第15章氨基酸、蛋白质和核酸简版3.ppt

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1、第第1515章章 氨基酸、蛋白质和核酸氨基酸、蛋白质和核酸 蛋白质、核酸都是天然大分子化合物，是生命蛋白质、核酸都是天然大分子化合物，是生命物质的基础。物质的基础。蛋白质是一切活细胞的组织物质，是构成人体蛋白质是一切活细胞的组织物质，是构成人体和动植物的基本物质，具有各种生理功能。如肌肉、和动植物的基本物质，具有各种生理功能。如肌肉、毛发、皮肤、指甲、血清、血红蛋白、神经、激素、毛发、皮肤、指甲、血清、血红蛋白、神经、激素、酶等。酶等。-氨基酸的是组成蛋白质的基本单位。氨基酸的是组成蛋白质的基本单位。核酸在生物个体发育、生长、繁殖和遗传变异核酸在生物个体发育、生长、繁殖和遗传变异等生命活动中起

2、着重要作用。等生命活动中起着重要作用。DNADNA是生物遗传的物是生物遗传的物质基础，质基础，RNARNA参与体内蛋白质合成。参与体内蛋白质合成。COOHRHH2N2023-11-142第第1515章章 氨基酸、蛋白质和核酸氨基酸、蛋白质和核酸15.1 15.1 氨基酸氨基酸15.1.1 15.1.1 -氨基酸的结构、分类和命名氨基酸的结构、分类和命名L型型(除甘氨酸外除甘氨酸外)S构型构型(除半胱氨酸除半胱氨酸)R基的结构：脂肪族、芳香族和杂环基的结构：脂肪族、芳香族和杂环 分子中氨基与羧基的相对数目：分子中氨基与羧基的相对数目：氨基氨基 羧基：碱性氨基酸羧基：碱性氨基酸 侧链侧链R基的极性

3、：极性、非极性基的极性：极性、非极性RCHCOOHNH2*命名：通常根据来源用俗名，英文缩写或中文代号。命名：通常根据来源用俗名，英文缩写或中文代号。*分类：分类：*结构：结构：RCHCOOHNH22023-11-14315.1.2 15.1.2 -氨基酸的性质氨基酸的性质1.1.-氨基酸的物理性质氨基酸的物理性质2.2.-氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质羧基典型反应羧基典型反应氨基典型反应氨基典型反应相互影响的特性相互影响的特性无色晶体，熔点一般高于相应羧酸或胺，无色晶体，熔点一般高于相应羧酸或胺，易溶于水，难溶于有机溶剂。易溶于水，难溶于有机溶剂。2023-11-1441 1）两性和等电点

4、）两性和等电点负离子负离子正离子正离子两性离子或偶极离子两性离子或偶极离子溶液中的两性离子浓度溶液中的两性离子浓度最高、净电荷为零时对最高、净电荷为零时对应的应的pH值值-(等电点等电点pI)等电点时，溶液中氨基等电点时，溶液中氨基酸在电场中既不向正极酸在电场中既不向正极也不向负极移动。也不向负极移动。pH pIpH=pIpH pIRCHCOOHNH2RCHCOONH3+H+RCHCOOHNH3+OHH+OHRCHCOONH2（等电点）（等电点）2.2.-氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质强酸中主要存在形式强酸中主要存在形式强碱中主要存在形式强碱中主要存在形式2023-11-145说明几点：说明

5、几点：（i）不同氨基酸，）不同氨基酸，PI不同不同中性：中性：酸性：酸性：碱性：碱性：（i i）等电点的应用）等电点的应用 A、作缓冲试剂（利用其两性）、作缓冲试剂（利用其两性）B、鉴定或分离氨基酸、鉴定或分离氨基酸 （pI时两性离子浓度最大，溶解度最小，可结晶析出。）时两性离子浓度最大，溶解度最小，可结晶析出。）(4.0pI7.0）(pI7.0）1 1）两性和等电点）两性和等电点2.2.-氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质2023-11-146现在有三个氨基酸：苯丙氨酸现在有三个氨基酸：苯丙氨酸pI=5.5、脯氨酸、脯氨酸pI=6.3、门冬氨酸门冬氨酸pI=2.8请问在以下请问在以下pH条件，

