1、會計學1第二十章蛋白質(zhì)和核酸第二十章蛋白質(zhì)和核酸第一節(jié)第一節(jié) 氨基酸氨基酸一、分類、命名和構(gòu)型一、分類、命名和構(gòu)型1分類：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；堿性氨基酸中性氨基酸；酸性氨基酸；堿性氨基酸。2命名：命名：天然產(chǎn)氨基酸多用習慣名稱，即按其來源或性質(zhì)命名。例如門冬氨基酸最初是由天門冬的幼苗中發(fā)現(xiàn)的；甘氨酸是因為具有甜味而得名。天然產(chǎn)的氨基酸目前知道的已超過一百種。但在生物體內(nèi)作為合成蛋白質(zhì)原料的只有二十種（其中8種為必須氨基酸），這二十種氨基酸象無機符號一樣，都有國際通用的符號來表示， 見P6

2、16表20-1。 第1頁/共52頁 3構(gòu)型構(gòu)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構(gòu)型，位于左邊的為L構(gòu)型。 例如： 用酸或酶使蛋白質(zhì)水解時，得到氨基酸，除甘氨酸以外，都是旋光的，并且都屬于L構(gòu)型。 D構(gòu)型氨基酸也存在于自然界，例如存在于某些抗生素中。 HCNH2COOHRCHCOOHRNH2第2頁/共52頁二、氨基酸的性質(zhì)二、氨基酸的性質(zhì)1氨基酸的酸氨基酸的酸-堿性堿性兩性與等電點（1）兩性：氨基酸分子中的氨基是堿性的，而羧基則是酸性的但它們的酸堿解離常數(shù)比起一般的 羧基-COOH和氨基-NH2 來都低。 例如：甘氨酸：Ka=1.610-10，Kb=2.510-12

3、。大多數(shù)的羧酸：Ka=10-5 這說明氨基酸在一般情況下不是以游離態(tài)的羧基和氨基存在的，而是以內(nèi)鹽的形式存在（內(nèi)鹽：偶極離子）： H3N+ CHRCOO - R CH COOHNH2R CH COONH2R CH COOHNH3OHH第3頁/共52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。 一般來說，氨基酸含氨基多，pI值較高，含羧基多者pI值較低 。 R CH COOHNH3R CH COONH3R CH COONH2R CH COOHNH2OHHOHH第4頁/共52頁第

4、5頁/共52頁2氨基酸氨基的反應氨基酸氨基的反應（1）氨基的?；；?氨基酸分子中的氨基能?；甚０贰?（2）氨基的烴基化烴基化 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 F被氨基親核取代。 可用于肽鏈N-端測定（反應厚度Pr鏈進行水解時，DNP-AA不發(fā)生水解，其他肽鍵均水解生成游離氨基酸。 DNFB DNP-AA第6頁/共52頁第7頁/共52頁（4）與亞硝酸亞硝酸反應（Van Slyke 氨基氮測定法）CHRCOOH + HNO2CHRCOOHN

5、H2OHN2H2O+ 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中氨基的含量。 NH2反應快，其他氨基不產(chǎn)生干擾。 不適用于脯氨酸第8頁/共52頁（5）與茚三酮茚三酮反應 -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。CCCOOOCCCOOOHOHH2O茚三酮水合茚三酮CCCOOOHOHRCHCOOHNH2CCCOOCCCONHO+RCHOCOH2O3第9頁/共52頁3氨基酸羧基的反應氨基酸羧基的反應（1）疊氮法合成肽疊氮法合成肽 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

6、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）。這個疊氮化合物與另一氨基酸酯作用即能縮合成二肽此法可稱為疊氮法，用此法合成的肽能保持光學純度。第10頁/共52頁第11頁/共52頁三、氨基酸的制備三、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12頁/共52頁2.- 鹵代酸的氨化鹵代

7、酸的氨化 此法有副產(chǎn)物仲胺和叔胺生成，不易純化。3.蓋伯瑞爾法蓋伯瑞爾法伯胺合成法 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 CH COOH + NH3XR CH COOH + H XNH2CNHOOX CHRCOORCNOOCHRCOOR+H3OCOOHCOOHCHRCOOHNH2+ROH+第13頁/共52頁3由丙二酸酯法合成由丙二酸酯法合成 此法應用的方式多種多樣，其基本合成路線是：C2H5ONaPhCH2Br(1)(2)CNCOOCCOOC2H5COOC2H5CH2PhH3OCO2(1)(2)CNCOOCHCH2PhCOOHC2H5ONaPhCH2Br(1)(2)CNCOOC

8、COOC2H5COOC2H5CH2PhH3OCO2(1)(2)CNCOOCHCH2PhCOOHNH2NH2CCOOCHCH2PhCOOHNH2NHNH+ D，L-苯丙氨酸 第14頁/共52頁第二節(jié)第二節(jié) 多多 肽肽 一、多肽的組成和命名一、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）稱為蛋白質(zhì)。NH2CHRCOOHNH2CHRCOOH+- H2ONH2CHRCONHCHRCOOH肽鍵第1

