化作用收縮蛋白主管機體的運動核蛋白傳遞遺傳信息作用血紅蛋白起輸送作用（在血中把氧輸送到各部位）（初級結(jié)構(gòu)）

OrganicChemistry1、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)牛胰島素的一級結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)分子鏈中各種氨基酸結(jié)合的順序。

OrganicChemistry胰核糖核酸酶的一級結(jié)構(gòu)

OrganicChemistry2、蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)中有二種類型的二級結(jié)構(gòu)α-螺旋型β-折疊型（由肽鏈之間的氫鍵所造成）（由兩條肽鏈或一條肽鏈內(nèi)兩段肽鏈之間形成氫鍵）H-NC=OH-NC=O……δ-δ+氫鍵二級結(jié)構(gòu)是由于肽鍵之間的氫鍵造成。在一個肽鍵的C=O與另一個肽鍵的-NH2之間存在氫鍵。

OrganicChemistry中心洞太小(1～1.1nm),溶劑分子無法進入。螺旋線間隔約0.54nm。每圈有3.6個氨基酸單位。{

OrganicChemistryβ-折疊型反平行N端C端

OrganicChemistry3、蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)維持三級結(jié)構(gòu)的力來自氨基酸側(cè)鏈之間的相互作用。主要包括二硫鍵氫鍵正負離子間的靜電引力（離子鍵）疏水基團間的親和力（疏水鍵）三級結(jié)構(gòu)實際上蛋白質(zhì)分子很少以簡單的α-螺旋或β-折

疊型結(jié)構(gòu)存在，而是在二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進一步卷曲折疊，構(gòu)成具有特定構(gòu)象的緊湊結(jié)構(gòu)。

OrganicChemistry

OrganicChemistry

肌紅蛋白的三級結(jié)構(gòu)

OrganicChemistry4、蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)其中每條肽鏈稱為一個亞基。維護四級結(jié)構(gòu)的主要是靜電引力。蛋白質(zhì)分子中作為一個整體所含有的不止一肽鏈。由多條肽鏈（三級結(jié)構(gòu)）聚合而形成特定構(gòu)象的分子叫做蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)。四級結(jié)構(gòu)

OrganicChemistryα1、α2、

β1、

β2分別代表血紅蛋白四條肽鏈

OrganicChemistry三、蛋白質(zhì)的性質(zhì)1、兩性與等電點蛋白質(zhì)和氨基酸一樣，也是兩性物質(zhì)（在肽鏈中有C-端的COOH；N-端的NH2）有它們的等電點。

不同蛋白質(zhì)，其等電點不相同。在等電點時，蛋白質(zhì)的溶解度最小，因此可以通過調(diào)節(jié)溶液的pH值，使蛋白質(zhì)從溶液中析出，達到分離或提純的目的。陽離子NH3+PCOOH陰離子PCOO-NH2PNH2COOH兩性離子NH3+PCOO-等電點OH-OH-H+H+

OrganicChemistry2、蛋白質(zhì)的變性

當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)受到物理或化學(xué)因素影響時，可使蛋白質(zhì)二、三級結(jié)構(gòu)的結(jié)合力遭受破壞，肽鏈松散，導(dǎo)致蛋白質(zhì)在理化和生物性質(zhì)上的改變，這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)的變性。如：原來結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)變性后蛋白質(zhì)在變性初期，分子構(gòu)象未遭到深度破壞（只破壞了三級結(jié)構(gòu)，而二級結(jié)構(gòu)未變）那么還有可能恢復(fù)原來的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)?？赡孀冃匀绻冃赃^度，就會成為不可逆性，這時二級結(jié)構(gòu)也遭受破壞，無法恢復(fù)。不可逆變性

OrganicChemistry引起蛋白質(zhì)變性的主要因素蛋白質(zhì)變性后表現(xiàn)為：☆溶解度降低、凝固☆喪失生理活性3、蛋白質(zhì)的沉淀

