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1、第十九章 蛋白質(zhì)和核酸 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(zhì)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： H C N H 2 C O O H R C H C O O H R N H 2 二、氨基酸的性質(zhì) 1 氨基酸的酸 -堿性 兩性與等電點 （ 1）兩性 R C H C O O H N H 2 R C H C O O N H 2 R C H C O O H
2、N H 3 O HH （ 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 C H C O O H N H 3 R C H C O O N H 3 R C H C O O N H 2 R C H C O O H N H 2 O H HO H H 2氨基酸氨基的反應 （ 1）氨基的 ?；?氨基酸分子中的氨基能?；甚０?。 （ 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 C O C l N H 2 C H R C O O H R C N H
3、O C H R C O O H+ + H C l N H 2 C H R C O O H N H C H R C O O H+ N O 2 N O 2F N O 2 N O 2 （ 3）與 亞硝酸 反應 C HR C O O H + H N O 2 C HR C O O H N H 2 O H N 2 H 2 O+ + 反應是定量完成的，衡量的放出 N2，測定 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(zhì)，是鑒別 -氨基酸的靈敏的方法。 C C C O O O C C C O O O H O HH 2 O
4、 茚 三 酮 水 合 茚 三 酮 C C C O O O H O H R C H C O O H N H 2 C C C O O C C C O N H O + + R C H O C O H 2 O3 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(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）。 三、氨基酸的制備 氨基酸的制取主要有三條途徑：即蛋白質(zhì)水解、有機合成和發(fā)酵法。 氨基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： C
5、 6 H 5 C H 2 C H O N H 3 , H C N C 6 H 5 C H 2 C H C N N a O H , H 2 O H 3 O ( 1 ) ( 2 )N H 2 C 6 H 5 C H 2 C H C O 2 N H 3 苯 丙 氨 酸 7 4 % 2 - 鹵代酸的氨化 此法有副產(chǎn)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(chǎn)物較純，適用于實驗室合成氨基酸。 R C H C O O H + N H 3 X R C H C O O H + H X N H 2 C N H O O X C H R C O O R C N O O C H R
6、 C O O R + H 3 O C O O H C O O H C H R C O O HN H 2+ R O H+ 3 由丙二酸酯法合成 此法應用的方式多種多樣，其基本合成路線是： C 2 H 5 O N a P h C H 2 B r ( 1 ) ( 2 ) C N C O O C C O O C 2 H 5 C O O C 2 H 5 C H 2 P h H 3 O C O 2 ( 1 ) ( 2 ) C N C O O C H C H 2 P h C O O H C 2 H 5 O N a P h C H 2 B r ( 1 ) ( 2 ) C N C O O C C O O C 2
7、 H 5 C O O C 2 H 5 C H 2 P h H 3 O C O 2 ( 1 ) ( 2 ) C N C O O C H C H 2 P h C O O H N H 2 N H 2 C C O O C H C H 2 P h C O O HN H 2N H N H + D， L-苯丙氨酸 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
8、白質(zhì)。 N H 2 C H R C O O H N H 2 C H R C O O H+ - H 2 O N H 2 C H R C O N H C H R C O O H 肽 鍵 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。 N H 2 C H R C O N H C H R C O N H C H R C O O H n CN 端 端 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： N H 2 C H C H 3 C O N H C O N H C H C H 2 C
9、 6 H 5 C O O HC H C H 2 O H 丙 氨 酰 絲 氨 酰 苯 丙 氨 酸 （ 丙 絲 苯 丙 ） 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 H C l H 2 O多 肽 氨 基 酸 層 析 法 分 離 各 種 氨 基 酸 各 種 氨 基 酸 的 含 量 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
10、被水解掉了。 O 2 N F H 2 N C H R C O N H C H R C O N H + O 2 N H N C H R C O N H C H R C O N H N O 2 N O 2 N a 2 C O 3 H C l O 2 N H N C H R C O O H N O 2 C H R C O O H+ H 2 N + 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 C 6 H 5 N = C = S N H 2 C H C O N H R 多 肽+ C 6 H 5 N H C 多 肽 S
11、N H C H R C O N H p H 7 p H 7 C N C C H H N C 6 H 5 O R S + 多 肽 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。 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 -COOH 2活化反應基團（活化 -NH2或 -COOH） 3生物活性 第三節(jié) 蛋 白 質(zhì) 一、蛋白質(zhì)的分類 1.根據(jù)蛋
