第十六章氨基酸蛋白質(zhì)和核酸[教學要求]

①了解氨基酸的分類和命名②掌握氨基酸的結(jié)構(gòu)、構(gòu)型、性質(zhì)③理解肽和肽鍵，了解端基分析方法④了解蛋白質(zhì)的分類，掌握蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)⑤了解酶的組成及分類⑥了解核酸的結(jié)構(gòu)和生物功能§16—1氨基酸

氨基酸是羧酸分子中碳鏈上的氫原子被氨基取代后的生成物，分子中含有氨基和羧基兩種官能團一、α-氨基酸的結(jié)構(gòu)、命名和分類1．分類：(1)據(jù)氨基和羧基的相對位置分為

α—氨基酸、β—氨基酸和γ—氨基酸，與人關系最為密切的是α-氨基酸蛋白質(zhì)水解可得20多種α-氨基酸其中有八種是人體所需要的必需氨基酸（即人體本身不能合成的氨基酸），它們是：2．命名：多按其來源或性質(zhì)而命名。國際上有通

用的符號3、結(jié)構(gòu)：組成蛋白質(zhì)的天然產(chǎn)氨基酸都是α-氨基酸且具有旋光性，構(gòu)型均為L–型其構(gòu)型與甘油醛的關系是：

二、氨基酸的性質(zhì)α—氨基酸都是無色結(jié)晶，易溶于水，難溶于乙醚、苯等。易形成內(nèi)鹽熔點較相應的胺或羧酸高，熔融時都分解分子中既有氨基又有羧基，具有胺和羧酸的性質(zhì)例如：氨基?；阴Ｂ取⒋姿狒榷伎勺黪；瘎?，得到相應的氨基酸衍生物氨基的烴基化2，4-二硝基氟苯能與氨基酸的氨基發(fā)生反應，作為測定N端的試劑與亞硝酸反應——測定氨基酸含量的方法與甲醛作用—使氨基消失，即堿性消失，可用堿滴定羧基的含量

②氨基酸存在形式：

氨基酸在強酸性溶液中以正離子存在，在強堿性溶液中以負離子存在。在一定介質(zhì)時，主要以兩性離子存在：③等電點當溶液調(diào)節(jié)至一定的pH值時，氨基酸可以兩性離子的形式存在，將此溶液置于電場中，氨基酸不向電場的任何一極移動，即處于電中性狀態(tài)，這時溶液的pH值稱為氨基酸的等電點，通常以pl表示。K1：-COOH電離常數(shù)；K2：-NH3+電離常數(shù)

2、與水合茚三酮反應—α-氨基酸的鑒別反應一般生成紫色。脯氨酸、羥基脯氨酸生成黃色

三、α-氨基酸的制備

1、α-鹵代酸的氨化——此法有副產(chǎn)物仲胺和叔胺生成，不易純化

常用蓋伯瑞爾法代替2．由丙二酸酯法合成

§16—2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兩個α-氨基酸縮合而成的肽稱為二肽，由多個

α-氨基酸縮合而成的肽稱為多肽。例如：一般把含100個（有時是含50個）以上氨基酸的多肽稱為蛋白質(zhì)

肽鏈中有游離氨基的一端（-NH2），稱為N端；有游離的羧基一端（-COOH），稱為C端。又如：

肽多用俗名，如催產(chǎn)素、胰島素等

1965年我國成功合成了世界上第一個具有生物活性的蛋白質(zhì)—-—牛胰島素。這是我國的驕傲。牛胰島素結(jié)晶如右圖二、多肽結(jié)構(gòu)的測定

1．測定分子量2．氨基酸的定量分析——現(xiàn)代用氨基酸分析儀進行分離和測定3．端基分析（測定N端和C端）（1）測定N-端

2,4-=硝基氟苯(DNFB)法——為標記N—端試劑

黃色的N—（2，4—二硝基苯基）氨基酸三、多肽的合成

兩種氨基酸可生成四種二肽例如甘+丙甘—丙+丙—甘+甘—甘+丙—丙1．保護反應基團（保護-NH2）2．活化反應基團（活化-COOH）2、胰島素

由16種51個氨基酸組成的激素蛋白，分子量約為6000，正六面無色晶體。

§16—3蛋白質(zhì)