9、5頁/共52頁 無論肽鏈有多長，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16頁/共52頁2肽的命名肽的命名 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： 甘纈亮甘纈亮NH2CHCH3CONHCONHCHCH2C6H5COOHCHCH2OH丙 氨 酰 絲 氨 酰 苯 丙 氨 酸（ 丙 絲 苯 丙 ）很多多肽都采用俗名，如催產(chǎn)素、胰島素等。 第17頁/共52頁二、多肽結(jié)構(gòu)的測定二、多肽結(jié)構(gòu)的測定多肽結(jié)構(gòu)的測定主要是作如下工作： 了解某一多肽是由哪些氨基

10、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(jié)構(gòu)測定工作步驟步驟如下：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18頁/共52頁3端基分析端基分析（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 CHRCONHNO2NO2Na2CO3HClO2NHN CHRCOOHNO2CHRCOOH+ H2N+第19頁/共52頁b 異硫氰酸苯酯(Ph-N=C=S)法艾德曼

11、(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20頁/共52頁4肽鏈的選擇性斷裂及鑒定鑒定部分水解法常用的蛋白酶有： 胰蛋白酶胰蛋白酶只水解羰基屬于賴氨酸、精氨酸的肽鍵。 糜蛋白酶糜蛋白酶水解羰基屬于苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸的肽鍵。 溴化氰溴化氰只能斷裂羰基屬于蛋氨酸的肽鍵。例如：假定有一個多肽，將之與6NHCl在110度加熱48小時使其完全水解。經(jīng)過分離，鑒定水解產(chǎn)物含有8種氨基酸：丙、亮、賴、苯丙、脯、絲、酪、纈，其含量都是1：1。多肽的分

12、子量測定也證明它是由上述8種氨基酸組成的八肽。從端基分析知道N-端為丙，C-端為亮，還必須測定中間的六個氨基酸單位的排列順序。 蛋白水解酶對肽鍵的水解有催化作用，每一種蛋白的水解酶只能水解一定類型的肽鍵，例如，糜蛋白酶主要使羰基屬于色氨酸，苯丙氨酸或酪氨酸的肽鍵水解。 第21頁/共52頁第22頁/共52頁三、多肽的合成三、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-COOH2活化反應基團（活化-NH2或-COOH）3生物活性催產(chǎn)素：9肽，1954年由Cornell藥學院的Vincent Vigne

13、aud合成，因 此獲得1955年的Nobel獎。胰島素：51肽，1956年我國科學家首次完全人工合成。第23頁/共52頁第24頁/共52頁第三節(jié)第三節(jié) 蛋蛋 白白 質(zhì)質(zhì)一、蛋白質(zhì)的分類一、蛋白質(zhì)的分類1.根據(jù)蛋白質(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(jié)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＃?）非活性蛋白 擔任生物的保護或支持作用的蛋白，但本身不

14、具有生物活性的物質(zhì)。第25頁/共52頁二、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)二、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)1蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu) 由各氨基酸按一定的排列順序結(jié)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(jié)構(gòu)。(構(gòu)造) 主要包括：肽鏈中氨基酸的種類、數(shù)量、連接順序、二硫鍵的位置種類、數(shù)量、連接順序、二硫鍵的位置牛胰島素的組成牛胰島素的組成關鍵詞關鍵詞:蛋白質(zhì)的構(gòu)造，構(gòu)型，構(gòu)象，一級結(jié)構(gòu)，二級結(jié)構(gòu)，三級結(jié)構(gòu)，四級結(jié)構(gòu)，-螺旋型，-折疊型，氫鍵，亞基，副鍵 第26頁/共52頁第27頁/共52頁第28頁/共52頁2蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu) 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(gòu)象）稱

15、為蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)。 主要包括： 1,螺旋型螺旋型 2,折疊結(jié)構(gòu)折疊結(jié)構(gòu), ( 3,無規(guī)則卷曲無規(guī)則卷曲 )第29頁/共52頁第30頁/共52頁3蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu) 由蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)在空間盤繞、折疊、卷曲而形成的更為復雜的空間構(gòu)象稱為蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)。維持三級結(jié)構(gòu)的作用力有： 共價鍵（-S-S-） 靜電鍵（鹽鍵） 氫鍵 憎水基（烴基等） 形成三級結(jié)構(gòu)后，親水基團在結(jié)構(gòu)外，憎水基團在結(jié)構(gòu)內(nèi)，故球狀蛋白溶于水。總稱為副鍵第31頁/共52頁4蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu) 由一條或幾條多肽鏈構(gòu)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(gòu)成的一定空間結(jié)構(gòu)稱為蛋白