12、白質(zhì)的形狀分為： （ 1）纖維蛋白質(zhì) 如絲蛋白、角蛋白等； （ 2）球狀蛋白質(zhì) 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(zhì) 其水解最終產(chǎn)物是 - 氨基酸。 （ 2） 結合蛋白質(zhì) - 氨基酸 + 非蛋白質(zhì)（輔基） 根據(jù)蛋白質(zhì)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)鞍椎取?（ 2）非活性蛋白 擔任生物的保護或支持作用的蛋白，但本身不具有 生物活性的物質(zhì)。 二 蛋白質(zhì)的結構 1蛋白質(zhì)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(zhì)的一級結構。 2蛋白質(zhì)的 二級
13、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(zhì)的二級結構。 3蛋白質(zhì)的 三級結構 由蛋白質(zhì)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(zhì)的三級結構。 4蛋白質(zhì)的 四級結構 由一條或幾條多肽鏈構成蛋白質(zhì)的最小單位稱為蛋白質(zhì)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(zhì)的四級 結構。 三、蛋白質(zhì)的性質(zhì) 1 兩性及等電點 多肽鏈中有游離的氨基和羧基等酸堿基團，具有兩性。 P C O O N H 2 H O H P C O O N H 3 P C O O H N H 3 H O HP = P r o t i n p H
14、 p H p Ip H p I 蛋 白 質(zhì) 2 膠體性質(zhì)與沉淀作用 （ 1）可逆沉淀（鹽析） （ 2）不可逆沉淀 蛋白質(zhì)與重金屬鹽作用，或在蛋白質(zhì)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(zhì) 溶 液 堿 金 屬 鹽 或 銨 鹽 沉 淀 溶 解（ 蛋 白 質(zhì) ） H 2 O 3蛋白質(zhì)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。 化學 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
15、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。 4蛋白質(zhì)的顏色反應 （ 1） 縮二脲 反應 蛋白質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)與稀的茚三酮溶液共熱，即呈現(xiàn)藍色。 第四節(jié) 酶 一、酶的組成 輔酶的種類頗多，按其化學組成可分兩類： 1無機的金屬元素，如銅、
16、鋅、錳。 2相對分子質(zhì)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(zhì) 的 結 構 決 定 ）結 合 酶 （ 蛋 白 質(zhì) 輔 酶 ） ， 催 化 活 性 由 蛋 白 質(zhì) 和 輔 酶 共 同 配 合 完 成 。+ 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，
17、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 7左右進行的。 人體內(nèi)如果缺少某種酶，就會引起疾病或死亡。 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(zhuǎn)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 第五節(jié) 核 酸 簡 介 一、核酸的組成 核 蛋 白 蛋 白 質(zhì) 核 酸 胰 酶 核 苷 酸 腸 酶 核 苷 堿 基 核 糖 （ 脫 氧 核 糖 ） 磷 酸 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
18、呤。： C U T A G H C H O O H H O H C H 2 O H H O H H C H O O H H O H C H 2 O H H O H O C H 2 O H H O H H H O H O C H 2 O H H O H H O H O H D 2 D 脫 氧 呋 喃 核 糖呋 喃 核 糖 3核苷 （ 1）核苷 （由 RNA水解而得） （ 2） 2-脫氧核苷 （由 DAN水解而得） O C H 2 O H H O H H O H O H O C H 2 O H H O H H O H B B = U A C G 脲 嘧 啶 核 苷 脲 苷 （ ） 腺 嘌 呤 核
19、苷 腺 苷 （ ） 胞 嘧 啶 核 苷 胞 苷 （ ） 鳥 嘌 呤 核 苷 鳥 苷 （ ） U A C G 核 糖 核 苷 堿 基 核 苷 名 稱 2 脫 氧 核 糖 O C H 2 O H H O H H H O H O C H 2 O H H O H H H B B = T A C G d T 核 苷 堿 基 核 苷 名 稱 2 脫 氧 胸 腺 苷 d A d C d G （ ） （ ） （ ） （ ）2 脫 氧 鳥 苷 2 脫 氧 胞 苷 2 脫 氧 腺 苷 4 核苷酸 核糖 C5上的羥基與磷酸酯化便得到核苷酸。 中 的 核 苷 酸 單 體 O C H 2 H O H H H B OP
20、O H O H O O C H 2 H O H H O H B OP O H O H O 中 的 核 苷 酸 單 體R N A D N A 二、核酸的結構 1核酸一級結構 C H 2 HH O H H H O C H 2 HH O H H H O C H 2 HH O H H H O C H 2 HH O H H H O O P O O O H O P O O O H O P O O O H O P O O O H N N N N N H 2 N N N H 2 O N H N N N O N H 2 N H N O O 5 3 端 端 腺 苷 酸 胞 苷 酸 鳥 苷 酸 脲 苷 酸 A C
21、G U 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、 P P O H P O H P O H P O H A C G U 5 3 2 5 3 P P H P H P H P H 5 3 2 5 3 R 1 R 2 R 3 R
22、 4 R N A D N A鏈 簡 化 圖 鏈 簡 化 圖 2 核酸的二級結構 DNA的二級結構為右手雙股螺旋結構。 3核酸的三級結構 核酸的三級結構是在二級結構的基礎上進一步緊縮、扭曲成閉鏈狀環(huán) 或開鏈狀環(huán)以及麻花狀的一定空間關系的結構。 兩 條 鏈 的 走 向 相 反 堿 基 是 配 對 的 維 持 雙 螺 旋 的 力 量 3 5 3 5 A C T G ( 1 . 1 n m ) ( 1 . 0 6 n m ) 三、核酸的生物功能 根據(jù)在蛋白質(zhì)合成中所起的作用， RNA分為 三類 ： 1信使核酸（ mRNA） 傳遞 DNA的遺傳信息，合成模板。 2核糖體核酸（ rRNA） 合成蛋白質(zhì)的場所。 3轉(zhuǎn)移核糖核酸（ tRNA） 搬運工具
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