蛋白質(zhì)是高分子化合物，在水溶液中形成的顆粒直徑在1~100nm內(nèi)，具有膠體性質(zhì)，所以蛋白質(zhì)溶液不能通過半透膜。在水溶液中是以膠體形式存在的。（如酸、堿、丙酮、酒精、單寧酸、重金屬鹽等）加熱加壓紫外線激烈搖蕩或攪拌化學(xué)試劑

OrganicChemistry蛋白質(zhì)分子含有肽鍵，-NH2、-COOH、-OH等，可與水分子形成氫鍵而形成一種水化膜，故蛋白質(zhì)在水溶液中不沉淀。-OHH-OH…-

H-OH……

C-NHOH-OH

C-N·HO…

NH2H-OH…

如果破壞蛋白質(zhì)在水中溶液中的水化膜，蛋白質(zhì)就會在水溶液中沉淀。破壞水化膜的因素有：（1）鹽析

加入大量的電解質(zhì)如：NaCl、（NH4)2SO4、Na2SO4等，蛋白質(zhì)將會以沉淀析出，這種作用稱為鹽析。鹽析反應(yīng)一般是可逆的，即這種沉淀是不變性的。

OrganicChemistry（2）脫水劑酒精、丙酮等對水的親和力很大，可以奪取水化膜中的H2O，故蛋白質(zhì)的水化膜被破壞，使蛋白質(zhì)沉淀出來。（3）重金屬鹽

蛋白質(zhì)可以和Hg2+、Cu2+、Pb2+、Ag+等重金屬離子結(jié)合成不溶性蛋白質(zhì)。重金屬有殺菌的作用，即是由于它能沉淀蛋白質(zhì)。Ag++NH3COO-PPNH3COOAg+4、顯色反應(yīng)（1）縮二脲反應(yīng)蛋白質(zhì)與硫酸銅堿性溶液反應(yīng)，呈現(xiàn)紫色，稱為縮二脲反應(yīng)。蛋白質(zhì)紫色絡(luò)合物CuSO4NaOH

OrganicChemistry（2）蛋白黃反應(yīng)蛋白質(zhì)黃色（芳環(huán)上的硝化反應(yīng)）濃HNO3（3）米勒（Millon）反應(yīng)蛋白質(zhì)紅色或磚紅色HgNO3利用該反應(yīng)就可以檢驗蛋白質(zhì)中有無酪氨酸存在。（4）水合茚三酮反應(yīng)

蛋白質(zhì)與稀的水合茚三酮一起加熱呈藍色。該反應(yīng)主要用于紙上層析。如果蛋白質(zhì)中的氨基酸含有芳香環(huán)(如苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸等)遇到濃HNO3后產(chǎn)生白色沉淀，加鹽時沉淀為黃色。蛋白黃反應(yīng)如果蛋白質(zhì)中的氨基酸含有酚基（如酪氨酸），遇到HgNO3形成有色化合物。米勒反應(yīng)

OrganicChemistry§20—4酶

新陳代謝過程包含著復(fù)雜而有規(guī)律的物質(zhì)與能量的變化。如：綠色植物

H2O+CO2

太陽光能合成糖類物質(zhì)又如：動物以糖、蛋白質(zhì)、脂肪作為修補組織和供給能量的原料，以它們?yōu)槭澄铩Ｍ瓿缮L、生殖、肌肉運動等生命活動。

以及生物新陳代謝中的各種化學(xué)反應(yīng)。如果在體外大都需要激烈的物理、化學(xué)作用和較長的時間才能完成。但生物體內(nèi)借助酶的催化下，卻能在常溫、常壓下順利地進行。

酶是對特定的生物化學(xué)反應(yīng)有催化作用的蛋白質(zhì)。

（也就是生物體內(nèi)的催化劑）。

OrganicChemistry一、酶的組成酶：酶是一類在生物體內(nèi)有催化活性的蛋白質(zhì)。輔酶：與酶蛋白松弛地結(jié)合的輔助因子稱為輔酶。輔基：與酶蛋白緊密地結(jié)合的輔助因子稱為輔基。全酶：酶蛋白與輔助因子結(jié)合后形成的復(fù)合物稱為全酶。酶的分類1、按結(jié)構(gòu)分為單純酶結(jié)合酶由單純一組蛋白質(zhì)組成。由蛋白質(zhì)部分加非蛋白質(zhì)部分組成。稱輔酶或輔基