6、各氨基酸的主要存条件，各氨基酸的主要存在形式是什么？在外电场作用下，移向阳极还是阴极？在形式是什么？在外电场作用下，移向阳极还是阴极？苯丙氨酸苯丙氨酸 脯氨酸脯氨酸 门冬氨酸门冬氨酸 pH=6.0负负 阳极阳极正正 阴极阴极负负 阳极阳极1 1）两性和等电点）两性和等电点2.2.-氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质RCHCOOHNH2FNO2NO2RCHCOOHNH NO2NO22023-11-147（1 1）与亚硝酸的反应）与亚硝酸的反应测定反应中放出的氮气的体积，可以计算出氨基的含量测定反应中放出的氮气的体积，可以计算出氨基的含量范斯莱克氨基氮范斯莱克氨基氮测定法测定法RCHCOOHNH2H

7、NO2RCHCOOHOH+N2+H2O2.2.-氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质2 2）氨基和羧基的反应）氨基和羧基的反应（2 2）与）与2,4-2,4-二硝基氟苯反应二硝基氟苯反应DNP-AA(黄色黄色)(DNFB)2023-11-148(3)(3)氧化脱氨基反应氧化脱氨基反应RCHCOOHNH2RCCOOHNHOor氨基酸氧化酶 RCCOOHNH2OHH2ORCCOOHONH32.2.-氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质2 2）氨基和羧基的反应）氨基和羧基的反应(4)(4)脱羧反应脱羧反应RCHCOOHNH2Ba(OH)2或 酶RCH2NH2+CO2肠道细菌脱羧酶+CO2NNHCH2CHCO

8、OHNH2NNHCH2CH2NH2组胺组胺H2N(CH2)4 CHCOOHNH2H2N(CH2)5NH2+CO2尸胺尸胺2.2.-氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质3 3）氨基和羧基的共同反应）氨基和羧基的共同反应R CHCOOHNH22+Cu2+CCH NH2ORCuCCH NH2OORO+2 H+(1)(1)与金属离子形成配合物与金属离子形成配合物深紫色晶体深紫色晶体(2)(2)脱羧失氨作用脱羧失氨作用CHCOOHNH2(CH3)2CHCH2+H2O酶+CO2+NH3(CH3)2CHCH2CH2OH工业上发酵制醇的杂醇即由此产生。工业上发酵制醇的杂醇即由此产生。可用于沉淀或鉴定某些氨基酸。可

9、用于沉淀或鉴定某些氨基酸。2023-11-1410（3 3）与水合茚三酮反应）与水合茚三酮反应含游离氨基的含游离氨基的-氨基酸均反应显紫色（个别例外）氨基酸均反应显紫色（个别例外）OOOHOHRCCOO-NH3+HOONO-O+Ninhydrin-amino acidPurple product(or yellow for Pro)水合茚三酮水合茚三酮-氨基酸氨基酸 罗曼氏紫罗曼氏紫 也可用于也可用于-氨基酸、多肽、蛋白质的鉴别。氨基酸、多肽、蛋白质的鉴别。2.2.-氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质3 3）氨基和羧基的共同反应）氨基和羧基的共同反应紫色物质，用于紫色物质，用于-氨基酸氨基酸的比

10、色测定和纸层析显色的比色测定和纸层析显色H2NCHCR1ONHCHCOOHR22023-11-1411*(4)(4)成肽反应成肽反应二肽二肽肽键肽键H2NCHCOOHR1+H2NCHCOOHR2H2O 许多氨基酸分子通过许多氨基酸分子通过肽键相互连接形成肽键相互连接形成多肽多肽2.2.-氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质3 3）氨基和羧基的共同反应）氨基和羧基的共同反应15.2 15.2 肽肽肽：氨基酸分子间通过肽键相连的一类化合物肽：氨基酸分子间通过肽键相连的一类化合物2023-11-141215.2.1 15.2.1 肽的组成和命名肽的组成和命名二肽（二肽（dipeptide）：）：2 个氨

11、基酸残基个氨基酸残基寡肽（寡肽（oligopeptide）：）：210个个 氨基酸残基氨基酸残基多肽（多肽（polypeptide）：）：10 个氨基酸残基个氨基酸残基蛋白质（蛋白质（protein）：）：100个氨基酸残基，分子量个氨基酸残基，分子量 610 31.1.肽和肽键肽和肽键2023-11-1413NH2CHCOR1NHCHCOR2NHCHCOR3NHCHCOR4NHCHCOOHRn残基残基N-端端C-端端NH2CHCOCH3NH CH2COOH甘氨酰丙氨酸甘氨酰丙氨酸丙氨酰甘氨酸丙氨酰甘氨酸NH2CH2CONHCHCOOHCH315.2.1 15.2.1 肽的组成、结构和命名肽的