由氨基酸以酰胺鍵（肽鍵）形成的（一般相對分子質(zhì)量在1萬以上）高分子化合物一、蛋白質(zhì)的元素組成組成元素主要是C、H、O、N四種，大多數(shù)含有S元素二、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球蛋白。如蛋清蛋白、酪蛋白等。2．根據(jù)蛋白質(zhì)的化學組成分為：①單純蛋白質(zhì)：它是由多肽組成的，其水解最終產(chǎn)物是α-氨基酸。如白蛋白、球蛋白、谷蛋白等。②結(jié)合蛋白質(zhì)：它是由單純蛋白質(zhì)與非蛋白質(zhì)部分結(jié)合而成的。如脂蛋白、磷蛋白、色蛋白、金屬蛋白、血紅蛋白。3．根據(jù)蛋白質(zhì)的功能分為：①活性蛋白質(zhì)：它包括在生命運動過程中一切有活性的蛋白質(zhì)。酶、激素、抗體、收縮蛋白、運輸?shù)鞍椎娶诜腔钚缘鞍踪|(zhì)：主要包括一大類擔任生物的保護或支持作用的蛋白，不具有生物活性。例如：貯存蛋白（清蛋白、酪蛋白等），結(jié)構(gòu)蛋白（角蛋白、彈性蛋白膠原等）等三、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)

分為一級結(jié)構(gòu)、二級結(jié)構(gòu)、三級結(jié)構(gòu)和四級結(jié)構(gòu)

一級結(jié)構(gòu)：氨基酸借助于肽鍵連接成有一定次序的多肽鏈二級結(jié)構(gòu)：多肽鏈借助于氫鍵在空間沿著一個方向呈規(guī)律性的排列和無規(guī)卷曲排列。規(guī)律性排列是指

α—螺旋結(jié)構(gòu)和β—折疊結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)三種主要形式

①α-螺旋：一條肽鏈通過一個酰胺鍵中羰基氧原子與另一酰胺鍵中氨基氫原子形成氫鍵而繞成螺旋形結(jié)構(gòu)②β-折疊片：由鏈間的氫鍵將肽拉在一起形成“片”狀的結(jié)構(gòu)③無規(guī)則卷曲——沒有確定規(guī)律性蛋白質(zhì)的α—螺旋結(jié)構(gòu)螺旋的一圈是3.6個氨基酸結(jié)構(gòu)單位，第一個氨基酸殘基N上的H與第四個氨基酸殘基上的羰基形成氫鍵。兩螺旋間的距離是0.54nm蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)指一條多肽鏈借助于各種副鍵在空間總的折疊、卷曲、盤旋的形狀，即一條多肽鏈或蛋白質(zhì)的亞基在空間的總體構(gòu)象蛋白質(zhì)分子中的：主鍵：肽鍵副鍵：氫鍵、鹽鍵、二硫鍵、疏水鍵范德華力蛋白質(zhì)的四級結(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)稱為蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)

也就是指整個蛋白質(zhì)分子在空間的構(gòu)象。只有一條多肽鏈的蛋白質(zhì)分子無四級結(jié)構(gòu)。只有多于一條多肽鏈的蛋白質(zhì)分子才有四級結(jié)構(gòu)四、蛋白質(zhì)的性質(zhì)1.兩性和等電點蛋白質(zhì)分子在酸性溶液中能電離成陽離子，在堿性溶液中能電離成陰離子，在某一pH值溶液中蛋白質(zhì)成兩性離子，這時溶液的pH值就是該蛋白的等電點pI。蛋白質(zhì)在等電點時水溶性最小，在電場中既不向陽極移動，也不向陰極。據(jù)此可在等電點分離、提純蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)分子在不同介質(zhì)中的存在形式2．膠體性質(zhì)：

蛋白質(zhì)分子的直徑為1—100nm具有：丁達爾效應，不能透過半透膜蛋白質(zhì)形成穩(wěn)定膠體溶液的主要原因：①蛋白質(zhì)分子中含有許多親水基如：-COOH、-NH2、-OH等，它們圍在顆粒表面，與水起水合作用形成水化膜，它增強了蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性。②蛋白質(zhì)是兩性化合物，顆粒表面都帶有電荷，由于同性電荷相互排斥，使蛋白質(zhì)分子間不會互相凝聚。3.沉淀

①鹽析法：在蛋白質(zhì)溶液中加入大量鹽[如NaCl、Na2SO4、硫酸銨等]，由于鹽既是電解又是親水性的物質(zhì)，它能破壞蛋白質(zhì)的水化膜，因此當加入的鹽達到一定的濃度時，蛋白質(zhì)就會從溶液中沉淀析出，鹽濃度變稀時蛋白質(zhì)溶解，為可逆沉淀。

②重金屬法：在蛋白質(zhì)溶液中加入Hg2+、Pb2+等能與蛋白質(zhì)結(jié)合成不溶性蛋白質(zhì)的重金屬離子（鹽）。重金屬中毒，可用蛋白質(zhì)（如牛奶、豆?jié){、生雞蛋等）解毒,為不可逆沉淀。4、蛋白質(zhì)的變性——蛋白質(zhì)在一定條件下，共價鍵不變，但構(gòu)象發(fā)生變化而喪失生物活性的過程成為蛋白質(zhì)的變性

變性條件：

物理因素：加熱、高壓、振蕩或攪拌、紫外線化學因素：強酸、強堿、重金屬鹽、生物堿試劑變性后的特點：①喪失生物活性②溶解度降低③易被水解變性的利用：①消毒、殺菌、點豆腐等；②排毒（重金屬鹽中毒的急救）③腫瘤的治療（放療殺死癌細胞）5.水解蛋白質(zhì)在酸或堿催化下能水解為氨基酸的混合物