OrganicChemistry2、按催化反應(yīng)類型分能促進底物的氧化還原反應(yīng)的酶，如細胞色素氧化酶。①氧化還原酶催化底物分子中的某一基團轉(zhuǎn)移到另一底物上去，如轉(zhuǎn)氨酶。②轉(zhuǎn)化酶促進一種化合物分裂為兩種化合物或由兩種化合物合成為一種化合物的反應(yīng)，如碳酸酐酶。⑥裂化酶③水解酶催化水解反應(yīng)，如淀粉酶、脂酶、胃蛋白酶。④合成酶促進兩分子連接起來，如谷氨酰胺合成酶等。⑤異構(gòu)酶促進異構(gòu)化反應(yīng)，如磷酸葡萄糖異構(gòu)酶。

OrganicChemistry二、酶作為生物催化劑有以下幾個特點：

酶的催化專一性和酶的結(jié)構(gòu)特點特別是活性中心的空間結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系。

酶和底物分子之間有一種特殊的三度空間的配合，這種配合類似于鎖和鑰匙的關(guān)系。酶就象一把鑰匙，只能打開一把鎖(特定結(jié)構(gòu)的反應(yīng)底物)。鎖被打開相當(dāng)于生物化學(xué)反應(yīng)的完成。3、立體化學(xué)專一性高可辨別對映體。比一般無機或有機催化劑約高108~1010倍。1、催化效力高每一種酶只對具有特定空間結(jié)構(gòu)的某種底物起作用。2、化學(xué)選擇性高費歇爾酶作用的鎖—鑰匙假說(1894年)：

OrganicChemistry+酶

OrganicChemistry在酶的催化反應(yīng)中，先是酶與底物作用生成復(fù)合物，接著復(fù)合物進行反應(yīng)而生成產(chǎn)物，并重新放出酶。酶一般都是在常溫常壓下，pH值近于7的條件下起催化作用。4、反應(yīng)條件溫和

OrganicChemistry§20—5核酸

生物所特有的生長和繁殖機能以及遺傳與變異的特征，都是核蛋白起著重要作用。核酸是生物用來制造蛋白質(zhì)的模型。

沒有核酸就沒有蛋白質(zhì)，因此，核酸是最根本的生命的物質(zhì)基礎(chǔ)。

核酸可以是游離狀態(tài)，也可以與蛋白質(zhì)結(jié)合，組成結(jié)合蛋白質(zhì)（稱核蛋白）。瑞士生理學(xué)家米歇爾（F.Miescher）于1869年從細胞核中首次分離到一種具有酸性的新物質(zhì)。核酸

OrganicChemistryD-2-脫氧核糖的核苷+磷酸D-核糖+堿基結(jié)構(gòu)組成核糖核苷酸核糖核酸D-核糖的核苷+磷酸核酸 脫氧核糖核酸脫氧核糖核甘酸D-2-脫氧核糖+堿基聚合聚合

OrganicChemistry一、核酸的組成部分核蛋白蛋白質(zhì)水解核酸水解戊糖有機堿（雜環(huán)堿）D-核糖D-2-去氧核糖嘌呤衍生物嘧啶衍生物水解核苷酸磷酸水解核苷

OrganicChemistry核酸的分類主要有兩種：核酸①核糖核酸（RNA）

存在于細胞漿質(zhì)中。②脫氧核糖核酸（DNA）

存在于細胞核中。核糖核酸

H3PO4+水解（RNA）OHOCH2OHOHOHβ-D-核糖OONHNH+脲嘧啶或NNNH2NNH腺嘌呤NNH2ONH胞嘧啶NNHNNHOH2N鳥嘌呤

OrganicChemistry或NNNH2NNH腺嘌呤NNH2ONH胞嘧啶NNHNNHOH2N鳥嘌呤+ONHNHOH3C胸腺嘧啶OHOCH2OHHOH+β-D-2-脫氧核糖脫氧核糖核酸