16、質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)。核糖核酸酶的三級結(jié)構(gòu)核糖核酸酶的三級結(jié)構(gòu)血紅素的四級結(jié)構(gòu)圖第32頁/共52頁三、蛋白質(zhì)的性質(zhì)三、蛋白質(zhì)的性質(zhì) 1兩性及等電點兩性及等電點 多肽鏈中有游離的氨基和羧基等酸堿基團，具有兩性。PCOONH2HOHPCOONH3PCOOHNH3HOHP = ProtinpH pHpIpHpI蛋白質(zhì) 與氨基酸類似，在等電點時，蛋白質(zhì)的溶解度最小，可以通過調(diào)節(jié)溶液的 pH 至等電點，使蛋白質(zhì)從溶液中分離出來。不同蛋白質(zhì)有不同的等電點，如下表所示：一些蛋白質(zhì)的等電點一些蛋白質(zhì)的等電點蛋白質(zhì)等電點蛋白質(zhì)等電點絲纖維蛋白2.02.4乳球蛋白4.55.5酪蛋白4.6胰島素 5.35.35白明膠4.8

17、4.85血清球蛋白5.45.5血清蛋白4.88血紅蛋白6.796.83 卵清蛋白4.844.90 魚精蛋白1212.4 第33頁/共52頁2膠體性質(zhì)與沉淀作用膠體性質(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。 如70-75%的酒精可破壞細菌的水化膜，是細菌發(fā)生沉淀和變性，從而起到消毒的作用。 蛋白質(zhì)溶液堿金屬鹽或銨鹽沉淀溶解（蛋白質(zhì)）H2O第34頁/共52頁3蛋白質(zhì)的變性作用蛋白質(zhì)的變性作用變性條件變性條件： 物理物理因素：干燥、加熱、高壓、振蕩或攪拌、紫外線、X射線、超聲等等。化學化學因素：強酸、強

18、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35頁/共52頁4蛋白質(zhì)的顏色反應蛋白質(zhì)的顏色反應 （1）縮二脲縮二脲反應 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）米勒米勒反應 蛋白

19、質(zhì)中酪氨酸的酚基遇到硝酸汞的硝酸溶液。 （4）茚三酮茚三酮反應 蛋白質(zhì)與稀的茚三酮溶液共熱，即呈現(xiàn)藍色。第36頁/共52頁蛋白質(zhì)來源蛋白質(zhì)來源人類各種生理活動大多數(shù)都由蛋白質(zhì)承擔，人類蛋白質(zhì)主要來源是動物性食物，如肉、魚、蛋、奶等。解決蛋白質(zhì)新來源三種可能途徑解決蛋白質(zhì)新來源三種可能途徑：1） 人工合成食品2） 人工模擬生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)化過程生產(chǎn)食品3） 人工培養(yǎng)微生物生產(chǎn)蛋白質(zhì)利用微生物生產(chǎn)蛋白質(zhì)的原料豐富:石油、煤炭、天然氣、淀粉、工業(yè)廢料、農(nóng)副產(chǎn)品下腳料、城市垃圾。近年發(fā)現(xiàn)一種新氫細菌的微生物，能直接用 H2、CO2 和一些簡單的無機物來生產(chǎn)蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)應用前途蛋白質(zhì)應用前途1 了解生命的

20、本質(zhì)了解生命的本質(zhì)2 蛋白質(zhì)構(gòu)成集成電路，其大小僅為現(xiàn)在硅集成電路的十萬分之一，開關速度可達一千億分之一秒。蛋白質(zhì)構(gòu)成集成電路，其大小僅為現(xiàn)在硅集成電路的十萬分之一，開關速度可達一千億分之一秒。3 制造生物芯片制造生物芯片 第37頁/共52頁第四節(jié)第四節(jié) 酶酶一、酶的組成一、酶的組成 可以分為單純酶和結(jié)合酶兩類。 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、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。第38頁/共52頁二、酶催化反應的特異性二、酶催化反應的特異性1高催化效率高催化效率（比一般催化劑高1081010倍）。

21、2高選擇性高選擇性（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。 第39頁/共52頁三、酶的分類和命名三、酶的分類和命名1分類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(gòu)酶(5)連接酶（合成酶）2酶的命名酶的命名 第40頁/共52頁第五節(jié)第五節(jié) 核核 酸酸 簡簡 介介一、核酸的組

22、成一、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）磷酸第41頁/共52頁1.核糖和核糖和2-脫氧核糖脫氧核糖2.堿基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。：胞嘧啶，脲嘧啶，胸腺嘧啶，腺嘌呤，鳥嘌呤。： C U T A GHCHOOHHOHCH2OHHOHHCHOOHHOHCH2OHHOHOCH2OHHOHHHOHOCH2OHHOHHOHOHD2D脫氧呋喃核糖呋喃核糖第42頁/共52頁3核苷核苷（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43頁/共52頁4核苷酸核苷酸 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