蛋白質(zhì)→→胨→多肽→氨基酸6.顯色反應

蛋白質(zhì)發(fā)生多種顯色反應，可用來鑒別蛋白質(zhì)①與水合茚三酮反應：和氨基酸一樣顯藍紫色②縮二脲反應：蛋白質(zhì)和縮二脲（NH2CONHCONH2）在NaOH溶液中加入CuSO4稀溶液時會顯紅紫色

③黃蛋白反應蛋白質(zhì)中存在有苯環(huán)的氨基酸（如苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸），。苯環(huán)發(fā)生了硝化反應遇濃硝酸生成黃色的硝基化合物。皮膚接觸濃硝酸變黃就是這個緣故。④米勒反應蛋白質(zhì)與硝酸汞的硝酸溶液變?yōu)榧t色。(酪氨基酸的反應)⑤醋酸鉛反應含硫的蛋白質(zhì)（如含半胱氨酸）與堿共熱后與醋酸鉛反應生成黑色的硫化鉛沉淀五、酶

酶是一種有生物活性的蛋白質(zhì)，是生物體內(nèi)的催化劑，是生命活動的基礎，哪里有生命現(xiàn)象，哪里就有酶的活動。1、酶的分類和命名（1）分類

按催化反應的類型分為六大類：

氧化還原酶、轉(zhuǎn)移酶、水解酶、裂解酶、異構(gòu)酶、連接酶（合成酶）

按化學組成可以分為單純酶和結(jié)合酶兩類單純蛋白酶：僅由蛋白質(zhì)構(gòu)成，其催化活性僅由蛋白結(jié)構(gòu)所決定。如脲酶、淀粉酶、溶菌酶等水解酶類。結(jié)合蛋白酶：由酶蛋白和輔助因子（非蛋白部分）所組成。若兩者分離，往往失去催化活性輔酶按其化學組成可分兩類：a.無機的金屬元素，如銅、鋅、錳。b.相對分子質(zhì)量小的有機物，如血紅素、葉綠素、肌醇、煙酰胺、維生素B1、B2、B6、B12等。（2）酶的命名

習慣命名：按所作用的底物命名，如起催化水解淀粉的酶叫淀粉酶，催化水解蛋白質(zhì)的酶叫蛋白酶等。有時還要加上來源以區(qū)別不同來源的同一類酶，如胃蛋白酶、胰蛋白酶。系統(tǒng)命名法：是以酶的催化反應為基礎進行命名的。規(guī)定每種酶的名稱要寫出底物的構(gòu)型、名稱及其催化反應的性質(zhì)，末尾再加上酶字例如:

D-葡萄糖-δ-內(nèi)酯水解酶2、酶催化的特點（1）具有極高的催化效率——酶的催化效力遠遠效超過化學催化劑（催化效率是一般催化劑的108-1010倍）（2）具有化學選擇性——即從混合物中挑選特殊的作用物。例如麥芽糖酶只能使α-葡萄糖苷鍵斷裂，而不能使β-葡萄糖苷鍵斷裂。（3）具有立體化學選擇性——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。（4）一定條件可使酶失活

酶的催化作用一般在溫和條件下進行——即在pH=7附近和37℃進行（但胃蛋白酶可在pH1-2時催化例外）。但加熱或其它條件也能使之失活，如有機磷農(nóng)藥中毒就是破壞了動物體內(nèi)的膽堿酯酶，使之不能水解體內(nèi)有毒的乙酰膽堿，致使中毒而亡。又如，小孩缺乏半乳糖酶時，就不能吃奶（因不能分解半乳糖）一吃就吐§16—4核酸一、核酸的組成核酸是由許多核苷酸結(jié)合而成的高分子化合物，其相對分子質(zhì)量一般為幾十萬到幾百萬。核苷酸是由磷酸、核糖、及堿基組成的核苷酸中堿基是嘧啶或嘌呤衍生物，共有五種：

嘧啶衍生物：脲嘧啶、胞嘧啶、胸嘧啶嘌呤衍生物：腺嘌呤和鳥嘌呤二、核酸的分類按核酸水解產(chǎn)物分為核糖核酸（RNA）和脫氧核糖核酸（DNA）

核糖C5上的羥基與磷酸酯化得到核苷酸叫核苷酸。核苷酸單體三、核酸的結(jié)構(gòu)

核酸是核苷酸單體中核糖的3ˊ位羥基和5ˊ位上的磷酸基酯化而成的高分子化合物。它有一級結(jié)構(gòu)、二級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)1．核酸一級結(jié)構(gòu)核苷酸的順序組成了核酸的一級結(jié)構(gòu)，如RNA中的多核苷酸鏈如下圖：RNA中的多核苷