H3PO4水解(DNA)H

OrganicChemistryβ-D-去氧核糖

β-D-核糖含有2-去氧核糖的核酸叫去氧核糖核酸（DNA）。含有核糖的核酸稱為核糖核酸（RNA）。2、堿基部分：核酸中所含的雜環(huán)堿常稱為堿基，它們是嘌呤和嘧啶的衍生物。1、糖組分在核酸分子中含有兩種糖組分：………………OHOCH2OHHOHH…………………………DβOHOCH2OHOHOH………………β…………………………D都是以β-呋喃糖形式存在

OrganicChemistry其結(jié)構(gòu)式如下：胸腺嘧啶(T)鳥嘌呤(G)腺嘌呤(A)胞嘧啶(C)脲嘧啶(U)嘌呤嘧啶核酸中含堿基的母體結(jié)構(gòu)（其中它們有三種堿基相同，共有五種堿基。）RNA分子中有四種堿基。(U、A、C、G)DNA分子中也有四種堿基(T、A、C、G)。

OrganicChemistry3、核苷兩種核糖與五種堿基形成的糖苷分別稱為核苷和去氧核苷。核苷戊糖有機堿（堿基）如為去氧核糖，則在詞首加上“去氧”（如2，-去氧腺苷）。核苷命名時，如果糖組分是核糖，詞尾用“苷”字前面加上堿基名稱（如尿苷）。

OrganicChemistry

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OrganicChemistry4、核苷酸核苷的磷酸酯叫做核苷酸，是組成核酸的結(jié)構(gòu)單元。核苷酸是核苷3/位或5/位的羥基和磷酸所生成的酯。核苷酸磷酸核苷（或3/-腺苷酸）腺苷-3/-磷酸（或5/-腺苷酸）腺苷-5/-磷酸1/2/3/4/5/1/2/3/4/5/

OrganicChemistry二、核酸的結(jié)構(gòu)核酸和蛋白質(zhì)一樣，也有一個單體排列的順序問題。

一般核酸可以有幾千個以至幾萬個核苷酸組成，最小的核酸也含有70~90個核苷酸。因此核酸中核苷酸的排列順序是多種多樣的，故核酸也有一級結(jié)構(gòu)、二級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)。1、一級結(jié)構(gòu)指核酸中各核苷酸單位的排列順序。

OrganicChemistry蛋白質(zhì)有四級結(jié)構(gòu)肽鏈中各種氨基酸相互聯(lián)接的順序是蛋白質(zhì)的初級結(jié)構(gòu)，也叫一級結(jié)構(gòu)。多肽鏈主鏈骨架中的若干肽段，通過氫鍵，形成有規(guī)則的構(gòu)象，這稱為二級結(jié)構(gòu)。

α-螺旋 β-折疊在二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，多肽鏈間通過氨基酸殘基側(cè)鏈的相互作用而進行盤旋和折疊，因而產(chǎn)生的特定的三維空間結(jié)構(gòu)，這稱為三級結(jié)構(gòu)，也稱為蛋白質(zhì)的亞基。各個亞基在低聚蛋白中的空間排布及相互作用，稱為蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的生理活性是由二級、三級、四級結(jié)構(gòu)來決定的。

OrganicChemistryRNA一級結(jié)構(gòu)：

OrganicChemistryDNA一級結(jié)構(gòu)：

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DNA分子是兩個多核苷酸鏈圍繞同一個軸盤形成右旋的雙股螺旋模型。2、二級結(jié)構(gòu)由鏈中堿基之間以氫鍵連結(jié)維持。

每條鏈的突出部分是通過磷酸二酯橋連接的去氧核糖。堿基在螺旋內(nèi)部，其平面與中心軸垂直，很像梯子的階梯。

兩條鏈之間的空間恰好能容納下一個嘌呤堿和一個嘧啶堿，因此兩條鏈上的堿基是以一種特殊的方式進行配對：腺嘌呤與胸腺嘧啶配對（A-T）。鳥嘌呤與胞嘧啶配對（G-C）。

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因為A和T或G和C在形成氫鍵的時候，兩兩配合得比較默契，它們之間能夠最有效地形成氫鍵，穩(wěn)定DNA結(jié)構(gòu)。堿基配對為什么非得A