12、组成、结构和命名1.1.肽和肽键肽和肽键肽链肽链肽链中残基越多，可能形成的多肽异构体数目就越多。肽链中残基越多，可能形成的多肽异构体数目就越多。2.2.肽键的平面结构肽键的平面结构肽键是构成肽和蛋白质分子的基本化学键。肽键是构成肽和蛋白质分子的基本化学键。15.2.1 15.2.1 肽的组成、结构和命名肽的组成、结构和命名C N C C N C C HROHHO 肽平面肽平面 肽平面肽平面 肽键中的肽键中的C-N键具有部分双键的性质键具有部分双键的性质0.132nm0.147nm 与肽键中与肽键中C-N相连的相连的6个原子处于同一平面上个原子处于同一平面上 肽键平面中与肽键平面中与C-N键相连

13、的键相连的O和和H或两个或两个C呈反式分布呈反式分布3.3.肽的命名肽的命名15.2.1 15.2.1 肽的组成、结构和命名肽的组成、结构和命名NH2CHCOCH3NH CH2COOH甘氨酰丙氨酸甘氨酰丙氨酸丙氨酰甘氨酸丙氨酰甘氨酸(甘丙肽，甘甘丙肽，甘-丙肽丙肽)(丙甘肽，丙丙甘肽，丙-甘肽甘肽)英文缩写：英文缩写：Gly-Ala(G-A)Ala-Gly(A-G)NH2CH2CONHCHCOOHCH3以以C端氨基酸为母体，肽链中其他氨基酸以端氨基酸为母体，肽链中其他氨基酸以“某氨酰某氨酰”从从N端端开始依次列在母体前面。开始依次列在母体前面。简称：简称：俗名：俗名：如催产素、加压素、胰岛素、

14、促肾上腺皮质激素等如催产素、加压素、胰岛素、促肾上腺皮质激素等15.2.2 15.2.2 肽结构的测定（生化，略）肽结构的测定（生化，略）主要任务：确定氨基酸种类，数目，排列次序。主要任务：确定氨基酸种类，数目，排列次序。1.1.相对分子质量的测定相对分子质量的测定渗透压法，光散射法，超离心法，渗透压法，光散射法，超离心法，X射线衍射法等射线衍射法等2.2.氨基酸定量分析氨基酸定量分析基本原理：基本原理：肽H2OHCl氨基酸混合物层析分离各种氨基酸各种氨基酸含量氨基酸分析仪现代方法：现代方法：3.3.端基分析端基分析1 1）测定测定N-端端（1 1）2,4-二硝基氟苯法二硝基氟苯法 F NO2

15、O2N+H2NCHCROA B C.NaCO3 O2NHNCHCROA B C.NO2HCl O2NNO2HNCHCROOH+ABC+.黄色黄色 S C N C6H5 +H2N CH C NH 肽链pH 7C 肽链SOHN CHCHNO 肽链+H2NHNC6H5RRCSOHN CHCNC6H5R干燥 HCl有机溶剂,pH 715.2.2 15.2.2 肽结构的测定（生化，略）肽结构的测定（生化，略）3.3.端基分析端基分析1 1）测定测定N-端端（2 2）异硫氰酸苯酯法）异硫氰酸苯酯法确定确定R基团即可知端基氨基酸基团即可知端基氨基酸 其余肽链可保存其余肽链可保存重复测定其余肽链，可确定这个肽

16、链的结构。重复测定其余肽链，可确定这个肽链的结构。-氨基酸顺序测定仪可自动控制测定氨基酸顺序测定仪可自动控制测定15.2.2 15.2.2 肽结构的测定（生化，略）肽结构的测定（生化，略）3.3.端基分析端基分析2 2）测定测定C-端端(1)(1)肼解法肼解法(2)(2)羧肽酶羧肽酶水解法水解法肽链C端N端肼（含羧基）C端+酰肼肽链 C端N端 羧肽酶（含羧基）C端+肽链（新）C端N端 4.4.肽链的选择性断裂及鉴定肽链的选择性断裂及鉴定肽链蛋白酶二肽、三肽等碎片端基分析明确各碎片结构比较合并确定肽中氨基酸顺序常用部分水解法：胰蛋白酶常用部分水解法：胰蛋白酶 糜蛋白酶糜蛋白酶 溴化氰等溴化氰等15.3 15.3 蛋白质蛋白质蛋白质是一类存在于一切细胞中的含氮生物高分子化合物。蛋白质是一类存在于一切细胞中的含氮生物高分子化合物。2023-11-1419蛋白质的元素组成：蛋白质的元素组成：C(5055%),H(6.07.5%),O(1924%),N(1517%),S(04%),P(00.8%)部分还含有微量的部分还含有微量的Fe,Cu,Mn,I,Zn等等 蛋白质系数：蛋白质系数：6.25（每